JP2014003938A - New enzyme and method for producing bacteriochlorophyll using the same - Google Patents

New enzyme and method for producing bacteriochlorophyll using the same Download PDF

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均 民秋
Yusuke Tsukatani
祐介 塚谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a bacteriochlorin compound having an ethylidene group at the C8 position, and an enzyme therefor.SOLUTION: In the method for producing a bacteriochlorin compound, BchX, BchY and BchZ derived from photosynthetic bacterium producing bacteriochlorophyll b or bacteriochlorophyll g are contacted with a chlorine compound having a vinyl group at the C8 position,thus a conjugated diene part of a B ring is 1,4-added and reduced to produce a bacteriochlorin compound having an ethylidene group at the C8 position.

Description

本発明は、バクテリオクロロフィルbもしくはgを産生する光合成細菌又は該細菌由来のタンパク質BchX、BchY及びBchZを用いた、バクテリオクロリン環のC8位にエチリデン基を有する化合物の製造方法、並びにバクテリオクロロフィルbを産生する光合成細菌由来の新規タンパク質BchX、BchY及びBchZに関する。   The present invention relates to a method for producing a compound having an ethylidene group at the C8 position of a bacteriochlorin ring, using a photosynthetic bacterium producing bacteriochlorophyll b or g or proteins BchX, BchY and BchZ derived from the bacterium, and bacteriochlorophyll b. The present invention relates to novel proteins BchX, BchY and BchZ derived from photosynthetic bacteria.

再生可能エネルギーの利用拡大に向けて、太陽光発電の導入を進める必要があるが、そのためには太陽電池の低コスト化と大量生産が重要である。ところが、現在の太陽電池の原料である高純度シリコンは高価な上、わが国ではその安定確保にも問題を抱えている。
シリコン太陽電池に代わる次世代太陽電池として、光合成初期過程と類似する色素の光誘起電子移動を利用する色素増感太陽電池が注目を集めている。これまでに、人工ポルフィリンを増感色素として利用したもののほか、天然のクロロフィルa誘導体を利用した色素増感太陽電池が報告されている。しかし、光エネルギー変換効率を高めるには、より長波長の近赤外領域に吸収波長を伸ばすことが望まれる。
In order to expand the use of renewable energy, it is necessary to proceed with the introduction of solar power generation. To that end, it is important to reduce the cost and mass production of solar cells. However, high-purity silicon, which is the current raw material for solar cells, is expensive and has a problem in securing its stability in Japan.
As a next-generation solar cell that replaces a silicon solar cell, a dye-sensitized solar cell that uses photo-induced electron transfer of a dye similar to the initial process of photosynthesis has attracted attention. So far, in addition to those using artificial porphyrins as sensitizing dyes, dye-sensitized solar cells using natural chlorophyll a derivatives have been reported. However, in order to increase the light energy conversion efficiency, it is desired to extend the absorption wavelength to a longer wavelength near infrared region.

バクテリオクロロフィル(BChl)は、酸素非発生型光合成細菌から見出されたテトラピロール類に対して与えらえた名称であり、aからgまでの7種類が有り、これまでにBChl fを除く6種類が天然より見出されている。このうち、BChl a、BChl b及びBChl gは、テトラピロール環のB、D両環のβ位のC-C二重結合が単結合に還元されたバクテリオクロリン骨格を有し、一方、BChl c〜fはD環のみが還元されたクロリン骨格を有している。BChl c/d/eは、緑色硫黄細菌の膜外アンテナ系であるクロロゾーム内の光捕集部に存在し、タンパク質が関与しない色素のみの自己会合体を形成している。これに対し、BChl aやBChl bは紅色光合成細菌に、BChl gはヘリオバクテリアにそれぞれ存在し、オリゴペプチドと非共有結合して色素−タンパク複合体を形成している。
(バクテリオ)クロロフィルの吸収スペクトルは、長波長側からQy、Qx、By、Bxの4つの吸収帯があるが(By・Bx帯をまとめてソーレー帯ともいう)、バクテリオクロリン骨格を有するBChl a/b/gは、クロリン骨格を有するBChl c/d/eや植物クロロフィルに比べてQy帯が近赤外領域に大きく長波長シフトしている。中でも、BChl bは、C8位のエチリデン側鎖の存在により、BChl aよりもQy帯がさらに長波長シフトしている。従って、BChl bや17位上のプロピオネート残基における長鎖炭化水素基が除去されたバクテリオクロロフィリドb(BChlide b)、それらから中心金属が脱離したバクテリオフェオフィチンb(BPhe b)やバクテリオフェオフォルバイドb(BPheoide b)を、安価にかつ大量に供給できれば、光エネルギー変換効率が向上した光デバイス等の生産に有用である。
Bacteriochlorophyll (BChl) is the name given to tetrapyrroles found in non-oxygen-producing photosynthetic bacteria. There are 7 types from a to g, and 6 types except BChl f so far. Has been found in nature. Among them, BChl a, BChl b and BChl g have a bacteriochlorin skeleton in which the CC double bond at the β-position of both the B and D rings of the tetrapyrrole ring is reduced to a single bond, while BChl c to f Has a chlorin skeleton in which only the D ring is reduced. BChl c / d / e is present in the light collecting part of chlorosome, which is an extramembranous antenna system of green sulfur bacteria, and forms a self-aggregate containing only a dye not involving protein. In contrast, BChla and BChlb are present in red photosynthetic bacteria, and BChlg is present in heliobacteria, forming non-covalent bonds with oligopeptides to form dye-protein complexes.
The absorption spectrum of (bacterio) chlorophyll has four absorption bands from the long wavelength side: Qy, Qx, By, and Bx (By and Bx bands are collectively referred to as the Soray band), but BChl a / has a bacteriochlorin skeleton. In b / g, the Qy band is greatly shifted in the near infrared region by a longer wavelength than BChl c / d / e and chlorophyll having a chlorin skeleton. In particular, BChl b has a longer wavelength shift in the Qy band than BChl a due to the presence of the ethylidene side chain at the C8 position. Therefore, BChl b, bacteriochlorophyllide b (BChlide b) from which the long-chain hydrocarbon group in the propionate residue on the 17th position is removed, bacteriopheophytin b (BPhe b) and bacteriopheophore from which the central metal is eliminated. If bide b (BPheoide b) can be supplied at low cost and in large quantities, it is useful for the production of optical devices with improved light energy conversion efficiency.

しかしながら、BChl bもしくはBChl gを産生する光合成細菌において、バクテリオクロリン骨格のC8位にエチリデン基を導入する生合成経路は未だ不明のままであった。従来の仮説では、BChl a産生菌と同様に、クロロフィリドa(Chlide a)からBchX、BchY及びBchZの3つのタンパク質からなるクロロフィリドaレダクターゼ(COR)の作用によりB環のC7-8位の二重結合が単結合となり(非特許文献1)、さらにBchF及びBchCの作用によってC3位がアセチル化されてBChlide aが生じた後、未知の酵素の作用によりC8位のエチル基がエチリデン基に変換されると予測されていたが、そのような反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質は、BChl b産生菌からは単離されていなかった。   However, in photosynthetic bacteria that produce BChl b or BChl g, the biosynthetic pathway for introducing an ethylidene group at the C8 position of the bacteriochlorin skeleton remains unclear. According to the conventional hypothesis, as in the case of BChla-producing bacteria, the chlorophyllide a reductase (COR) consisting of the three proteins chlorophyllide a (Chlide a) to BchX, BchY and BchZ is The double bond becomes a single bond (Non-Patent Document 1), and further, the C3 position is acetylated by the action of BchF and BchC to produce BChlide a, and then the ethyl group at the C8 position becomes an ethylidene group by the action of an unknown enzyme. Although predicted to be converted, a protein with enzymatic activity that catalyzes such a reaction has not been isolated from BChl b producing bacteria.

一方、光還元によって人工的にテトラピロール環のA環上にエチリデン基を導入することは可能となっているが、B環上にエチリデン基を化学的に導入したとの報告はない。   On the other hand, it is possible to artificially introduce an ethylidene group onto the A ring of the tetrapyrrole ring by photoreduction, but there is no report that an ethylidene group was chemically introduced onto the B ring.

Nomataら、J. Biol. Chem., 281(21): 15021-15028 (2006)Nomata et al., J. Biol. Chem., 281 (21): 15021-15028 (2006)

したがって、本発明の目的は、BChl b産生菌及びBChl g産生菌におけるバクテリオクロリン環のC8位にエチリデン基が導入される生合成経路を解明し、当該生合成経路に関与する酵素遺伝子を同定し、当該酵素を用いて効率的なBChl bもしくはBChl g又はそれらの誘導体を製造する方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to elucidate a biosynthetic pathway in which an ethylidene group is introduced into the C8 position of a bacteriochlorin ring in BChl b-producing bacteria and BChl g-producing bacteria, and to identify enzyme genes involved in the biosynthetic pathway The present invention provides an efficient method for producing BChl b or BChl g or a derivative thereof using the enzyme.

本発明者らは、BChl b産生菌及びBChl g産生菌には、BChl a産生菌が有する、8-ビニルクロロフィリドa(8V-Chlide a)の8-ビニル基をエチル基に還元する酵素(3,8-)ジビニルプロトクロロフィリドa 8-ビニルレダクターゼ(DVR)が存在しないことに着目し、BChl b産生菌及びBChl g産生菌は、8V-Chlide aから直接BChl gを生じる(即ち、クロリン環のB環の共役ジエンを1,4付加還元して、バクテリオクロリン環のC8位にエチリデン基を与える反応を触媒する)酵素を有しているのではないかと予測した。
そこで、本発明者らは、BChl b産生菌であるブラストクロリス・ビリディス(Blastochloris viridis)のゲノムDNAから、BChl a産生菌のBchX、BchY及びBchZ遺伝子のオルソログを単離し、大腸菌にサブクローニングしてBchX/Y/Zを発現させ、これに8V-Chlide aを反応させ、HPLCにて反応物を分析したところ、意外にもBChlide g(17位に長鎖炭化水素基が結合してBChl gとなる前駆体)が生成していることを見出した。さらに驚くべきことに、B. ビリディス由来のBchX/Y/ZにChlide aを作用させても、3-ビニルバクテリオクロロフィリドa(3V-BChlide a)は生成しなかった。シークエンシングの結果、B. ビリディス由来のBchX/Y/Zは、BChl a産生菌であるロドバクター・カプスラタス(Rhodobacter capsulatus)由来のBchX/Y/Zとそれぞれ高い配列類似性を示したことから、両者が異なる反応を触媒することは全く予想外であった。
さらに、本発明者らは、BChl g産生菌であるヘリオバクテリウム・モデスティカルダム(Heliobacterium modesticaldum)の既知ゲノム配列よりBchX、BchYおよびBchZ遺伝子を検索し、これらにコードされるタンパク質をB. ビリディス由来BchX/Y/Zと同様、8V-Chlide aのB環上の共役ジエンを1,4付加還元してBChlide gを生じさせる酵素活性を有するものとして同定した。
本発明者らは、これらの知見に基づいてさらに研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
The present inventors include BChl b-producing bacteria and BChl g-producing bacteria that have an enzyme that reduces the 8-vinyl group of 8-vinylchlorophyllide a (8V-Chlide a) to an ethyl group. Noting the absence of 3,8-) divinylprotochlorophyllide a 8-vinyl reductase (DVR), BChl b producing bacteria and BChl g producing bacteria produce BChl g directly from 8V-Chlide a (ie chlorin). It was predicted that it would have an enzyme that catalyzes the reaction of adding 1,4-addition reduction of the conjugated diene of the ring B ring to give an ethylidene group at the C8 position of the bacteriochlorin ring.
Therefore, the present inventors isolated BchX, BchY and BchZ gene orthologs of BChla-producing bacteria from the genomic DNA of BChlb-producing Blastochloris viridis, subcloned into Escherichia coli, and BchX / Y / Z was expressed, 8V-Chlide a was reacted with this, and the reaction product was analyzed by HPLC. Surprisingly, BChlide g (long chain hydrocarbon group was bonded to position 17 to form BChl g It was found that a precursor was generated. Surprisingly, even when Chlide a was allowed to act on BchX / Y / Z derived from B. viridis, 3-vinyl bacteriochlorophyllide a (3V-BChlide a) was not produced. As a result of sequencing, BchX / Y / Z derived from B. viridis showed high sequence similarity to BchX / Y / Z derived from Rhodobacter capsulatus, a BChla-producing bacterium. It was totally unexpected to catalyze different reactions.
Furthermore, the present inventors searched for BchX, BchY and BchZ genes from known genomic sequences of Heliobacterium modesticaldum, a BChl g-producing bacterium, and identified the proteins encoded by these B. viridis. Similar to the derived BchX / Y / Z, the conjugated diene on the B ring of 8V-Chlide a was identified as having an enzyme activity that results in 1,4 addition reduction to produce BChlide g.
As a result of further studies based on these findings, the present inventors have completed the present invention.

即ち、本発明は以下のものを提供する。
〔1〕バクテリオクロロフィルbもしくはバクテリオクロロフィルgを産生する光合成細菌由来のBchX、BchY及びBchZに、下式(1):
That is, the present invention provides the following.
[1] BchX, BchY and BchZ derived from photosynthetic bacteria producing bacteriochlorophyll b or bacteriochlorophyll g are represented by the following formula (1):

(式中、
はビニル基、1-ヒドロキシエチル基又はアセチル基を示し、
は水素原子、C1−18アルキル基、ファルネシル基、フィチル基、ゲラニルゲラニル基、ジヒドロゲラニルゲラニル基又はテトラヒドロゲラニルゲラニル基を示し、
Mは存在しないか、2価の金属原子を示す。)
で表される化合物を接触させることを特徴とする、下式(2):
(Where
R 1 represents a vinyl group, a 1-hydroxyethyl group or an acetyl group,
R 2 represents a hydrogen atom, a C 1-18 alkyl group, a farnesyl group, a phytyl group, a geranylgeranyl group, a dihydrogeranylgeranyl group or a tetrahydrogeranylgeranyl group,
M does not exist or represents a divalent metal atom. )
A compound represented by the following formula (2):

(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される化合物の製造方法。
〔2〕BchX、BchY及びBchZがそれらをコードする核酸を含む発現ベクターで形質転換された宿主細胞から得られたものである、上記〔1〕記載の方法。
〔3〕BchX、BchY及びBchZがブラストクロリス・ビリディス(Blastochloris viridis)、チオフラビコッカス・モビリス(Thioflavicoccus mobilis)又はヘリオバクテリウム・モデスティカルダム(Heliobacterium modesticaldum)由来である、上記〔1〕又は〔2〕記載の方法。
〔4〕Mがマグネシウム原子又は亜鉛原子である、上記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の方法。
〔5〕以下の(a)〜(c)のいずれかのタンパク質。
(a) 配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b) 配列番号2に示されるアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
The manufacturing method of the compound represented by these.
[2] The method according to [1] above, wherein BchX, BchY and BchZ are obtained from a host cell transformed with an expression vector containing a nucleic acid encoding them.
[3] The above [1] or [2], wherein BchX, BchY and BchZ are derived from Blastochloris viridis, Thioflavicoccus mobilis or Heliobacterium modesticaldum ] The method of description.
[4] The method according to any one of [1] to [3], wherein M is a magnesium atom or a zinc atom.
[5] The protein according to any one of (a) to (c) below.
(a) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2
(b) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 consisting of an amino acid sequence in which 1 to several amino acids are substituted, deleted, inserted or added, and consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: Along with the protein consisting of the amino acid sequence shown in 6, the following formula (3):

(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質
(c) 配列番号2に示されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有し、かつ配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
Protein that catalyzes the reaction represented by
(c) A protein having 95% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 (3):

(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質
〔6〕以下の(a)〜(c)のいずれかのタンパク質。
(a) 配列番号4に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b) 配列番号4に示されるアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
[6] A protein of any one of (a) to (c) below that catalyzes the reaction represented by:
(a) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4
(b) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 consisting of an amino acid sequence in which 1 to several amino acids are substituted, deleted, inserted or added, and consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2; Along with the protein consisting of the amino acid sequence shown in 6, the following formula (3):

(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質
(c) 配列番号4に示されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有し、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
Protein that catalyzes the reaction represented by
(c) A protein having 95% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 (3):

(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質
〔7〕以下の(a)〜(c)のいずれかのタンパク質。
(a) 配列番号6に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b) 配列番号6に示されるアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
A protein that catalyzes the reaction represented by [7] Any one of the following proteins (a) to (c):
(a) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6
(b) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 consisting of an amino acid sequence in which 1 to several amino acids are substituted, deleted, inserted or added, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2; Along with the protein consisting of the amino acid sequence shown in 4, the following formula (3):

(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質
(c) 配列番号6に示されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有し、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
Protein that catalyzes the reaction represented by
(c) A protein having 95% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 and consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 together with the following formula (3):

(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質
〔8〕上記〔5〕記載のタンパク質をコードするDNA。
〔9〕以下の(a)又は(b)のDNA。
(a) 配列番号1で示されるヌクレオチド配列からなるDNA
(b) 上記(a)のDNAに相補的なDNAと、ストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつ配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
A protein that catalyzes the reaction represented by [8] a DNA encoding the protein of [5] above.
[9] DNA of the following (a) or (b).
(a) DNA comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1
(b) A protein that hybridizes under stringent conditions with a DNA complementary to the DNA of (a) above, and that comprises the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and the protein that comprises the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 The following formula (3):

(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質をコードするDNA
〔10〕上記〔6〕記載のタンパク質をコードするDNA。
〔11〕以下の(a)又は(b)のDNA。
(a) 配列番号3で示されるヌクレオチド配列からなるDNA
(b) 上記(a)のDNAに相補的なDNAと、ストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
DNA encoding a protein that catalyzes the reaction represented by
[10] DNA encoding the protein according to [6] above.
[11] DNA of the following (a) or (b).
(a) DNA comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3
(b) together with a DNA complementary to the DNA of (a) above under stringent conditions and a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 The following formula (3):

(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質をコードするDNA
〔12〕上記〔7〕記載のタンパク質をコードするDNA。
〔13〕以下の(a)又は(b)のDNA。
(a) 配列番号5で示されるヌクレオチド配列からなるDNA
(b) 上記(a)のDNAに相補的なDNAと、ストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
DNA encoding a protein that catalyzes the reaction represented by
[12] DNA encoding the protein according to [7] above.
[13] DNA of the following (a) or (b).
(a) DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 5
(b) A protein that hybridizes under stringent conditions with a DNA complementary to the DNA of (a) above, and that has the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and the protein that has the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 The following formula (3):

(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質をコードするDNA
〔14〕以下の(a)〜(c)から選ばれる1以上のDNAを含有する発現ベクター。
(a) 上記〔8〕又は〔9〕記載のDNA
(b) 上記〔10〕又は〔11〕記載のDNA
(c) 上記〔12〕又は〔13〕記載のDNA
〔15〕上記〔14〕記載の発現ベクターで形質転換された宿主細胞。
〔16〕上記〔15〕記載の宿主細胞を培地中で培養し、得られる培養物から上記〔5〕記載のタンパク質、上記〔6〕記載のタンパク質及び上記〔7〕記載のタンパク質から選ばれる1以上のタンパク質を回収することを含む、該タンパク質の製造方法。
〔17〕宿主細胞がバクテリオクロロフィルaを産生する光合成細菌である、上記〔15〕記載の細胞。
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
DNA encoding a protein that catalyzes the reaction represented by
[14] An expression vector containing one or more DNAs selected from the following (a) to (c).
(a) DNA according to [8] or [9] above
(b) DNA according to [10] or [11] above
(c) DNA according to [12] or [13] above
[15] A host cell transformed with the expression vector of [14] above.
[16] The host cell described in [15] above is cultured in a medium, and the resulting culture is selected from the protein described in [5] above, the protein described in [6] above and the protein described in [7] above A method for producing the protein, comprising recovering the above protein.
[17] The cell according to [15] above, wherein the host cell is a photosynthetic bacterium that produces bacteriochlorophyll a.

本発明によれば、Qy帯がより長波長の近赤外領域にあるBChl bもしくはg又はその誘導体を安定に提供することができるので、光吸収帯の変化した機能性色素を産業的に利用することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to stably provide BChl b or g or a derivative thereof in which the Qy band is in the near-infrared region of a longer wavelength, and therefore, functional dyes having a changed light absorption band are used industrially. It becomes possible to do.

B. ビリディス由来のBchXと他の光合成細菌由来の既知BchXとのアミノ酸配列のalignmentを示す図である。R. caps: ロドバクター・カプスラタス (Rhodobacter capsulatus); R. spha: ロドバクター・スフェロイデス (Rhodobacter sphaeroides); B. viridis: ブラストクロリス・ビリディス (Blastochloris viridis); THIO. mobilis: チオフラビコッカス・モビリス(Thioflavicoccus mobilis); H. modesti: ヘリオバクテリウム・モデスティカルダム (Heliobacterium modesticaldum)It is a figure which shows alignment of the amino acid sequence of BchX derived from B. viridis and known BchX derived from other photosynthetic bacteria. R. caps: Rhodobacter capsulatus; R. spha: Rhodobacter sphaeroides; B. viridis: Blastochloris viridis; THIO. Mobilis: flaviocus mobilic ; H. modesti: Heliobacterium modesticaldum B. ビリディス由来のBchYと他の光合成細菌由来の既知BchYとのアミノ酸配列のalignmentを示す図である。図中の細菌名の略称は上記と同様。It is a figure which shows alignment of the amino acid sequence of BchY derived from B. viridis and known BchY derived from other photosynthetic bacteria. Abbreviations of bacterial names in the figure are the same as above. B. ビリディス由来のBchZと他の光合成細菌由来の既知BchZとのアミノ酸配列のalignmentを示す図である。図中の細菌名の略称は上記と同様。It is a figure which shows alignment of the amino acid sequence of BchZ derived from B. viridis and known BchZ derived from other photosynthetic bacteria. Abbreviations of bacterial names in the figure are the same as above. 8-vinyl-Chlide a(A)又はChlide a(B)を基質として用いた場合の(残留基質を含む)反応生成物の80%アセトン中での吸収スペクトルを示す図である。図中の破線はBchX/Y/Zを加えていない場合の対照実験結果であり、実線は実施例に従って90分間反応させた場合の吸収スペクトルである。グラフの横軸は波長(nm)を示す。It is a figure which shows the absorption spectrum in 80-% acetone of the reaction product at the time of using 8-vinyl-Chlide a (A) or Chlide a (B) as a substrate (a residual substrate is included). The broken line in the figure is the control experiment result when BchX / Y / Z is not added, and the solid line is the absorption spectrum when reacted for 90 minutes according to the example. The horizontal axis of the graph indicates the wavelength (nm).

本発明は、BChl bもしくはBChl gを産生する光合成細菌由来のBchX、BchY及びBchZに、下式(1):   The present invention relates to BchX, BchY and BchZ derived from photosynthetic bacteria that produce BChl b or BChl g, the following formula (1):

(式中、
はビニル基、1-ヒドロキシエチル基又はアセチル基を示し、
は水素原子、C1−18アルキル基、ファルネシル基、フィチル基、ゲラニルゲラニル基、ジヒドロゲラニルゲラニル基又はテトラヒドロゲラニルゲラニル基を示し、
Mは存在しないか、2価の金属原子を示す。)
で表される化合物を接触させることにより、下式(2):
(Where
R 1 represents a vinyl group, a 1-hydroxyethyl group or an acetyl group,
R 2 represents a hydrogen atom, a C 1-18 alkyl group, a farnesyl group, a phytyl group, a geranylgeranyl group, a dihydrogeranylgeranyl group or a tetrahydrogeranylgeranyl group,
M does not exist or represents a divalent metal atom. )
By contacting a compound represented by the following formula (2):

(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される化合物を製造する方法を提供する。
本発明で用いられるBChl bもしくはBChl g産生菌由来のタンパク質BchX、BchY及びBChZで構成される酵素(BchX/Y/Zと略記する場合がある)は、式(1)で表されるC8位にビニル基を有するクロリン化合物のB環の共役ジエン部分を1,4付加還元して、C8位にエチリデン基を有するバクテリオクロリン化合物に変換する反応を触媒する。当該酵素は、BChl aを産生する光合成細菌(例、ロドバクター・カプスラタス等)由来のBchX/Y/Zが有するクロロフィリドaレダクターゼ(COR)活性、即ち、下式(4):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
The method of manufacturing the compound represented by this is provided.
The enzyme composed of proteins BchX, BchY and BChZ derived from BChl b or BChl g producing bacteria used in the present invention (may be abbreviated as BchX / Y / Z) is C8 position represented by the formula (1) In addition, a 1,4-addition reduction of the conjugated diene part of the B ring of a chlorin compound having a vinyl group to the catalyst is carried out to convert it into a bacteriochlorin compound having an ethylidene group at the C8 position. The enzyme is a chlorophyllide a reductase (COR) activity possessed by BchX / Y / Z derived from a photosynthetic bacterium producing BChl a (eg, Rhodobacter capsulatus etc.), that is, the following formula (4):

で表される反応を触媒する活性を有しない。 It does not have an activity to catalyze the reaction represented by

本発明で用いられるBchX、BchY及びBchZが由来する光合成細菌としては、BChl bもしくはBChl gを産生するものであれば特に制限はなく、BChl b産生菌としては、例えば、ブラストクロリス・ビリディス、チオフラビコッカス・モビリス、チオコッカス・ペニヒ (Thiococcus pfennigii)、チオアルカリコッカス・リムナエウス(Thioalkalicoccus limnaeus)、ブラストクロリス・スルフォビリディス(Blastochloris sulfoviridis)、ハロロドスピラ・ハロクロリス(Halorhodospira halochloris) 等が、また、BChl g産生菌としては、例えば、ヘリオバクテリウム・モデスティカルダム、ヘリオバクテリウム・クロラム (Heliobacterium chlorum)、ヘリオバクテリウム・ゲスティ(Heliobacterium gestii)、ヘリオフィラム・ファシアタム (Heliophilum fasciatum)、ヘリオバクテリウム・モビリス (Heliobacillus mobilis) 等が挙げられる。好ましくは、B. ビリディス、T. モビリス、H. モデスティカルダム由来のBchX、BchY及びBchZを用いることができる。   The photosynthetic bacteria derived from BchX, BchY and BchZ used in the present invention are not particularly limited as long as they produce BChl b or BChl g. Examples of BChl b producing bacteria include Blast chloris viridis, thio Flavivococcus mobilis, Thiococcus pfennigii, Thioalkalicoccus limnaeus, Blastochloris sulfoviridis, Halorhospira halochloris and HalorhodoBC halochloris Examples include Heliobacterium chlorum, Heliobacterium chlorum, Heliobacterium gestii, Heliophilum fasciatum, Heliobacillus mobilis ) Etc. It is below. Preferably, BchX, BchY and BchZ derived from B. viridis, T. mobilis and H. modern dam can be used.

BchX、BchY及びBchZは、(1)BChl bもしくはBChl gを産生する細菌を原料として抽出精製する方法、(2)化学的に合成する方法、(3)遺伝子組換え技術によりBchX、BchY又はBchZを発現するように操作された細胞から精製する方法、あるいは(4) BchX、BchY又はBchZをコードする核酸から無細胞転写/翻訳系を用いて生化学的に合成する方法等を適宜用いることによって取得することができる。   BchX, BchY and BchZ are (1) a method of extracting and purifying bacteria producing BChl b or BChl g as a raw material, (2) a method of chemically synthesizing, (3) BchX, BchY or BchZ by genetic recombination technology. By appropriately purifying from cells that have been manipulated to express, or (4) biochemically synthesizing from nucleic acids encoding BchX, BchY, or BchZ using a cell-free transcription / translation system, etc. Can be acquired.

天然にBChl bもしくはBChl gを産生する細菌(BChl b/g産生菌)からのBchX、BchY及びBchZの単離精製は、例えば以下のようにして行うことができる。BChl b/g産生菌を適当な緩衝液中でホモジナイズし(光合成細菌は嫌気性菌であるため、操作は嫌気チャンバー内で脱気した溶液を用いて行うことが望ましい)、超音波処理や界面活性剤処理等により細胞抽出液を得、そこからタンパク質の分離精製に常套的に利用される分離技術を適宜組み合わせることにより精製することができる。このような分離技術としては、例えば、塩析、溶媒沈澱法等の溶解度の差を利用する方法、透析、限外濾過、ゲル濾過、非変性ポリアクリルアミド電気泳動(PAGE)、ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミド電気泳動(SDS−PAGE)等の分子量の差を利用する方法、イオン交換クロマトグラフィー、ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー等の荷電を利用する方法、アフィニティークロマトグラフィー等の特異的親和性を利用する方法、逆相高速液体クロマトグラフィー等の疎水性の差を利用する方法、等電点電気泳動等の等電点の差を利用する方法などが挙げられるが、これらに限定されない。BchX、BchY及びBchZは精製されたものであっても、粗精製されたものであってもよい。あるいは、BChl b/g産生菌の粗抽出物自体を用いてもよい。   Isolation and purification of BchX, BchY, and BchZ from bacteria that naturally produce BChl b or BChl g (BChl b / g producing bacteria) can be performed, for example, as follows. BChl b / g-producing bacteria are homogenized in an appropriate buffer solution (Since photosynthetic bacteria are anaerobic bacteria, the operation is preferably performed using a solution degassed in an anaerobic chamber). A cell extract can be obtained by treatment with an active agent and the like, and can be purified by appropriately combining separation techniques conventionally used for protein separation and purification. Such separation techniques include, for example, methods utilizing differences in solubility such as salting out, solvent precipitation, dialysis, ultrafiltration, gel filtration, non-denaturing polyacrylamide electrophoresis (PAGE), sodium dodecyl sulfate-poly A method using molecular weight difference such as acrylamide electrophoresis (SDS-PAGE), a method using charge such as ion exchange chromatography and hydroxyapatite chromatography, a method using specific affinity such as affinity chromatography, and the like Examples include, but are not limited to, a method utilizing a difference in hydrophobicity such as phase high performance liquid chromatography and a method utilizing a difference in isoelectric point such as isoelectric focusing. BchX, BchY and BchZ may be either purified or roughly purified. Alternatively, a crude extract of BChl b / g producing bacteria may be used.

化学合成によるBchX、BchY及びBchZの製造は、例えば、配列番号2、4及び6に示される各アミノ酸配列を基にして、配列の全部または一部をペプチド合成機を用いて合成することにより行うことができる。ペプチド合成法は、例えば、固相合成法、液相合成法のいずれであってもよい。本発明のBchX、BchY及びBchZを構成し得る部分ペプチドもしくはアミノ酸と残余部分とを縮合し、生成物が保護基を含む場合は保護基を脱離することにより、目的とするタンパク質を製造することができる。ここで、縮合や保護基の脱離は、自体公知の方法、例えば、以下の(1)および(2)に記載された方法に従って行われる。
(1) M. Bodanszky and M.A. Ondetti, Peptide Synthesis, Interscience Publishers, New York (1966)
(2) Schroeder and Luebke, The Peptide, Academic Press, NewYork (1965)
Production of BchX, BchY, and BchZ by chemical synthesis is performed, for example, by synthesizing all or part of the sequence using a peptide synthesizer based on the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 2, 4, and 6. be able to. The peptide synthesis method may be, for example, either a solid phase synthesis method or a liquid phase synthesis method. Producing a target protein by condensing a partial peptide or amino acid capable of constituting BchX, BchY and BchZ of the present invention with the remaining part and removing the protecting group when the product contains a protecting group; Can do. Here, the condensation and the removal of the protecting group are carried out according to a method known per se, for example, the method described in the following (1) and (2).
(1) M. Bodanszky and MA Ondetti, Peptide Synthesis, Interscience Publishers, New York (1966)
(2) Schroeder and Luebke, The Peptide, Academic Press, NewYork (1965)

このようにして得られた本発明のBchX、BchY及びBchZは、公知の精製法により精製単離することができる。ここで、精製法としては、例えば、溶媒抽出、蒸留、カラムクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、再結晶、これらの組み合わせなどが挙げられる。
上記方法で得られるBchX、BchY及びBchZが遊離体である場合には、該遊離体を公知の方法あるいはそれに準じる方法によって適当な塩に変換することができるし、逆にタンパク質が塩として得られた場合には、該塩を公知の方法あるいはそれに準じる方法によって遊離体または他の塩に変換することができる。
The BchX, BchY and BchZ of the present invention thus obtained can be purified and isolated by a known purification method. Here, examples of the purification method include solvent extraction, distillation, column chromatography, liquid chromatography, recrystallization, and combinations thereof.
In the case where BchX, BchY and BchZ obtained by the above method are free forms, the free forms can be converted into an appropriate salt by a known method or a method analogous thereto, and conversely, a protein is obtained as a salt. In this case, the salt can be converted into a free form or other salt by a known method or a method analogous thereto.

本発明のBchX、BchY及びBchZは、好ましくは、該タンパク質をコードする核酸をクローニング(もしくは化学的に合成)し、該核酸を担持する発現ベクターを含む形質転換体の培養物から単離精製することにより製造することができる。   BchX, BchY and BchZ of the present invention are preferably isolated from a culture of a transformant containing an expression vector carrying the nucleic acid by cloning (or chemically synthesizing) the nucleic acid encoding the protein. Can be manufactured.

酵素遺伝子のクローニングは、通常、以下の方法により行われる。まず、所望の酵素を産生する細胞または組織より、該酵素を完全または部分精製し、そのN末端アミノ酸配列をエドマン法や質量分析などを用いて決定する。また、ペプチドを配列特異的に切断するプロテアーゼや化学物質で該酵素を部分分解して得られるオリゴペプチドのアミノ酸配列を同様にエドマン法や質量分析により決定する。決定された部分アミノ酸配列に対応するヌクレオチド配列を有するオリゴヌクレオチドを合成し、これをプローブとして用いて、該酵素を産生する細胞または組織より調製されたcDNAまたはゲノミックDNAライブラリーから、コロニー(もしくはプラーク)ハイブリダイゼーション法によって該酵素をコードするDNAをクローニングする。
あるいは、完全または部分精製された酵素の全部または一部を抗原として該酵素に対する抗体を常法にしたがって作製し、該酵素を産生する細胞または組織より調製されたcDNAまたはゲノミックDNAライブラリーから、抗体スクリーニング法によって該酵素をコードするDNAをクローニングすることもできる。
目的の酵素と酵素学的性質の類似する酵素の遺伝子が公知である場合、例えば、NCBI BLASTのホームページ(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)にアクセスし、該公知遺伝子のヌクレオチド配列と相同性を有する配列を検索し、ヒットしたヌクレオチド配列を基にして、上記のようにプローブを作製し、コロニー(もしくはプラーク)ハイブリダイゼーション法によって該酵素をコードするDNAをクローニングすることができる。例えば、配列番号2、4及び6に示される各アミノ酸配列からなるB. ビリディス由来BchX、BchY及びBchZの場合、H. モデスティカルダム由来のBchX、BchY及びBchZ(配列番号8、10及び12)とアミノ酸レベルで、それぞれ38%、33%及び37%の同一性(相同性はそれぞれ56%、53%及び54%)があるので、B. ビリディス由来のBchX、BchY及びBchZ遺伝子のヌクレオチド配列(配列番号1、3及び5)とのホモロジー検索により、H. モデスティカルダムのゲノム上のBchX、BchY及びBchZをコードするORF(配列番号7、9及び11)を見出すことができる。
また、ヒットしたヌクレオチド配列を基にして、適当なオリゴヌクレオチドをプライマーとして合成し、BChl b/g産生菌より調製したゲノムDNA画分または全RNAもしくはmRNA画分を鋳型として用い、Polymerase Chain Reaction(以下、「PCR法」と略称する)またはReverse Transcriptase-PCR(以下、「RT-PCR法」と略称する)によって直接増幅することもできる。
上記のようにして得られたDNAのヌクレオチド配列は、マキサム・ギルバート法やジデオキシターミネーション法等の公知のシークエンス技術を用いて決定することができる。
Cloning of enzyme genes is usually performed by the following method. First, the enzyme is completely or partially purified from a cell or tissue that produces the desired enzyme, and its N-terminal amino acid sequence is determined using the Edman method or mass spectrometry. In addition, the amino acid sequence of an oligopeptide obtained by partially decomposing the enzyme with a protease or chemical substance that cleaves the peptide in a sequence-specific manner is similarly determined by Edman method or mass spectrometry. An oligonucleotide having a nucleotide sequence corresponding to the determined partial amino acid sequence is synthesized, and this is used as a probe from a cDNA or genomic DNA library prepared from a cell or tissue producing the enzyme. ) The DNA encoding the enzyme is cloned by a hybridization method.
Alternatively, an antibody against the enzyme is prepared according to a conventional method using all or part of the completely or partially purified enzyme as an antigen, and the antibody is prepared from a cDNA or genomic DNA library prepared from a cell or tissue producing the enzyme. DNA encoding the enzyme can also be cloned by a screening method.
When the gene of an enzyme similar in enzymatic properties to the target enzyme is known, for example, the NCBI BLAST website (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/) is accessed and the known gene Search for a sequence homologous to the nucleotide sequence of the gene, create a probe as described above based on the hit nucleotide sequence, and clone the DNA encoding the enzyme by colony (or plaque) hybridization be able to. For example, in the case of B. viridis-derived BchX, BchY and BchZ consisting of the respective amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 2, 4 and 6, B.chch, BchY and BchZ derived from H. At the amino acid level, with 38%, 33% and 37% identity (homology of 56%, 53% and 54%, respectively), the nucleotide sequences of B. viridis-derived BchX, BchY and BchZ genes ( By homology search with SEQ ID NOs: 1, 3 and 5), ORFs (SEQ ID NOs: 7, 9 and 11) encoding BchX, BchY and BchZ on the genome of H.
In addition, based on the hit nucleotide sequence, an appropriate oligonucleotide was synthesized as a primer, and a genomic DNA fraction prepared from BChl b / g-producing bacteria or a total RNA or mRNA fraction was used as a template for Polymerase Chain Reaction ( Hereinafter, it can also be directly amplified by “PCR method” or Reverse Transcriptase-PCR (hereinafter abbreviated as “RT-PCR method”).
The nucleotide sequence of the DNA obtained as described above can be determined using a known sequence technique such as the Maxam-Gilbert method or the dideoxy termination method.

クローン化されたDNAは、目的によりそのまま、または所望により制限酵素で消化するか、リンカーを付加した後に、使用することができる。該DNAはその5’末端側に翻訳開始コドンとしてのATGを有し、また3’末端側には翻訳終止コドンとしてのTAA、TGAまたはTAGを有していてもよい。これらの翻訳開始コドンや翻訳終止コドンは、適当な合成DNAアダプターを用いて付加することができる。   The cloned DNA can be used as it is depending on the purpose, or after digestion with a restriction enzyme or addition of a linker, if desired. The DNA may have ATG as a translation initiation codon on the 5 'end side and TAA, TGA or TAG as a translation termination codon on the 3' end side. These translation initiation codon and translation termination codon can be added using an appropriate synthetic DNA adapter.

BchX、BchYもしくはBchZをコードするDNAを含む発現ベクターで宿主を形質転換し、得られる形質転換体を培養することによって、該タンパク質を製造することができる。
BchX、BchYもしくはBchZをコードするDNAを含む発現ベクターは、例えば、BchX、BchYもしくはBchZをコードするDNAから目的とするDNA断片を切り出し、該DNA断片を適当な発現ベクター中のプロモーターの下流に連結することにより製造することができる。BchX、BchY及びBchZをコードするDNAは、それぞれ別個のベクターに挿入してもよいし、2つ以上を単一のベクターに挿入してもよい。例えばCOR活性を有するBChl a産生菌由来のBchlX/Y/Zとのアナロジーから、本発明のBchX/Y/Zも、BchY/Zが、電子を基質に伝達し還元反応を完結する触媒コンポーネントとして機能し、BchXは、触媒コンポーネントに電子を伝達する還元コンポーネントとして機能することが予測され得るので、BchXをコードするDNAを単独で発現ベクターに搭載し、BchYをコードするDNAとBchZをコードするDNAとを別個の1つの発現ベクターに搭載することもできる。BchX/Y/Zは由来となるBChl b/g産生菌のゲノム上では1つのオペロン内に存在するので、BchYをコードするORFとBchZをコードするORFの両方を含むゲノム配列を発現ベクターにサブクローニングすることで、単一のプロモーターからポリシストロニックにBchY/Zを発現するようにデザインすることもできる。
発現ベクターとしては、大腸菌由来のプラスミド(例、pBR322,pBR325,pUC12,pUC13);枯草菌由来のプラスミド(例、pUB110,pTP5,pC194);酵母由来プラスミド(例、pSH19,pSH15)などが用いられる。
プロモーターとしては、遺伝子の発現に用いる宿主に対応して適切なプロモーターであればいかなるものでもよい。例えば、宿主がエシェリヒア属菌である場合、trpプロモーター、lacプロモーター、recAプロモーター、λPLプロモーター、lppプロモーター、T7プロモーターなどが好ましい。宿主がバチルス属菌である場合、SPO1プロモーター、SPO2プロモーター、penPプロモーターなどが好ましい。 宿主が酵母である場合、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、GAPプロモーター、ADHプロモーターなどが好ましい。
The protein can be produced by transforming a host with an expression vector containing DNA encoding BchX, BchY or BchZ and culturing the resulting transformant.
An expression vector containing DNA encoding BchX, BchY or BchZ is, for example, excising the target DNA fragment from DNA encoding BchX, BchY or BchZ and ligating the DNA fragment downstream of the promoter in an appropriate expression vector. Can be manufactured. DNAs encoding BchX, BchY, and BchZ may be inserted into separate vectors, or two or more may be inserted into a single vector. For example, from the analogy with BchlX / Y / Z derived from BChla-producing bacteria with COR activity, BchX / Y / Z of the present invention is also a catalytic component that BchY / Z transfers electrons to the substrate and completes the reduction reaction. Since BchX can be predicted to function as a reducing component that transfers electrons to the catalytic component, DNA that encodes BchX alone is mounted on an expression vector, and DNA that encodes BchY and DNA that encodes BchZ Can be mounted on a separate expression vector. Since BchX / Y / Z is present in one operon on the genome of the BChl b / g-producing bacterium from which it is derived, a genomic sequence containing both BchY-encoding ORF and BchZ-encoding ORF is subcloned into an expression vector. By doing so, it is possible to design BchY / Z to be expressed polycistronically from a single promoter.
As expression vectors, plasmids derived from E. coli (eg, pBR322, pBR325, pUC12, pUC13); plasmids derived from Bacillus subtilis (eg, pUB110, pTP5, pC194); yeast-derived plasmids (eg, pSH19, pSH15) are used. .
The promoter may be any promoter as long as it is appropriate for the host used for gene expression. For example, when the host is a bacterium of the genus Escherichia, trp promoter, lac promoter, recA promoter, .lambda.P L promoter, lpp promoter, T7 promoter and the like are preferable. When the host is Bacillus, SPO1 promoter, SPO2 promoter, penP promoter and the like are preferable. When the host is yeast, PHO5 promoter, PGK promoter, GAP promoter, ADH promoter, etc. are preferable.

宿主細胞として細菌を用いる場合、一般に発現ベクターは上記のプロモーター領域およびターミネーター領域に加えて、宿主細胞内で自律複製し得る複製可能単位を含む必要がある。また、プロモーター領域は、プロモーターの近傍にオペレーターおよびShine-Dalgarno(SD)配列を包含する。宿主として酵母を用いる場合、発現ベクターは、エンハンサー配列、mRNAの5’側および3’側の非翻訳領域、ポリアデニレーション部位等をさらに含むことが好ましい。   When a bacterium is used as a host cell, the expression vector generally needs to contain a replicable unit capable of autonomous replication in the host cell in addition to the promoter region and terminator region described above. The promoter region includes an operator and a Shine-Dalgarno (SD) sequence in the vicinity of the promoter. When yeast is used as the host, the expression vector preferably further contains an enhancer sequence, mRNA 5 'and 3' untranslated regions, a polyadenylation site, and the like.

宿主としては、例えば、エシェリヒア属菌、バチルス属菌、酵母などが用いられる。
エシェリヒア属菌としては、例えば、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)K12・DH1〔Proc. Natl. Acad. Sci. USA,60巻,160(1968)〕,JM103〔Nucleic Acids Research,9巻,309(1981)〕,JA221〔Journal of Molecular Biology,120巻,517(1978)〕,HB101〔J. Mol. Biol.,41巻,459(1969)〕,C600〔Genetics,39巻,440(1954)〕などが用いられる。バチルス属菌としては、例えば、バチルス・サブチルス(Bacillus subtilis)MI114〔Gene,24巻,255(1983)〕,207-21〔J. Biochem.,95巻,87(1984)〕などが用いられる。酵母としては、例えば、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)AH22,AH22R-,NA87-11A,DKD-5D,20B-12、シゾサッカロマイセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)NCYC1913,NCYC2036、ピキア・パストリス(Pichia pastoris)KM71などが用いられる。
As the host, for example, Escherichia, Bacillus, yeast or the like is used.
Examples of the genus Escherichia include, for example, Escherichia coli K12 / DH1 [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 60, 160 (1968)], JM103 [Nucleic Acids Research, 9, 309 (1981). ], JA221 [Journal of Molecular Biology, 120, 517 (1978)], HB101 [J. Mol. Biol., 41, 459 (1969)], C600 [Genetics, 39, 440 (1954)], etc. Is used. Examples of the Bacillus bacterium include Bacillus subtilis MI114 [Gene, 24, 255 (1983)], 207-21 [J. Biochem., 95, 87 (1984)]. Examples of the yeast include Saccharomyces cerevisiae AH22, AH22R , NA87-11A, DKD-5D, 20B-12, Schizosaccharomyces pombe NCYC1913, NCYC2036, Pichia pastoris (Pichia pastoris (Pichia pastoris) KM71 etc. are used.

形質転換は、宿主の種類に応じ、公知の方法に従って実施することができる。エシェリヒア属菌は、例えば、Proc. Natl. Acad. Sci. USA,69巻,2110(1972)やGene,17巻,107(1982)などに記載の方法に従って形質転換することができる。バチルス属菌は、例えば、Molecular & General Genetics,168巻,111(1979)などに記載の方法に従って形質転換することができる。酵母は、例えば、Methods in Enzymology,194巻,182-187(1991)、Proc. Natl. Acad. Sci. USA,75巻,1929(1978)などに記載の方法に従って形質転換することができる。   Transformation can be performed according to a known method depending on the type of host. Escherichia can be transformed, for example, according to the method described in Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972), Gene, 17, 107 (1982). Bacillus can be transformed according to the method described in, for example, Molecular & General Genetics, 168, 111 (1979). Yeast can be transformed, for example, according to the method described in Methods in Enzymology, 194, 182-287 (1991), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 1929 (1978).

形質転換体の培養は、宿主の種類に応じ、公知の方法に従って実施することができる。例えば、宿主がエシェリヒア属菌またはバチルス属菌である形質転換体を培養する場合、培養に使用される培地としては液体培地が好ましい。また、培地は、形質転換体の生育に必要な炭素源、窒素源、無機物などを含有することが好ましい。ここで、炭素源としては、例えば、グルコース、デキストリン、可溶性澱粉、ショ糖などが;窒素源としては、例えば、アンモニウム塩類、硝酸塩類、コーンスチープ・リカー、ペプトン、カゼイン、肉エキス、大豆粕、バレイショ抽出液などの無機または有機物質が;無機物としては、例えば、塩化カルシウム、リン酸二水素ナトリウム、塩化マグネシウムなどがそれぞれ挙げられる。また、培地には、酵母エキス、ビタミン類、生長促進因子などを添加してもよい。培地のpHは、好ましくは約5〜8である。
宿主がエシェリヒア属菌である形質転換体を培養する場合の培地としては、例えば、グルコース、カザミノ酸を含むM9培地〔Journal of Experiments in Molecular Genetics,431-433,Cold Spring Harbor Laboratory, New York 1972〕が好ましい。必要により、プロモーターを効率よく働かせるために、例えば、3β-インドリルアクリル酸のような薬剤を培地に添加してもよい。
宿主がエシェリヒア属菌である形質転換体の培養は、通常約15〜43℃で、約3〜24時間行なわれる。必要により、通気や撹拌を行ってもよい。宿主がバチルス属菌である形質転換体の培養は、通常約30〜40℃で、約6〜24時間行なわれる。必要により、通気や撹拌を行ってもよい。宿主が酵母である形質転換体を培養する場合の培地としては、例えば、バークホールダー(Burkholder)最小培地〔Proc. Natl. Acad. Sci. USA,77巻,4505(1980)〕や0.5%カザミノ酸を含有するSD培地〔Proc. Natl. Acad. Sci. USA,81巻,5330(1984)〕などが挙げられる。培地のpHは、好ましくは約5〜8である。培養は、通常約20℃〜35℃で、約24〜72時間行なわれる。必要に応じて、通気や撹拌を行ってもよい。
以上のようにして、形質転換体の細胞内にBchX、BchY及びBchZを生成させることができる。
The culture of the transformant can be performed according to a known method depending on the type of the host. For example, when culturing a transformant whose host is an Escherichia or Bacillus genus, a liquid medium is preferable as a medium used for the culture. Moreover, it is preferable that a culture medium contains a carbon source, a nitrogen source, an inorganic substance, etc. which are required for the growth of a transformant. Examples of the carbon source include glucose, dextrin, soluble starch, and sucrose; examples of the nitrogen source include ammonium salts, nitrates, corn steep liquor, peptone, casein, meat extract, soybean meal, Inorganic or organic substances such as potato extract; examples of inorganic substances include calcium chloride, sodium dihydrogen phosphate, magnesium chloride, and the like. In addition, yeast extract, vitamins, growth promoting factors and the like may be added to the medium. The pH of the medium is preferably about 5-8.
As a medium for culturing a transformant whose host is an Escherichia bacterium, for example, M9 medium containing glucose and casamino acid [Journal of Experiments in Molecular Genetics, 431-433, Cold Spring Harbor Laboratory, New York 1972] Is preferred. If necessary, an agent such as 3β-indolylacrylic acid may be added to the medium in order to make the promoter work efficiently.
Culturing of a transformant whose host is an Escherichia bacterium is usually performed at about 15 to 43 ° C. for about 3 to 24 hours. If necessary, aeration or agitation may be performed. The transformant whose host is Bacillus is usually cultured at about 30 to 40 ° C. for about 6 to 24 hours. If necessary, aeration or agitation may be performed. As a medium for culturing a transformant whose host is yeast, for example, Burkholder minimum medium [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 77, 4505 (1980)] or 0.5% casamino acid SD medium containing [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 5330 (1984)]. The pH of the medium is preferably about 5-8. The culture is usually performed at about 20 ° C. to 35 ° C. for about 24 to 72 hours. Aeration and agitation may be performed as necessary.
As described above, BchX, BchY and BchZ can be generated in the cells of the transformant.

前記形質転換体を培養して得られる培養物から、BchX、BchY及びBchZを自体公知の方法に従って分離精製することができる。例えば、培養物から公知の方法で集めた菌体を適当な緩衝液に懸濁し、超音波、リゾチームおよび/または凍結融解などによって菌体を破壊した後、遠心分離やろ過により粗抽出液を得る方法などが適宜用いられる。該緩衝液は、尿素や塩酸グアニジンなどのタンパク質変性剤や、Triton X-100TMなどの界面活性剤を含んでいてもよい。
このようにして得られた粗抽出液中に含まれるBchX、BchY及びBchZは、自体公知の方法に従ってさらに精製することができる。このような方法としては、塩析や溶媒沈澱法などの溶解度を利用する方法;透析法、限外ろ過法、ゲルろ過法、およびSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動法などの主として分子量の差を利用する方法;イオン交換クロマトグラフィーなどの荷電の差を利用する方法;アフィニティークロマトグラフィーなどの特異的親和性を利用する方法;逆相高速液体クロマトグラフィーなどの疎水性の差を利用する方法;等電点電気泳動法などの等電点の差を利用する方法;などが用いられる。これらの方法は、適宜組み合わせることもできる。
BchX, BchY and BchZ can be separated and purified from the culture obtained by culturing the transformant according to a method known per se. For example, microbial cells collected from a culture by a known method are suspended in an appropriate buffer solution, and the microbial cells are disrupted by ultrasonic waves, lysozyme and / or freeze-thawing, and then a crude extract is obtained by centrifugation or filtration. A method or the like is appropriately used. The buffer solution may contain a protein denaturant such as urea or guanidine hydrochloride and a surfactant such as Triton X-100 .
BchX, BchY and BchZ contained in the crude extract thus obtained can be further purified according to a method known per se. Such methods include the use of solubilities such as salting out and solvent precipitation; mainly using differences in molecular weight such as dialysis, ultrafiltration, gel filtration, and SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. A method utilizing a difference in charge such as ion exchange chromatography; a method utilizing a specific affinity such as affinity chromatography; a method utilizing a difference in hydrophobicity such as reverse phase high performance liquid chromatography; A method using a difference in isoelectric point, such as point electrophoresis, is used. These methods can be combined as appropriate.

かくして得られるBchX、BchYもしくはBchZが遊離体である場合には、自体公知の方法あるいはそれに準じる方法によって該遊離体を塩に変換することができ、該タンパク質が塩として得られた場合には、自体公知の方法あるいはそれに準じる方法により該塩を遊離体または他の塩に変換することができる。   When BchX, BchY or BchZ thus obtained is a free form, the free form can be converted into a salt by a method known per se or a method analogous thereto, and when the protein is obtained as a salt, The salt can be converted into a free form or other salt by a method known per se or a method analogous thereto.

組換えBchX/Y/Zを迅速且つ簡便に取得する手段として、各タンパク質のコード配列のある部分(好ましくはNまたはC末端)に、金属イオンキレートに吸着し得るアミノ酸配列(例えば、ヒスチジン、アルギニン、リシン等の塩基性アミノ酸からなる配列、好ましくはヒスチジンからなる配列)をコードするDNA配列を、遺伝子操作により付加して宿主細胞で発現させ、該細胞の培養物のBchX/Y/Z活性画分から、該金属イオンキレートを固定化した担体とのアフィニティーによりBchX/Y/Zを分離回収する方法が好ましく例示される。精製に使用される金属イオンキレート吸着体は、遷移金属、例えばコバルト、銅、ニッケル、鉄の二価イオン、あるいは鉄、アルミニウムの三価イオン等、好ましくはコバルトまたはニッケルの二価イオン含有溶液を、リガンド、例えばイミノジ酢酸(IDA)基、ニトリロトリ酢酸(NTA)基、トリス(カルボキシメチル)エチレンジアミン(TED)基等を付着したマトリックスと接触させて該リガンドに結合させることにより調製される。キレート吸着体のマトリックス部は通常の不溶性担体であれば特に限定されない。
あるいは、タグとしてグルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)、マルトース結合タンパク質(MBP)、HA、FLAGペプチド、Strepタグペプチドなどを用いてアフィニティー精製することもできる。
As a means for obtaining recombinant BchX / Y / Z quickly and conveniently, an amino acid sequence (for example, histidine, arginine) that can be adsorbed to a metal ion chelate at a certain portion (preferably N or C terminal) of the coding sequence of each protein. A DNA sequence encoding a basic amino acid sequence such as lysine, preferably a sequence consisting of histidine, is added by gene manipulation and expressed in a host cell, and the BchX / Y / Z active fraction of the culture of the cell From the above, a method of separating and recovering BchX / Y / Z by affinity with a carrier on which the metal ion chelate is immobilized is preferably exemplified. The metal ion chelate adsorbent used for purification is a transition metal, for example, a divalent ion of cobalt, copper, nickel, iron, or a trivalent ion of iron, aluminum, etc., preferably a solution containing a divalent ion of cobalt or nickel. A ligand, for example, iminodiacetic acid (IDA) group, nitrilotriacetic acid (NTA) group, tris (carboxymethyl) ethylenediamine (TED) group, etc. is contacted with the attached matrix to bind to the ligand. The matrix part of the chelate adsorbent is not particularly limited as long as it is a normal insoluble carrier.
Alternatively, affinity purification can be performed using glutathione-S-transferase (GST), maltose binding protein (MBP), HA, FLAG peptide, Strep tag peptide, or the like as a tag.

本発明の別の好ましい態様においては、宿主細胞としてBChl a産生菌を用いて、BChl b/g産生菌由来のBchX、BchY及びBchZを組換え生産する形質転換体を作製することができる。一般に、BChl a産生菌の中には、BChl b/g産生菌に比べて培養が容易で、世代時間も比較的短く、高密度培養可能なものが多く存在するので、タンパク質の大量発現系として有用である。例えば、R. カプスラタスにおける大量発現ベクターとして、広宿主域ベクターpBBR1-MCS2から構築されたpJN3やpJNYを挙げることができる。いずれのベクターも、集光性バクテリオクロロフィル結合タンパク質をコードするpucABの発現を制御し、嫌気条件下で高い転写活性を示すpucプロモーターの下流にクローニング部位があり、目的タンパク質をコードするDNAを挿入できる。pucプロモーターとクローニング部位との間に、pJN3は6xHNタグ、pJNYはStrepタグが挿入されており、発現したタンパク質の精製を容易にしている。薬剤耐性マーカーとしてpBBR1-MCS2由来のカナマイシン耐性遺伝子に加え、新たにスペクチノマイシン耐性遺伝子が導入されている。
R. カプスラタスの形質転換(発現ベクターの導入)は、大腸菌との接合(発現ベクターを含むドナー大腸菌と、接合を誘発するヘルパー大腸菌と、レシピエントのR. カプスラタスとの三親接合)を利用して行うことができる。ドナー大腸菌は特に制限はなく、JM105等の通常の菌株を用いればよい。ヘルパー大腸菌としては、ヘルパープラスミドpDPT51を有するXL1-Blue、DH5、C600等が使用できる。R. カプスラタスとしては、pucプロモーターが野生株より強く誘導されるDB176等を用いてもよい。
In another preferred embodiment of the present invention, a transformant that recombinantly produces BchX, BchY, and BchZ derived from BChl b / g-producing bacteria can be produced using BChla-producing bacteria as host cells. In general, there are many BChla-producing bacteria that are easier to culture than BChl b / g-producing bacteria, have relatively short generation times, and can be cultured at high density. Useful. For example, pJN3 and pJNY constructed from the broad host range vector pBBR1-MCS2 can be mentioned as large-scale expression vectors in R. capsulatus. Both vectors control the expression of pucAB encoding a light-harvesting bacteriochlorophyll-binding protein, and have a cloning site downstream of the puc promoter that exhibits high transcriptional activity under anaerobic conditions, allowing insertion of DNA encoding the target protein. . Between the puc promoter and the cloning site, a 6xHN tag is inserted in pJN3 and a Strep tag is inserted in pJNY, facilitating purification of the expressed protein. As a drug resistance marker, a spectinomycin resistance gene has been newly introduced in addition to the kanamycin resistance gene derived from pBBR1-MCS2.
Transformation of R. capsulatus (introduction of an expression vector) utilizes conjugation with E. coli (a triple parental conjugation of donor E. coli containing the expression vector, helper E. coli that induces conjugation, and recipient R. capsulatus). Can be done. The donor E. coli is not particularly limited, and a normal strain such as JM105 may be used. As the helper Escherichia coli, XL1-Blue, DH5, C600 etc. having the helper plasmid pDPT51 can be used. As R. capsulatus, DB176 or the like in which the puc promoter is more strongly induced than the wild strain may be used.

R. カプスラタス等のBChl a産生菌にBChl b/g由来のBchX、BchY及びBchZをコードするDNAを導入すると、得られた形質転換体はBChl aに加えてBChl b/gをも産生する能力を持つようになる。ここで、相同組換えを用いてDVRを不活性化させ、形質転換体をBChl b/g菌に変換することができる。特に、BChl a産生菌のBChl高産生能を保持したまま、生成物をBChl b/gに変換することができるので、このような形質転換体は、BChl b/gの微生物生産による収量向上を実現可能である。
特に、R. カプスラタスはGTAと呼ばれるファージ様粒子を作るが、GTA過剰生産変異株(例、R121、Y262、CB1127株)を用い、大腸菌との接合によりターゲッティングベクターを該変異株に導入し培養すると、培地中に多量のGTAが蓄積し、このうちあるものはターゲティングベクターを切り出し、粒子内に取り込んでいる。そこで、この培養濾液をレシピエントのR. カプスラタスと接触させると、GTAからターゲッティングベクターがレシピエント菌体内に導入され、相同組換えが誘発されるので、効率よく標的遺伝子座に目的遺伝子をターゲッティングすることができる。
When DNA encoding BchX, BchY and BchZ derived from BChl b / g is introduced into BChl a-producing bacteria such as R. capsulatus, the resulting transformant is capable of producing BChl b / g in addition to BChl a To have. Here, homologous recombination can be used to inactivate the DVR and transformants can be converted to BChl b / g bacteria. In particular, such a transformant can improve the yield due to microbial production of BChl b / g because the product can be converted to BChl b / g while retaining the high BChl producing ability of BChla-producing bacteria. It is feasible.
In particular, R. Capsulatus makes a phage-like particle called GTA, but when GTA overproduction mutant strains (eg, R121, Y262, CB1127 strain) are used, the targeting vector is introduced into the mutant strain by conjugation with E. coli and cultured. A large amount of GTA accumulates in the medium, and some of these have cut out the targeting vector and incorporated it into the particles. Therefore, when this culture filtrate is brought into contact with the recipient's R. capsulatus, the targeting vector is introduced from the GTA into the recipient cell and homologous recombination is induced, so that the target gene is efficiently targeted to the target locus. be able to.

上記いずれかの方法により製造されたBChl b/g産生菌由来のBchX/Y/Zを用いて、バクテリオクロリン化合物のC8位にエチリデン基を導入する反応(B環の共役ジエン部分の1,4付加還元反応)は、以下のように行われる。
反応の基質となる化合物は、下式(1):
Using BchX / Y / Z derived from BChl b / g producing bacteria produced by any of the above methods, a reaction to introduce an ethylidene group at the C8 position of the bacteriochlorin compound (1,4 of the conjugated diene part of the B ring) (Addition reduction reaction) is performed as follows.
The compound serving as a substrate for the reaction is represented by the following formula (1):

(式中、
はビニル基、1-ヒドロキシエチル基又はアセチル基を示し、
は水素原子、C1−18アルキル基、ファルネシル基、フィチル基、ゲラニルゲラニル基、ジヒドロゲラニルゲラニル基又はテトラヒドロゲラニルゲラニル基を示し、
Mは存在しないか、2価の金属原子を示す。)
で表される化合物であれば、特に限定されない。
ここで「C1−18アルキル基」としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、カプリリル、ラウリル、パルミチル、ステアリル等が挙げられる。
また、中心金属「M」としては、例えば、マグネシウム原子、亜鉛原子、銅原子などの2価の金属原子が挙げられるが、好ましくはマグネシウム原子又は亜鉛原子である。天然のBChl b/gからは中心金属として亜鉛原子を含むものは見いだされていないが、マグネシウムの場合よりも安定に保持されるため、当該色素を産業的に利用する場合に好適である。
式(1)で表される化合物は、自体公知の方法により化学的に、あるいは一部のBChl生合成酵素を欠損した変異光合成細菌を培養すること等により製造することができる。また、一部の化合物は市販されている。
(Where
R 1 represents a vinyl group, a 1-hydroxyethyl group or an acetyl group,
R 2 represents a hydrogen atom, a C 1-18 alkyl group, a farnesyl group, a phytyl group, a geranylgeranyl group, a dihydrogeranylgeranyl group or a tetrahydrogeranylgeranyl group,
M does not exist or represents a divalent metal atom. )
If it is a compound represented by this, it will not specifically limit.
Here, examples of the “C 1-18 alkyl group” include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, pentyl, hexyl, octyl, caprylyl, lauryl, palmityl, stearyl and the like.
The central metal “M” includes, for example, a divalent metal atom such as a magnesium atom, a zinc atom or a copper atom, preferably a magnesium atom or a zinc atom. No natural BChl b / g contains a zinc atom as a central metal, but it is more stable than magnesium and is suitable for industrial use of the dye.
The compound represented by the formula (1) can be produced chemically by a method known per se, or by culturing mutant photosynthetic bacteria lacking some BChl biosynthetic enzymes. Some compounds are commercially available.

共役ジエンの1,4付加還元反応は、適当な緩衝液(例えば、リン酸緩衝液、トリス緩衝液、ホウ酸緩衝液、HEPES緩衝液等)中で、上記基質、BchX/Y/Z、ATP、2価金属イオン等を適当な濃度で混合し、嫌気条件下、暗所にてインキュベートすることにより行われ得る。基質濃度は、例えば0.1〜100 μM、好ましくは1〜50 μM、より好ましくは5〜10 μMである。BchX/Y/Zの添加量は、例えば、0.001〜20 mg/ml、好ましくは0.01〜2 mg/ml、より好ましくは0.02〜0.5 mg/mlである。ATPの添加濃度は、例えば0.1〜10 mM、好ましくは1〜5 mM、より好ましくは1〜2 mMである。2価金属イオンとしては、MgCl2、ZnCl2、CuCl2等を、例えば0.1〜20 mM、好ましくは2〜10 mM、より好ましくは5〜6 mMで添加することができる。 The 1,4-addition reduction reaction of conjugated dienes is carried out in the appropriate buffer solution (for example, phosphate buffer, Tris buffer, borate buffer, HEPES buffer, etc.), the above substrate, BchX / Y / Z, ATP It can be carried out by mixing divalent metal ions or the like at an appropriate concentration and incubating in the dark under anaerobic conditions. The substrate concentration is, for example, 0.1 to 100 μM, preferably 1 to 50 μM, more preferably 5 to 10 μM. The amount of BchX / Y / Z added is, for example, 0.001 to 20 mg / ml, preferably 0.01 to 2 mg / ml, more preferably 0.02 to 0.5 mg / ml. The concentration of ATP added is, for example, 0.1 to 10 mM, preferably 1 to 5 mM, more preferably 1 to 2 mM. Examples of the divalent metal ions, a MgCl 2, ZnCl 2, CuCl 2, etc., for example 0.1 to 20 mM, preferably can be added 2 to 10 mM, more preferably 5 to 6 mM.

反応液には、ジチオトレイトール(dithiothreitol)、ホスホクレアチン(phosphocreatine)、クレアチン・ホスホキナーゼ(creatine phosphokinase)、ジチオナイト(sodium dithionite)、Triton X-100TM等をさらに添加することが望ましい。 It is desirable to further add dithiothreitol, phosphocreatine, creatine phosphokinase, dithionite, Triton X-100 ™, etc. to the reaction solution.

反応は、BchX/Y/Zの好適温度、好適pHの範囲内で行うことが望ましい。例えば、反応温度は10〜50℃、好ましくは20〜45℃である。また、反応液のpHとしては、例えば、pH6〜10、好ましくは7〜9である。反応時間も特に制限はないが、例えば10分〜24時間、好ましくは30分〜6時間である。   The reaction is desirably performed within a range of a suitable temperature and a suitable pH of BchX / Y / Z. For example, the reaction temperature is 10 to 50 ° C, preferably 20 to 45 ° C. Moreover, as pH of a reaction liquid, it is pH 6-10, for example, Preferably it is 7-9. The reaction time is not particularly limited, and is, for example, 10 minutes to 24 hours, preferably 30 minutes to 6 hours.

反応により生成した下式(2):   The following formula (2) generated by the reaction:

(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される化合物は、反応液を、例えばジエチルエーテルやアセトン等の有機溶媒で抽出し、逆相HPLCやLC/MS等の分析手法を用いて、生成物に相当するピークを与えたフラクションを回収することにより分離精製することができる。
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
The compound represented by is obtained by extracting the reaction solution with an organic solvent such as diethyl ether or acetone, and using an analytical method such as reverse phase HPLC or LC / MS to obtain a fraction that gave a peak corresponding to the product. It can be separated and purified by recovery.

本発明はまた、下式(3):   The present invention also provides the following formula (3):

(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒する、新規タンパク質BchX/Y/Zを提供する。
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
A novel protein BchX / Y / Z that catalyzes the reaction represented by:

本発明のBchXは、以下の(a)〜(c)のいずれかのタンパク質である。
(a) 配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b) 配列番号2に示されるアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、式(3)で表される反応を触媒するタンパク質
(c) 配列番号2に示されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有し、かつ配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、式(3)で表される反応を触媒するタンパク質
本発明のBchYは、以下の(a)〜(c)のいずれかのタンパク質である。
(a) 配列番号4に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b) 配列番号4に示されるアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、式(3)で表される反応を触媒するタンパク質
(c) 配列番号4に示されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有し、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、式(3)で表される反応を触媒するタンパク質
本発明のBchZは、以下の(a)〜(c)のいずれかのタンパク質である。
(a) 配列番号6に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b) 配列番号6に示されるアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、式(3)で表される反応を触媒するタンパク質
(c) 配列番号6に示されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有し、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、式(3)で表される反応を触媒するタンパク質
BchX of the present invention is any one of the following proteins (a) to (c).
(a) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2
(b) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 consisting of an amino acid sequence in which 1 to several amino acids are substituted, deleted, inserted or added, and consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: A protein that catalyzes the reaction represented by formula (3) together with a protein consisting of the amino acid sequence shown in FIG.
(c) A protein having the identity of 95% or more with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and the protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, Protein that catalyzes the reaction represented by 3) BchY of the present invention is one of the following proteins (a) to (c).
(a) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4
(b) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 consisting of an amino acid sequence in which 1 to several amino acids are substituted, deleted, inserted or added, and consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2; A protein that catalyzes the reaction represented by formula (3) together with a protein consisting of the amino acid sequence shown in FIG.
(c) A protein having the identity of 95% or more with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 together with the formula ( Protein that catalyzes the reaction represented by 3) BchZ of the present invention is one of the following proteins (a) to (c).
(a) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6
(b) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 consisting of an amino acid sequence in which 1 to several amino acids are substituted, deleted, inserted or added, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2; A protein that catalyzes the reaction represented by formula (3) together with the protein consisting of the amino acid sequence shown in FIG.
(c) A protein having the identity of 95% or more with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 and comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 together with the formula ( Protein that catalyzes the reaction represented by 3)

上記(b)において「数個」とは、2個、3個、4個、5個、もしくは6個を意味する。   In the above (b), “several” means 2, 3, 4, 5, or 6.

上記(c)におけるアミノ酸配列の同一性・相同性は、相同性計算アルゴリズムNCBI BLAST(National Center for Biotechnology Information Basic Local Alignment Search Tool)を用い、以下の条件(期待値=10;ギャップを許す;マトリクス=BLOSUM62;フィルタリング=OFF)にて計算することができる。アミノ酸配列の相同性を決定するための他のアルゴリズムとしては、例えば、Karlinら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 5873-5877 (1993)に記載のアルゴリズム[該アルゴリズムはNBLASTおよびXBLASTプログラム(version 2.0)に組み込まれている(Altschulら, Nucleic Acids Res., 25: 3389-3402 (1997))]、Needlemanら, J. Mol. Biol., 48: 444-453 (1970)に記載のアルゴリズム[該アルゴリズムはGCGソフトウェアパッケージ中のGAPプログラムに組み込まれている]、MyersおよびMiller, CABIOS, 4: 11-17 (1988)に記載のアルゴリズム[該アルゴリズムはCGC配列アラインメントソフトウェアパッケージの一部であるALIGNプログラム(version 2.0)に組み込まれている]、Pearsonら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85: 2444-2448 (1988)に記載のアルゴリズム[該アルゴリズムはGCGソフトウェアパッケージ中のFASTAプログラムに組み込まれている]等が挙げられ、それらも同様に好ましく用いられ得る。   The identity / homology of the amino acid sequence in (c) above is determined using the homology calculation algorithm NCBI BLAST (National Center for Biotechnology Information Basic Local Alignment Search Tool) under the following conditions (expected value = 10; allow gaps; matrix) = BLOSUM62; Filtering = OFF). Other algorithms for determining amino acid sequence homology include, for example, the algorithm described in Karlin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 5873-5877 (1993) [the algorithms are NBLAST and XBLAST] Embedded in the program (version 2.0) (Altschul et al., Nucleic Acids Res., 25: 3389-3402 (1997))], Needleman et al., J. Mol. Biol., 48: 444-453 (1970) [The algorithm is incorporated into the GAP program in the GCG software package], the algorithm described in Myers and Miller, CABIOS, 4: 11-17 (1988) [the algorithm is part of the CGC sequence alignment software package Embedded in the ALIGN program (version 2.0), Pearson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85: 2444-2448 (1988) [the algorithm is FASTA in the GCG software package. Program It includes built-in 'or the like, may they likewise preferably used.

本発明はまた、上記の新規BchX、BchY及びBchZタンパク質をコードするDNAを提供する。
本発明の新規BchXをコードするDNAは、好ましくは、以下の(a)又は(b)のDNAである。
(a) 配列番号1で示されるヌクレオチド配列からなるDNA
(b) 上記(a)のDNAに相補的なDNAと、ストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつ配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、式(3)で表される反応を触媒するタンパク質をコードするDNA
本発明の新規BchYをコードするDNAは、好ましくは、以下の(a)又は(b)のDNAである。
(a) 配列番号3で示されるヌクレオチド配列からなるDNA
(b) 上記(a)のDNAに相補的なDNAと、ストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、式(3)で表される反応を触媒するタンパク質をコードするDNA
本発明の新規BchZをコードするDNAは、好ましくは、以下の(a)又は(b)のDNAである。
(a) 配列番号5で示されるヌクレオチド配列からなるDNA
(b) 上記(a)のDNAに相補的なDNAと、ストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、式(3)で表される反応を触媒するタンパク質をコードするDNA
The present invention also provides DNAs encoding the above novel BchX, BchY and BchZ proteins.
The DNA encoding the novel BchX of the present invention is preferably the following DNA (a) or (b).
(a) DNA comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1
(b) A protein that hybridizes under stringent conditions with a DNA complementary to the DNA of (a) above, and that comprises the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and the protein that comprises the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 DNA encoding a protein that catalyzes the reaction represented by formula (3)
The DNA encoding the novel BchY of the present invention is preferably the following DNA (a) or (b).
(a) DNA comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3
(b) together with a DNA complementary to the DNA of (a) above under stringent conditions and a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 DNA encoding a protein that catalyzes the reaction represented by formula (3)
The DNA encoding the novel BchZ of the present invention is preferably the following DNA (a) or (b).
(a) DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 5
(b) A protein that hybridizes under stringent conditions with a DNA complementary to the DNA of (a) above, and that has the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and the protein that has the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 DNA encoding a protein that catalyzes the reaction represented by formula (3)

上記(b)において、「ストリンジェントな条件」とは、同一性が高いヌクレオチド配列同士、例えば95%、97%、又は98%以上の同一性を有するヌクレオチド配列同士がハイブリダイズし、それより同一性が低いヌクレオチド配列同士がハイブリダイズしない条件、具体的には通常のサザンハイブリダイゼー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に相当する塩濃度及び温度で、1回、より好ましくは2〜3回洗浄する条件等が挙げられる。   In the above (b), the “stringent condition” means that nucleotide sequences having high identity, for example, nucleotide sequences having 95%, 97%, or 98% or more identity are hybridized and more identical. Under conditions where nucleotide sequences with low specificity do not hybridize, specifically, washing conditions for normal Southern hybridization, 60 ° C., 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 0.1 × SSC, 0.1% SDS, more preferably 68 Examples include conditions of washing once, more preferably 2 to 3 times at a salt concentration and temperature corresponding to ° C., 0.1 × SSC, and 0.1% SDS.

以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はいかなる意味においてもこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, this invention is not limited to these in any meaning.

実施例1 B. ビリディス由来のBchX、BchY及びBchZ遺伝子の単離
配列番号1の塩基配列、および配列番号3と5の塩基配列を同時に含むDNAをPCR法によりB. ビリディスのゲノムDNAを鋳型として増幅した。
5’末端側に対応するプライマーとして
5’ -ATGGTAACCTGCATTAGCGCCATGACGTCCCCCGCCAGAGC-3’(配列番号13)を、
また3’末端側に対応するプライマーとして、
5’-ATGGTAACCTGCATTATATCACACCGTGTCGTAAATCACTTCGA-3’(配列番号14)を用いて、PCR反応により配列番号1に示す塩基配列(以下、bchXと表記する)を含むDNAを、および5’末端側に対応するプライマーとして
5’ -ATGGTAGGTCTCAGCGCCATGAGGGCTGCCAGTTACGTTC-3’(配列番号15)を、
また3’末端側に対応するプライマーとして、
5’-ATGGTAGGTCTCATATCACGCAGCCTGCCCCCCGACA-3’(配列番号16)を用いて、PCR反応により配列番号3と5に示す塩基配列(以下、それぞれbchY、bchZと表記する)を含むDNAを増幅させた(PCR条件:94℃-2分30秒を1サイクル。94℃-30秒、60℃-30秒、72℃-3分30秒を35サイクル。72℃-8分、4℃-∞を1サイクル。TOYOBO KOD-plus-を使用)。PCR反応により増幅されたbchX、およびbchY-bchZを含むDNAを含有する反応溶液に対して、NucleoSpin Extract II kit(Macherey-Nagel社)を用いてプライマーの除去およびバッファー置換を行った。
得られたbchXを含むDNA断片を制限酵素BspMI(New England BioLabs社)で、bchY-bchZを含むDNA断片を制限酵素BsaI(New England BioLabs社)でそれぞれ処理し、同様にBsaIで処理したpASK-IBA5plus(IBA社製)に挿入してそれぞれpA5-BvXとpA5-BvYZを得た。得られたプラスミドはシーケンシングを行い、PCRで増幅されたbchXとbchY-bchZにエラーがないことを確認した。図1−1〜図1−3にB. ビリディス由来のBchX、BchY及びBchZと、他の光合成細菌由来の既知BchX、BchY及びBchZとのアミノ酸配列のalignmentを示す。
pA5-BvXとpA5-BvYZをそれぞれ別個に発現用宿主であるE. コリ Rosetta2(Novagen社)に導入し、形質転換体を得た。
Example 1 Isolation of B. viridis-derived BchX, BchY and BchZ genes DNA containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 3 and 5 at the same time using the genomic DNA of B. viridis as a template Amplified.
As a primer corresponding to the 5 'end
5′-ATGGTAACCTGCATTAGCGCCATGACGTCCCCCGCCAGAGC-3 ′ (SEQ ID NO: 13)
As a primer corresponding to the 3 'end side,
Using 5′-ATGGTAACCTGCATTATATCACACCGTGTCGTAAATCACTTCGA-3 ′ (SEQ ID NO: 14), a DNA containing the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 (hereinafter referred to as bchX) by PCR reaction, and a primer corresponding to the 5 ′ end side
5′-ATGGTAGGTCTCAGCGCCATGAGGGCTGCCAGTTACGTTC-3 ′ (SEQ ID NO: 15),
As a primer corresponding to the 3 'end side,
Using 5′-ATGGTAGGTCTCATATCACGCAGCCTGCCCCCCGACA-3 ′ (SEQ ID NO: 16), DNA containing the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOS: 3 and 5 (hereinafter referred to as bchY and bchZ, respectively) was amplified by PCR reaction (PCR conditions: 94 ° C-2 minutes 30 seconds 1 cycle, 94 ° C-30 seconds, 60 ° C-30 seconds, 72 ° C-3 minutes 30 seconds 35 cycles, 72 ° C-8 minutes, 4 ° C-∞ 1 cycle.TOYOBO KOD -plus-). Primer removal and buffer replacement were performed on the reaction solution containing DNA containing bchX and bchY-bchZ amplified by PCR reaction using NucleoSpin Extract II kit (Macherey-Nagel).
The obtained DNA fragment containing bchX was treated with the restriction enzyme BspMI (New England BioLabs), the DNA fragment containing bchY-bchZ was treated with the restriction enzyme BsaI (New England BioLabs), and pASK- treated with BsaI in the same manner. It was inserted into IBA5plus (manufactured by IBA) to obtain pA5-BvX and pA5-BvYZ, respectively. The obtained plasmid was sequenced, and it was confirmed that bchX and bchY-bchZ amplified by PCR had no error. 1-1 to 1-3 show alignment of amino acid sequences of BchX, BchY and BchZ derived from B. viridis and known BchX, BchY and BchZ derived from other photosynthetic bacteria.
pA5-BvX and pA5-BvYZ were separately introduced into E. coli Rosetta2 (Novagen), which is an expression host, to obtain transformants.

実施例2 B. ビリディス由来BchX/Y/ZとR. カプスラタス由来BchX/Y/Zの酵素活性
(1)大腸菌での発現
pA5-BvXとpA5-BvYZをそれぞれ導入した形質転換体を100 mLのLB培地で前培養した。一晩暗所37℃で培養した前培養液の全量を1.2 LのLB培地に添加し、暗所37℃で2時間培養した。その後、アンヒドロテトラサイクリン(anhydrotetracycline)を最終濃度200 μg/Lとなるように添加し、暗所20℃で6時間培養して目的蛋白質を大量に発現させた。
(2)活性測定
250 mLの100 mM HEPES-KOH緩衝液(pH 8.0)中で、5 mM MgCl2、5 mM ジチオトレイトール、2 mM ATP、20 mM ホスホクレアチン、21 units/ul クレアチン・ホスホキナーゼ、0.7 mM ジチオナイト、0.05% Triton X-100TM、基質として5 mM Chlide aあるいは5 mM 8-vinyl-Chlide a、精製したBchXを0.1 mg/mL、共精製したBchYとBchZを0.02 mg/mlとなるようにそれぞれ添加し、嫌気チャンバー内、暗所34℃で90分間反応を行った。反応時間経過後、反応液に1 mLのアセトンを加えて蛋白質を変性させることで反応を停止させ、卓上遠心機により遠心操作を行い、変性蛋白質を沈殿させて、色素を含む上清画分を回収した。上清画分に対して当量のヘキサンを加えてよく撹拌し、卓上遠心機により遠心操作を行い、下層のアセトン/水層を回収し、分光光度計を用いて吸収スペクトルを測定した。各基質を用いた場合の、(残留基質を含む)反応生成物の80%アセトン中での吸収スペクトルを図2に示す。図中の破線はBchX/Y/Zを加えていない場合の対照実験結果であり、実線は実施例に従って90分間反応させた場合の吸収スペクトルである。8-vinyl-Chlide aを基質として用いた場合、666 nm付近の基質由来の吸収ピークが減少して、新たに756 nmにピークを示すBChlide gが生成された(図2A)。一方、Chlide aを基質として用いた場合、B. ビリディス由来のBchX/Y/ZをChlide aと混合させても、基質由来の吸収ピーク(666 nm)が減少するのみで、何も反応物が生じなかった。
Example 2 Enzymatic activities of B. viridis-derived BchX / Y / Z and R. capsulatus-derived BchX / Y / Z (1) Expression in E. coli
Transformants into which pA5-BvX and pA5-BvYZ were respectively introduced were pre-cultured in 100 mL of LB medium. The entire amount of the preculture solution cultured overnight at 37 ° C in the dark was added to 1.2 L of LB medium, and cultured at 37 ° C in the dark for 2 hours. Thereafter, anhydrotetracycline was added to a final concentration of 200 μg / L, and cultured in the dark at 20 ° C. for 6 hours to express a large amount of the target protein.
(2) Activity measurement
In 250 mL of 100 mM HEPES-KOH buffer (pH 8.0), 5 mM MgCl 2 , 5 mM dithiothreitol, 2 mM ATP, 20 mM phosphocreatine, 21 units / ul creatine phosphokinase, 0.7 mM dithionite, 0.05% Triton X-100 TM , 5 mM Chlide a or 5 mM 8-vinyl-Chlide a as substrate, purified BchX 0.1 mg / mL, co-purified BchY and BchZ added to 0.02 mg / ml, respectively The reaction was performed in an anaerobic chamber for 90 minutes at 34 ° C in the dark. After the reaction time has elapsed, the reaction is stopped by adding 1 mL of acetone to the reaction solution to denature the protein, and centrifugation is performed using a tabletop centrifuge to precipitate the denatured protein. It was collected. An equivalent amount of hexane was added to the supernatant fraction, and the mixture was stirred well, centrifuged with a table centrifuge, the lower acetone / water layer was collected, and the absorption spectrum was measured using a spectrophotometer. FIG. 2 shows the absorption spectrum of the reaction product (including residual substrate) in 80% acetone when each substrate is used. The broken line in the figure is the control experiment result when BchX / Y / Z is not added, and the solid line is the absorption spectrum when reacted for 90 minutes according to the example. When 8-vinyl-Chlide a was used as a substrate, the absorption peak derived from the substrate near 666 nm decreased, and BChlide g having a new peak at 756 nm was generated (FIG. 2A). On the other hand, when Chlide a is used as a substrate, even if BchX / Y / Z derived from B. viridis is mixed with Chlide a, only the absorption peak (666 nm) derived from the substrate decreases, and there is no reaction product. Did not occur.

本発明のBChl b/g産生菌由来のBchX/Y/Zを用いることにより、バクテリオクロリン骨格のC8位上にエチリデン基を導入することが可能となる。こうして得られる色素は、他のクロリン又はバクテリオクロリン化合物に比べて最長吸収波長極大が近赤外領域にシフトしているので、これを色素増感剤として用いることにより、従来よりも光エネルギー変換効率に優れた色素増感太陽電池を提供できる可能性がある。
また、がん細胞は活発に細胞分裂して増殖しており、大きなπ平面を有する脂溶性のポルフィリン化合物を取り込みやすいので、これを利用してがん細胞と正常細胞を区別するのにポルフィリン化合物を用いることが試みられている。しかし、細胞表面から深い部分については、ヘムなどの生体色素が吸収してしまうため、可視光はがん部に到達できないという問題があった。C8位にエチリデン基を有するバクテリオクロリン化合物は、より長波長の近赤外領域に吸収帯を有するので、深部のがん診断にも有用である。
さらに、クロロフィル分子は抗がん作用も有することが明らかとなっており、光線力学療法として研究が進められている。したがって、がん細胞に選択吸着する近赤外領域に強い吸収帯を有するC8エチリデンバクテリオクロリン化合物は、がん治療にも有用なツールとなり得る。
By using BchX / Y / Z derived from the BChl b / g producing bacterium of the present invention, it is possible to introduce an ethylidene group on the C8 position of the bacteriochlorin skeleton. The dyes obtained in this way have the longest absorption wavelength maximum shifted to the near infrared region compared to other chlorins or bacteriochlorin compounds. By using this as a dye sensitizer, the light energy conversion efficiency is higher than before. There is a possibility that a dye-sensitized solar cell excellent in the above can be provided.
In addition, cancer cells actively divide and proliferate and easily take up fat-soluble porphyrin compounds having a large π plane, so porphyrin compounds can be used to distinguish cancer cells from normal cells. Attempts have been made to use. However, there is a problem that visible light cannot reach the cancerous part because the living body pigment such as heme absorbs the part deep from the cell surface. A bacteriochlorin compound having an ethylidene group at the C8 position has an absorption band in the near-infrared region of a longer wavelength, and is therefore useful for deep cancer diagnosis.
Furthermore, it has been clarified that chlorophyll molecules also have an anticancer effect, and research is being conducted as photodynamic therapy. Therefore, a C8 ethylidene bacteriochlorin compound having a strong absorption band in the near infrared region that is selectively adsorbed to cancer cells can be a useful tool for cancer treatment.

Claims (17)

バクテリオクロロフィルbもしくはバクテリオクロロフィルgを産生する光合成細菌由来のBchX、BchY及びBchZに、下式(1):
(式中、
はビニル基、1-ヒドロキシエチル基又はアセチル基を示し、
は水素原子、C1−18アルキル基、ファルネシル基、フィチル基、ゲラニルゲラニル基、ジヒドロゲラニルゲラニル基又はテトラヒドロゲラニルゲラニル基を示し、
Mは存在しないか、2価の金属原子を示す。)
で表される化合物を接触させることを特徴とする、下式(2):
(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される化合物の製造方法。
BchX, BchY and BchZ derived from photosynthetic bacteria producing bacteriochlorophyll b or bacteriochlorophyll g are represented by the following formula (1):
(Where
R 1 represents a vinyl group, a 1-hydroxyethyl group or an acetyl group,
R 2 represents a hydrogen atom, a C 1-18 alkyl group, a farnesyl group, a phytyl group, a geranylgeranyl group, a dihydrogeranylgeranyl group or a tetrahydrogeranylgeranyl group,
M does not exist or represents a divalent metal atom. )
A compound represented by the following formula (2):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
The manufacturing method of the compound represented by these.
BchX、BchY及びBchZがそれらをコードする核酸を含む発現ベクターで形質転換された宿主細胞から得られたものである、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein BchX, BchY and BchZ are obtained from a host cell transformed with an expression vector containing a nucleic acid encoding them. BchX、BchY及びBchZがブラストクロリス・ビリディス(Blastochloris viridis)、チオフラビコッカス・モビリス(Thioflavicoccus mobilis)又はヘリオバクテリウム・モデスティカルダム(Heliobacterium modesticaldum)由来である、請求項1又は2記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein BchX, BchY and BchZ are derived from Blastochloris viridis, Thioflavicoccus mobilis or Heliobacterium modesticaldum. Mがマグネシウム原子又は亜鉛原子である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein M is a magnesium atom or a zinc atom. 以下の(a)〜(c)のいずれかのタンパク質。
(a) 配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b) 配列番号2に示されるアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質
(c) 配列番号2に示されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有し、かつ配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質
Protein of any of the following (a)-(c).
(a) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2
(b) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 consisting of an amino acid sequence in which 1 to several amino acids are substituted, deleted, inserted or added, and consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: Along with the protein consisting of the amino acid sequence shown in 6, the following formula (3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
Protein that catalyzes the reaction represented by
(c) A protein having 95% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 (3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
Protein that catalyzes the reaction represented by
以下の(a)〜(c)のいずれかのタンパク質。
(a) 配列番号4に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b) 配列番号4に示されるアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質
(c) 配列番号4に示されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有し、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質
Protein of any of the following (a)-(c).
(a) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4
(b) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 consisting of an amino acid sequence in which 1 to several amino acids are substituted, deleted, inserted or added, and consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2; Along with the protein consisting of the amino acid sequence shown in 6, the following formula (3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
Protein that catalyzes the reaction represented by
(c) A protein having 95% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 (3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
Protein that catalyzes the reaction represented by
以下の(a)〜(c)のいずれかのタンパク質。
(a) 配列番号6に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b) 配列番号6に示されるアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質
(c) 配列番号6に示されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有し、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質
Protein of any of the following (a)-(c).
(a) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6
(b) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 consisting of an amino acid sequence in which 1 to several amino acids are substituted, deleted, inserted or added, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2; Along with the protein consisting of the amino acid sequence shown in 4, the following formula (3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
Protein that catalyzes the reaction represented by
(c) A protein having 95% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 and consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 together with the following formula (3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
Protein that catalyzes the reaction represented by
請求項5記載のタンパク質をコードするDNA。   DNA encoding the protein according to claim 5. 以下の(a)又は(b)のDNA。
(a) 配列番号1で示されるヌクレオチド配列からなるDNA
(b) 上記(a)のDNAに相補的なDNAと、ストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつ配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質をコードするDNA
The following DNA (a) or (b):
(a) DNA comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1
(b) A protein that hybridizes under stringent conditions with a DNA complementary to the DNA of (a) above, and that comprises the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and the protein that comprises the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 The following formula (3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
DNA encoding a protein that catalyzes the reaction represented by
請求項6記載のタンパク質をコードするDNA。   DNA encoding the protein according to claim 6. 以下の(a)又は(b)のDNA。
(a) 配列番号3で示されるヌクレオチド配列からなるDNA
(b) 上記(a)のDNAに相補的なDNAと、ストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質をコードするDNA
The following DNA (a) or (b):
(a) DNA comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3
(b) together with a DNA complementary to the DNA of (a) above under stringent conditions and a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 The following formula (3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
DNA encoding a protein that catalyzes the reaction represented by
請求項7記載のタンパク質をコードするDNA。   DNA encoding the protein according to claim 7. 以下の(a)又は(b)のDNA。
(a) 配列番号5で示されるヌクレオチド配列からなるDNA
(b) 上記(a)のDNAに相補的なDNAと、ストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質及び配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるタンパク質とともに、下式(3):
(式中、R、R、及びMは、前記と同義である。)
で表される反応を触媒するタンパク質をコードするDNA
The following DNA (a) or (b):
(a) DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 5
(b) A protein that hybridizes under stringent conditions with a DNA complementary to the DNA of (a) above, and that has the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and the protein that has the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 The following formula (3):
(In the formula, R 1 , R 2 , and M are as defined above.)
DNA encoding a protein that catalyzes the reaction represented by
以下の(a)〜(c)から選ばれる1以上のDNAを含有する発現ベクター。
(a) 請求項8又は9記載のDNA
(b) 請求項10又は11記載のDNA
(c) 請求項12又は13記載のDNA
An expression vector containing one or more DNAs selected from the following (a) to (c).
(a) DNA according to claim 8 or 9
(b) DNA according to claim 10 or 11
(c) DNA according to claim 12 or 13
請求項14記載の発現ベクターで形質転換された宿主細胞。   A host cell transformed with the expression vector according to claim 14. 請求項15記載の宿主細胞を培地中で培養し、得られる培養物から請求項5記載のタンパク質、請求項6記載のタンパク質及び請求項7記載のタンパク質から選ばれる1以上のタンパク質を回収することを含む、該タンパク質の製造方法。   Culturing the host cell according to claim 15 in a medium, and recovering one or more proteins selected from the protein according to claim 5, the protein according to claim 6, and the protein according to claim 7 from the obtained culture. A method for producing the protein, comprising: 宿主細胞がバクテリオクロロフィルaを産生する光合成細菌である、請求項15記載の細胞。   The cell according to claim 15, wherein the host cell is a photosynthetic bacterium that produces bacteriochlorophyll a.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015125849A1 (en) * 2014-02-19 2015-08-27 学校法人立命館 METHOD FOR MASS-PRODUCING BACTERIOCHLOROPHYL b, AND PRODUCING STRAIN
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