JP2015213506A - D-succinylase, and method for producing d-amino acid using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel D-succinylase which has high hydrolytic activity on N-succinyl-D-amino acid and is capable of producing D-amino acid with high yield on an industrial scale and in a period of time suitable for commercial production when combined with succinyl amino acid racemase.SOLUTION: Disclosed is a protein which is represented by any one of the following (a) to (d): (a) a protein that is encoded by a gene consisting of a specific base sequence; (b) a protein consisting of a specific amino acid sequence; (c) a protein encoded by a gene consisting of a base sequence having 90% or more of identity with the specific base sequence, and has D-succinylase activity; and (d) a protein consisting of an amino acid sequence produced by substituting, deleting, inserting and/or adding one or several amino acids in the protein consisting of the specific amino acid sequence, and has D-succinylase activity.

Description

本発明は、医薬品等の中間体の原料となるD−アミノ酸の製造に利用できる、N−サクシニル−D−アミノ酸を脱アシル化してD−アミノ酸を生成する活性を有するタンパク質(以下、D−サクシニラーゼと呼ぶ)に関する。また、本発明は、かかるD−サクシニラーゼと、N−サクシニルアミノ酸ラセマーゼを組み合わせて使用することにより、N−サクシニル−DL−アミノ酸からD−アミノ酸を効率的に製造する方法に関する。   The present invention relates to a protein having an activity of deacylating N-succinyl-D-amino acid to produce D-amino acid (hereinafter referred to as D-succinylase), which can be used for the production of D-amino acid as a raw material for intermediates such as pharmaceuticals Called). The present invention also relates to a method for efficiently producing D-amino acid from N-succinyl-DL-amino acid by using such D-succinylase in combination with N-succinyl amino acid racemase.

光学活性アミノ酸は、医薬品、農薬及び食品などの分野で多くの需要があるが、D−アミノ酸は、光学的に純粋なアミノ酸、特に発酵法などの産物(天然のアミノ酸)として得ることが難しい。従って、D−アミノ酸を、いかにして効率的に製造するかは、産業上重要な課題となっている。   Optically active amino acids have many demands in the fields of pharmaceuticals, agricultural chemicals, foods and the like, but D-amino acids are difficult to obtain as optically pure amino acids, particularly products (natural amino acids) such as fermentation methods. Therefore, how to efficiently produce D-amino acids is an important industrial issue.

この課題に対して、N−アセチルアミノ酸のラセミ体を合成し、酵素法によりラセミ体中のD体を選択的に加水分解する方法が開発された。この方法は、D−アミノアシラーゼなどの酵素の特異性を利用してN−アセチル−DL−アミノ酸を加水分解し、必要なD−アミノ酸のみを特異的に生成させる方法であり、光学純度に優れた生成物を容易に得ることができる(特許文献1、2、3)。   In response to this problem, a method has been developed in which a racemate of N-acetylamino acid is synthesized and the D form in the racemate is selectively hydrolyzed by an enzymatic method. This method is a method in which N-acetyl-DL-amino acid is hydrolyzed using the specificity of an enzyme such as D-aminoacylase to specifically produce only the necessary D-amino acid, and is excellent in optical purity. Products can be easily obtained (Patent Documents 1, 2, and 3).

しかし、この方法でD−アミノ酸の収率を向上させるには、ラセミ体の半分、すなわちD−アミノアシラーゼに対して反応せず系中に残存したN−アセチル−L−アミノ酸を化学的にラセミ化してN−アセチル−DL−アミノ酸に戻し、再度原料として用いるという工程が必要となる。そこで、N−アセチル−L−アミノ酸のラセミ化を触媒するラセマーゼ作用を有する酵素が有用となる。たとえば、医薬品原料などとして重要であるD−トリプトファンは、N−アセチル−DL−トリプトファンをD−アミノアシラーゼにより加水分解することにより得ることができる。そして、D−アミノアシラーゼに対して反応せず系中に残存したN−アセチル−L−トリプトファンをラセマーゼにより再度ラセミ化し、生成したラセミ体中のN−アセチル−D−トリプトファンをD−アミノアシラーゼにより加水分解する。この二つの工程を一連の酵素反応として連続的に行うことにより、D−トリプトファンを高収率で得ることができる(特許文献4)。   However, in order to improve the yield of D-amino acid by this method, half of the racemate, that is, N-acetyl-L-amino acid remaining in the system without reacting with D-aminoacylase is chemically racemic. It needs to be converted to N-acetyl-DL-amino acid and used again as a raw material. Therefore, an enzyme having a racemase action that catalyzes the racemization of N-acetyl-L-amino acid is useful. For example, D-tryptophan, which is important as a pharmaceutical raw material, can be obtained by hydrolyzing N-acetyl-DL-tryptophan with D-aminoacylase. Then, N-acetyl-L-tryptophan that did not react with D-aminoacylase and remained in the system was racemized again with racemase, and N-acetyl-D-tryptophan in the generated racemate was converted with D-aminoacylase. Hydrolyzes. By continuously performing these two steps as a series of enzymatic reactions, D-tryptophan can be obtained in high yield (Patent Document 4).

このような用途に有効なラセマーゼとして、N−アシルアミノ酸ラセマーゼが知られている。この酵素は、N−アシル修飾されていないアミノ酸には作用せず、N−アシルアミノ酸を特異的にラセミ化する酵素である。化学合成されたN−アセチルアミノ酸のラセミ体を原料とし、D−アミノアシラーゼとN−アシルアミノ酸ラセマーゼを反応させることにより、D−アミノ酸を高収率で得ることができると考えられる。   N-acyl amino acid racemase is known as a racemase effective for such use. This enzyme does not act on amino acids that are not N-acyl modified, and is an enzyme that specifically racemates N-acyl amino acids. It is considered that D-amino acid can be obtained in a high yield by reacting a chemically synthesized N-acetylamino acid racemate with D-aminoacylase and N-acylamino acid racemase.

しかし、この方法は実用化に大きな障害があった。それは、報告されているN−アシルアミノ酸ラセマーゼのN−アセチルアミノ酸への反応性が極めて低いため、工業的な規模、時間において、高収率でD−アミノ酸が得られないことである。   However, this method has a great obstacle to practical use. This is because the reported reactivity of N-acylamino acid racemase to N-acetylamino acid is extremely low, so that D-amino acid cannot be obtained in high yield on an industrial scale and time.

これに対して、N−サクシニルアミノ酸を基質とするN−アシルアミノ酸ラセマーゼ、即ちサクシニルアミノ酸ラセマーゼが同定され、当該酵素を用いることにより、工業的な規模、時間での効率的なN−サクシニルアミノ酸のラセミ化が可能になったことが報告されている(特許文献5、6、非特許文献1)。   In contrast, N-acylamino acid racemase using N-succinylamino acid as a substrate, that is, succinylamino acid racemase, has been identified, and by using this enzyme, efficient N-succinylamino acid on an industrial scale and time can be obtained. It has been reported that racemization has become possible (Patent Documents 5 and 6, Non-Patent Document 1).

一方、N−サクシニルアミノ酸を基質とするアシラーゼ反応については、従来公知のD−アミノアシラーゼが、ごくわずかにN−サクシニル−D−アミノ酸を加水分解できることは分かっていたものの(特許文献5)、N−アセチル−D−アミノ酸を基質とした時と比較すると、その加水分解活性は格段に低かった。そのため、従来公知のD−アミノアシラーゼをサクシニルアミノ酸ラセマーゼと組み合わせても、工業的な規模、時間において、高収率でD−アミノ酸を得ることはできなかった。   On the other hand, as for the acylase reaction using N-succinylamino acid as a substrate, although it has been known that a conventionally known D-aminoacylase can slightly hydrolyze N-succinyl-D-amino acid (Patent Document 5), N Compared with the case where -acetyl-D-amino acid was used as a substrate, the hydrolysis activity was remarkably low. Therefore, even when a conventionally known D-aminoacylase is combined with succinyl amino acid racemase, it was not possible to obtain D-amino acid in high yield on an industrial scale and time.

特開2002−320491号公報JP 2002-320491 A 特開2006−254789号公報JP 2006-254789 A WO2004/055179WO2004 / 055179 特開2001−46088号公報JP 2001-46088 A 特開2008−061642号公報JP 2008-061642 A 特開2008−307006号公報JP 2008-307006 A

Sakai A.et al.,Biochemistry,2006,45(14),4455−62Sakai A.I. et al. , Biochemistry, 2006, 45 (14), 4455-62.

本発明は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は、N−サクシニル−D−アミノ酸の加水分解活性が高く、サクシニルアミノ酸ラセマーゼと組み合わせることにより、工業的な規模、時間においてD−アミノ酸を高収率で製造することができる新規なD−サクシニラーゼを提供することにある。   The present invention was devised in view of the current state of the prior art, and its purpose is to have a high N-succinyl-D-amino acid hydrolyzing activity, and in combination with succinyl amino acid racemase, the industrial scale, time Is to provide a novel D-succinylase capable of producing a D-amino acid in high yield.

本発明者は、上記目的を達成するために、N−サクシニル−D−アミノ酸加水分解能力を指標として様々な土壌微生物をスクリーニングした結果、N−サクシニル−D−アミノ酸を加水分解する能力に優れる新規な微生物(クプリアビダス(Cupriavidus)・エスピー.P4−10−C)を見出し、該新規な微生物が新規なD−サクシニラーゼを産生していることを見出した。さらに、該新規なD−サクシニラーゼ遺伝子のクローニングに成功し、DNA組換え法によりD−サクシニラーゼの遺伝子工学的生産にも成功した。
また、本発明者らは、前記知見を基に、公的機関に寄託されているこの微生物の近縁種についても鋭意探索を行い、それらの中からもN−サクシニル−D−アミノ酸を加水分解する能力に優れるものを見出し、該寄託微生物が新規なD−サクシニラーゼを産生していることを見出した。さらに、これらの新規なD−サクシニラーゼ遺伝子のクローニングに成功し、DNA組換え法によりD−サクシニラーゼの生産にも成功した。そして、これらの知見に基づき、本発明者らは、本発明を完成させた。
In order to achieve the above object, the present inventor screened various soil microorganisms using N-succinyl-D-amino acid hydrolyzing ability as an index. As a result, the present inventor has a novel ability to hydrolyze N-succinyl-D-amino acid. A novel microorganism (Cupriavidus sp. P4-10-C) was found, and the novel microorganism produced a novel D-succinylase. Furthermore, the novel D-succinylase gene was successfully cloned and D-succinylase was also successfully engineered by DNA recombination.
In addition, based on the above knowledge, the present inventors have also eagerly searched for related species of this microorganism deposited in public institutions, and hydrolyzed N-succinyl-D-amino acid from among them. It was found that the substance has an excellent ability to do so, and that the deposited microorganism produces a novel D-succinylase. Furthermore, these novel D-succinylase genes were successfully cloned and D-succinylase was also successfully produced by DNA recombination. And based on these knowledge, the present inventors completed this invention.

すなわち、本発明によれば、(a)〜(d)のいずれか1つで表されることを特徴とするタンパク質が提供される:
(a)配列番号2,4,6または8に記載の塩基配列からなる遺伝子によってコードされるタンパク質;
(b)配列番号1,3,5または7に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質;
(c)配列番号2,4,6または8に記載の塩基配列と相補的な塩基配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされ、かつ、D−サクシニラーゼ活性を有するタンパク質;
(d)配列番号1,3,5または7に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質において1または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、および/または付加したアミノ酸配列からなり、かつ、D−サクシニラーゼ活性を有するタンパク質。
That is, according to the present invention, a protein represented by any one of (a) to (d) is provided:
(A) a protein encoded by a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, 6 or 8;
(B) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, 5 or 7;
(C) a protein encoded by a polynucleotide that hybridizes with a base sequence complementary to the base sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, 6 or 8 under stringent conditions and has D-succinylase activity;
(D) a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, 5 or 7, consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added, and D-succinylase Protein with activity.

また、本発明によれば、(a)〜(d)のいずれか1つで表されることを特徴とする遺伝子が提供される:
(a)配列番号2,4,6または8に記載の塩基配列からなる遺伝子;
(b)配列番号1,3,5または7に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子;
(c)配列番号2,4,6または8に記載の塩基配列と相補的な塩基配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、D−サクシニラーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
(d)配列番号1,3,5または7に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質において1または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、および/または付加したアミノ酸配列に対応する塩基配列からなり、かつ、D−サクシニラーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。
In addition, according to the present invention, there is provided a gene characterized by being represented by any one of (a) to (d):
(A) a gene comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, 6 or 8;
(B) a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, 5 or 7;
(C) a gene that hybridizes with a base sequence complementary to the base sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, 6 or 8 under a stringent condition and encodes a protein having D-succinylase activity;
(D) consisting of a base sequence corresponding to the amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, 5 or 7; And a gene encoding a protein having D-succinylase activity.

さらに、本発明によれば、上記遺伝子をベクターに挿入して組換えベクターを調製し、この組換えベクターで宿主細胞を形質転換して形質転換体を調製し、この形質転換体を培養する工程を含むことを特徴とする上記タンパク質の製造方法が提供される。   Further, according to the present invention, a step of preparing a recombinant vector by inserting the gene into a vector, transforming a host cell with the recombinant vector, preparing a transformant, and culturing the transformant A method for producing the protein is provided.

さらに、本発明によれば、上記タンパク質を用いてN−サクシニル−DL−アミノ酸中のN−サクシニル−D−アミノ酸を加水分解する工程、及びN−サクシニルアミノ酸ラセマーゼを用いてN−サクシニル−L−アミノ酸をラセミ化してN−サクシニル−D−アミノ酸を生成させる工程を含むことを特徴とするD−アミノ酸の製造方法が提供される。   Furthermore, according to the present invention, a step of hydrolyzing N-succinyl-D-amino acid in N-succinyl-DL-amino acid using the above protein, and N-succinyl-L-- using N-succinyl amino acid racemase There is provided a method for producing a D-amino acid comprising the step of racemizing an amino acid to produce N-succinyl-D-amino acid.

本発明のD−サクシニラーゼは、従来の酵素に比べてN−サクシニル−D−アミノ酸の加水分解活性が格段に高いため、公知のサクシニルアミノ酸ラセマーゼと組み合わせて使用することにより、N−アシルアミノ酸の効率的なラセミ化と加水分解が可能となる。従って、本発明によれば、医薬品原料などとして有用なD−アミノ酸を、工業的な規模、時間において高収率で得ることが可能となる。   Since the D-succinylase of the present invention has a significantly higher hydrolysis activity of N-succinyl-D-amino acid than the conventional enzyme, the efficiency of N-acyl amino acid can be improved by using it in combination with a known succinyl amino acid racemase. Racemization and hydrolysis are possible. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a D-amino acid useful as a pharmaceutical raw material in a high yield on an industrial scale and time.

図1は、クプリアビダス・エスピー.P4−10−C株の生産するD−サクシニラーゼの電気泳動法による電気泳動像を示す図である。FIG. 1 shows Cupriavidus Sp. It is a figure which shows the electrophoresis image by the electrophoresis method of D-succinylase which P4-10-C strain | stump | stock produces. 図2は、クプリアビダス・エスピー.P4−10−C株の生産するD−サクシニラーゼの温度安定性測定時の残存相対活性を示す図である。FIG. 2 shows Cupriavidus Sp. It is a figure which shows the residual relative activity at the time of temperature stability measurement of D-succinylase which P4-10-C strain | stump | stock produces. 図3は、クプリアビダス・エスピー.P4−10−C株の生産するD−サクシニラーゼの至適温度測定時の相対活性を示す図である。FIG. 3 shows Cupriavidus Sp. It is a figure which shows the relative activity at the time of the optimal temperature measurement of D-succinylase which P4-10-C strain | stump | stock produces. 図4は、クプリアビダス・エスピー.P4−10−C株の生産するD−サクシニラーゼの至適pH測定時の相対活性を示す図である。FIG. 4 shows Cupriavidus Sp. It is a figure which shows the relative activity at the time of the optimal pH measurement of D-succinylase which P4-10-C strain | stump | stock produces. 図5は、各種D−サクシニラーゼのD−サクシニラーゼ活性を示す図である。FIG. 5 shows the D-succinylase activity of various D-succinylases. 図6は、形質転換体の生産するD−サクシニラーゼの温度安定性測定時の残存相対活性を示す図である。FIG. 6 is a graph showing the residual relative activity when measuring the temperature stability of D-succinylase produced by a transformant. 図7は、形質転換体の生産するD−サクシニラーゼの至適温度測定時の相対活性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the relative activity of the D-succinylase produced by the transformant when measuring the optimum temperature. 図8は、形質転換体の生産するD−サクシニラーゼのpH安定性測定時の残存相対活性を示す図である。FIG. 8 is a graph showing the residual relative activity when measuring the pH stability of D-succinylase produced by a transformant. 図9は、形質転換体の生産するD−サクシニラーゼの至適pH測定時の相対活性を示す図である。FIG. 9 is a graph showing the relative activity of the D-succinylase produced by the transformant when measuring the optimum pH. 図10は、N−サクシニル−DL−フェニルアラニンに対するD−サクシニラーゼ反応時の加水分解率を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the hydrolysis rate during D-succinylase reaction on N-succinyl-DL-phenylalanine. 図11は、N−サクシニル−DL−フェニルアラニンに対するD−サクシニラーゼとサクシニルアミノ酸ラセマーゼ反応時の加水分解率を示す図である。FIG. 11 is a figure which shows the hydrolysis rate at the time of D-succinylase and succinyl amino acid racemase reaction with respect to N-succinyl-DL-phenylalanine. 図12は、N−サクシニル−DL−トリプトファンに対するD−サクシニラーゼとサクシニルアミノ酸ラセマーゼ反応時の加水分解率を示す図である。FIG. 12 is a figure which shows the hydrolysis rate at the time of D-succinylase and succinyl amino acid racemase reaction with respect to N-succinyl-DL-tryptophan. 図13は、N−サクシニル−DL−ビフェニルアラニンに対するD−サクシニラーゼとサクシニルアミノ酸ラセマーゼ反応時の加水分解率を示す図である。FIG. 13 is a figure which shows the hydrolysis rate at the time of D-succinylase and succinyl amino acid racemase reaction with respect to N-succinyl-DL-biphenylalanine.

本発明のD−サクシニラーゼは、(a)配列番号2,4,6または8に記載の塩基配列からなる遺伝子によってコードされるタンパク質、または(b)配列番号1,3,5または7に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質である。配列番号2は、新規な土壌微生物クプリアビダス・エスピー.P4−10−C株のD−サクシニラーゼの塩基配列であり、配列番号1は、そのアミノ酸配列である。配列番号4,6,8は、クプリアビダス・エスピー.P4−10−C株の近縁種のD−サクシニラーゼの塩基配列である。具体的には、配列番号4は、クプリアビダス・メタリデュランス(Cupriavidus metallidurans)の、配列番号6は、クプリアビダス・ネケター(Cupriavidus necator)の、配列番号8は、ラルストニア・ピケッティ(Ralstonia pickettii)のD−サクシニラーゼの塩基配列である。配列番号3,5,7はそれぞれ、配列番号4,6,8の塩基配列に対応するアミノ酸配列である。なお、上述のクプリアビダス属の細菌の中には、ラルストニア属の細菌として文献に表記されているものもあるが、クプリアビダス属が正式な属名として一般的に使用され始めている。これらの細菌の学術名は、将来の再分類により、統一又は変更される可能性がある。   The D-succinylase of the present invention is (a) a protein encoded by a gene consisting of a base sequence described in SEQ ID NO: 2, 4, 6 or 8, or (b) a protein described in SEQ ID NO: 1, 3, 5 or 7. A protein consisting of an amino acid sequence. SEQ ID NO: 2 is a novel soil microorganism Cupriavidus sp. It is the base sequence of D-succinylase of P4-10-C strain, and SEQ ID NO: 1 is its amino acid sequence. SEQ ID NOs: 4, 6, and 8 are Cupriavidus sp. It is the base sequence of D-succinylase of the relative species of P4-10-C strain. Specifically, SEQ ID NO: 4 is from Cupriavidus metallidurans, SEQ ID NO: 6 is from Cupriavidus nekator, and SEQ ID NO: 8 is from Ralstonia picketi Is the base sequence. SEQ ID NOs: 3, 5, and 7 are amino acid sequences corresponding to the base sequences of SEQ ID NOs: 4, 6, and 8, respectively. In addition, some of the above-mentioned bacteria belonging to the genus Cupriavidus are described in the literature as bacteria belonging to the genus Ralstonia, but the genus Cupriavidus has begun to be generally used as an official genus name. The scientific names of these bacteria may be unified or changed due to future reclassification.

上記(a)および(b)のタンパク質は、N−サクシニルアミノ酸のD体とL体のうちD体であるN−サクシニル−D−アミノ酸に対する加水分解活性が高く、D−アミノ酸を効率的に生成させることができるという特徴を有する。上記(a)および(b)のタンパク質は、N−アセチルアミノ酸よりもN−サクシニルアミノ酸に対して顕著に高い活性を有する。これらのことから、上記(a)および(b)のタンパク質は、N−サクシニル−D−アミノ酸を効率的に加水分解してD−アミノ酸とコハク酸を生成する反応を触媒する酵素、つまりD−サクシニラーゼであると言える。   The above proteins (a) and (b) have high hydrolytic activity for N-succinyl-D-amino acid, which is D-form of N-succinylamino acid, and D-amino acid is efficiently generated. It has the feature that can be made. The above proteins (a) and (b) have significantly higher activity against N-succinylamino acids than N-acetylamino acids. From these facts, the proteins (a) and (b) described above are enzymes that catalyze the reaction of efficiently hydrolyzing N-succinyl-D-amino acid to produce D-amino acid and succinic acid, that is, D- It can be said to be a succinylase.

本発明のD−サクシニラーゼの理化学的性質は、以下の(i)〜(vi)に示す通りである。   The physicochemical properties of the D-succinylase of the present invention are as shown in the following (i) to (vi).

(i)作用:N−サクシニル−D−アミノ酸を加水分解して、D−アミノ酸を生じる。
(ii)サブユニット構造:SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動における分子量が50〜70kダルトンと20〜30kダルトンを示すサブユニットを含有するヘテロダイマーである。
(iii)基質特異性:下記一般式(I)に示す任意のN−サクシニル−D−アミノ酸に対して作用する。
(一般式(I)中、Rは、置換基を有してもよい炭素数4〜20のアリール基、または置換基を有してもよい炭素数5〜20のアラルキル基を示す。)
上記Rにおける置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基としては、フェニル基、4−ヒドロキシフェニル基などが挙げられる。置換基としては、アミノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルカノイル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、又はハロゲン原子等が挙げられる。また、置換基を有していてもよい炭素数7〜20のアラルキル基としては、特に限定されず、例えば、ベンジル基、インドリルメチル基、4−フェニルベンジル基、4−ヒドロキシベンジル基等が挙げられる。
(iv)温度安定性:酵素濃度(0.2mg/mL)、リン酸緩衝溶液(pH7.5)で60分間熱処理した場合、50℃で残存活性が90%以上である。
(v)至適温度:酵素濃度(0.01mg/mL)、リン酸緩衝溶液(pH7.5)で反応させる場合、温度45〜50℃が至適である。なお、至適とは、酵素濃度(0.01mg/mL)、リン酸緩衝溶液(pH7.5)において、30℃、40℃、45℃、50℃、60℃でそれぞれ5分間反応させた場合の活性が最も高かった温度で測定された活性値を100%としたときの相対値が80%以上である温度範囲を示す。
(vi)至適pH:酵素濃度(0.01mg/mL)、37℃で60分間反応させる場合、pH7〜8が至適である。なお、至適とは、酵素濃度(0.01mg/mL)、緩衝溶液にはリン酸緩衝溶液(pH5.5−pH7.5)、Tris−HCl(pH7.5−pH8.5)、ホウ酸緩衝溶液(pH8.5−pH10.0)を用い、37℃で60分間反応させた場合の活性が最も高かったpHで測定された活性値を100%としたときの相対値が80%以上である温度範囲を示す。
(I) Action: Hydrolyzes N-succinyl-D-amino acid to produce D-amino acid.
(Ii) Subunit structure: a heterodimer containing subunits having molecular weights of 50 to 70 kdalton and 20 to 30 kdalton in SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.
(Iii) Substrate specificity: acts on any N-succinyl-D-amino acid represented by the following general formula (I).
(In general formula (I), R represents an aryl group having 4 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aralkyl group having 5 to 20 carbon atoms which may have a substituent.)
Examples of the aryl group having 6 to 20 carbon atoms which may have a substituent in R include a phenyl group and a 4-hydroxyphenyl group. Examples of the substituent include an amino group, hydroxyl group, nitro group, cyano group, carboxyl group, alkyl group, aralkyl group, aryl group, alkanoyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxyl group, or halogen atom. Moreover, it does not specifically limit as a C7-20 aralkyl group which may have a substituent, For example, a benzyl group, an indolylmethyl group, 4-phenylbenzyl group, 4-hydroxybenzyl group etc. Can be mentioned.
(Iv) Temperature stability: When heat-treated for 60 minutes with enzyme concentration (0.2 mg / mL) and phosphate buffer solution (pH 7.5), the residual activity is 90% or more at 50 ° C.
(V) Optimal temperature: When reacting with an enzyme concentration (0.01 mg / mL) and a phosphate buffer solution (pH 7.5), a temperature of 45 to 50 ° C. is optimal. Optimum means that the enzyme concentration (0.01 mg / mL) and phosphate buffer solution (pH 7.5) are reacted at 30 ° C, 40 ° C, 45 ° C, 50 ° C, and 60 ° C for 5 minutes each. The temperature range in which the relative value is 80% or more when the activity value measured at the temperature at which the activity was highest is 100% is shown.
(Vi) Optimal pH: pH 7-8 is optimal when the reaction is performed at an enzyme concentration (0.01 mg / mL) at 37 ° C. for 60 minutes. Note that “optimum” means enzyme concentration (0.01 mg / mL), phosphate buffer solution (pH 5.5-pH 7.5), Tris-HCl (pH 7.5-pH 8.5), boric acid. Using a buffer solution (pH 8.5-pH 10.0) and reacting at 37 ° C. for 60 minutes, the activity value measured at the pH at which the activity was highest was 100%, and the relative value was 80% or more. Indicates a temperature range.

本発明は、(a)配列番号2,4,6または8に記載の塩基配列からなる遺伝子、および(b)配列番号1,3,5または7に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子も包含する。これらは、上記(a)および(b)のタンパク質に対応する遺伝子である。   The present invention relates to (a) a gene consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, 6 or 8, and (b) a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, 5 or 7. Is also included. These are genes corresponding to the above proteins (a) and (b).

本発明のD−サクシニラーゼは、上記(a)および(b)のものに限定されず、(c)配列番号2,4,6または8に記載の塩基配列と相補的な塩基配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされ、かつ、D−サクシニラーゼ活性を有するタンパク質、または(d)配列番号1,3,5または7に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質において1または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、および/または付加したアミノ酸配列からなり、かつ、D−サクシニラーゼ活性を有するタンパク質も含む。また、本発明の遺伝子は、(c)配列番号2,4,6または8に記載の塩基配列と相補的な塩基配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、D−サクシニラーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、または(d)配列番号1,3,5または7に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質において1または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、および/または付加したアミノ酸配列に対応する塩基配列からなり、かつ、D−サクシニラーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子も含む。これは、タンパク質をコードする遺伝子の塩基配列の一部に変異が生じたり、またその結果としてタンパク質のアミノ酸配列の一部に変異が生じても、機能的には同等のタンパク質であることが多いからである。また、本発明のD−サクシニラーゼの遺伝子を、由来生物以外の宿主生物(大腸菌など)に組込んで本発明のD−サクシニラーゼを発現させる場合、発現効率向上のため、宿主生物のコドンユーセージに合わせて塩基配列を変更することもあるからである。   The D-succinylase of the present invention is not limited to those of the above (a) and (b), and (c) a base sequence complementary to the base sequence described in SEQ ID NO: 2, 4, 6 or 8 and stringent 1 or several amino acids in a protein encoded by a polynucleotide that hybridizes under conditions and having D-succinylase activity, or (d) a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, 5 or 7 Includes a protein having an amino acid sequence substituted, deleted, inserted and / or added and having D-succinylase activity. The gene of the present invention hybridizes under stringent conditions with a nucleotide sequence complementary to (c) the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, 6 or 8, and has D-succinylase activity. A gene encoding a protein, or (d) an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or added in a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, 5 or 7 A gene comprising a corresponding base sequence and encoding a protein having D-succinylase activity is also included. This is often a functionally equivalent protein even if a part of the base sequence of the gene encoding the protein is mutated, and as a result, part of the amino acid sequence of the protein is mutated. Because. In addition, when the D-succinylase gene of the present invention is incorporated into a host organism (such as Escherichia coli) other than the source organism to express the D-succinylase of the present invention, the codon usage of the host organism is used to improve the expression efficiency. This is because the base sequence may be changed together.

ここで、「1若しくは数個」とは、アミノ酸残基のタンパク質の立体構造やD−サクシニラーゼ活性を大きく損なわない範囲のものであり、具体的には、1〜50個、好ましくは1〜30個、より好ましくは1〜20個、さらに好ましくは1〜10個である。ただし、配列表の配列番号1,3,5または7に記載のアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、付加及び/又は逆位を含むアミノ酸配列の場合には、30℃、pH7〜8の条件下で配列表の配列番号1,3,5または7に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質の50%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上のD−サクシニラーゼ活性を保持していることが望ましい。   Here, “one or several” is a range that does not significantly impair the three-dimensional structure of the protein of amino acid residues and D-succinylase activity, and specifically 1 to 50, preferably 1 to 30. More preferably, it is 1-20, More preferably, it is 1-10. However, in the case of an amino acid sequence including substitution, deletion, insertion, addition and / or inversion of one or several amino acid residues in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, 5 or 7 in the sequence listing 50% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more of the protein having the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1, 3, 5 or 7 in the sequence listing under the conditions of 30 ° C. and pH 7-8 Preferably, 95% or more of D-succinylase activity is retained.

また、「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。この条件を明確に数値化することは困難であるが、一例を示せば、相同性が高いDNA同士、例えば80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上の相同性を有するDNA同士がハイブリダイズし、それより相同性が低いDNA同士がハイブリダイズしない条件(ここでいう相同性(homology)は、比較する配列間において一致する塩基の数が最大となるような並べ方にして演算された値であることが望ましい)、あるいは通常のサザンハイブリダイゼーションの洗いの条件である60℃、1×SSC、0.1% SDS、好ましくは60℃、0.1×SSC、0.1% SDS、さらに好ましくは65℃、0.1×SSC、0.1% SDSに相当するに相当する塩濃度でハイブリダイズする条件が挙げられる。ただし、配列表の配列番号2,4,6または8に記載の塩基配列と相補的な塩基配列とストリンジェントな条件でハイブリダイズする塩基配列の場合には、30℃、pH7〜8の条件下で配列表の配列番号1,3,5または7に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質の50%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上のD−サクシニラーゼ活性を保持していることが望ましい。   “Stringent conditions” refers to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. Although it is difficult to quantify this condition clearly, for example, highly homologous DNAs, for example, 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and still more preferably 95%. The conditions in which DNAs having the above homology hybridize and DNAs having lower homology do not hybridize to each other (here, homology is the maximum number of bases that match between the sequences to be compared). It is desirable that the values be calculated in such a way that they are arranged in such a manner), or 60 ° C., 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 60 ° C., 0.1, which is a washing condition for normal Southern hybridization X SSC, 0.1% SDS, more preferably at 65 ° C, 0.1 x SSC, 0.1% SDS Conditions, and the like. However, in the case of a base sequence that hybridizes under stringent conditions with a base sequence complementary to the base sequence described in SEQ ID NO: 2, 4, 6 or 8 in the sequence listing, at 30 ° C. and pH 7-8 D-succinylase activity of 50% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and still more preferably 95% or more of the protein having the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1, 3, 5 or 7 in the Sequence Listing It is desirable to hold

上記(c)及び(d)のD−サクシニラーゼ活性を有するタンパク質及びその遺伝子は、例えばTransformerMutagenesis Kit;Clonetech製、EXOIII/Mung Bean Deletion Kit;Stratagene製、QuickChange Site Directed Mutagenesis Kit;Stratagene製、KOD−Plus−Mutagenesis Kit;東洋紡製などの市販のキットやPCR法を利用して配列番号2,4,6または8に記載の塩基配列を改変することによって得ることができる。得られた遺伝子によってコードされるタンパク質の活性は、例えば、得られた遺伝子を大腸菌に導入して形質転換体を作成し、この形質転換体を培養して酵素タンパク質を生成させ、この形質転換体、この形質転換体の菌体破砕液もしくは精製した酵素タンパク質をN−サクシニル−DL−アミノ酸に添加してD−アミノ酸の生成を実施例に記載の方法で測定することによって確認することができる。   The proteins having the D-succinylase activity and the gene thereof (c) and (d) are, for example, Transformer Mutagenesis Kit; manufactured by Clonetech; EXOIII / Mung Bean Deletion Kit; manufactured by Stratagene; manufactured by QuickChange Kit; -Mutagenesis Kit; can be obtained by modifying the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, 4, 6 or 8 using a commercially available kit such as Toyobo or PCR method. The activity of the protein encoded by the obtained gene is, for example, by introducing the obtained gene into Escherichia coli to produce a transformant, and culturing the transformant to produce an enzyme protein. The cell disruption solution of this transformant or the purified enzyme protein can be added to N-succinyl-DL-amino acid, and the production of D-amino acid can be measured by the method described in the Examples.

次に、本発明のD−サクシニラーゼの製造方法について説明する。本発明のD−サクシニラーゼの製造は、その遺伝子を適当なベクターに挿入して組換えベクターを調製し、この組換えベクターで適当な宿主細胞を形質転換して形質転換体を調製し、この形質転換体を培養することによって容易に行うことができる。   Next, the manufacturing method of D-succinylase of this invention is demonstrated. The D-succinylase of the present invention is produced by inserting a gene into an appropriate vector to prepare a recombinant vector, transforming an appropriate host cell with the recombinant vector, preparing a transformant, This can be done easily by culturing the transformant.

ベクターとしては、原核および/または真核細胞の各種宿主細胞内で複製保持または自律増殖できるものであれば特に限定されず、プラスミドベクターおよびファージベクター、ウィルスベクター等が包含される。組換えベクターの調製は、常法に従って行えばよく、例えば、これらのベクターに、本発明のD−サクシニラーゼの遺伝子を適当な制限酵素およびリガーゼ、あるいは必要に応じてさらにリンカーもしくはアダプターDNAを用いて連結することにより容易に行うことができる。また、Taqポリメラーゼのように増幅末端に一塩基を付加するようなDNAポリメラーゼを用いて増幅作製した遺伝子断片であれば、TAクローニングによるベクターへの接続も可能である。   The vector is not particularly limited as long as it can be retained and autonomously propagated in various prokaryotic and / or eukaryotic host cells, and includes plasmid vectors, phage vectors, viral vectors, and the like. Recombinant vectors can be prepared according to conventional methods. For example, the D-succinylase gene of the present invention is added to these vectors using appropriate restriction enzymes and ligases, or, if necessary, linkers or adapter DNAs. It can be easily performed by connecting. In addition, gene fragments amplified using a DNA polymerase that adds a single base to the amplification end, such as Taq polymerase, can be connected to a vector by TA cloning.

また、宿主細胞としては、従来公知のものが使用可能であり、組換え発現系が確立しているものであれば特に制限されないが、好ましくは大腸菌、枯草菌、放線菌、麹菌、酵母といった微生物ならびに昆虫細胞、動物細胞、高等植物などが挙げられ、より好ましくは微生物が挙げられ、特に好ましくは大腸菌(例えば、K12株、B株など)が挙げられる。形質転換体の調製は、常法に従って行えばよい。   Moreover, as a host cell, a conventionally known cell can be used and is not particularly limited as long as a recombinant expression system is established. Preferably, microorganisms such as Escherichia coli, Bacillus subtilis, Actinomyces, Neisseria gonorrhoeae and yeast are used. Insect cells, animal cells, higher plants, etc., more preferably microorganisms, and particularly preferably Escherichia coli (for example, K12 strain, B strain, etc.). The transformant may be prepared according to a conventional method.

得られた形質転換体を、その宿主細胞に応じた適当な培養条件で一定期間培養すれば、組込まれた遺伝子から本発明のD−サクシニラーゼが発現されて、形質転換体中に蓄積する。   When the obtained transformant is cultured for a certain period of time under appropriate culture conditions according to the host cell, the D-succinylase of the present invention is expressed from the incorporated gene and accumulated in the transformant.

形質転換体中に蓄積した本発明のD−サクシニラーゼは、未精製のまま用いることができるが、精製したものを使用しても良い。この精製方法としては、従来公知のものが使用可能であり、例えば、培養後の形質転換体あるいはその培養物を適当な緩衝液中でホモジナイズし、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行うことができる。このような分離技術としては、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ゲル電気泳動(PAGE)、ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)など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など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、等電点電気泳動など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。   The D-succinylase of the present invention accumulated in the transformant can be used as it is, but may be used after purification. As this purification method, a conventionally known method can be used. For example, a transformed body after culture or a culture thereof is homogenized in an appropriate buffer, and cell extraction is carried out by sonication or surfactant treatment. A liquid can be obtained, and separation techniques conventionally used for protein separation and purification can be appropriately combined therewith. Such separation techniques include salting-out, solvent precipitation methods and other methods utilizing differences in solubility, dialysis, ultrafiltration, gel filtration, non-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE), sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide. Method using molecular weight difference such as gel electrophoresis (SDS-PAGE), method using charge such as ion exchange chromatography and hydroxyapatite chromatography, method using specific affinity such as affinity chromatography, reverse Examples include, but are not limited to, a method using a difference in hydrophobicity such as phase high performance liquid chromatography and a method using a difference in isoelectric point such as isoelectric focusing.

次に、本発明のD−サクシニラーゼをサクシニルアミノ酸ラセマーゼと組み合わせて用いてD−アミノ酸を製造する方法について説明する。本発明によれば、D−アミノ酸は、本発明のD−サクシニラーゼを用いてN−サクシニル−DL−アミノ酸(ラセミ体)中のN−サクシニル−D−アミノ酸(D体)を効率的に加水分解する工程によって製造される。   Next, a method for producing a D-amino acid using the D-succinylase of the present invention in combination with a succinyl amino acid racemase will be described. According to the present invention, D-amino acid efficiently hydrolyzes N-succinyl-D-amino acid (D form) in N-succinyl-DL-amino acid (racemic form) using D-succinylase of the present invention. Manufactured by the process.

この工程は、具体的には、適当な溶液中に、本発明のD−サクシニラーゼと原料のN−サクシニル−DL−アミノ酸を溶解させて反応液を調製し、この反応液を適当な条件に設定することによって行うことができる。   Specifically, in this step, the D-succinylase of the present invention and the raw material N-succinyl-DL-amino acid are dissolved in an appropriate solution to prepare a reaction solution, and this reaction solution is set to appropriate conditions. Can be done.

使用する溶液は、蒸留水でもよいが、必要により、リン酸塩やトリスなどの緩衝剤を使用してもよい。緩衝剤を使用する場合、その濃度は20〜200mMであることが好ましく、pHは6〜8であることが好ましい。   The solution to be used may be distilled water, but if necessary, a buffering agent such as phosphate or Tris may be used. When using a buffering agent, it is preferable that the density | concentration is 20-200 mM, and it is preferable that pH is 6-8.

本発明のD−サクシニラーゼは、反応液中1〜10000mg/L(10〜100000U/L)の濃度で使用されることが好ましい。   The D-succinylase of the present invention is preferably used at a concentration of 1 to 10,000 mg / L (10 to 100,000 U / L) in the reaction solution.

本発明のD−サクシニラーゼと反応させるN−サクシニル−DL−アミノ酸は、種々の公知の方法によって合成することができ、例えばSakai A.et al.,Biochemistry,2006,45(14),4455−62に記載の方法によって合成することができる。原料のDL−アミノ酸の種類は、製造したいD−アミノ酸の種類に応じて適宜選択すればよく、天然に存在する20種のアミノ酸および非天然アミノ酸およびその誘導体であることができる。反応液中のN−サクシニル−DL−アミノ酸の濃度は、特に限定されないが、一般的に1重量%〜30重量%である。   The N-succinyl-DL-amino acid to be reacted with the D-succinylase of the present invention can be synthesized by various known methods, for example, Sakai A. et al. et al. , Biochemistry, 2006, 45 (14), 4455-62. The kind of DL-amino acid as a raw material may be appropriately selected according to the kind of D-amino acid to be produced, and may be 20 kinds of naturally occurring amino acids, unnatural amino acids and derivatives thereof. The concentration of N-succinyl-DL-amino acid in the reaction solution is not particularly limited, but is generally 1% by weight to 30% by weight.

本発明のD−アミノ酸の製造方法では、反応を進行させる温度は、本発明のD−サクシニラーゼが十分作用する温度であれば特に限定されないが、一般的には5〜60℃が好ましく、10〜55℃がより好ましく、30〜50℃がさらに好ましい。また、反応時のpHは、本発明のD−サクシニラーゼが十分作用するpHであれば特に限定されないが、一般的にはpH5〜10が好ましく、pH6〜9がより好ましい。反応時間は、特に限定されないが、一般的に1〜120時間程度、好ましくは1〜72時間程度、さらに好ましくは1〜24時間程度である。反応時間は、製造したいD−アミノ酸の種類と所望の収量、収率、使用する酵素や基質の量、量比、反応温度や反応pHなどを考慮し、実験的に適宜選択することができる。   In the method for producing a D-amino acid of the present invention, the temperature at which the reaction proceeds is not particularly limited as long as the D-succinylase of the present invention sufficiently acts. 55 degreeC is more preferable and 30-50 degreeC is further more preferable. Further, the pH during the reaction is not particularly limited as long as the D-succinylase of the present invention sufficiently acts, but generally pH 5 to 10 is preferable, and pH 6 to 9 is more preferable. The reaction time is not particularly limited, but is generally about 1 to 120 hours, preferably about 1 to 72 hours, and more preferably about 1 to 24 hours. The reaction time can be appropriately selected experimentally in consideration of the type of D-amino acid to be produced and the desired yield, yield, amount of enzyme or substrate used, quantity ratio, reaction temperature, reaction pH, and the like.

なお、本発明のD−アミノ酸の製造方法で使用するD−サクシニラーゼは、精製されたものや未精製のもの(粗酵素液など)に限定されず、形質転換体中に含まれた状態のものであってもよい。この場合は、形質転換体を反応系に添加して、形質転換体を培養させながら同時に反応を進行させるか、又は予め培養された形質転換体を反応系に添加すればよい。   The D-succinylase used in the method for producing a D-amino acid of the present invention is not limited to a purified one or an unpurified one (crude enzyme solution, etc.), and is contained in a transformant. It may be. In this case, the transformant is added to the reaction system, and the reaction is allowed to proceed simultaneously while culturing the transformant, or the transformant cultured in advance may be added to the reaction system.

本発明のD−アミノ酸の製造方法は、N−サクシニルアミノ酸ラセマーゼを用いてN−サクシニル−L−アミノ酸をラセミ化してN−サクシニル−D−アミノ酸を生成させる工程をさらに含む。本発明のD−サクシニラーゼは、N−サクシニル−DL−アミノ酸(ラセミ体)中のN−サクシニル−D−アミノ酸を主に加水分解するため、このままではラセミ体のうち、N−サクシニル−L−アミノ酸の多くが無駄になってしまう。そこで、N−サクシニルアミノ酸ラセマーゼを用いてN−サクシニル−L−アミノ酸をラセミ化してN−サクシニル−D−アミノ酸を生成させてやれば、残ったN−サクシニル−L−アミノ酸もD−アミノ酸に変換することができる。   The method for producing a D-amino acid according to the present invention further includes a step of generating N-succinyl-D-amino acid by racemizing N-succinyl-L-amino acid using N-succinyl amino acid racemase. Since the D-succinylase of the present invention mainly hydrolyzes N-succinyl-D-amino acid in N-succinyl-DL-amino acid (racemate), N-succinyl-L-amino acid in the racemate as it is. Many of them are wasted. Therefore, if N-succinyl-L-amino acid is racemized using N-succinyl amino acid racemase to produce N-succinyl-D-amino acid, the remaining N-succinyl-L-amino acid is also converted to D-amino acid. can do.

N−サクシニルアミノ酸ラセマーゼは、N−サクシニルアミノ酸のL体をD体に変換する反応とD体をL体に変換する反応の両方を触媒してその比率をほぼ等しく(ラセミ化)する酵素である。本発明の製造方法で使用するN−サクシニルアミノ酸ラセマーゼは、N−サクシニルアミノ酸をラセミ化することができれば特に限定されず、特開2007−82534号公報に記載されたN−アシルアミノ酸ラセマーゼや特開2008−61642号公報に記載されたN−アシルアミノ酸ラセマーゼなどの従来公知のものを使用することができる。   N-succinylamino acid racemase is an enzyme that catalyzes both the reaction of converting the L-form of N-succinylamino acid into the D-form and the reaction of converting the D-form into the L-form, and the ratios thereof are almost equal (racemization). . The N-succinyl amino acid racemase used in the production method of the present invention is not particularly limited as long as the N-succinyl amino acid can be racemized, and the N-acyl amino acid racemase described in JP-A-2007-82534 and JP-A Conventionally known ones such as N-acylamino acid racemase described in 2008-61642 can be used.

N−サクシニルアミノ酸ラセマーゼを用いてN−サクシニル−D−アミノ酸をラセミ化する反応は、例えば以下の条件でN−サクシニルアミノ酸、N−サクシニルアミノ酸ラセマーゼおよび緩衝剤を含む反応溶液中で混合することにより行なう。反応温度は、使用するN−サクシニルアミノ酸ラセマーゼが十分作用する温度であれば特に限定されないが、一般的には25〜70℃が好ましく、37〜60℃がより好ましい。反応時のpHは、使用するN−サクシニルアミノ酸ラセマーゼが十分作用するpHであれば特に限定されないが、一般的にはpH5〜9が好ましく、pH6〜8がより好ましい。N−サクシニルアミノ酸ラセマーゼは、反応液中50〜15000mg/L(5000〜1500000U/L)の濃度で使用されることが好ましい。N−サクシニルアミノ酸ラセマーゼは、2価の金属イオンを0.1mM〜1M(好ましくは0.1〜1mM)の終濃度で添加することにより、活性が著しく向上する。添加する2価の金属イオンとしては、Mn2+,Co2+,Mg2+,Fe2+およびNi2+が挙げられる。N−サクシニルアミノ酸ラセマーゼの反応に用いる緩衝剤は、D−サクシニラーゼの反応に用いる緩衝剤と同様のものが使用できる。なお、特開2007−82534号に記載のN−アシルアミノ酸ラセマーゼは、その後の研究により、N−サクシニルアミノ酸をより好適な基質とするN−サクシニルアミノ酸ラセマーゼであることが判明している。従って、特開2007−82534号に記載のN−アシルアミノ酸ラセマーゼは、本発明のD−サクシニラーゼと組合せて使用することができる。 The reaction of racemizing N-succinyl-D-amino acid using N-succinyl amino acid racemase is performed by, for example, mixing in a reaction solution containing N-succinyl amino acid, N-succinyl amino acid racemase and a buffer under the following conditions. Do. The reaction temperature is not particularly limited as long as the N-succinyl amino acid racemase to be used is sufficiently effective, but generally 25 to 70 ° C is preferable, and 37 to 60 ° C is more preferable. The pH during the reaction is not particularly limited as long as the N-succinyl amino acid racemase to be used is sufficiently effective, but in general, pH 5 to 9 is preferable, and pH 6 to 8 is more preferable. N-succinyl amino acid racemase is preferably used at a concentration of 50 to 15000 mg / L (5000 to 1500,000 U / L) in the reaction solution. The activity of N-succinyl amino acid racemase is significantly improved by adding a divalent metal ion at a final concentration of 0.1 mM to 1 M (preferably 0.1 to 1 mM). Examples of the divalent metal ion to be added include Mn 2+ , Co 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ and Ni 2+ . As the buffer used for the reaction of N-succinylamino acid racemase, the same buffer as that used for the reaction of D-succinylase can be used. The N-acylamino acid racemase described in JP-A-2007-82534 has been found from the subsequent studies to be an N-succinyl amino acid racemase using N-succinylamino acid as a more suitable substrate. Therefore, the N-acyl amino acid racemase described in JP-A-2007-82534 can be used in combination with the D-succinylase of the present invention.

前述のN−サクシニルアミノ酸ラセマーゼによるラセミ化反応とD−サクシニラーゼによる加水分解反応は、別々に行なうことも可能であるが、同時に行なわれることが好ましい。同時に行われる場合、微視的に見ると、まずN−サクシニル−DL−アミノ酸のうちD体が本発明のD−サクシニラーゼにより加水分解(脱サクシニル化)され、目的のD−アミノ酸が生成する。基質のD体が消費されるとラセミ状態が解消されるため、N−サクシニルアミノ酸ラセマーゼはL体をD体に変換する反応をより促進する。N−サクシニルアミノ酸ラセマーゼにより生成したN−サクシニル−D−アミノ酸は、本発明のD−サクシニラーゼにより順次D−アミノ酸へと分解される。この繰返しにより、理論的にはほぼすべてのN−サクシニル−DL−アミノ酸をD−アミノ酸に変換することができる。ラセミ化反応および加水分解反応を同時に行う場合の反応条件は、N−サクシニルアミノ酸ラセマーゼおよび本発明のD−サクシニラーゼが活性を発揮する条件の範囲内であれば特に限定しないが、基質濃度0.01重量%〜30重量%、pH5〜9、温度40〜50℃で行うことが好ましい。ラセミ化反応および加水分解反応に要する時間は、原料として用いるN−サクシニル−DL−アミノ酸が、所望する量のD−アミノ酸へと変換し得るまでの時間であれば特に制限されず、仕込み量によっても異なるが、一般的に1日〜7日程度である。   The racemization reaction with the N-succinyl amino acid racemase and the hydrolysis reaction with D-succinylase can be performed separately, but are preferably performed simultaneously. When performed simultaneously, when viewed microscopically, the D-form of N-succinyl-DL-amino acid is first hydrolyzed (desuccinylated) by the D-succinylase of the present invention to produce the desired D-amino acid. Since the racemic state is eliminated when the D-form of the substrate is consumed, N-succinyl amino acid racemase further promotes the reaction of converting the L-form to the D-form. N-succinyl-D-amino acid produced by N-succinyl amino acid racemase is sequentially decomposed into D-amino acids by the D-succinylase of the present invention. This repetition can theoretically convert almost all N-succinyl-DL-amino acids to D-amino acids. The reaction conditions when the racemization reaction and the hydrolysis reaction are performed simultaneously are not particularly limited as long as the N-succinyl amino acid racemase and the D-succinylase of the present invention exhibit the activity, but the substrate concentration is 0.01. It is preferable to carry out at a weight% to 30 weight%, pH 5-9, and temperature 40-50 degreeC. The time required for the racemization reaction and the hydrolysis reaction is not particularly limited as long as it is a time until the N-succinyl-DL-amino acid used as a raw material can be converted into a desired amount of D-amino acid. Generally, it is about 1 to 7 days.

本発明において使用するD−サクシニラーゼのアシラーゼ活性は、例えば以下のD−アミノ酸オキシダーゼ法により測定することができる。
<試薬>
10 mM N−サクシニル−D−バリン
1.0(U/mL) ペルオキシダーゼ(東洋紡製PEO−301)
1.0 mM 4−アミノアンチピリン(第一化学薬品製)
1.0 mM TOOS(同人化学研究所製)
6.0(U/mL) D−アミノ酸オキシダーゼ(バイオザイム製DOX2)
を含む25mMリン酸緩衝溶液を反応試薬とする。
なお、N−サクシニル−D−バリンの合成は、例えば以下のようにして行うことができる。D−バリン(ナカライテスク製、4.7g)と無水コハク酸(ナカライテスク製、4.0g)を40mLの酢酸(ナカライテスク製)に溶解させる。次に、溶液を50〜60℃に加熱し、溶媒を揮発させて結晶化させる。次に、結晶化した白い沈殿を集めて、酢酸エチル20mLとメタノール20mLの混合液中で再結晶化させる。そして、沈殿を乳鉢で破砕し、乾燥させ、N−サクシニル−D−バリンを得る。詳細は非特許文献1に記載されている。
<測定条件>
反応試薬2.7mLを37℃で5分間予備加温する。酵素溶液0.3mL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で、555nmの吸光度変化を5分記録し、直線部分から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を溶解する溶液を試薬混液に加えて同様に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D−サクシニラーゼ活性を求める。ここでD−サクシニラーゼ活性における1単位(U)とは、上記条件下で1分間に1マイクロモルのD−アミノ酸を生成する酵素量として定義する。
The acylase activity of D-succinylase used in the present invention can be measured, for example, by the following D-amino acid oxidase method.
<Reagent>
10 mM N-succinyl-D-valine 1.0 (U / mL) peroxidase (Toyobo PEO-301)
1.0 mM 4-aminoantipyrine (Daiichi Chemical)
1.0 mM TOOS (Doujin Chemical Laboratory)
6.0 (U / mL) D-amino acid oxidase (Biozyme DOX2)
A 25 mM phosphate buffer solution containing
In addition, the synthesis | combination of N-succinyl-D-valine can be performed as follows, for example. D-valine (Nacalai Tesque, 4.7 g) and succinic anhydride (Nacalai Tesque, 4.0 g) are dissolved in 40 mL of acetic acid (Nacalai Tesque). Next, the solution is heated to 50 to 60 ° C. to volatilize the solvent and crystallize. The crystallized white precipitate is then collected and recrystallized in a mixture of 20 mL ethyl acetate and 20 mL methanol. The precipitate is crushed with a mortar and dried to obtain N-succinyl-D-valine. Details are described in Non-Patent Document 1.
<Measurement conditions>
Prewarm 2.7 mL of reaction reagent at 37 ° C. for 5 minutes. After adding 0.3 mL of the enzyme solution and mixing gently, the absorbance change at 555 nm was recorded for 5 minutes with a spectrophotometer controlled at 37 ° C. using water as a control, and the absorbance change per minute (ΔOD TEST) ). In the blind test, a solution dissolving the enzyme is added to the reagent mixture instead of the enzyme solution, and the change in absorbance per minute (ΔOD BLANK ) is measured in the same manner. From these values, D-succinylase activity is determined according to the following formula. Here, 1 unit (U) in D-succinylase activity is defined as the amount of enzyme that produces 1 micromole of D-amino acid per minute under the above conditions.

(数1)
活性(U/mL)=
{(ΔODTEST−ΔODBLANK)×3.0×希釈倍率}/
{31.0×0.3×1/2×1.0}
(Equation 1)
Activity (U / mL) =
{(ΔOD TEST −ΔOD BLANK ) × 3.0 × dilution factor} /
{31.0 × 0.3 × 1/2 × 1.0}

なお、式中の3.0は反応試薬+酵素溶液の液量(mL)、31.0は本活性測定条件におけるミリモル分子吸光係数(cm/マイクロモル)、1/2は酵素反応で生成したHの1分子から形成するQuinoneimine色素が1/2分子であることによる係数、0.3は酵素溶液の液量(mL)、1.0はセルの光路長(cm)を示す。 In the formula, 3.0 is the amount of the reaction reagent + enzyme solution (mL), 31.0 is the molar molecular extinction coefficient (cm 2 / micromol) under this activity measurement condition, and 1/2 is generated by the enzyme reaction. The coefficient due to the quinoneimine dye formed from one molecule of H 2 O 2 being ½ molecule, 0.3 is the volume of the enzyme solution (mL), 1.0 is the optical path length (cm) of the cell .

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明の範囲は下記の実施例に限定されることはない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, the scope of the present invention is not limited to the following Example.

[実施例1]D−サクシニラーゼのスクリーニング
本発明菌株は、以下の方法により土壌中よりスクリーニングを行い単離した。培地として、硝酸アンモニウム0.2%、リン酸二水素カリウム0.2%、リン酸水素二ナトリウム0.3%、硫酸マグネシウム・7水塩0.05%、酵母エキス0.01%、ポリペプトン0.01%、誘導物質N−サクシニル−D−フェニルアラニン0.2%を含むpH7.5の培地に少量の土壌を加え、35℃で試験管振盪培養することで、土壌より集積培養を数回実施した。同様の培地で寒天2%を含むシャーレ培地を作成し、集積培養を行った培養液をプレートアウトし、単離コロニーとした。単離されたコロニーを、再度上記培地で試験管振盪培養し、以下の方法でD−サクシニラーゼ活性を持った菌株をセレクトした。
[Example 1] Screening for D-succinylase The bacterial strain of the present invention was isolated by screening from the soil by the following method. As a medium, ammonium nitrate 0.2%, potassium dihydrogen phosphate 0.2%, disodium hydrogen phosphate 0.3%, magnesium sulfate heptahydrate 0.05%, yeast extract 0.01%, polypeptone 0. A small amount of soil was added to a medium of pH 7.5 containing 01% and the inducer N-succinyl-D-phenylalanine 0.2%, and the culture was shaken in a test tube at 35 ° C., and the accumulation culture was performed several times from the soil. . A petri dish medium containing 2% agar was prepared with the same medium, and the culture solution subjected to enrichment culture was plated out to obtain an isolated colony. The isolated colony was cultured again in a test tube in the above-mentioned medium, and a strain having D-succinylase activity was selected by the following method.

HPLC分析による産生菌の選抜:コロニー単離された菌株培養液中の、N−サクシニル−D−フェニルアラニンに対して強い活性を示す菌株をセレクトするため、下記のHPLCによる分析を行った。
カラム:Inertsil ODS−2(5μm、4.6mmφ×150mm)(GL Sciences Inc.)、移動相:pH2.3リン酸水溶液:アセトニトリル=80:20、温度:40℃、流速:1.0mL/min、検出:210nmの条件で、培養後遠心分離した培養上清液中のN−サクシニル−D−フェニルアラニンの分解とD−フェニルアラニンの生成を、N−サクシニル−D−フェニルアラニン、及びD−フェニルアラニンが溶出される時間のピーク面積より分析した。
このような方法を経て得られた菌株は、下記の菌学的性質を有するものであった。この菌株をクプリアビダス・エスピー.P4−10−C(Cupriavidus sp.P4−10−C)と命名した。
Selection of producing bacteria by HPLC analysis: In order to select a strain having a strong activity against N-succinyl-D-phenylalanine in a colony-isolated strain culture solution, the following analysis by HPLC was performed.
Column: Inertsil ODS-2 (5 μm, 4.6 mmφ × 150 mm) (GL Sciences Inc.), mobile phase: pH 2.3 aqueous phosphoric acid solution: acetonitrile = 80: 20, temperature: 40 ° C., flow rate: 1.0 mL / min , Detection: N-succinyl-D-phenylalanine and D-phenylalanine elute from decomposition of N-succinyl-D-phenylalanine and production of D-phenylalanine in the culture supernatant centrifuged after culturing at 210 nm. It was analyzed from the peak area of the time to be.
The strain obtained through such a method had the following mycological properties. This strain was designated as Cupriavidus Sp. It was named P4-10-C (Cupriavidus sp. P4-10-C).

(細菌学試験I)
1.細胞形態:桿菌(0.7−0.8×1.2−2.0μm)
2.グラム染色性:陰性
3.胞子の有無:陰性
4.運動性:あり
5.コロニー状態 培地:Nutrient agar
培養時間:24Hr
直径:2.0−3.0mm
色調:淡黄色
形:円形
隆起状態:レンズ状
周縁:全縁
表面の形状:スムーズ
透明度:不透明
粘調度:バター状
6.生育温度試験:37℃ 生育
45℃ 生育
7.カタラーゼ反応:陽性
8.オキシダーゼ反応:陽性
9.グルコースからの酸/ガス生産(酸生産/ガス生産):陰性/陰性
10.O/Fテスト(酸化/発酵):陰性/陰性
(Bacteriological test I)
1. Cell morphology: Neisseria gonorrhoeae (0.7-0.8 × 1.2-2.0 μm)
2. 2. Gram stainability: negative Presence or absence of spores: negative 4. 4. Mobility: Yes Colony state Medium: Nutrient agar
Incubation time: 24 hours
Diameter: 2.0-3.0mm
Color: Light yellow
Shape: Circular
Raised state: lenticular
Perimeter: all edges
Surface shape: smooth
Transparency: opaque
Viscosity: butter shape Growth temperature test: 37 ° C
Growth at 45 ° C 7. Catalase reaction: positive 8. 8. Oxidase reaction: positive Acid / gas production from glucose (acid production / gas production): negative / negative O / F test (oxidation / fermentation): negative / negative

(細菌学試験III)
1.クエン酸の利用(Simmons法):陽性
2.でんぷんの加水分解:陰性
3.リパーゼ活性(Tween20):陰性 4.D−リボースからの酸産生:陰性
5.イノシトールからの酸産生:陰性
6.マンニトールからの酸産生:陰性
7.L−アラビノースからの酸産生:陰性
(Bacteriological examination III)
1. Use of citric acid (Simmons method): positive 2. Starch hydrolysis: negative 3. Lipase activity (Tween 20): negative 4. Acid production from D-ribose: negative Acid production from inositol: negative 6. 6. Acid production from mannitol: negative Acid production from L-arabinose: negative

以上の生化学的、菌学的諸性質の結果、運動性を有するグラム陰性桿菌で、グルコースを酸化せずカタラーゼ及びオキシダーゼが陽性を示し、Cupriavidusの一般性状と一致する。
API試験の結果、C.gilardiiの性状と類似する点も多いが、クエン酸の利用、イノシトールを酸化しない点は異なる。
As a result of the above biochemical and mycological properties, it is a gram-negative bacillus having motility, does not oxidize glucose, and is positive for catalase and oxidase, which is consistent with the general properties of Cupriavidus.
As a result of the API test, C.I. There are many similarities to the properties of gillardii, except that citric acid is used and inositol is not oxidized.

さらに、BLASTをもちいたアポロンDB−BA 4.0に対する相同性検索上位株の16SrDNAによる簡易分子系統の結果、C.gilardiiの16SrDNAとクラスターを形成し近縁である事を示した。
しかし、配列間に21塩基の相違点があり、C.gilardiiに近縁なCupriavidus sp.とする事が妥当であった。
Furthermore, as a result of a simple molecular system using 16S rDNA of the upper strain of homology search for Apollon DB-BA 4.0 using BLAST, C.I. It formed a cluster with giliadi's 16S rDNA and showed that it was closely related.
However, there are 21 base differences between the sequences. Cupriavidus sp. closely related to gillardii. It was reasonable to say.

この事から、自然界より新たに発見した微生物はクプリアビダス(Cupriavidus)属に属する細菌に分類された。なお、本発明で発見した菌株は、クプリアビダス・エスピー.P4−10−C(Cupriavidus sp.P4−10−C)として、日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6の独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センターに受託番号FERM BP−11387として国際寄託されている(国際寄託日:2011年6月28日)。   For this reason, microorganisms newly discovered from nature were classified as bacteria belonging to the genus Cupriavidus. In addition, the strain discovered by this invention is Cupriavidus sp. As P4-10-C (Cupriavidus sp. P4-10-C), 1-1-1 Higashi 1-chome, Tsukuba, Ibaraki, Japan Center No. 6 FERM BP- It is deposited internationally as 11387 (international deposit date: June 28, 2011).

[実施例2] クプリアビダス・エスピー.P4−10−C株の生産するD−サクシニラーゼの精製
クプリアビダス・エスピー. P4−10−C株を、普通ブイヨン“栄研”1.8%、粉末酵母エキスD−3 0.2%(和光純薬工業(株)製、Code:390−00531)、カザミノ酸「ダイゴ」0.1%(和光純薬工業(株)製、Code:392−00655)、リン酸水素二カリウム0.3%、グルコース0.2%を添加したpH7.5の培地で、500mLフラスコに200mL培地を加えオートクレーブ滅菌した培地27本を用い35℃、150r/min、回転攪拌で2日間培養した。培養終了時の濁度(ABS660nm)は2.7で、pH8.6であった。
培養後、冷却遠心分離機(日立工機(株)製)を用い、8000r/minで30分間遠心分離を行い集菌した。集菌した菌体を、20mmol/L HEPES−NaOH(pH7.5)緩衝液で洗浄した後、再度遠心分離し、菌体36gを得た。
取得菌体量の約3倍の20mM HEPES−NaOH(pH7.5)緩衝液100mLで懸濁後、氷冷下の超音波細胞破砕装置 BD−1(東湘電気(株)製)を用い、5分サイクルで10回超音波破砕を行った。破砕後、高速冷却遠心機(日立工機(株)製)で8000r/min、4℃、60分間遠心分離し、上清液178mLを得た。これを粗酵素液とした。
なお、本菌株は培養時にN−サクシニル−D−フェニルアラニンを添加しなくともD−サクシニラーゼを産生した。
[Example 2] Cupriavidus SP. Purification of D-succinylase produced by the P4-10-C strain Cupriavidus SP. P4-10-C strain, normal bouillon "Eiken" 1.8%, powdered yeast extract D-3 0.2% (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Code: 390-00531), casamino acid "Digo" In a 500 mL flask, 0.1% (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Code: 392-00655), pH 7.5 medium supplemented with 0.3% dipotassium hydrogen phosphate and 0.2% glucose The culture was carried out for 2 days at 35 ° C., 150 r / min, with rotary stirring using 27 mediums that were sterilized by adding 200 mL medium and autoclaved. The turbidity (ABS 660 nm) at the end of the culture was 2.7 and pH 8.6.
After culturing, the cells were collected by centrifuging at 8000 r / min for 30 minutes using a cooling centrifuge (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd.). The collected cells were washed with a 20 mmol / L HEPES-NaOH (pH 7.5) buffer and then centrifuged again to obtain 36 g of cells.
After suspending in 100 mL of 20 mM HEPES-NaOH (pH 7.5) buffer, which is about 3 times the amount of cells obtained, using an ultrasonic cell disruption apparatus BD-1 (manufactured by Toago Denki Co., Ltd.) under ice cooling, Ultrasonic crushing was performed 10 times in a 5-minute cycle. After crushing, the mixture was centrifuged at 8000 r / min and 4 ° C. for 60 minutes with a high-speed cooling centrifuge (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd.) to obtain 178 mL of the supernatant. This was used as a crude enzyme solution.
In addition, this strain produced D-succinylase without adding N-succinyl-D-phenylalanine at the time of culture.

粗酵素液を透析チューブに詰め、20mM HEPES−NaOH(pH7.5)1.2M硫酸アンモニウム含有緩衝液中に投入し、低温室内(4℃)で攪拌を行いながら、数回緩衝液を交換し一昼夜透析を行った。透析終了後、高速冷却遠心機(日立工機(株)製)で4000r/min、4℃、30分間遠心分離し、上清液100mLを得た。この上清液を、予め20mM HEPES−NaOH(pH7.5)1.2M硫酸アンモニウム含有緩衝液で平衡化したButyl−TOYOPEARL 650Mカラム(東ソー(株)製)(3.2cmφ×20cm)に供して目的酵素を吸着させ、20mM HEPES−NaOH(pH7.5)1.2M硫酸アンモニウム含有緩衝液と20mM HEPES−NaOH(pH7.5)緩衝液を総量2000mL用い、直線濃度勾配法で酵素を溶出し、D−サクシニラーゼ活性のある画分を回収した。Butyl−TOYOPEARLで得られた活性画分を70%硫酸アンモニウム飽和にて濃縮し、遠心分離10,000r/min、4℃、60分間にて沈殿を回収した。回収した沈殿を、5mMリン酸緩衝液(pH7.2)で透析した。この透析した酵素液33mLを、予め5mMリン酸緩衝液(pH7.2)で平衡化したMacro−Prep CHT TypeI(BIO−RAD社製)ハイドロキシアパタイトカラム(1.6cmφ×20cm)に吸着させた。次に、5mMリン酸緩衝液(pH7.2)と300mmol/Lリン酸緩衝液(pH7.2)を総量150mL用いて直線濃度勾配法で酵素を溶出し、D−サクシニラーゼ活性のある画分を回収した。Macro−Prep CHT TypeIにより得られた活性画分130mLを、ビバスピン 20(ザルトリウス(株)製)分画分子量10000の限外ろ過膜を用いて、20mLに濃縮した。回収した濃縮液を、20mM HEPES−NaOH(pH7.5)酸緩衝液で透析した。この透析液を、予め20mM HEPES−NaOH(pH7.5)緩衝液で平衡化したHi Trap Q F.F.カラム5mL(GEヘルスケア バイオサイエンス社製)に供し、続いて20mM HEPES−NaOH(pH7.5)と20mM HEPES−NaOH(pH7.5)0.3M塩化ナトリウム酸緩衝液を総量200mL用いて直線濃度勾配法で酵素を溶出し、D−アミノアシラーゼ活性のある画分を回収した。   The crude enzyme solution is packed in a dialysis tube, poured into a buffer solution containing 20 mM HEPES-NaOH (pH 7.5) 1.2 M ammonium sulfate, and the buffer solution is changed several times while stirring in a low temperature chamber (4 ° C.). Dialysis was performed. After completion of dialysis, the mixture was centrifuged at 4000 r / min and 4 ° C. for 30 minutes with a high-speed cooling centrifuge (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd.) to obtain 100 mL of the supernatant. The supernatant was applied to a Butyl-TOYOPEARL 650M column (manufactured by Tosoh Corporation) (3.2 cmφ × 20 cm) previously equilibrated with a buffer containing 20 mM HEPES-NaOH (pH 7.5) 1.2 M ammonium sulfate. Enzyme was adsorbed, and 20 mM HEPES-NaOH (pH 7.5) 1.2 M ammonium sulfate-containing buffer and 20 mM HEPES-NaOH (pH 7.5) buffer were used in a total volume of 2000 mL, and the enzyme was eluted by a linear concentration gradient method. A fraction having succinylase activity was collected. The active fraction obtained with Butyl-TOYOPEARL was concentrated with 70% ammonium sulfate saturation, and the precipitate was collected by centrifugation at 10,000 r / min, 4 ° C. for 60 minutes. The collected precipitate was dialyzed against 5 mM phosphate buffer (pH 7.2). 33 mL of the dialyzed enzyme solution was adsorbed on a Macro-Prep CHT Type I (manufactured by BIO-RAD) hydroxyapatite column (1.6 cmφ × 20 cm) previously equilibrated with 5 mM phosphate buffer (pH 7.2). Next, the enzyme is eluted by a linear concentration gradient method using a total amount of 150 mL of 5 mM phosphate buffer (pH 7.2) and 300 mmol / L phosphate buffer (pH 7.2), and a fraction having D-succinylase activity is obtained. It was collected. An active fraction (130 mL) obtained by Macro-Prep CHT Type I was concentrated to 20 mL using an ultrafiltration membrane with a molecular weight cut off of 10,000 from Vivaspin 20 (manufactured by Sartorius Co., Ltd.). The collected concentrated solution was dialyzed against 20 mM HEPES-NaOH (pH 7.5) acid buffer. This dialysate was previously equilibrated with 20 mM HEPES-NaOH (pH 7.5) buffer solution. F. Column 5 mL (manufactured by GE Healthcare Bioscience), followed by linear concentration using 20 mM HEPES-NaOH (pH 7.5) and 20 mM HEPES-NaOH (pH 7.5) 0.3 M sodium chloride buffer solution in a total amount of 200 mL The enzyme was eluted by a gradient method, and a fraction having D-aminoacylase activity was recovered.

D−サクシニラーゼ活性が確認された画分の少量を定法のSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)分析に供し、不純蛋白質が混在しない画分を回収し、新規D−サクシニラーゼを得た。精製後の電気泳動結果を図1に示す。   A small amount of the fraction in which the D-succinylase activity was confirmed was subjected to a conventional SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) analysis, and the fraction free of impure protein was collected to obtain a novel D-succinylase. The result of electrophoresis after purification is shown in FIG.

[実施例3]クプリアビダス・エスピー.P4−10−C株の生産するD−サクシニラーゼの酵素学的性質
実施例2で得られたD−サクシニラーゼの酵素学的性質を、以下の方法で測定した。
[Example 3] Cupriavidus SP. Enzymatic properties of D-succinylase produced by strain P4-10-C The enzymatic properties of D-succinylase obtained in Example 2 were measured by the following method.

1.分子量
定法のSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動法(SuperSep Ace 10−20% 和光純薬社製)で測定を行った。タンパク質分子量マーカー(積水メディカル(株)製、タンパク質分子量マーカー「第一」・III)(このマーカーは、フォスフォリラーゼb(97,400ダルトン)、ウシ血清アルブミン(66,267ダルトン)、アルドラーゼ(42,400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)、及びリゾチーム(14,400ダルトン)を含む)の移動度より分子量を求めた。分子量は50〜70kダルトンと20〜30kダルトンのサブユニットを含有するヘテロダイマーであった(図1)。
1. Molecular weight Measurement was performed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SuperSep Ace 10-20%, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a standard method. Protein molecular weight marker (manufactured by Sekisui Medical Co., Ltd., protein molecular weight marker “Daiichi” III) (this marker is phosphorylase b (97,400 dalton), bovine serum albumin (66,267 dalton)), aldolase (42 , 400 dalton), carbonic anhydrase (30,000 dalton), trypsin inhibitor (20,100 dalton), and lysozyme (14,400 dalton)). The molecular weight was a heterodimer containing subunits of 50-70 kDaltons and 20-30 kDaltons (FIG. 1).

2.基質特異性
前記したD−アミノ酸オキシダーゼ法(ただし、N−サクシニル−D−トリプトファン、N−サクシニル−D−フェニルアラニン、N−サクシニル−D−セリンに対する活性値を測定する場合は、反応基質として10mM N−サクシニル−D−バリンではなく、10mM N−サクシニル−D−トリプトファン、10mM N−サクシニル−D−フェニルアラニン、10mM N−サクシニル−D−セリンを使用し、それぞれ測定する。)並びに以下に記載のHPLC分析法に則り、以下のN−サクシニル−D−アミノ酸を反応させて確認を行った。
アミノ酸オキシダーゼが作用しにくいN−サクシニル−D−アスパラギン酸、N−サクシニル−D−アスパラギン、N−サクシニル−D−グルタミン酸に対しては、HPLC測定によりカラム:Inertsil ODS−2(5μm、4.6mmφ×150mm)(GL Sciences Inc.)、移動相:pH2.3リン酸水溶液:アセトニトリル=90:10、温度:40℃、流速:0.5mL/min、検出:210nmの条件で、D−アミノ酸の検量線を作成し、反応液を分析し、D−アミノ酸濃度を測定した。
基質側鎖のタイプによる活性の差異を検討するため、カルボキシ基を持ったN−サクシニル−D−グルタミン酸、N−サクシニル−D−アスパラギン酸、カルボキシ基がアミド化されているN−サクシニル−D−アスパラギン、疎水性の芳香環を有するN−サクシニル−D−フェニルアラニン、N−サクシニル−D−トリプトファン、疎水性の脂肪族炭化水素基を有するN−サクシニル−D−バリン、親水性のヒドロキシ基を有するN−サクシニル−D−セリンについて実験を行なった。
その結果を表4に示す。表4から明らかなように、側鎖による差異はあるものの、実施例2で得られたD−サクシニラーゼは、様々なタイプのアミノ酸に対し酵素活性を示すことが確認された。
2. Substrate specificity The above-mentioned D-amino acid oxidase method (however, when measuring the activity value for N-succinyl-D-tryptophan, N-succinyl-D-phenylalanine, N-succinyl-D-serine, 10 mM N as a reaction substrate) -Instead of succinyl-D-valine, 10 mM N-succinyl-D-tryptophan, 10 mM N-succinyl-D-phenylalanine, 10 mM N-succinyl-D-serine are measured, respectively) and the HPLC described below According to the analysis method, the following N-succinyl-D-amino acids were reacted to confirm.
For N-succinyl-D-aspartic acid, N-succinyl-D-aspartic acid, and N-succinyl-D-glutamic acid, to which amino acid oxidase is difficult to act, the column: Inertsil ODS-2 (5 μm, 4.6 mmφ) was measured by HPLC measurement. × 150 mm) (GL Sciences Inc.), mobile phase: pH 2.3 phosphoric acid aqueous solution: acetonitrile = 90: 10, temperature: 40 ° C., flow rate: 0.5 mL / min, detection: 210 nm under the conditions of D-amino acid A calibration curve was prepared, the reaction solution was analyzed, and the D-amino acid concentration was measured.
N-succinyl-D-glutamic acid having a carboxy group, N-succinyl-D-aspartic acid, N-succinyl-D- in which the carboxy group is amidated in order to examine the difference in activity depending on the type of substrate side chain Asparagine, N-succinyl-D-phenylalanine having a hydrophobic aromatic ring, N-succinyl-D-tryptophan, N-succinyl-D-valine having a hydrophobic aliphatic hydrocarbon group, having a hydrophilic hydroxy group Experiments were performed on N-succinyl-D-serine.
The results are shown in Table 4. As is clear from Table 4, it was confirmed that the D-succinylase obtained in Example 2 exhibited enzyme activity against various types of amino acids, although there were differences due to side chains.

さらに、10mMの各種N−サクシニル−D−アミノ酸をD−アミノ酸へ加水分解する能力について、実施例2で得られたD−サクシニラーゼと公知D−アミノアシラーゼアマノ(和光純薬工業株式会社 コード:329−61063、特開2001−000185、アルカリゲネス・キシロースオキシダンス・サブスピーシーズ・キシロースオキシダンス A−6株由来)を比較した。
その結果を表5に示す。表5から明らかなように、実施例2で得られたD−サクシニラーゼは、基質により異なるが、公知のD−アミノアシラーゼアマノより約1000倍以上優れていた。
測定方法は、実施例2で得られたD−サクシニラーゼについては、上述のD−アミノ酸オキシダーゼ並びにHPLC分析法に則って行った。また、公知D−アミノアシラーゼアマノについては、0.1mMの塩化コバルトを含む溶液中で反応させ、すべてHPLC分析法に則って行った。
実施例2で得られたD−サクシニラーゼのN−サクシニル−D−アミノ酸からD−アミノ酸への加水分解活性は12U/mg以上である。
Furthermore, regarding the ability to hydrolyze 10 mM of various N-succinyl-D-amino acids into D-amino acids, the D-succinylase obtained in Example 2 and the known D-aminoacylase Amano (Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Code: 329) -61063, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-000185, derived from Alkalinegenes xylose oxydans subspecies xylose oxydans A-6).
The results are shown in Table 5. As is apparent from Table 5, the D-succinylase obtained in Example 2 was superior to the known D-aminoacylase Amano by about 1000 times or more, although it varied depending on the substrate.
Regarding the D-succinylase obtained in Example 2, the measurement method was performed according to the above-mentioned D-amino acid oxidase and HPLC analysis method. Moreover, about the well-known D-aminoacylase amano, it was made to react in the solution containing 0.1 mM cobalt chloride, and all were performed according to the HPLC analysis method.
The hydrolysis activity of N-succinyl-D-amino acid to D-amino acid of D-succinylase obtained in Example 2 is 12 U / mg or more.

3.温度安定性及び至適温度
実施例2で得られたD−サクシニラーゼ酵素液を用いて、D−アミノ酸オキシダーゼ法で温度安定性と至適温度を調べた。温度安定性は酵素液(0.2mg/mL)をpH7.5のリン酸緩衝溶液中で4℃、40℃、50℃、55℃、60℃、65℃、又は70℃で60分間処理し、その酵素活性を求めた。至適温度は、酵素液(0.01mg/mL)をpH7.5のリン酸緩衝溶液中で反応温度を30℃から60℃まで変化させ、その酵素活性を求めた。温度安定性の評価は4℃で処理した場合を100%とした残存相対活性で示した。また、至適温度の評価は50℃における酵素活性を100%とした相対活性で示した。結果を図2(温度安定性)及び図3(至適温度)に示す。図2から明らかなように、本酵素は、50℃の熱処理によってもその酵素活性は、4℃で処理したときの90%以上の活性を維持することが分かった。また、図3から明らかなように、本酵素の至適温度は45℃から50℃付近である。なお、至適温度とは、酵素濃度(0.01mg/mL)、リン酸緩衝溶液(pH7.5)において、30℃、40℃、45℃、50℃、60℃でそれぞれ5分間反応させた場合の活性が、最も高かった温度を100%としたときの相対値で80%以上である温度範囲を示す。
3. Temperature stability and optimum temperature Using the D-succinylase enzyme solution obtained in Example 2, the temperature stability and optimum temperature were examined by the D-amino acid oxidase method. For temperature stability, the enzyme solution (0.2 mg / mL) was treated in a phosphate buffer solution at pH 7.5 at 4 ° C, 40 ° C, 50 ° C, 55 ° C, 60 ° C, 65 ° C, or 70 ° C for 60 minutes. The enzyme activity was determined. The optimum temperature was determined by changing the reaction temperature from 30 ° C. to 60 ° C. in a phosphate buffer solution having a pH of 7.5 with an enzyme solution (0.01 mg / mL). Evaluation of temperature stability was shown by the residual relative activity which made 100% the case where it processed at 4 degreeC. Moreover, the evaluation of the optimum temperature was shown by the relative activity with the enzyme activity at 50 ° C. being 100%. The results are shown in FIG. 2 (temperature stability) and FIG. 3 (optimum temperature). As is apparent from FIG. 2, it was found that the enzyme activity maintained 90% or more of the enzyme activity when treated at 4 ° C. even by heat treatment at 50 ° C. Further, as is clear from FIG. 3, the optimum temperature of the present enzyme is about 45 ° C. to about 50 ° C. In addition, the optimum temperature was reacted at 30 ° C., 40 ° C., 45 ° C., 50 ° C., and 60 ° C. for 5 minutes in enzyme concentration (0.01 mg / mL) and phosphate buffer solution (pH 7.5). A temperature range in which the relative activity is 80% or more when the highest temperature is 100% is shown.

4.至適pH
実施例2で得られたD−サクシニラーゼ酵素液(0.01mg/mL)を用いて、上記記載のHPLC分析法で至適pHを調べた。緩衝溶液にはリン酸緩衝溶液(pH5.5−pH7.5)、Tris−HCl(pH7.5−pH8.5)、ホウ酸緩衝溶液(pH8.5−pH10.0)を用い、それぞれのpHで37℃、60分間反応させた後、その酵素活性を求めた。pH安定性の評価は、pH=7.45の場合を100とした相対活性で示した。結果は図4に示す。図4から明らかなように、本酵素は、pH=6.99〜8.40で、pH=7.45で処理したときの80%以上の活性を示した。
4). PH optimum
Using the D-succinylase enzyme solution (0.01 mg / mL) obtained in Example 2, the optimum pH was examined by the HPLC analysis method described above. As the buffer solution, phosphate buffer solution (pH 5.5-pH 7.5), Tris-HCl (pH 7.5-pH 8.5), borate buffer solution (pH 8.5-pH 10.0) are used, and each pH is adjusted. And then reacted at 37 ° C. for 60 minutes, and the enzyme activity was determined. The evaluation of pH stability was shown by relative activity with the pH = 7.45 as 100. The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 4, this enzyme showed an activity of 80% or more when treated at pH = 6.99 to 8.40 and at pH = 7.45.

5.金属イオンの影響
実施例2で得られたD−サクシニラーゼ酵素液(0.01mg/mL)を用いて、以下の表6に示す様々な2価の金属イオンをそれぞれ終濃度1mM存在下で37℃、60分間反応させ、D−サクシニラーゼ活性を上記記載のHPLC分析法で測定し、無添加の酵素活性を100とした相対活性で示した。結果を表6に示す。表6から明らかなように、本酵素活性は、金属イオンによる顕著な影響を受けなかった。
5. Effect of Metal Ion Using the D-succinylase enzyme solution (0.01 mg / mL) obtained in Example 2, various divalent metal ions shown in Table 6 below were each 37 ° C. in the presence of 1 mM final concentration. The D-succinylase activity was measured by the HPLC analysis method described above, and indicated as a relative activity with the additive-free enzyme activity as 100. The results are shown in Table 6. As is apparent from Table 6, this enzyme activity was not significantly affected by metal ions.

[実施例4]クプリアビダス・エスピー.P4−10−C株由来のD−サクシニラーゼ遺伝子の単離
1.部分配列の取得
SDS−PAGE後に該酵素に相当するバンドをアクリルアミドゲル上からPVDF膜(Bio−Rad:シーケーブロットPVDFメンブレン)に転写し、N末端アミノ酸配列分析、内部アミノ酸配列分析を行い、約60kDaのバンドから内部アミノ酸配列;SNNWVIAGSRTSTGR、約23kDaのバンドからN末端アミノ酸配列;APPTDRYAAPGLEKPと内部アミノ酸配列;MARDFGPAYVDGDRRを得た。これらの同定したアミノ酸配列をもとに縮重プライマーを合成し(表8の配列番号9、10)、クプリアビダス・エスピーP4−10−Cより公知の方法で抽出したゲノムDNAを鋳型として、DNAポリメラーゼKOD−Plus(東洋紡製)を用いて推奨する条件のもとでPCRを行った。該PCRで増幅されたPCR産物をクローニングキットTarget Clone−Plus(東洋紡製)を用いて、そのプロトコールに従って操作を行い、ベクターpBluescriptにクローニングし、エシェリヒア・コリー(Escherichia coli)DH5α株コンピテントセル(東洋紡製)に形質転換し、形質転換体を取得した。該形質転換体をLB培地で培養し、プラスミドを抽出し、BigDye(商標登録)Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit(Applied Biosystems)により遺伝子配列を確認し、部分配列575bpを取得した。
[Example 4] Cupriavidus SP. 1. Isolation of D-succinylase gene from P4-10-C strain Acquisition of partial sequence After SDS-PAGE, a band corresponding to the enzyme was transferred from an acrylamide gel to a PVDF membrane (Bio-Rad: SK blot PVDF membrane), and N-terminal amino acid sequence analysis and internal amino acid sequence analysis were performed. The internal amino acid sequence from this band; SNNWVIAGSTRSTGR, the N-terminal amino acid sequence from the band of about 23 kDa; APPTDRYAAPGLEKP and the internal amino acid sequence; MARDFGPAYVDGDRR were obtained. A degenerate primer was synthesized based on these identified amino acid sequences (SEQ ID NOs: 9 and 10 in Table 8), and a DNA polymerase was extracted using genomic DNA extracted from Cupriavidas SP P4-10-C by a known method as a template. PCR was performed under the recommended conditions using KOD-Plus (Toyobo). Using the cloning kit Target Clone-Plus (manufactured by Toyobo), the PCR product amplified by the PCR was operated according to the protocol, cloned into the vector pBluescript, and Escherichia coli DH5α strain competent cell (Toyobo). To obtain a transformant. The transformant was cultured in LB medium, the plasmid was extracted, the gene sequence was confirmed by BigDye (registered trademark) Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit (Applied Biosystems), and a partial sequence of 575 bp was obtained.

2.クプリアビダス・エスピー.P4−10−C株からのゲノムDNAの取得
培養液50mLの菌体を遠心分離操作に供し、菌体をゲノム抽出キット(東洋紡:Genomic DNA purification Kit)にて、そのプロトコールに従ってゲノム精製を行った。しかし、本キットで精製したゲノムDNAでは全長配列のクローニングのためのPCR反応において、長鎖のDNA断片を増幅させることが出来なかった。PCR条件を検討しても改善は見られなかったため、これはゲノムDNAの純度に問題があると考え、「current protocols in molucular biology」に記載されている公知の方法に基づいて、再びゲノムDNAの抽出を行った。まず、50mLの培地で培養し、集菌した菌体をTE(50mM Tris−HCl(pH8.0)、20mM EDTA)に懸濁して洗浄し、遠心分離操作により、菌体を回収した後、再びこの菌体を11.3mLのTEに懸濁した。さらに、この懸濁液に0.06mLの20mg/mLプロテイナーゼK(ナカライテスク製)、及び0.6mLの10%SDS溶液を加えた後、37℃で1時間インキュベートした。インキュベート後、2mLの5M NaCl溶液を加え十分に攪拌した。その後、1.6mLのCTAB/NaCl溶液(10% CTAB/0.7M NaCl)を混合し、65℃で10分間インキュベートした。インキュベート後、等量の25:24:1 フェノール/クロロホルム/イソアミルアルコール溶液で除タンパクを行った。通常の細菌であれば、この工程で水層に濁りは見られないが、本菌の場合、濁りが残っていた。そこで、もう一度、等量の25:24:1 フェノール/クロロホルム/イソアミルアルコール溶液で除タンパクを行った。これにより、濁りが完全に除去されたので、続いて、分離した水層に対して等量の24:1 クロロホルム/イソアミルアルコールを加えて混合し、水層を回収した。これと等量のイソプロパノールを水層に加えてDNAを沈殿させ、回収した。沈殿したDNAを0.5mLのTEに溶解した後、5μlの10mg/mL RNaseを加えて、37℃で一晩反応させた。反応後、等量の25:24:1フェノール/クロロホルム/イソアミルアルコール溶液で除タンパクを行い、24:1 クロロホルム/イソアミルアルコールを加えて攪拌し、水層を回収した。この操作をさらに2回行った後に得られた水層に終濃度0.4Mとなるように3M酢酸ナトリウム溶液(pH5.2)を加え、さらに2倍容のエタノールを加えた。沈殿となって生じたDNAを回収し、70%エタノールで洗浄、乾燥させ、1mLのTEに溶解させた。
2. Cupriavidas SP. Acquisition of genomic DNA from P4-10-C strain 50 mL of the culture solution was subjected to centrifugation, and the cells were purified with a genome extraction kit (Toyobo: Genomic DNA purification Kit) according to the protocol. . However, in the genomic DNA purified with this kit, a long-chain DNA fragment could not be amplified in the PCR reaction for cloning of the full-length sequence. Since no improvement was seen even when the PCR conditions were examined, it was considered that there was a problem with the purity of the genomic DNA. Based on the known method described in “current protocols in molecular biology”, the genomic DNA was again analyzed. Extraction was performed. First, after culturing in a 50 mL medium, the collected cells are suspended and washed in TE (50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 20 mM EDTA), and after collecting the cells by centrifugation, the cells are collected again. This cell was suspended in 11.3 mL of TE. Further, 0.06 mL of 20 mg / mL proteinase K (manufactured by Nacalai Tesque) and 0.6 mL of 10% SDS solution were added to this suspension, followed by incubation at 37 ° C. for 1 hour. After incubation, 2 mL of 5 M NaCl solution was added and stirred thoroughly. Thereafter, 1.6 mL of CTAB / NaCl solution (10% CTAB / 0.7 M NaCl) was mixed and incubated at 65 ° C. for 10 minutes. After incubation, deproteinization was performed with an equal volume of 25: 24: 1 phenol / chloroform / isoamyl alcohol solution. In the case of normal bacteria, turbidity was not observed in the aqueous layer in this step, but in the case of this bacterium, turbidity remained. Therefore, deproteinization was performed once again with an equal amount of 25: 24: 1 phenol / chloroform / isoamyl alcohol solution. As a result, the turbidity was completely removed. Then, an equal amount of 24: 1 chloroform / isoamyl alcohol was added to the separated aqueous layer and mixed to recover the aqueous layer. An equivalent amount of isopropanol was added to the aqueous layer to precipitate and collect DNA. The precipitated DNA was dissolved in 0.5 mL of TE, 5 μl of 10 mg / mL RNase was added, and the mixture was reacted at 37 ° C. overnight. After the reaction, deproteinization was performed with an equal amount of 25: 24: 1 phenol / chloroform / isoamyl alcohol solution, 24: 1 chloroform / isoamyl alcohol was added and stirred, and the aqueous layer was recovered. 3M sodium acetate solution (pH 5.2) was added to the aqueous layer obtained after performing this operation twice more so that the final concentration was 0.4M, and further 2 volumes of ethanol was added. The DNA produced as a precipitate was collected, washed with 70% ethanol, dried, and dissolved in 1 mL of TE.

3.全長配列の取得
次に上記のようにして得られたゲノムDNAを用いて全長配列を取得するために以下の操作を行った。TAKARA LA PCR In Vitro Cloning Kit(タカラバイオ)を用いて、そのプロトコールに従って操作を行い、既知配列からC末端方向へのDNA断片を増幅させることに成功し、開始コドンを含むN末端から既知の部分遺伝子配列までの塩基配列を決定した。しかしながら、上記キットではC末端側の塩基配列を決定することができなかったため、既知の塩基配列に基づき、遺伝子の外側方向に向けた2種類のプライマー(表8の配列番号11、12)を新たに設計した。このプライマーを用い、先に得たDNAを鋳型にInverse PCR法を行った。これにより、既に取得した部分遺伝子より外側の遺伝子部分を含むDNA断片を取得し、C末端配列を決定した。続いて、酵素のN末端より上流と推定される部分にNdeIの切断部位を結合させた配列を有するDNAプライマー(表8の配列番号34)とC末端より下流と推定される部分にEcoRIの切断部位を結合させた配列を有するDNAプライマー(表8の配列番号35)を用いて、この配列の間のDNAを、先に得たDNAを鋳型にしたPCRにより増幅することで、D−サクシニラーゼ遺伝子の全長を含むDNA断片を取得した。得られたDNA断片の塩基配列を解析し、D−サクシニラーゼ遺伝子の全長が含まれていることを確認し、そのアミノ酸配列を推定した。
3. Acquisition of full length sequence Next, in order to acquire a full length sequence using the genomic DNA obtained as mentioned above, the following operation was performed. TAKARA LA PCR Using In Vitro Cloning Kit (Takara Bio), following the protocol, we succeeded in amplifying a DNA fragment from the known sequence toward the C-terminal, from the N-terminal including the start codon to the known partial gene sequence. Was determined. However, since the above-mentioned kit was unable to determine the base sequence on the C-terminal side, two types of primers (SEQ ID NOS: 11 and 12 in Table 8) directed to the outside of the gene were newly added based on the known base sequence. Designed. Using this primer, an inverse PCR method was performed using the previously obtained DNA as a template. Thereby, a DNA fragment containing a gene part outside the already obtained partial gene was obtained, and the C-terminal sequence was determined. Subsequently, a DNA primer (SEQ ID NO: 34 in Table 8) having a sequence obtained by binding a NdeI cleavage site to a portion presumed to be upstream from the N-terminus of the enzyme, and EcoRI cleavage to a portion presumed to be downstream from the C-terminus Using a DNA primer (SEQ ID NO: 35 in Table 8) having a sequence to which the sites are bound, the DNA between these sequences is amplified by PCR using the previously obtained DNA as a template, whereby the D-succinylase gene A DNA fragment containing the full length of was obtained. The base sequence of the obtained DNA fragment was analyzed, it was confirmed that the full length of the D-succinylase gene was included, and the amino acid sequence was estimated.

本発明で得られたクプリアビダス・エスピー.P4−10−C株由来D−サクシニラーゼ遺伝子をNCBI−BLAST(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)により検索すると、Cupriavidus melallidurans CH34のpeptidase S45, penicillin amidase(ACCESSION No.YP_587763)として登録されている遺伝子と76%の相同性を示した。このpenicillin amidaseが属しているpenicillin acylaseファミリーは、ペニシリンGやセファロスポリンC等を加水分解する酵素であり、このような酵素がN−サクシニル−D−アミノ酸を加水分解することを推定することは困難であり、機能から予測してホモロジー検索により本遺伝子を取得することは不可能に近い。また、これまでN−サクシニル−D−アミノ酸を加水分解する酵素は知られておらず、本発明におけるD−サクシニラーゼは、新規な酵素であるといえる。また、本発明においてクローニング及びN−サクシニル−D−アミノ酸の加水分解能の確認を行った同属のクプリアビダス・メタリデュランス、クプリアビダス・ネケタ−及び、近縁属のラルストニア・ピケッティにおけるアミノ酸相同性比較においても約50%から約80%と、近縁属種においてもアミノ酸配列が大きく異なることが分かった(表7)。   Cupriavidas sp. Obtained in the present invention. When the D-succinylase gene derived from the P4-10-C strain was searched by NCBI-BLAST (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi), Peptidase selseSonse C45 of Peptidase sella seinse S45, No. .YP — 587763) and 76% homology with the gene registered. The penicillin acylase family to which this penicillin amidase belongs is an enzyme that hydrolyzes penicillin G, cephalosporin C, etc., and it is estimated that such an enzyme hydrolyzes N-succinyl-D-amino acid. It is difficult, and it is almost impossible to obtain this gene by homology search predicted from the function. Moreover, the enzyme which hydrolyzes N-succinyl-D-amino acid is not known until now, and it can be said that D-succinylase in this invention is a novel enzyme. Further, in the comparison of amino acid homology in the same genus Cupriavidus Metalidurans, Cupriavidus Neketa, and the closely related genus Ralstonia picketi, in which the cloning and confirmation of the hydrolytic ability of N-succinyl-D-amino acids were performed in the present invention, From 50% to about 80%, it was found that the amino acid sequence was greatly different even in closely related genera (Table 7).

[実施例5]クプリアビダス・メタリデュランス由来のD−サクシニラーゼの遺伝子の単離
独立行政法人製品評価技術基盤機構よりクプリアビダス・メタリデュランス(NBRC番号101272)の菌株を取得し、液体培地で培養した。培養して得た菌体から、ゲノム抽出キット(東洋紡:Genomic DNA purification Kit)によりゲノムを抽出した。遺伝子特異的プライマーを合成し(表8の配列番号13、14)、得られたゲノムを鋳型にDNAポリメラーゼKOD−Plus(東洋紡製)を用いたPCRによって遺伝子を取得した。クローニングキットTarget Clone−Plus(東洋紡製)を用いて、そのプロトコールに従って操作を行い、ベクターpBluescriptにクローニングし、組換え発現プラスミドpDSACmを取得した。pDSACmをエシェリヒア・コリ(Escherichia coli)DH5α株コンピテントセル(東洋紡製)に形質転換し、形質転換体を取得した。該形質転換体をLB培地で培養し、プラスミドを抽出し、BigDye(商標登録)Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit(Applied Biosystems)により遺伝子配列を確認し、アミノ酸配列を推定した。シークエンスに用いたプライマーを表8に示す(表8の配列番号19,20,21,22,23,24)。
[Example 5] Isolation of the gene for D-succinylase derived from Cupriavidas metareduran A strain of Cupriavidas metareduran (NBRC No. 101272) was obtained from National Institute of Technology and Evaluation, and cultured in a liquid medium. A genome was extracted from the cells obtained by the culture using a genome extraction kit (Toyobo: Genomic DNA purification Kit). Gene-specific primers were synthesized (SEQ ID NOs: 13 and 14 in Table 8), and the gene was obtained by PCR using DNA polymerase KOD-Plus (manufactured by Toyobo) using the obtained genome as a template. Using cloning kit Target Clone-Plus (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), the operation was performed according to the protocol, and cloning was performed in vector pBluescript to obtain recombinant expression plasmid pDSACm. pDSACm was transformed into Escherichia coli DH5α strain competent cell (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) to obtain a transformant. The transformant was cultured in LB medium, the plasmid was extracted, the gene sequence was confirmed by BigDye (registered trademark) Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit (Applied Biosystems), and the amino acid sequence was deduced. The primers used for the sequencing are shown in Table 8 (SEQ ID NOS: 19, 20, 21, 22, 23, 24 in Table 8).

[実施例6]クプリアビダス・ネケタ−由来のD−サクシニラーゼ遺伝子の単離
独立行政法人製品評価技術基盤機構よりクプリアビダス・ネケター(NBRC番号102504)の菌株を取得し、液体培地で培養した。培養して得た菌体から、ゲノム抽出キット(東洋紡:Genomic DNA purification Kit)によりゲノムを抽出し、遺伝子特異的プライマーを合成し(表8の配列番号15、16)、以下、実施例5に記載の方法と同様にして、遺伝子配列全長を取得し、アミノ酸配列を推定した。シークエンスに用いたプライマーを表8に示す(表8の配列番号25,26,27,28,29)。
[Example 6] Isolation of D-succinylase gene derived from Cupriavidus neketa A strain of Cupriavidus neketer (NBRC No. 102504) was obtained from National Institute of Technology and Evaluation, and cultured in a liquid medium. From the cells obtained by culturing, the genome was extracted with a genome extraction kit (Toyobo: Genomic DNA purification Kit), and gene-specific primers were synthesized (SEQ ID NOS: 15 and 16 in Table 8). In the same manner as described, the full length of the gene sequence was obtained and the amino acid sequence was estimated. The primers used for the sequencing are shown in Table 8 (SEQ ID NOs: 25, 26, 27, 28, and 29 in Table 8).

[実施例7]ラルストニア・ピケッティ由来のD−サクシニラーゼ遺伝子の単離
独立行政法人製品評価技術基盤機構よりラルストニア・ピケッティ(NBRC番号102503)の菌株を取得し、液体培地で培養した。培養して得た菌体から、ゲノム抽出キット(東洋紡:Genomic DNA purification Kit)によりゲノムを抽出し、遺伝子特異的プライマーを合成し(表8の配列番号17、18)、以下、実施例5に記載の方法と同様にして、遺伝子配列全長を取得し、アミノ酸配列を推定した。シークエンスに用いたプライマーを表8に示す(表8の配列番号30,31,32,33)。
[Example 7] Isolation of Ralstonia pickety-derived D-succinylase gene A strain of Ralstonia pickety (NBRC No. 102503) was obtained from National Institute of Technology and Evaluation, and cultured in a liquid medium. From the cells obtained by culturing, the genome was extracted with a genome extraction kit (Toyobo: Genomic DNA purification Kit), and gene-specific primers were synthesized (SEQ ID NOs: 17 and 18 in Table 8). In the same manner as described, the full length of the gene sequence was obtained and the amino acid sequence was estimated. The primers used for the sequencing are shown in Table 8 (SEQ ID NOs: 30, 31, 32, and 33 in Table 8).

[実施例8]各種D−サクシニラーゼ遺伝子を発現する組換えプラスミドの作成
1.クプリアビダス・エスピー.P4−10−C株由来のD−サクシニラーゼ遺伝子の組換えプラスミド
実施例4で得られたD−サクシニラーゼ遺伝子のN末端及びC末端部分にそれぞれ制限酵素NdeI及びEcoRIの切断部位を結合させた配列を有するプライマー(表8の配列番号34、35)を用いて、この間のDNAを、実施例4で得たゲノムDNAを鋳型にしたPCRにより増幅することで、オープンリーディングフレームを含むDNA断片を取得した。このDNA断片を制限酵素NdeIとEcoRIで切断し、同酵素で切断したベクタープラスミドpBSKと混合し、混合液と等量のライゲーション試薬(東洋紡製ライゲーションハイ)を加えてインキュベーションすることにより、ライゲーションを実施した。このようにしてD−サクシニラーゼ遺伝子を大量に発現できるように設計された組換えプラスミドpBSKDSAP4−10−Cを取得した。
[Example 8] Preparation of recombinant plasmids expressing various D-succinylase genes Cupriavidas SP. Recombinant plasmid for the D-succinylase gene derived from the P4-10-C strain A sequence obtained by binding the restriction enzyme NdeI and EcoRI cleavage sites to the N-terminal and C-terminal parts of the D-succinylase gene obtained in Example 4, respectively. A DNA fragment containing an open reading frame was obtained by amplifying the DNA during this period by PCR using the genomic DNA obtained in Example 4 as a template using the primers (SEQ ID NOs: 34 and 35 in Table 8). . Ligation was performed by cleaving this DNA fragment with the restriction enzymes NdeI and EcoRI, mixing with the vector plasmid pBSK cleaved with the enzymes, and adding the same amount of ligation reagent (Toyobo Ligation High) as the mixture. did. Thus, a recombinant plasmid pBSKDSAP4-10-C designed to express a large amount of the D-succinylase gene was obtained.

2.クプリアビダス・メタリデュランス由来のD−サクシニラーゼ遺伝子の組換えプラスミド
実施例5で得られたpDSACmを制限酵素NdeI及びBamHIで処理し、DSA遺伝子を切り出し、同酵素で切断したベクタープラスミドpBSKと混合し、混合液と等量のライゲーション試薬(東洋紡製ライゲーションハイ)を加えてインキュベーションすることにより、ライゲーションを実施した。このようにしてD−サクシニラーゼ遺伝子を大量に発現できるように設計された組換えプラスミドpBSKDSACmを取得した。
2. Recombinant plasmid of D-succinylase gene derived from Cupriavidas metalidurans pDSACm obtained in Example 5 was treated with restriction enzymes NdeI and BamHI, the DSA gene was excised, mixed with vector plasmid pBSK cleaved with the enzyme, and mixed Ligation was carried out by adding an equal amount of ligation reagent (Toyobo Ligation High) to the solution and incubating. Thus, a recombinant plasmid pBSKDSACm designed to express a large amount of the D-succinylase gene was obtained.

3.クプリアビダス・ネケター由来のD−サクシニラーゼ遺伝子の組換えプラスミド
実施例6で得られたpDSACnを制限酵素NdeI及びPstIで処理し、DSA遺伝子を切り出し、同酵素で切断したベクタープラスミドpBSKと混合し、混合液と等量のライゲーション試薬(東洋紡製ライゲーションハイ)を加えてインキュベーションすることにより、ライゲーションを実施した。このようにしてD−サクシニラーゼ遺伝子を大量に発現できるように設計された組換えプラスミドpBSKDSACnを取得した。
3. Recombinant plasmid of the D-succinylase gene derived from Cupriavidas neketer The pDSACn obtained in Example 6 was treated with restriction enzymes NdeI and PstI, the DSA gene was excised, mixed with the vector plasmid pBSK cleaved with the enzyme, and mixed solution Ligation was carried out by adding an equal amount of ligation reagent (Toyobo Ligation High) and incubating. Thus, a recombinant plasmid pBSKDSACn designed to express a large amount of the D-succinylase gene was obtained.

4.ラルストニア・ピケッティ由来のD−サクシニラーゼ遺伝子の組換えプラスミド
実施例7で得られたpDSARpを制限酵素NdeI及びBamHIで処理し、DSA遺伝子を切り出し、同酵素で切断したベクタープラスミドpBSKと混合し、混合液と等量のライゲーション試薬(東洋紡製ライゲーションハイ)を加えてインキュベーションすることにより、ライゲーションを実施した。このようにしてD−サクシニラーゼ遺伝子を大量に発現できるように設計された組換えプラスミドpBSKDSARpを取得した。
4). Recombinant plasmid of D-succinylase gene derived from Ralstonia picketi pDSARp obtained in Example 7 was treated with restriction enzymes NdeI and BamHI, the DSA gene was excised, mixed with vector plasmid pBSK cleaved with the enzyme, and mixed solution Ligation was carried out by adding an equal amount of ligation reagent (Toyobo Ligation High) and incubating. Thus, a recombinant plasmid pBSKDSARp designed to express a large amount of the D-succinylase gene was obtained.

[実施例9] 各種D−サクシニラーゼ遺伝子のE.coliにおける発現
実施例8で構築したプラスミド:pBSKDSAP4−10−C、pBSKDSACm pBSKDSACn、及びpBSKDSARpをそれぞれ、エシェリヒア・コリDH5α株コンピテントセル(東洋紡績製コンピテントハイDH5α)に当製品に添付のプロトコールに従って形質転換し、形質転換体を取得した。得られた各形質転換体のコロニーを、試験管内にて滅菌した5mLのLB液体培地(アンピシリン50μg/mLを含む)に植菌後、37℃で20時間振とうして好気的に培養した。得られた培養液から遠心分離により菌体を集菌し、25mMリン酸緩衝溶液(pH7.5)に懸濁して超音波により菌体を破砕した後、遠心分離により菌体由来の不溶物を除去して、各種由来の形質転換体におけるD−サクシニラーゼ粗酵素液を取得した。これらの粗酵素液100μlに150mM N−サクシニル−D−アミノ酸100μlと25mM リン酸緩衝液(pH7.5)800μlを加えて、37℃で16時間反応させた。その反応液の一部をTLCプレート(メルク社製)に供し、ブタノール:酢酸:水(3:1:1、v/v)からなる展開溶媒で展開し、ニンヒドリンスプレーにより、各種D−アミノ酸を検出した。結果を図5に示す。図5中のTrp、Phe、Val、Ser、Asp、Asn、Gluはそれぞれ、トリプトファン、フェニルアラニン、バリン、セリン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン酸を示す。また、色は、ニンヒドリンスプレーで発色した時の色を示す。その結果、クプリアビダス・エスピー P4−10−C及びクプリアビダス・メタリデュランス由来のD−サクシニラーゼについて強いD−サクシニラーゼ活性を確認することができ、クプリアビダス・ネケター及びラルストニア・ピケッティ由来のD−サクシニラーゼについても一定のD−サクシニラーゼ活性を確認することができた。
[Example 9] E. coli of various D-succinylase genes. Expression in E. coli Plasmids constructed in Example 8: pBSKDSAP4-10-C, pBSKDSACm, pBSKDSACn, and pBSKDSSARp, respectively, were transferred to Escherichia coli DH5α strain competent cells (Toyobo Competent High DH5α) according to the protocol attached to this product. Transformation was performed to obtain a transformant. The obtained colonies of each transformant were inoculated into 5 mL of LB liquid medium (containing 50 μg / mL ampicillin) sterilized in a test tube, and then aerobically cultured by shaking at 37 ° C. for 20 hours. . The bacterial cells are collected from the obtained culture broth by centrifugation, suspended in a 25 mM phosphate buffer solution (pH 7.5), disrupted by ultrasonic waves, and centrifuged to remove insoluble matter derived from the bacterial cells. The D-succinylase crude enzyme solution in the transformants of various origins was obtained. To 100 μl of these crude enzyme solutions, 100 μl of 150 mM N-succinyl-D-amino acid and 800 μl of 25 mM phosphate buffer (pH 7.5) were added and reacted at 37 ° C. for 16 hours. A part of the reaction solution is applied to a TLC plate (Merck), developed with a developing solvent consisting of butanol: acetic acid: water (3: 1: 1, v / v), and various D-amino acids are obtained by ninhydrin spray. Detected. The results are shown in FIG. Trp, Phe, Val, Ser, Asp, Asn, and Glu in FIG. 5 represent tryptophan, phenylalanine, valine, serine, aspartic acid, asparagine, and glutamic acid, respectively. Moreover, a color shows the color when it develops with a ninhydrin spray. As a result, strong D-succinylase activity can be confirmed for D. succinylase derived from Cupriavidas sp. P4-10-C and D. succinylase derived from Cupriavidas metalidurans, and certain D-succinylase derived from Cupriavidas neketter and Ralstonia picketi D-succinylase activity could be confirmed.

[実施例10]形質転換体からのクプリアビダス・エスピー P4−10−C由来のD−サクシニラーゼの調製
実施例9で得られたpBSKP4−10−Cを形質転換した形質転換体のコロニーを、500mLの坂口フラスコに入った60mLのLB培地(アンピシリン50μg/mLを含む)に植菌し、振とう数180rpmで30℃、16時間培養し、種培養液とした。この種培養液を10L容ジャーファーメンターに入った6LのLB培地(アンピシリン50μg/mLを含む)に接種し、振とう数420rpm、30℃で21時間培養した。培養終了時の濁度(Abs660nm)は32.7であった。このようにして得られた菌体を遠心分離で集菌し、25mMリン酸緩衝溶液(pH7.5)に懸濁し、フレンチプレス破砕機を用いて破砕した。得られた粗酵素液の硫安分画処理を行った後、HiTrap Octyl FFカラム5mL(GEヘルスケア バイオサイエンス社製)、HiTrap CM FFカラム5mL(GEヘルスケア バイオサイエンス社製)により分離精製した。本方法により得られたD−サクシニラーゼをSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)分析に供したところ、ほとんど不純蛋白質が存在しないことが確認できたので、これを用いて、以下の実施例における酵素特性の評価及びD−アミノ酸製造を行った。
[Example 10] Preparation of Cupriavidus sp. P4-10-C-derived D-succinylase from transformant A colony of a transformant transformed with pBSKP4-10-C obtained in Example 9 A 60 mL LB medium (containing 50 μg / mL ampicillin) in a Sakaguchi flask was inoculated, and cultured at 30 ° C. for 16 hours at 180 rpm with shaking as a seed culture solution. This seed culture was inoculated into 6 L of LB medium (containing 50 μg / mL of ampicillin) contained in a 10 L jar fermenter, and cultured for 21 hours at 30 ° C. with a shaking speed of 420 rpm. Turbidity (Abs 660 nm) at the end of the culture was 32.7. The bacterial cells thus obtained were collected by centrifugation, suspended in a 25 mM phosphate buffer solution (pH 7.5), and crushed using a French press crusher. The obtained crude enzyme solution was subjected to an ammonium sulfate fractionation treatment, and then separated and purified with 5 mL of HiTrap Octyl FF column (GE Healthcare Bioscience) and 5 mL of HiTrap CM FF column (GE Healthcare Bioscience). When the D-succinylase obtained by this method was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) analysis, it was confirmed that almost no impure protein was present. Using this, the following examples were used. Evaluation of enzyme properties and production of D-amino acids were performed.

[実施例11]形質転換体の生産するD−サクシニラーゼの酵素学的性質
1.形質転換体の生産するD−サクシニラーゼの至適温度及び熱安定性
実施例10で得られた形質転換体の生産するD−サクシニラーゼ酵素液を用いて、D−アミノ酸オキシダーゼ法で温度安定性と至適温度を調べた。温度安定性は、酵素液を所定の温度で3時間加熱させた後、氷冷し、残存する活性を求めた。至適温度は、反応温度を30℃か65℃まで変化させ、その酵素活性を求めた。温度安定性の評価は、4℃で処理した場合を100%とした残存相対活性で示した。また、至適温度の評価は、50℃における酵素活性を100%とした相対活性で評価した。結果は図6(温度安定性)及び図7(至適温度)に示した。図6及び7から明らかなように、本酵素は、50℃で処理しても4℃で処理したときの100%の活性を維持し、反応至適温度は45℃から50℃を示した。
[Example 11] Enzymatic properties of D-succinylase produced by a transformant Optimum temperature and thermostability of D-succinylase produced by the transformant Using the D-succinylase enzyme solution produced by the transformant obtained in Example 10, the temperature stability and the optimum are achieved by the D-amino acid oxidase method. The appropriate temperature was examined. For temperature stability, the enzyme solution was heated at a predetermined temperature for 3 hours and then ice-cooled to determine the remaining activity. The optimum temperature was determined by changing the reaction temperature to 30 ° C. or 65 ° C. and determining the enzyme activity. Evaluation of temperature stability was shown by the residual relative activity which made 100% the case where it processed at 4 degreeC. In addition, the optimum temperature was evaluated based on the relative activity with the enzyme activity at 50 ° C. being 100%. The results are shown in FIG. 6 (temperature stability) and FIG. 7 (optimum temperature). As is apparent from FIGS. 6 and 7, even when the enzyme was treated at 50 ° C., it maintained 100% activity when treated at 4 ° C., and the optimum reaction temperature was 45 ° C. to 50 ° C.

2.形質転換体の生産するD−サクシニラーゼの至適pH及びpH安定性
実施例10で得られた形質転換体の生産するD−サクシニラーゼ酵素液を用いて、D−アミノ酸オキシダーゼ法及びHPLC分析法でpH安定性と至適pHを調べた。緩衝溶液には酢酸緩衝溶液(pH4.5〜pH5.5)、リン酸緩衝溶液(pH5.5〜pH7.5)、Tris−HCl(pH7.5〜pH8.5)、又はホウ酸緩衝溶液(pH8.5〜pH10.0)を用い、pH安定性は、25℃で20時間処理した後の酵素活性を求め、至適pHは、それぞれのpHで60分間反応させた後の酵素活性を求めた。酵素活性は、pH7.5(pH安定性)、pH7.0(至適pH)の場合をそれぞれ100とした相対活性で示した。結果は、図8(pH安定性)及び図9(至適pH)に示した。図8及び9から明らかなように、本酵素は、pH6〜8で高い活性を示し、pH4〜pH10の範囲においてリン酸緩衝溶液pH7.5で処理したときの80%以上の活性を示し、広い範囲のpHで極めて安定であった。
2. Optimum pH and pH stability of D-succinylase produced by the transformant Using the D-succinylase enzyme solution produced by the transformant obtained in Example 10, the pH was measured by the D-amino acid oxidase method and the HPLC analysis method. Stability and optimum pH were investigated. Buffer solutions include acetate buffer solution (pH 4.5 to pH 5.5), phosphate buffer solution (pH 5.5 to pH 7.5), Tris-HCl (pH 7.5 to pH 8.5), or borate buffer solution ( pH stability was determined by measuring enzyme activity after treatment at 25 ° C. for 20 hours, and optimum pH was determined by determining enzyme activity after reacting at each pH for 60 minutes. It was. Enzyme activity was expressed as relative activity with each of pH 7.5 (pH stability) and pH 7.0 (optimum pH) as 100. The results are shown in FIG. 8 (pH stability) and FIG. 9 (optimum pH). As is apparent from FIGS. 8 and 9, this enzyme exhibits high activity at pH 6 to 8, and exhibits 80% or more activity when treated with phosphate buffer solution pH 7.5 in the range of pH 4 to pH 10, with a wide range. Very stable at a pH range.

4.形質転換体の生産するD−サクシニラーゼの金属イオンの影響
実施例10で得られた形質転換体の生産するD−サクシニラーゼ酵素液を用いて、以下の表9に示す様々な2価の金属イオンをそれぞれ終濃度1mM存在下で37℃、60分間反応させ、D−サクシニラーゼ活性をHPLC分析法で測定し、無添加の酵素活性を100とした相対活性で示した。結果を表9に示す。表9から明らかなように、本酵素活性は、金属イオンによる顕著な影響を受けなかった。
4). Effect of metal ion of D-succinylase produced by transformant Using the D-succinylase enzyme solution produced by the transformant obtained in Example 10, various divalent metal ions shown in Table 9 below were used. Each was reacted at 37 ° C. for 60 minutes in the presence of a final concentration of 1 mM, the D-succinylase activity was measured by HPLC analysis, and the relative activity with no added enzyme activity as 100 was shown. The results are shown in Table 9. As is clear from Table 9, this enzyme activity was not significantly affected by metal ions.

5.形質転換体の生産するD−サクシニラーゼの阻害剤の影響
実施例10で得られた形質転換体の生産するD−サクシニラーゼ酵素液を用いて、以下の表10に示す様々な阻害剤をそれぞれ終濃度1mM存在下で37℃、60分間反応させ、D−サクシニラーゼ活性をHPLC分析法で測定し、無添加の酵素活性を100とした相対活性で示した。結果を表10に示す。表10から明らかなように、本酵素はDTTやEDTA、N−エチルマレイミドでは阻害されず、PCMBやヨードアセトアミド、ヨード酢酸などのシステイン修飾剤で阻害されることから、システイン残基が酵素活性や酵素の安定性等に関与していることがわかった。
5. Effects of inhibitors of D-succinylase produced by transformants Using the D-succinylase enzyme solution produced by the transformant obtained in Example 10, various inhibitors shown in Table 10 below were each at final concentrations. The reaction was carried out at 37 ° C. for 60 minutes in the presence of 1 mM, and the D-succinylase activity was measured by HPLC analysis. The results are shown in Table 10. As is apparent from Table 10, this enzyme is not inhibited by DTT, EDTA, and N-ethylmaleimide, but is inhibited by cysteine modifiers such as PCMB, iodoacetamide, and iodoacetic acid. It was found to be involved in enzyme stability.

[実施例12]N−サクシニル−DL−フェニルアラニン、N−サクシニル−DL−トリプトファン及びN−サクシニル−DL−ビフェニルアラニンの合成
DL−フェニルアラニン10g(和光純薬社製、Code:168−01312)と水酸化ナトリウム7.3g(和光純薬社製、Code:198−13765)を150mLの水に溶解させ、これに無水コハク酸18.7g(和光純薬社製、Code:198−04355)と水酸化ナトリウム7.3gを添加しながら50℃以下で反応させた。これを減圧濃縮し塩酸(和光純薬社製、Code:087−01076)でpH2以下に中和し、粗結晶を得た。次に、粗結晶をn−ヘキサン(和光純薬社製、Code:085−00416)で再結晶させ、沈殿をろ取し、沈殿を粉砕乾燥させN−サクシニル−DL−フェニルアラニン45gを得た。
DL−フェニルアラニンをDL−トリプトファン又はDL−ビフェニルアラニンに変更した以外は同様の手順で、N−サクシニル−DL−トリプトファン及びN−サクシニル−DL−ビフェニルアラニンを得た。
[Example 12] Synthesis of N-succinyl-DL-phenylalanine, N-succinyl-DL-tryptophan and N-succinyl-DL-biphenylalanine 10 g DL-phenylalanine (Code: 168-01312 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and water Sodium oxide 7.3 g (Wako Pure Chemical Industries, Code: 198-13765) was dissolved in 150 mL of water, and succinic anhydride 18.7 g (Wako Pure Chemical Industries, Code: 198-04355) and hydroxylation were added thereto. The reaction was conducted at 50 ° C. or lower while adding 7.3 g of sodium. This was concentrated under reduced pressure and neutralized with hydrochloric acid (Wako Pure Chemical Industries, Code: 087-01076) to pH 2 or lower to obtain crude crystals. Next, the crude crystal was recrystallized with n-hexane (Wako Pure Chemical Industries, Code: 085-00416), the precipitate was collected by filtration, and the precipitate was pulverized and dried to obtain 45 g of N-succinyl-DL-phenylalanine.
N-succinyl-DL-tryptophan and N-succinyl-DL-biphenylalanine were obtained in the same procedure except that DL-phenylalanine was changed to DL-tryptophan or DL-biphenylalanine.

[実施例13]D−サクシニラーゼを用いた、N−サクシニル−DL−フェニルアラニンからのD−フェニルアラニンの合成
5重量%N−サクシニル−DL−フェニルアラニン水溶液(pH7.5)10mLを基質として用い、形質転換体のD−サクシニラーゼ酵素液0.05mgを添加し、45℃で3日間反応させたときのN−サクシニル−DL−フェニルアラニンからのフェニルアラニンの加水分解率と光学活性を、以下のHPLC測定法により算出した。酵素での加水分解によるフェニルアラニンの生成率は、カラム:Inertsil ODS−2(5μm、4.6mmφ×150mm)(GL Sciences Inc.)、移動相:pH2.3リン酸水溶液:アセトニトリル=80:20、温度:40℃、流速:1.0mL/min、検出:210nmの条件でフェニルアラニンのピーク面積値で測定した。生成したフェニルアラニンの光学活性体比率は、カラム:CROWNPAK CR(+)(5μm、4.0mmφ×150mm)(ダイセル化学工業(株))、移動相:過塩素酸水溶液(pH2.0)、温度:15℃、流速:1.0mL/min、検出:210nmの条件で測定した。結果を図10に示す。図10から明らかなように、形質転換体のD−サクシニラーゼをN−サクシニル−DL−フェニルアラニン水溶液に添加する反応系で、反応3日目で反応液中のN−サクシニル−DL−フェニルアラニンの50%以上が加水分解され、さらに、D−フェニルアラニンのうち90%、L−フェニルアラニンのうち10%が加水分解された。このことから、本D−サクシニラーゼは、L−フェニルアラニンにも作用するが、D−フェニルアラニンにより強く作用することが明らかである。
[Example 13] Synthesis of D-phenylalanine from N-succinyl-DL-phenylalanine using D-succinylase Transformation using 10 mL of 5 wt% N-succinyl-DL-phenylalanine aqueous solution (pH 7.5) as a substrate The hydrolysis rate and optical activity of phenylalanine from N-succinyl-DL-phenylalanine when 0.05 mg D-succinylase enzyme solution was added and reacted at 45 ° C. for 3 days were calculated by the following HPLC measurement method did. The production rate of phenylalanine by hydrolysis with an enzyme is as follows. Column: Inertsil ODS-2 (5 μm, 4.6 mmφ × 150 mm) (GL Sciences Inc.), mobile phase: pH 2.3 phosphoric acid aqueous solution: acetonitrile = 80: 20, The peak area value of phenylalanine was measured under the conditions of temperature: 40 ° C., flow rate: 1.0 mL / min, detection: 210 nm. The optically active substance ratio of the generated phenylalanine is as follows: Column: CROWNPAK CR (+) (5 μm, 4.0 mmφ × 150 mm) (Daicel Chemical Industries, Ltd.), mobile phase: perchloric acid aqueous solution (pH 2.0), temperature: Measurement was performed under the conditions of 15 ° C., flow rate: 1.0 mL / min, detection: 210 nm. The results are shown in FIG. As is apparent from FIG. 10, in the reaction system in which D-succinylase of the transformant is added to the N-succinyl-DL-phenylalanine aqueous solution, 50% of N-succinyl-DL-phenylalanine in the reaction solution on the third day of reaction. The above was hydrolyzed, and 90% of D-phenylalanine and 10% of L-phenylalanine were hydrolyzed. From this, it is clear that the present D-succinylase acts also on L-phenylalanine but acts more strongly on D-phenylalanine.

[実施例14]D−サクシニラーゼ及びサクシニルアミノ酸ラセマーゼを用いた、N−サクシニル−DL−フェニルアラニンからのD−フェニルアラニンの合成
5重量%N−サクシニル−DL−フェニルアラニン水溶液(pH7.5)10mLを基質として用い、形質転換体のD−サクシニラーゼ酵素液0.05mgとクロロフレクサス・オーランティアカス由来のサクシニルアミノ酸ラセマーゼ(配列番号36)溶液50mgを添加し、45℃で4日間反応させたときのN−サクシニル−DL−フェニルアラニンからのD−フェニルアラニンの加水分解生成率、並びに光学活性体比率を、以下のHPLC測定法により算出した。加水分解生成率は、カラム:Inertsil ODS−2(5μm、4.6mmφ×150mm)(GL Sciences Inc.)、移動相:pH2.3リン酸水溶液:アセトニトリル=80:20、温度:40℃、流速:1.0mL/min、検出:210nmの条件で測定した。光学活性体比率は、カラム:CROWNPAK CR(+)(5μm、4.0mmφ×150mm)(ダイセル化学工業(株))、移動相:過塩素酸水溶液(pH2.0)、温度:15℃、流速:1.0mL/min、検出:210nmの条件で測定した。酵素反応前と反応後の、基質のピーク面積値より加水分解率を算出した。さらに、生成したフェニルアラニンの光学活性体比率を算出した。結果を図11に示す。図11から明らかなように、本酵素D−サクシニラーゼとサクシニルアミノ酸ラセマーゼを、N−サクシニル−DL−フェニルアラニン水溶液に添加する反応系で、反応4日目で反応液中のN−サクシニル−DL−フェニルアラニンの80%以上がD−フェニルアラニンへ変換された。また、サクシニルアミノ酸ラセマーゼを反応系に共存させたことで、大量に残存するN−サクシニル−L−フェニルアラニンのN−サクシニル−DL−フェニルアラニンへの変換、さらにD−フェニルアラニンへの加水分解反応が優先的に進み、L−フェニルアラニンの生成を抑制することに成功した。反応4日目の光学純度は93.6%eeであった。
[Example 14] Synthesis of D-phenylalanine from N-succinyl-DL-phenylalanine using D-succinylase and succinyl amino acid racemase Using 10 mL of 5 wt% N-succinyl-DL-phenylalanine aqueous solution (pH 7.5) as a substrate N-succinyl obtained by adding 0.05 mg of a D-succinylase enzyme solution of the transformant and 50 mg of a succinyl amino acid racemase (SEQ ID NO: 36) solution derived from Chloroflexus aurantiacus and reacting at 45 ° C. for 4 days The hydrolysis rate of D-phenylalanine from -DL-phenylalanine and the ratio of optically active substances were calculated by the following HPLC measurement method. Hydrolysis rate: column: Inertsil ODS-2 (5 μm, 4.6 mmφ × 150 mm) (GL Sciences Inc.), mobile phase: pH 2.3 phosphoric acid aqueous solution: acetonitrile = 80: 20, temperature: 40 ° C., flow rate : 1.0 mL / min, detection: measured at 210 nm. The optically active substance ratio is as follows: Column: CROWNPAK CR (+) (5 μm, 4.0 mmφ × 150 mm) (Daicel Chemical Industries, Ltd.), mobile phase: perchloric acid aqueous solution (pH 2.0), temperature: 15 ° C., flow rate : 1.0 mL / min, detection: measured at 210 nm. The hydrolysis rate was calculated from the peak area value of the substrate before and after the enzyme reaction. Furthermore, the optically active substance ratio of the generated phenylalanine was calculated. The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 11, in the reaction system in which the present enzyme D-succinylase and succinyl amino acid racemase are added to an aqueous solution of N-succinyl-DL-phenylalanine, N-succinyl-DL-phenylalanine in the reaction solution is obtained on the 4th day of reaction. More than 80% of this was converted to D-phenylalanine. In addition, by coexisting succinyl amino acid racemase in the reaction system, conversion of N-succinyl-L-phenylalanine remaining in large amounts to N-succinyl-DL-phenylalanine and hydrolysis reaction to D-phenylalanine are preferential. And succeeded in suppressing the production of L-phenylalanine. The optical purity on the 4th day of the reaction was 93.6% ee.

[実施例15] D−サクシニラーゼ及びサクシニルアミノ酸ラセマーゼを用いた、N−サクシニル−DL−トリプトファンからのD−トリプトファンの合成
5重量%N−サクシニル−DL−トリプトファン水溶液(pH7.5)10mLを基質として用い、形質転換体のD−サクシニラーゼ酵素液0.05mgとクロロフレクサス・オーランティアカス由来のサクシニルアミノ酸ラセマーゼ(配列番号36)溶液50mgを添加し、45℃で4日間反応させたとき、N−サクシニル−DL−トリプトファンからD−トリプトファンの加水分解生成率、並びに光学活性体比率を、以下のHPLC測定法により算出した。加水分解生成率は、カラム:Inertsil ODS−2(5μm、4.6mmφ×150mm)(GL Sciences Inc.)、移動相:pH2.3リン酸水溶液:アセトニトリル=80:20、温度:40℃、流速:1.0mL/min、検出:210nmの条件で測定した。光学活性体比率は、カラム:CROWNPAK CR(+)(5μm、4.0mmφ×150mm)(ダイセル化学工業(株))、移動相:過塩素酸水溶液(pH2.0)/メタノール=90/10、温度:15℃、流速:0.7mL/min、検出:210nmの条件で測定した。酵素反応前と反応後の、基質のピーク面積値より加水分解率を算出した。さらに、生成したトリプトファンの光学活性体比率を算出した。結果を図12に示す。図12から明らかなように、本酵素D−サクシニラーゼとサクシニルアミノ酸ラセマーゼを、N−サクシニル−DL−トリプトファン水溶液に添加する反応系で、反応4日目で反応液中のN−サクシニル−DL−トリプトファンの80%以上が加水分解された。反応4日目の光学純度は96.1%eeであった。
Example 15 Synthesis of D-tryptophan from N-succinyl-DL-tryptophan using D-succinylase and succinyl amino acid racemase 10 mL of 5 wt% N-succinyl-DL-tryptophan aqueous solution (pH 7.5) as a substrate When 0.05 mg of a transformant D-succinylase enzyme solution and 50 mg of a succinyl amino acid racemase (SEQ ID NO: 36) solution derived from Chloroflexus aurantiacus were added and reacted at 45 ° C. for 4 days, N-succinyl The hydrolysis rate of D-tryptophan and the optically active substance ratio from -DL-tryptophan were calculated by the following HPLC measurement method. Hydrolysis rate: column: Inertsil ODS-2 (5 μm, 4.6 mmφ × 150 mm) (GL Sciences Inc.), mobile phase: pH 2.3 phosphoric acid aqueous solution: acetonitrile = 80: 20, temperature: 40 ° C., flow rate : 1.0 mL / min, detection: measured at 210 nm. The optically active substance ratio is as follows. Column: CROWNPAK CR (+) (5 μm, 4.0 mmφ × 150 mm) (Daicel Chemical Industries, Ltd.), mobile phase: perchloric acid aqueous solution (pH 2.0) / methanol = 90/10, Measurement was performed under the conditions of temperature: 15 ° C., flow rate: 0.7 mL / min, detection: 210 nm. The hydrolysis rate was calculated from the peak area value of the substrate before and after the enzyme reaction. Furthermore, the optically active substance ratio of the produced tryptophan was calculated. The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 12, this enzyme D-succinylase and succinyl amino acid racemase are added to an aqueous solution of N-succinyl-DL-tryptophan, and N-succinyl-DL-tryptophan in the reaction solution on the 4th day of reaction. More than 80% of the product was hydrolyzed. The optical purity on the 4th day of the reaction was 96.1% ee.

[実施例16] D−サクシニラーゼ及びサクシニルアミノ酸ラセマーゼを用いた、N−サクシニル−DL−ビフェニルアラニンからのD−ビフェニルアラニンの合成
5重量%N−サクシニル−DL−ビフェニルアラニン水溶液(pH7.5)10mLを基質として用い、形質転換体のD−サクシニラーゼ酵素液0.05mgとクロロフレクサス・オーランティアカス由来のサクシニルアミノ酸ラセマーゼ(配列番号36)溶液50mgを添加し、45℃で3日間反応させたとき、N−サクシニル−DL−ビフェニルアラニンからD−ビフェニルアラニンの加水分解生成率、並びに光学活性体比率を、以下のHPLC測定法により算出した。加水分解生成率は、カラム:Inertsil ODS−2(5μm、4.6mmφ×150mm)(GL Sciences Inc.)、移動相:pH2.3リン酸水溶液:アセトニトリル=80:20、温度:50℃、流速:1.5mL/min、検出:210nmの条件で測定した。光学活性体比率は、カラム:CROWNPAK CR(+)(5μm、4.0mmφ×150mm)(ダイセル化学工業(株))、移動相:過塩素酸水溶液(pH2.0)/メタノール=85/15、温度:50℃、流速:1.5mL/min、検出:210nmの条件で測定した。酵素反応前と反応後の、基質のピーク面積値より加水分解率を算出した。さらに、生成したビフェニルアラニンの光学活性体比率を算出した。結果を図13に示す。図13から明らかなように、本酵素D−サクシニラーゼとサクシニルアミノ酸ラセマーゼを、N−サクシニル−DL−ビフェニルアラニン水溶液に添加する反応系で、反応3日目で反応液中のN−サクシニル−DL−ビフェニルアラニンの99%以上が加水分解された。反応4日目の光学純度は88.3%eeであった。
[Example 16] Synthesis of D-biphenylalanine from N-succinyl-DL-biphenylalanine using D-succinylase and succinyl amino acid racemase 10 mL of 5 wt% N-succinyl-DL-biphenylalanine aqueous solution (pH 7.5) As a substrate, 0.05 mg of a transformant D-succinylase enzyme solution and 50 mg of a succinyl amino acid racemase (SEQ ID NO: 36) solution derived from Chloroflexus aurantiacus were added and reacted at 45 ° C. for 3 days. The hydrolysis rate of D-biphenylalanine from N-succinyl-DL-biphenylalanine and the optically active substance ratio were calculated by the following HPLC measurement method. Hydrolysis rate: column: Inertsil ODS-2 (5 μm, 4.6 mmφ × 150 mm) (GL Sciences Inc.), mobile phase: pH 2.3 phosphoric acid aqueous solution: acetonitrile = 80: 20, temperature: 50 ° C., flow rate : 1.5 mL / min, detection: measured at 210 nm. The optically active substance ratio is as follows. Column: CROWNPAK CR (+) (5 μm, 4.0 mmφ × 150 mm) (Daicel Chemical Industries, Ltd.), mobile phase: perchloric acid aqueous solution (pH 2.0) / methanol = 85/15, Measurement was performed under the conditions of temperature: 50 ° C., flow rate: 1.5 mL / min, detection: 210 nm. The hydrolysis rate was calculated from the peak area value of the substrate before and after the enzyme reaction. Furthermore, the optically active substance ratio of the produced biphenylalanine was calculated. The results are shown in FIG. As is apparent from FIG. 13, in the reaction system in which the present enzyme D-succinylase and succinyl amino acid racemase are added to an aqueous solution of N-succinyl-DL-biphenylalanine, N-succinyl-DL- More than 99% of biphenylalanine was hydrolyzed. The optical purity on the 4th day of the reaction was 88.3% ee.

本発明のD−サクシニラーゼは、従来の酵素に比べてN−サクシニル−D−アミノ酸の加水分解活性が格段に高いため、公知のサクシニルアミノ酸ラセマーゼと組み合わせて使用することにより、N−アシルアミノ酸の効率的なラセミ化と加水分解が可能となる。従って、本発明のD−サクシニラーゼは、医薬品原料などとして有用なD−アミノ酸を、工業的な規模、時間において高収率で得るために有用である。   Since the D-succinylase of the present invention has a significantly higher hydrolysis activity of N-succinyl-D-amino acid than the conventional enzyme, the efficiency of N-acyl amino acid can be improved by using it in combination with a known succinyl amino acid racemase. Racemization and hydrolysis are possible. Therefore, the D-succinylase of the present invention is useful for obtaining a D-amino acid useful as a pharmaceutical raw material and the like at a high yield on an industrial scale and time.

Claims (5)

下記(a)〜(d)のいずれか1つで表されることを特徴とするタンパク質:
(a)配列番号6に記載の塩基配列からなる遺伝子によってコードされるタンパク質;
(b)配列番号5に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質;
(c)配列番号6に記載の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列からなる遺伝子によってコードされ、かつ、D−サクシニラーゼ活性を有するタンパク質;
(d)配列番号5に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質において1または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、および/または付加したアミノ酸配列からなり、かつ、D−サクシニラーゼ活性を有するタンパク質。
A protein represented by any one of the following (a) to (d):
(A) a protein encoded by a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 6;
(B) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 5;
(C) a protein encoded by a gene consisting of a nucleotide sequence having 90% or more identity with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 6 and having D-succinylase activity;
(D) A protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 5, and having D-succinylase activity.
下記(a)〜(d)のいずれか1つで表されることを特徴とする遺伝子:
(a)配列番号6に記載の塩基配列からなる遺伝子;
(b)配列番号5に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子;
(c)配列番号6に記載の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列からなり、かつ、D−サクシニラーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
(d)配列番号5に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質において1または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、および/または付加したアミノ酸配列に対応する塩基配列からなり、かつ、D−サクシニラーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。
A gene represented by any one of the following (a) to (d):
(A) a gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 6;
(B) a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 5;
(C) a gene comprising a nucleotide sequence having 90% or more identity with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 6 and encoding a protein having D-succinylase activity;
(D) a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5 consisting of a base sequence corresponding to an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added, and D-succinylase activity A gene encoding a protein having
請求項2に記載の遺伝子をベクターに挿入して組換えベクターを調製し、この組換えベクターで宿主細胞を形質転換して形質転換体を調製し、この形質転換体を培養する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載のタンパク質の製造方法。   A step of preparing a recombinant vector by inserting the gene of claim 2 into a vector, preparing a transformant by transforming a host cell with the recombinant vector, and culturing the transformant; The method for producing a protein according to claim 1. 請求項1に記載のタンパク質を用いてN−サクシニル−DL−アミノ酸中のN−サクシニル−D−アミノ酸を加水分解する工程、及びN−サクシニルアミノ酸ラセマーゼを用いてN−サクシニル−L−アミノ酸をラセミ化してN−サクシニル−D−アミノ酸を生成させる工程を含むことを特徴とするD−アミノ酸の製造方法。   The step of hydrolyzing N-succinyl-D-amino acid in N-succinyl-DL-amino acid using the protein according to claim 1 and the racemic N-succinyl-L-amino acid using N-succinyl amino acid racemase A method for producing a D-amino acid, comprising the step of producing an N-succinyl-D-amino acid by conversion into a non-amino acid. 請求項1に記載のタンパク質を用いてN−サクシニル−DL−アミノ酸中のN−サクシニル−D−アミノ酸を加水分解する工程、およびN−サクシニルアミノ酸ラセマーゼを用いてN−サクシニル−L−アミノ酸をラセミ化してN−サクシニル−D−アミノ酸を生成させる工程が同時に行なわれることを特徴とする請求項4に記載の方法。   The step of hydrolyzing N-succinyl-D-amino acid in N-succinyl-DL-amino acid using the protein according to claim 1 and the racemic N-succinyl-L-amino acid using N-succinyl amino acid racemase The method according to claim 4, wherein the step of converting to N-succinyl-D-amino acid is performed simultaneously.
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WO2012124513A1 (en) * 2011-03-14 2012-09-20 東洋紡績株式会社 Modified d-succinylase having improved d-form selectivity for n-succinyl-dl-amino acid
BR112015010799B1 (en) 2012-11-13 2023-01-17 Adocia COMPOSITION IN AQUEOUS SOLUTION, AND, PHARMACEUTICAL FORMULATION
FR3020947B1 (en) 2014-05-14 2018-08-31 Adocia AQUEOUS COMPOSITION COMPRISING AT LEAST ONE PROTEIN AND A SOLUBILIZING AGENT, ITS PREPARATION AND ITS USES
US9795678B2 (en) 2014-05-14 2017-10-24 Adocia Fast-acting insulin composition comprising a substituted anionic compound and a polyanionic compound
FR3043557B1 (en) 2015-11-16 2019-05-31 Adocia RAPID ACID COMPOSITION OF INSULIN COMPRISING A SUBSTITUTED CITRATE
WO2018088434A1 (en) * 2016-11-10 2018-05-17 東洋紡株式会社 Method for producing n-succinyl-hydroxy-d-amino acid and/or hydroxy-d-amino acid

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008061642A (en) * 2006-08-10 2008-03-21 Toyobo Co Ltd Method for producing d-amino acid

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008307006A (en) * 2007-06-15 2008-12-25 Toyobo Co Ltd Method for producing l-amino acid
JP4672815B2 (en) * 2008-05-07 2011-04-20 東洋紡績株式会社 L-succinylaminoacylase and method for producing L-amino acid using the same
JP5232247B2 (en) * 2008-12-11 2013-07-10 東洋紡株式会社 L-succinylaminoacylase and method for producing L-amino acid using the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008061642A (en) * 2006-08-10 2008-03-21 Toyobo Co Ltd Method for producing d-amino acid

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6016015885; 'Penicillin G acylase precursor.' NCBI database [online] [retrieved on 2016-04-20]., 20061128, Retrieved from the Internet: *

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