JP2014180223A - Aldohexose dehydrogenase and production method thereof - Google Patents

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Yukio Iwai
幸夫 岩井
Seiji Takeshima
誠嗣 竹嶋
Shusaku Yanagiya
周作 柳谷
Yoshiaki Yasutake
義晃 安武
Tomohiro Tamura
具博 田村
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel aldohexose dehydrogenase (AHDH) with excellent character and to provide a technique using it.SOLUTION: The invention relates to a NAD-dependent aldohexose dehydrogenase which is a polypeptide of following (a) or (b): (a) a polypeptide consisting of an amino acid sequence which has an identity of not less than 60% to a specific amino acid sequence and has an AHDH activity; (b) a polypeptide consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are substituted, deleted, inserted, added and/or inverted in the amino acid sequence and has an AHDH activity.

Description

本発明は新規なアルドヘキソースデヒドロゲナーゼ、その製造方法、及び当該酵素の応用技術に関する。   The present invention relates to a novel aldohexose dehydrogenase, a method for producing the same, and a technique for applying the enzyme.

アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ(EC 1.1.1.119)(以下、「AHDH」と称する場合もある)は、次式に示すように、D−アルドヘキソース及びそのアナログの可逆的な酸化反応を触媒する。
D−アルドヘキソース+NAD(P) → D−ヘキソン酸−δ−ラクトン+NAD(P)H+H
(ここで、NADは酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドを示し、NADHは還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドを示し、NADPは酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸を示し、NADPHは還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸を示す。)
Aldohexose dehydrogenase (EC 1.1.1.119) (hereinafter sometimes referred to as “AHDH”) catalyzes the reversible oxidation reaction of D-aldohexose and its analogs, as shown in the following formula: .
D-aldohexose + NAD (P) → D-hexonic acid-δ-lactone + NAD (P) H + H +
(Here, NAD represents oxidized nicotinamide adenine dinucleotide, NADH represents reduced nicotinamide adenine dinucleotide, NADP represents oxidized nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, and NADPH represents reduced nicotinamide adenine dinucleotide. (Indicates nucleotide phosphate.)

アルドヘキソースにはD−マンノースが含まれる。D−マンノースは、生体内では主に糖タンパク質や糖脂質等の糖鎖合成に利用されており、糖タンパク質の生合成や分泌、さらには糖タンパク質の機能発現に重要な役割を果たしている。D−マンノースはヒト血中に存在し、例えば、血糖コントロール不良の糖尿病や真菌感染症の患者で、血中濃度が上昇するため、種々の疾患の診断に有用であることが示唆されている(特許文献1及び2)。   Aldohexose includes D-mannose. D-mannose is mainly used in the living body for synthesizing sugar chains such as glycoproteins and glycolipids, and plays an important role in the biosynthesis and secretion of glycoproteins and the functional expression of glycoproteins. D-mannose is present in human blood. For example, it is suggested that D-mannose is useful for diagnosis of various diseases because the blood concentration is increased in patients with diabetes or fungal infections with poor glycemic control ( Patent Documents 1 and 2).

AHDHは複数のバクテリアでその性質が明らかにされている。例えば、Gluconobacter cerinus由来のNADP依存性AHDHが非特許文献1に記載されている。また、詳細な属種の分類は不明だが、Pseudomonad MSU−1という微生物由来のNAD依存性AHDHが非特許文献2に記載されている。また、好熱好酸性アーキアであるサーモプラズマ・アシッドフィラム(Thermoplasma acidophilum)にもNAD依存性AHDHが存在することが知られている(非特許文献3)。   AHDH has been clarified in several bacteria. For example, Non-patent Document 1 describes NADP-dependent AHDH derived from Gluconobacter cerinus. Moreover, although the detailed classification of genus species is unknown, NAD-dependent AHDH derived from a microorganism called Pseudomonad MSU-1 is described in Non-Patent Document 2. It is also known that NAD-dependent AHDH exists in Thermoplasma acidophilum, which is a thermoacidophilic archaea (Non-patent Document 3).

ところで、NADはNADPより試薬として数倍安価なため、NAD依存性であるPseudomonad MSU−1由来とサーモプラズマ・アシッドフィラム由来のNAD依存性AHDHは、NADP依存性のものより産業利用の上で好ましい。しかし、Pseudomonad MSU−1由来NAD依存性AHDHは55℃で熱処理したときの半減期が40秒であり、酵素の安定性が求められる産業利用では必ずしも好適であるとは言えない。   By the way, since NAD is several times cheaper as a reagent than NADP, NAD-dependent NAD-dependent AHDH derived from Pseudomonad MSU-1 and Thermoplasma acid phyllum, which are NAD-dependent, are more industrially available preferable. However, Pseudomonad MSU-1-derived NAD-dependent AHDH has a half-life of 40 seconds when heat-treated at 55 ° C., and is not necessarily suitable for industrial use where enzyme stability is required.

特開2004−81045JP2004-81045A 特開2004−33077JP2004-33077A

Gad Avigad, Yair Alroy, and Sasha EnglardJ.Biol.Chem. 243(8) 1968 pp1936−1941Gad Avigad, Yair Alloy, and Sasa England J. et al. Biol. Chem. 243 (8) 1968 pp 1936-1941 A. Stephen Dahms andRichard L. Anderson J. Biol. Chem. 1972 247: 2222−2227.A. Stephen Dahms and Richard L. Anderson J.M. Biol. Chem. 1972 247: 2222-2227. Nishiya et al., Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Vol. 68 (2004) No. 12 P 2451−2456Nishiya et al. , Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Vol. 68 (2004) No. 12P 2451-2456

本発明は、上述するAHDHの用途との関係で、より優れた特性を有する新たなAHDH及びそれを利用した技術を提供することを一つの目的とする。   An object of the present invention is to provide a new AHDH having more excellent characteristics in relation to the use of the AHDH described above and a technology using the same.

本発明者等は、上記の課題を解決すべく日夜研究を重ねた結果、思いかげず好熱性古細菌であるThermoplasma volcaniumから全く新規なAHDHを単離することに成功した。そして、このAHDHの特性を調べたところ産業上優れた特性(例えば、pH安定性及び熱安定性)を有することを見出した。本発明者等はかかる知見及び更なる発見に基づき、本発明を完成するに至った。   As a result of repeated studies day and night to solve the above problems, the present inventors have unexpectedly succeeded in isolating completely new AHDH from Thermoplasma volcanium, which is a thermophilic archaea. And when the characteristic of this AHDH was investigated, it discovered that it had the characteristic (for example, pH stability and thermal stability) excellent in industry. Based on this knowledge and further discovery, the present inventors have completed the present invention.

代表的な本発明は以下である。
項1.
下記(a)又は(b)のポリペプチドである、NAD依存型アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ:
(a)配列番号1のアミノ酸配列と60%以上の同一性を有するアミノ酸配列から成り、且つ、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド
(b)配列番号1のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入、付加及び/又は逆位したアミノ酸配列から成り、且つ、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド。
項2.
pH4.5〜11において安定である、項1に記載のアルドヘキソースデヒドロゲナーゼ。
項3.
70℃以下の温度で安定である、項1又は2に記載のアルドヘキソースデヒドロゲナーゼ。
項4.
更に下記(A)〜(C)の一つ以上の特性を有する、項1〜3のいずれかに記載のアルドヘキソースデヒドロゲナーゼ:
(A)至適pH:6.9〜9.7
(B)D−マンノースに対するKm値:20〜50mM
(C)D−マンノースを基質とした比活性が15U/mg以上。
項5.
項1〜4のいずれかに記載のアルドヘキソースデヒドロゲナーゼをコードするポリヌクレオチド。
項6.
下記の(c)〜(f)のいずれかである、項5に記載のポリヌクレオチド。
(c)配列番号2の塩基配列からなるポリヌクレオチド;
(d)配列番号1のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド;
(e)配列番号2の塩基配列との同一性が80%以上である塩基配列からなり、且つ、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド;
(f)配列番号2に示される塩基配列に相補的な塩基配列に対してストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、且つ、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド。
項7.
項5又は6に記載のポリヌクレオチドを含むベクター。
項8.
項7に記載のベクターを含む形質転換体。
項9.
項8に記載の形質転換体を培養する工程、及び得られた培養液を精製する工程、を含む、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼの製造方法。
項10.
項1〜4のいずれかに記載のアルドヘキソースデヒドロゲナーゼをD−マンノースを含む試料と接触させる工程を含む、D−マンノース濃度の測定方法。
項11.
項1〜4のいずれかに記載のアルドヘキソースデヒドロゲナーゼを含むプロダクト。
項12.
項1〜4のいずれかに記載のアルドヘキソースデヒドロゲナーゼを含むD−マンノース濃度測定用センサ。
A typical present invention is as follows.
Item 1.
NAD-dependent aldohexose dehydrogenase, which is a polypeptide of the following (a) or (b):
(A) a polypeptide comprising an amino acid sequence having 60% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having an aldhexose dehydrogenase activity (b) one or more amino acid residues in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 Is a polypeptide comprising an amino acid sequence substituted, deleted, inserted, added and / or inverted, and having aldohexose dehydrogenase activity.
Item 2.
Item 2. The aldohexose dehydrogenase according to Item 1, which is stable at pH 4.5 to 11.
Item 3.
Item 3. The aldohexose dehydrogenase according to Item 1 or 2, which is stable at a temperature of 70 ° C. or lower.
Item 4.
The aldohexose dehydrogenase according to any one of Items 1 to 3, further having one or more of the following properties (A) to (C):
(A) Optimum pH: 6.9 to 9.7
(B) Km value for D-mannose: 20-50 mM
(C) The specific activity using D-mannose as a substrate is 15 U / mg or more.
Item 5.
Item 5. A polynucleotide encoding the aldohexose dehydrogenase according to any one of Items 1 to 4.
Item 6.
Item 6. The polynucleotide according to Item 5, which is any of the following (c) to (f).
(C) a polynucleotide comprising the base sequence of SEQ ID NO: 2;
(D) a polynucleotide encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1;
(E) a polynucleotide comprising a base sequence having an identity with the base sequence of SEQ ID NO: 2 of 80% or more and encoding a polypeptide having aldhexose dehydrogenase activity;
(F) A polynucleotide that hybridizes under stringent conditions to a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 and encodes a polypeptide having aldhexose dehydrogenase activity.
Item 7.
Item 7. A vector comprising the polynucleotide according to Item 5 or 6.
Item 8.
Item 8. A transformant comprising the vector according to item 7.
Item 9.
Item 10. A method for producing aldhexose dehydrogenase, comprising the step of culturing the transformant according to Item 8, and the step of purifying the obtained culture broth.
Item 10.
Item 5. A method for measuring D-mannose concentration, which comprises the step of contacting the aldohexose dehydrogenase according to any one of Items 1 to 4 with a sample containing D-mannose.
Item 11.
Item 5. A product comprising the aldhexose dehydrogenase according to any one of Items 1 to 4.
Item 12.
Item 5. A sensor for measuring D-mannose concentration, comprising the aldohexose dehydrogenase according to any one of Items 1 to 4.

本発明のAHDHは、D−マンノースを主な基質とし得ることが出来るため、試料(例えば、血中)のD−マンノース濃度を測定するために利用ことができる。また、本発明のAHDHは、グルコース及び/又はキシロースをも基質とし得るため、これらの濃度を測定するために利用することができる。更に、本発明のAHDHは、前記糖類を脱水素するあらゆる用途で利用することが出来る。本発明のAHDHは、pH安定性に優れ得る。例えば、pH4.5〜11の範囲で高い活性を維持することが出来る。よって、このような幅広いpH環境での使用に適しており、pH4.5〜6の範囲での使用が望まれるメディエーター(例えば、フェリシアン化物)と組み合わせた利用にも適している。本発明のAHDHは、温度安定性に優れ得るため、高温環境下での糖濃度の測定や測定用のセンサの製造にも適している。   Since AHDH of the present invention can use D-mannose as a main substrate, it can be used to measure the D-mannose concentration of a sample (for example, blood). In addition, since AHDH of the present invention can also use glucose and / or xylose as a substrate, it can be used to measure these concentrations. Furthermore, the AHDH of the present invention can be used in any application for dehydrogenating the sugars. The AHDH of the present invention can be excellent in pH stability. For example, high activity can be maintained in the range of pH 4.5-11. Therefore, it is suitable for use in such a wide pH environment, and is also suitable for use in combination with a mediator (for example, ferricyanide) desired to be used in the range of pH 4.5-6. Since the AHDH of the present invention can be excellent in temperature stability, it is suitable for measurement of sugar concentration in a high temperature environment and production of a sensor for measurement.

本発明の代表的なAHDHのSDS−PAGEの結果を示す。The result of SDS-PAGE of typical AHDH of the present invention is shown. 本発明の代表的なAHDHの各種糖に対する活性を測定した結果を示す。The result of having measured the activity with respect to various saccharide | sugar of typical AHDH of this invention is shown. 本発明の代表的なAHDHの至適pHを測定した結果を示す。The result of having measured the optimum pH of typical AHDH of this invention is shown. 本発明の代表的なAHDHの温度安定性を測定した結果を示す。The result of having measured the temperature stability of typical AHDH of this invention is shown. 本発明の代表的なAHDHのpH安定性を測定した結果を示す。The result of having measured pH stability of typical AHDH of this invention is shown. 本発明の代表的なAHDHのD−マンノース濃度を変化させて測定した活性値を示す。The activity value measured by changing the D-mannose concentration of representative AHDH of the present invention is shown. 本発明の代表的なAHDHの反応速度とD−グルコース濃度との関係を示す。The relationship of the reaction rate of typical AHDH of this invention and D-glucose concentration is shown. 本発明の代表的なAHDHの反応速度とNAD濃度との関係を示す。The relationship between the reaction rate of typical AHDH of the present invention and the NAD concentration is shown.

以下、本発明を詳細に説明する。
1.アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性
本発明のポリペプチドは、下記の(a)又は(b)であることが好ましい:
(a)配列番号1のアミノ酸配列と60%以上の同一性を有するアミノ酸配列から成り、且つ、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド;
(b)配列番号1のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入、付加及び/又は逆位したアミノ酸配列から成り、且つ、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
1. Aldohexose dehydrogenase activity The polypeptide of the present invention is preferably the following (a) or (b):
(A) a polypeptide comprising an amino acid sequence having 60% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having aldohexose dehydrogenase activity;
(B) A polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are substituted, deleted, inserted, added and / or inverted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having an aldhexose dehydrogenase activity.

アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性とは、電子受容体存在下でアルドヘキソースの水酸基を酸化する反応を触媒する活性を意味する。本書において、特に断りが無い限り、「酵素活性」、「活性」又は「AHDH活性」とは、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を意味する。アルドヘキソースとは、4個のキラル中心を有する任意の炭素数6の単糖を意味し、例えば、D−マンノース、D−グルコース、D−ガラクトース、D−アロース、D−アルトロース、D−タロース、D−グロース及びD−イドース等を挙げることができる。糖尿病や真菌感染症の診断標識として利用可能であるという観点から、好ましいアルドヘキソースはD−マンノース及びD−グルコースである。一実施形態において、本発明におけるアルドヘキソースとは、D−マンノースであり得る。   Aldohexose dehydrogenase activity means an activity that catalyzes a reaction that oxidizes a hydroxyl group of aldohexose in the presence of an electron acceptor. In this document, unless otherwise specified, “enzyme activity”, “activity” or “AHDH activity” means aldhexose dehydrogenase activity. Aldohexose means any monosaccharide of 6 carbon atoms having four chiral centers, such as D-mannose, D-glucose, D-galactose, D-allose, D-altrose, D-talose. , D-growth and D-idose. From the viewpoint that it can be used as a diagnostic marker for diabetes and fungal infections, preferred aldohexoses are D-mannose and D-glucose. In one embodiment, the aldohexose in the present invention may be D-mannose.

前記電子受容体(メディエータ)としては、本発明のポリペプチドによるアルドヘキソースの脱水素反応において、電子の授受を担うことが可能である限り特に制限されない。例えば、2,6−ジクロロフェノールインドフェノール(DCPIP)、フェナジンメトサルフェート(PMS)、1−メトキシ−5−メチルフェナジウムメチルサルフェート、及びフェリシアン化物等を使用することができる。比較的低廉で汎用性が高いという観点で、好ましい電子受容体は、フェリシアン化物であり、例えば、フェリシアン化塩、特にフェリシアン化カリウムを挙げることができる。   The electron acceptor (mediator) is not particularly limited as long as it is capable of transferring electrons in the dehydrogenation reaction of aldohexose with the polypeptide of the present invention. For example, 2,6-dichlorophenol indophenol (DCPIP), phenazine methosulfate (PMS), 1-methoxy-5-methylphenadium methyl sulfate, ferricyanide, and the like can be used. From the viewpoint of being relatively inexpensive and highly versatile, a preferable electron acceptor is a ferricyanide, and examples thereof include a ferricyanide salt, particularly potassium ferricyanide.

2.AHDH活性の測定方法
AHDH活性は種々の公知の方法で測定することができる。本書では、AHDH活性は特に断りのない限り、以下の方法に従って行われる。尚、ここではD−マンノースをアルドヘキソースとして記載するが、他のアルドヘキソース(例えば、ラクトース、マルトース及びシュークロース)についてもD−マンノースと置き換えて測定することができる。
<試薬>
100mM Tris−HCl緩衝液pH8.0
80mg/mL NAD水溶液
1.5M D‐マンノース水溶液
酵素希釈溶液 0.1%TritonXと0.3M NaClを含む20mM リン酸カリウム緩衝液pH7.0
2. Method for Measuring AHDH Activity AHDH activity can be measured by various known methods. In this document, AHDH activity is performed according to the following method unless otherwise specified. In addition, although D-mannose is described here as aldohexose, other aldohexoses (for example, lactose, maltose, and sucrose) can be measured by replacing D-mannose.
<Reagent>
100 mM Tris-HCl buffer pH 8.0
80 mg / mL NAD + aqueous solution 1.5 M D-mannose aqueous solution enzyme diluted solution 20 mM potassium phosphate buffer pH 7.0 containing 0.1% Triton X and 0.3 M NaCl

<手順1>
AHDH溶液を、予め氷冷した上記酵素希釈溶液で0.8〜1.2U/mLに希釈し、氷冷保存したものを酵素溶液とする。
<Procedure 1>
The AHDH solution is diluted to 0.8 to 1.2 U / mL with the above enzyme-diluted solution that has been ice-cooled in advance, and the solution that has been ice-cooled is used as the enzyme solution.

<手順2>
上記Tris−HCl緩衝液2.6mL、D‐マンノース水溶液0.3mL、NAD水溶液0.1mLを混合し、37℃にて5分間予備加温したものを反応混液とする。
<測定条件>
反応混液3.0mLに、酵素溶液0.05mLを添加しゆるやかに混和後、水を対照に37℃に制御された分光光度計(光路長1.0cm)で、340nmの吸光度変化を2〜3分間記録し、その後直線部分から(即ち、反応速度が一定になってから)1分間あたりの吸光度変化(ΔODTEST)を測定する。盲検は酵素溶液の代わりに酵素希釈溶液を0.05mL加えて同様に1分間あたりの吸光度変化(ΔODBLANK)を測定する。これらの値から次の式に従ってAHDH活性を求める。ここでAHDH活性における1単位(U)とは、上記の測定条件で1分間にNADHを生成する酵素量である。
<Procedure 2>
2.6 mL of the above Tris-HCl buffer solution, 0.3 mL of D-mannose aqueous solution, and 0.1 mL of NAD + aqueous solution are mixed, and preheated at 37 ° C. for 5 minutes is used as a reaction mixture.
<Measurement conditions>
After adding 0.05 mL of the enzyme solution to 3.0 mL of the reaction mixture and mixing gently, the absorbance change at 340 nm was changed 2 to 3 with a spectrophotometer (optical path length 1.0 cm) controlled at 37 ° C. with water as a control. Record for minutes, and then measure the change in absorbance per minute (ΔODTEST) from the linear portion (ie, after the reaction rate is constant). In the blind test, 0.05 mL of enzyme diluted solution is added instead of the enzyme solution, and the change in absorbance per minute (ΔODBLANK) is measured in the same manner. From these values, AHDH activity is determined according to the following formula. Here, 1 unit (U) in AHDH activity is the amount of enzyme that produces NADH in 1 minute under the above measurement conditions.

AHDH活性(U/mL)=[(ΔODTEST−ΔODBLANK)×3.05×希釈倍率]
/(6.22×1.0×0.05)
上記式に記載の数値は、下記を意味する。
3.05:AHDH溶液混和後の容量(mL)
6.22 :NADHのミリモル分子吸光係数(cm/マイクロモル)
1.0 :光路長(cm)
0.05:添加するAHDH溶液の液量(mL)
である。
AHDH activity (U / mL) = [(ΔOD TEST− ΔOD BLANK ) × 3.05 × dilution ratio]
/(6.22×1.0×0.05)
The numerical values described in the above formula mean the following.
3.05: Volume after mixing AHDH solution (mL)
6.22: NADH molecular extinction coefficient of NADH (cm 2 / micromol)
1.0: Optical path length (cm)
0.05: Amount of AHDH solution to be added (mL)
It is.

3.アミノ酸配列
配列番号1に示されるアミノ酸配列は、後述する実施例に示される通り、好熱性古細菌であるThermoplasma volcanium GSS1株(以下、単に「Tv株」と称する場合もある。)から単離されたアルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチドのアミノ酸配列である。本発明のポリペプチドは、配列番号1のアミノ酸配列と一定以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性(及び、好ましくは下記4〜10に示す特性の少なくとも1つ)を有することが好ましい。前記同一性の程度としては、例えば、60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%、更に好ましくは90%以上、一層好ましくは95%以上、より一層好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上である。このような配列番号1のアミノ酸配列と一定以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドは、例えば、後述するような遺伝子工学的手法を用いて作成することができる。
3. Amino Acid Sequence The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is isolated from Thermoplasma volcanium GSS1 strain (hereinafter sometimes simply referred to as “Tv strain”), which is a thermophilic archaea, as shown in the Examples described later. 2 is an amino acid sequence of a polypeptide having aldohexose dehydrogenase activity. The polypeptide of the present invention comprises an amino acid sequence having a certain identity or more with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, and has an aldhexose dehydrogenase activity (and preferably at least one of the characteristics shown in the following 4 to 10). It is preferable to have. The degree of identity is, for example, 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 80%, still more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, still more preferably 98% or more, particularly preferably. Is 99% or more. Such a polypeptide comprising an amino acid sequence having a certain identity or more with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 can be prepared, for example, using a genetic engineering technique as described later.

本発明のポリペプチドは、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を保持することを限度として、配列番号1に示されるアミノ酸において、1若しくは数個のアミノ酸配残基が置換、欠失、挿入、付加及び/又は逆位(以下、これらを纏めて「変異」とする場合がある。)されたアミノ酸配列からなるポリペプチドであっても良い。ここで「数個」とは、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性が維持される限り制限されないが、例えば、2〜100個、好ましくは2〜80個、より好ましくは2〜60個、更に好ましくは2〜50個であり、より更に好ましくは2〜30個、一層好ましくは2〜20個、より一層好ましくは2〜10個、特に好ましくは2〜5個である。   As long as the polypeptide of the present invention retains aldohexose dehydrogenase activity, one or several amino acid residues are substituted, deleted, inserted, added and / or reversed in the amino acid shown in SEQ ID NO: 1. It may be a polypeptide having an amino acid sequence (hereinafter sometimes collectively referred to as “mutation”). Here, “several” is not limited as long as the aldhexose dehydrogenase activity is maintained. For example, 2 to 100, preferably 2 to 80, more preferably 2 to 60, and still more preferably 2 to 50. The number is more preferably 2 to 30, more preferably 2 to 20, still more preferably 2 to 10, and particularly preferably 2 to 5.

上記変異がアミノ酸の置換である場合、置換の種類は特に制限されないが、配列番号1のアミノ酸配列から成るポリペプチドが有する表現型に顕著な影響を与えないという観点から「保存的アミノ酸置換」であることが好ましい。「保存的アミノ酸置換」とは、あるアミノ酸残基を、同様の性質の側鎖を有するアミノ酸残基に置換することをいう。アミノ酸残基はその側鎖によって塩基性側鎖(例えば、リシン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性側鎖(例えば、アスパラギン酸、グルタミン酸)、非荷電極性側鎖(例えば、グリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン)、非極性側鎖(例えば、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、分岐側鎖(例えば、スレオニン、バリン、イソロイシン)、芳香族側鎖(例えば、チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)のように、いくつかのファミリーに分類されている。よって、同一のファミリー内のアミノ酸残基間で置換されることが好ましい。本書において「保存的アミノ酸置換」とは、上記に例示した同一のファミリー内でアミノ酸を置換することを意味する。   When the mutation is an amino acid substitution, the type of substitution is not particularly limited, but “conservative amino acid substitution” is used from the viewpoint of not significantly affecting the phenotype of the polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. Preferably there is. “Conservative amino acid substitution” refers to substitution of an amino acid residue with an amino acid residue having a side chain of similar properties. The amino acid residue is a basic side chain (for example, lysine, arginine, histidine), an acidic side chain (for example, aspartic acid, glutamic acid), an uncharged polar side chain (for example, glycine, asparagine, glutamine, serine, Threonine, tyrosine, cysteine), nonpolar side chains (eg alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan), branched side chains (eg threonine, valine, isoleucine), aromatic side chains (eg , Tyrosine, phenylalanine, tryptophan, histidine). Therefore, it is preferable to substitute between amino acid residues in the same family. As used herein, “conservative amino acid substitution” means substitution of amino acids within the same family exemplified above.

一又は数個の変異は、人為的に導入したものであっても本来的に存在するものであってもよい。人為的に導入する場合は、任意の手法で行うことが出来る。例えば、制限酵素処理、エキソヌクレアーゼやDNAリガーゼ等による処理、位置特異的突然変異導入法、ランダム突然変異導入法、紫外線照射等を利用して導入することができる。一又は数個の変異が導入されたバリアント型アルドヘキソースデヒドロゲナーゼには、生物の個体差、種や属の違いに基づく場合の天然に生じるバリアント(例えば、一塩基多型)も含まれる。変異を導入する領域は特に制限されないが、活性にネガティブな影響を与えないという観点から、触媒部位及び/又は基質結合部位に相当しない領域において導入することが好ましい。   One or several mutations may be artificially introduced or may exist originally. In the case of artificial introduction, it can be performed by any method. For example, it can be introduced using restriction enzyme treatment, treatment with exonuclease or DNA ligase, position-directed mutagenesis, random mutagenesis, ultraviolet irradiation and the like. Variant aldohexose dehydrogenase into which one or several mutations are introduced includes naturally occurring variants (for example, single nucleotide polymorphisms) based on individual differences in organisms, species or genera. The region for introducing the mutation is not particularly limited, but it is preferably introduced in a region that does not correspond to the catalytic site and / or the substrate binding site from the viewpoint of not negatively affecting the activity.

アミノ酸配列の同一性は、市販の又は電気通信回線(インターネット)を通じて利用可能な解析ツールを用いて算出することができ、好ましくは、全米バイオテクノロジー情報センター(NCBI)の相同性アルゴリズムBLAST。(Basic local alignment search tool)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/においてデフォルト(初期設定)のパラメータを用いることにより、算出することができる。   Amino acid sequence identity can be calculated using analysis tools that are commercially available or available through telecommunication lines (Internet), preferably the National Biotechnology Information Center (NCBI) homology algorithm BLAST. (Basic local alignment search tool) http: // www. ncbi. nlm. nih. It is possible to calculate by using default (initial setting) parameters in gov / BLAST /.

4.pH安定性
本発明のポリペプチドは、少なくともpH4.5〜11の範囲で安定であることが好ましい。本明細書において、特定のpH条件の下で安定であるとは、0.5mg/mLの酵素を25℃で19時間処理した後の残存酵素活性が、処理前の酵素活性と比較して80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、更に好ましくは98%以上、特に好ましくは実質的に100維持されていることを意味する。
4). pH Stability The polypeptide of the present invention is preferably stable at least in the range of pH 4.5-11. In this specification, stable under a specific pH condition means that the residual enzyme activity after treatment of 0.5 mg / mL enzyme at 25 ° C. for 19 hours is 80% compared to the enzyme activity before treatment. % Or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 98% or more, and particularly preferably substantially 100 is maintained.

5.温度安定性
本発明のポリペプチドは、少なくとも70℃以下(0〜70℃)の温度範囲において安定であることが好ましい。ここで、特定の温度条件の下で安定であるとは、特定の温度に設定した適当な緩衝液(例えば、リン酸カリウムバッファー,pH7.0)中に1mg/mLの精製酵素を15分間維持した後の残存酵素活性が、処理前の酵素活性と比較して80%以上、好ましくは90%以上、更に好ましくは95%以上であることを意味する。
5. Temperature stability It is preferable that the polypeptide of this invention is stable in the temperature range of 70 degrees C or less (0-70 degreeC) at least. Here, being stable under a specific temperature condition means that 1 mg / mL of purified enzyme is maintained for 15 minutes in an appropriate buffer (for example, potassium phosphate buffer, pH 7.0) set at a specific temperature. This means that the residual enzyme activity after the treatment is 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, compared with the enzyme activity before the treatment.

6.至適pH
本発明のポリペプチドは、至適pHが少なくとも6.9〜9.7であることが好ましい。至適pHが6.9〜9.7であるとは、この範囲においてpHの値の幅が1を超えない間隔でAHDH活性を測定した際に、該範囲内で最高の活性値を示すpHの活性を100(%)としたときの相対活性(%)が80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは95%以上であることを意味する。至適pHは任意の緩衝液を用いて測定することができるが、次の緩衝液を用いることが好ましい:pH4.0〜5.7(酢酸緩衝液)、pH5.8〜7.7(リン酸カリウム緩衝液)、pH7.3〜8.8(トリス塩酸緩衝液)、pH8.3〜9.7(グリシン−NaOH緩衝液)。例えば、本発明のポリペプチドは、pH9.7(グリシン塩酸緩衝液)における活性を100%として、少なくともpH6.9〜9.7の範囲で80%以上の相対活性を示すことが好ましい。後述する実施例に示す通り、Tv株由来のAHDHは、pH9.7(グリシン塩酸緩衝液)において最も高い活性を示し、且つ、pH7.3〜8.8を含むpH6.9〜9.7が至適pH範囲に含まれる。
6). PH optimum
The polypeptide of the present invention preferably has an optimum pH of at least 6.9 to 9.7. The optimum pH of 6.9 to 9.7 means that when the AHDH activity is measured at an interval where the range of the pH value does not exceed 1 in this range, the pH showing the highest activity value in the range is shown. The relative activity (%) when the activity is 100 (%) is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 95% or more. The optimum pH can be measured using any buffer, but the following buffers are preferably used: pH 4.0 to 5.7 (acetate buffer), pH 5.8 to 7.7 (phosphorus). Acid potassium buffer), pH 7.3-8.8 (Tris-HCl buffer), pH 8.3-9.7 (Glycine-NaOH buffer). For example, the polypeptide of the present invention preferably exhibits a relative activity of 80% or more at least in the range of pH 6.9 to 9.7, with the activity at pH 9.7 (glycine hydrochloride buffer) being 100%. As shown in the examples described later, AHDH derived from the Tv strain exhibits the highest activity at pH 9.7 (glycine hydrochloride buffer), and pH 6.9 to 9.7 including pH 7.3 to 8.8. It is included in the optimum pH range.

7.D−マンノースに対するKm値
本発明のポリペプチドは、NADを補酵素とした場合に、D−マンノースに対するKm値が100mM以下であることが好ましく、50mM以下であることがより好ましい。一方で本発明のポリペプチドのNADを補酵素とした場合のD−マンノースに対するKm値の下限は、特に制限されないが、例えば、好ましい下限は20mMであり、より好ましくは30mMであり、更に好ましくは40mMである。
7). Km value for D-mannose When the polypeptide of the present invention uses NAD as a coenzyme, the Km value for D-mannose is preferably 100 mM or less, more preferably 50 mM or less. On the other hand, the lower limit of the Km value for D-mannose when NAD of the polypeptide of the present invention is used as a coenzyme is not particularly limited. For example, the preferable lower limit is 20 mM, more preferably 30 mM, and still more preferably. 40 mM.

8.基質特異性
本発明のポリペプチドは、D−マンノースに対する基質特異性に優れる。従来から知られる多くの糖脱水素酵素がD−グルコースに対する高い基質特異性を有し、D−マンノースに対する基質特異性が相対的に低いのに対し、本発明のポリペプチドは、D−グルコースに対する反応性と比較して10倍以上高い反応性を有し得る。
8). Substrate specificity The polypeptide of the present invention is excellent in substrate specificity for D-mannose. While many conventionally known sugar dehydrogenases have a high substrate specificity for D-glucose and a relatively low substrate specificity for D-mannose, the polypeptides of the present invention are directed against D-glucose. The reactivity may be 10 times or more higher than the reactivity.

9.比活性
本発明のポリペプチドは、補酵素としてニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD)を用いてD−マンノースへ反応させた場合、高い比活性を有していることが好ましい。比活性は、ポリペプチドが固体状(粉末状を含む)の場合は、その固体重量をタンパク質重量とみなし、酵素活性を測定して求めることができる。ポリペプチドが液体状の場合は、タンパク質重量を、例えば、A280nmの吸光度又はバイオラッド社のタンパク質定量試薬(商品名:バイオラッドプロテインアッセイ濃縮色素試薬)等を用いて測定し、酵素活性を測定して求めることができる。ポリペプチドが固体状であってAHDH以外の成分を含むと思われる場合は、適当な溶液に溶解した上で液体状の標品として取り扱うことで比活性を求めることが出来る。
9. Specific activity The polypeptide of the present invention preferably has a high specific activity when reacted with D-mannose using nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) as a coenzyme. The specific activity can be determined by measuring the enzyme activity when the polypeptide is in a solid form (including powder form), with the solid weight regarded as the protein weight. When the polypeptide is in a liquid form, the protein weight is measured using, for example, absorbance at A280 nm or a protein determination reagent (trade name: Bio-Rad Protein Assay Concentrated Dye Reagent) manufactured by Bio-Rad, and enzyme activity is measured. Can be obtained. If the polypeptide is solid and appears to contain components other than AHDH, the specific activity can be determined by dissolving it in an appropriate solution and handling it as a liquid preparation.

本発明のポリペプチドの比活性は5(U/mg)以上であることが好ましく、より好ましくは10(U/mg)以上、さらに好ましくは12(U/mg)以上、さらに好ましくは15(U/mg)以上である。本発明のポリペプチドの比活性の上限は特に限定されないが、好ましくは50(U/mg)以下、より好ましくは40(U/mg)以下、さらに好ましくは35(U/mg)以下、よりさらに好ましくは30(U/mg)以下である。尚、本発明のポリペプチドの精製標品は液体状であっても固体状(粉体状を含む)であってもよい。   The specific activity of the polypeptide of the present invention is preferably 5 (U / mg) or more, more preferably 10 (U / mg) or more, still more preferably 12 (U / mg) or more, and even more preferably 15 (U / Mg) or more. The upper limit of the specific activity of the polypeptide of the present invention is not particularly limited, but is preferably 50 (U / mg) or less, more preferably 40 (U / mg) or less, still more preferably 35 (U / mg) or less, and even more. Preferably it is 30 (U / mg) or less. The purified preparation of the polypeptide of the present invention may be liquid or solid (including powder).

10.サブユニットの分子量
本発明のポリペプチドの単量体の分子量は、SDS−PAGEで測定した場合に約27000〜33000であることが好ましい。「約27000〜33000」とは、SDS−PAGEで分子量を測定した際に、当業者が、通常27000〜33000の位置にバンドがあると判断する範囲を含むことを意味する。「ポリペプチド部分」とは、実質的に糖鎖が結合していない状態のポリペプチドを意味する。微生物によって生産された本発明のポリペプチドが糖鎖結合型である場合は、それを熱処理や糖加水分解酵素によって処理することにより、糖鎖を除去した状態(即ち、「ポリペプチド部分」)にすることができる。実質的に糖鎖が結合していない状態とは、熱処理や糖加水分解酵素によって処理された糖鎖結合型ポリペプチドに不可避的に残存する糖鎖の存在を許容する。よって、ポリペプチドが本来的に糖鎖結合型でない場合は、それ自体が「ポリペプチド部分」に相当する。SDS−PAGEでの分子量の測定は、一般的な手法及び装置を用い、市販される分子量マーカーを用いて行うことができる。
10. Molecular Weight of Subunit The molecular weight of the monomer of the polypeptide of the present invention is preferably about 27000 to 33000 as measured by SDS-PAGE. “About 27000 to 33000” means that a range of positions that a person skilled in the art normally determines that there is a band at a position of 27000 to 33000 when the molecular weight is measured by SDS-PAGE. “Polypeptide moiety” means a polypeptide that is substantially free of sugar chains. When the polypeptide of the present invention produced by a microorganism is a sugar chain-bound type, it is treated with heat treatment or sugar hydrolase to remove the sugar chain (ie, “polypeptide moiety”). can do. The state in which the sugar chain is not substantially bound allows the presence of sugar chains inevitably remaining in the sugar chain-binding polypeptide treated by heat treatment or sugar hydrolase. Therefore, when the polypeptide is not inherently sugar chain-linked, it itself corresponds to the “polypeptide moiety”. The measurement of the molecular weight by SDS-PAGE can be performed using a commercially available molecular weight marker using a general method and apparatus.

11.由来
本発明のポリペプチドの由来は特に限定されない。本発明のポリペプチドが由来する生物としては、例えば、土壌や河川・湖沼などの水系又は海洋に存在する微生物や各種動植物の表面又は内部に常在する微生物等を挙げることができる。低温環境、火山などの高温環境、深海などの無酸素・高圧・無光環境、油田など特殊な環境に生育する微生物に由来するものを単離源とすることもできる。
11. Origin The origin of the polypeptide of the present invention is not particularly limited. Examples of the organism from which the polypeptide of the present invention is derived include microorganisms present in water systems such as soil, rivers and lakes, or in the ocean, microorganisms resident on the surface or in various animals and plants, and the like. Isolation sources may be those derived from microorganisms that grow in a low temperature environment, a high temperature environment such as a volcano, an oxygen-free / high-pressure / no-light environment such as the deep sea, and a special environment such as an oil field.

典型的に、本発明のポリペプチドは微生物に由来する。微生物としては、例えば、超好熱性始原菌を挙げることができ、具体的にはパイロディクティム(Pyrodictim)属、スルフォロバス(Sulfolobus)属、デスルフロコッカス(Desulfurococcus)属、サーモプロテウス(Thermoproteus)属、サーモフィラム(Thermofilum)属、サーモプラズマ(Thermoplasma)属等を挙げることができる。好ましい微生物はサーモプラズマ属であり、より好ましくはサーモプラズマ・アシッドフィラム(Thermoplasma acidophilum)であり、更に好ましくはサーモプラズマ・ヴォルカニウム(Thermoplasma volcanium)である。   Typically, the polypeptides of the present invention are derived from microorganisms. Examples of the microorganism include, for example, hyperthermophilic protozoa, and specifically include the genus Pyrodictim, the genus Sulfolobus, the genus Desulfurococcus, and the genus Thermoproteus. , Genus Thermofilum, genus Thermoplasma and the like. A preferred microorganism is a genus Thermoplasma, more preferably Thermoplasma acidophilum, and still more preferably Thermoplasma volcanium.

本発明のポリペプチドは、微生物から直接単離されるものだけでなく、単離されたポリペプチドを蛋白質工学的な方法により改変したものや、遺伝子工学的手法により改変したものも含まれる。例えば、前述の、サーモプラズマ属に分類される微生物等から取得した酵素を改変したものであってもよい。   The polypeptide of the present invention includes not only those isolated directly from microorganisms but also those obtained by modifying the isolated polypeptide by a protein engineering method and those modified by a genetic engineering method. For example, it may be a modified enzyme obtained from the aforementioned microorganisms classified into the genus Thermoplasma.

本発明のポリペプチドは、上記4〜10で示す特性の少なくとも1つを満たすことが好ましく、より好ましくは少なくとも2つ、更に好ましくは少なくとも3つ、より更に好ましくは少なくとも4つ、一層好ましくは少なくとも5つ、より一層好ましくは少なくとも6つ満たすことが好ましい。上記4〜10で示す特性を2つ以上満たす場合、その組合せは任意であるが、好ましくは上記4のpH安定性及び上記5の温度安定性を含む。   The polypeptide of the present invention preferably satisfies at least one of the above properties 4 to 10, more preferably at least 2, more preferably at least 3, even more preferably at least 4, and even more preferably at least It is preferred to satisfy 5, more preferably at least 6. When two or more of the characteristics 4 to 10 are satisfied, the combination is arbitrary, but preferably includes the pH stability of 4 and the temperature stability of 5.

12.ポリヌクレオチド
本発明のポリヌクレオチドは、上記のポリペプチドをコードすることが好ましい。 そのようなポリヌクレオチドとしては、例えば、下記(c)〜(g)のいずれかを挙げることができる:
(c)配列番号2の塩基配列からなるポリヌクレオチド;
(d)配列番号1のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド;
(e)配列番号2の塩基配列との同一性が80%以上である塩基配列からなり、且つ、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド;
(f)配列番号2に示される塩基配列に相補的な塩基配列に対してストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、且つ、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド。
12 Polynucleotide The polynucleotide of the present invention preferably encodes the above polypeptide. Examples of such a polynucleotide include any of the following (c) to (g):
(C) a polynucleotide comprising the base sequence of SEQ ID NO: 2;
(D) a polynucleotide encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1;
(E) a polynucleotide comprising a base sequence having an identity with the base sequence of SEQ ID NO: 2 of 80% or more and encoding a polypeptide having aldhexose dehydrogenase activity;
(F) A polynucleotide that hybridizes under stringent conditions to a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 and encodes a polypeptide having aldhexose dehydrogenase activity.

本書において「ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド」とは、それを発現させた場合に当該ポリペプチドが得られるポリヌクレオチド、即ち、当該ポリペプチドのアミノ酸配列に対応する塩基配列を有するポリヌクレオチドを意味する。従って、コドンの縮重によって相違するポリヌクレオチドも含まれる。   As used herein, “polynucleotide encoding a polypeptide” means a polynucleotide from which the polypeptide is obtained when it is expressed, that is, a polynucleotide having a base sequence corresponding to the amino acid sequence of the polypeptide. . Thus, polynucleotides that differ due to codon degeneracy are also included.

配列番号2の塩基配列から成るポリヌクレオチドは、上述する実施例に示される通り、Tv株由来の配列番号1のアミノ酸配列から成るポリペプチドをコードする。本発明のポリヌクレオチドは、それがコードするポリペプチドがアルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性(及び、好ましくは上記4〜10で示す特性の少なくとも1つ)を有することを限度として、配列番号2の塩基配列と任意の同一性を有し得、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、更に好ましくは90%以上、より更に好ましくは95%以上、一層好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の同一性を有する。   The polynucleotide consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 2 encodes a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 derived from the Tv strain, as shown in the above-mentioned Examples. The polynucleotide of the present invention has the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 and an arbitrary one as long as the polypeptide encoded by the polynucleotide has aldohexose dehydrogenase activity (and preferably at least one of the characteristics shown in the above 4 to 10). Preferably 80% or more, more preferably 85% or more, still more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, still more preferably 98% or more, particularly preferably 99% or more. Have identity.

塩基配列の相同性は、市販の又は電気通信回線(インターネット)を通じて利用可能な解析ツールを用いて算出することができ、例えば、FASTA、BLAST、PSI−BLAST、SSEARCH等のソフトウェアを用いて計算される。具体的には、BLAST検索に一般的に用いられる主な初期条件は、以下の通りである。即ち、Advanced BLAST 2.1において、プログラムにblastnを用い、各種パラメータはデフォルト値に設定して検索を行うことにより、塩基配列の同一性の値(%)を算出することができる。   The homology of the base sequence can be calculated using an analysis tool that is commercially available or available through a telecommunication line (Internet), and is calculated using software such as FASTA, BLAST, PSI-BLAST, SSEARCH, etc. The Specifically, main initial conditions generally used for BLAST search are as follows. That is, in Advanced BLAST 2.1, by using blastn as a program and searching with various parameters set to default values, it is possible to calculate a base sequence identity value (%).

他の実施形態において、本発明のポリヌクレオチドは、それがコードするポリペプチドがアルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性(及び、好ましくは上記4〜10で示す特性の少なくとも1つ)を有し、配列番号2に示される塩基配列に相補的な塩基配列に対してストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドであることが好ましい。ここで「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。   In another embodiment, the polynucleotide of the invention has an aldhexose dehydrogenase activity (and preferably at least one of the properties shown in 4-10 above), and the polypeptide that it encodes is shown in SEQ ID NO: 2. It is preferably a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a base sequence complementary to the base sequence. Here, “stringent conditions” refers to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed.

具体的なストリンジェントな条件としては、例えば、ハイブリダイゼーション液(50%ホルムアミド、10×SSC(0.15M NaCl,15mM sodium citrate,pH7.0)、5×Denhardt溶液、1%SDS、10%デキストラン硫酸、10μg/mlの変性サケ精子DNA、50mMリン酸バッファー(pH7.5))を用いて約42℃〜約50℃でインキュベーションし、その後0.1×SSC、0.1%SDSを用いて約65℃〜約70℃で洗浄する条件を挙げることができる。更に好ましいストリンジェントな条件として例えば、ハイブリダイゼーション液として50%ホルムアミド、5×SSC(0.15M NaCl,15mM sodium citrate,pH 7.0)、1×Denhardt溶液、1%SDS、10%デキストラン硫酸、10μg/mlの変性サケ精子DNA、50mMリン酸バッファー(pH7.5))を用いる条件を挙げることができる。ストリンジェントな条件は、いわゆる高ストリンジェントな条件であることが好ましい。   Specific stringent conditions include, for example, a hybridization solution (50% formamide, 10 × SSC (0.15M NaCl, 15 mM sodium citrate, pH 7.0), 5 × Denhardt solution, 1% SDS, 10% dextran. Incubate at about 42 ° C. to about 50 ° C. with sulfuric acid, 10 μg / ml denatured salmon sperm DNA, 50 mM phosphate buffer (pH 7.5), and then with 0.1 × SSC, 0.1% SDS The conditions for washing at about 65 ° C. to about 70 ° C. can be mentioned. More preferable stringent conditions include, for example, 50% formamide, 5 × SSC (0.15M NaCl, 15 mM sodium citrate, pH 7.0), 1 × Denhardt solution, 1% SDS, 10% dextran sulfate as a hybridization solution. Examples include conditions using 10 μg / ml denatured salmon sperm DNA, 50 mM phosphate buffer (pH 7.5)). The stringent conditions are preferably so-called highly stringent conditions.

このような条件でハイブリダイズするポリヌクレオチドの中には途中にストップコドンが発生したものや、活性中心の変異により活性を失ったものも含まれ得るが、それらについては、市販の発現ベクターに組み込み、適当な宿主で発現させて、酵素活性を公知の手法で測定することによって容易に取り除くことができる。   Polynucleotides that hybridize under such conditions may include those in which a stop codon has occurred in the middle or those that have lost activity due to mutations in the active center, but these are incorporated into commercially available expression vectors. It can be easily removed by expressing it in a suitable host and measuring the enzyme activity by a known method.

本発明のポリヌクレオチドは、単離された状態で存在することが好ましい。ここで「単離されたポリヌクレオチド」とは、天然状態において共存するその他の核酸やタンパク質等の成分から分離された状態であることをいう。但し、天然状態において隣接する核酸配列(例えばプロモーター領域の配列やターミネーター配列等)等一部の他の核酸成分を含んでいてもよい。例えば、染色体DNAの場合の「単離された」状態とは、好ましくは、天然状態において共存する他のDNA成分を実質的に含まない。一方、cDNA分子等の遺伝子工学的手法によって調製されるDNAの場合の「単離された」状態では、好ましくは、細胞成分や培養液等を実質的に含まない。同様に、化学合成によって調製されるDNAの場合の「単離された」状態は、好ましくは、dNTP等の前駆体(原材料)や合成過程で使用される化学物質等を実質的に含まない。本発明のポリヌクレオチドには、上記(c)〜(g)のDNAと相補的なDNA(cDNA)も含まれる。また、本発明のポリヌクレオチドは、DNA及びRNAのいずれであっても良い。   The polynucleotide of the present invention is preferably present in an isolated state. Here, the “isolated polynucleotide” means a state separated from other components such as nucleic acids and proteins that coexist in the natural state. However, some other nucleic acid components such as a nucleic acid sequence adjacent in the natural state (for example, a promoter region sequence and a terminator sequence) may be included. For example, an “isolated” state in the case of chromosomal DNA is preferably substantially free of other DNA components that coexist in the natural state. On the other hand, the “isolated” state in the case of DNA prepared by genetic engineering techniques such as cDNA molecules is preferably substantially free of cell components, culture medium, and the like. Similarly, the “isolated” state in the case of DNA prepared by chemical synthesis is preferably substantially free of precursors (raw materials) such as dNTPs, chemicals used in the synthesis process, and the like. The polynucleotide of the present invention also includes DNA (cDNA) complementary to the above DNAs (c) to (g). Further, the polynucleotide of the present invention may be either DNA or RNA.

本発明のポリヌクレオチドは、本明細書又は添付の配列表の情報(特に、配列番号2)を基に任意の手法で得ることができる。例えば、化学的核酸合成法、遺伝子工学的手法、分子生物学的手法、生化学的手法等を用いることにより、容易に調製することができる。化学的核酸合成法としては、フォスフォアミダイト法による固相合成法を例示することができる。この合成法には自動合成機を利用して行うことができる。   The polynucleotide of the present invention can be obtained by any method based on the information in this specification or the attached sequence listing (particularly, SEQ ID NO: 2). For example, it can be easily prepared by using a chemical nucleic acid synthesis method, a genetic engineering method, a molecular biological method, a biochemical method, or the like. As a chemical nucleic acid synthesis method, a solid phase synthesis method by a phosphoramidite method can be exemplified. This synthesis method can be performed using an automatic synthesizer.

遺伝子工学的手法としては、本発明のポリペプチドが発現される適当な起源微生物より、常法に従ってcDNAライブラリーを調製し、該ライブラリーから、本発明のDNA配列(例えば、配列番号2の塩基配列)に特有の適当なプローブや抗体を用いて所望クローンを選択することにより実施できる。cDNAライブラリーを調整するための微生物は、本発明のポリペプチドを発現する微生物であれば特に制限れないが、好ましくは上記「由来」の項で記載した微生物を挙げることができる。   As a genetic engineering technique, a cDNA library is prepared according to a conventional method from an appropriate source microorganism in which the polypeptide of the present invention is expressed, and the DNA sequence of the present invention (for example, the base of SEQ ID NO: 2) is prepared from the library. This can be carried out by selecting a desired clone using an appropriate probe or antibody peculiar to (sequence). The microorganism for preparing the cDNA library is not particularly limited as long as it is a microorganism that expresses the polypeptide of the present invention, and preferably includes the microorganism described in the above-mentioned “Derivation” section.

微生物からの全RNAの分離、mRNAの分離や精製、cDNAの取得とそのクローニング、塩基配列の決定等は、いずれも常法に従って実施することができる。本発明のDNAをcDNAライブラリーからスクリーニングする方法も、特に制限されず、通常の方法に従うことができる。例えば、cDNAによって産生されるポリペプチドに対して、該ポリペプチド特異抗体を使用した免疫的スクリーニングにより対応するcDNAクローンを選択する方法、目的のヌクレオチド配列に選択的に結合するプローブを用いたプラークハイブリダイゼーション、コロニーハイブリダイゼーション等やこれらの組合せ等を適宜選択して実施することができる。   Separation of total RNA from microorganisms, separation and purification of mRNA, acquisition and cloning of cDNA, determination of base sequence, etc. can all be carried out according to conventional methods. The method for screening the DNA of the present invention from a cDNA library is not particularly limited, and can be performed according to a usual method. For example, for a polypeptide produced by cDNA, a method for selecting a corresponding cDNA clone by immunoscreening using the polypeptide-specific antibody, a plaque high using a probe that selectively binds to a target nucleotide sequence Hybridization, colony hybridization, etc., and combinations thereof can be selected as appropriate.

ポリヌクレオチドの取得に際しては、PCR法〔Science 130,1350(1985)〕又はその変法によるDNA若しくはRNA増幅法が好適に利用できる。殊に、ライブラリーから全長のcDNAが得られ難いような場合には、RACE法等の採用が好適である。PCR法の採用に際して使用されるプライマーも配列番号2の塩基配列に基づいて適宜設計して合成することができる。尚、増幅させたDNA若しくはRNA断片の単離精製は、前記の通り常法に従うことができ、例えば、ゲル電気泳動法、ハイブリダイゼーション法等を用いて行うことができる。   In obtaining the polynucleotide, a PCR method [Science 130, 1350 (1985)] or a modified method of DNA or RNA can be preferably used. In particular, when it is difficult to obtain a full-length cDNA from a library, it is preferable to employ the RACE method. Primers used when adopting the PCR method can also be designed and synthesized as appropriate based on the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2. In addition, isolation and purification of the amplified DNA or RNA fragment can be performed according to a conventional method as described above, and can be performed using, for example, gel electrophoresis, hybridization, or the like.

本発明のポリヌクレオチドを使用することにより、本発明のポリペプチドを容易且つ効率的に、安定して製造することができる。   By using the polynucleotide of the present invention, the polypeptide of the present invention can be produced easily, efficiently and stably.

13.ベクター
本発明のベクターは、上記の「ポリヌクレオチド」の項で説明する本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドが組み込まれた組換えベクターである。ここで「ベクター」とは、それに挿入された核酸分子を細胞等のターゲット内へと輸送することができる核酸性分子(キャリアー)であり、適当な宿主細胞内で本発明のポリヌクレオチドを複製可能であり、且つ、その発現が可能である限り、その種類や構造は特に限定されない。即ち、本発明のベクターは発現ベクターである。ベクターの種類は、宿主細胞の種類を考慮して適当なベクターが選択される。ベクターの具体例としては、プラスミドベクター、コスミドベクター、ファージベクター、ウイルスベクター(アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、レトロウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター等)等を挙げることができる。また、糸状菌を宿主とする場合に適したベクターや、セルフクローニングに適したベクターを使用することも可能である。
13. Vector The vector of the present invention is a recombinant vector into which a polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention described in the above “Polynucleotide” section is incorporated. Here, the “vector” is a nucleic acid molecule (carrier) capable of transporting a nucleic acid molecule inserted therein into a target such as a cell, and can replicate the polynucleotide of the present invention in an appropriate host cell. As long as the expression is possible, the type and structure are not particularly limited. That is, the vector of the present invention is an expression vector. As the type of vector, an appropriate vector is selected in consideration of the type of host cell. Specific examples of the vector include a plasmid vector, a cosmid vector, a phage vector, a virus vector (an adenovirus vector, an adeno-associated virus vector, a retrovirus vector, a herpes virus vector, etc.) and the like. It is also possible to use a vector suitable for using a filamentous fungus as a host or a vector suitable for self-cloning.

大腸菌を宿主とする場合は、例えば、M13ファージ又はその改変体、λファージ又はその改変体、pBR322又はその改変体(pB325、pAT153、pUC8等)等)を使用することができる。酵母を宿主とする場合は、pYepSec1、pMFa、pYES2等を使用することができる。昆虫細胞を宿主とする場合は、例えば、pAc、pVL等が使用でき、哺乳類細胞を宿主とする場合は、例えば、pCDM8、pMT2PC等を使用することができるが、これらに限定される訳ではない。   When Escherichia coli is used as a host, for example, M13 phage or a modified product thereof, λ phage or a modified product thereof, pBR322 or a modified product thereof (pB325, pAT153, pUC8, etc.) can be used. When yeast is used as a host, pYepSec1, pMFa, pYES2, etc. can be used. When insect cells are used as hosts, for example, pAc and pVL can be used. When mammalian cells are used as hosts, for example, pCDM8 and pMT2PC can be used, but the present invention is not limited thereto. .

発現ベクターは通常、挿入された核酸の発現に必要なプロモーター配列や発現を促進させるエンハンサー配列等を含む。選択マーカーを含む発現ベクターを使用することもできる。かかる発現ベクターを用いた場合には選択マーカーを利用して発現ベクターの導入の有無(及びその程度)を確認することができる。本発明のDNAのベクターへの挿入、選択マーカー遺伝子の挿入(必要な場合)、プロモーターの挿入(必要な場合)等は標準的な組換えDNA技術(例えば、Molecular Cloning,Third Edition,1.84,Cold Spring Harbor Laboratory Press,New York)を参照することができる。   Expression vectors usually contain a promoter sequence necessary for expression of the inserted nucleic acid, an enhancer sequence that promotes expression, and the like. An expression vector containing a selectable marker can also be used. When such an expression vector is used, the presence or absence of the expression vector (and the degree thereof) can be confirmed using a selection marker. Insertion of the DNA of the present invention into a vector, insertion of a selectable marker gene (if necessary), insertion of a promoter (if necessary), etc. are performed using standard recombinant DNA techniques (for example, Molecular Cloning, Third Edition, 1.84). , Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York).

14.形質転換体
本発明の形質転換体は、任意の宿主細胞に本発明のポリヌクレオチドが発現可能な状態で導入された形質転換体であることが好ましい。本発明のポリヌクレオチドの宿主への導入手段は特に制限されないが、例えば、上記「ベクター」の項で説明するベクターに組み込まれた状態で宿主に導入される。宿主細胞は、本発明のポリヌクレオチドを発現して本発明のポリペプチドを生産することが可能である限り、特に制限されない。具体的には、大腸菌、枯草菌等の原核細胞や、酵母、カビ、昆虫細胞、哺乳動物細胞等の真核細胞等を使用することができる。中でも大腸菌、枯草菌、糸状菌が好ましく、より好ましくは大腸菌である。
14 Transformant The transformant of the present invention is preferably a transformant introduced into any host cell in a state where the polynucleotide of the present invention can be expressed. The means for introducing the polynucleotide of the present invention into the host is not particularly limited. For example, the polynucleotide is introduced into the host in a state of being incorporated into the vector described in the above “Vector” section. The host cell is not particularly limited as long as it can express the polynucleotide of the present invention and produce the polypeptide of the present invention. Specifically, prokaryotic cells such as Escherichia coli and Bacillus subtilis, eukaryotic cells such as yeast, mold, insect cells, and mammalian cells can be used. Of these, Escherichia coli, Bacillus subtilis and filamentous fungi are preferable, and Escherichia coli is more preferable.

宿主が大腸菌の場合、特にK−12由来株が好ましく、BL21(DE3),BB4,BM25.5,BMH71−18mutS,BW313,C−la,C600,CJ236,DH1,DH5,DH5α,DH10B,DP50supF,ED8654,ED8767,ER1647,HB101,HMS174,HST02,HST04dam−/dcm−,HST08Premium,JM83,JM101,JM105,JM106,JM107,JM108,JM109,JM110,K802,K803,LE392,MC1061,MV1184,MV1193,NovaBlue,RR1,TAP90,TG1,TG2,TH2,XL1−Blue,Χ−1776,γ−1088,γ−1089,γ−1090等を用いることができる。その場合のベクターとしては、M13ファージ又はその改変体、λファージ又はその改変体、pBR322又はその改変体(pB325、pAT153、pUC8など)、pUC19、pUC57、pBluescript、pET22b,pUC18,pHSG398,pHSG399,pRIT2T,pUEX1〜3,pKK223−3,pINIII 1,pTTQ18,pGEMEX−1,pGH−L9,pKK233−2等が挙げられる。   When the host is Escherichia coli, a K-12-derived strain is particularly preferable, and BL21 (DE3), BB4, BM25.5, BMH71-18mutS, BW313, C-la, C600, CJ236, DH1, DH5, DH5α, DH10B, DP50supF, ED8654, ED8767, ER1647, HB101, HMS174, HST02, HST04dam- / dcm-, HST08 Premium, JM83, JM101, JM105, JM106, JM107, JM108, JM109, JM110, K802, K803, LE392, MC1061, 194118, M1061, 194118, M1381, 1938 Use RR1, TAP90, TG1, TG2, TH2, XL1-Blue, Χ-1776, γ-1088, γ-1089, γ-1090, etc. Can do. In this case, M13 phage or a modified form thereof, λ phage or a modified form thereof, pBR322 or a modified form thereof (pB325, pAT153, pUC8, etc.), pUC19, pUC57, pBluescript, pET22b, pUC18, pHSG398, pHSG399, pRIT2T , PUEX1 to 3, pKK223-3, pINIII1, pTTQ18, pGEMEX-1, pGH-L9, pKK233-2, and the like.

宿主が枯草菌の場合は、バチルス・スブチルス、ブレビバチルス・ブレビス、ブレビバチルス・チョウシネンシスなどが例として挙げられる。その場合のベクターとしてはpTB53又はその改変体、pHY300PLK又はその改変体、pAL10,pAL12、pHT01、pHT08、pHT09、pHT10、pHT43、pNY326、pNCMO2等が挙げられる。   When the host is Bacillus subtilis, examples include Bacillus subtilis, Brevibacillus brevis, Brevibacillus choshinensis, and the like. Examples of the vector in this case include pTB53 or a modified form thereof, pHY300PLK or a modified form thereof, pAL10, pAL12, pHT01, pHT08, pHT09, pHT10, pHT43, pNY326, pNCMO2, and the like.

宿主が酵母の場合は、サッカロミセス属、シゾサッカロミセス属、キャンデイダ属、ピキア属、クリプトコッカス属等が挙げられる。これらの属に属する具体的な宿主としては、各々サッカロミセス・セレビシエ、シゾサッカロミセス・ポンベ、キャンデイダ・ウチリス、ピキア・パストリス、及びクリプトコッカス・エスピー等が挙げられる。この場合のベクターとしては、pYepSec1、pMFa、pAUR101、pAUR224、pYE32等が挙げられる。   When the host is yeast, the genus Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Candida, Pichia, Cryptococcus and the like can be mentioned. Specific hosts belonging to these genera include Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Candida utilis, Pichia pastoris, and Cryptococcus sp. Examples of the vector in this case include pYepSec1, pMFa, pAUR101, pAUR224, and pYE32.

昆虫細胞を宿主とする場合は、ベクターとして、例えば、pAc、pVL等が挙げられる。哺乳類細胞を宿主とする場合は、ベクターとして、例えば、pCDM8、pMT2PC等を使用することができる。   When an insect cell is used as a host, examples of the vector include pAc and pVL. When a mammalian cell is used as a host, for example, pCDM8, pMT2PC, etc. can be used as a vector.

宿主が糸状菌細胞である場合は、アスペルギルス属、トリコデルマ属、コレトトリカム属などが例として挙げられ、それぞれ、アスペルギルス・オリゼ、アスペルギルス・ニガー、トリコデルマ・レセイ、コレトトリカム・ヒエマリス等を例示することができる。   When the host is a filamentous fungal cell, examples include Aspergillus genus, Trichoderma genus, Coretotricum genus, and the like, and examples thereof include Aspergillus oryzae, Aspergillus niger, Trichoderma reesei, and Choletotricum hyaeris.

また、形質転換体では、通常、外来性のDNAが宿主細胞中に存在するが、DNAが由来する微生物を宿主とするいわゆるセルフクローニングによって得られる形質転換体も好適な実施形態である。   In the transformant, exogenous DNA is usually present in the host cell, but a transformant obtained by so-called self-cloning using the microorganism from which the DNA is derived as a host is also a preferred embodiment.

本発明の形質転換体は、好ましくは、上記に示される発現ベクターを用いたトランスフェクション又はトランスフォーメーションによって調製される。形質転換は、一過性であっても安定的な形質転換であってもよい。トランスフェクション及びトランスフォーメーションはリン酸カルシウム共沈降法、エレクトロポーレーション、リポフェクション、マイクロインジェクション、Hanahan法、酢酸リチウム法、プロトプラスト−ポリエチレングリコール法等を利用して実施することができる。   The transformant of the present invention is preferably prepared by transfection or transformation using the expression vector shown above. Transformation may be transient or stable. Transfection and transformation can be performed using calcium phosphate coprecipitation method, electroporation, lipofection, microinjection, Hanahan method, lithium acetate method, protoplast-polyethylene glycol method and the like.

本発明の形質転換体は、本発明のポリペプチドを産生する能力を有するため、それを用いて効率的に本発明のポリペプチドを製造することが可能となる。   Since the transformant of the present invention has the ability to produce the polypeptide of the present invention, it can be used to efficiently produce the polypeptide of the present invention.

15.ポリペプチドの製造方法
本発明のポリペプチドは、本発明のポリペプチドを生産する能力を有する微生物を培養することで製造される。培養に供される微生物は、本発明のポリペプチドを産生する能力を有する限り特に制限されず、例えば、上記「由来」の項に示す野生型の微生物及び上記「形質転換体」の項に示す形質転換体を好適に利用することができる。
15. Method for Producing Polypeptide The polypeptide of the present invention is produced by culturing a microorganism having the ability to produce the polypeptide of the present invention. The microorganism to be used for the culture is not particularly limited as long as it has the ability to produce the polypeptide of the present invention. For example, the microorganism is a wild-type microorganism shown in the above-mentioned “derived” section and the above-mentioned “transformant” section. A transformant can be preferably used.

培養方法及び培養条件は、本発明のポリペプチドが生産される限り特に限定されない。即ち、本発明のポリペプチド生産されることを条件として、使用する微生物の生育に適合した方法及び条件を適宜設定できる。以下に、培養条件として、培地、培養温度、及び培養時間を例示する。   The culture method and culture conditions are not particularly limited as long as the polypeptide of the present invention is produced. That is, on the condition that the polypeptide of the present invention is produced, a method and conditions suitable for the growth of the microorganism to be used can be appropriately set. Hereinafter, examples of the culture conditions include a culture medium, a culture temperature, and a culture time.

培地は、使用する微生物が生育可能であれば、特に制限されない。例えば、グルコース、シュークロース、ゲンチオビオース、可溶性デンプン、グリセリン、デキストリン、糖蜜、有機酸等の炭素源、更に硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、あるいは、ペプトン、酵母エキス、コーンスティープリカー、カゼイン加水分解物、ふすま、肉エキス等の窒素源、更にカリウム塩、マグネシウム塩、ナトリウム塩、リン酸塩、マンガン塩、鉄塩等の無機塩を添加したものを用いることができる。使用する微生物の生育を促進するためにビタミン、アミノ酸などを培地に添加することができる。   The medium is not particularly limited as long as the microorganism to be used can grow. For example, carbon sources such as glucose, sucrose, gentiobiose, soluble starch, glycerin, dextrin, molasses, organic acids, ammonium sulfate, ammonium carbonate, ammonium phosphate, ammonium acetate, or peptone, yeast extract, corn steep liquor, casein Nitrogen sources such as hydrolysates, bran and meat extracts, and further added with inorganic salts such as potassium salts, magnesium salts, sodium salts, phosphate salts, manganese salts and iron salts can be used. Vitamins, amino acids and the like can be added to the medium to promote the growth of the microorganisms used.

市販のLB培地(Luria−Bertai Medium)、M9培地(M9 Minimal Medium)、NZCYM培地(NZCYM Medium)、NZYM培地(NZYM Medium)、NZM培地(NZM Medium)、SOB培地(SOB Medium)、TB培地(Terrific Broth)、2XYT培地(2XYT Medium)を用いることができる。   Commercially available LB medium (Luria-Bertai Medium), M9 medium (M9 Minimal Medium), NZCYM medium (NZCYM Medium), NZYM medium (NZYM Medium), NZM medium (NZM Medium, B medium) (Terrific Broth), 2XYT medium (2XYT Medium) can be used.

サーモプラズマ属に分類される微生物を培養して本発明のポリペプチドを製造する場合は、その微生物の栄養生理的性質を考慮して培養条件を選択すればよい。多くの場合は液体培養で行い、工業的には通気攪拌培養を行うのが有利である。ただし、生産性を考えた場合に、固体培養で行った方が有利な場合もある。   When the microorganism of the present invention is cultured to produce the polypeptide of the present invention, the culture conditions may be selected in consideration of the nutritional physiological properties of the microorganism. In many cases, it is advantageous to use liquid culture and industrially perform aeration and agitation culture. However, when productivity is considered, it may be advantageous to carry out by solid culture.

培地のpHは、培養する微生物の生育に適していればよく、例えば約4〜9、好ましくは約6〜8程度に調整し、培養温度は通常約10〜50℃、好ましくは約25〜35℃程度で、1〜15日間、好ましくは3〜7日間程度好気的条件下で培養する。培養法としては例えば振盪培養法、ジャー・ファーメンターによる好気的深部培養法が利用できる。   The pH of the medium is only required to be suitable for the growth of the microorganism to be cultured. For example, it is adjusted to about 4 to 9, preferably about 6 to 8, and the culture temperature is usually about 10 to 50 ° C., preferably about 25 to 35. Culturing is carried out under aerobic conditions at about 0 ° C. for about 1 to 15 days, preferably about 3 to 7 days. As the culture method, for example, a shaking culture method or an aerobic deep culture method using a jar fermenter can be used.

上記のような条件で培養した後、培養液又は菌体より本発明のポリペプチドを回収することが好ましい。ポリペプチドを菌体外に分泌する微生物を用いる場合は、例えば培養上清をろ過、遠心処理等することによって不溶物を除去した後、限外ろ過膜による濃縮、硫安沈殿等の塩析、透析、各種クロマトグラフィーなどを適宜組み合わせて分離、精製を行うことにより本酵素を得ることができる。   After culturing under the above conditions, it is preferable to recover the polypeptide of the present invention from the culture solution or the bacterial cells. When using a microorganism that secretes the polypeptide outside the cell body, for example, the culture supernatant is filtered, centrifuged, etc. to remove insolubles, then concentrated with an ultrafiltration membrane, salting out such as ammonium sulfate precipitation, dialysis, etc. The present enzyme can be obtained by separating and purifying by appropriately combining various chromatographies.

他方、菌体内から回収する場合には、例えば菌体を加圧処理、超音波処理、機械的手法、又はリゾチーム等の酵素を利用した手法等によって破砕した後、必要に応じて、EDTA等のキレート剤及び界面活性剤を添加してポリペプチドを可溶化し、水溶液として分離採取し、分離、精製を行うことにより本酵素を得ることができる。ろ過、遠心処理などによって予め培養液から菌体を回収した後、上記一連の工程(菌体の破砕、分離、精製)を行ってもよい。   On the other hand, when recovering from the microbial cells, for example, the microbial cells are crushed by pressure treatment, ultrasonic treatment, mechanical method, or a method using an enzyme such as lysozyme, and if necessary, such as EDTA. The enzyme can be obtained by adding a chelating agent and a surfactant to solubilize the polypeptide, separating and collecting it as an aqueous solution, separating and purifying it. After the cells are collected from the culture solution in advance by filtration, centrifugation, or the like, the above series of steps (crushing, separating, and purifying the cells) may be performed.

精製は、例えば、減圧濃縮、膜濃縮、さらに硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウムなどの塩析処理、あるいは親水性有機溶媒、例えばメタノール、エタノール、アセトンなどによる分別沈殿法により沈殿処理、加熱処理や等電点処理、吸着剤あるいはゲルろ過剤などによるゲルろ過、吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー等を適宜組み合わせて実施することができる。   Purification includes, for example, concentration under reduced pressure, membrane concentration, salting-out treatment such as ammonium sulfate and sodium sulfate, or precipitation treatment by a fractional precipitation method using a hydrophilic organic solvent such as methanol, ethanol, acetone, etc., heat treatment or isoelectric point treatment. In addition, gel filtration using an adsorbent or a gel filtration agent, adsorption chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, and the like can be combined as appropriate.

カラムクロマトグラフィーを用いる場合は、例えば、セファデックス(Sephadex)ゲル(GEヘルスケア バイオサイエンス社製)などによるゲルろ過、DEAEセファロースCL−6B (GEヘルスケア バイオサイエンス社製)、オクチルセファロースCL−6B(GEヘルスケア バイオサイエンス社製)等を用いることができる。該精製酵素標品は、電気泳動(SDS−PAGE)的に単一のバンドを示す程度に純化されていることが好ましい。   When column chromatography is used, for example, gel filtration using Sephadex gel (manufactured by GE Healthcare Bioscience), DEAE Sepharose CL-6B (manufactured by GE Healthcare Bioscience), octyl Sepharose CL-6B (GE Healthcare Bioscience, Inc.) can be used. The purified enzyme preparation is preferably purified to the extent that it shows a single band on electrophoresis (SDS-PAGE).

培養液からのAHDH活性を有するタンパク質の採取(抽出、精製など)は、AHDH活性、熱安定性などのうちいずれか1つ以上を指標に行うことができる。   Collection (extraction, purification, etc.) of a protein having AHDH activity from the culture solution can be performed using any one or more of AHDH activity, thermal stability, and the like as an index.

各精製工程ではAHDH活性を指標として分画を行い、次のステップへと進むことが好ましい。但し、予備試験などによって、適切な条件を予め設定可能な場合にはこの限りでない。   In each purification step, it is preferable to perform fractionation using AHDH activity as an index and proceed to the next step. However, this does not apply when appropriate conditions can be set in advance by a preliminary test or the like.

組換えタンパク質として本発明のポリペプチドを得る場合、種々の修飾が可能である。例えば、本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと他の適当なポリヌクレオチドとを同じベクターに挿入し、当該ベクターを用いて組換えタンパク質の生産を行えば、任意のペプチド又はポリペプチドが連結された組換えタンパク質である本発明のポリペプチドを得ることができる。また、糖鎖及び/又は脂質の付加や、あるいはN末端若しくはC末端のプロセッシングが生ずるような修飾を施してもよい。以上のような修飾により、組換えタンパク質の抽出、精製の簡便化、又は生物学的機能の付加等が可能である。   When obtaining the polypeptide of the present invention as a recombinant protein, various modifications are possible. For example, when a polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention and another appropriate polynucleotide are inserted into the same vector and a recombinant protein is produced using the vector, any peptide or polypeptide is linked. The polypeptide of the present invention which is a recombinant protein can be obtained. In addition, modification may be performed so that addition of sugar chain and / or lipid, or processing of N-terminal or C-terminal may occur. By the modification as described above, extraction of recombinant protein, simplification of purification, addition of biological function, and the like are possible.

16.プロダクト
本発明のプロダクトは、本発明のポリペプチドを含有する。本書において「プロダクト」とは、使用者が或る用途を実行する目的で用いる1セットのうち一部又は全部を構成する製品であって、本発明のAHDHを含むものを意味する。例えば、本発明のプロダクトは、本発明のポリペプチドを含む組成物又はセンサの形態であってもよい。
16. Product The product of the present invention contains the polypeptide of the present invention. In this document, “product” means a product that constitutes a part or all of one set used by a user for the purpose of executing a certain application and includes the AHDH of the present invention. For example, the product of the present invention may be in the form of a composition or sensor comprising the polypeptide of the present invention.

本発明のプロダクトは、種々の用途に適用することができ、特に限定されるものではないが、典型的には以下の2つの原理のうちいずれかを利用するものが例示できる。
(I)AHDHによりD−マンノースなどの基質の量(濃度)を測定すること。
(II)AHDHによる酵素反応により電流を発生させること。
The product of the present invention can be applied to various uses and is not particularly limited, but typically, one using one of the following two principles can be exemplified.
(I) Measure the amount (concentration) of a substrate such as D-mannose by AHDH.
(II) To generate an electric current by an enzymatic reaction with AHDH.

上記の(I)の原理を用いるものとしては、体外診断の用途(例えばAHDHが基質とする糖の測定)が挙げられる。例えば、単糖であるD−マンノースの測定方法は既に当該技術分野において確立されている。よって、公知の方法に従い、本発明のAHDHを用いて、D−マンノースの量又は濃度を測定することができる。   Examples of using the principle of (I) above include uses for in-vitro diagnosis (for example, measurement of sugar used as a substrate by AHDH). For example, a method for measuring D-mannose, which is a monosaccharide, has already been established in the art. Therefore, according to a known method, the amount or concentration of D-mannose can be measured using the AHDH of the present invention.

以下、D−マンノースを測定する場合を例に説明する。   Hereinafter, a case where D-mannose is measured will be described as an example.

本発明のAHDHを用いてD−マンノースの濃度又は量を測定する限り、その態様は特に制限されないが、例えば、D−マンノースや、他の任意の共役酵素の助けによりD−マンノースを生成しうる物質(例えば、共役酵素としてD−マンノースイソメラーゼを作用させることによりD−マンノースを生成させうるフルクトース)などの生体成分等を測定するための試薬、キット、センサなど種々の形態が例示できる。   The embodiment is not particularly limited as long as the concentration or amount of D-mannose is measured using the AHDH of the present invention. For example, D-mannose can be produced with the aid of D-mannose or any other conjugating enzyme. Various forms such as reagents, kits, and sensors for measuring biological components such as substances (for example, fructose capable of producing D-mannose by allowing D-mannose isomerase to act as a conjugate enzyme) can be exemplified.

D−マンノース測定用組成物の場合は、AHDH反応により生じたNADHが、AHDHを介して、DCPIPなどの電子受容体を還元させて自身はNADに戻り、DCPIPの構造が変化することによって生じる吸光度の差を比色定量することにより、D−マンノースの濃度を求めることができる。D−マンノースを含有する試料は、特に制限されないが、例えば、血液、飲料、食品等を挙げることができる。   In the case of the composition for measuring D-mannose, NADH generated by the AHDH reaction reduces the electron acceptor such as DCPIP through AHDH and returns itself to NAD, resulting in a change in the structure of DCPIP. The concentration of D-mannose can be determined by colorimetric determination of the difference. The sample containing D-mannose is not particularly limited, and examples thereof include blood, beverages, and foods.

D−マンノース測定用組成物は、キットの形態であってもよい。該キットは、例えば、本発明のポリペプチドを少なくとも1回のアッセイに十分な量で含み、典型的には、アッセイに必要な緩衝液、メディエータ、キャリブレーションカーブ作製のためのD−マンノース標準溶液、ならびに使用の指針を含み得る。本発明のAHDHは種々の形態で、例えば、凍結乾燥された試薬として、又は適切な保存溶液中の溶液として提供することができる。   The composition for measuring D-mannose may be in the form of a kit. The kit contains, for example, the polypeptide of the present invention in an amount sufficient for at least one assay, and typically includes a buffer, mediator, and D-mannose standard solution for creating a calibration curve necessary for the assay. As well as directions for use. The AHDH of the present invention can be provided in various forms, for example, as a lyophilized reagent or as a solution in a suitable storage solution.

本発明のプロダクトは、常法に従ってセンサとすることができる。センサの形態でのD−マンノース濃度の測定は、例えば、以下のようにして実施することができる。恒温セルに緩衝液を入れ、一定温度に維持する。メディエータとしては、フェリシアン化カリウム、フェナジンメトサルフェートなどを用いることができる。作用電極として本発明のAHDHを固定化した電極を用い、対極(例えば白金電極)及び参照電極(例えばAg/AgCl電極)を用いる。カーボン電極に一定の電圧を印加して、電流が定常になった後、D−マンノースを含む試料を加えて電流の増加を測定する。標準濃度のグルコース溶液により作製したキャリブレーションカーブに従い、試料中のD−マンノース濃度を計算することができる。   The product of the present invention can be a sensor according to a conventional method. The measurement of the D-mannose concentration in the form of a sensor can be performed as follows, for example. Put buffer in constant temperature cell and maintain at constant temperature. As the mediator, potassium ferricyanide, phenazine methosulfate, or the like can be used. An electrode on which AHDH of the present invention is immobilized is used as a working electrode, and a counter electrode (for example, a platinum electrode) and a reference electrode (for example, an Ag / AgCl electrode) are used. After a constant voltage is applied to the carbon electrode and the current becomes steady, a sample containing D-mannose is added and the increase in current is measured. The D-mannose concentration in the sample can be calculated according to a calibration curve prepared with a standard concentration glucose solution.

電極としては、カーボン電極、金電極、白金電極などを用い、この電極上に本発明の酵素を固定化する。固定化方法としては、架橋試薬を用いる方法、高分子マトリックス中に封入する方法、透析膜で被覆する方法、光架橋性ポリマー、導電性ポリマー、酸化還元ポリマーなどがあり、あるいはフェロセンあるいはその誘導体に代表される電子メディエータとともにポリマー中に固定あるいは電極上に吸着固定してもよく、またこれらを組み合わせて用いてもよい。典型的には、AHDHを、グルタルアルデヒドを用いてカーボン電極上に固定化した後、アミン基を有する試薬で処理してグルタルアルデヒドをブロッキングする。   As the electrode, a carbon electrode, a gold electrode, a platinum electrode or the like is used, and the enzyme of the present invention is immobilized on this electrode. Immobilization methods include a method using a crosslinking reagent, a method of encapsulating in a polymer matrix, a method of coating with a dialysis membrane, a photocrosslinkable polymer, a conductive polymer, a redox polymer, etc., or ferrocene or a derivative thereof. It may be fixed in a polymer or adsorbed and fixed on an electrode together with a representative electron mediator, or a combination of these may be used. Typically, AHDH is immobilized on a carbon electrode using glutaraldehyde and then treated with a reagent having an amine group to block glutaraldehyde.

上記の(II)の原理を用いるものとしては、酵素電極(固定化電極であっても良い)、酵素センサ、燃料電池、さらには一つ又は複数の燃料電池を有する電子機器など種々の形態が例示できる。   Examples of using the principle of (II) include various forms such as an enzyme electrode (may be an immobilized electrode), an enzyme sensor, a fuel cell, and an electronic device having one or a plurality of fuel cells. It can be illustrated.

AHDHを用いたD−マンノースの酸化反応により電子を取り出す燃料電池は既に当該技術分野において確立されている。よって、公知の方法に従い、本発明のAHDHを用いて、燃料電池を作製し稼動させることができる。燃料電池の態様は特に制限されないが、例えば、以下のような手段により電池として稼動させることができる。まず、本発明のAHDHをバイオ燃料電池の負極において、AHDH、オスミウム錯体などの電子メディエータなどとともに固定化する。一方、正極において、ビリルビンオキシダーゼ(BOD)、ラッカーゼ、及びアスコルビン酸オキシダーゼ等から選択される酸化還元酵素と、ヘキサシアノ鉄酸イオン等のメディエータを固定化する。更に、負極と正極とを電子伝導性を持たずプロトンのみ伝導する電解質層を介して対向した構造を構築し、負極では、燃料として供給されたD−マンノースを本発明のポリペプチドにより分解し電子を取り出すとともにプロトン(H+)を発生させる。正極では、負極から電解質層を通って輸送されたプロトンと負極から外部回路を通って送られた電子と例えば空気中の酸素とにより水を生成させる。D−マンノースを含有する燃料は、特に制限されないが、例えば、血液、飲料、食品等を挙げることができる。   Fuel cells that extract electrons by the oxidation reaction of D-mannose using AHDH have already been established in the art. Therefore, according to a known method, a fuel cell can be manufactured and operated using the AHDH of the present invention. The mode of the fuel cell is not particularly limited. For example, the fuel cell can be operated as a battery by the following means. First, AHDH of the present invention is immobilized together with an electron mediator such as AHDH or an osmium complex in a negative electrode of a biofuel cell. On the other hand, in the positive electrode, an oxidoreductase selected from bilirubin oxidase (BOD), laccase, ascorbate oxidase and the like and a mediator such as hexacyanoferrate ion are immobilized. Furthermore, a structure in which the negative electrode and the positive electrode are opposed to each other via an electrolyte layer that does not have electron conductivity and conducts only protons, and in the negative electrode, D-mannose supplied as fuel is decomposed by the polypeptide of the present invention to generate electrons. And protons (H +) are generated. In the positive electrode, water is generated by protons transported from the negative electrode through the electrolyte layer, electrons sent from the negative electrode through an external circuit, and oxygen in the air, for example. The fuel containing D-mannose is not particularly limited, and examples thereof include blood, beverages, and foods.

本発明の燃料電池は電力が必要なものであれば任意の用途に利用することができ、大きさも制限されない。具体的には、この燃料電池は、例えば、電子機器、移動体(自動車、二輪車、航空機、ロケット、宇宙船など)、動力装置、建設機械、工作機械、発電システム、コージェネレーションシステムなどに用いることができる。   The fuel cell of the present invention can be used for any application as long as it requires electric power, and the size is not limited. Specifically, this fuel cell is used for, for example, an electronic device, a moving body (automobile, motorcycle, aircraft, rocket, spacecraft, etc.), power unit, construction machine, machine tool, power generation system, cogeneration system, etc. Can do.

以下、本発明を実施例及び試験例を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されない。 Hereinafter, although this invention is demonstrated with reference to an Example and a test example, this invention is not limited to these.

実施例1 Thermoplasma volcanium由来AHDHのクローニング
Thermoplasma volcanium GSS1株を、酵母エキス(ディフコ社製)1g/L、グルコース 10g/L、(NHSO 1.32g/L、KHPO 0.372g/L、MgSO・7HO 0.247g/L、CaCl・2HO 0.074g/L、10mL/Lの微量元素溶液(FeCl・6HO 1.93g/L、MnCl・4HO 0.18g/L、Na・10HO 0.45g/L、ZnSO・7HO 22mg/L、CuCl・2HO 5mg/L、NaMoO 4・2HO 3mg/L、VOSO 4・2HO 3mg/L、CoSO・7HO 1mg/L)を加え、硫酸でpHを1.3に調節した培地で58℃、二晩振とう培養した。その後、遠心分離(4,000rpm、15分間)により集菌した。Tv株は、(独)製品評価技術基盤機構バイオテクノロジーセンターより入手可能である(NBRC番号15438)。
Example 1 Cloning of Thermoplasma volcanium-derived AHDH Thermoplasma volcanium GSS1 strain was obtained from yeast extract (Difco) 1 g / L, glucose 10 g / L, (NH 4 ) 2 SO 4 1.32 g / L, KH 2 PO 4 . 372 g / L, MgSO 4 · 7H 2 O 0.247 g / L, CaCl 2 · 2H 2 O 0.074 g / L, 10 mL / L trace element solution (FeCl 3 · 6H 2 O 1.93 g / L, MnCl 2 4H 2 O 0.18 g / L, Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O 0.45 g / L, ZnSO 4 · 7H 2 O 22 mg / L, CuCl 2 · 2H 2 O 5 mg / L, NaMoO 4 · 2H 2 O 3 mg / L, VOSO 4 · 2H 2 O 3 mg / L, CoSO 4 · 7H 2 O 1 m g / L) was added and cultured with shaking at 58 ° C. overnight in a medium adjusted to pH 1.3 with sulfuric acid. Thereafter, the cells were collected by centrifugation (4,000 rpm, 15 minutes). The Tv strain is available from the Center for Biotechnology Technology (NBRC No. 15438).

遠心チューブ内に残存する培養液をキムワイプで拭き取った後、細胞1gあたり20%シュークロース、100mMトリス−塩酸(pH8.0)、50mM EDTA、0.1% SDSを含んだ溶液15mLに懸濁し、150μLのプロテアーゼK溶液(10mg/mL)と150μLのRNAseA(10mg/mL)とを加え、37℃で12時間維持した。これを等量のクロロホルム/フェノール溶液で処理後、遠心分離により水層を分取する操作を3回繰り返した。   The culture solution remaining in the centrifuge tube was wiped off with Kimwipe, and then suspended in 15 mL of a solution containing 20% sucrose, 100 mM Tris-hydrochloric acid (pH 8.0), 50 mM EDTA, 0.1% SDS per gram of cells. 150 μL of protease K solution (10 mg / mL) and 150 μL of RNAse A (10 mg / mL) were added and maintained at 37 ° C. for 12 hours. This was treated with an equal volume of chloroform / phenol solution, and then the operation of separating the aqueous layer by centrifugation was repeated three times.

得られた水層に600μLの5M NaClを加え混合した後、0.8倍量のイソプロピルアルコールを加え、転倒混和後に出現するDNAを硝子棒に巻き付け精製DNA標品とした。この精製DNAを5mLの1mM EDTAを含んだ10mMトリス塩酸(pH8.0)溶液(以下、TEと略記する)に再溶解し、200μLの5M NaClを加え混合した後0.8倍量のイソプロピルアルコールを加え再抽出したDNAを70%エタノール溶液で洗浄後、風乾の後1mLのTE(トリス塩酸−EDTA)緩衝液に溶解した。   After adding 600 μL of 5 M NaCl to the obtained aqueous layer and mixing, 0.8 times the amount of isopropyl alcohol was added, and DNA that appeared after inversion mixing was wound around a glass rod to obtain a purified DNA preparation. This purified DNA was redissolved in a 10 mM Tris-HCl (pH 8.0) solution (hereinafter abbreviated as TE) containing 5 mL of 1 mM EDTA, and 200 μL of 5 M NaCl was added and mixed, and then 0.8 times the amount of isopropyl alcohol. The DNA extracted again was washed with 70% ethanol solution, air-dried, and dissolved in 1 mL TE (Tris-HCl-EDTA) buffer.

配列番号3に示す37塩基からなるセンスプライマーと配列番号4に示す34塩基からなるアンチセンスプライマーを合成し、このプライマーセットとPfuturbo DNAポリメラーゼとを用い、実施例1で得られたDNAを鋳型として、以下のサイクルでPCRを行った。   A sense primer consisting of 37 bases shown in SEQ ID NO: 3 and an antisense primer consisting of 34 bases shown in SEQ ID NO: 4 were synthesized. Using this primer set and Pfuturbo DNA polymerase, the DNA obtained in Example 1 was used as a template. PCR was performed in the following cycle.

ステップ1:94℃、1分間
ステップ2:50℃、1分間
ステップ3:72℃、2.5分間(30サイクル)
得られたPCR産物を1%アガロースゲルにて泳動すると、0.78kbの大きさの特異的バンドが認められた。このDNA断片を、制限酵素NdeI及びXhoIで消化し、このDNA断片を同じくNdeI及びXhoIで消化することにより得られたベクターpET28の開環物とライゲーションした。このようにして、組み換えベクターpET/Tvを得た。この組み換えベクターによりエシェリヒア・コリXL1/Blue株(Stratagene社)を形質転換した。
Step 1: 94 ° C for 1 minute
Step 2: 50 ° C, 1 minute
Step 3: 72 ° C, 2.5 minutes (30 cycles)
When the obtained PCR product was run on a 1% agarose gel, a specific band having a size of 0.78 kb was observed. This DNA fragment was digested with restriction enzymes NdeI and XhoI, and this DNA fragment was also ligated with the ring-opened product of vector pET28 obtained by digesting with NdeI and XhoI. In this way, a recombinant vector pET / Tv was obtained. Escherichia coli XL1 / Blue strain (Stratagene) was transformed with this recombinant vector.

pET/Tvの約0. 8kbpの挿入DNAについて、BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit(アプライドバイオシステムズ社)及びABI3100(アプライドバイオシステムズ社)を用いて塩基配列を決定した。決定した塩基配列のオープンリーディングフレーム及びこれに対応するアミノ酸配列を、それぞれ配列番号2及び配列番号1に示した。アミノ酸配列から求められるタンパク質の分子量は27000〜33000であった。   pET / Tv of about 0. The nucleotide sequence of the 8 kbp inserted DNA was determined using BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Applied Biosystems) and ABI3100 (Applied Biosystems). The determined open reading frame of the nucleotide sequence and the amino acid sequence corresponding thereto are shown in SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 1, respectively. The molecular weight of the protein determined from the amino acid sequence was 27000-33000.

実施例2 形質転換体の作製
エシェリヒア・コリBL21(DE3)RIL株(Stratagene社)のコンピテントセルをpET/Tvで形質転換し、形質転換体エシェリヒア・コリBL21(DE3)RIL(pET/Tv)を得た。
Example 2 Production of transformant
A competent cell of Escherichia coli BL21 (DE3) RIL strain (Stratagene) was transformed with pET / Tv to obtain a transformant Escherichia coli BL21 (DE3) RIL (pET / Tv).

実施例3 形質転換体からのTv株由来精製AHDHの製造
LB培地100mLを500mLフラスコに分注し、121℃、20分間オートクレーブを行い、放冷後、別途無菌濾過した20mg/mLカナマイシン、34mg/mLクロラムフェニコール(ナカライテスク社)0.1mLを添加した。この培地にLB培地で予め37℃、15時間振とう培養したエシェリヒア・コリBL21(DE3)RIL(pET/Tv)の培養液1mLを接種し、37℃で8時間通気攪拌培養した。
Example 3 Production of purified AHDH derived from Tv strain from transformant
Dispense 100 mL of LB medium into a 500 mL flask, perform autoclaving at 121 ° C. for 20 minutes, allow to cool, and add 0.1 mL of 20 mg / mL kanamycin and 34 mg / mL chloramphenicol (Nacalai Tesque), which are separately sterile filtered did. This medium was inoculated with 1 mL of a culture solution of Escherichia coli BL21 (DE3) RIL (pET / Tv) previously cultured in an LB medium with shaking at 37 ° C. for 15 hours, and cultured with aeration and stirring at 37 ° C. for 8 hours.

LB培地900mLを3Lフラスコに分注し、121℃、20分間オートクレーブを行い、放冷後、別途無菌濾過した20mg/mLカナマイシン及び34mg/mLクロラムフェニコール(ナカライテスク社製)0.9mLを添加した。この培地に8時間培養したエシェリヒア・コリBL21(DE3)RIL(pET/Tv)の培養液100mLを接種し、30℃で15時間通気攪拌培養した。培養終了時の培養液1mL中に含まれる菌体中のAHDH活性は約4U/mLであった。   Dispense 900 mL of LB medium into a 3 L flask, perform autoclaving at 121 ° C. for 20 minutes, allow to cool, and separately separate 20 mg / mL kanamycin and 34 mg / mL chloramphenicol (manufactured by Nacalai Tesque) 0.9 mL. Added. This medium was inoculated with 100 mL of a culture solution of Escherichia coli BL21 (DE3) RIL (pET / Tv) cultured for 8 hours, and cultured with aeration and stirring at 30 ° C. for 15 hours. The AHDH activity in the cells contained in 1 mL of the culture solution at the end of the culture was about 4 U / mL.

培養液中の菌体を遠心分離により集菌し、300 mM NaCl, 1 mg/ml Lysozymeを含む50mM Na phosphate緩衝液(pH8.0)に懸濁した。菌体懸濁液を超音波で破砕し、遠心分離を行い、上清液を得た。得られた粗酵素液を60℃で60分間熱処理し、遠心分離を行い、上清液を得た。   The cells in the culture were collected by centrifugation and suspended in 50 mM Na phosphate buffer (pH 8.0) containing 300 mM NaCl, 1 mg / ml lysozyme. The cell suspension was crushed with ultrasonic waves and centrifuged to obtain a supernatant. The obtained crude enzyme solution was heat-treated at 60 ° C. for 60 minutes and centrifuged to obtain a supernatant.

上清液をHIS−SELECT (sigma) に吸着させ、50 mM Na phosphate pH 6.0, 300 mM NaCl, 10% glycerolを含むバッファーで洗浄後、0〜400 mM imidazole linear gradientにて分離、精製を行った。次に、AHDHが多く含まれる画分を回収し、透析(25 mM Tris pH 7.5, 20% glycerol)を行い、精製酵素標品を得た。本方法により得られたAHDH標品は、電気泳動(SDS−PAGE)によりほぼ単一なバンドを示した。この際、タンパク質分子量マーカーとしてフォスフォリラーゼb(97,000ダルトン)、アルブミン(66,000ダルトン)、オバルブミン(45,000ダルトン)、カルボニックアンヒドラーゼ(30,000ダルトン)、トリプシンインヒビター(20,100ダルトン)、α−ラクトアルブミン(14,400ダルトン)を用いた。Tv株由来精製AHDHのSDS−PAGEを図1に示す。   The supernatant was adsorbed on HIS-SELECT (sigma), washed with a buffer containing 50 mM Naphosphate pH 6.0, 300 mM NaCl, 10% glycerol, and then separated and purified with 0-400 mM imidazole linear gradient. went. Next, a fraction containing a large amount of AHDH was collected and dialyzed (25 mM Tris pH 7.5, 20% glycerol) to obtain a purified enzyme preparation. The AHDH preparation obtained by this method showed an almost single band by electrophoresis (SDS-PAGE). At this time, phosphorylase b (97,000 dalton), albumin (66,000 dalton), ovalbumin (45,000 dalton), carbonic anhydrase (30,000 dalton), trypsin inhibitor (20, 100 Dalton) and α-lactalbumin (14,400 Dalton) were used. SDS-PAGE of purified AHDH derived from Tv strain is shown in FIG.

実施例4 Tv株由来精製AHDHの基質特異性
実施例3で得られた精製AHDHを用いて、種々の糖に対する活性を、補酵素としてNADを用いて測定した。結果を図2及び下記の表1に示す。その結果、本酵素は、D−マンノースと2−デオキシ−D−グルコースに対しても高い活性を有することが判明した。また、これら2つの基質に対する活性よりも低いが、本酵素はD−グルコースに対しても活性を有し、二糖であるラクトースにも反応することが判明した。
Example 4 Substrate specificity of Tv strain-derived purified AHDH
Using the purified AHDH obtained in Example 3, the activity against various sugars was measured using NAD as a coenzyme. The results are shown in FIG. 2 and Table 1 below. As a result, it was found that this enzyme has high activity against D-mannose and 2-deoxy-D-glucose. Moreover, although it was lower than the activity with respect to these two substrates, it turned out that this enzyme has activity also with D-glucose and reacts also with lactose which is a disaccharide.

Figure 2014180223
Figure 2014180223

実施例5 Tv株由来精製AHDHの至適pH
実施例3で得られた精製AHDH(2U/mL)についての至適pHを調べた。100mM 酢酸緩衝液(pH4.0〜5.7、図中◆印でプロット)、100mM リン酸カリウム緩衝液(pH5.8〜7.7、図中■印でプロット)、100mMTris−HCl緩衝液(pH7.3〜8.8、図中▲印でプロット)、100mM グリシン−NaOH緩衝液(8.3〜9.7、図中●でプロット)、を用いた。それぞれのpHにおいて、温度25℃で酵素反応を行い、相対活性を比較した。結果を図3に示す。Tv株由来AHDHは残存活性80%以上を示すpH範囲はpH6.9〜9.7であった。Ta由来は残存活性80%以上を示すpH範囲はpH8.4〜9.7であった。Tv株由来AHDHは残存活性90%以上をしめすpH範囲はpH6.9〜9.7であった。Ta由来は残存活性90%以上をしめすpH範囲はpH7.3〜9.7であった。このことから、Tv株由来AHDHが広い至適pH範囲をもつことが分かる。
Example 5 Optimum pH of Tv strain-derived purified AHDH
The optimum pH for the purified AHDH (2 U / mL) obtained in Example 3 was examined. 100 mM acetate buffer (pH 4.0 to 5.7, plotted with ♦ in the figure), 100 mM potassium phosphate buffer (pH 5.8 to 7.7, plotted with ■ in the figure), 100 mM Tris-HCl buffer ( pH 7.3 to 8.8, plotted with ▲ in the figure), 100 mM glycine-NaOH buffer (8.3 to 9.7, plotted with ● in the figure) were used. At each pH, enzyme reaction was performed at a temperature of 25 ° C., and the relative activities were compared. The results are shown in FIG. The pH range in which the THD strain-derived AHDH exhibits a residual activity of 80% or more was pH 6.9 to 9.7. The pH range showing Ta-derived residual activity of 80% or more was pH 8.4 to 9.7. The pH range of the Tv strain-derived AHDH showing a residual activity of 90% or more was pH 6.9 to 9.7. The pH range for Ta-derived residual activity of 90% or more was pH 7.3 to 9.7. This indicates that Tv strain-derived AHDH has a wide optimum pH range.

実施例6 Tv株由来精製AHDHの熱安定性
実施例3により得られたAHDH酵素液(1mg/mL)を用いて、温度安定性を調べた。20mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)を用いて、実施例3により得られたAHDH酵素液を各温度(4℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃)で15分間処理した後、活性残存率を測定した。結果を図4に示す。Tv株由来AHDHは70℃で残存活性95.9%、80℃で23.6%であった。このことから、Tv株由来AHDHが熱安定性に優れていることが確認された。
Example 6 Thermostability of Tv strain-derived purified AHDH Using the AHDH enzyme solution (1 mg / mL) obtained in Example 3, temperature stability was examined. Using 20 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0), the AHDH enzyme solution obtained in Example 3 was subjected to each temperature (4 ° C., 20 ° C., 30 ° C., 40 ° C., 50 ° C., 60 ° C., 70 ° C., After treatment at 80 ° C. and 90 ° C. for 15 minutes, the activity remaining rate was measured. The results are shown in FIG. AHDH derived from the Tv strain had a residual activity of 95.9% at 70 ° C and 23.6% at 80 ° C. From this, it was confirmed that AHDH derived from Tv strain is excellent in thermal stability.

実施例7 Tv株由来の精製AHDHのpH安定性
実施例3により得られたAHDH酵素液(0.5mg/mL)について、pH安定性を調べた。100mM 酢酸緩衝液(pH3.5〜6.0、図中◆印でプロット)、100mM リン酸カリウム緩衝、液(pH6.0−pH8.0:図中■印でプロット)、100mM Tris−HCl緩衝液(pH7.0−pH9.0:図中▲印でプロット)、100mM グリシン−NaOH緩衝液(pH9.0−11.0、図中●でプロット)を用い、25℃、19時間処理した後の活性の残存率を測定した。結果を図5に示す。その結果、少なくともpH4.5〜11.0の範囲で酵素活性が90%以上維持され、安定であることが判明した。
Example 7 pH stability of purified AHDH derived from Tv strain The pH stability of the AHDH enzyme solution (0.5 mg / mL) obtained in Example 3 was examined. 100 mM acetate buffer (pH 3.5-6.0, plotted with ◆ in the figure), 100 mM potassium phosphate buffer, liquid (pH 6.0-pH 8.0: plotted with ■ in the figure), 100 mM Tris-HCl buffer Solution (pH 7.0-pH 9.0: plotted with ▲ in the figure), 100 mM glycine-NaOH buffer solution (pH 9.0-11.0, plotted with ● in the figure) and treated at 25 ° C. for 19 hours. The residual rate of activity was measured. The results are shown in FIG. As a result, it was found that the enzyme activity was maintained at 90% or more at least in the range of pH 4.5 to 11.0 and was stable.

実施例8 Tv株由来の精製AHDHのD−マンノースに対するKm値の測定
上記1−1記載の活性測定法において、基質であるD−マンノースの濃度を変化させて活性測定を行った。測定結果を図6に示す。図6からLineweaver−burk plotを作成し、Km値を算出した。その結果、Tv株由来AHDHのD−マンノースに対するKm値は、44mMであることが判明した。
Example 8 Measurement of Km value for D-mannose of purified AHDH derived from Tv strain In the activity measurement method described in 1-1 above, the activity was measured by changing the concentration of D-mannose as a substrate. The measurement results are shown in FIG. A Lineweaver-burk plot was created from FIG. 6, and the Km value was calculated. As a result, it was found that the Km value for D-mannose of Tv strain-derived AHDH was 44 mM.

実施例9 D−グルコースに対するKm値の測定
Tv株由来のAHDHについて、D−グルコースの濃度を変化させて活性測定を行い、基質濃度と反応速度のグラフ(図7)からLineweaver−burk plotを作成し、Km値を算出した。その結果、Tv株由来AHDHのD−グルコースに対するKm値は、895mMであることが判明した。Ta株由来のAHDHのD−グルコースに対するKm値は、特開2004−33077号公報に開示される通り、208mMである。
Example 9 Measurement of Km value for D-glucose Activity of AHDH derived from Tv strain was measured by changing the concentration of D-glucose, and a Lineweaver-burk plot was prepared from the substrate concentration and reaction rate graph (FIG. 7). The Km value was calculated. As a result, it was found that the Km value for D-glucose of Tv strain-derived AHDH was 895 mM. The Km value for D-glucose of AHDH derived from the Ta strain is 208 mM as disclosed in JP-A-2004-33077.

実施例10 NADに対するKm値の測定
Tv株由来のAHDHについて、NADの濃度を変化させて活性測定を行い、基質濃度と反応速度のグラフ(図8)からLineweaver−burk plotを作成し、Km値を算出した。その結果、Tv株由来AHDHのNADに対するKm値は、0.15mMであることが判明した。
Example 10 Measurement of Km value for NAD For AHDH derived from Tv strain, the activity was measured by changing the concentration of NAD, and a Lineweaver-burk plot was prepared from the graph of substrate concentration and reaction rate (FIG. 8). Was calculated. As a result, it was found that the Km value for NAD of Tv strain-derived AHDH was 0.15 mM.

本発明により製造したアルドヘキソースデヒドロゲナーゼはD−マンノース測定用試薬、センサ並びにD−マンノース濃度定量キット、燃料電池の原料としての供給が可能である。   The aldohexose dehydrogenase produced according to the present invention can be supplied as a D-mannose measurement reagent, a sensor, a D-mannose concentration determination kit, and a fuel cell material.

Claims (12)

下記(a)又は(b)のポリペプチドである、NAD依存型アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ:
(a)配列番号1のアミノ酸配列と60%以上の同一性を有するアミノ酸配列から成り、且つ、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド
(b)配列番号1のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入、付加及び/又は逆位したアミノ酸配列から成り、且つ、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド。
NAD-dependent aldohexose dehydrogenase, which is a polypeptide of the following (a) or (b):
(A) a polypeptide comprising an amino acid sequence having 60% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having an aldhexose dehydrogenase activity (b) one or more amino acid residues in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 Is a polypeptide comprising an amino acid sequence substituted, deleted, inserted, added and / or inverted, and having aldohexose dehydrogenase activity.
pH4.5〜11において安定である、請求項1に記載のアルドヘキソースデヒドロゲナーゼ。 The aldohexose dehydrogenase according to claim 1, which is stable at pH 4.5-11. 70℃以下の温度で安定である、請求項1又は2に記載のアルドヘキソースデヒドロゲナーゼ。 The aldohexose dehydrogenase according to claim 1 or 2, which is stable at a temperature of 70 ° C or lower. 更に下記(A)〜(C)の一つ以上の特性を有する、請求項1〜3のいずれかに記載のアルドヘキソースデヒドロゲナーゼ:
(A)至適pH:6.9〜9.7
(B)D−マンノースに対するKm値:20〜50mM
(C)D−マンノースを基質とした比活性が15U/mg以上。
Furthermore, the aldohexose dehydrogenase in any one of Claims 1-3 which has one or more of the following (A)-(C) characteristics:
(A) Optimum pH: 6.9 to 9.7
(B) Km value for D-mannose: 20-50 mM
(C) The specific activity using D-mannose as a substrate is 15 U / mg or more.
請求項1〜4のいずれかに記載のアルドヘキソースデヒドロゲナーゼをコードするポリヌクレオチド。 A polynucleotide encoding the aldohexose dehydrogenase according to any one of claims 1 to 4. 下記の(c)〜(f)のいずれかである、請求項5に記載のポリヌクレオチド。
(c)配列番号2の塩基配列からなるポリヌクレオチド;
(d)配列番号1のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド;
(e)配列番号2の塩基配列との同一性が80%以上である塩基配列からなり、且つ、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド;
(f)配列番号2に示される塩基配列に相補的な塩基配列に対してストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、且つ、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド。
The polynucleotide according to claim 5, which is any of the following (c) to (f).
(C) a polynucleotide comprising the base sequence of SEQ ID NO: 2;
(D) a polynucleotide encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1;
(E) a polynucleotide comprising a base sequence having an identity with the base sequence of SEQ ID NO: 2 of 80% or more and encoding a polypeptide having aldhexose dehydrogenase activity;
(F) A polynucleotide that hybridizes under stringent conditions to a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 and encodes a polypeptide having aldhexose dehydrogenase activity.
請求項5又は6に記載のポリヌクレオチドを含むベクター。 A vector comprising the polynucleotide according to claim 5 or 6. 請求項7に記載のベクターを含む形質転換体。 A transformant comprising the vector according to claim 7. 請求項8に記載の形質転換体を培養する工程、及び得られた培養液を精製する工程、を含む、アルドヘキソースデヒドロゲナーゼの製造方法。 A method for producing aldohexose dehydrogenase, comprising a step of culturing the transformant according to claim 8 and a step of purifying the obtained culture broth. 請求項1〜4及びのいずれかに記載のアルドヘキソースデヒドロゲナーゼをD−マンノースを含む試料と接触させる工程を含む、D−マンノース濃度の測定方法。 A method for measuring a D-mannose concentration, comprising a step of contacting the aldohoxose dehydrogenase according to any one of claims 1 to 4 with a sample containing D-mannose. 請求項1〜4のいずれかに記載のアルドヘキソースデヒドロゲナーゼを含むプロダクト。 A product comprising the aldohexose dehydrogenase according to any one of claims 1 to 4. 請求項1〜4のいずれかに記載のアルドヘキソースデヒドロゲナーゼを含むD−マンノース濃度測定用センサ。 The sensor for D-mannose density | concentration measurement containing the aldohexose dehydrogenase in any one of Claims 1-4.
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