JP2012039878A - Nε-ACYL-L-LYSINE-SPECIFIC AMINOACYLASE - Google Patents

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康彰 高倉
Kazuhiro Nakanishi
一弘 中西
Shunichi Suzuki
俊一 鈴木
Noriki Nio
式希 丹尾
Mayuko Koreishi
真友子 是石
Tsunakatsu Imamura
維克 今村
Hiroyuki Imanaka
洋行 今中
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Okayama University NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase which enables the efficient synthesis of an Nε-acyl-L-lysine; and a method for efficiently synthesizing an Nε-acyl-L-lysine.SOLUTION: There are provided an Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase comprising a specific amino acid sequence originated from Streptomyces mobaraensis; DNA encoding the Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase, or a variant thereof; and a transformant carrying a recombinant DNA molecule comprising the DNA or the variant thereof.

Description

本発明は、放線菌由来の新規なNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼをコードするDNA、前記DNAを含有する組換え発現ベクター、前記組換え発現ベクターにより形質転換された形質転換体並びに形質転換体を用いたNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼの製造方法、ならびにNε-アシル-L-リジンの製造方法に関する。   The present invention relates to a DNA encoding a novel Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase derived from actinomycetes, a recombinant expression vector containing the DNA, a transformant transformed with the recombinant expression vector, and The present invention relates to a method for producing Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase using a transformant and a method for producing Nε-acyl-L-lysine.

Nε-アシル-L-リジンは、その構造からくる特性や自然界に排出された後の安全性、無公害性の面より、両性界面活性剤原料として一般洗浄剤はもとより、殺菌消毒剤、繊維柔軟材、防錆剤、浮遊選鉱剤、接着剤、清澄剤、染料固着剤、帯電防止剤、乳化剤、化粧品用界面活性剤などの広範な産業用途を有するものである。特に、水や通常の有機溶剤に極めて溶けにくく、かつ、撥水性、抗酸化性、滑沢性などの特長を活かして、有機系の新しい粉黛素材として、化粧品、潤滑剤などの分野での活用が拡大している(特開昭61-10503)。
このNε-アシル-L-リジンの製造には、従来、アミノ酸のアルカリ水溶液中にアシルハライドを滴下させるいわゆるショッテン・バウマン法が採用されてきた。しかしながら、リジンのような塩基性アミノ酸は、α−位及びε−位にアミノ基を有するために、このショッテン・バウマン法ではジアルキル塩基性アミノ酸が主生成物となり、ε−アシル塩基性アミノ酸は副生成物として少量でしか得られない。そのため、ε−アシル塩基性アミノ酸を製造するには、塩基性アミノ酸を塩基性アミノ酸銅塩とし、これをアシルクロライドにてアシル化した後、銅を脱離させる方法が知られている(薬学雑誌、89、531(1969))。これらの方法においては、製造工程、製造作業が煩雑であり、重金属である銅が使用され、脱銅工程で大量の硫化水素ガスが必要とされる。
それ故、酵素を使用したより温和な条件でNε-アシル-L-リジンを特異的かつ効率良く加水分解及び合成する酵素の存在とその工業的製造方法の開発が志向されている。
Nε-acyl-L-lysine is not only a general detergent but also a disinfectant and fiber softener as a raw material for amphoteric surfactants due to its structural properties, safety after being discharged into the natural environment, and non-polluting properties. It has a wide range of industrial uses such as materials, rust preventives, flotation agents, adhesives, fining agents, dye fixing agents, antistatic agents, emulsifiers, and cosmetic surfactants. In particular, it is extremely insoluble in water and ordinary organic solvents, and is utilized in the fields of cosmetics, lubricants, etc. as a new organic powder powder material, taking advantage of its features such as water repellency, antioxidant properties, and lubricity. Is expanding (Japanese Patent Laid-Open No. 61-10503).
In the production of this Nε-acyl-L-lysine, a so-called Schotten-Baumann method in which an acyl halide is dropped into an alkaline aqueous solution of an amino acid has been conventionally used. However, since basic amino acids such as lysine have amino groups at the α- and ε-positions, dialkyl basic amino acids are the main products in this Schotten-Baumann method, and ε-acyl basic amino acids are minor. Only a small amount can be obtained as a product. Therefore, in order to produce an ε-acyl basic amino acid, a method is known in which a basic amino acid is converted to a basic amino acid copper salt, acylated with acyl chloride, and then copper is eliminated (Pharmaceutical Journal). 89, 531 (1969)). In these methods, the manufacturing process and manufacturing operation are complicated, heavy copper is used, and a large amount of hydrogen sulfide gas is required in the copper removal process.
Therefore, the existence of an enzyme that specifically and efficiently hydrolyzes and synthesizes Nε-acyl-L-lysine under milder conditions using an enzyme and development of an industrial production method thereof are aimed at.

従来、Nε-アシル-L-リジン類を特異的に加水分解することができる酵素に関する報告は少なく、アクロモバクター・ペスチフェル(Achromobacter pestifer)(A.ペスチフェル)由来の酵素、ラット腎由来の酵素、シュードモナス(Pseudomonas) sp. KT-83由来の酵素などが報告されているが、それらの酵素によるNε-アシル-L-リジンの合成反応については報告はなされていない。
また、従来の酵素によるNε-アシル-L-リジンの合成については、例えば、特開2003-210164記載のカプサイシン分解合成酵素がNε-アシル-L-リジンの合成反応をも触媒するとの報告がある。
特開2004-81107に記載されているように、特開2003-210164記載のカプサイシン分解合成酵素により収率95%でNε-ラウロイル-L-リジンが生成するという報告がある。しかし、反応時間が2日間という長時間を要し、また、このカプサイシン分解合成酵素はε−アミノ基のみならずα−アミノ基に対しても高い反応性を示すため、最終的には、Nα-ラウロイル-L-リジンとNε-ラウロイル-L-リジンの混合物が生成する。
一方、本発明者等は、ストレプトミセス・モバラエンシスがリジンのε−アミノ基を特異的かつ効率的にアシル化する酵素を産生することを見出し、その酵素を精製し、特性の一部を報告した(WO 2006/088199)。さらに、本発明者等は、前述のストレプトミセス・モバラエンシス由来の酵素により、L-リジン塩酸塩とラウリン酸からNε-ラウロイル-L-リジンを特異的に合成し得ることも確認した(WO 2006/088199)。
Conventionally, there have been few reports on enzymes capable of specifically hydrolyzing Nε-acyl-L-lysines, enzymes derived from Achromobacter pestifer (A. pestivel), enzymes derived from rat kidney, Enzymes derived from Pseudomonas sp. KT-83 have been reported, but no reports have been made on the synthesis reaction of Nε-acyl-L-lysine by these enzymes.
As for the synthesis of Nε-acyl-L-lysine by conventional enzymes, for example, there is a report that capsaicin decomposing / synthesizing enzyme described in JP-A-2003-210164 also catalyzes the synthesis reaction of Nε-acyl-L-lysine. .
As described in JP-A-2004-81107, there is a report that Nε-lauroyl-L-lysine is produced at a yield of 95% by the capsaicin decomposing / synthesizing enzyme described in JP-A-2003-210164. However, since the reaction time takes a long time of 2 days, and this capsaicin decomposing / synthesizing enzyme exhibits high reactivity not only with the ε-amino group but also with the α-amino group, finally, Nα A mixture of -lauroyl-L-lysine and Nε-lauroyl-L-lysine is formed.
On the other hand, the present inventors found that Streptomyces mobaraensis produces an enzyme that specifically and efficiently acylates the ε-amino group of lysine, purified the enzyme, and reported some of the properties. (WO 2006/088199). Furthermore, the present inventors have also confirmed that Nε-lauroyl-L-lysine can be specifically synthesized from L-lysine hydrochloride and lauric acid by the aforementioned enzyme derived from Streptomyces mobaraensis (WO 2006 / 088199).

特開昭61-10503号公報Japanese Patent Laid-Open No. 61-10503 特開2003-210164号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-210164 特開2004-81107号公報JP 2004-81107 A 国際公開公報 WO 2006/088199International Publication WO 2006/088199

薬学雑誌、89、531(1969)Pharmaceutical Journal, 89, 531 (1969)

本発明はNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼをコードするDNAを提供する。また、本発明は、粉薫素材などに活用されているNε-アシル-L-リジンを、L-リジンを出発原料にして効率よく合成するNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを高効率で生産する方法を提供する。さらに本発明は、Nε-アシル-L-リジンを効率よく生産する方法を提供する。   The present invention provides DNA encoding a Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase. In addition, the present invention provides a highly efficient Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase that efficiently synthesizes Nε-acyl-L-lysine, which is used as a flour meal material, using L-lysine as a starting material. Provide a way to produce in. Furthermore, the present invention provides a method for efficiently producing Nε-acyl-L-lysine.

本発明は、以下を含む。
(1)配列番号2に記載されるアミノ酸配列を有するNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ、またはこれをコードするDNA;
(2)配列番号2に記載されるアミノ酸配列に於いて、1もしくは複数のアミノ酸残基が挿入、付加、欠失もしくは置換されたアミノ酸配列を有し、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質またはこれをコードするDNA;
(3)配列番号1または3に記載されるヌクレオチド配列を有するDNA;
(4)配列番号1または3に記載されるヌクレオチド配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA;
(5)配列番号1または3に記載されるヌクレオチド配列と95%以上の相同性のあるヌクレオチド配列を有し、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質、またはこれをコードするDNA;
(6)上記(1)〜(5)のいずれかのDNAを含有する組換えDNA;
(7)上記(6)の組換えDNAで形質転換された形質転換体;
(8)(a)配列番号2または5に記載されるアミノ酸配列を有するNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼをコードするDNA;
(b)配列番号2または5に記載されるアミノ酸配列に於いて、1もしくは複数のアミノ酸残基が挿入、付加、欠失もしくは置換されたアミノ酸配列を有し、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA;
(c)配列番号1、3または4に記載されるヌクレオチド配列を有するDNA;
(d)配列番号1、3または4に記載されるヌクレオチド配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA;または、
(e)配列番号1、3または4に記載されるヌクレオチド配列と95%以上の相同性のあるヌクレオチド配列を有し、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA、
のいずれかを含む組換えDNAで形質転換された形質転換体を培養し、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質を生産させ、これを回収することを特徴とするNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質の製造方法。;および、
(9)L-リジンとラウリン酸を、下記(a)〜(e)のいずれかのDNAで形質転換した細胞、前記細胞の処理物または前記細胞の培養液の存在下で反応せしめ、生成するNε-ラウロイル-L-リジンを単離することを含む、Nε-ラウロイル-L-リジンを製造する方法;
(a)配列番号2または5に記載されるアミノ酸配列を有するNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼをコードするDNA;
(b)配列番号2または5に記載されるアミノ酸配列に於いて、1もしくは複数のアミノ酸残基が挿入、付加、欠失もしくは置換されたアミノ酸配列を有し、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA;
(c)配列番号1、3または4に記載されるヌクレオチド配列を有するDNA;
(d)配列番号1、3または4に記載されるヌクレオチド配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA;または、
(e)配列番号1、3または4に記載されるヌクレオチド配列と95%以上の相同性を有し、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。
The present invention includes the following.
(1) Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or DNA encoding the same;
(2) The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 has an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are inserted, added, deleted or substituted, and is specific to Nε-acyl-L-lysine A protein having a specific aminoacylase activity or a DNA encoding the same;
(3) DNA having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 3;
(4) a DNA that hybridizes with a DNA having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 3 under a stringent condition and encodes a protein having Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase activity;
(5) a protein having a nucleotide sequence of 95% or more homology with the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 1 or 3, and having a Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase activity, or DNA to encode;
(6) Recombinant DNA containing the DNA of any one of (1) to (5) above;
(7) A transformant transformed with the recombinant DNA of (6) above;
(8) (a) DNA encoding an Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or 5;
(B) in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 or 5, having an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are inserted, added, deleted or substituted, and Nε-acyl-L- DNA encoding a protein having lysine-specific aminoacylase activity;
(C) DNA having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 4;
(D) encodes a protein that hybridizes under stringent conditions with DNA having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 4 and that has Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase activity DNA; or
(E) encoding a protein having a nucleotide sequence of 95% or more of homology with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 4 and having Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase activity DNA to
Nε-, characterized by culturing a transformant transformed with a recombinant DNA containing any of the above, producing a protein having Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase activity, and recovering the protein. A method for producing a protein having acyl-L-lysine-specific aminoacylase activity. ;and,
(9) L-lysine and lauric acid are reacted with each other in the presence of a cell transformed with the DNA of any of the following (a) to (e), a treated product of the cell, or a culture solution of the cell to produce A process for producing Nε-lauroyl-L-lysine comprising isolating Nε-lauroyl-L-lysine;
(A) DNA encoding a Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or 5;
(B) in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 or 5, having an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are inserted, added, deleted or substituted, and Nε-acyl-L- DNA encoding a protein having lysine-specific aminoacylase activity;
(C) DNA having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 4;
(D) encodes a protein that hybridizes under stringent conditions with DNA having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 4 and that has Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase activity DNA; or
(E) DNA encoding a protein having 95% or more homology with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 4 and having Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase activity.

本発明により、放線菌由来のNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼをコードするcDNA、そのヌクレオチド配列および全アミノ酸配列が提供される。したがって、本発明により、放線菌由来のNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを遺伝子組換え技術を用いて大量生産することが可能となり、容易に大量の前記Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを取得することが可能となる。また本発明により、効率的にNε−アシル-L−リジン、特にNε-ラウロイル-L-リジンを得ることが出来る。   According to the present invention, cDNA encoding Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase derived from actinomycetes, its nucleotide sequence and total amino acid sequence are provided. Therefore, according to the present invention, it is possible to mass-produce Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase derived from actinomycetes using gene recombination technology, and a large amount of the Nε-acyl-L-lysine specific can be easily produced. It is possible to obtain a typical aminoacylase. Further, according to the present invention, Nε-acyl-L-lysine, particularly Nε-lauroyl-L-lysine can be obtained efficiently.

図1A−EはSm-ELAをコードするS.モバラエンスゲノム領域ならびにその上流および下流のヌクレオチド配列をSm-ELAのアミノ酸配列と共に示す。1A-E shows the S. movalens genomic region encoding Sm-ELA and the upstream and downstream nucleotide sequences along with the amino acid sequence of Sm-ELA. 図1A続き。FIG. 1A continued. 図1B続き。FIG. 1B continued. 図1C続き。1C continued. 図1D続き。1D continued. 図2A−EはSc-ELAをコードするS.セリカラーゲノム領域のヌクレオチド配列をSc-ELAのアミノ酸配列と共に示す。開始コドンはATGではなくGTGである。2A-E show the nucleotide sequence of the S. sericolor genomic region encoding Sc-ELA along with the amino acid sequence of Sc-ELA. The start codon is GTG, not ATG. 図2A続き。FIG. 2A continued. 図2B続き。FIG. 2B continued. 図2C続き。FIG. 2C continued. 図2D続き。FIG. 2D continued. 図3は、Sm-ELA遺伝子のクローニングに用いたプライマーとSm-ELA遺伝子との位置関係を示す。FIG. 3 shows the positional relationship between the primers used for cloning of the Sm-ELA gene and the Sm-ELA gene. 図4は、Sm-ELAを産生するS.リビダンス洗浄菌体および菌体抽出物によるNε-ラウロイル-L-リジン合成の経時変化を示す。横軸は反応時間、縦軸はラウリン酸を基準としたNε-ラウロイル-L-リジンの収率を示す。黒い四角は洗浄菌体を用いた反応を表し、黒い三角は菌体抽出物を用いた反応を示す。FIG. 4 shows the time course of Nε-lauroyl-L-lysine synthesis by S. lividans washed cells producing Sm-ELA and cell extracts. The horizontal axis represents the reaction time, and the vertical axis represents the yield of Nε-lauroyl-L-lysine based on lauric acid. The black square represents the reaction using the washed cells, and the black triangle represents the reaction using the cell extract. 図5は、Nε-ラウロイル-L-リジンの合成反応における反応収率の経時変化を示す。横軸は反応時間を表し、縦軸は残存ラウリン酸と残リジンから計算した、Nε-ラウロイル-L-リジンの対ラウリン酸収率を表す。白抜きの記号はリジンの残存量から計算したNε-ラウロイル-L-リジン収率、黒い記号はラウリン酸の残存量から計算したNε-ラウロイル-L-リジン収率を示す。黒い丸および白い丸は50 mM ラウリン酸を用いた場合の反応、黒い三角および白い三角は100 mM ラウリン酸を用いた場合の反応、黒い四角および白い四角は250 mM ラウリン酸を用いた場合の反応を表す。反応収率は、ラウリン酸の生成量およびリジンの残存量を基準として算出した。FIG. 5 shows the change over time in the reaction yield in the synthesis reaction of Nε-lauroyl-L-lysine. The horizontal axis represents the reaction time, and the vertical axis represents the lauric acid yield of Nε-lauroyl-L-lysine calculated from the residual lauric acid and residual lysine. The white symbols indicate the Nε-lauroyl-L-lysine yield calculated from the residual amount of lysine, and the black symbols indicate the Nε-lauroyl-L-lysine yield calculated from the residual amount of lauric acid. Black circles and white circles are reactions with 50 mM lauric acid, black triangles and white triangles are reactions with 100 mM lauric acid, black squares and white squares are reactions with 250 mM lauric acid. Represents. The reaction yield was calculated based on the amount of lauric acid produced and the amount of lysine remaining. 図6は、Sm-ELAを産生するコリネバクテリウム・グルタミカムYDK010によるNε-ラウロイル-L-リジン合成の経時変化を示す。横軸は反応時間、縦軸はリジン消費量を示す。黒い丸は反応条件1、白い丸は反応条件2で行った反応を表す。FIG. 6 shows the time course of Nε-lauroyl-L-lysine synthesis by Corynebacterium glutamicum YDK010 producing Sm-ELA. The horizontal axis represents the reaction time, and the vertical axis represents lysine consumption. The black circle represents the reaction performed under reaction condition 1, and the white circle represents the reaction performed under reaction condition 2. 図7は、Sm-ELAを分泌産生するコリネバクテリウム・グルタミカムWDK010を培養し、得られた培養上清によるNε-ラウロイル-L-リジン合成の経時変化を示す。横軸は反応時間、縦軸は生成されたNε-ラウロイル-L-リジンを示す(LL:Nε-ラウロイル-L-リジン)。FIG. 7 shows the time course of Nε-lauroyl-L-lysine synthesis by culturing Corynebacterium glutamicum WDK010 that secretes and produces Sm-ELA and the resulting culture supernatant. The horizontal axis represents the reaction time, and the vertical axis represents the produced Nε-lauroyl-L-lysine (LL: Nε-lauroyl-L-lysine). 図8は、Sm-ELAまたはSc-ELAを産生するコリネバクテリウム・グルタミカムYDK01によるNε-ラウロイル-L-リジン合成の経時変化を示す。横軸は反応時間、縦軸は生成されたNε-ラウロイル-L-リジン(白い丸および黒い丸)または消費されたラウリン酸(白い三角および黒い三角)を表す(LL:Nε-ラウロイル-L-リジン、LA:ラウリン酸)。黒い丸および黒い三角はSm-ELAによる反応、白い丸および白い三角はSc-ELAによる反応を表す。FIG. 8 shows the time course of Nε-lauroyl-L-lysine synthesis by Corynebacterium glutamicum YDK01 producing Sm-ELA or Sc-ELA. The horizontal axis represents the reaction time, and the vertical axis represents the produced Nε-lauroyl-L-lysine (white and black circles) or consumed lauric acid (white and black triangles) (LL: Nε-lauroyl-L- Lysine, LA: lauric acid). Black circles and black triangles represent Sm-ELA reactions, and white circles and white triangles represent Sc-ELA reactions.

本発明者らは、L-リジンのε-アミノ基を特異的にアシル化してNε-アシル-L-リジンを生成する新規なNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼがストレプトミセス属微生物の培養物に存在することを明らかにした。さらに、本発明者らは、ストレプトミセス(Streptomyces)属に属する微生物、特に、ストレプトミセス・モバラエンシス(Streptomyces mobaraensis)(S.モバラエンシス)を培養し、それらの培養物から前記酵素を分離および/または回収することのできる本発明の酵素を製造し、Nε-アシル-L-リジンを効率良く合成することにも成功した。しかしながら、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼの放線菌における分泌量は極微量であるため、前記Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを大量に調製するための方法が更に望まれていた。さらに、本発明者等はまたはストレプトミセス・セリカラー(Streptomyces coelicolor、S.セリカラー)由来のNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼおよびそれをコードする遺伝子を明らかにした。本発明により、これらのNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼをコードするDNAおよび前記アミノアシラーゼを大量に調製する方法が提供される。さらに、本発明によりNε-ラウロイル-リジンを効率的に生成する方法が提供される。   The present inventors have identified a novel Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase that specifically acylates the ε-amino group of L-lysine to produce Nε-acyl-L-lysine. Clarified to be present in culture. Furthermore, the present inventors cultured microorganisms belonging to the genus Streptomyces, in particular, Streptomyces mobaraensis (S. mobaraensis), and separated and / or recovered the enzymes from these cultures. The present invention has succeeded in producing an enzyme of the present invention that can be synthesized and efficiently synthesizing Nε-acyl-L-lysine. However, since the secretory amount of Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase in actinomycetes is extremely small, a method for preparing a large amount of the Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase is further desired. It was. Furthermore, the present inventors have clarified a Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase derived from Streptomyces coelicolor (S. sericolor) and a gene encoding the same. The present invention provides DNA encoding these Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylases and a method for preparing the aminoacylases in large quantities. Furthermore, the present invention provides a method for efficiently producing Nε-lauroyl-lysine.

放線菌由来Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを大量に得るための方法の1つとしては、前記Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ遺伝子を遺伝子組換え技術を用いて大量生産させることにより、大量の前記Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを取得する方法が挙げられる。この方法を確立するために、この放線菌由来のNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼをコードするcDNAを取得し、ヌクレオチド配列を解析し、前記Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼの全アミノ酸配列に関する情報を得ることができる。更に、前記Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼをコードするDNAを適当な発現ベクターに組み込み、目的物を大量に生産する形質転換体を得ることができる。
本発明は、放線菌に由来するNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを天然から単離する方法に代えて、遺伝子組換え技術を用いて効率的な遺伝子発現並びに前記Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼの大量生産を成しえる為の技術を提供する。したがって、本発明の一態様において、リジンのε-アミノ基を特異的にアシル化してNε-アシル-L-リジンを生成するNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼをコードするDNAが提供される。また本発明の別の態様において、前記DNAが適切な宿主で発現されて、それにより前記アミノアシラーゼが製造される。本発明のまた別の態様において、前記アミノアシラーゼがカルボン酸およびL-リジンに作用してNε-アシル-L-リジンが製造される。
As one of the methods for obtaining a large amount of Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase derived from actinomycetes, mass production of the Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase gene using gene recombination technology is possible. To obtain a large amount of the Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase. In order to establish this method, cDNA encoding the Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase derived from this actinomycete is obtained, the nucleotide sequence is analyzed, and the Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase is analyzed. Information on the entire amino acid sequence can be obtained. Furthermore, a transformant producing a target substance in large quantities can be obtained by incorporating the DNA encoding the Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase into an appropriate expression vector.
The present invention replaces the method of isolating Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase derived from actinomycetes from nature, using gene recombination technology for efficient gene expression and the aforementioned Nε-acyl-L -Provide technology for mass production of lysine-specific aminoacylase. Accordingly, in one aspect of the present invention, there is provided DNA encoding a Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase that specifically acylates the ε-amino group of lysine to produce Nε-acyl-L-lysine. The In another embodiment of the present invention, the DNA is expressed in a suitable host, thereby producing the aminoacylase. In yet another embodiment of the present invention, the aminoacylase acts on carboxylic acid and L-lysine to produce Nε-acyl-L-lysine.

本発明において、放線菌由来Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ、または、同等の活性を有するタンパク質をコードするDNAが取得される。この放線菌由来Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼをコードするDNAは、例えば、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼのアミノ酸配列およびそれをコードするヌクレオチド配列情報に基づいたプライマーを用いることにより、S.モバラエンシスまたはS.セリカラーmRNAより調製したcDNAライブラリーをスクリーニングすることによって得ることができる。さらに、この得られたcDNAを用いて、前記Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを生産する形質転換体を得、これにより前記Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質を得ることができる。
本発明のDNAはcDNAであってもよく、ゲノムDNAであってもよく、また、それらは上述した以外の方法によっても、例えば全合成によっても取得することができる。
さらに、本発明により、L-リジンとラウリン酸を、前記Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを生産する形質転換体または前記形質転換体の処理物、例えば細胞抽出物の存在下で反応させることにより、効率的にNε-ラウロイル-L-リジンを得ることが出来る。また、前記Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを発現させて細胞外に分泌(分泌発現)させた場合には、前記形質転換体を培養して得られた培養液の存在下で、L-リジンとラウリン酸とを反応させることにより、効率的にNε-ラウロイル-L-リジンを得ることが出来る。
In the present invention, a DNA encoding actinomycete-derived Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase or a protein having equivalent activity is obtained. For example, DNA encoding the actinomycete-derived Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase is prepared by using primers based on the amino acid sequence of the Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase and the nucleotide sequence information encoding it. By using it, it can be obtained by screening a cDNA library prepared from S. mobaraensis or S. sericolor mRNA. Further, using the obtained cDNA, a transformant producing the Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase is obtained, whereby a protein having the Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase activity is obtained. Can be obtained.
The DNA of the present invention may be cDNA or genomic DNA, and they can be obtained by methods other than those described above, for example, by total synthesis.
Further, according to the present invention, L-lysine and lauric acid are reacted in the presence of the transformant producing the Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase or a processed product of the transformant, for example, a cell extract. By doing so, Nε-lauroyl-L-lysine can be obtained efficiently. In addition, when the Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase is expressed and secreted outside the cell (secretory expression), in the presence of a culture solution obtained by culturing the transformant, By reacting L-lysine with lauric acid, Nε-lauroyl-L-lysine can be efficiently obtained.

以下、本発明の態様をより具体的に記載する。本明細書では、以後、文脈上明らかな場合には放線菌由来Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを単に「アミノアシラーゼ」と記載することがある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically. In the present specification, the Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase derived from actinomycetes is hereinafter simply referred to as “aminoacylase” when the context clearly shows.

1.本発明のDNAの取得
本発明のDNAは例えば以下のように取得することができる。本発明DNAの取得方法の具体例としては、例えば、本発明者らにより決定されたアミノアシラーゼのアミノ酸配列に基づいてオリゴDNAを合成し、放線菌もしくは他の部位から抽出したmRNAを鋳型にRT−PCR法で遺伝子断片を得、それをプローブに放線菌もしくは他の部位のmRNAを鋳型に作製したcDNAライブラリーから、ハイブリダイゼーションによりアミノアシラーゼのcDNAを釣り上げるなど、従来、慣用的に行われている方法が挙げられる。
また、すでに決定されているアミノアシラーゼのアミノ酸配列と相同性の高いヌクレオチド配列を適当なDNAデータベース(例えばDDBJ、EMBL、GenBank)中で検索し、見いだされた配列をプローブとして、放線菌もしくは他の部位から抽出したmRNAを鋳型に作製したcDNAライブラリーをスクリーニングし、アミノアシラーゼのcDNAを取得する方法も考えられる。
1. Obtaining the DNA of the Present Invention The DNA of the present invention can be obtained, for example, as follows. As a specific example of the method for obtaining the DNA of the present invention, for example, oligo DNA is synthesized based on the amino acid sequence of aminoacylase determined by the present inventors, and mRNA extracted from actinomycetes or other sites is used as a template. -Conventionally, such as picking up aminoacylase cDNA by hybridization from a cDNA library obtained by using PCR method to obtain gene fragments and using actinomycetes or other site mRNA as a template. There is a method.
In addition, nucleotide sequences having high homology with the amino acid sequence of aminoacylase already determined are searched in an appropriate DNA database (for example, DDBJ, EMBL, GenBank), and the found sequence is used as a probe for actinomycetes or other It is also conceivable to obtain a cDNA of aminoacylase by screening a cDNA library prepared using mRNA extracted from a site as a template.

cDNAのプローブは、すでに決定されているアミノ酸配列を基に、放線菌もしくは他の部位から抽出したmRNAを鋳型に、RT-PCR法等によって作製してもよく、あるいはアミノ酸配列を基に化学合成しても良い。アミノ酸配列と相同性の高いヌクレオチド配列をプローブに用いる場合、そのプローブの起源、すなわちそのプローブがどのような種のどのような遺伝子の断片であるかは問わない。すなわち、プローブは既知のNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ遺伝子由来である必要は無く、また、機能が未知の遺伝子産物をコードする遺伝子の一部であってもよく、EST(Expression Sequence Tag)でもかまわない。後述の実施例においては、BLAST search検索によりS.モバラエンシスやS.セリカラーと良く似た配列を有するストレプトミセス・アベルミチリス(S. avermitilis)などの仮想的酵素とアノテーションされているアミノ酸配列に基づいてプライマーを構築し、そのプライマーとアミノアシラーゼのN末端アミノ酸配列から構築したプライマーを用いてPCRを行い、そのPCR産物のアミノ酸配列を解析するという手法で、アミノ酸配列を解析している。なお、cDNAライブラリーの作製は、常法により行うことができる。   A cDNA probe may be prepared by RT-PCR or other methods based on the amino acid sequence already determined, using mRNA extracted from actinomycetes or other sites as a template, or chemically synthesized based on the amino acid sequence. You may do it. When a nucleotide sequence having a high homology with an amino acid sequence is used as a probe, the origin of the probe, that is, what kind of gene fragment of which species the probe does not matter. That is, the probe need not be derived from a known Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase gene, and may be a part of a gene encoding a gene product whose function is unknown. Tag). In the examples described below, a primer based on an amino acid sequence that is annotated with a virtual enzyme such as S. avermitilis having a sequence very similar to S. mobaraensis or S. sericolor by BLAST search search. PCR is performed using a primer constructed from the primer and the N-terminal amino acid sequence of aminoacylase, and the amino acid sequence is analyzed by the method of analyzing the amino acid sequence of the PCR product. The cDNA library can be prepared by a conventional method.

かくして配列番号2に記載されるアミノ酸配列を有するS.モバラエンシス由来のNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ(以後、本明細書中でSm-ELAと略すことがある)および配列番号5に記載されるアミノ酸配列を有するS.セリカラー由来のNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ(以後、本明細書中でSc-ELAと略すことがある)をコードするDNAが得られる(それぞれ配列番号3および4)。なお、本発明のDNAは、それがコードする蛋白質がNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有する限り、配列番号2または5に記載されるアミノ酸配列において、1もしくは複数のアミノ酸残基が挿入、付加、欠失もしくは置換されたアミノ酸配列(変種配列)を有するタンパク質(変種タンパク質)をコードするDNAであってもよい。また、本発明のDNAには、配列番号3または4に記載の配列を有するDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNA、または、配列番号3または4に記載の配列を有するDNAと80%以上、好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上の相同性を有するDNAであって、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA、そのDNAを含む組換えDNA分子、前記組換えDNAを保持する宿主、前記宿主を培養することを含むNε-アシル-L-リジン特異的酵素の製造方法、および、Nε-アシル-L-リジンの製造方法も本発明に含まれる。相同性はNCBI Blast Ver.2.0のような標準的なプログラムをデフォルトパラメーターを使用して判定することができる。本明細書において、放線菌由来のNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼのアミノ酸配列が配列番号2および5に、それをコードするヌクレオチド配列が配列番号3および4に記載されており、さらにSm-ELAについてはコード領域の上流および下流を含むヌクレオチド配列も配列番号1に記載されているので、このような変種タンパク質をコードするDNAを取得することは当業者であれば可能である。このような相同性は、例えばBLAST等の当業者によく知られたプログラムを標準的なパラメーターと共に用いて計算することができる。   Thus, a Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase derived from S. mobaraensis having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 (hereinafter sometimes abbreviated as Sm-ELA in this specification) and SEQ ID NO: 5 DNA encoding N.epsilon.-acyl-L-lysine specific aminoacylase derived from S. sericolor having the amino acid sequence described (hereinafter abbreviated as Sc-ELA in the present specification) is obtained (each sequence Numbers 3 and 4). The DNA of the present invention contains one or more amino acid residues in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 5 as long as the protein encoded by the protein has Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase activity. May be a DNA encoding a protein (variant protein) having an amino acid sequence (variant sequence) inserted, added, deleted or substituted. The DNA of the present invention includes 80% or more of DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA having the sequence described in SEQ ID NO: 3 or 4, or DNA having the sequence described in SEQ ID NO: 3 or 4. DNA having a homology of preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, which encodes a protein having Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase activity, and a recombinant DNA containing the DNA Also included in the present invention are a molecule, a host holding the recombinant DNA, a method for producing a Nε-acyl-L-lysine specific enzyme comprising culturing the host, and a method for producing Nε-acyl-L-lysine It is. Homology can be determined by using standard programs such as NCBI Blast Ver.2.0 using default parameters. In this specification, the amino acid sequence of Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase derived from actinomycetes is described in SEQ ID NOs: 2 and 5, and the nucleotide sequences encoding the amino acid sequences are described in SEQ ID NOs: 3 and 4. For Sm-ELA, the nucleotide sequence including the upstream and downstream of the coding region is also described in SEQ ID NO: 1, so that it is possible for those skilled in the art to obtain DNA encoding such a variant protein. Such homology can be calculated using programs well known to those skilled in the art, such as BLAST, with standard parameters.

本明細書において、「ストリンジェントな条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。一例を示せば、相同性が高いDNA同士、例えば80、90、95、97または99%以上の相同性を有するDNA同士がハイブリダイズし、それより相同性が低いDNA同士がハイブリダイズしない条件、あるいは通常のサザンハイブリダイゼ−ションの洗浄条件である60℃、1xSSC,0.1%SDS、好ましくは、0.1xSSC、0.1%SDSさらに好ましくは、68℃、0.1xSSC、0.1%SDSに相当する塩濃度、温度で、少なくとも1回、好ましくは2〜3回洗浄する条件が挙げられる。これらと同等な条件も当業者には容易に理解できるであろう。そのような条件に関する記載は、例えば、Sambrookら、1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 第2版 (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York、Ausubelら, Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Inc. (1994)などに見ることができる。
さらに、配列番号1、3および4に本発明に含まれるDNAのヌクレオチド配列の一例が示されているので、配列番号1、3または4記載の配列を有するDNAおよびその変種配列を有するDNA、これらと相同な配列を有するDNA、これらとストリンジェントな条件でハイブリダイズし得るDNAを完全に化学合成することもできる。DNAの化学合成法も当業者にはよく知られており、そのための自動化された装置も商業的に入手可能である。
In the present specification, “stringent conditions” refers to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. For example, DNAs having high homology, for example, DNAs having a homology of 80, 90, 95, 97 or 99% or higher hybridize, and DNAs having lower homology do not hybridize with each other, Alternatively, the salt concentration corresponding to the usual Southern hybridization washing conditions of 60 ° C., 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 0.1 × SSC, 0.1% SDS, more preferably 68 ° C., 0.1 × SSC, 0.1% SDS. And conditions for washing at least once, preferably 2-3 times at temperature. Those skilled in the art will readily understand these equivalent conditions. A description of such conditions can be found, for example, in Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd edition (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, See John Wiley & Sons, Inc. (1994).
Furthermore, since examples of nucleotide sequences of DNAs included in the present invention are shown in SEQ ID NOs: 1, 3 and 4, DNAs having the sequences described in SEQ ID NOs: 1, 3 or 4 and DNAs having variant sequences thereof, these It is also possible to completely chemically synthesize DNA having a sequence homologous to DNA and DNA capable of hybridizing with these under stringent conditions. Methods for chemical synthesis of DNA are also well known to those skilled in the art, and automated equipment for this is also commercially available.

2.本発明の組換えDNAの構築
次に、このようにして得たcDNAを発現ベクターに組み込んで組換えDNAを作製することができる。用いるベクターは、特に限定されるものではないが、宿主細胞内で自立複製可能なものでも、染色体に1コピーもしくは複数のコピーが挿入されるものでも良く、上記DNAすなわちアミノアシラーゼ遺伝子を組み込みうる挿入部位を持ち、更にこの組み込んだDNAを宿主細胞内で発現せしめることを可能とする領域が必要である。なお、ベクターに組み込むアミノアシラーゼ遺伝子としては、cDNAだけでなく、cDNAから予想されるアミノアシラーゼのアミノ酸配列をコードするように設計して合成されたDNAでも良い。このようなDNAには、発現させる宿主のコドン使用頻度に応じて同じアミノ酸をコードする別のコドンへの置換が行われているDNAが含まれる。例えば、大腸菌(E.coli)ではAUA、AGG、AGA、CGG、GGA、CUA、CCC、CGA等のコドン使用頻度は低いことが知られているので、大腸菌を宿主とする場合にはこれらのコドンの少なくとも一つがより使用頻度の高いコドンになるように対応するDNA配列を改変することもできる。このような遺伝子の合成は、DNA自動合成機を利用して合成したオリゴヌクレオチドをアニール後に連結することなどにより、容易に行うことができる。また、アミノアシラーゼを発現、異種タンパク質との融合タンパク質として生産させる方法もある。これは例えば、pGEXシステム(アマシャム・ファルマシアバイオテック社製)などを用いることで、アミノアシラーゼをグルタチオン-S-トランスフェラーゼとの融合タンパク質として大腸菌(エシェリヒア・コリ)(E.coli)に生産させることが可能である。また、ストレプトミセス・リビダンス(Streptomyces lividans, S.リビダンス)のような放線菌を発現宿主として選択する場合は、高コピーベクターであるpIJ702などを利用することが出来る。さらに、コリネバクテリウム・グルタミカムのようなコリネ型細菌を発現宿主として選択する場合は、高コピーベクターであるpPK4などを利用することができる。
2. Construction of Recombinant DNA of the Present Invention Next, the cDNA thus obtained can be incorporated into an expression vector to produce a recombinant DNA. The vector to be used is not particularly limited, and may be a vector that can replicate autonomously in a host cell or a vector in which one copy or a plurality of copies are inserted into a chromosome, and an insertion that can incorporate the above DNA, that is, an aminoacylase gene. There is a need for a region that has a site and that allows the integrated DNA to be expressed in the host cell. The aminoacylase gene to be incorporated into the vector is not limited to cDNA, but may be DNA synthesized and designed to encode the aminoacylase sequence of aminoacylase predicted from cDNA. Such DNA includes DNA in which substitution with another codon encoding the same amino acid is performed according to the codon usage frequency of the host to be expressed. For example, E. coli is known to have low codon usage such as AUA, AGG, AGA, CGG, GGA, CUA, CCC, CGA, etc. The corresponding DNA sequence can also be modified so that at least one of these becomes a more frequently used codon. Such gene synthesis can be easily performed by ligating oligonucleotides synthesized using an automatic DNA synthesizer after annealing. There is also a method in which aminoacylase is expressed and produced as a fusion protein with a heterologous protein. For example, by using the pGEX system (Amersham Pharmacia Biotech) or the like, aminoacylase can be produced in Escherichia coli (E. coli) as a fusion protein with glutathione-S-transferase. Is possible. When an actinomycete such as Streptomyces lividans (S. lividans) is selected as an expression host, a high copy vector such as pIJ702 can be used. Further, when a coryneform bacterium such as Corynebacterium glutamicum is selected as an expression host, a high copy vector such as pPK4 can be used.

アミノアシラーゼ遺伝子を発現させるプロモーターとしては、通常異種タンパク質の発現に用いられるプロモーターを用いることができる。例えば、trp、tac、lac、trc、λPL、T7等のプロモーターを利用することが出来る。また、アミノアシラーゼ遺伝子の下流にはターミネーターを挿入することもできる。例えば、tpA、lpp、T4等のターミネーターが挙げられる。発現宿主として放線菌を選択する場合は、SSIプロモーターや、本発明のNεアシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ遺伝子の天然のプロモーター、SD配列およびターミネーターを利用することも出来る。発現宿主としてコリネ型細菌を選択する場合は、cspBプロモーターなどを利用することができる。また、翻訳の効率化のために、SD配列の種類、数、SD配列と開始コドンの間の領域の塩基組成、配列、長さをアミノアシラーゼ遺伝子の発現に最適になるようにすることもできる。アミノアシラーゼ発現に必要なプロモーターから翻訳開始点までの領域は、公知のPCR法や化学合成法などにより調整することができる。さらに、開始コドンの下流にシグナルペプチド配列を挿入し、分泌タンパクとしてアミノアシラーゼを発現させることも可能である。本発明の組換えDNAは、所望の発現系に応じた公知の発現ベクターに、前記アミノアシラーゼ遺伝子を含むDNAを公知の方法によって挿入することにより得ることが可能である。用いる発現ベクターは多コピーのものであることが望ましい。   As a promoter for expressing an aminoacylase gene, a promoter usually used for expression of a heterologous protein can be used. For example, promoters such as trp, tac, lac, trc, λPL, and T7 can be used. A terminator can also be inserted downstream of the aminoacylase gene. For example, terminators such as tpA, lpp, and T4 can be mentioned. When selecting actinomycetes as an expression host, the SSI promoter, the natural promoter of the Nε acyl-L-lysine-specific aminoacylase gene of the present invention, the SD sequence and the terminator can also be used. When a coryneform bacterium is selected as an expression host, a cspB promoter or the like can be used. In addition, for efficient translation, the type and number of SD sequences and the base composition, sequence, and length of the region between the SD sequence and the start codon can be optimized for the expression of the aminoacylase gene. . The region from the promoter required for aminoacylase expression to the translation initiation point can be adjusted by a known PCR method or chemical synthesis method. Furthermore, it is also possible to insert a signal peptide sequence downstream of the initiation codon to express aminoacylase as a secreted protein. The recombinant DNA of the present invention can be obtained by inserting a DNA containing the aminoacylase gene into a known expression vector corresponding to a desired expression system by a known method. The expression vector to be used is preferably a multicopy one.

3.本発明の形質転換体
次に、本発明のDNAまたは組換えDNAが挿入されて得られる種々の形質転換体について説明する。本発明のDNAまたは組換えDNAを導入する細胞としては、大腸菌(E.coli)、放線菌およびコリネ型細菌を含む種々の微生物細胞が挙げられる。本発明のDNAまたは組換えDNAが導入されるE.coliには一般にクローニングや異種タンパク質の発現によく利用される菌株、例えば、HB101、MC1061、JM109、CJ236、MV1184が含まれる。本発明のDNAまたは組換えDNAが導入される放線菌には一般に異種タンパク質の発現によく利用される菌株、例えば、S.リビダンス TK24やS.セリカラー A3(2)が含まれる。本発明のDNAまたは組換えDNAが導入されるコリネ型細菌とは好気性のグラム陽性桿菌であり、従来ブレビバクテリウム属に分類されていたが現在コリネバクテリウム属に統合された細菌を含み(Int. J. Syst. Bacteriol., 41, 255(1981))、またコリネバクテリウム属と非常に近縁なブレビバクテリウム属細菌を含む。コリネ型細菌を使用することの利点には、これまでにタンパク質の分泌に好適とされてきたカビ、酵母やBacillus属細菌と比べて本来的に菌体外に分泌されるタンパク質が極めて少なく、目的タンパク質を分泌生産した場合にその精製過程が簡略化、省略化できること、分泌生産した酵素を用いて酵素反応を行う場合には、培養上清を酵素源として用いることができるため、菌体成分、夾雑酵素等による不純物、副反応を低減させることができること、糖、アンモニアや無機塩等を含む単純な培地で容易に生育するため、培地代や培養方法、培養生産性の点で優れていることが含まれる。また、Tat系分泌経路を利用することにより、これまでに知られていたSec系分泌経路では分泌生産が困難なタンパク質であったイソマルトデキストラナーゼやプロテイングルタミナーゼ等産業上有用なタンパク質も効率良く分泌させることが可能である[WO2005/103278]。本発明の、または本発明において使用する放線菌由来のNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼもTat系分泌経路等の適切な分泌経路を利用することにより菌体外に分泌させることができる。特にS.モバラエンシス由来のNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼはTat系分泌経路により効率的に菌体外に分泌させることができる。「Tat系」とは、「ツイン・アルギニン移行経路」(Twin-arginine-translocation-pathway)とも呼ばれる経路であり、シグナルペプチド中に保存されたアルギニン−アルギニンの保存領域を認識して、TatA、B、C、Eを含む膜タンパク質によりタンパク質を分泌する機構あるいは経路を意味する。Tat系シグナルペプチドとしては、E.coli由来トリメチルアミンN-オキシドレダクターゼ(TorA)のシグナルペプチド等が挙げられる。コリネ型細菌の例としては以下のものが挙げられる。
3. Next, various transformants obtained by inserting the DNA or recombinant DNA of the present invention will be described. Examples of cells into which the DNA or recombinant DNA of the present invention is introduced include various microbial cells including E. coli, actinomycetes and coryneform bacteria. E. coli into which the DNA of the present invention or the recombinant DNA is introduced generally includes strains frequently used for cloning and expression of heterologous proteins, such as HB101, MC1061, JM109, CJ236, and MV1184. Actinomycetes into which the DNA or recombinant DNA of the present invention is introduced generally include strains often used for the expression of heterologous proteins, such as S. lividans TK24 and S. sericolor A3 (2). The coryneform bacterium into which the DNA of the present invention or the recombinant DNA is introduced is an aerobic Gram-positive gonococcus, including a bacterium that was conventionally classified as a genus Brevibacterium but is now integrated into the genus Corynebacterium ( Int. J. Syst. Bacteriol., 41, 255 (1981)), and Brevibacterium spp. Closely related to Corynebacterium spp. The advantage of using coryneform bacteria is that there are very few proteins that are originally secreted outside the cells compared to fungi, yeast and Bacillus bacteria that have been suitable for protein secretion so far. When the protein is secreted and produced, the purification process can be simplified and omitted, and when the enzyme reaction is performed using the secreted and produced enzyme, the culture supernatant can be used as an enzyme source. Impurities in terms of medium cost, culture method, and culture productivity because it can reduce impurities and side reactions due to contaminating enzymes, etc., and grows easily on simple media containing sugar, ammonia, inorganic salts, etc Is included. In addition, by using the Tat secretion pathway, industrially useful proteins such as isomalt dextranase and protein glutaminase, which have been difficult to produce by the Sec secretion pathway known so far, can be efficiently used. It can be secreted [WO2005 / 103278]. The Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase derived from actinomycetes of the present invention or used in the present invention can also be secreted outside the cells by utilizing an appropriate secretion pathway such as the Tat secretion pathway. . In particular, Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase derived from S. mobaraensis can be efficiently secreted outside the cell body by the Tat system secretion pathway. The “Tat system” is a pathway called “Twin-arginine-translocation-pathway”, and recognizes the conserved region of arginine-arginine conserved in the signal peptide. , Means a mechanism or pathway for secreting proteins by membrane proteins including C and E. Examples of the Tat signal peptide include a signal peptide of trimethylamine N-oxidoreductase (TorA) derived from E. coli. Examples of coryneform bacteria include the following.

コリネバクテリウム・アセトアシドフィラム、
コリネバクテリウム・アセトグルタミカム、
コリネバクテリウム・アルカノリティカム、
コリネバクテリウム・カルナエ、
コリネバクテリウム・グルタミカム、
コリネバクテリウム・リリウム、
コリネバクテリウム・メラセコーラ、
コリネバクテリウム・サーモアミノゲネス、
コリネバクテリウム・ハーキュリス、
ブレビバクテリウム・ディバリカタム、
ブレビバクテリウム・フラバム、
ブレビバクテリウム・インマリオフィラム、
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム、
ブレビバクテリウム・ロゼウム、
ブレビバクテリウム・サッカロリティカム、
ブレビバクテリウム・チオゲニタリス、
コリネバクテリウム・アンモニアゲネス、
ブレビバクテリウム・アルバム、
ブレビバクテリウム・セリヌム、
ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム。
Corynebacterium acetoacidophilum,
Corynebacterium acetoglutamicum,
Corynebacterium alkanolyticum,
Corynebacterium carnae,
Corynebacterium glutamicum,
Corynebacterium Lilium,
Corynebacterium melacecola,
Corynebacterium thermoaminogenes,
Corynebacterium herculis,
Brevibacterium divaricatam,
Brevibacterium flavum,
Brevibacterium immariophilum,
Brevibacterium lactofermentum,
Brevibacterium roseum,
Brevibacterium saccharolyticum,
Brevibacterium thiogenitalis,
Corynebacterium ammoniagenes,
Brevibacterium album,
Brevibacterium cerinum,
Microbacterium ammonia film.

具体的には、下記のような菌株を例示することができる。
コリネバクテリウム・アセトアシドフィラム ATCC13870、
コリネバクテリウム・アセトグルタミカム ATCC15806、
コリネバクテリウム・アルカノリティカム ATCC21511、
コリネバクテリウム・カルナエ ATCC15991、
コリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13020, ATCC13032, ATCC13060,ATCC13869,FERM BP-734、
コリネバクテリウム・リリウム ATCC15990、
コリネバクテリウム・メラセコーラ ATCC17965、
コリネバクテリウム・エッフィシエンス AJ12340(FERM BP-1539)、
コリネバクテリウム・ハーキュリス ATCC13868、
ブレビバクテリウム・ディバリカタム ATCC14020、
ブレビバクテリウム・フラバム ATCC13826, ATCC14067, AJ12418(FERM BP-2205)、
ブレビバクテリウム・インマリオフィラム ATCC14068、
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム ATCC13869、
ブレビバクテリウム・ロゼウム ATCC13825、
ブレビバクテリウム・サッカロリティカム ATCC14066、
ブレビバクテリウム・チオゲニタリス ATCC19240、
コリネバクテリウム・アンモニアゲネス ATCC6871、ATCC6872、
ブレビバクテリウム・アルバム ATCC15111、
ブレビバクテリウム・セリヌム ATCC15112、
ミクロバクテリウム・アンモニアフィラス ATCC15354。
Specifically, the following strains can be exemplified.
Corynebacterium acetoacidophilum ATCC13870,
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC15806,
Corynebacterium alkanolyticum ATCC21511,
Corynebacterium carnae ATCC15991,
Corynebacterium glutamicum ATCC13020, ATCC13032, ATCC13060, ATCC13869, FERM BP-734,
Corynebacterium lilium ATCC15990,
Corynebacterium melacecola ATCC17965,
Corynebacterium efficiens AJ12340 (FERM BP-1539),
Corynebacterium herculis ATCC13868,
Brevibacterium divaricatam ATCC14020,
Brevibacterium flavum ATCC13826, ATCC14067, AJ12418 (FERM BP-2205),
Brevibacterium in mariophyllum ATCC14068,
Brevibacterium lactofermentum ATCC13869,
Brevibacterium rose ATCC13825,
Brevibacterium saccharolyticum ATCC14066,
Brevibacterium thiogenitalis ATCC19240,
Corynebacterium ammoniagenes ATCC6871, ATCC6872,
Brevibacterium album ATCC15111,
Brevibacterium cerinum ATCC15112,
Microbacterium ammonia philus ATCC15354.

とりわけ、野生株コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum、C.グルタミカム)ATCC13869よりストレプトマイシン(Sm)耐性変異株として分離したコリネバクテリウム・グルタミカムAJ12036(WO 02/081694参照)はその親株(野生株)に比べ、タンパク質の分泌に関わる機能遺伝子に変異が存在することが予測され、タンパク質の分泌生産能が至適培養条件下での蓄積量としておよそ2〜3倍と極めて高いため、宿主菌として好適である。
さらに、このような菌株から細胞表層タンパク質を生産しないように改変した菌株を宿主として使用すれば、培地中に分泌された目的タンパク質の精製が容易となり、特に好ましい。そのような改変は、突然変異または遺伝子組換え法により染色体上の細胞表層タンパク質またはその発現調節領域に変異を導入することにより行うことができる。細胞表層タンパク質を生産しないように改変されたコリネ型細菌としては、AJ12036の細胞表層タンパク質(PS2)破壊株であるC.グルタミカムYDK010株が挙げられる(WO 01/23491参照)。
In particular, Corynebacterium glutamicum AJ12036 (see WO 02/081694) isolated as a streptomycin (Sm) -resistant mutant from ATCC13869 from the wild-type Corynebacterium glutamicum (C. glutamicum) ATCC13869 is the parent strain (wild strain). In comparison, it is predicted that there is a mutation in a functional gene related to protein secretion, and the protein production capacity of protein is extremely high, about 2 to 3 times as the accumulated amount under optimum culture conditions. is there.
Furthermore, if a strain modified so as not to produce cell surface proteins from such a strain is used as a host, purification of the target protein secreted in the medium is facilitated, which is particularly preferable. Such modification can be performed by introducing a mutation into a cell surface protein on the chromosome or its expression regulatory region by a mutation or gene recombination method. Examples of coryneform bacteria modified so as not to produce cell surface protein include C. glutamicum YDK010 strain, which is a cell surface protein (PS2) -disrupted strain of AJ12036 (see WO 01/23491).

この他の形質転換体となりうる細胞には、枯草菌、酵母、麹菌等があり、これらのタンパク質分泌能を利用して、アミノアシラーゼを培地中に生産させる方法も考えられる。上記のような微生物の他、カイコ培養細胞などの培養細胞を用いてもよい。これらの宿主細胞に、上記組換えベクターを宿主細胞内に導入して形質転換体を得ることができる。組換え発現ベクターの宿主細胞内への導入方法は、従来の慣用的に用いられている方法により行うことができる。コンピテントセル法、プロトプラスト法、リン酸カルシウム共沈法、エレクトロポレーション法、マイクロインジェクション法、リポソーム融合法等、種々のものが挙げられる。コリネ型細菌への導入方法としては具体的には例えば、プロトプラスト法(Gene, 39, 281-286(1985))、エレクトロポレーション法(Bio/Technology, 7, 1067-1070)(1989))等を使用することができるが、これらに限定されない。   Examples of other cells that can be transformed include Bacillus subtilis, yeast, Neisseria gonorrhoeae, and the like. A method for producing aminoacylase in a medium using these protein secreting ability is also conceivable. In addition to the above microorganisms, cultured cells such as silkworm cultured cells may be used. A transformant can be obtained by introducing the above recombinant vector into these host cells. The recombinant expression vector can be introduced into the host cell by a conventional and conventionally used method. Examples include a competent cell method, a protoplast method, a calcium phosphate coprecipitation method, an electroporation method, a microinjection method, and a liposome fusion method. Specific examples of the method for introduction into coryneform bacteria include, for example, the protoplast method (Gene, 39, 281-286 (1985)), the electroporation method (Bio / Technology, 7, 1067-1070) (1989)), etc. Can be used, but is not limited to these.

4.Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼの製造法
このようにして得られた形質転換体を培養することにより、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼが産生される。産生されたアミノアシラーゼを公知の方法で単離し、場合によっては更に精製することにより、目的とする酵素が得られる。E.coliを宿主とした場合には、不活性なアミノアシラーゼ会合体、すなわちタンパク質封入体としてアミノアシラーゼ遺伝子産物を得た後、これを適当な方法で活性化することも可能である。活性化後、活性型タンパク質を公知の方法で分離精製することにより目的の酵素を得てもよい。
形質転換体を培養するための培地は公知であり、例えば、E.coliの培養にはLB培地などの栄養培地や、M9培地などの最小培地に炭素源、窒素源、ビタミン源等を添加して用いることができる。形質転換体は宿主に応じて、通常、16〜42℃、好ましくは25〜37℃で5〜168時間、好ましくは8〜72時間培養される。宿主に依存して、振盪培養と静置培養のいずれも可能であるが、必要に応じて攪拌を行ってもよく、通気を行ってもよい。放線菌を発現宿主として選択する場合は、本発明の酵素を生産させるために使用し得る条件、例えばWO 2006/088199記載の条件を用いることが出来る。また、アミノアシラーゼ発現のために誘導型プロモーターを用いた場合は、培地にプロモーター誘導剤を添加して培養をおこなうこともできる。
4). Method for producing Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase By culturing the transformant thus obtained, Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase is produced. The produced aminoacylase is isolated by a known method and, if necessary, further purified to obtain the target enzyme. When E. coli is used as a host, it is also possible to obtain an aminoacylase gene product as an inactive aminoacylase aggregate, that is, a protein inclusion body, and then activate it by an appropriate method. After activation, the target enzyme may be obtained by separating and purifying the active protein by a known method.
A medium for culturing the transformant is known. For example, a carbon source, a nitrogen source, a vitamin source, etc. are added to a nutrient medium such as LB medium or a minimum medium such as M9 medium for culturing E. coli. Can be used. Depending on the host, the transformant is usually cultured at 16 to 42 ° C., preferably 25 to 37 ° C. for 5 to 168 hours, preferably 8 to 72 hours. Depending on the host, either shaking culture or stationary culture is possible, but stirring may be performed as necessary, and aeration may be performed. When selecting actinomycetes as an expression host, conditions that can be used for producing the enzyme of the present invention, for example, conditions described in WO 2006/088199 can be used. In addition, when an inducible promoter is used for expression of aminoacylase, a promoter inducing agent can be added to the medium for cultivation.

産生されたアミノアシラーゼは、形質転換体の抽出物から公知の塩析、等電点沈殿法もしくは溶媒沈殿法等の沈殿法、透析、限外濾過もしくはゲル濾過等の分子量差を利用する方法、イオン交換クロマトグラフィー等の特異的親和性を利用する方法、疎水クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー等の疎水度の差を利用する方法やその他アフィニティークロマトグラフィー、SDSポリアクリルアミド電気泳動法、等電点電気泳動法等、またはこれらの組み合わせにより、精製および単離することが可能である。アミノアシラーゼを分泌発現させた場合には、形質転換体を培養して得られた培養液から、菌体を遠心分離等で除くことで目的とする酵素を含む培養上清が得られる。この培養上清からもアミノアシラーゼを精製および単離することが可能である。   The produced aminoacylase is a known salting out from the extract of the transformant, a precipitation method such as isoelectric point precipitation or solvent precipitation, a method utilizing a molecular weight difference such as dialysis, ultrafiltration or gel filtration, Methods using specific affinity such as ion exchange chromatography, methods using differences in hydrophobicity such as hydrophobic chromatography and reverse phase chromatography, and other affinity chromatography, SDS polyacrylamide electrophoresis, isoelectric focusing Purification and isolation are possible by electrophoresis or the like, or a combination thereof. When the aminoacylase is secreted and expressed, a culture supernatant containing the target enzyme is obtained by removing the cells from the culture solution obtained by culturing the transformant by centrifugation or the like. Aminoacylase can also be purified and isolated from this culture supernatant.

例えば、形質転換体の培養終了後、遠心により集菌した菌体を菌体破砕用バッファー(20〜100 mM Tris-HCl(pH8.0)、5mM EDTA)に懸濁し、超音波破砕をBranson MODEL-Sonifier 250のマイクロチップを用い、output control 7,duty cycle 50%で約10分間行うことにより菌体を破砕することができる。菌体破砕は、トルエン等の溶媒を培養液に加え行うこともできる。この破砕処理液を12000rpmで10分間遠心して上清を上述した精製操作をすることができる。また、前記遠心後の沈殿について必要に応じて塩酸グアニジウムまたは尿素などで可溶化したのち更に精製することもできる。アミノアシラーゼを分泌発現させた場合には、形質転換体の培養終了後、培養液を12000rpmで10分間遠心して上清を上述した精製操作をすることができる。
具体的には、本発明のDNAによってコードされるアミノアシラーゼ酵素の精製は例えば以下のように行うことができる。宿主の培養終了後、培養上清または細胞抽出物に硫酸アンモニウム(2.8M)を加えて沈殿分画後、更に、CM セファデックス C-50、DEAE-セファデックスA-50イオン交換カラムクロマトグラフィー、オクチルセファロースCL-4BおよびフェニルセファロースCL-4Bカラムクロマトグラフィー等の操作を行うことによって、ポリアクリルアミドゲル電気泳動した場合にゲル上で単一バンドを呈する程度にまで精製することができる。
For example, after culturing the transformant, the cells collected by centrifugation are suspended in a cell disruption buffer (20-100 mM Tris-HCl (pH 8.0), 5 mM EDTA), and ultrasonic disruption is performed in Branson MODEL. -Using the Sonifier 250 microchip, the cells can be disrupted by performing output control 7, duty cycle 50% for about 10 minutes. Cell disruption can also be performed by adding a solvent such as toluene to the culture solution. The crushing solution is centrifuged at 12000 rpm for 10 minutes, and the supernatant can be purified as described above. The precipitate after centrifugation can be further purified after solubilization with guanidinium hydrochloride or urea, if necessary. When the aminoacylase is secreted and expressed, the culture solution can be centrifuged at 12000 rpm for 10 minutes after completion of the culture of the transformant, and the supernatant can be purified as described above.
Specifically, the aminoacylase enzyme encoded by the DNA of the present invention can be purified, for example, as follows. After culturing the host, ammonium sulfate (2.8M) is added to the culture supernatant or cell extract, and the precipitate is fractionated. Further, CM Sephadex C-50, DEAE-Sephadex A-50 ion exchange column chromatography, octyl By performing operations such as Sepharose CL-4B and phenyl Sepharose CL-4B column chromatography, the gel can be purified to such a degree as to exhibit a single band on polyacrylamide gel electrophoresis.

得られたアミノアシラーゼ酵素の活性は、Nε-アセチル-L-リジン加水分解活性を測定することにより測定することが出来る。なお、本発明の酵素1U(ユニット)は、Nε-アセチル-L-リジン溶液を基質として37℃にてインキュベート(50 mMトリス塩酸緩衝液、pH8.0)し、遊離したL-リジンを定量した場合に、1時間あたり1マイクロモルのNε-アセチル-L-リジンを加水分解するのに必要な酵素量と定義する。
本発明のDNAによってコードされるアミノアシラーゼは、Nε-アシル-L-リジンに作用し、Nε-アシル-D-リジンに対する反応性は非常に低い。アシル基に対する特異性は広く、飽和または不飽和脂肪酸アシル、更には芳香族基を含有するカルボン酸アシルからなるNε-アシル-L-リジンを加水分解し、その逆反応も触媒する。逆反応については、D-リジンのε-アミノ基に対する反応性は非常に低く、L-リジンのε-アミノ基に優先的に作用する。
The activity of the obtained aminoacylase enzyme can be measured by measuring the Nε-acetyl-L-lysine hydrolysis activity. The enzyme 1U (unit) of the present invention was incubated at 37 ° C. using a Nε-acetyl-L-lysine solution as a substrate (50 mM Tris-HCl buffer, pH 8.0) to quantify the released L-lysine. In some cases, it is defined as the amount of enzyme required to hydrolyze 1 micromole of Nε-acetyl-L-lysine per hour.
The aminoacylase encoded by the DNA of the present invention acts on Nε-acyl-L-lysine and has very low reactivity to Nε-acyl-D-lysine. It has a wide specificity for acyl groups and hydrolyzes Nε-acyl-L-lysine consisting of saturated or unsaturated fatty acid acyls and also acyl carboxylates containing aromatic groups and catalyzes the reverse reaction. Regarding the reverse reaction, the reactivity of D-lysine with respect to the ε-amino group is very low, and it preferentially acts on the ε-amino group of L-lysine.

本発明の別の側面はNε-アシル-L-リジンの製造方法である。この側面における一つの実施様態では、本発明の酵素または本発明のDNAによってコードされる酵素がL-リジンまたはその塩がカルボン酸またはその塩に作用し、それによって、Nε-アシル-L-リジンが生成される。この側面において、酵素は精製された酵素でも粗精製酵素でもよく、また本発明の酵素を発現する形質転換体の細胞破砕物、細胞抽出物、粗精製酵素でもよく、場合により酵素の供給源として上述の形質転換体を破砕せずに使用することも出来る。適切なシグナル配列を利用することにより培地中に本発明の酵素が分泌される場合は、培養上清またはその濃縮物を酵素の供給源として利用することも出来る。この実施態様における酵素反応の条件は、本酵素の特性、特に至適温度および安定温度、並びに、至適pHおよび安定pHを含む適切な条件に従って決定することができる。例えば、S.モバラエンス由来の本発明の酵素(配列番号2のアミノ酸配列を有する)の場合、以下の性質を有する。   Another aspect of the present invention is a method for producing Nε-acyl-L-lysine. In one embodiment of this aspect, the enzyme of the present invention or the enzyme encoded by the DNA of the present invention is such that L-lysine or a salt thereof acts on a carboxylic acid or a salt thereof, whereby Nε-acyl-L-lysine Is generated. In this aspect, the enzyme may be a purified enzyme or a crude enzyme, or may be a cell disruption, a cell extract, or a crude enzyme of a transformant expressing the enzyme of the present invention. The above-mentioned transformant can also be used without crushing. When the enzyme of the present invention is secreted into the medium by using an appropriate signal sequence, the culture supernatant or a concentrate thereof can be used as the enzyme source. The conditions for the enzyme reaction in this embodiment can be determined according to the properties of the enzyme, in particular the optimal and stable temperatures, and appropriate conditions including the optimal and stable pH. For example, the enzyme of the present invention derived from S. mobaraen (having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2) has the following properties.

1)Nε-アシル-L-リジンに作用し、カルボン酸とリジンを遊離させる反応、および、その逆反応を触媒する;
2)L-Lysのε−アミノ基に作用する;
3)Nε-アセチル-L-リジンを基質とした場合に、加水分解反応の至適pHは、37℃ においてトリス−塩酸緩衝液中で、8.0〜9.0の範囲にある;
4)トリス−塩酸緩衝液中で、37℃、1時間のインキュベートした場合、pH 6.5〜10.5の範囲で安定である;
5)Nε-アセチル-L-リジンを基質としたときの加水分解反応における至適温度が、トリス−塩酸緩衝液(pH8.2)中で、55℃付近である;
6)トリス−塩酸緩衝液(pH8.2)中、40℃、60分処理において失活せず、55℃、60分処理後の残存活性は75〜85%である;
7)o-フェナンスロリンにより阻害を受ける。
8)コバルト、亜鉛、マンガン、カルシウム、カリウム、マグネシウムなどの金属イオンによって活性が上昇し、特にコバルトイオンにより活性が上昇する;
1) Acts on Nε-acyl-L-lysine to catalyze the reaction of liberating carboxylic acid and lysine, and the reverse reaction;
2) acts on the ε-amino group of L-Lys;
3) When Nε-acetyl-L-lysine is used as the substrate, the optimum pH for the hydrolysis reaction is in the range of 8.0 to 9.0 in Tris-HCl buffer at 37 ° C;
4) stable in the range of pH 6.5 to 10.5 when incubated at 37 ° C. for 1 hour in Tris-HCl buffer;
5) The optimum temperature in the hydrolysis reaction using Nε-acetyl-L-lysine as a substrate is around 55 ° C. in Tris-HCl buffer (pH 8.2);
6) Inactivation in Tris-HCl buffer (pH 8.2) at 40 ° C. for 60 minutes; remaining activity after treatment at 55 ° C. for 60 minutes is 75 to 85%;
7) Inhibited by o-phenanthroline.
8) The activity is increased by metal ions such as cobalt, zinc, manganese, calcium, potassium, magnesium, and the activity is increased particularly by cobalt ions;

また、前記S.モバラエンス由来の酵素はNε-アセチル-L-リジンに高い加水分解活性を示すが、Nα-アセチル-L-リジンを除くNα-アセチル-L-アミノ酸には一般に活性を示さない。さらに、前記S.モバラエンス由来の酵素はNε-アセチル-L-リジンに対して最も高い比活性を有し,クロロアセチル基やベンゾイル基を有する他のNε-アシル-L-リジンなどに対しても高い活性を示す。これらの性質の詳細はWO 2006/088199に記載されている。   In addition, the enzyme derived from S. movalaens exhibits high hydrolytic activity on Nε-acetyl-L-lysine, but generally does not show activity on Nα-acetyl-L-amino acids other than Nα-acetyl-L-lysine. Furthermore, the enzyme derived from S. movalaen has the highest specific activity for Nε-acetyl-L-lysine, and also for other Nε-acyl-L-lysine having a chloroacetyl group or a benzoyl group. Shows high activity. Details of these properties are described in WO 2006/088199.

特に、前記カルボン酸が比較的長鎖であって、前記反応が水溶性溶媒中で行われる場合、生成するNε-アシル-L-リジンは水に不溶性または難溶性であるため析出して反応系から容易に除去され、従って、ε-アシル-L-リジンの合成反応がその逆反応であるNε-アシル-L-リジンの分解反応よりも顕著に優先的かつ効率よく進む。また、このような場合、合成反応生成物であるNε-アシル-L-リジンは速やかに水相から分離してくるので非常に容易に回収することができる。例えば、分離したNε-アシル-L-リジンを直接回収する、または、有機溶媒によって容易にNε-アシル-L-リジンを水性反応系から抽出して回収することができる。本発明によってNε-アシル-L-リジンを製造する場合、前記比較的長鎖のカルボン酸は、例えば使用する水溶性溶媒に対する溶解性を基準として選択することができる。なお、本明細書において“水溶性溶媒”には勿論水自身も含まれる。また、反応を水溶性溶媒中で行う場合であっても、別途油層(有機溶媒層)を重層し、水溶性溶媒/有機溶媒の2相反応とすることもできる。   In particular, when the carboxylic acid has a relatively long chain and the reaction is carried out in a water-soluble solvent, the produced Nε-acyl-L-lysine is insoluble or hardly soluble in water, and thus precipitates and reacts. Therefore, the synthesis reaction of ε-acyl-L-lysine proceeds significantly more preferentially and efficiently than the decomposition reaction of Nε-acyl-L-lysine, which is the reverse reaction. In such a case, the synthetic reaction product Nε-acyl-L-lysine is rapidly separated from the aqueous phase and can be recovered very easily. For example, separated Nε-acyl-L-lysine can be directly recovered, or Nε-acyl-L-lysine can be easily extracted from an aqueous reaction system and recovered with an organic solvent. When Nε-acyl-L-lysine is produced according to the present invention, the relatively long-chain carboxylic acid can be selected based on, for example, solubility in the water-soluble solvent used. In the present specification, “water-soluble solvent” naturally includes water itself. Further, even when the reaction is carried out in a water-soluble solvent, an oil layer (organic solvent layer) may be separately stacked to form a water-soluble solvent / organic solvent two-phase reaction.

本発明の方法に従ってNε-アシル-L-リジン製造を行う本発明の一態様においては、本発明のDNAによってコードされる酵素1U〜500U/ml、好ましくは10U〜300U/mlと、L-リジンまたはその塩50mM〜2M、好ましくは100mM〜1.0M、および、カルボン酸またはその塩5mM〜2M、好ましくは10mM〜300mMとを、適切な緩衝液、例えばトリス-塩酸緩衝液中、pH6.5〜10.5、好ましくはpH7.0〜10.0、特に好ましくはpH7.0〜8.0のpH範囲、30℃〜70℃、好ましくは45℃〜70℃の温度範囲にて、1〜48時間、好ましくは2〜24時間、特に好ましくは4〜24時間反応させる。適切な条件下では約80%またはそれ以上の収率でNε-アシル-L-リジンを得ることが出来る。基質であるL-リジンまたはカルボン酸の一方が反応系に過剰量存在していてもよく、必要に応じて不足している基質を反応中に追加してもよい。   In one embodiment of the invention in which Nε-acyl-L-lysine production is carried out according to the method of the present invention, the enzyme encoded by the DNA of the present invention is 1 U to 500 U / ml, preferably 10 U to 300 U / ml, and L-lysine. Or a salt thereof, 50 mM to 2 M, preferably 100 mM to 1.0 M, and a carboxylic acid or salt thereof, 5 mM to 2 M, preferably 10 mM to 300 mM, in a suitable buffer such as Tris-HCl buffer, pH 6.5 to 10.5, preferably pH 7.0 to 10.0, particularly preferably pH 7.0 to 8.0, pH range 30 ° C to 70 ° C, preferably 45 ° C to 70 ° C, 1 to 48 hours, preferably 2 The reaction is carried out for 24 hours, particularly preferably 4 to 24 hours. Under suitable conditions, Nε-acyl-L-lysine can be obtained in a yield of about 80% or more. One of the substrates L-lysine or carboxylic acid may be present in an excess amount in the reaction system, and a deficient substrate may be added to the reaction as necessary.

本発明のNε-アシル-L-リジンの製造方法においては前述したように、本発明のDNAによってコードされる酵素によりL-リジンとカルボン酸、またはそれらの塩との反応が触媒される。反応に使用されるカルボン酸には、直鎖又は分枝した、飽和又は不飽和の脂肪酸、飽和または不飽和の側鎖を有する芳香族カルボン酸が含まれ、それらのカルボン酸は好ましくは炭素数が5以上、より好ましくは炭素数が8以上のアシル基を有するカルボン酸である。より具体的には、本発明のNε-アシル-L-リジンの製造方法において使用し得るカルボン酸は、オクタン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、安息香酸、ケイ皮酸などが好ましく、オクタン酸、ラウリン酸が特に好ましい。   In the method for producing Nε-acyl-L-lysine of the present invention, as described above, the reaction of L-lysine with a carboxylic acid or a salt thereof is catalyzed by the enzyme encoded by the DNA of the present invention. Carboxylic acids used in the reaction include linear or branched, saturated or unsaturated fatty acids, aromatic carboxylic acids having saturated or unsaturated side chains, and these carboxylic acids preferably have a carbon number. Is a carboxylic acid having an acyl group having 5 or more, more preferably 8 or more carbon atoms. More specifically, the carboxylic acid that can be used in the method for producing Nε-acyl-L-lysine of the present invention is octanoic acid, decanoic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid. Benzoic acid and cinnamic acid are preferred, and octanoic acid and lauric acid are particularly preferred.

以下の参考例および実施例により本発明を更に説明するが、これらの実施例は本発明の範囲を制限するものと解してはならない。なお、下記参考例および実施例におけるパーセンテージは、文脈上明らかでない場合を除いて「質量%」を意味する。   The following reference examples and examples further illustrate the invention, but these examples should not be construed as limiting the scope of the invention. The percentages in the following Reference Examples and Examples mean “mass%” unless otherwise clear from the context.

放線菌S.モバラエンシス由来のアミノアシラーゼ(Sm-ELA)DNAのクローニング
1.アミノアシラーゼの部分アミノ酸配列の決定
WO 2006/088199、実施例1に記載されている方法に従って放線菌S.モバラエンシスIFO13819株培養物からNε-アシル-リジン特異的アミノアシラーゼタンパク(Sm-ELA)を精製し、そのN末端アミノ酸配列をプロテインシークエンサーで解析した。
簡単にいえば、可溶性澱粉4.0%、ポリペプトン2.0%、肉エキス 4.0%、リン酸水素カリウム 0.2%、硫酸マグネシウム 2.0%、pH7を含む培地2L(リットル)を5L容量のバッフル付き坂口フラスコに入れ、S.モバラエンシスの胞子溶液0.1mlを接種し、30℃で3日から7日間培養した。培養終了後、遠心して(10000 x g、30分間)除菌し、上清を回収した。
1. Cloning of aminoacylase (Sm-ELA) DNA from Streptomyces S. mobaraensis Determination of partial amino acid sequence of aminoacylase
WO 2006/088199, Nε-acyl-lysine-specific aminoacylase protein (Sm-ELA) was purified from the culture of Actinomyces S. mobaraensis IFO13819 strain according to the method described in Example 1, and its N-terminal amino acid sequence was purified. Analysis was performed with a protein sequencer.
Simply put, 2 L (liter) of medium containing 4.0% soluble starch, 2.0% polypeptone, 4.0% meat extract, 0.2% potassium hydrogen phosphate, 2.0% magnesium sulfate and pH 7 is placed in a 5L baffled Sakaguchi flask. 0.1 ml of a spore solution of S. mobaraensis was inoculated and cultured at 30 ° C. for 3 to 7 days. After completion of the culture, the cells were sterilized by centrifugation (10000 × g, 30 minutes), and the supernatant was collected.

得られた培養上清に最終濃度60%になるように硫酸アンモニウム、DEAE-セファデックスA-50カラム、オクチルセファロースCL-4Bカラム(φ16 X 300 mm)、フェニルセファロースCL-4B カラム(φ16 x 150 mm)で精製を行った。
精製されたアミノアシラーゼをプロテインシークエンサーに供したところ、N末端アミノ酸配列としてSERPXTTLLRNGDVHSPADPF(Xは不明)(配列番号6)が得られた。得られたN末端アミノ酸配列の21残基についてNCBI protein-protein BLASTを用いて相同性検索を行ったところ、仮想タンパク質SCO1424 (S.セリカラー A3 (2), NP_625706)のN末端アミノ酸配列と81%の相同性を有することが明らかとなった。
Ammonium sulfate, DEAE-Sephadex A-50 column, Octyl Sepharose CL-4B column (φ16 x 300 mm), Phenyl Sepharose CL-4B column (φ16 x 150 mm) so that the final concentration is 60%. ).
When the purified aminoacylase was subjected to a protein sequencer, SERPXTTLLRNGDVHSPADPF (X is unknown) (SEQ ID NO: 6) was obtained as the N-terminal amino acid sequence. When homology search was performed using NCBI protein-protein BLAST for 21 residues of the obtained N-terminal amino acid sequence, 81% of the N-terminal amino acid sequence of virtual protein SCO1424 (S. sericolor A3 (2), NP_625706) was obtained. It became clear that it has homology.

2.Sm-ELA遺伝子のクローニング
N末端アミノ酸解析で得られた配列LLRNGDVHSに基づき、プライマー1(5’-CTGCTGCGCAACGGCGACGTCCACA-3’)(配列番号7)を設計した。また、SCO1424の内部配列(443-467 bp)より、プライマー2(5’-ACGACGGCCGAGTGGACGTCGATCC-3’)(配列番号8)を設計した。
S.モバラエンシスIFO13819株のゲノムDNAを鋳型にし、プライマー1および2を用いてPCR増幅を行った。
2. Cloning of Sm-ELA gene
Primer 1 (5′-CTGCTGCGCAACGGCGACGTCCACA-3 ′) (SEQ ID NO: 7) was designed based on the sequence LLRNGDVHS obtained by N-terminal amino acid analysis. Primer 2 (5′-ACGACGGCCGAGTGGACGTCGATCC-3 ′) (SEQ ID NO: 8) was designed from the internal sequence of SCO1424 (443-467 bp).
PCR amplification was performed using primers 1 and 2 using the genomic DNA of S. mobaraensis IFO13819 strain as a template.

PCRの条件は以下の通り
<PCR 溶液の調製>
Advantage-GC 2 PCR Kit(Clontech)を使用。
H2O 12 μl, PCRバッファー 4 μl, GC Melt 2 μl, dNTPs 0.4 μl,Taq ポリメラーゼ 0.4 μl, 10 μM の各プライマー 0.4 μl、 10 μg/ml 鋳型DNA 0.4μl, 総量 20μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 95℃; 5 分間
Cycle 2 (x30) 95℃; 0.5分間, 60℃; 1分間, 72℃; 1分間
Cycle 3 (x1) 72℃; 10分間, 4℃; ∞
(総量 20 μL)
PCR conditions are as follows <Preparation of PCR solution>
Uses Advantage-GC 2 PCR Kit (Clontech).
H 2 O 12 μl, PCR buffer 4 μl, GC Melt 2 μl, dNTPs 0.4 μl, Taq polymerase 0.4 μl, 10 μM each primer 0.4 μl, 10 μg / ml template DNA 0.4 μl, total volume 20 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 95 ° C; 5 minutes
Cycle 2 (x30) 95 ° C; 0.5 min, 60 ° C; 1 min, 72 ° C; 1 min
Cycle 3 (x1) 72 ° C; 10 minutes, 4 ° C; ∞
(Total 20 μL)

得られたDNA断片0.43 kbpとpUC118 HincII/BAP(TAKARA) とをライゲーションし、E.coli DH5αを形質転換した。形質転換体は40 mg/l X-gal、0.1 mM IPTG、50 mg/l アンピシリンを含むLB寒天培地上で選択した。目的のDNA断片を保有する形質転換体からプラスミドを抽出し、挿入されたDNA断片のヌクレオチド配列を確認した。
プライマー1、2を用いたPCR増幅で得られたヌクレオチド配列より、プライマー3(5’-ACGAGGTGATCGACCTCCAGGGCGC-3’)(配列番号9)を設計した。また、SCO1424の内部配列 (1142-1166 bp)より、プライマー4(5’-TACATGCCGTCCTCGCCGCCCCAGA-3’)(配列番号10)を設計した。
S.モバラエンシスIFO13819株のゲノムDNAを鋳型にし、プライマー3、4を用いてPCR増幅を行った。PCRの条件はプライマー1および2を使用したPCR条件と同じである。得られたDNA断片1.1 kbpとpUC118 HincII/BAPとをライゲーションし、E.coli DH5αを形質転換した。形質転換体は40 mg/l X-gal、0.1 mM IPTG、50 mg/l アンピシリンを含むLB寒天培地上で選択した。目的のDNA断片を保有する形質転換体からプラスミドを抽出し、挿入されたDNA断片のヌクレオチド配列を確認した。
プライマー3および4を用いたPCR増幅で得られたヌクレオチド配列より、プライマー5(5’-TCTCGCTGGGCATCGGCTCGGTGCA-3’)(配列番号11)及びプライマー6(5’-CAGGCCGGTGGCAGTGGTGTGCACA-3’)(配列番号12) を設計した。また、抽出したプラスミドとプライマー3および4、及びPCR DIG Labeling Mix (Roche)を用いてPCR増幅を行い、1.1 kbpのDIG標識されたDNAプローブを得た。
The obtained DNA fragment 0.43 kbp and pUC118 HincII / BAP (TAKARA) were ligated to transform E. coli DH5α. Transformants were selected on LB agar medium containing 40 mg / l X-gal, 0.1 mM IPTG, 50 mg / l ampicillin. A plasmid was extracted from a transformant carrying the target DNA fragment, and the nucleotide sequence of the inserted DNA fragment was confirmed.
Primer 3 (5′-ACGAGGTGATCGACCTCCAGGGCGC-3 ′) (SEQ ID NO: 9) was designed from the nucleotide sequence obtained by PCR amplification using primers 1 and 2. Primer 4 (5′-TACATGCCGTCCTCGCCGCCCCAGA-3 ′) (SEQ ID NO: 10) was designed from the internal sequence of SCO1424 (1142-1166 bp).
PCR amplification was performed using primers 3 and 4 using the genomic DNA of S. mobaraensis IFO13819 strain as a template. PCR conditions are the same as those using primers 1 and 2. The obtained DNA fragment 1.1 kbp and pUC118 HincII / BAP were ligated to transform E. coli DH5α. Transformants were selected on LB agar medium containing 40 mg / l X-gal, 0.1 mM IPTG, 50 mg / l ampicillin. A plasmid was extracted from a transformant carrying the target DNA fragment, and the nucleotide sequence of the inserted DNA fragment was confirmed.
From the nucleotide sequence obtained by PCR amplification using primers 3 and 4, primer 5 (5'-TCTCGCTGGGCATCGGCTCGGTGCA-3 ') (SEQ ID NO: 11) and primer 6 (5'-CAGGCCGGTGGCAGTGGTGTGCACA-3') (SEQ ID NO: 12) Designed. PCR amplification was performed using the extracted plasmid, primers 3 and 4, and PCR DIG Labeling Mix (Roche) to obtain a 1.1 kbp DIG-labeled DNA probe.

PCRの条件は以下の通り。
<PCR 溶液の調製>
Advantage-GC 2 PCR Kit (Clontech) を使用。
H2O 52.5 μl, PCR バッファー20 μl, GC Melt 10 μl, PCR DIG Labeling Mix (Roche) 10 μl,Taq ポリメラーゼ 2 μl, 10 μM の各プライマー 2 μl, , 100 ng/μl 鋳型 1.5 μl, 総量 100 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 95℃; 5 分間
Cycle 2 (x30) 95℃; 0.5分間, 60℃; 1分間, 72℃; 1分間
Cycle 3 (x1) 72℃; 10分間, 4℃; ∞
PCR conditions are as follows.
<Preparation of PCR solution>
Uses Advantage-GC 2 PCR Kit (Clontech).
H 2 O 52.5 μl, PCR buffer 20 μl, GC Melt 10 μl, PCR DIG Labeling Mix (Roche) 10 μl, Taq polymerase 2 μl, 10 μM each primer 2 μl,, 100 ng / μl template 1.5 μl, total volume 100 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 95 ° C; 5 minutes
Cycle 2 (x30) 95 ° C; 0.5 min, 60 ° C; 1 min, 72 ° C; 1 min
Cycle 3 (x1) 72 ° C; 10 minutes, 4 ° C; ∞

S.モバラエンシス IFO13819株のゲノムDNAをNdeI, SpeI, XbaI, BssHII及びMluIでそれぞれ処理し、1.4%のアガロースゲルを用いて電気泳動を行った。これをHybond-N+(GE Healthcare)に転写し、DIG標識したプローブを用いてサザンハイブリダイゼーションを行った。その結果、MluIで断片化したゲノムDNAにおいて、およそ2 kbpに強いシグナルが見られた。そこで、ゲノムDNAをMluIで処理し得られたDNA断片2 kbpをセルフライゲーションし、そのライゲーション溶液を鋳型にし、プライマー5および6を用いてPCR増幅を行った。   Genomic DNA of S. mobaraensis strain IFO13819 was treated with NdeI, SpeI, XbaI, BssHII and MluI, respectively, and electrophoresed using a 1.4% agarose gel. This was transferred to Hybond-N + (GE Healthcare), and Southern hybridization was performed using a DIG-labeled probe. As a result, a strong signal was observed at about 2 kbp in the genomic DNA fragmented with MluI. Thus, 2 kbp of DNA fragment obtained by treating genomic DNA with MluI was self-ligated, and the ligation solution was used as a template, and PCR amplification was performed using primers 5 and 6.

PCRの条件は以下の通り。
<PCR 溶液の調製>
AdvantageTM-GC 2 PCR Kit(Clontech)を使用。
H2O 25μl, PCR バッファー 10μl, GC Melt 5 μl, dNTPs 1 μl, Taq ポリメラーゼ 1 μl, 10 μMの各プライマー 1 μl 鋳型 6 μl
(総量 50 μL)
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 95 ℃; 5 分間
Cycle 2 (x5) 95 ℃; 0.5 分間, 72 ℃; 3 分間
Cycle 3 (x5) 95 ℃; 0.5 分間, 65 ℃; 1 分間, 72 ℃; 3 分間
Cycle 4 (x25) 95 ℃; 0.5 分間, 60 ℃; 1 分間, 72 ℃; 3 分間
Cycle 5 (x1) 72 ℃; 10 分間, 4 ℃; ∞
PCR conditions are as follows.
<Preparation of PCR solution>
Uses AdvantageTM-GC 2 PCR Kit (Clontech).
H 2 O 25 μl, PCR buffer 10 μl, GC Melt 5 μl, dNTPs 1 μl, Taq polymerase 1 μl, 10 μM each primer 1 μl Template 6 μl
(Total 50 μL)
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 95 ° C; 5 minutes
Cycle 2 (x5) 95 ° C; 0.5 min, 72 ° C; 3 min
Cycle 3 (x5) 95 ° C; 0.5 min, 65 ° C; 1 min, 72 ° C; 3 min
Cycle 4 (x25) 95 ° C; 0.5 min, 60 ° C; 1 min, 72 ° C; 3 min
Cycle 5 (x1) 72 ° C; 10 minutes, 4 ° C; ∞

得られた約2 kbpのDNA断片とpT7Blue T-vector(Novagen)とをライゲーションし、E.coli DH5αを形質転換した。形質転換体は40 mg/l X-gal、0.1 mM IPTG、50 mg/l アンピシリンを含むLB寒天培地上で選択した。目的のDNA断片を保有する形質転換体からプラスミドを抽出し、挿入されたDNA断片のヌクレオチド配列を確認した。   The obtained DNA fragment of about 2 kbp was ligated with pT7Blue T-vector (Novagen), and E. coli DH5α was transformed. Transformants were selected on LB agar medium containing 40 mg / l X-gal, 0.1 mM IPTG, 50 mg / l ampicillin. A plasmid was extracted from a transformant carrying the target DNA fragment, and the nucleotide sequence of the inserted DNA fragment was confirmed.

プライマー5および6を用いたPCR増幅で得られたヌクレオチド配列より、プライマー7(5’-AACGCGGCGATGTGCTCGGGCGTGA-3’)(配列番号13)及びプライマー8(5’-CGCGTCTCGGTGCGTGCGGCCTTCA-3’)(配列番号14)を設計した。さらに、抽出したプラスミドとプライマー5、7及びPCR DIG Labeling Mix(Roche)を用いてPCR増幅を行い、0.5 kbpのDIG標識されたDNAプローブを得た。PCR条件はプライマー3および4を用いた場合と同じである 上記と同様にして、S.モバラエンシス IFO13819株のゲノムDNA をNcoIで処理し、0.5 kbpのDIG標識されたプローブを用いてサザンハイブリダイゼーションを行った。その結果、およそ1.8 kbpに強いシグナルが見られた。そこで、ゲノムDNAをNcoIで処理し得られた1.8 kbpのDNA断片をセルフライゲーションし、そのライゲーション溶液を鋳型にして、プライマー7、8を用いてPCR増幅を行った。PCRの条件はプライマー5と6の組合せで用いたものと同じである。得られた約1.5 kbpのDNA断片とpT7Blue T-vectorとでライゲーションを行い、E.coli DH5αを形質転換した。形質転換体は40 mg/l X-gal、0.1 mM IPTG、50 mg/l アンピシリンを含むLB寒天培地上で選択した。目的のDNA断片を保有する形質転換体からプラスミドを抽出し、挿入されたDNA断片のヌクレオチド配列を確認した。
これらの結果より、Sm-ELA遺伝子のORF全長及び周辺のヌクレオチド配列が明らかとなったので、ORF上流領域の配列よりプライマー9(5’-GCGCCGCACGGGCTGGATCAACCAC-3’)(配列番号15)を、下流領域の配列よりプライマー10(5’-TCAGTGCGGAGGGGGTGACGCAGCG-3’)(配列番号16)を設計した。S.モバラエンシス IFO13819株のゲノムDNAを鋳型にして、プライマー9および10を用いてPCR増幅を行い、得られた1.6 kbpのDNA断片とpUC118 HincII/BAPとをライゲーションし、E.coli DH5αを形質転換した。PCRの条件は以下の通り。
From the nucleotide sequence obtained by PCR amplification using primers 5 and 6, primer 7 (5'-AACGCGGCGATGTGCTCGGGCGTGA-3 ') (SEQ ID NO: 13) and primer 8 (5'-CGCGTCTCGGTGCGTGCGGCCTTCA-3') (SEQ ID NO: 14) Designed. Furthermore, PCR amplification was performed using the extracted plasmid, primers 5 and 7, and PCR DIG Labeling Mix (Roche) to obtain a 0.5 kbp DIG-labeled DNA probe. PCR conditions are the same as when primers 3 and 4 As described above, genomic DNA of S. mobaraensis strain IFO13819 was treated with NcoI, and Southern hybridization was performed using a 0.5 kbp DIG-labeled probe. went. As a result, a strong signal was observed at about 1.8 kbp. Thus, a 1.8 kbp DNA fragment obtained by treating genomic DNA with NcoI was self-ligated, and PCR amplification was performed using primers 7 and 8 using the ligation solution as a template. PCR conditions are the same as those used in combination of primers 5 and 6. The obtained DNA fragment of about 1.5 kbp and pT7Blue T-vector were ligated to transform E. coli DH5α. Transformants were selected on LB agar medium containing 40 mg / l X-gal, 0.1 mM IPTG, 50 mg / l ampicillin. A plasmid was extracted from a transformant carrying the target DNA fragment, and the nucleotide sequence of the inserted DNA fragment was confirmed.
From these results, the ORF full-length of the Sm-ELA gene and the surrounding nucleotide sequence were clarified, so primer 9 (5'-GCGCCGCACGGGCTGGATCAACCAC-3 ') (SEQ ID NO: 15) was downstream from the ORF upstream region sequence. Primer 10 (5′-TCAGTGCGGAGGGGGTGACGCAGCG-3 ′) (SEQ ID NO: 16) was designed from the above sequence. PCR amplification using primers 9 and 10 using the genomic DNA of S. mobaraensis IFO13819 strain as a template, the resulting 1.6 kbp DNA fragment and pUC118 HincII / BAP were ligated, and E. coli DH5α was transformed did. PCR conditions are as follows.

<PCR 溶液の調製>
KOD plus DNA ポリメラーゼ(Toyobo)を使用。
H2O 51.6 μl, PCRバッファー 10 μl, dNTPs 10μl, MgSO4 8μl, KOD plus 2 μl, 10 μM の各プライマー6 μl、鋳型 1.4 μl, DMSO 5 μl, 総量100μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 95 ℃; 5 分間
Cycle 2 (x5) 95 ℃; 0.5分間, 72 ℃; 2分間
Cycle 3 (x5) 95 ℃; 0.5分間, 65 ℃; 1分間, 72 ℃; 2分間
Cycle 4 (x25) 95 ℃; 0.5分間, 60 ℃; 1分間, 72 ℃; 2分間
Cycle 5 (x1) 72 ℃; 10分間, 4℃; ∞
<Preparation of PCR solution>
KOD plus DNA polymerase (Toyobo) is used.
H 2 O 51.6 μl, PCR buffer 10 μl, dNTPs 10 μl, MgSO 4 8 μl, KOD plus 2 μl, 10 μM each primer 6 μl, template 1.4 μl, DMSO 5 μl, total volume 100 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 95 ° C; 5 minutes
Cycle 2 (x5) 95 ° C; 0.5 min, 72 ° C; 2 min
Cycle 3 (x5) 95 ° C; 0.5 min, 65 ° C; 1 min, 72 ° C; 2 min
Cycle 4 (x25) 95 ° C; 0.5 min, 60 ° C; 1 min, 72 ° C; 2 min
Cycle 5 (x1) 72 ° C; 10 minutes, 4 ° C; ∞

形質転換体は40 mg/l X-gal、0.1 mM IPTG、50 mg/l アンピシリンを含むLB寒天培地上で選択した。目的のDNA断片を保有する形質転換体からプラスミドを抽出し、挿入されたDNA断片のヌクレオチド配列を確認した。このヌクレオチド配列を配列番号1に示す。このDNA断片はSm-ELA遺伝子のオープンリーディングフレーム全長を含んでいた。この断片にコードされるSm-ELAのアミノ酸配列を配列番号2に示す。オープンリーディングフレーム(ORF)のヌクレオチド配列は配列番号番号3に示す。得られたプラスミドをpUC118-SmELAと命名した。
用いたプライマーとSm-ELA遺伝子との位置関係は図3に示すとおり。
Transformants were selected on LB agar medium containing 40 mg / l X-gal, 0.1 mM IPTG, 50 mg / l ampicillin. A plasmid was extracted from a transformant carrying the target DNA fragment, and the nucleotide sequence of the inserted DNA fragment was confirmed. This nucleotide sequence is shown in SEQ ID NO: 1. This DNA fragment contained the entire open reading frame of the Sm-ELA gene. The amino acid sequence of Sm-ELA encoded by this fragment is shown in SEQ ID NO: 2. The nucleotide sequence of the open reading frame (ORF) is shown in SEQ ID NO: 3. The resulting plasmid was named pUC118-SmELA.
The positional relationship between the used primer and the Sm-ELA gene is as shown in FIG.

Sm-ELAのE.coliにおける生産
1.Sm-ELA E.coli発現株の作製
Sm-ELA遺伝子のヌクレオチド配列より、プライマーSmELA-Nde-f(5’-catATGAGCGAGCGCCCCCGAACCACCC-3’)(配列番号17)及びプライマーSmELA-Hind-r(5’-aagctTCAGGCGGCGTACACGGTGCGTCCG-3’)(配列番号18)を設計した。pUC118-SmELAを鋳型として、これらのプライマーを用いてPCR増幅を行った。
Production of Sm-ELA in E.coli Preparation of Sm-ELA E.coli expression strain
From the nucleotide sequence of Sm-ELA gene, primer SmELA-Nde-f (5'-catATGAGCGAGCGCCCCCGAACCACCC-3 ') (SEQ ID NO: 17) and primer SmELA-Hind-r (5'-aagctTCAGGCGGCGTACACGGTGCGTCCG-3') (SEQ ID NO: 18) Designed. PCR amplification was performed using pUC118-SmELA as a template and these primers.

PCRの条件は以下の通り。
<PCR 溶液の調製>
KOD -Plus- Ver.2(Toyobo)を使用。
H2O 32 μl, PCR バッファー 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μMの各プライマー1.5μl, 100 ng/μl DNA (鋳型) 1 μl, 総量50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 94 ℃; 2 分間
Cycle 2 (x25) 98 ℃; 10秒間, 55 ℃; 10秒間、68℃:2分間、
Cycle 3 (x1) 68 ℃; 2分間,4℃;∞
PCR conditions are as follows.
<Preparation of PCR solution>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) is used.
H 2 O 32 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO 4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μM each primer 1.5 μl, 100 ng / μl DNA (template) 1 μl, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 94 ° C; 2 minutes
Cycle 2 (x25) 98 ° C; 10 seconds, 55 ° C; 10 seconds, 68 ° C: 2 minutes,
Cycle 3 (x1) 68 ° C; 2 minutes, 4 ° C; ∞

得られた1.6 kbpのDNA断片とpTA2(TArget Clone -Plus-, Toyobo)とをライゲーションし、E.coli JM109を形質転換した。形質転換体は40 mg/l X-gal、0.1 mM IPTG、100 mg/l アンピシリンを含むLB寒天培地上で選択した。目的のDNA断片を保有する形質転換体からプラスミドを抽出し、挿入されたDNA断片のヌクレオチド配列を確認したところ、Sm-ELA遺伝子のORF全長及び付与したNdeI、HindIII認識部位が含まれていた。得られたプラスミドをNdeI、HindIIIで処理し、Sm-ELA遺伝子を含む1.6 kbpのDNA断片を得た。JP 2005278468 A(特開2005-278468)、光学活性アミノ酸の製造方法、実施例1、第0064欄に記載のベクターpTrp2をNdeI、HindIIIで処理し、これとSm-ELA遺伝子を含むDNA断片とをライゲーションし、E.coli JM109を形質転換した。形質転換体は100 mg/lアンピシリンを含むLB寒天培地上で選択した。pTrp2にSm-ELA遺伝子が挿入された構成のプラスミドをpTrp2-SmELAと命名し、このプラスミドを保持する形質転換体をE.coli JM109/pTrp2-SmELA株とした。   The obtained 1.6 kbp DNA fragment was ligated with pTA2 (TArget Clone-Plus-, Toyobo), and E. coli JM109 was transformed. Transformants were selected on LB agar medium containing 40 mg / l X-gal, 0.1 mM IPTG, 100 mg / l ampicillin. When a plasmid was extracted from the transformant carrying the target DNA fragment and the nucleotide sequence of the inserted DNA fragment was confirmed, the full length ORF of the Sm-ELA gene and the added NdeI and HindIII recognition sites were included. The obtained plasmid was treated with NdeI and HindIII to obtain a 1.6 kbp DNA fragment containing the Sm-ELA gene. JP 2005278468 A (JP-A-2005-278468), optically active amino acid production method, vector pTrp2 described in Example 1, column 0064 is treated with NdeI and HindIII, and a DNA fragment containing Sm-ELA gene Ligated and transformed into E. coli JM109. Transformants were selected on LB agar medium containing 100 mg / l ampicillin. The plasmid having the Sm-ELA gene inserted into pTrp2 was named pTrp2-SmELA, and the transformant carrying this plasmid was designated as E. coli JM109 / pTrp2-SmELA strain.

2.E.coliを用いたSm-ELAの発現
100 mg/lアンピシリンを含むTB培地50 mlを入れた500 ml容坂口フラスコにE.coli JM109/pTrp2-SmELA株を1白金耳分植菌し、37℃で16時間振とう培養した。遠心分離により培養液から菌体を回収し、20 mM Tris-HCl(pH 7.6)で洗浄し、20 mM Tris-HCl(pH 7.6) 10mlに懸濁し、洗浄菌体として使用した。この洗浄菌体を破砕せずにそのまま用いてNε-アセチル-L-リジンの分解活性を測定したところ、培養液1mlに相当する洗浄菌体量あたり約6.0 Uの活性を有しており、WO2006/088199 A1で報告された、S.モバラエンシスIFO13819株の培養上清1 mlに含まれる活性1.4 Uの約4.3倍に達することが明らかとなった。E.coli JM109/pUC18株の洗浄菌体を用いた場合には活性は検出されなかった。
活性測定は、Nε-アセチル-L-リジン 4 mM、Tris-HCl 50 mM(pH 8.0)、37℃で行い、Nε-アセチル-L-リジンの分解に伴い生成するリジンの濃度を測定した。リジンの測定にはWO2006/088199に記載されている酸性ニンヒドリン法を用いた。1 Uは、1時間あたり1 μmolのリジンをNε-アセチル-L-リジンより遊離させる酵素量と定義した。
2. Expression of Sm-ELA using E.coli
One platinum loop of E. coli JM109 / pTrp2-SmELA was inoculated into a 500 ml Sakaguchi flask containing 50 ml of TB medium containing 100 mg / l ampicillin, and cultured with shaking at 37 ° C. for 16 hours. The cells were collected from the culture solution by centrifugation, washed with 20 mM Tris-HCl (pH 7.6), suspended in 10 ml of 20 mM Tris-HCl (pH 7.6), and used as washed cells. When the degradation activity of Nε-acetyl-L-lysine was measured using the washed cells as they were without crushing, it had an activity of about 6.0 U per amount of washed cells corresponding to 1 ml of the culture solution. It was revealed that the activity reached about 4.3 times the activity 1.4 U contained in 1 ml of the culture supernatant of S. mobaraensis IFO13819 strain reported in / 088199 A1. No activity was detected when washed cells of E. coli JM109 / pUC18 strain were used.
The activity was measured at Nε-acetyl-L-lysine 4 mM, Tris-HCl 50 mM (pH 8.0) at 37 ° C., and the concentration of lysine produced along with the decomposition of Nε-acetyl-L-lysine was measured. For the measurement of lysine, the acidic ninhydrin method described in WO2006 / 088199 was used. 1 U was defined as the amount of enzyme that liberates 1 μmol of lysine from Nε-acetyl-L-lysine per hour.

E.coli JM109/pTrp2-SmELA株の洗浄菌体によるNε-ラウロイル-L-リジンの合成
100 mg/l アンピシリンを含むTB培地50 mlを張り込んだ500 ml容坂口フラスコにE.coli JM109/pTrp2-SmELA株を1白金耳分植菌し、37℃で16時間振とう培養した。遠心分離により、培養液から菌体を回収し、20 mM Tris-HCl(pH 7.6) 10 mlに懸濁した。
終濃度がラウリン酸10 mM、L-リジン塩酸塩100 mM、Tris-HCl50 mM、洗浄菌体6.0 U/mlとなるよう反応溶液50 mlを調製し、200 ml容ミニジャーファーメンターを用いて500 rpmにて攪拌し、Nε-ラウロイル-L-リジン合成反応を行った。pHは7.0となるよう2N NaOHで調整し、反応液の温度は37℃となるよう調整した。
24時間後に反応液を全量回収し、遠心分離を行った。上清を除去した後、沈殿にメタノールと6N HClを加え、沈殿を溶解させた。この溶液を遠心分離し、上清を回収した。上清に6N NaOHを加え、pH 6.5-7.5となるよう調整してNε-ラウロイル-L-リジンを析出させた。反応液を遠心分離し、上清を除去した後、沈殿に水を加え懸濁した。懸濁物を遠心分離し、上清を除去した後、沈殿にメタノールを加え懸濁した。ろ紙を用いてこの懸濁液を吸引ろ過した。ろ紙上の粉体を乾燥させ重量を測定したところ93.3 mgであった。この粉体中のNε-ラウロイル-L-リジン純度をHPLCで測定したところ92.1%であった。従ってNε-ラウロイル-L-リジンが85.9 mg(0.262 mmol)得られていることが明らかとなった。収率はラウリン酸を基準として52.3%であった。
HPLC分析は、カラムYMC-Pack A-312 ODS、6.0 x 150 mm(YMC)、移動層0.1 M NaH2PO4/MeOH = 2/8、UV 210 nmで行った。
Synthesis of Nε-lauroyl-L-lysine by washing cells of E. coli JM109 / pTrp2-SmELA
One platinum loop of E. coli JM109 / pTrp2-SmELA was inoculated into a 500 ml Sakaguchi flask with 50 ml of TB medium containing 100 mg / l ampicillin, and cultured with shaking at 37 ° C. for 16 hours. The cells were collected from the culture solution by centrifugation and suspended in 10 ml of 20 mM Tris-HCl (pH 7.6).
Prepare 50 ml of the reaction solution so that the final concentration is 10 mM lauric acid, 100 mM L-lysine hydrochloride, 50 mM Tris-HCl, and 6.0 U / ml of washed cells, and 500 ml using a 200 ml mini jar fermenter. The mixture was stirred at rpm to carry out Nε-lauroyl-L-lysine synthesis reaction. The pH was adjusted with 2N NaOH to 7.0, and the temperature of the reaction solution was adjusted to 37 ° C.
After 24 hours, the entire reaction solution was recovered and centrifuged. After removing the supernatant, methanol and 6N HCl were added to the precipitate to dissolve the precipitate. This solution was centrifuged and the supernatant was collected. 6N NaOH was added to the supernatant to adjust to pH 6.5-7.5 to precipitate Nε-lauroyl-L-lysine. The reaction solution was centrifuged, the supernatant was removed, and water was added to the precipitate to suspend it. The suspension was centrifuged, the supernatant was removed, and methanol was added to the precipitate to suspend it. The suspension was suction filtered using filter paper. The powder on the filter paper was dried and weighed to find 93.3 mg. The Nε-lauroyl-L-lysine purity in this powder was measured by HPLC and found to be 92.1%. Therefore, it was revealed that 85.9 mg (0.262 mmol) of Nε-lauroyl-L-lysine was obtained. The yield was 52.3% based on lauric acid.
HPLC analysis was performed with column YMC-Pack A-312 ODS, 6.0 × 150 mm (YMC), moving bed 0.1 M NaH 2 PO 4 / MeOH = 2/8, UV 210 nm.

S.リビダンスにおけるSm-ELAの生産
1.Sm-ELAを発現するS.リビダンスの作製
放線菌高コピーベクターpIJ702(Cloning and expression of the tyrosinase gene from Streptomyces antibioticus in Streptomyces lividans. Katz E, Thompson CJ, Hopwood DA. J Gen Microbiol. 1983, 129, 2703-14.)と大腸菌(E.coli)高コピーベクターpUC19を連結させて放線菌-大腸菌シャトルベクターpUC702を構築した。まず、pIJ702をPstI、SacIで処理し、さらに平滑化した。次に、pUC19をNdeIで処理し、さらに平滑化した。これらのDNA断片をライゲーションし、ライゲーション溶液を用いてE.coli JM109を形質転換した。形質転換体は100 mg/l アンピシリンを含むLB寒天培地上で選択した。形質転換体からプラスミドを抽出し、pUC19のマルチクローニングサイトがpIJ702のPstI認識部位側に存在するプラスミドを取得し、これをpUC702と命名した。
S.リビダンスにおけるSm-ELA発現のために、SSIプロモーターの利用を試みた。ストレプトミセス・アルボグリセオルスS-3253株由来SSI遺伝子を含む約1.8 kbpのDNA断片がpBR322に挿入されたプラスミドであるpSI30(High-level expression in Streptomyces lividans 66 of a gene encoding Streptomyces subtilisin inhibitor from Streptomyces albogriseolus S-3253. Obata S, Furukubo S, Kumagai I, Takahashi H, Miura K. J Biochem. 1989, 105, 372-6.)を鋳型にして、プライマーSSIHindF(5’-CGAAGCTTGCGGGGTGTTCGGAGATGA-3’)(配列番号19)とプライマーSSIMTGR(5’- CGTTGAACGCGGCCGTGCGGCCCGTGCTCGGTGTGT-3’)(配列番号20)を用いてPCR増幅を行った。PCR条件は以下の通りである。
Production of Sm-ELA at S. lividans Construction of S. lividans expressing Sm-ELA Streptomyces antibioticus in Streptomyces antibioticus in Streptomyces lividans. Katz E, Thompson CJ, Hopwood DA. J Gen Microbiol. 1983, 129, 2703 -14.) And E. coli high copy vector pUC19 were ligated to construct actinomycetes-E. Coli shuttle vector pUC702. First, pIJ702 was processed with PstI and SacI, and further smoothed. Next, pUC19 was treated with NdeI and further smoothed. These DNA fragments were ligated, and E. coli JM109 was transformed with the ligation solution. Transformants were selected on LB agar medium containing 100 mg / l ampicillin. A plasmid was extracted from the transformant, and a plasmid in which the multicloning site of pUC19 was present on the PstI recognition site side of pIJ702 was obtained and named pUC702.
We tried to use SSI promoter for Sm-ELA expression in S. lividans. PSI30 (High-level expression in Streptomyces lividans 66 of a gene encoding Streptomyces subtilisin inhibitor from Streptomyces albogriseolus) Primer SSIHindF (5'-CGAAGCTTGCGGGGTGTTCGGAGATGA-3 ') (SEQ ID NO: S-3253. Obata S, Furukubo S, Kumagai I, Takahashi H, Miura K. J Biochem. 1989, 105, 372-6.) 19) and a primer SSIMTGR (5′-CGTTGAACGCGGCCGTGCGGCCCGTGCTCGGTGTGT-3 ′) (SEQ ID NO: 20) were used for PCR amplification. PCR conditions are as follows.

<PCR 溶液の調製>
Pyrobest DNA ポリメラーゼ (TAKARA) を使用。
H2O 18.8 μl, PCR バッファー 5 μl, dNTPs 4 μl, Pyrobest DNA ポリメラーゼ0.2 μl, 1 mMの各プライマー10 μl, 20 ng/μl DNA (鋳型) 2 μl, 総量50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 94℃; 5 分間
Cycle 2 (x25) 98℃; 10 秒間, 60℃; 0.5分間, 72℃; 3 分間
Cycle 3 (x1) 4℃; ∞
<Preparation of PCR solution>
Pyrobest DNA polymerase (TAKARA) is used.
H 2 O 18.8 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 4 μl, Pyrobest DNA polymerase 0.2 μl, 1 mM each primer 10 μl, 20 ng / μl DNA (template) 2 μl, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 94 ° C; 5 minutes
Cycle 2 (x25) 98 ° C; 10 seconds, 60 ° C; 0.5 minutes, 72 ° C; 3 minutes
Cycle 3 (x1) 4 ℃; ∞

得られた0.3 kbpのDNA断片にはSSIプロモーター領域が含まれる。次に、pUMTG5(Secretion of active-form Streptoverticillium mobaraense transglutaminase by Corynebacterium glutamicum: processing of the pro-transglutaminase by a cosecreted subtilisin-Like protease from Streptomyces albogriseolus. Kikuchi Y, Date M, Yokoyama K, Umezawa Y, Matsui H. Appl Environ Microbiol. 2003, 69, 358-66.)を鋳型にして、S.モバラエンシス 由来PMTG(microbial pro-transglutaminase)遺伝子の一部をPCR増幅した。   The obtained 0.3 kbp DNA fragment contains the SSI promoter region. Next, pUMTG5 (Secretion of active-form Streptoverticillium mobaraense transglutaminase by Corynebacterium glutamicum: processing of the pro-transglutaminase by a cosecreted subtilisin-Like protease from Streptomyces albogriseolus.Kikuchi Y, Date M, Yokoyama K, Umezawa Y, Matsui H. Appl Environ Microbiol. 2003, 69, 358-66.) Was used as a template, and a part of the PMTG (microbial pro-transglutaminase) gene derived from S. mobaraensis was PCR amplified.

プライマーはSSIMTGF(5’-GCACCACCGAGCACGGGCCGCACGGCCGCGTTCAACG-3’)(配列番号21)及びMTGSACR(5’-GACGAGAGCTCTCCGGCGTATGCGCATGGA-3’)(配列番号22)を用いた。PCR条件はプライマーSSIHindF, SSIMTGRを用いたPCRと同じである。
得られた90 bpのDNA断片には、PMTG遺伝子の開始コドンから50 bp程度上流〜開始コドンから20 bp程度下流までが含まれる。このようにして得られた0.3 kbpと90 bpのDNA断片を鋳型にして、クロスオーバーPCRをプライマーSSIHindFとプライマーMTGSACRを用いて行った。PCR条件は以下の通りである。
As primers, SSIMTGF (5′-GCACCACCGAGCACGGGCCGCACGGCCGCGTTCAACG-3 ′) (SEQ ID NO: 21) and MTGSACR (5′-GACGAGAGCTCTCCGGCGTATGCGCATGGA-3 ′) (SEQ ID NO: 22) were used. PCR conditions are the same as PCR using primers SSIHindF and SSIMTGR.
The obtained 90 bp DNA fragment includes about 50 bp upstream from the start codon of the PMTG gene to about 20 bp downstream from the start codon. Using the thus obtained 0.3 kbp and 90 bp DNA fragments as templates, crossover PCR was performed using the primer SSIHindF and the primer MTGSACR. PCR conditions are as follows.

Pyrobest DNAポリメラーゼ(TAKARA)を使用。
H2O 18.8 μl, PCR バッファー 5 μl, dNTPs 4 μl, Pyrobest DNA ポリメラーゼ 0.2 μl, 1 mM の各プライマー10 μl, 20 ng/μl DNA (鋳型) それぞれ1μl, 総量50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 94℃; 5 分間
Cycle 2 (x25) 98℃; 10 秒間, 60℃; 0.5分間, 72℃; 3分間
Cycle 3 (x1) 4℃; ∞
Pyrobest DNA polymerase (TAKARA) is used.
H 2 O 18.8 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 4 μl, Pyrobest DNA polymerase 0.2 μl, 1 mM each primer 10 μl, 20 ng / μl DNA (template) 1 μl each, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 94 ° C; 5 minutes
Cycle 2 (x25) 98 ° C; 10 seconds, 60 ° C; 0.5 minutes, 72 ° C; 3 minutes
Cycle 3 (x1) 4 ℃; ∞

得られたDNA断片をHindIII、SacIで処理し、HindIII、SacIで処理しておいたpUC19とライゲーションを行った。このライゲーション溶液を用いてE.coli JM109を形質転換し、100 mg/lアンピシリンを含むLB寒天培地上で形質転換体を選択した。形質転換体からSSIプロモーターとPMTG遺伝子の一部が連結したDNA断片がpUC19に挿入された目的のプラスミドを抽出した。
PMTG遺伝子の開始コドンから20 bp下流以降の配列は、S.モバラエンシスIFO13819ゲノムDNAのSacI断片が挿入されているpUITG (WO/2002/081694) から得られる。pUITGをSacIで処理し、同様にSacIで処理した上述のプラスミドとのライゲーションを行った。このライゲーション溶液を用いてE.coli JM109を形質転換し、100 mg/lアンピシリンを含むLB寒天培地上で形質転換体を選択した。形質転換体からSSIプロモーターとPMTG遺伝子全長が連結したDNA断片がpUC19に挿入された目的のプラスミドを抽出した。このプラスミドをpSSI-PMTG19と命名し、HindIII、EcoRIで処理、同様にHindIII、EcoRIで処理したpUC702とのライゲーションを行った。このライゲーション溶液を用いてE.coli JM109を形質転換し、100 mg/lアンピシリンを含むLB寒天培地上で形質転換体を選択した。形質転換体から、SSIプロモーターとPMTG遺伝子全長とが連結したDNA断片がpUC702に挿入された構成のプラスミドを抽出した。このプラスミドをpUC702-PMTGと命名し、S.リビダンスTK21を形質転換した。形質転換体S.リビダンス TK21/pUC702-PMTGを、チオストレプトン20 mg/lを含むTSB (Tryptic Soy Broth)培地で培養することによりS.モバラエンシス由来PMTGの発現が可能である(Unpublished)。
S.リビダンスTK24においてSm-ELAを発現させるため、SSIプロモーターとSm-ELA遺伝子が連結したDNA断片をpUC702に挿入してpUC702-SmELAを構築した。まず、pSSI-PMTG19を鋳型とし、プライマーHind-SSI-f(5’-agcccAAGCTTgcggggtgttcggagatgac-3’)(配列番号23)及びプライマーSSI-SmELA-r(5’-GGAGGGTGGTTCGGGGGCGCTCGCTCATggaaacctgcaactcctttgtc-3’)(配列番号24)を用いてPCR増幅を行い、SSIプロモーターが含まれる0.4 kbpのDNA断片を得た。PCRの条件は以下の通り。
The obtained DNA fragment was treated with HindIII and SacI, and ligated with pUC19 treated with HindIII and SacI. Using this ligation solution, E. coli JM109 was transformed, and transformants were selected on an LB agar medium containing 100 mg / l ampicillin. From the transformant, the plasmid of interest in which a DNA fragment in which the SSI promoter and a part of the PMTG gene were linked was inserted into pUC19 was extracted.
The sequence after 20 bp downstream from the start codon of the PMTG gene is obtained from pUITG (WO / 2002/081694) into which the SacI fragment of S. mobaraensis IFO13819 genomic DNA has been inserted. pUITG was treated with SacI and ligated with the above-described plasmid treated with SacI in the same manner. Using this ligation solution, E. coli JM109 was transformed, and transformants were selected on an LB agar medium containing 100 mg / l ampicillin. From the transformant, a target plasmid in which a DNA fragment in which the SSI promoter and the full length of the PMTG gene were linked was inserted into pUC19 was extracted. This plasmid was designated as pSSI-PMTG19, treated with HindIII and EcoRI, and similarly ligated with pUC702 treated with HindIII and EcoRI. Using this ligation solution, E. coli JM109 was transformed, and transformants were selected on an LB agar medium containing 100 mg / l ampicillin. From the transformant, a plasmid having a structure in which a DNA fragment in which the SSI promoter and the full-length PMTG gene were linked was inserted into pUC702 was extracted. This plasmid was designated as pUC702-PMTG and transformed with S. lividans TK21. By transforming the transformant S. lividans TK21 / pUC702-PMTG in a TSB (Tryptic Soy Broth) medium containing 20 mg / l of thiostrepton, expression of PMTG derived from S. mobaraensis is possible (Unpublished).
In order to express Sm-ELA in S. lividans TK24, a DNA fragment in which the SSI promoter and the Sm-ELA gene were linked was inserted into pUC702 to construct pUC702-SmELA. First, using pSSI-PMTG19 as a template, primer Hind-SSI-f (5'-agcccAAGCTTgcggggtgttcggagatgac-3 ') (SEQ ID NO: 23) and primer SSI-SmELA-r (5'-GGAGGGTGGTTCGGGGGCGCTCGCTCATggaaacctgcaactcctttgt24-3) (SEQ ID NO: 24) PCR amplification was carried out to obtain a 0.4 kbp DNA fragment containing the SSI promoter. PCR conditions are as follows.

KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) を使用。
H2O 32 μl, PCR バッファー5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μMの各プライマー1.5 μl, 100 ng/μl DNA (鋳型) 1 μl, 総量50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 94℃; 2 分間
Cycle 2 (x25) 98℃; 10 秒間, 55℃; 10秒間, 68℃; 0.5分間
Cycle 3 (x1) 68℃; 0.5分間, 4℃; ∞
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) is used.
H 2 O 32 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO 4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μM each primer 1.5 μl, 100 ng / μl DNA (template) 1 μl, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 94 ° C; 2 minutes
Cycle 2 (x25) 98 ° C; 10 seconds, 55 ° C; 10 seconds, 68 ° C; 0.5 minutes
Cycle 3 (x1) 68 ℃; 0.5 minutes, 4 ℃; ∞

次に、pUC118-SmELAを鋳型にして、プライマーSSI-SmELA-f (5’-gacaaaggagttgcaggtttccATGAGCGAGCGCCCCCGAACCACCCTCC-3’)(配列番号25)及びプライマーSmELA-EcoRI-r (5’-CGGAATTCTCAGGCGGCGTACACGGTGCGTCCG-3’)(配列番号26) を用いてPCR増幅を行い、Sm-ELA遺伝子が含まれる1.6 kbpのDNA断片を得た。PCR条件は以下の通りである。   Next, using pUC118-SmELA as a template, primer SSI-SmELA-f (5'-gacaaaggagttgcaggtttccATGAGCGAGCGCCCCCGAACCACCCTCC-3 ') (SEQ ID NO: 25) and primer SmELA-EcoRI-r (5'-CGGAATTCTCAGGCGGCGTACACGGTGCGTCCG-3') 26) was used for PCR amplification to obtain a 1.6 kbp DNA fragment containing the Sm-ELA gene. PCR conditions are as follows.

<PCR 溶液の調製>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) を使用。
H2O 32 μl, PCR バッファー 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μMの各プライマー 1.5 μl, 100 ng/μl DNA (鋳型) 1 μl, 総量50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 94℃; 2 分間
Cycle 2 (x25) 98℃; 10 秒間, 55℃; 10 秒間, 68℃; 2 分間
Cycle 3 (x1) 68℃; 2 分間, 4℃; ∞
<Preparation of PCR solution>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) is used.
H 2 O 32 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO 4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μM each primer 1.5 μl, 100 ng / μl DNA (template) 1 μl, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 94 ° C; 2 minutes
Cycle 2 (x25) 98 ℃; 10 seconds, 55 ℃; 10 seconds, 68 ℃; 2 minutes
Cycle 3 (x1) 68 ℃; 2 minutes, 4 ℃; ∞

このようにして得られた0.4 kbp、1.6 kbpのDNA断片を鋳型として、クロスオーバーPCRをプライマーHind-SSI-f及びプライマーSmELA-EcoRI-rを用いて行った。PCR条件は以下の通りである。   Using the thus obtained 0.4 kbp and 1.6 kbp DNA fragments as templates, crossover PCR was performed using primers Hind-SSI-f and primers SmELA-EcoRI-r. PCR conditions are as follows.

KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo)を使用。
H2O 32 μl, PCRバッファー 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μMの各プライマー1.5 μl, 100 ng/μl DNA (鋳型) それぞれ0.5 μl, 総量50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 94℃; 2分間
Cycle 2 (x25) 98℃; 10 秒間, 55℃; 10 秒間, 68℃; 2 分間
Cycle 3 (x1) 68℃; 2 分間, 4℃; ∞
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) is used.
H 2 O 32 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO 4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μM each primer 1.5 μl, 100 ng / μl DNA (template) 0.5 μl each, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 94 ° C; 2 minutes
Cycle 2 (x25) 98 ℃; 10 seconds, 55 ℃; 10 seconds, 68 ℃; 2 minutes
Cycle 3 (x1) 68 ℃; 2 minutes, 4 ℃; ∞

得られた2.0 kbpのDNA断片には、SSIプロモーター、PMTG遺伝子の上流部分及びSm-ELA遺伝子が連結した配列が含まれる。このDNA断片とpTA2(TArget Clone -Plus-, Toyobo) とをライゲーションし、ライゲーション溶液を用いてE.coli JM109を形質転換した。形質転換体は40 mg/l X-gal、0.1 mM IPTG、100 mg/l アンピシリンを含むLB寒天培地上で選択した。目的のDNA断片を保有する形質転換体からプラスミドを抽出し、挿入されたDNA断片のヌクレオチド配列を確認したところ、SSIプロモーター、PMTG遺伝子の上流部分及びSm-ELA遺伝子が含まれていた。得られたプラスミドをHindIII、EcoRIで処理し、Sm-ELA遺伝子を含む2.0 kbpのDNA断片を得た。このDNA断片とHindIII、EcoRIで処理したpUC702とをライゲーションし、ライゲーション溶液を用いてE.coli JM109を形質転換した。アンピシリン100 mg/lを含むLB寒天培地上で形質転換体を選択し、目的のプラスミドpUC702-SmELAを抽出した。
S.リビダンス TK24をpUC702-SmELAを用いて形質転換した。形質転換体はチオストレプトン耐性を指標として、R2YE寒天培地(DNA cloning in Streptomyces : resistance genes from antibiotic-producing species. Thompson CJ, Ward JM, and Hopwood DA. Nature, 1980, 286, 525-27.)上で選択した。pUC702-SmELAを保持する株をS.リビダンス TK24/pUC702-SmELA株と命名した。同様にしてpUC702を用いて形質転換を行い、得られた株をS.リビダンス TK24/pUC702株と命名した。
The obtained 2.0 kbp DNA fragment contains a sequence in which the SSI promoter, the upstream part of the PMTG gene and the Sm-ELA gene are linked. This DNA fragment was ligated with pTA2 (TArget Clone-Plus-, Toyobo), and E. coli JM109 was transformed with the ligation solution. Transformants were selected on LB agar medium containing 40 mg / l X-gal, 0.1 mM IPTG, 100 mg / l ampicillin. When a plasmid was extracted from the transformant carrying the target DNA fragment and the nucleotide sequence of the inserted DNA fragment was confirmed, the SSI promoter, the upstream part of the PMTG gene and the Sm-ELA gene were included. The obtained plasmid was treated with HindIII and EcoRI to obtain a 2.0 kbp DNA fragment containing the Sm-ELA gene. This DNA fragment was ligated with HindIII and EcoRI-treated pUC702, and E. coli JM109 was transformed with the ligation solution. A transformant was selected on an LB agar medium containing ampicillin 100 mg / l, and the target plasmid pUC702-SmELA was extracted.
S. lividans TK24 was transformed with pUC702-SmELA. Transformants using R2YE agar medium as an index of resistance to thiostrepton (DNA cloning in Streptomyces: resistance genes from antibiotic-producing species. Thompson CJ, Ward JM, and Hopwood DA. Nature, 1980, 286, 525-27.) Selected above. The strain carrying pUC702-SmELA was named S. lividans TK24 / pUC702-SmELA strain. Similarly, transformation was performed using pUC702, and the resulting strain was designated as S. lividans TK24 / pUC702 strain.

2.S.リビダンスによるSm-ELAの発現
チオストレプトンを20 mg/l含むTSB培地30 mlにS.リビダンスTK24/pUC702-SmELA株を接種し、30℃で3日間振とう培養を行った。得られた培養液1 mlを、チオストレプトン20 mg/lを含むTSB培地75 mlに添加し、30℃で振とうしながら本培養を行った。同様にしてS.リビダンスTK24/pUC702株の培養を行った。本培養開始6日後に培養液を取り出し、遠心分離により培養液から菌体を回収した。得られた湿菌体6 gを10 mM Tris-HCl(pH 7.5)で洗浄後、80 mlの50 mM Tris-HCl(pH 8.0) に懸濁した。得られた菌体を超音波破砕後、遠心分離を行い、可溶性画分と不溶性画分を得た。得られた可溶性画分と不溶性画分をSDS-PAGEに供した。その結果、S.リビダンスTK24/pUC702-SmELA株の可溶性画分にSm-ELAの分子量に相当するバンドが検出された。可溶性画分のNε-アセチル-L-リジンの分解活性を測定したところ、培養液1 mlに相当する可溶性画分量あたり210 Uの活性を有していた。
また、培養上清に含まれるNε-アセチル-L-リジン分解活性を測定したところ、培養液1 mlあたり200 Uの活性を有していた。S.モバラエンシスIFO13819株を培養した場合も、培養上清にSm-ELA活性が検出された(WO2006/088199 A1)。今回、Sm-ELA遺伝子の配列を決定したところシグナル配列の存在が認められなかったため、S.モバラエンシスIFO13819株を培養した場合に確認された培養上清中のSm-ELAは、分泌されたのではなく菌体外に漏出したものである可能性が考えられる。S.リビダンスTK24/pUC702-SmELA株の培養上清pHを測定したところ、培養が進むにつれpHの上昇がみられたため(表1)、溶菌によりSm-ELAが培養液に漏出した可能性が示唆された。
2. Expression of Sm-ELA by S. lividans 30 ml of TSB medium containing 20 mg / l thiostrepton was inoculated with the S. lividans TK24 / pUC702-SmELA strain and cultured with shaking at 30 ° C. for 3 days. 1 ml of the obtained culture solution was added to 75 ml of TSB medium containing 20 mg / l thiostrepton, and main culture was performed while shaking at 30 ° C. Similarly, S. lividans TK24 / pUC702 strain was cultured. Six days after the start of the main culture, the culture solution was taken out, and the cells were collected from the culture solution by centrifugation. 6 g of the obtained wet cells were washed with 10 mM Tris-HCl (pH 7.5) and then suspended in 80 ml of 50 mM Tris-HCl (pH 8.0). The obtained bacterial cells were sonicated and then centrifuged to obtain a soluble fraction and an insoluble fraction. The obtained soluble and insoluble fractions were subjected to SDS-PAGE. As a result, a band corresponding to the molecular weight of Sm-ELA was detected in the soluble fraction of S. lividans TK24 / pUC702-SmELA strain. When the degradation activity of Nε-acetyl-L-lysine in the soluble fraction was measured, it had an activity of 210 U per soluble fraction corresponding to 1 ml of the culture broth.
Further, when Nε-acetyl-L-lysine degradation activity contained in the culture supernatant was measured, it had an activity of 200 U per 1 ml of the culture solution. Even when S. mobaraensis IFO13819 strain was cultured, Sm-ELA activity was detected in the culture supernatant (WO2006 / 088199 A1). In this study, the Sm-ELA gene sequence was determined and the presence of the signal sequence was not observed. Therefore, Sm-ELA in the culture supernatant confirmed when S. mobaraensis IFO13819 strain was cultured was not secreted. There is a possibility that it was leaked outside the cell. When the culture supernatant pH of the S. lividans TK24 / pUC702-SmELA strain was measured, the pH increased as the culture progressed (Table 1), suggesting that Sm-ELA might have leaked into the culture due to lysis It was done.

表1.S.リビダンスTK24/pUC702-SmELA株の培養上清のpH変化

Figure 2012039878
Table 1. PH change of culture supernatant of S. lividans TK24 / pUC702-SmELA strain
Figure 2012039878

菌体内、培養上清に含まれるNε-アセチル-L-リジン分解活性を合計すると、培養液1 mlあたりの活性は410 Uとなり、WO2006/088199 A1で報告されたS.モバラエンシスIFO13819株の培養液1 mlに含まれる活性1.4 Uの約300倍に達することが明らかとなった。S.リビダンスTK24/pUC702株の可溶性画分及び培養上清を用いた場合には、活性は検出されなかった。
活性測定は、Nεアセチル-L-リジン 4 mM、Tris-HCl 50 mM(pH 8.0)、37℃で行い、Nε-アセチル-L-リジンの分解に伴い生成するリジンの濃度を測定した。リジンの測定にはWO2006/088199 A1で用いられている酸性ニンヒドリン法を用いた。1 Uは、1時間あたり1 μmolのリジンをNεアセチル-L-リジンより遊離させる酵素量と定義した。
The total Nε-acetyl-L-lysine degradation activity contained in the microbial cells and the culture supernatant is 410 U, and the activity per ml of the culture is 410 U. It was revealed that the activity reached about 300 times the activity of 1.4 U contained in 1 ml. No activity was detected when the soluble fraction and culture supernatant of S. lividans TK24 / pUC702 strain were used.
The activity was measured at Nεacetyl-L-lysine 4 mM, Tris-HCl 50 mM (pH 8.0) at 37 ° C., and the concentration of lysine produced with the decomposition of Nε-acetyl-L-lysine was measured. For the measurement of lysine, the acidic ninhydrin method used in WO2006 / 088199 A1 was used. 1 U was defined as the amount of enzyme that liberates 1 μmol of lysine from Nεacetyl-L-lysine per hour.

S. リビダンスTK24/pUC702-SmELA株からのSm-ELAの精製
S.リビダンスTK24/pUC702-SmELA株を培養して得られた菌体抽出液を0.22 mmフィルターを用いてろ過し、250 mM NaClを含む50 mM Tris-HCl(pH 8.0) に対して透析を行った。得られた溶液をPhenyl Sepharose CL-4Bカラム(15 x 1.6 cm)に供し、NaCl濃度を250 mMから0 mMまで直線的に変化させて、0.25 ml/minの流速でSm-ELAを溶出させた。Nε-アセチル-L-リジン分解活性を有する画分を回収し、50 mM Tris-HCl(pH 8.0) に対して透析を行った。
S.リビダンスTK24/pUC702-SmELA株を培養して得られた培養上清をVivaspin 20(Sartorius AG, Goettingen, Germany)を用いて濃縮した。得られた溶液を250 mM NaClを含む25 mM Tris-HCl(pH 8.0)に対して透析後、Phenyl Sepharose CL-4Bカラム(15 x 1.6 cm)に供し、菌体抽出液からのSm-ELA精製と同様にして精製を行った。
得られた精製Sm-ELAのNε-アセチル-L-リジン分解活性を測定したところ、菌体抽出液からの精製Sm-ELAは2800 U/mg、培養上清からの精製Sm-ELAは2500 U/mgの活性を示した。今回の結果は、WO2006/088199 A1で報告されたS.モバラエンシス IFO13819株培養液から得られた精製Sm-ELAの活性 3370 U/mg とほぼ同様な結果を示した。
活性測定は、Nε-アセチル-L-リジン4 mM、Tris-HCl 50 mM(pH 8.0)、37℃で行い、Nε-アセチル-L-リジンの分解に伴い生成するリジンの濃度を測定した。リジンの測定にはWO2006/088199 A1で用いられている酸性ニンヒドリン法を用いた。1 Uは、1時間あたり1 μmolのリジンをNε-アセチル-L-リジンより遊離させる酵素量と定義した。
また、菌体抽出液から精製したSm-ELAのN末端アミノ酸配列を解析した結果、SERPRの配列が得られ、S.モバラエンシス IFO13819株培養液からの精製Sm-ELAのN末端アミノ酸配列と一致した。
Purification of Sm-ELA from S. lividans TK24 / pUC702-SmELA strain
The bacterial cell extract obtained by culturing S. lividans TK24 / pUC702-SmELA strain was filtered using a 0.22 mm filter and dialyzed against 50 mM Tris-HCl (pH 8.0) containing 250 mM NaCl. It was. The obtained solution was applied to a Phenyl Sepharose CL-4B column (15 x 1.6 cm), and NaCl concentration was linearly changed from 250 mM to 0 mM to elute Sm-ELA at a flow rate of 0.25 ml / min. . The fraction having Nε-acetyl-L-lysine degradation activity was collected and dialyzed against 50 mM Tris-HCl (pH 8.0).
The culture supernatant obtained by culturing the S. lividans TK24 / pUC702-SmELA strain was concentrated using Vivaspin 20 (Sartorius AG, Goettingen, Germany). The resulting solution was dialyzed against 25 mM Tris-HCl (pH 8.0) containing 250 mM NaCl and then applied to a Phenyl Sepharose CL-4B column (15 x 1.6 cm) to purify Sm-ELA from the bacterial cell extract. Purification was carried out in the same manner as above.
When the Nε-acetyl-L-lysine degradation activity of the obtained purified Sm-ELA was measured, the purified Sm-ELA from the bacterial cell extract was 2800 U / mg, and the purified Sm-ELA from the culture supernatant was 2500 U. activity of / mg. The results of the present study were almost the same as the activity of 3370 U / mg of purified Sm-ELA obtained from the culture solution of S. mobaraensis strain IFO13819 reported in WO2006 / 088199 A1.
The activity was measured at Nε-acetyl-L-lysine 4 mM, Tris-HCl 50 mM (pH 8.0) at 37 ° C., and the concentration of lysine produced with the decomposition of Nε-acetyl-L-lysine was measured. For the measurement of lysine, the acidic ninhydrin method used in WO2006 / 088199 A1 was used. 1 U was defined as the amount of enzyme that liberates 1 μmol of lysine from Nε-acetyl-L-lysine per hour.
In addition, as a result of analyzing the N-terminal amino acid sequence of Sm-ELA purified from the bacterial cell extract, the SERPR sequence was obtained, which was consistent with the N-terminal amino acid sequence of purified Sm-ELA from the culture solution of S. mobaraensis IFO13819 strain .

Sm-ELAを発現するS.リビダンスの菌体抽出物および洗浄菌体によるNε-ラウロイル-L-リジンの合成
チオストレプトンを20 mg/l含むTSB培地30 mlにS.リビダンスTK24/pUC702-SmELA株を接種し、30℃で3日間振とう培養を行った。得られた培養液1.5 mlを、チオストレプトン20 mg/lを含むTSB培地75 mlに添加し、30℃で振とうして本培養を行った。本培養開始6日後に培養液を取り出し、遠心分離により培養液から菌体を回収し、10 mM Tris-HCl(pH 7.5) で洗浄した。得られた菌体を最終的に100 mM Tris-HCl(pH 8.0)15 mlに懸濁して洗浄菌体として使用した。また、得られた洗浄菌体を超音波破砕後に、遠心分離を行い、上清を得た。この上清を菌体抽出液とした。菌体抽出液に含まれるNε-アセチル-L-リジン分解活性を測定したところ、培養液1 mlに相当する菌体抽出液量あたり284 Uの活性を有していた。また、洗浄菌体を用いて活性測定を行ったところ、培養液1 mlに相当する洗浄菌体量あたり53 Uの活性が検出された。
100 mM Tris-HCl(pH 7.0)20 ml中に、終濃度でラウリン酸を25 mM、L-リジン塩酸塩を500 mM、菌体抽出液を200 U/mlとなるように添加し、攪拌しながらNε-ラウロイル-L-リジン合成反応を行った。pHは7.0となるよう4 N NaOHで調整し、反応液の温度は37℃となるよう調整した。この反応溶液には、培養液14 ml分の菌体抽出液が含まれる。洗浄菌体を酵素源として用いた合成反応は、培養液14 mlから得られる洗浄菌体を反応液に添加して反応を行った。
反応中、経時的に反応液のサンプリングを行い、反応液中のラウリン酸濃度をHPLCで定量、反応率を算出した。その結果、菌体抽出液を用いた場合には2時間後、洗浄菌体を用いた場合には4時間後にラウリン酸がすべて消費されており、Nε-ラウロイル-L-リジン合成が行われたと考えられた(図4)。
HPLC分析は、カラムYMC-Pack C-8 A-202(4.6 x 150 mm, YMC)、移動相0.075% H3PO4を含む80% MeOH、UV 210 nmで行った。
Synthesis of Nε-lauroyl-L-lysine by S. lividans cell extract expressing Sm-ELA and washing cells S. lividans TK24 / pUC702-SmELA in 30 ml TSB medium containing 20 mg / l thiostrepton The strain was inoculated and cultured with shaking at 30 ° C. for 3 days. 1.5 ml of the obtained culture solution was added to 75 ml of TSB medium containing 20 mg / l thiostrepton, and the main culture was performed by shaking at 30 ° C. Six days after the start of the main culture, the culture solution was taken out, and the cells were collected from the culture solution by centrifugation and washed with 10 mM Tris-HCl (pH 7.5). The obtained cells were finally suspended in 15 ml of 100 mM Tris-HCl (pH 8.0) and used as washing cells. The obtained washed cells were subjected to ultrasonic disruption and then centrifuged to obtain a supernatant. This supernatant was used as a bacterial cell extract. When the Nε-acetyl-L-lysine degradation activity contained in the bacterial cell extract was measured, it had an activity of 284 U per amount of the bacterial cell extract corresponding to 1 ml of the culture solution. Further, when the activity was measured using the washed cells, 53 U of activity was detected per amount of the washed cells corresponding to 1 ml of the culture solution.
In 20 ml of 100 mM Tris-HCl (pH 7.0), add lauric acid to a final concentration of 25 mM, L-lysine hydrochloride to 500 mM, and the bacterial cell extract to 200 U / ml and stir. The Nε-lauroyl-L-lysine synthesis reaction was carried out. The pH was adjusted with 4 N NaOH to 7.0, and the temperature of the reaction solution was adjusted to 37 ° C. This reaction solution contains a bacterial cell extract of 14 ml of the culture solution. The synthetic reaction using the washed cells as an enzyme source was performed by adding the washed cells obtained from 14 ml of the culture solution to the reaction solution.
During the reaction, the reaction solution was sampled over time, the lauric acid concentration in the reaction solution was quantified by HPLC, and the reaction rate was calculated. As a result, it was found that all lauric acid was consumed after 2 hours when the bacterial cell extract was used, and after 4 hours when the washed bacterial cells were used, and Nε-lauroyl-L-lysine was synthesized. (Figure 4).
HPLC analysis was performed on column YMC-Pack C-8 A-202 (4.6 × 150 mm, YMC), 80% MeOH with mobile phase 0.075% H 3 PO 4 , UV 210 nm.

Sm-ELAを発現するS.リビダンスの菌体抽出液によるNε-ラウロイル-L-リジンの高濃度合成反応
先ず、チオストレプトンを20 mg/l含むTSB培地30 mlにS.リビダンス TK24/pUC702-SmELA株を接種し、30℃で3日間振とう培養を行った。得られた培養液1.5 mlを、チオストレプトン20 mg/lを含むTSB培地75 mlに添加し、30℃で振とうしながら本培養を行った。本培養開始6日後に培養液を取り出し、遠心分離により培養液から菌体を回収した。回収した菌体を10 mM Tris-HCl(pH 7.5)で洗浄した。得られた菌体 (湿重量7.2 g)を100 mM Tris-HCl (pH 8.0)40 mLに懸濁し、超音波破砕を行った。その後、遠心分離を行い、得られた上清を菌体抽出液とした。菌体抽出液のNε-アセチル-L-リジンの分解活性を測定したところ、培養液1 mlに相当する可溶性画分量あたり153 Uの活性を示した。
100 mM Tris-HCl(pH 7)バッファー25 mL中に、終濃度でL-リジン塩酸塩を500 mM、ラウリン酸を50, 100及び250 mM、菌体抽出液を200 U/mLとなるように添加し、攪拌しながらNε-ラウロイル-L-リジン合成反応を行った。反応中、pHは7.0となるよう4 N NaOHで調整した。反応液の温度は37℃に調節した。
反応液を経時的にサンプリングした。反応液中のラウリン酸濃度をHPLC分析により、リジン濃度を酸性ニンヒドリン法により定量し、反応率を算出した。その結果、50 mM および100 mM ラウリン酸を用いた場合、それぞれ反応6時間および9時間で反応収率がほぼ100% に達した。また、250 mMラウリン酸を用いた場合、反応24時間でおよそ90%の収率でNε-ラウロイル-L-リジンが得られた(図5)。
HPLC分析は、カラムとしてYMC-Pack C-8 A-202 、4.6 x 150 mm(YMC)、移動相として0.075% H3PO4を含む80% MeOH、UV 210 nmで行った。
High concentration synthesis reaction of Nε-lauroyl-L-lysine with bacterial extract of S. lividans expressing Sm-ELA First, S. lividans TK24 / pUC702- was added to 30 ml TSB medium containing 20 mg / l thiostrepton. SmELA strain was inoculated and cultured with shaking at 30 ° C. for 3 days. 1.5 ml of the obtained culture solution was added to 75 ml of TSB medium containing 20 mg / l thiostrepton, and main culture was performed while shaking at 30 ° C. Six days after the start of the main culture, the culture solution was taken out, and the cells were collected from the culture solution by centrifugation. The collected cells were washed with 10 mM Tris-HCl (pH 7.5). The obtained bacterial cells (wet weight 7.2 g) were suspended in 40 mL of 100 mM Tris-HCl (pH 8.0) and subjected to ultrasonic crushing. Thereafter, centrifugation was performed, and the obtained supernatant was used as a bacterial cell extract. When the decomposition activity of Nε-acetyl-L-lysine in the bacterial cell extract was measured, it showed an activity of 153 U per soluble fraction corresponding to 1 ml of the culture solution.
In 25 mL of 100 mM Tris-HCl (pH 7) buffer, at a final concentration, L-lysine hydrochloride is 500 mM, lauric acid is 50, 100 and 250 mM, and the bacterial cell extract is 200 U / mL. The Nε-lauroyl-L-lysine synthesis reaction was carried out with stirring. During the reaction, pH was adjusted with 4 N NaOH so as to be 7.0. The temperature of the reaction solution was adjusted to 37 ° C.
The reaction was sampled over time. The reaction rate was calculated by quantifying the lauric acid concentration in the reaction solution by HPLC analysis and the lysine concentration by the acidic ninhydrin method. As a result, when 50 mM and 100 mM lauric acid were used, the reaction yield reached almost 100% in 6 hours and 9 hours, respectively. When 250 mM lauric acid was used, Nε-lauroyl-L-lysine was obtained in a yield of approximately 90% in 24 hours of reaction (FIG. 5).
HPLC analysis was performed with YMC-Pack C-8 A-202, 4.6 × 150 mm (YMC) as the column, 80% MeOH with 0.075% H 3 PO 4 as the mobile phase, UV 210 nm.

コリネバクテリウム・グルタミカム(C.グルタミカム)によるSm-ELAの生産
1.Sm-ELAを発現するC.グルタミカムYDK010株の作製
pUC118-SmELAを鋳型として、プライマーCspB-SmELA-f(5’-tattcaaggagccttcgcctctATGAGCGAGCGCCCCCGAACCACCCTCC-3’)(配列番号27)及びプライマーSmELA-delBam-r(5’-GTGCCCCAGCAGGATgCGGTCACCCGGCCG-3’)(配列番号28)を用いてPCR増幅を行い、0.3 kbpのDNA断片を得た。PCRの条件は以下の通りである。
Production of Sm-ELA by Corynebacterium glutamicum (C. glutamicum) Production of C. glutamicum YDK010 strain expressing Sm-ELA
Using pUC118-SmELA as a template, primer CspB-SmELA-f (5'-tattcaaggagccttcgcctctATGAGCGAGCGCCCCCGAACCACCCTCC-3 ') (sequence number 27) and primer SmELA-delBam-r (5'-GTGCCCCAGCAGGATgCGGTCACCCGGCCG-3') PCR amplification was performed to obtain a 0.3 kbp DNA fragment. PCR conditions are as follows.

<PCR 溶液の調製>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo)を使用。
H2O 32 μl, PCRバッファー 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μMの各プライマー1.5 μl, 100 ng/μl DNA (鋳型) 1 μl, 総量50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 94℃; 2 分間
Cycle 2 (x25) 98℃; 10 秒間, 55℃; 10 秒間, 68℃; 0.5 分間
Cycle 3 (x1) 68℃; 0.5 分間, 4℃; ∞
<Preparation of PCR solution>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) is used.
H 2 O 32 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO 4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μM each primer 1.5 μl, 100 ng / μl DNA (template) 1 μl, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 94 ° C; 2 minutes
Cycle 2 (x25) 98 ℃; 10 seconds, 55 ℃; 10 seconds, 68 ℃; 0.5 minutes
Cycle 3 (x1) 68 ° C; 0.5 min, 4 ° C; ∞

同様にして、プライマーSmELA-delBam-f(5’- CGGCCGGGTGACCGcATCCTGCTGGGGCAC-3’)(配列番号29)及びプライマーSmELA-Bam-r(5’- cgcggatccTCAGGCGGCGTACACGGTGCGTCCG-3’)(配列番号30)を用いてPCR増幅を行い、1.3 kbpのDNA断片を得た。PCRの条件は以下の通りである。   Similarly, PCR amplification using primer SmELA-delBam-f (5'-CGGCCGGGTGACCGcATCCTGCTGGGGCAC-3 ') (SEQ ID NO: 29) and primer SmELA-Bam-r (5'-cgcggatccTCAGGCGGCGTACACGGTGCGTCCG-3') (SEQ ID NO: 30) To obtain a 1.3 kbp DNA fragment. PCR conditions are as follows.

<PCR 溶液の調製>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) を使用。
H2O 32 μl, PCR バッファー 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μMの各プライマー 1.5 μl, 100 ng/μl DNA (鋳型) 1 μl, 総量50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 94℃; 2 分間
Cycle 2 (x25) 98℃; 10 秒間, 55℃; 10 秒間, 68℃; 1.5 分間
Cycle 3 (x1) 68℃; 0.5 分間, 4℃; ∞
<Preparation of PCR solution>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) is used.
H 2 O 32 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO 4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μM each primer 1.5 μl, 100 ng / μl DNA (template) 1 μl, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 94 ° C; 2 minutes
Cycle 2 (x25) 98 ℃; 10 seconds, 55 ℃; 10 seconds, 68 ℃; 1.5 minutes
Cycle 3 (x1) 68 ° C; 0.5 min, 4 ° C; ∞

次に、これら2つのDNA断片を鋳型にしてクロスオーバーPCRを、プライマーCspB-SmELA-f及びプライマーSmELA-Bam-rを用いて行い、BamHI認識部位を消去したSm-ELA遺伝子を含む1.6 kbpのDNA断片を得た。PCRの条件は以下の通りである。   Next, crossover PCR was performed using these two DNA fragments as templates using the primer CspB-SmELA-f and the primer SmELA-Bam-r, and the 1.6 kbp containing the Sm-ELA gene with the BamHI recognition site deleted. A DNA fragment was obtained. PCR conditions are as follows.

<PCR 溶液の調製>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo)を使用。
H2O 32 μl, PCR バッファー5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μMの各プライマー1.5 μl, 100 ng/μl DNA (鋳型) それぞれ0.5 μl, 総量 50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 94℃; 2 分間
Cycle 2 (x25) 98℃; 10 秒間, 55℃; 10 秒間, 68℃; 2 分間
Cycle 3 (x1) 68℃; 2 分間, 4℃; ∞
<Preparation of PCR solution>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) is used.
H 2 O 32 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO 4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μM each primer 1.5 μl, 100 ng / μl DNA (template) 0.5 μl each, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 94 ° C; 2 minutes
Cycle 2 (x25) 98 ℃; 10 seconds, 55 ℃; 10 seconds, 68 ℃; 2 minutes
Cycle 3 (x1) 68 ℃; 2 minutes, 4 ℃; ∞

Sm-ELAの発現ベクターとしては、pPK4(特開平9-322774) を用いた。まず、pPK4にcspBプロモーター及びSec系分泌シグナル配列であるCspAシグナル配列を持つプロ構造部付きプロテイングルタミナーゼ遺伝子が挿入された構成のpPKSPTG1 (WO 01/23591)を鋳型にし、プライマーScaI-CspB-f(5’-attagctgatttagtacttttcggaggtgt-3’)(配列番号31) 及びプライマーCspB-r(5’-agaggcgaaggctccttgaataggtatcga-3’)(配列番号32)を用いてPCR増幅を行った。PCRの条件はプライマーCspB-SmELA-f, SmELA-delBam-rを用いたPCRと同じである。得られた0.6 kbpのDNA断片にはC.グルタミカムATCC 13869由来cspB遺伝子のプロモーター領域が含まれる。
このようにして得られた1.6 kbp、0.6 kbpのDNA断片2つを鋳型にしてクロスオーバーPCRを、プライマーScaI-CspB-f及びプライマーSmELA-Bam-rを用いて行い、2.2 kbpのDNA断片を得た。PCRの条件は、プライマーCspB-SmELA-f, SmELA-Bam-rを用いたPCRと同じである。このDNA断片とpTA2 (TArget Clone -Plus-, Toyobo)とをライゲーションし、E.coli JM109を形質転換した。形質転換体は40 mg/l X-gal、0.1 mM IPTG、100 mg/l アンピシリンを含むLB寒天培地上で選択した。目的のDNA断片を保有する形質転換体からプラスミドを抽出し、挿入されたDNA断片のヌクレオチド配列を確認したところ、目的どおりcspB遺伝子プロモーター領域とSm-ELA遺伝子が連結していた。得られたプラスミドをScaI、BamHIで処理し、同様にScaI、BamHIで処理したpPKSPTG1とライゲーションした。このライゲーション溶液を用いてE.coli JM109を形質転換し、形質転換体は25 mg/l カナマイシンを含むLB寒天培地上で選択した。目的の2.2 kbpのDNA断片が挿入された構成のプラスミドを抽出し、これをpPK-SmELAと命名した。pPK-SmELAは、pPK4にcspBプロモーター及びSm-ELA遺伝子が挿入された構成のプラスミドである。
PPK4 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-322774) was used as an expression vector for Sm-ELA. First, pPKSPTG1 (WO 01/23591) having a structure in which a protein glutaminase gene with a pro-structure part having a CspA signal sequence that is a cspB promoter and a Sec system secretory signal sequence is inserted into pPK4 as a template, primer ScaI-CspB-f ( PCR amplification was performed using 5′-attagctgatttagtacttttcggaggtgt-3 ′) (SEQ ID NO: 31) and primer CspB-r (5′-agaggcgaaggctccttgaataggtatcga-3 ′) (SEQ ID NO: 32). The conditions for PCR are the same as for PCR using primers CspB-SmELA-f and SmELA-delBam-r. The obtained 0.6 kbp DNA fragment contains the promoter region of the C. glutamicum ATCC 13869-derived cspB gene.
Using the 1.6 kbp and 0.6 kbp DNA fragments thus obtained as a template, crossover PCR was performed using primers ScaI-CspB-f and primer SmELA-Bam-r, and a 2.2 kbp DNA fragment was obtained. Obtained. The conditions for PCR are the same as for PCR using primers CspB-SmELA-f and SmELA-Bam-r. This DNA fragment was ligated with pTA2 (TArget Clone-Plus-, Toyobo), and E. coli JM109 was transformed. Transformants were selected on LB agar medium containing 40 mg / l X-gal, 0.1 mM IPTG, 100 mg / l ampicillin. When a plasmid was extracted from a transformant carrying the target DNA fragment and the nucleotide sequence of the inserted DNA fragment was confirmed, the cspB gene promoter region and the Sm-ELA gene were linked as intended. The obtained plasmid was treated with ScaI and BamHI and similarly ligated with pPKSPTG1 treated with ScaI and BamHI. This ligation solution was used to transform E. coli JM109, and transformants were selected on LB agar medium containing 25 mg / l kanamycin. A plasmid having the structure into which the target 2.2 kbp DNA fragment was inserted was extracted and named pPK-SmELA. pPK-SmELA is a plasmid having a structure in which the cspB promoter and the Sm-ELA gene are inserted into pPK4.

同様にして、pPK4にcspBプロモーター及びコリネバクテリウム・アンモニアゲネス(C. アンモニアゲネス) ATCC 6872 由来CspAシグナル配列が付与されたSm-ELA遺伝子が挿入された構成のプラスミドを構築した。まずBamHI認識部位を消去したSm-ELA遺伝子を含む1.6 kbpのDNA断片を鋳型にし、プライマーCspAsig-SmELA-f(5’-GCTGGCCGCACCTGTGGCAACGGCAAGCGAGCGCCCCCGAACCACCCTCC-3’)(配列番号33)及びプライマーSmELA-Bam-rを用いてPCR増幅を行った。PCRの条件は、プライマーCspB-SmELA-f, SmELA-Bam-rを用いたPCRと同じである。その結果、1.6 kbpのDNA断片が得られた。次に、pPKSPTG1を鋳型にし、プライマーScaI-CspB-f及びプライマーCspA-r(5’-TGCCGTTGCCACAGGTGCGGCCAGCATGGC-3’)(配列番号34)を用いてPCR増幅を行った。PCRの条件は、プライマーCspB-SmELA-f, SmELA-delBam-rを用いたPCRと同じである。   Similarly, a plasmid having a structure in which the Sm-ELA gene to which the cspB promoter and the CspA signal sequence derived from Corynebacterium ammoniagenes (C. ammoniagenes) ATCC 6872 were added was inserted into pPK4. First, using a 1.6 kbp DNA fragment containing the Sm-ELA gene from which the BamHI recognition site had been deleted as a template, primer CspAsig-SmELA-f (5'-GCTGGCCGCACCTGTGGCAACGGCAAGCGAGCGCCCCCGAACCACCCTCC-3 ') and primer SmELA-Bam-r PCR amplification was performed. The conditions for PCR are the same as for PCR using primers CspB-SmELA-f and SmELA-Bam-r. As a result, a 1.6 kbp DNA fragment was obtained. Next, PCR amplification was performed using pPKSPTG1 as a template and a primer ScaI-CspB-f and a primer CspA-r (5'-TGCCGTTGCCACAGGTGCGGCCAGCATGGC-3 ') (SEQ ID NO: 34). The conditions for PCR are the same as for PCR using primers CspB-SmELA-f and SmELA-delBam-r.

得られた0.65 kbpのDNA断片にはC.グルタミカムATCC 13869由来cspB遺伝子のプロモーター領域及びC.アンモニゲネスATCC 6872 由来CspAシグナル配列が含まれる。
このようにして得られた1.6 kbp、0.65 kbpのDNA断片2つを鋳型にしてクロスオーバーPCRを、プライマーScaI-CspB-f及びプライマーSmELA-Bam-rを用いて行い、2.2 kbpのDNA断片を得た。PCRの条件はプライマーCspB-SmELA-f, SmELA-Bam-rを用いたPCRと同じである。
The obtained 0.65 kbp DNA fragment contains the promoter region of the Csp. Glutamicum ATCC 13869-derived cspB gene and the C. ammonigenes ATCC 6872-derived CspA signal sequence.
Using the 1.6 kbp and 0.65 kbp DNA fragments thus obtained as a template, crossover PCR was performed using primers ScaI-CspB-f and primer SmELA-Bam-r, and a 2.2 kbp DNA fragment was obtained. Obtained. The conditions for PCR are the same as for PCR using primers CspB-SmELA-f and SmELA-Bam-r.

このDNA断片とpTA2(TArget Clone -Plus-, Toyobo)とをライゲーションし、E.coli JM109を形質転換した。形質転換体は40 mg/l X-gal、0.1 mM IPTG、100 mg/l アンピシリンを含むLB寒天培地上で選択した。目的のDNA断片を保有する形質転換体からプラスミドを抽出し、挿入されたDNA断片のヌクレオチド配列を確認した。その結果、意図したとおりにcspB遺伝子プロモーター領域、CspAシグナル配列及びSm-ELA遺伝子が連結していることが確認された。得られたプラスミドをScaI、BamHIで処理し、同様にScaI、BamHIで処理したpPKSPTG1とライゲーションした。このライゲーション溶液を用いてE.coli JM109を形質転換し、形質転換体は25 mg/lカナマイシンを含むLB寒天培地上で選択した。目的の2.2 kbpのDNA断片が挿入された構成のプラスミドを抽出し、これをpPKS-SmELAと命名した。pPKS-SmELAでは、Sm-ELA遺伝子にSec系分泌シグナル配列であるCspAシグナル配列が付与されている。
同様にして、pPK4にcspBプロモーター及びE.coli W3110由来TorAシグナル配列が付与されたSm-ELA遺伝子が挿入された構成のプラスミドを構築した。まずBamHI認識部位を消去したSm-ELA遺伝子を含む1.6 kbpのDNA断片を鋳型にし、プライマーTorAsig-SmELA-f(5’-GTTAACGCCGCGACGTGCGACTGCGAGCGAGCGCCCCCGAACCACCCTCC-3’)(配列番号35)及びプライマーSmELA-Bam-r を用いてPCR増幅を行った。PCRの条件はプライマーCspB-SmELA-f, SmELA-Bam-rを用いたPCRと同じである。
その結果、1.6 kbpのDNA断片が得られた。次に、WO 02/081694記載の、TorAシグナル配列を持つプロ構造部付きプロテイングルタミナーゼの分泌発現プラスミドpPKT-PPGを鋳型にし、プライマーScaI-CspB-f及びプライマーTorAsig-r(5’-CGCAGTCGCACGTCGCGGCGTTAAC-3’)(配列番号36)を用いてPCR増幅を行った。PCRの条件は、プライマーCspB-SmELA-f, SmELA-delBam-rを用いたPCRと同じである。
This DNA fragment was ligated with pTA2 (TArget Clone-Plus-, Toyobo), and E. coli JM109 was transformed. Transformants were selected on LB agar medium containing 40 mg / l X-gal, 0.1 mM IPTG, 100 mg / l ampicillin. A plasmid was extracted from a transformant carrying the target DNA fragment, and the nucleotide sequence of the inserted DNA fragment was confirmed. As a result, it was confirmed that the cspB gene promoter region, the CspA signal sequence and the Sm-ELA gene were linked as intended. The obtained plasmid was treated with ScaI and BamHI and similarly ligated with pPKSPTG1 treated with ScaI and BamHI. This ligation solution was used to transform E. coli JM109, and transformants were selected on LB agar medium containing 25 mg / l kanamycin. A plasmid having the structure into which the target 2.2 kbp DNA fragment was inserted was extracted and named pPKS-SmELA. In pPKS-SmELA, a CspA signal sequence, which is a Sec system secretory signal sequence, is added to the Sm-ELA gene.
Similarly, a plasmid having a structure in which the Sm-ELA gene to which the cspB promoter and the E. coli W3110-derived TorA signal sequence were added was inserted into pPK4. First, a 1.6 kbp DNA fragment containing the Sm-ELA gene with the BamHI recognition site deleted was used as a template. Primer TorAsig-SmELA-f (5'-GTTAACGCCGCGACGTGCGACTGCGAGCGAGCGCCCCCGAACCACCCTCC-3 ') and SEQ PCR amplification was performed. The conditions for PCR are the same as for PCR using primers CspB-SmELA-f and SmELA-Bam-r.
As a result, a 1.6 kbp DNA fragment was obtained. Next, a secretory expression plasmid pPKT-PPG of a protein glutaminase with a pro structure having a TorA signal sequence described in WO 02/081694 is used as a template, and a primer ScaI-CspB-f and a primer TorAsig-r (5'-CGCAGTCGCACGTCGCGGCGTTAAC-3 ') (SEQ ID NO: 36) was used for PCR amplification. The conditions for PCR are the same as for PCR using primers CspB-SmELA-f and SmELA-delBam-r.

得られた0.65 kbpのDNA断片にはC.グルタミカム ATCC 13869由来cspB遺伝子のプロモーター領域及びE.coli W3110由来TorAシグナル配列が含まれる。
このようにして得られた1.6 kbp、0.65 kbpのDNA断片2つを鋳型にしてクロスオーバーPCRを、プライマーScaI-CspB-f及びプライマーSmELA-Bam-rを用いて行い、2.2 kbpのDNA断片を得た。PCRの条件は、CspB-SmELA-f, SmELA-Bam-rを用いたPCRと同じである。
The obtained 0.65 kbp DNA fragment contains the promoter region of the Csp. Glutamicum ATCC 13869-derived cspB gene and the E. coli W3110-derived TorA signal sequence.
Using the 1.6 kbp and 0.65 kbp DNA fragments thus obtained as a template, crossover PCR was performed using primers ScaI-CspB-f and primer SmELA-Bam-r, and a 2.2 kbp DNA fragment was obtained. Obtained. The conditions for PCR are the same as for PCR using CspB-SmELA-f and SmELA-Bam-r.

このDNA断片とpTA2(TArget Clone-Plus-, Toyobo)とをライゲーションし、E.coli JM109を形質転換した。形質転換体は40 mg/l X-gal、0.1 mM IPTG、100 mg/l アンピシリンを含むLB寒天培地上で選択した。目的のDNA断片を保有する形質転換体からプラスミドを抽出し、挿入されたDNA断片のヌクレオチド配列を確認した。その結果、意図したとおりにcspB遺伝子プロモーター領域、TorAシグナル配列及びSm-ELA遺伝子が連結しているのが確認された。得られたプラスミドをScaI、BamHIで処理し、同様にScaI、BamHIで処理したpPKSPTG1とライゲーションした。このライゲーション溶液を用いてE.coli JM109を形質転換し、形質転換体は25 mg/lカナマイシンを含むLB寒天培地上で選択した。目的の2.2 kbpのDNA断片が挿入された構成のプラスミドを抽出し、これをpPKT-SmELAと命名した。pPKT-SmELAでは、Sm-ELA遺伝子にTat系分泌シグナル配列であるTorAシグナル配列が付与されている。
構築した3種のプラスミドpPK-SmELA、pPKS-SmELA及びpPKT-SmELAを用いて、C.グルタミカムATCC13869由来の変異株より取得したYDK010株(WO 01/23591)を形質転換し、カナマイシンを25 mg/l含むCM2G寒天培地(酵母エキストラクト 10 g、ポリペプトン 10 g、グルコース 5 g、塩化ナトリウム 5 g、DL-メチオニン 0.2 g、寒天 15 g、pH 7.2、水で1Lにする)で形質転換体を選択した。得られた形質転換体を、それぞれYDK010/pPK-SmELA株、YDK010/pPKS-SmELA株、YDK010/pPKT-SmELA株と命名した。
This DNA fragment was ligated with pTA2 (TArget Clone-Plus-, Toyobo), and E. coli JM109 was transformed. Transformants were selected on LB agar medium containing 40 mg / l X-gal, 0.1 mM IPTG, 100 mg / l ampicillin. A plasmid was extracted from a transformant carrying the target DNA fragment, and the nucleotide sequence of the inserted DNA fragment was confirmed. As a result, it was confirmed that the cspB gene promoter region, the TorA signal sequence and the Sm-ELA gene were linked as intended. The obtained plasmid was treated with ScaI and BamHI and similarly ligated with pPKSPTG1 treated with ScaI and BamHI. This ligation solution was used to transform E. coli JM109, and transformants were selected on LB agar medium containing 25 mg / l kanamycin. A plasmid having the structure into which the target 2.2 kbp DNA fragment was inserted was extracted and named pPKT-SmELA. In pPKT-SmELA, a TorA signal sequence, which is a Tat secretion signal sequence, is added to the Sm-ELA gene.
Using the constructed three plasmids pPK-SmELA, pPKS-SmELA and pPKT-SmELA, a YDK010 strain (WO 01/23591) obtained from a mutant strain derived from C. glutamicum ATCC13869 was transformed, and 25 mg / kg of kanamycin was obtained. l Select transformants on CM2G agar medium (yeast extract 10 g, polypeptone 10 g, glucose 5 g, sodium chloride 5 g, DL-methionine 0.2 g, agar 15 g, pH 7.2, 1 L with water) did. The resulting transformants were designated as YDK010 / pPK-SmELA strain, YDK010 / pPKS-SmELA strain, and YDK010 / pPKT-SmELA strain, respectively.

2.Sm-ELAを発現するC.グルタミカムWDK010株の作製
2.1.C.グルタミカムWDK010株の作製
WO02/081694記載のAJ12036株からゲノムDNAを抽出した。このAJ12036株のゲノムDNAを鋳型として、プライマーYSrpsL5(5’-AGGTCAGTGGCGAGTTTCTT-3’)(配列番号37)とプライマーYSrpsL3(5’-GGTAGGTAGCGCCACCAACA-3’)(配列番号38)を用いてPCR増幅を行い、1 kbpの断片を得た。PCRの条件は以下の通りである。
2. Production of C. glutamicum WDK010 strain expressing Sm-ELA 2.1. C. Production of glutamicum WDK010 strain
Genomic DNA was extracted from the AJ12036 strain described in WO02 / 081694. Using the genomic DNA of this AJ12036 strain as a template, PCR amplification was performed using primer YSrpsL5 (5'-AGGTCAGTGGCGAGTTTCTT-3 ') (SEQ ID NO: 37) and primer YSrpsL3 (5'-GGTAGGTAGCGCCACCAACA-3') (SEQ ID NO: 38) A 1 kbp fragment was obtained. PCR conditions are as follows.

Pyrobest DNA ポリメラーゼ(TAKARA) を使用。
H2O 37.8 μl, PCR バッファー5 μl, dNTPs 4 μl, Pyrobest DNA ポリメラーゼ 0.2 μl, 10 μMの各プライマー1 μl, 100 ng/μl DNA (鋳型) 1 μl, 総量50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 98℃; 5 分間
Cycle 2 (x30) 98℃; 10 秒間, 57℃; 0.5 分間, 72℃; 1 分間
Cycle 3 (x1) 4℃; ∞
Pyrobest DNA polymerase (TAKARA) is used.
H 2 O 37.8 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 4 μl, Pyrobest DNA polymerase 0.2 μl, 10 μM each primer 1 μl, 100 ng / μl DNA (template) 1 μl, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 98 ° C; 5 minutes
Cycle 2 (x30) 98 ℃; 10 seconds, 57 ℃; 0.5 minutes, 72 ℃; 1 minute
Cycle 3 (x1) 4 ℃; ∞

このDNA断片とCorynebacterium glutamicum ATCC13869株を用いて、WO02/081694の実施例9に記載されている方法と同様にして遺伝子置換株を作成した。得られた遺伝子置換株が100 mg/Lストレプトマイシンを含むCM2G寒天培地で生育する事を確認した。更にこの遺伝子置換株を用いて、WO02/081694の実施例9に記載されている方法と同様にして細胞表層タンパク質(PS2)遺伝子完全破壊株を作成し、本菌株をWDK010株と命名した。   Using this DNA fragment and the Corynebacterium glutamicum ATCC13869 strain, a gene replacement strain was prepared in the same manner as described in Example 9 of WO02 / 081694. It was confirmed that the obtained gene-substituted strain grew on a CM2G agar medium containing 100 mg / L streptomycin. Further, using this gene replacement strain, a cell surface protein (PS2) gene complete disruption strain was prepared in the same manner as described in Example 9 of WO02 / 081694, and this strain was named WDK010 strain.

2.2.C.グルタミカムWDK010株へのSm-ELA発現ベクターの導入
構築したプラスミドpPKT-SmELAを用いてWDK010株を形質転換し、カナマイシンを25 mg/l含むCMDXB寒天培地 (酵母エキストラクト 10 g、ポリペプトン 10 g、グルコース 5 g、尿素 3 g、大豆加水分解物 窒素量として 1.2 g、リン酸二水素カリウム 1 g、硫酸マグネシウム七水和物 0.4 g、硫酸鉄(II)七水和物 0.01 g、硫酸マンガン(II)五水和物 0.01 g、ビオチン 10 mg、寒天 15 g、pH 7.0、水で1 Lにする)上で形質転換体を選択し、得られた形質転換体をWDK010/pPKT-SmELA株と命名した。
WO05/103278記載のプラスミドpVtatABCを用いてWDK010株を形質転換し、クロラムフェニコール5 mg/l含むCMDXB寒天培地上で形質転換体を選択、得られた形質転換体をWDK010/pVtatABC株と命名した。
pPKT-SmELAを用いてWDK010/pVtatABC株を形質転換し、カナマイシン25 mg/l、クロラムフェニコール5 mg/lを含むCMDXB寒天培地上で形質転換体を選択、得られた形質転換体をWDK010/pPKT-SmELA + pVtatABC株と命名した。
2.2. C. Introduction of Sm-ELA Expression Vector into Glutamicum WDK010 Strain WDK010 was transformed with the constructed plasmid pPKT-SmELA, and CMDXB agar medium containing 25 mg / l kanamycin (yeast extract 10 g, polypeptone 10 g , Glucose 5 g, urea 3 g, soybean hydrolyzate 1.2 g nitrogen content, potassium dihydrogen phosphate 1 g, magnesium sulfate heptahydrate 0.4 g, iron (II) sulfate heptahydrate 0.01 g, manganese sulfate (II) Pentahydrate 0.01 g, Biotin 10 mg, Agar 15 g, pH 7.0, 1 L with water) Named.
Transform WDK010 strain using plasmid pVtatABC described in WO05 / 103278, select transformant on CMDXB agar medium containing 5 mg / l chloramphenicol, and name the resulting transformant as WDK010 / pVtatABC strain did.
Transform WDK010 / pVtatABC strain using pPKT-SmELA, select transformant on CMDXB agar medium containing 25 mg / l kanamycin and 5 mg / l chloramphenicol, and transform the resulting transformant to WDK010 It was named / pPKT-SmELA + pVtatABC strain.

3.C.グルタミカムにおけるSm-ELAの発現
YDK010/pPK-SmELA株、YDK010/pPKS-SmELA株、YDK010/pPKT-SmELA株およびWDK010/pPKT-SmELA株をそれぞれ、カナマイシン25 mg/lを含むCMDXB液体培地 (酵母エキストラクト 10 g、ポリペプトン 10 g、グルコース 5 g、尿素 3 g、大豆加水分解物 窒素量として 1.2 g、リン酸二水素カリウム 1 g、硫酸マグネシウム七水和物 0.4 g、硫酸鉄(II)七水和物 0.01 g、硫酸マンガン(II)五水和物 0.01 g、ビオチン 10 mg、pH 7.0、水で1 Lにする) 3 mlを入れた試験管に1白金耳分接種し、30℃で16時間振とう培養した。得られた培養液0.15 mlを、 カナマイシン 25 mg/lを含むMMM液体培地(グルコース 60 g、硫酸アンモニウム 30 g、リン酸二水素カリウム 1.5 g、大豆加水分解物 窒素量として 0.1 g、硫酸マグネシウム七水和物 1 g、DL-メチオニン 0.15 g、硫酸鉄(II)七水和物 0.01 g、硫酸マンガン(II)五水和物 0.008 g、チアミン塩酸塩 0.45 mg、ビオチン 0.45 mg、炭酸カルシウム 50 g、pH 7.5、水で1Lにする)3 mlを入れた試験管に添加し、30℃で72時間振とう培養した。
3. Expression of Sm-ELA in C. glutamicum
YDK010 / pPK-SmELA strain, YDK010 / pPKS-SmELA strain, YDK010 / pPKT-SmELA strain and WDK010 / pPKT-SmELA strain, each containing CMDXB liquid medium containing 25 mg / l of kanamycin (yeast extract 10 g, polypeptone 10 g , Glucose 5 g, urea 3 g, soybean hydrolyzate 1.2 g nitrogen content, potassium dihydrogen phosphate 1 g, magnesium sulfate heptahydrate 0.4 g, iron (II) sulfate heptahydrate 0.01 g, manganese sulfate (II) Pentahydrate was inoculated into a test tube containing 3 ml of pentahydrate 0.01 g, biotin 10 mg, pH 7.0, 1 L with water) and cultured with shaking at 30 ° C. for 16 hours. 0.15 ml of the obtained culture broth was added to an MMM liquid medium containing 25 mg / l kanamycin (glucose 60 g, ammonium sulfate 30 g, potassium dihydrogen phosphate 1.5 g, soybean hydrolysate 0.1 g nitrogen content, magnesium sulfate heptahydrate Japanese 1 g, DL-methionine 0.15 g, Iron (II) sulfate heptahydrate 0.01 g, Manganese (II) sulfate pentahydrate 0.008 g, Thiamine hydrochloride 0.45 mg, Biotin 0.45 mg, Calcium carbonate 50 g, pH 7.5, 1 L with water) was added to a test tube containing 3 ml, and cultured with shaking at 30 ° C. for 72 hours.

WDK010/pPKT-SmELA + pVtatABC株を、カナマイシン25 mg/lおよびクロラムフェニコール5 mg/lを含むCMDXB液体培地3 mlを入れた試験管に1白金耳分接種し、30℃で16時間培養した。得られた培養液0.15 mlを、カナマイシン25 mg/lおよびクロラムフェニコール5 mg/lを含むMMM液体培地3 mlを入れた試験管に添加し、30℃で72時間振とう培養した。
得られた培養液を遠心分離し、上清を回収し、菌体を20 mM Tris-HCl (pH 7.6) で洗浄した。菌体を最終的に3mlの20 mM Tris-HCl (pH 7.6)に懸濁して洗浄菌体として使用した。菌体抽出物は、この洗浄菌体をマルチビーズショッカー(安井器械)で破砕、遠心分離により調製した。これらの培養上清、洗浄菌体及び菌体抽出物を用いてNε-アセチル-L-リジンの分解活性を測定した。YDK010/pPKS-SmELA株の菌体抽出物に、培養液1 mlに相当する菌体抽出物あたり1030 Uの活性が確認された。これは、WO2006/088199 A1で報告された、S.モバラエンシスIFO13819株の培養上清1 mlに含まれる活性1.4 Uの約740倍に達する。また、WDK010/pPKT-SmELA + pVtatABC株の培養上清からは1 mlあたり69.8 Uの活性が検出され、Tat分泌系によってSm-ELAが分泌されていると考えられた。これらの結果を表2にまとめた。
Inoculate one platinum loop of WDK010 / pPKT-SmELA + pVtatABC strain into a test tube containing 3 ml of CMDXB liquid medium containing 25 mg / l kanamycin and 5 mg / l chloramphenicol and incubate at 30 ° C for 16 hours did. 0.15 ml of the obtained culture solution was added to a test tube containing 3 ml of MMM liquid medium containing 25 mg / l kanamycin and 5 mg / l chloramphenicol, and cultured with shaking at 30 ° C. for 72 hours.
The obtained culture broth was centrifuged, the supernatant was collected, and the cells were washed with 20 mM Tris-HCl (pH 7.6). The cells were finally suspended in 3 ml of 20 mM Tris-HCl (pH 7.6) and used as washing cells. The bacterial cell extract was prepared by crushing the washed bacterial cells with a multi-bead shocker (Yasui Kikai) and centrifuging them. Using these culture supernatants, washed bacterial cells, and bacterial cell extracts, the degradation activity of Nε-acetyl-L-lysine was measured. An activity of 1030 U per cell extract corresponding to 1 ml of the culture solution was confirmed in the cell extract of the YDK010 / pPKS-SmELA strain. This reaches about 740 times the activity 1.4 U contained in 1 ml of the culture supernatant of S. mobaraensis strain IFO13819 reported in WO2006 / 088199 A1. Moreover, 69.8 U of activity per ml was detected from the culture supernatant of WDK010 / pPKT-SmELA + pVtatABC strain, and it was considered that Sm-ELA was secreted by the Tat secretion system. These results are summarized in Table 2.

表2.培養上清、洗浄菌体及び菌体抽出物におけるNε-アセチル-L-リジンの分解活性

Figure 2012039878
N.D. 検出限界未満 Table 2. Degradation activity of Nε-acetyl-L-lysine in culture supernatant, washed cells and cell extracts
Figure 2012039878
Below ND detection limit

活性測定は、Nε-アセチル-L-リジン4 mM、Tris-HCl 50 mM (pH 8.0)、CoCl2 0.1 mM、37℃で行い、Nε-アセチル-L-リジンの分解に伴い生成するリジンの濃度を測定した。リジンの測定にはBF-5 及びリジン電極(王子計測機器)を用いた。1 Uは、1時間あたり1 μmolのリジンをNε-アセチル-L-リジンより遊離させる酵素量と定義した。   The activity was measured at Nε-acetyl-L-lysine 4 mM, Tris-HCl 50 mM (pH 8.0), CoCl2 0.1 mM, at 37 ° C, and the concentration of lysine produced with Nε-acetyl-L-lysine degradation was determined. It was measured. For the measurement of lysine, BF-5 and a lysine electrode (Oji Scientific Instruments) were used. 1 U was defined as the amount of enzyme that liberates 1 μmol of lysine from Nε-acetyl-L-lysine per hour.

4.Sm-ELA及びTatABCを共発現するC.グルタミカムWDK010株の作製
C.グルタミカムATCC13032株由来のtatA遺伝子(cg1685、GeneID:3343772)、tatC遺伝子(cg1684、GeneID:3343771)、およびtatB遺伝子(cg1273、GeneID:3345252)配列より、プライマーXbaI-TatA-f(5’-gctctagaTTTGGAGTAGACCACATGTCCCTCG-3’)(配列番号39)、プライマーTatC-TatB-r(5’-TAGAAAACATCAGACCGGTCTTTCACTAGAGCACGTCACCGAAGTCGGCG-3’)(配列番号40)、プライマーTatC-TatB-f(5’-CGCCGACTTCGGTGACGTGCTCTAGTGAAAGACCGGTCTGATGTTTTCTA-3’)(配列番号41)、およびプライマーTatB-Xba-r(5’-gctctagaCTAAATAATATCGGTCCAAGAGACG-3’)(配列番号42)を設計した。
4). Production of C. glutamicum WDK010 strain co-expressing Sm-ELA and TatABC
From the tatA gene (cg1685, GeneID: 3343772), tatC gene (cg1684, GeneID: 3343771), and tatB gene (cg1273, GeneID: 3345252) derived from the C. glutamicum ATCC13032 strain, the primer XbaI-TatA-f (5'- gctctagaTTTGGAGTAGACCACATGTCCCTCG-3 ') (SEQ ID NO: 39), Primer TatC-TatB-r (5'-TAGAAAACATCAGACCGGTCTTTCACTAGAGCACGTCACCGAAGTCGGCG-3') (SEQ ID NO: 40), Primer TatC-TatB-f (5'-CGCCGACTTGGTGTGTATGTGTATGTGTGTGTGTTGTG 41) and the primer TatB-Xba-r (5′-gctctagaCTAAATAATATCGGTCCAAGAGACG-3 ′) (SEQ ID NO: 42) were designed.

C.グルタミカム ATCC13869株のゲノムDNAを鋳型にし、プライマーXbaI-TatA-f、およびプライマーTatC-TatB-rを用いてPCR増幅を行い、1.5 kbpのDNA断片を得た。このDNA断片にはtatA遺伝子およびtatC遺伝子の配列が含まれる。PCRの条件は以下の通りである。
<PCR 溶液の調製>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) を使用。
H2O 32 μl, PCRバッファー 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μMの各プライマー1.5 μl, 100 ng/μl DNA (鋳型) 1 μl, 総量50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 94℃; 2 分間
Cycle 2 (x25) 98℃; 10 秒間, 55℃; 10 秒間, 68℃; 1.5 分間
Cycle 3 (x1) 68℃; 1.5 分間, 4℃; ∞
PCR amplification was performed using the genomic DNA of C. glutamicum ATCC13869 strain as a template and using the primer XbaI-TatA-f and the primer TatC-TatB-r to obtain a DNA fragment of 1.5 kbp. This DNA fragment contains the sequences of the tatA gene and the tatC gene. PCR conditions are as follows.
<Preparation of PCR solution>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) is used.
H 2 O 32 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO 4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μM each primer 1.5 μl, 100 ng / μl DNA (template) 1 μl, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 94 ° C; 2 minutes
Cycle 2 (x25) 98 ℃; 10 seconds, 55 ℃; 10 seconds, 68 ℃; 1.5 minutes
Cycle 3 (x1) 68 ℃; 1.5 minutes, 4 ℃; ∞

C.グルタミカム ATCC13869株のゲノムDNAを鋳型にし、プライマーTatC-TatB-f、およびプライマーTatB-Xba-rを用いてPCR増幅を行い、0.5 kbpのDNA断片を得た。このDNA断片にはtatB遺伝子の配列が含まれる。PCRの条件は以下の通りである。
<PCR 溶液の調製>
KOD -Plus- Ver.2(Toyobo)を使用。
H2O 32 μl, PCRバッファー 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μMの各プライマー1.5 μl, 100 ng/μl DNA(鋳型)1 μl, 総量50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 94℃; 2 分間
Cycle 2 (x25) 98℃; 10 秒間, 55℃; 10 秒間, 68℃; 0.5 分間
Cycle 3 (x1) 68℃; 0.5 分間, 4℃; ∞
PCR amplification was performed using genomic DNA of C. glutamicum ATCC13869 strain as a template and primers TatC-TatB-f and primer TatB-Xba-r to obtain a 0.5 kbp DNA fragment. This DNA fragment contains the sequence of the tatB gene. PCR conditions are as follows.
<Preparation of PCR solution>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) is used.
H 2 O 32 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO 4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μM each primer 1.5 μl, 100 ng / μl DNA (template) 1 μl, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 94 ° C; 2 minutes
Cycle 2 (x25) 98 ℃; 10 seconds, 55 ℃; 10 seconds, 68 ℃; 0.5 minutes
Cycle 3 (x1) 68 ° C; 0.5 min, 4 ° C; ∞

このようにして得られた1.5 kbp、0.5 kbpのDNA断片2つを鋳型にしてクロスオーバーPCRを、プライマーXbaI-TatA-f及びプライマーTatB-Xba-rを用いて行い、2 kbpのDNA断片を得た。このDNA断片にはtatA遺伝子、tatC遺伝子、及びtatB遺伝子の配列が含まれる。PCRの条件は以下の通りである。
<PCR 溶液の調製>
KOD -Plus- Ver.2(Toyobo)を使用。
H2O 32 μl, PCRバッファー 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μMの各プライマー1.5 μl, 100 ng/μl DNA (鋳型) それぞれ0.5 μl, 総量50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 94℃; 2 分間
Cycle 2 (x25) 98℃; 10 秒間, 55℃; 10 秒間, 68℃; 2 分間
Cycle 3 (x1) 68℃; 2 分間, 4℃; ∞
Crossover PCR was performed using the two 1.5 kbp and 0.5 kbp DNA fragments thus obtained as a template, using primers XbaI-TatA-f and primer TatB-Xba-r, and a 2 kbp DNA fragment was obtained. Obtained. This DNA fragment includes the sequences of the tatA gene, the tatC gene, and the tatB gene. PCR conditions are as follows.
<Preparation of PCR solution>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) is used.
H 2 O 32 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO 4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μM each primer 1.5 μl, 100 ng / μl DNA (template) 0.5 μl each, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 94 ° C; 2 minutes
Cycle 2 (x25) 98 ℃; 10 seconds, 55 ℃; 10 seconds, 68 ℃; 2 minutes
Cycle 3 (x1) 68 ℃; 2 minutes, 4 ℃; ∞

クロスオーバーPCRによって得られた2 kbpのDNA断片をXbaIで処理した。プラスミドpPKT-SmELAも同様にXbaI処理を行い、さらにBAP処理を行った。この2つのDNA断片をライゲーションし、E.coli JM109を形質転換した。形質転換体は25 mg/l カナマイシンを含むLB寒天培地上で選択した。目的の2 kbpのDNA断片がSm-ELAと同じ向きに挿入された構成のプラスミドを抽出し、これをpPKT-SmELA-tatABCと命名した。pPKT-SmELA-tatABCは、cspBプロモーター、TorAシグナル配列、Sm-ELA遺伝子、tatA遺伝子、tatC遺伝子、tatB遺伝子の順に連結したDNA断片がpPK4に挿入された構成のプラスミドである。   A 2 kbp DNA fragment obtained by crossover PCR was treated with XbaI. The plasmid pPKT-SmELA was similarly treated with XbaI and further with BAP. The two DNA fragments were ligated and E. coli JM109 was transformed. Transformants were selected on LB agar medium containing 25 mg / l kanamycin. A plasmid having a structure in which the target 2 kbp DNA fragment was inserted in the same direction as Sm-ELA was extracted and named pPKT-SmELA-tatABC. pPKT-SmELA-tatABC is a plasmid having a structure in which a DNA fragment in which a cspB promoter, a TorA signal sequence, an Sm-ELA gene, a tatA gene, a tatC gene, and a tatB gene are linked in this order is inserted into pPK4.

構築したプラスミドpPKT-SmELA-tatABCを用いてC. グルタミカムWDK010株を形質転換し、カナマイシンを25 mg/l含むCMDXB寒天培地 (酵母エキストラクト 10 g、ポリペプトン 10 g、グルコース 5 g、尿素 3 g、大豆加水分解物 窒素量として 1.2 g、リン酸二水素カリウム 1 g、硫酸マグネシウム七水和物 0.4 g、硫酸鉄(II)七水和物 0.01 g、硫酸マンガン(II)五水和物 0.01 g、ビオチン 10 mg、寒天 15 g、pH 7.0、水で1 Lにする)上で形質転換体を選択し、得られた形質転換体をWDK010/pPKT-SmELA-tatABC株と命名した。   C. glutamicum WDK010 strain was transformed with the constructed plasmid pPKT-SmELA-tatABC, CMDXB agar medium containing 25 mg / l kanamycin (yeast extract 10 g, polypeptone 10 g, glucose 5 g, urea 3 g, Soybean hydrolyzate Nitrogen content 1.2 g, potassium dihydrogen phosphate 1 g, magnesium sulfate heptahydrate 0.4 g, iron (II) sulfate heptahydrate 0.01 g, manganese (II) sulfate pentahydrate 0.01 g Biotin 10 mg, Agar 15 g, pH 7.0, 1 L with water), and the resulting transformant was named WDK010 / pPKT-SmELA-tatABC strain.

5.C.グルタミカムWDK010株におけるSm-ELAとTatABCの共発現
WDK010/pPKT-SmELA株、WDK010/pPKT-SmELA + pVtatABC株、およびWDK010/pPKT-SmELA-tatABC株をそれぞれ、CMDXB液体培地 (酵母エキストラクト 10 g、ポリペプトン 10 g、グルコース 5 g、尿素 3 g、大豆加水分解物 窒素量として 1.2 g、リン酸二水素カリウム 1 g、硫酸マグネシウム七水和物 0.4 g、硫酸鉄(II)七水和物 0.01 g、硫酸マンガン(II)五水和物 0.01 g、ビオチン 10 mg、pH 7.0、水で1 Lにする)3 mlを入れた試験管に1白金耳分接種し、25℃で16時間振とう培養した。WDK010/pPKT-SmELA株およびWDK010/pPKT-SmELA-tatABC株を培養する際にはカナマイシン25 mg/lを培地に添加し、WDK010/pPKT-SmELA + pVtatABC株を培養する際にはカナマイシン25 mg/lおよびクロラムフェニコール5 mg/lを培地に添加した。
5. Co-expression of Sm-ELA and TatABC in C. glutamicum WDK010 strain
WDK010 / pPKT-SmELA strain, WDK010 / pPKT-SmELA + pVtatABC strain, and WDK010 / pPKT-SmELA-tatABC strain, respectively, CMDXB liquid medium (yeast extract 10 g, polypeptone 10 g, glucose 5 g, urea 3 g, Soy hydrolyzate Nitrogen content 1.2 g, potassium dihydrogen phosphate 1 g, magnesium sulfate heptahydrate 0.4 g, iron (II) sulfate heptahydrate 0.01 g, manganese (II) sulfate pentahydrate 0.01 g Into a test tube containing 3 ml of biotin (10 mg, pH 7.0, 1 L with water), one platinum loop was inoculated and cultured with shaking at 25 ° C. for 16 hours. When culturing WDK010 / pPKT-SmELA and WDK010 / pPKT-SmELA-tatABC strains, add 25 mg / l kanamycin to the medium, and when culturing WDK010 / pPKT-SmELA + pVtatABC strains, 25 mg / kanamycin l and chloramphenicol 5 mg / l were added to the medium.

得られた培養液をそれぞれ遠心分離し、上清を回収した。これらの培養上清を用いてNε-アセチル-L-リジンの分解活性を測定した。WDK010/pPKT-SmELA株の培養上清からは1 mlあたり0.751 Uの活性が検出され、WDK010/pPKT-SmELA + pVtatABC株の培養上清からは1 mlあたり73.6 Uの活性が検出された。WDK010/pPKT-SmELA-tatABC株の培養上清からは1 mlあたり125 Uの活性が検出された。このことから、Sm-ELAとTatABCを1つのプラスミド上で発現させることは可能であり、共発現させたTatABCによりSm-ELAのTat系分泌発現が効率的に行われたと考えられた。
活性測定は、Nε-アセチル-L-リジン4 mM、Tris-HCl 50 mM(pH 8.0)、CoCl2 0.1 mM、37℃で行い、Nε-アセチル-L-リジンの分解に伴い生成するリジンの濃度を測定した。
リジンの測定にはBF-5 及びリジン電極(王子計測機器)を用いた。1 Uは、1時間あたり1 μmolのリジンをNε-アセチル-L-リジンより遊離させる酵素量と定義した。
The obtained culture broth was centrifuged, and the supernatant was collected. Using these culture supernatants, the degradation activity of Nε-acetyl-L-lysine was measured. An activity of 0.751 U per ml was detected from the culture supernatant of the WDK010 / pPKT-SmELA strain, and an activity of 73.6 U per ml was detected from the culture supernatant of the WDK010 / pPKT-SmELA + pVtatABC strain. 125 U activity per ml was detected from the culture supernatant of the WDK010 / pPKT-SmELA-tatABC strain. From this, it was possible to express Sm-ELA and TatABC on one plasmid, and it was considered that Tat secretion expression of Sm-ELA was efficiently performed by co-expressed TatABC.
The activity was measured at Nε-acetyl-L-lysine 4 mM, Tris-HCl 50 mM (pH 8.0), CoCl 2 0.1 mM, at 37 ° C. Was measured.
For the measurement of lysine, BF-5 and a lysine electrode (Oji Scientific Instruments) were used. 1 U was defined as the amount of enzyme that liberates 1 μmol of lysine from Nε-acetyl-L-lysine per hour.

Sm-ELAを発現するC.グルタミカムの菌体抽出物によるNε-ラウロイル-L-リジンの合成
カナマイシン25 mg/lを含むCMDXB液体培地3 mlを入れた試験管にYDK010/pPKS-SmELA株を1白金耳分接種し、30℃で16時間振とう培養した。このようにして得られた培養液10 mlを、カナマイシン25 mg/lを含むMMM液体培地200 mlを入れた500 ml容坂口フラスコに添加し、30℃で48時間振とう培養した。遠心分離により得られた培養液から菌体を回収し、20mM Tris-HCl(pH 7.6)で洗浄した。菌体を最終的に20 mM Tris-HCl(pH 7.6)50 mlに懸濁して洗浄菌体として使用した。この洗浄菌体を破砕し、遠心分離を行い、上清を菌体抽出液とした。
終濃度が、ラウリン酸250 mmol/l(反応条件1)あるいは500 mmol/l(反応条件2)、L-リジン塩酸塩500 mM、Tris-HCl 50 mM、CoCl2 1 mM、菌体抽出液180 U/mlとなるよう反応溶液60 mlを調製し、200 ml容ミニジャーファーメンターを用いて2000 rpmにて攪拌し、Nε-ラウロイル-L-リジン合成反応を行った。pHは7.0となるよう1 N NaOHで調整し、反応液の温度は37℃となるよう調整した。
反応液から経時的にサンプリングを行い、反応液中のリジン濃度をBF-5 及びリジン電極(王子計測機器)を用いて測定した(図6)。反応開始時のリジン濃度を100%とした。
24時間後に反応液を全量回収し、遠心分離を行った。上清を除去した後、沈殿にメタノール、水及び6 N NaOHを加え、沈殿を溶解させた。この溶液に6N HClを加え、pH 6.5-7.5となるよう調整しNε-ラウロイル-L-リジンを析出させた。この懸濁液を、ろ紙を用いて吸引ろ過した。ろ紙上の粉体を乾燥させ重量を測定したところ、反応条件1では5.44 g、反応条件2では9.82 gであった。これら粉体中のNε-ラウロイル-L-リジン純度をHPLCで測定したところ、それぞれ76.4%、80.9%であったため、Nε-ラウロイル-L-リジンがそれぞれ4.16 g (12.7 mmol)、7.94 g (24.2 mmol)得られていることが明らかとなった。収率はラウリン酸を基準としてそれぞれ84.4%、80.6%の収率であった。
HPLC分析は、カラムYMC-Pack A-312 ODS、6.0 x 150 mm(YMC)、移動層0.1 M NaH2PO4/MeOH = 2/8、UV 210 nmで行った。
Synthesis of Nε-lauroyl-L-lysine by cell extract of C. glutamicum expressing Sm-ELA 1 YDK010 / pPKS-SmELA strain was added to a test tube containing 3 ml of CMDXB liquid medium containing 25 mg / l kanamycin. Platinum ears were inoculated and cultured with shaking at 30 ° C. for 16 hours. 10 ml of the thus obtained culture solution was added to a 500 ml Sakaguchi flask containing 200 ml of MMM liquid medium containing 25 mg / l kanamycin, and cultured with shaking at 30 ° C. for 48 hours. The cells were collected from the culture solution obtained by centrifugation and washed with 20 mM Tris-HCl (pH 7.6). The cells were finally suspended in 50 ml of 20 mM Tris-HCl (pH 7.6) and used as washing cells. The washed cells were crushed and centrifuged, and the supernatant was used as a cell extract.
Final concentration is 250 mmol / l lauric acid (reaction condition 1) or 500 mmol / l (reaction condition 2), L-lysine hydrochloride 500 mM, Tris-HCl 50 mM, CoCl 2 1 mM, cell extract 180 60 ml of the reaction solution was prepared so as to be U / ml, and stirred at 2000 rpm using a 200 ml minijar fermenter to carry out Nε-lauroyl-L-lysine synthesis reaction. The pH was adjusted to 17.0 with 1 N NaOH, and the temperature of the reaction solution was adjusted to 37 ° C.
Sampling was performed over time from the reaction solution, and the lysine concentration in the reaction solution was measured using BF-5 and a lysine electrode (Oji Scientific Instruments) (FIG. 6). The lysine concentration at the start of the reaction was 100%.
After 24 hours, the entire reaction solution was recovered and centrifuged. After removing the supernatant, methanol, water and 6 N NaOH were added to the precipitate to dissolve the precipitate. 6N HCl was added to this solution to adjust to pH 6.5-7.5, and Nε-lauroyl-L-lysine was precipitated. This suspension was subjected to suction filtration using filter paper. When the powder on the filter paper was dried and weighed, it was 5.44 g under reaction condition 1 and 9.82 g under reaction condition 2. The Nε-lauroyl-L-lysine purity in these powders was measured by HPLC and found to be 76.4% and 80.9%, respectively, so that Nε-lauroyl-L-lysine was 4.16 g (12.7 mmol) and 7.94 g (24.2 mmol) It was clear that it was obtained. Yields were 84.4% and 80.6%, respectively, based on lauric acid.
HPLC analysis was performed with column YMC-Pack A-312 ODS, 6.0 × 150 mm (YMC), moving bed 0.1 M NaH 2 PO 4 / MeOH = 2/8, UV 210 nm.

Sm-ELAを分泌発現するC.グルタミカムの培養上清によるNε-ラウロイル-L-リジンの合成
カナマイシン25 mg/lを含むプレシード液体培地(酵母エキストラクト 10 g、ポリペプトン 10 g、グルコース 5 g、大豆加水分解物 窒素量として 0.1 g、DL-メチオニン 0.02 g、pH 7.2、水で1 Lにする)50 mlを入れた全容500 ml坂口フラスコ試験管にWDK010/pPKT-SmELA-tatABC株を1白金耳分接種し、30℃で16時間振とう培養した。このようにして得られた培養液0.3 mlを、カナマイシン25 mg/lを含むシード液体培地(グルコース 20 g、硫酸アンモニウム 3 g、リン酸二水素カリウム 1.5 g、大豆加水分解物 窒素量として 0.2 g、硫酸マグネシウム七水和物 1 g、DL-メチオニン 0.15 g、硫酸鉄(II)七水和物 0.01 g、硫酸マンガン(II)五水和物 0.01 g、チアミン塩酸塩 0.45 mg、ビオチン 0.45 mg、ディスホームGD-113K(日本油脂株式会社) 0.1 ml、pH 6.2、水で1Lにする)300 mlを入れた1000 ml容ジャーファーメンターに添加し、シード培養を開始した。シード培養は31℃、通気1/1 vvm、攪拌500 rpm、アンモニアでpHを6.2に制御し、グルコースが消費されるまで行った。このようにして得られた培養液15 mlを、カナマイシン 25 mg/lを含むメイン液体培地(グルコース 120 g、硫酸アンモニウム 3 g、リン酸二水素カリウム 1.5 g、大豆加水分解物 窒素量として 0.2 g、硫酸マグネシウム七水和物 3 g、DL-メチオニン 0.15 g、硫酸鉄(II)七水和物 0.03 g、硫酸マンガン(II)五水和物 0.03 g、硫酸亜鉛七水和物 0.02 g、塩化コバルト(II)六水和物 0.008 g、塩化カルシウム 2 g、チアミン塩酸塩 0.45 mg、ビオチン 0.45 mg、ディスホームGD-113K(日本油脂株式会社)0.1 ml、pH 6.2、水で0.95 Lにする)285 mlを入れた1000 ml容ジャーファーメンターに添加し、メイン培養を開始した。メイン培養は26℃、通気1/1 vvm、アンモニアでpHを6.9に制御し、グルコースが消費されるまで行った。溶存酸素濃度が5%以上になるよう攪拌を500 rpm以上で制御した。
Synthesis of Nε-lauroyl-L-lysine by culture supernatant of C. glutamicum secreting and expressing Sm-ELA Preseed liquid medium containing 25 mg / l kanamycin (yeast extract 10 g, polypeptone 10 g, glucose 5 g, soybean Hydrolyzate 0.1 g of nitrogen, 0.02 g of DL-methionine, pH 7.2, make up to 1 L with water) 1 volume of WDK010 / pPKT-SmELA-tatABC strain in a 500 ml Sakaguchi flask test tube containing 50 ml Inoculated separately, and cultured with shaking at 30 ° C. for 16 hours. 0.3 ml of the thus obtained culture broth was added to a seed liquid medium containing 25 mg / l kanamycin (glucose 20 g, ammonium sulfate 3 g, potassium dihydrogen phosphate 1.5 g, soybean hydrolyzate 0.2 g as nitrogen content, Magnesium sulfate heptahydrate 1 g, DL-methionine 0.15 g, Iron (II) sulfate heptahydrate 0.01 g, Manganese (II) sulfate pentahydrate 0.01 g, Thiamine hydrochloride 0.45 mg, Biotin 0.45 mg, Dis Home GD-113K (Nippon Yushi Co., Ltd.) 0.1 ml, pH 6.2, made up to 1 L with water) was added to a 1000 ml jar fermenter containing 300 ml, and seed culture was started. The seed culture was performed at 31 ° C., aeration 1/1 vvm, agitation 500 rpm, pH adjusted to 6.2 with ammonia until glucose was consumed. 15 ml of the culture broth thus obtained was added to a main liquid medium containing 25 mg / l kanamycin (glucose 120 g, ammonium sulfate 3 g, potassium dihydrogen phosphate 1.5 g, soybean hydrolyzate 0.2 g as nitrogen content, Magnesium sulfate heptahydrate 3 g, DL-methionine 0.15 g, Iron (II) sulfate heptahydrate 0.03 g, Manganese (II) sulfate pentahydrate 0.03 g, Zinc sulfate heptahydrate 0.02 g, Cobalt chloride (II) Hexahydrate 0.008 g, Calcium chloride 2 g, Thiamine hydrochloride 0.45 mg, Biotin 0.45 mg, Dishome GD-113K (Nippon Yushi Co., Ltd.) 0.1 ml, pH 6.2, 0.95 L with water) 285 It was added to a 1000 ml jar fermenter containing ml, and main culture was started. The main culture was performed at 26 ° C., aeration 1/1 vvm, with ammonia at pH 6.9 and until glucose was consumed. Stirring was controlled at 500 rpm or higher so that the dissolved oxygen concentration was 5% or higher.

得られた培養液を遠心分離し、上清を回収した。この培養上清中のNε-アセチル-L-リジンの分解活性を測定した。その結果、培養上清1 mlあたり3640 Uの活性が検出された。これは、WO2006/088199 A1で報告された、S.モバラエンシスIFO13819株の培養上清1 mlに含まれる活性1.4 Uの約2600倍に達する。
活性測定は、Nε-アセチル-L-リジン 40 mM、Tris-HCl 50 mM (pH 8.0)、CoCl2 0.1 mM、37℃で行い、Nε-アセチル-L-リジンの分解に伴い生成するリジンの濃度を測定した。
リジンの測定にはBF-5 及びリジン電極(王子計測機器)を用いた。1 Uは、1時間あたり1 μmolのリジンをNε-アセチル-L-リジンより遊離させる酵素量と定義した。
終濃度が、ラウリン酸ナトリウム300 mmol/l、L-リジン塩酸塩300 mM、CoCl2 0.1 mM、メタノール10%、培養上清300 U/mlとなるよう反応溶液100 mlを調製し、200 ml容ミニジャーファーメンターを用いて800 rpmにて攪拌し、Nε-ラウロイル-L-リジン合成反応を行った。pHは7.0となるよう1 N NaOHで調整し、反応液の温度は45℃となるよう調整した。
反応液から経時的(0.5、1、2時間後)にサンプリングを行い、反応液中のNε-ラウロイル-L-リジン濃度をHPLCにより測定した(図7)。
10時間後に析出したNε-ラウロイル-L-リジンと共に反応液を全量回収した。反応液に6 N HCl 20 mlとメタノールを加え500mlへメスアップし、析出したNε-ラウロイル-L-リジンを溶解させた。この溶液中のNε-ラウロイル-L-リジン濃度をHPLCにより測定した(図7、10時間後)。
その結果、反応開始10時間後の反応液中には291 mmol/lのNε-ラウロイル-L-リジンが生成しており、培養上清を酵素源として用いた場合でもNε-ラウロイル-L-リジン合成を効率的に行えることが明らかとなった。収率はラウリン酸を基準として97%であった。
HPLC分析は、カラムYMC-Pack A-312、6.0 x 150 mm、S-5、12 nm(YMC)、移動層0.1 M NaH2PO4/MeOH = 2/8、UV 210 nmで行った。
The obtained culture solution was centrifuged, and the supernatant was collected. The degradation activity of Nε-acetyl-L-lysine in this culture supernatant was measured. As a result, 3640 U of activity was detected per 1 ml of culture supernatant. This reaches about 2600 times the activity 1.4 U contained in 1 ml of the culture supernatant of S. mobaraensis strain IFO13819 reported in WO2006 / 088199 A1.
The activity was measured at Nε-acetyl-L-lysine 40 mM, Tris-HCl 50 mM (pH 8.0), CoCl 2 0.1 mM, 37 ° C, and the concentration of lysine produced with Nε-acetyl-L-lysine degradation. Was measured.
For the measurement of lysine, BF-5 and a lysine electrode (Oji Scientific Instruments) were used. 1 U was defined as the amount of enzyme that liberates 1 μmol of lysine from Nε-acetyl-L-lysine per hour.
Prepare 100 ml of the reaction solution so that the final concentration is 300 mmol / l sodium laurate, 300 mM L-lysine hydrochloride, 0.1 mM CoCl 2 0.1 mM, 10% methanol, and 300 U / ml culture supernatant. The mixture was stirred at 800 rpm using a mini jar fermenter to carry out Nε-lauroyl-L-lysine synthesis reaction. The pH was adjusted to 17.0 with 1 N NaOH, and the temperature of the reaction solution was adjusted to 45 ° C.
Sampling was performed from the reaction solution over time (0.5, 1, and 2 hours later), and the Nε-lauroyl-L-lysine concentration in the reaction solution was measured by HPLC (FIG. 7).
The entire reaction solution was recovered together with Nε-lauroyl-L-lysine precipitated after 10 hours. 20 ml of 6 N HCl and methanol were added to the reaction solution, and the volume was made up to 500 ml. The precipitated Nε-lauroyl-L-lysine was dissolved. The Nε-lauroyl-L-lysine concentration in this solution was measured by HPLC (FIG. 7, after 10 hours).
As a result, 291 mmol / l Nε-lauroyl-L-lysine was produced in the reaction solution 10 hours after the start of the reaction, and Nε-lauroyl-L-lysine even when the culture supernatant was used as the enzyme source. It was revealed that the synthesis can be performed efficiently. The yield was 97% based on lauric acid.
HPLC analysis was performed with column YMC-Pack A-312, 6.0 × 150 mm, S-5, 12 nm (YMC), moving bed 0.1 M NaH 2 PO 4 / MeOH = 2/8, UV 210 nm.

S.セリカラーのNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ(Sc-ELA)遺伝子のクローニング
Sm-ELAのアミノ酸配列は、NCBI protein-protein BLASTを用いて相同性検索を行ったところhypothetical protein SCO1424 (S.coelicolor A3 (2), NP_625706)と80%、hypothetical protein SAV_6922(S.avermitilis MA-4680, NP_828098) と80%、conserved hypothetical protein(S. ambofaciens ATCC 23877, CAJ90369) と79%、conserved hypothetical protein(S.griseus subsp. griseus NBRC 13350, YP_001827620)と78%の相同性を有することが明らかとなった。そこで、S. セリカラーA3 (2)由来仮想タンパク質SCO1424がSm-ELAと同様にNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するか検討した。
YMPG寒天培地 (グルコース 10 g、ポリペプトン 5 g、酵母エキストラクト 3 g、モルトエキストラクト 3 g、寒天 15 g、pH 7.0、水で1 Lにする) で生育したS.セリカラーsA3 (2)菌体を鋳型にして、プライマーNde-ScELA-f(5’- catATGTCCATGAGTGAGTCCACCACCCCG-3’)(配列番号43)とプライマーScELA-Hind-r(5’- aagctTCACTCGCCCGGCCGTACGAAGACC-3’)(配列番号44)を用いてPCR増幅を行った。PCRの条件は以下の通り。
Cloning of S. sericolor Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase (Sc-ELA) gene
The amino acid sequence of Sm-ELA was determined by homology search using NCBI protein-protein BLAST, hypothetical protein SCO1424 (S.coelicolor A3 (2), NP_625706) and 80%, hypothetical protein SAV_6922 (S. avermitilis MA- 4680, NP_828098) and 80%, conserved hypothetical protein (S. ambofaciens ATCC 23877, CAJ90369) and 79%, conserved hypothetical protein (S. griseus subsp. Griseus NBRC 13350, YP_001827620) and 78% homology It became. Thus, it was examined whether the hypothetical protein SCO1424 derived from S. sericolor A3 (2) has Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase activity in the same manner as Sm-ELA.
S. sericolor sA3 (2) cells grown on YMPG agar medium (glucose 10 g, polypeptone 5 g, yeast extract 3 g, malt extract 3 g, agar 15 g, pH 7.0, 1 L with water) PCR using primer Nde-ScELA-f (5'-catATGTCCATGAGTGAGTCCACCACCCCG-3 ') (SEQ ID NO: 43) and primer ScELA-Hind-r (5'- aagctTCACTCGCCCGGCCGTACGAAGACC-3') (SEQ ID NO: 44) Amplification was performed. PCR conditions are as follows.

<PCR 溶液の調製>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) を使用。
H2O 33 μl, PCR バッファー 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μMの各プライマー1.5 μl, 総量 50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 94℃; 5 分間
Cycle 2 (x25) 98℃; 10 秒間, 55℃; 10 秒間, 68℃; 2 分間
Cycle 3 (x1) 68℃; 2 分間, 4℃; ∞
<Preparation of PCR solution>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) is used.
H 2 O 33 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO 4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μM each primer 1.5 μl, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 94 ° C; 5 minutes
Cycle 2 (x25) 98 ℃; 10 seconds, 55 ℃; 10 seconds, 68 ℃; 2 minutes
Cycle 3 (x1) 68 ℃; 2 minutes, 4 ℃; ∞

その結果得られた1.6 kbpのDNA断片とpTA2(TArget Clone -Plus-, Toyobo)とをライゲーションし、E.coli JM109を形質転換した。形質転換体は40 mg/l X-gal、0.1 mM IPTG、100 mg/l アンピシリンを含むLB寒天培地上で選択した。目的のDNA断片を保有する形質転換体からプラスミドを抽出し、挿入されたDNA断片のヌクレオチド配列を確認したところ、Sc-ELA遺伝子のORF全長及び付与したNdeI、HindIII認識部位が含まれていることが明らかになった。得られたプラスミドをpTA2-ScELAと命名した。Sc-ELAをコードするORFのヌクレオチド配列を配列番号4、およびコードされるSc-ELAのアミノ酸配列を配列番号5に示す。   The resulting 1.6 kbp DNA fragment was ligated with pTA2 (TArget Clone-Plus-, Toyobo) to transform E. coli JM109. Transformants were selected on LB agar medium containing 40 mg / l X-gal, 0.1 mM IPTG, 100 mg / l ampicillin. When a plasmid was extracted from the transformant carrying the target DNA fragment and the nucleotide sequence of the inserted DNA fragment was confirmed, it contained the ORF full length of the Sc-ELA gene and the added NdeI and HindIII recognition sites. Became clear. The resulting plasmid was named pTA2-ScELA. The nucleotide sequence of ORF encoding Sc-ELA is shown in SEQ ID NO: 4, and the amino acid sequence of encoded Sc-ELA is shown in SEQ ID NO: 5.

pTA2-ScELAをNdeI、HindIIIで処理し、Sc-ELA遺伝子を含む1.6 kbpのDNA断片を得た。JP 2005278468 A(特開2005-278468)、光学活性アミノ酸の製造方法、実施例1、第0064欄に記載のベクターpTrp2をNdeI、HindIIIで処理し、これとSc-ELA遺伝子を含むDNA断片とをライゲーションし、E.coli JM109を形質転換した。形質転換体は100 mg/lアンピシリンを含むLB寒天培地上で選択した。pTrp2にSc-ELA遺伝子が挿入された構成のプラスミドをpTrp2-ScELAと命名し、このプラスミドを保有する形質転換体をE.coli JM109/pTrp2-ScELA株と命名した。   pTA2-ScELA was treated with NdeI and HindIII to obtain a 1.6 kbp DNA fragment containing the Sc-ELA gene. JP 2005278468 A (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-278468), a method for producing optically active amino acids, the vector pTrp2 described in Example 1, column 0064 is treated with NdeI and HindIII, and a DNA fragment containing the Sc-ELA gene Ligated and transformed into E. coli JM109. Transformants were selected on LB agar medium containing 100 mg / l ampicillin. The plasmid having the structure in which the Sc-ELA gene was inserted into pTrp2 was named pTrp2-ScELA, and the transformant carrying this plasmid was named E. coli JM109 / pTrp2-ScELA strain.

大腸菌によるSc-ELAの生産
100 mg/l アンピシリンを含むTB培地50 mlを入れた500 ml容坂口フラスコにE.coli JM109/pTrp2-ScELA株を1白金耳分植菌し、37℃で16時間振とう培養した。
得られた培養液から遠心分離により菌体を回収し、20 mM Tris-HCl (pH 7.6)で洗浄した。この菌体を最終的に20 mM Tris-HCl(pH 7.6)10mlに懸濁して洗浄菌体として使用した。この洗浄菌体を用いてNε-アセチル-L-リジンの分解活性を測定したところ、培養液1 mlに相当する洗浄菌体あたり1.2 Uの活性を有していた。同様にしてE.coli JM109/pTrp2-SmELA株の洗浄菌体を用いた場合では、培養液1 mlに相当する洗浄菌体あたり10 Uの活性が確認された。E.coliを用いたSm-ELAの発現と比べ高い活性が確認されたが、CoCl2を0.1 mM添加したことによる活性向上効果と考えられる(Sm-ELAはCoCl2により活性が向上することが分かっている。WO2006/088199)。E.coli JM109/pUC18株の洗浄菌体を用いた場合には活性は検出されなかった。
活性測定は、Nε-アセチル-L-リジン 4 mM、Tris-HCl 50 mM (pH 8.0)、CoCl2 0.1 mM、37℃で行い、Nε-アセチル-L-リジンの分解に伴い生成するリジンの濃度を測定した。リジンの測定にはBF-5 及びリジン電極(王子計測機器)を用いた。1 Uは、1時間あたり1 μmolのリジンをNε-アセチル-L-リジンより遊離させる酵素量と定義した。
Production of Sc-ELA by E. coli
One platinum loop of E. coli JM109 / pTrp2-ScELA was inoculated into a 500 ml Sakaguchi flask containing 50 ml of TB medium containing 100 mg / l ampicillin, and cultured with shaking at 37 ° C. for 16 hours.
The cells were collected from the obtained culture broth by centrifugation and washed with 20 mM Tris-HCl (pH 7.6). The cells were finally suspended in 10 ml of 20 mM Tris-HCl (pH 7.6) and used as washing cells. When the degrading activity of Nε-acetyl-L-lysine was measured using the washed cells, it had an activity of 1.2 U per washed cell corresponding to 1 ml of the culture solution. Similarly, when the washed cells of E. coli JM109 / pTrp2-SmELA strain were used, 10 U activity was confirmed per washed cell corresponding to 1 ml of the culture solution. Higher activity was confirmed compared to the expression of Sm-ELA using E.coli, but it is thought to be an activity improvement effect by adding 0.1 mM of CoCl 2 (Sm-ELA may be improved by CoCl 2. I know, WO2006 / 088199). No activity was detected when washed cells of E. coli JM109 / pUC18 strain were used.
The activity was measured at Nε-acetyl-L-lysine 4 mM, Tris-HCl 50 mM (pH 8.0), CoCl 2 0.1 mM at 37 ° C, and the concentration of lysine produced with Nε-acetyl-L-lysine degradation. Was measured. For the measurement of lysine, BF-5 and a lysine electrode (Oji Scientific Instruments) were used. 1 U was defined as the amount of enzyme that liberates 1 μmol of lysine from Nε-acetyl-L-lysine per hour.

C.グルタミカムによるSc-ELAの生産
pTA2-ScELAを鋳型として、プライマーCspB-ScELA-f(5’-ttcaaggagccttcgcctctATGTCCATGAGTGAGTCCAC-3’)(配列番号45)及びプライマーScELA-Bam-r(5’-CGACtctagaggatccTCACTCGCCCGGCCGTACGA-3’)(配列番号46)を用いてPCR増幅を行い、Sc-ELA遺伝子を含む1.6 kbpのDNA断片を得た。PCRの条件は以下の通り。
Production of Sc-ELA by C. glutamicum
Using pTA2-ScELA as a template, primer CspB-ScELA-f (5'-ttcaaggagccttcgcctctATGTCCATGAGTGAGTCCAC-3 ') (SEQ ID NO: 45) and primer ScELA-Bam-r (5'-CGACtctagaggatccTCACTCGCCCGGCCGCGGAGA-3') (SEQ ID NO: 46) PCR amplification was performed to obtain a 1.6 kbp DNA fragment containing the Sc-ELA gene. PCR conditions are as follows.

<PCR 溶液の調製>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) を使用。
H2O 32 μl, PCR バッファー 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μMの各プライマー 1.5 μl, 100 ng/μl DNA (鋳型) 1 μl, 総量 50 μl
<PCR 反応条件>
Cycle 1 (x1) 94℃; 2 分間
Cycle 2 (x25) 98℃; 10 秒間, 55℃; 10 秒間, 68℃; 2 μ
Cycle 3 (x1) 68℃; 2 分間, 4℃; ∞
<Preparation of PCR solution>
KOD -Plus- Ver.2 (Toyobo) is used.
H 2 O 32 μl, PCR buffer 5 μl, dNTPs 5 μl, MgSO 4 3 μl, KOD-Plus- 1 μl, 10 μM each primer 1.5 μl, 100 ng / μl DNA (template) 1 μl, total volume 50 μl
<PCR reaction conditions>
Cycle 1 (x1) 94 ° C; 2 minutes
Cycle 2 (x25) 98 ° C; 10 seconds, 55 ° C; 10 seconds, 68 ° C; 2 μ
Cycle 3 (x1) 68 ℃; 2 minutes, 4 ℃; ∞

得られたDNA断片を用い、pPK-SmELAの構築と同様にしてcspBプロモーターとSc-ELA遺伝子とをクロスオーバーPCRにより連結、2.2 kbpのDNA断片を得た。これをScaI、BamHIで処理し、同様にScaI、BamHIで処理したpPKSPTG1とライゲーションした。このライゲーション溶液を用いてE.coli JM109を形質転換し、形質転換体は25 mg/lカナマイシンを含むLB寒天培地上で選択した。目的の2.2 kbpのDNA断片が挿入された構成のプラスミドを抽出し、これをpPK-ScELAと命名した。pPK-ScELAにおいては、pPK4にcspBプロモーター及びSc-ELA遺伝子が挿入されている。
同様にして、pPK4にcspBプロモーター及びコリネバクテリウム・アンモニアゲネス(C.アンモニアゲネス)ATCC 6872由来CspAシグナル配列が付与されたSc-ELA遺伝子が挿入された構成のプラスミドを構築した。まずpTA2-ScELAを鋳型にし、プライマーCspAsig-ScELA-f(5’-CCGCACCTGTGGCAACGGCATCCATGAGTGAGTCCACCAC-3’)(配列番号47)及びプライマーScELA-Bam-rを用いてPCR増幅を行った。PCRの条件の条件は、CspB-ScELA-f, ScELA-Bam-rを用いたPCRと同じである。
Using the obtained DNA fragment, the cspB promoter and the Sc-ELA gene were ligated by crossover PCR in the same manner as in the construction of pPK-SmELA to obtain a 2.2 kbp DNA fragment. This was treated with ScaI and BamHI and similarly ligated with pPKSPTG1 treated with ScaI and BamHI. This ligation solution was used to transform E. coli JM109, and transformants were selected on LB agar medium containing 25 mg / l kanamycin. A plasmid having a structure in which the target 2.2 kbp DNA fragment was inserted was extracted and named pPK-ScELA. In pPK-ScELA, the cspB promoter and the Sc-ELA gene are inserted into pPK4.
Similarly, a plasmid was constructed in which the Sc-ELA gene to which the cspB promoter and the CspA signal sequence derived from Corynebacterium ammoniagenes (C. ammoniagenes) ATCC 6872 were added was inserted into pPK4. First, PCR amplification was performed using pTA2-ScELA as a template and a primer CspAsig-ScELA-f (5′-CCGCACCTGTGGCAACGGCATCCATGAGTGAGTCCACCAC-3 ′) (SEQ ID NO: 47) and a primer ScELA-Bam-r. The conditions for PCR are the same as for PCR using CspB-ScELA-f and ScELA-Bam-r.

その結果、1.6 kbpのDNA断片が得られた。得られたDNA断片を用い、pPKS-SmELAの構築と同様にしてcspBプロモーター、CspAシグナル配列、Sc-ELA遺伝子が連結した2.2 kbpのDNA断片を、クロスオーバーPCRにて得た。PCRの条件の条件は、CspB-ScELA-f, ScELA-Bam-rを用いたPCRと同じである。   As a result, a 1.6 kbp DNA fragment was obtained. Using the obtained DNA fragment, a 2.2 kbp DNA fragment in which the cspB promoter, CspA signal sequence and Sc-ELA gene were linked was obtained by crossover PCR in the same manner as in the construction of pPKS-SmELA. The conditions for PCR are the same as for PCR using CspB-ScELA-f and ScELA-Bam-r.

このDNA断片をScaI、BamHIで処理し、pPK-ScELAの構築と同様にしてpPKS-ScELAを構築した。pPKS-ScELAでは、Sc-ELA遺伝子にSec系分泌シグナル配列であるCspAシグナル配列が付与されている。
同様にして、pPK4にcspBプロモーター及びE.coli W3110由来TorAシグナル配列が付与されたSc-ELA遺伝子が挿入された構成のプラスミドを構築した。まずpTA2-ScELAを鋳型にし、プライマーTorAsig-ScELA-f(5’-CGCCGCGACGTGCGACTGCGTCCATGAGTGAGTCCACCAC-3’)(配列番号48)及びプライマーScELA-Bam-rを用いてPCR増幅を行った。PCRの条件は、CspB-ScELA-f, ScELA-Bam-rを用いたPCRと同じである。
This DNA fragment was treated with ScaI and BamHI, and pPKS-ScELA was constructed in the same manner as pPK-ScELA. In pPKS-ScELA, a CspA signal sequence, which is a Sec system secretory signal sequence, is added to the Sc-ELA gene.
Similarly, a plasmid having a structure in which the Sc-ELA gene to which the cspB promoter and the E. coli W3110-derived TorA signal sequence were added was inserted into pPK4. First, PCR amplification was performed using pTA2-ScELA as a template and the primer TorAsig-ScELA-f (5′-CGCCGCGACGTGCGACTGCGTCCATGAGTGAGTCCACCAC-3 ′) (SEQ ID NO: 48) and the primer ScELA-Bam-r. The conditions for PCR are the same as for PCR using CspB-ScELA-f and ScELA-Bam-r.

その結果、1.6 kbpのDNA断片が得られた。得られたDNA断片を用い、pPKT-SmELAの構築と同様にしてcspBプロモーター、TorAシグナル配列、Sc-ELA遺伝子が連結した2.2 kbpのDNA断片を、クロスオーバーPCRにて得た。PCRの条件はCspB-ScELA-f、ScELA-Bam-rを用いた場合と同じである。   As a result, a 1.6 kbp DNA fragment was obtained. Using the obtained DNA fragment, a 2.2 kbp DNA fragment to which the cspB promoter, TorA signal sequence and Sc-ELA gene were linked was obtained by crossover PCR in the same manner as in the construction of pPKT-SmELA. PCR conditions are the same as when CspB-ScELA-f and ScELA-Bam-r are used.

このDNA断片をScaI、BamHIで処理し、pPK-ScELAの構築と同様にしてpPKT-ScELAを構築した。pPKT-ScELAでは、Sc-ELA遺伝子にTat系分泌シグナル配列であるTorAシグナル配列が付与されている。
構築した3種のプラスミドpPK-ScELA、pPKS-ScELA及びpPKT-ScELAを用いて、C.グルタミカムATCC13869由来の変異株より取得したYDK010株(WO 01/23591)を形質転換し、カナマイシンを25 mg/l含むCM2G寒天培地上で形質転換体を選択した。得られた形質転換体を、それぞれYDK010/pPK-ScELA株、YDK010/pPKS-ScELA株、YDK010/pPKT-ScELA株と命名した。また、pPKT-ScELAを用いてWDK010株を形質転換し、カナマイシンを25 mg/l含むCMDXB寒天培地上で形質転換体を選択し、得られた形質転換体をWDK010/pPKT-SmELA株と命名した。さらに、WDK010/pVtatABC株をpPKT-ScELAで形質転換し、カナマイシン25 mg/l、クロラムフェニコール5 mg/lを含むCMDXB寒天培地上で形質転換体を選択、得られた形質転換体をWDK010/pPKT-ScELA + pVtatABC株と命名した。
This DNA fragment was treated with ScaI and BamHI, and pPKT-ScELA was constructed in the same manner as pPK-ScELA. In pPKT-ScELA, a TorA signal sequence, which is a Tat secretion signal sequence, is added to the Sc-ELA gene.
Using the constructed three plasmids pPK-ScELA, pPKS-ScELA and pPKT-ScELA, the YDK010 strain (WO 01/23591) obtained from a mutant strain derived from C. glutamicum ATCC13869 was transformed, and 25 mg / kg of kanamycin was obtained. l Transformants were selected on CM2G agar medium containing l. The obtained transformants were named YDK010 / pPK-ScELA strain, YDK010 / pPKS-ScELA strain, and YDK010 / pPKT-ScELA strain, respectively. In addition, the WDK010 strain was transformed with pPKT-ScELA, the transformant was selected on a CMDXB agar medium containing 25 mg / l kanamycin, and the resulting transformant was named the WDK010 / pPKT-SmELA strain. . Further, the WDK010 / pVtatABC strain was transformed with pPKT-ScELA, and the transformant was selected on a CMDXB agar medium containing 25 mg / l kanamycin and 5 mg / l chloramphenicol. It was named / pPKT-ScELA + pVtatABC strain.

2.C.グルタミカムにおけるSc-ELAの発現
上述したC.グルタミカムを用いたSm-ELAの発現と同様にして、YDK010/pPK-ScELA株、YDK010/pPKS-ScELA株、YDK010/pPKT-ScELA株、WDK010/pPKT-ScELA株およびWDK010/pPKT-ScELA + pVtatABC株の培養を行い、Nε-アセチル-L-リジンの分解活性を測定した。その結果、YDK010/pPKS-ScELA株の菌体抽出液から、培養液1 mlに相当する菌体抽出液あたり272 Uの活性が確認された(表3)。
また、YDK010/pPKS-ScELA株の菌体抽出液を用いてNα-アセチル-L-リジンの分解活性を測定した。その結果、Nε-アセチル-L-リジンの分解活性と比較しNα-アセチル-L-リジン分解活性はSm-ELAと同程度に低く、Sc-ELAはSm-ELAと同様にNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼであると考えられた。
2. Expression of Sc-ELA in C. glutamicum Similar to the expression of Sm-ELA using C. glutamicum described above, YDK010 / pPK-ScELA strain, YDK010 / pPKS-ScELA strain, YDK010 / pPKT-ScELA strain, WDK010 / The pPKT-ScELA strain and WDK010 / pPKT-ScELA + pVtatABC strain were cultured, and the degradation activity of Nε-acetyl-L-lysine was measured. As a result, an activity of 272 U per cell extract corresponding to 1 ml of the culture was confirmed from the cell extract of the YDK010 / pPKS-ScELA strain (Table 3).
In addition, the degradation activity of Nα-acetyl-L-lysine was measured using the bacterial cell extract of YDK010 / pPKS-ScELA strain. As a result, compared to the degradation activity of Nε-acetyl-L-lysine, Nα-acetyl-L-lysine degradation activity is as low as that of Sm-ELA, and Sc-ELA is Nε-acyl-L, similar to Sm-ELA. -It was considered to be a lysine-specific aminoacylase.

表3.C.グルタミカムの各菌株によるSc-ELAの産生

Figure 2012039878
N.D. 検出限界未満 Table 3. Production of Sc-ELA by each strain of C. glutamicum
Figure 2012039878
Below ND detection limit

Sc-ELAを発現するC.グルタミカムの菌体抽出物によるNε-ラウロイル-L-リジンの合成
上述したYDK010/pPKS-ScELA株の菌体抽出液を用いて、Nε-ラウロイル-L-リジン合成反応を行った。また、YDK010/pPKS-SmELAの菌体抽出液を用いて、Nε-ラウロイル-L-リジン合成反応を行った。
終濃度が、ラウリン酸25 mM、L-リジン塩酸塩500 mM、Tris-HCl 50 mM、CoCl2 1 mM、菌体抽出液30 U/mlとなるよう反応溶液60 mlを調製し、200 mlミニジャーファーメンターを用いて攪拌1000 rpmでNε-ラウロイル-L-リジン合成反応を行った。pHは7.0となるよう1 N NaOHで調整し、反応液の温度は37℃となるよう調整した。
反応液から経時的にサンプリングを行い、反応液中のラウリン酸およびNεラウロイル-L-リジンをHPLCで定量した。その結果、ラウリン酸の減少に伴ってNε-ラウロイル-L-リジンの生成が確認された(図8)。このことから、Sc-ELAはSm-ELAと同様に、Nε-ラウロイル-L-リジンの合成に利用できることが明らかとなった。
HPLC分析は、カラムYMC-Pack C-8、4.6 x 150 mm(YMC)、移動層0.1 M NaH2PO4/MeOH = 2/8、UV 210 nmで行った。
Synthesis of Nε-lauroyl-L-lysine by cell extract of C. glutamicum expressing Sc-ELA Went. In addition, Nε-lauroyl-L-lysine synthesis reaction was performed using a bacterial cell extract of YDK010 / pPKS-SmELA.
Prepare 60 ml of the reaction solution so that the final concentration is 25 mM lauric acid, 500 mM L-lysine hydrochloride, 50 mM Tris-HCl, 1 mM CoCl 2 and 30 U / ml bacterial cell extract. Nε-lauroyl-L-lysine synthesis reaction was carried out using a jar fermenter at 1000 rpm with stirring. The pH was adjusted to 17.0 with 1 N NaOH, and the temperature of the reaction solution was adjusted to 37 ° C.
Sampling was carried out over time from the reaction solution, and lauric acid and Nεlauroyl-L-lysine in the reaction solution were quantified by HPLC. As a result, it was confirmed that Nε-lauroyl-L-lysine was produced with a decrease in lauric acid (FIG. 8). From this, it was clarified that Sc-ELA can be used for the synthesis of Nε-lauroyl-L-lysine in the same manner as Sm-ELA.
HPLC analysis was performed with column YMC-Pack C-8, 4.6 × 150 mm (YMC), moving bed 0.1 M NaH 2 PO 4 / MeOH = 2/8, UV 210 nm.

配列番号6〜48:PCRプライマー Sequence number 6-48: PCR primer

Claims (6)

下記(a)〜(e)のいずれかのDNA:
(a)配列番号2に記載されるアミノ酸配列を有するNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼをコードするDNA;
(b)配列番号2に記載されるアミノ酸配列に於いて、1もしくは複数のアミノ酸残基が挿入、付加、欠失もしくは置換されたアミノ酸配列を有し、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを活性を有するタンパク質をコードするDNA;
(c)配列番号1または3に記載されるヌクレオチド配列を有するDNA;
(d)配列番号1または3に記載されるヌクレオチド配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA;または、
(e)配列番号1または3に記載されるヌクレオチド配列と95%以上の相同性のあるヌクレオチド配列を有し、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを活性を有するタンパク質をコードするDNA。
DNA of any of the following (a) to (e):
(A) a DNA encoding a Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2;
(B) In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, it has an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are inserted, added, deleted or substituted, and is specific to Nε-acyl-L-lysine A DNA encoding a protein having an active aminoacylase activity;
(C) DNA having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 3;
(D) a DNA that hybridizes with a DNA having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 3 under a stringent condition and encodes a protein having Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase activity; Or
(E) encoding a protein having a nucleotide sequence of 95% or more homology with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 3 and having an activity of a Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase DNA.
請求項1記載のDNAを含有する組換えDNA。   A recombinant DNA comprising the DNA of claim 1. 請求項2記載の組換えDNAで形質転換された形質転換体。   A transformant transformed with the recombinant DNA according to claim 2. 請求項3記載の形質転換体を培養し、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質を生産させ、これを回収することを特徴とするNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質の製造方法。   A Nε-acyl-L-lysine-specific amino acid characterized by culturing the transformant according to claim 3 to produce a protein having Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase activity and recovering the protein. A method for producing a protein having acylase activity. (a)配列番号2または5に記載されるアミノ酸配列を有するNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼをコードするDNA;
(b)配列番号2または5に記載されるアミノ酸配列に於いて、1もしくは複数のアミノ酸残基が挿入、付加、欠失もしくは置換されたアミノ酸配列を有し、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを活性を有するタンパク質をコードするDNA;
(c)配列番号1、3または4に記載されるヌクレオチド配列を有するDNA;
(d)配列番号1、3または4に記載されるヌクレオチド配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを活性を有するタンパク質をコードするDNA;または、
(e)配列番号1、3または4に記載されるヌクレオチド配列と95%以上の相同性のあるヌクレオチド配列を有し、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA、
のいずれかを含む組換えDNAで形質転換された形質転換体を培養し、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質を生産させ、これを回収することを特徴とするNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質の製造方法。
(A) DNA encoding a Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or 5;
(B) in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 or 5, having an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are inserted, added, deleted or substituted, and Nε-acyl-L- DNA encoding a protein having a lysine-specific aminoacylase activity;
(C) DNA having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 4;
(D) encodes a protein that hybridizes under stringent conditions with a DNA having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3 or 4 and has an activity of an Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase DNA to do; or
(E) encoding a protein having a nucleotide sequence of 95% or more of homology with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 4 and having Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase activity DNA to
Nε-, characterized by culturing a transformant transformed with a recombinant DNA containing any of the above, producing a protein having Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase activity, and recovering the protein. A method for producing a protein having acyl-L-lysine-specific aminoacylase activity.
L-リジンとラウリン酸を、下記(a)〜(e)のいずれかのDNAで形質転換した細胞または前記細胞の処理物または前記細胞の培養液の存在下で反応せしめ、生成するNε-ラウロイル-L-リジンを単離することを含む、Nε-ラウロイル-L-リジンを製造する方法:
(a)配列番号2または5に記載されるアミノ酸配列を有するNε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼをコードするDNA;
(b)配列番号2または5に記載されるアミノ酸配列に於いて、1もしくは複数のアミノ酸残基が挿入、付加、欠失もしくは置換されたアミノ酸配列を有し、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA;
(c)配列番号1、3または4に記載されるヌクレオチド配列を有するDNA;
(d)配列番号1、3または4に記載されるヌクレオチド配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼを活性を有するタンパク質をコードするDNA;または、
(e)配列番号1、3または4に記載されるヌクレオチド配列と95%以上の相同性を有し、かつ、Nε-アシル-L-リジン特異的アミノアシラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。
Nε-lauroyl produced by reacting L-lysine and lauric acid in the presence of a cell transformed with any of the following DNAs (a) to (e), a treated product of the cell, or a culture solution of the cell: A method for producing Nε-lauroyl-L-lysine comprising isolating -L-lysine:
(A) DNA encoding a Nε-acyl-L-lysine specific aminoacylase having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or 5;
(B) in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 or 5, having an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are inserted, added, deleted or substituted, and Nε-acyl-L- DNA encoding a protein having lysine-specific aminoacylase activity;
(C) DNA having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 4;
(D) encodes a protein that hybridizes under stringent conditions with a DNA having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3 or 4 and has an activity of an Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase DNA to do; or
(E) DNA encoding a protein having 95% or more homology with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 4 and having Nε-acyl-L-lysine-specific aminoacylase activity.
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