JP2019154447A - ヘモグロビンA1cの測定方法および測定キット - Google Patents

ヘモグロビンA1cの測定方法および測定キット Download PDF

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Abstract

【課題】ヘモグロビンA1c(HbA1c)のβ鎖に作用し、過酸化水素を生成することを特徴とするアマドリアーゼを提供し、それを用いたHbA1cの測定方法および測定試薬キットを提供する。【解決手段】αF6Pに対し0.1U/mg以上の比活性を有しHbA1cのβ鎖アミノ末端を酸化して過酸化水素を生成することを特徴とするアマドリアーゼを用いたHbA1cの測定方法および該アマドリアーゼを含む測定試薬キット。HbA1cを迅速、簡便に、かつ、精度よく定量できる測定方法、測定キットを提供できる。【選択図】図4−1

Description

本発明は、試料中のヘモグロビンA1cの測定方法、およびその測定方法に用いられる測定用試薬キットに関する。
糖化タンパク質は、グルコースなどのアルドース(アルデヒド基を潜在的に有する単糖およびその誘導体)のアルデヒド基と、タンパク質のアミノ基が非酵素的に共有結合を形成し、アマドリ転移することにより生成したものである。タンパク質のアミノ基としてはアミノ末端のα−アミノ基、タンパク質中のリジン残基側鎖のε−アミノ基が挙げられる。生体内で生じる糖化タンパク質としては血液中のヘモグロビンが糖化された糖化ヘモグロビン、アルブミンが糖化された糖化アルブミンなどが知られている。
これら生体内で生じる糖化タンパク質の中でも、糖尿病の臨床診断分野において、糖尿病患者の診断や症状管理のための重要な血糖コントロールマーカーとして、ヘモグロビンA1c(HbA1c)が注目されている。HbA1cは、へモグロビン「β鎖」のN末端(アミノ末端)のVal(バリン)の、α−アミノ基にグルコースが結合したタンパク質である。血液中のHbA1c濃度は、過去の一定期間の平均血糖値を反映することから、HbA1cの値は糖尿病の症状の診断や管理において重要な指標となっている。
このHbA1cを迅速かつ簡便に測定する方法として、従来、アマドリアーゼを用いる数種類の酵素的方法が知られている。
アマドリアーゼは、酸素の存在下で、イミノ2酢酸若しくはその誘導体(「アマドリ化合物」とも言う)を酸化して、グリオキシル酸若しくはα−ケトアルデヒド、アミノ酸若しくはペプチド、および過酸化水素を生成する反応を触媒する酵素の総称である。アマドリアーゼは、HbA1cを酵素的方法により測定するために有用な酵素として知られている。アマドリアーゼにより酸化される基質としては、例えば、α−フルクトシルバリルヒスチジン(以降αFVHと表す)が知られている。
アマドリアーゼはこれまでに、細菌、酵母、真菌から見出されており、例えば、コニオカエタ(Coniochaeta)属、ユーペニシリウム(Eupenicillium)属、ピレノケータ(Pyrenochaeta)属、アルスリニウム(Arthrinium)属、カーブラリア(Curvularia)属、ネオコスモスポラ(Neocosmospora)属、クリプトコッカス(Cryptococcus)属、フェオスフェリア(Phaeosphaeria)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、エメリセラ(Emericella)属、ウロクラディウム(Ulocladium)属、ペニシリウム(Penicillium)属、フザリウム(Fusarium)属、アカエトミエラ(Achaetomiella)属、アカエトミウム(Achaetomium)属、シエラビア(Thielavia)属、カエトミウム(Chaetomium)属、ゲラシノスポラ(Gelasinospora)属、ミクロアスカス(Microascus)属、レプトスフェリア(Leptosphaeria)属、オフィオボラス(Ophiobolus)属、プレオスポラ(Pleospora)属、コニオケチジウム(Coniochaetidium)属、ピチア(Pichia)属、デバリオマイセス(Debaryomyces)属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属、アグロバクテリウム(Agrobacterium)属、アルスロバクター(Arthrobacter)属由来のアマドリアーゼが報告されている(例えば、特許文献1、6〜15、非特許文献1〜9参照。)。これらの属のことを本明細書においてコニオカエタ(Coniochaeta)属等と呼ぶことがある。なお、上記報告例の中で、アマドリアーゼは、文献によってはケトアミンオキシダーゼやフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ、フルクトシルペプチドオキシダーゼ、フルクトシルアミンオキシダーゼ等の表現で記載されている場合もある。
上述のような各種のアマドリアーゼを用いて、HbA1cを迅速かつ簡便に測定する方法としては、プロテアーゼまたはペプチダーゼ(以下、プロテアーゼ等という)の切り出し用酵素でHbA1cを分解し、HbA1cのβ鎖アミノ末端より特定の測定用物質を遊離させ、遊離した測定用物質を、上述のようなアマドリアーゼを用いて定量する方法が知られている(例えば、特許文献1〜7参照)。
具体的には、HbA1cを特定のプロテアーゼ等で分解し、そのβ鎖アミノ末端よりαFVHを遊離させたのちに、遊離したαFVHを定量する方法が知られており、この測定方法が、現在のHbA1c酵素的測定法の主流となっている。
さらに、アマドリアーゼを用いたHbA1cの測定方法としては、HbA1cをGlu−Cプロテアーゼを用いて消化し、糖化されたβ鎖アミノ末端のバリンを含む6アミノ酸からなるα−フルクトシルヘキサペプチド(α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸、以降αF6Pと表す)を遊離させたのちに、遊離したαF6Pを定量する方法がある(例えば、特許文献16、17参照。)。この方法は、IFCC(International Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine)により定められたHbA1c測定法(非特許文献10参照)に則った、酵素によるHbA1cの測定方法である。
しかしながら、前述のアマドリアーゼを用いたHbA1cの測定方法では、プロテアーゼまたはペプチダーゼ(以下、プロテアーゼ等という)によりHbA1cを消化し、そのβ鎖アミノ末端のバリンを含む糖化ペプチドを遊離させる工程を欠かすことはできない。したがって、HbA1cの測定試薬キットには必ずプロテアーゼ等を処方する必要があるが、これは以下に述べる理由により本来好ましいことではない。
プロテアーゼ等はタンパク質を加水分解する作用を示すため、タンパク質である酵素もまたプロテアーゼ等により加水分解される。したがって、アマドリアーゼもまたプロテアーゼにより加水分解されて失活し、その結果、糖化ペプチドと酸素を消費して過酸化水素を生成する反応が阻害される。これに対する対処法としては、アマドリアーゼの処方量を増やし、アマドリアーゼが完全に失活する前に測定を終えることが考えられるが、アマドリアーゼの増量は、プロテアーゼ等がHbA1cよりもアマドリアーゼを優先的に加水分解することに繋がり、本来好ましくはない。
また、糖化ペプチドにアマドリアーゼを作用させて生じる過酸化水素を定量してHbA1cを測定する場合には、過酸化水素の定量にパーオキシダーゼを用いることがある。この場合、パーオキシダーゼもまたプロテアーゼ等により加水分解されて失活するため、好ましくない。
また別の側面として、酵素によるHbA1c測定には自動分析装置を使用することが一般的であり、この場合、一つの試料を用いてHbA1cを始めとする様々な生体マーカーを同時測定する。この際、各生体マーカーは酵素もしくは抗体を利用して測定するため、プロテアーゼ等がコンタミネーションすると、各生体マーカー測定試薬に含まれる酵素もしくは抗体が加水分解され、HbA1c以外の生体マーカーが正確に測定できない恐れがある。したがって、自動分析装置にセットする試薬には、本来プロテアーゼ等が含まれていないことが好ましい。
以上の理由により、アマドリアーゼで直接HbA1cのβ鎖を酸化して過酸化水素を生成させるアマドリアーゼと、それを利用したHbA1c測定法が求められていたが、そのような酵素活性を示すアマドリアーゼはこれまでに見出されていなかった。
国際公開第2004/104203号 国際公開第2005/49857号 特開2001−95598号公報 特公平05−33997号公報 特開平11−127895号公報 国際公開第97/13872号 特開2011−229526号公報 特開2003−235585号公報 特開2004−275013号公報 特開2004−275063号公報 特開2010−35469号公報 特開2010−57474号公報 国際公開第2010/41715号 国際公開第2010/41419号 国際公開第2011/15325号 国際公開第2004/38034号 国際公開第2008/108385号
Biochem. Biophys. Res. Commun. 311, 104−11, 2003 Biotechnol. Bioeng. 106, 358−66, 2010 J. Biosci. Bioeng. 102, 241−3, 2006 Appl. Microbiol. Biotechnol. 74, 813−9, 2007 Eur. J. Biochem. 242, 499−505, 1996 Mar. Biotechnol. 6, 625−32, 2004 Biosci. Biotechnol. Biochem. 66, 1256−61, 2002 Biosci. Biotechnol. Biochem. 66, 2323−29, 2002 Biotechnol. Letters 27, 27−32, 2005 Jeppsson JO, et al;Approved IFCC reference method for the measurement of HbA1c in human blood. Clin. Chem. Lab. Med. 40, 78−89,2002
本発明が解決しようとする課題は、HbA1cのβ鎖を酸化して過酸化水素を生成させるアマドリアーゼを見出し、それを利用したHbA1c測定法を構築することにある。
本発明者らは、前記課題解決のために鋭意研究を重ねた結果、コニオカエタ(Coniochaeta)属等に由来するアマドリアーゼに数個のアミノ酸置換が導入された改変型アマドリアーゼが、HbA1cを酸化して過酸化水素を生成させる活性を有することを見出し、それを利用したHbA1c測定法を実現して本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下を包含する。
[1] 試料にヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼを作用させ、その作用によって生じる過酸化水素もしくは消費される酸素を測定することを特徴とする、試料中のヘモグロビンA1cの測定方法。
[2] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するものである、1に記載の方法。
[3] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有し、かつ、以下の(i)〜(iii)からなる群より選択されるアマドリアーゼ、
(i) アマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸配列の以下(a)から(j)よりなる群から選択される位置に対応する位置で当該アマドリアーゼのアミノ酸配列が1つまたはそれ以上のアミノ酸残基の置換を有するアマドリアーゼ、
(a)配列番号1の62位、
(b)配列番号1の63位、
(c)配列番号1の102位、
(d)配列番号1の106位、
(e)配列番号1の110位、
(f)配列番号1の113位、
(g)配列番号1の355位、
(h)配列番号1の419位、
(i)配列番号1の68位、
(j)配列番号1の356位、
(ii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、配列番号1に示すアミノ酸配列における62位、63位、102位、106位、110位、113位、355位、419、68位及び356位に対応する位置以外の位置における1又は数個のアミノ酸が置換、欠失又は付加されたアミノ酸配列からなるアマドリアーゼ、
(iii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、当該アマドリアーゼの全長アミノ酸配列が配列番号1のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有し、配列番号1の第10位〜32位、36〜41位、49〜52位、54〜58位、63〜65位、73〜75位、84〜86位、88〜90位、120〜122位、145〜150位、156〜162位、164〜170位、180〜182位、202〜205位、207〜211位、214〜224位、227〜230位、236〜241位、243〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、295〜297位、306〜308位、310〜316位、324〜329位、332〜334位、341〜344位、346〜355位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、389〜394位、405〜410位及び423〜431位のアミノ酸配列からなる相同性領域におけるアミノ酸配列と当該アマドリアーゼの対応する位置の相同性領域におけるアミノ酸配列とが90%以上の配列同一性を有するアマドリアーゼ、
である、1又は2に記載の方法。
[4] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の以下(a)から(j)よりなる群から選択される1つまたはそれ以上の位置に対応する位置のアミノ酸が以下の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼ、
(a)配列番号1の62位に対応する位置のアミノ酸がアラニン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンである、
(b)配列番号1の63位に対応する位置のアミノ酸がアラニン又はヒスチジンである、
(c)配列番号1の102位に対応する位置のアミノ酸がリジンである、
(d)配列番号1の106位に対応する位置のアミノ酸がアラニン、リジン又はアルギニンである、
(e)配列番号1の110位に対応する位置のアミノ酸がロイシン又はチロシンである、
(f)配列番号1の113位に対応する位置のアミノ酸がリジン又はアルギニンである、
(g)配列番号1の355位に対応する位置のアミノ酸がセリンである、
(h)配列番号1の419位に対応する位置のアミノ酸がリジンである、
(i) 配列番号1の68位に対応する位置のアミノ酸がアスパラギンである、
(j) 配列番号1の356位に対応する位置のアミノ酸がスレオニンである、
である、3に記載の方法。
[5] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される2以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、4に記載の方法。
[6] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される3以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、5に記載の方法。
[7] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される4以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、6に記載の方法。
[8] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される5以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、7に記載の方法。
[9] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される6以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、8に記載の方法。
[10] ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼがコニオカエタ(Coniochaeta)属、ユーペニシリウム(Eupenicillium)属、ピレノケータ(Pyrenochaeta)属、アルスリニウム(Arthrinium)属、カーブラリア(Curvularia)属、ネオコスモスポラ(Neocosmospora)属、クリプトコッカス(Cryptococcus)属、フェオスフェリア(Phaeosphaeria)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、エメリセラ(Emericella)属、ウロクラディウム(Ulocladium)属、またはペニシリウム(Penicillium)属由来である、1〜9のいずれかに記載の試料中のヘモグロビンA1cの測定方法。
[11] ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼがコニオカエタ エスピー(Coniochaeta sp.)、ユーペニシリウム テレナム(Eupenicillium terrenum)、ピレノケータ エスピー(Pyrenochaeta sp.)、アルスリニウム エスピー(Arthrinium sp.)、カーブラリア クラベータ(Curvularia clavata)、ネオコスモスポラ バシンフェクタ(Neocosmospora vasinfecta)、クリプトコッカス ネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans)、フェオスフェリア ノドラム(Phaeosphaeria nodorum)、アスペルギルス ニードランス(Aspergillus nidulans)、エメリセラ ニードランス(Emericella nidulans)属、ウロクラディウム エスピー(Ulocladium sp.)、またはペニシリウム ヤンシネラム(Penicillium janthinelum)もしくはペニシリウム クリソゲナム(Penicillium chrysogenum)由来である、1〜10のいずれかに記載の試料中のヘモグロビンA1cの測定方法。
[12] ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、以下からなる群より選択されるアマドリアーゼである、1に記載の試料中のヘモグロビンA1cの測定方法。
(i) 配列番号141又は143に示すアミノ酸配列に1又は数個のアミノ酸の置換、欠失又は付加がなされたアミノ酸配列を有するアマドリアーゼ。
(ii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、当該アマドリアーゼの全長アミノ酸配列が配列番号141又は143のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有し、配列番号141の第10位〜32位、36〜41位、49〜52位、54〜58位、73〜75位、84〜86位、88〜90位、120〜122位、145〜150位、156〜162位、164〜170位、180〜182位、202〜205位、207〜211位、214〜224位、227〜230位、236〜241位、243〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、295〜297位、306〜308位、310〜316位、324〜329位、332〜334位、341〜344位、346〜355位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、389〜394位、405〜410位及び423〜431位のアミノ酸配列からなる相同性領域におけるアミノ酸配列と当該アマドリアーゼの対応する位置の相同性領域におけるアミノ酸配列とが90%以上の配列同一性を有するアマドリアーゼ。
[13] アマドリアーゼがさらに、配列番号1に示すアミノ酸配列における以下のアミノ酸、
(i)262位のアスパラギン、
(ii)257位のバリン、
(iii)249位のグルタミン酸
(iv)253位のグルタミン酸、
(v)337位のグルタミン、
(vi)340位のグルタミン酸、
(vii)232位のアスパラギン酸、
(viii)129位のアスパラギン酸、
(ix)132位のアスパラギン酸、
(x)133位のグルタミン酸、
(xi)44位のグルタミン酸、
(xii)256位のグリシン、
(xiii)231位のグルタミン酸、及び
(xiv)81位のグルタミン酸、
よりなる群から選択されるアミノ酸に対応する位置で1つまたはそれ以上のアミノ酸残基の置換を有し、かつ
場合によりカルボキシル末端からの3アミノ酸残基を欠失していてもよい、3〜12のいずれかに記載の測定方法。
[14] 以下の(1)および(2)の成分を含むことを特徴とする、試料中のヘモグロビンA1cの測定用試薬キット。
(1)ヘモグロビンA1cに直接作用して、過酸化水素を生成する作用を有するアマドリアーゼ。
(2)過酸化水素を測定するための試薬。
[15] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するものである、14に記載のキット。
[16] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有し、かつ、以下の(i)〜(iii)からなる群より選択されるアマドリアーゼ、
(i) アマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸配列の以下(a)から(j)よりなる群から選択される位置に対応する位置で当該アマドリアーゼのアミノ酸配列が1つまたはそれ以上のアミノ酸残基の置換を有するアマドリアーゼ、
(a)配列番号1の62位、
(b)配列番号1の63位、
(c)配列番号1の102位、
(d)配列番号1の106位、
(e)配列番号1の110位、
(f)配列番号1の113位、
(g)配列番号1の355位、
(h)配列番号1の419位、
(i)配列番号1の68位、
(j)配列番号1の356位、
(ii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、配列番号1に示すアミノ酸配列における62位、63位、102位、106位、110位、113位、355位、419、68位及び356位に対応する位置以外の位置における1又は数個のアミノ酸が置換、欠失又は付加されたアミノ酸配列からなるアマドリアーゼ、
(iii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、当該アマドリアーゼの全長アミノ酸配列が配列番号1のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有し、配列番号1の第10位〜32位、36〜41位、49〜52位、54〜58位、63〜65位、73〜75位、84〜86位、88〜90位、120〜122位、145〜150位、156〜162位、164〜170位、180〜182位、202〜205位、207〜211位、214〜224位、227〜230位、236〜241位、243〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、295〜297位、306〜308位、310〜316位、324〜329位、332〜334位、341〜344位、346〜355位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、389〜394位、405〜410位及び423〜431位のアミノ酸配列からなる相同性領域におけるアミノ酸配列と当該アマドリアーゼの対応する位置の相同性領域におけるアミノ酸配列とが90%以上の配列同一性を有するアマドリアーゼ、
である、14又は15に記載のキット。
[17] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の以下(a)から(j)よりなる群から選択される1つまたはそれ以上の位置に対応する位置のアミノ酸が以下の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼ、
(a)配列番号1の62位に対応する位置のアミノ酸がアラニン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンである、
(b)配列番号1の63位に対応する位置のアミノ酸がアラニン又はヒスチジンである、
(c)配列番号1の102位に対応する位置のアミノ酸がリジンである、
(d)配列番号1の106位に対応する位置のアミノ酸がアラニン、リジン又はアルギニンである、
(e)配列番号1の110位に対応する位置のアミノ酸がロイシン又はチロシンである、
(f)配列番号1の113位に対応する位置のアミノ酸がリジン又はアルギニンである、
(g)配列番号1の355位に対応する位置のアミノ酸がセリンである、
(h)配列番号1の419位に対応する位置のアミノ酸がリジンである、
(i) 配列番号1の68位に対応する位置のアミノ酸がアスパラギンである、
(j) 配列番号1の356位に対応する位置のアミノ酸がスレオニンである、
である、16に記載のキット。
[18] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される2以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、17に記載のキット。
[19] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される3以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、18に記載のキット。
[20] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される4以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、19に記載のキット。
[21] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される5以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、20に記載のキット。
[22] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される6以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、21に記載のキット。
[23] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用して、過酸化水素を生成する作用を有するアマドリアーゼが、コニオカエタ(Coniochaeta)属、ユーペニシリウム(Eupenicillium)属、ピレノケータ(Pyrenochaeta)属、アルスリニウム(Arthrinium)属、カーブラリア(Curvularia)属、ネオコスモスポラ(Neocosmospora)属、クリプトコッカス(Cryptococcus)属、フェオスフェリア(Phaeosphaeria)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、エメリセラ(Emericella)属、ウロクラディウム(Ulocladium)属、またはペニシリウム(Penicillium)属由来である、14〜22のいずれかに記載のキット。
[24] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用して、過酸化水素を生成する作用を有するアマドリアーゼが、
(i) 配列番号141又は143に示すアミノ酸配列に1又は数個のアミノ酸の置換、欠失又は付加がなされたアミノ酸配列を有するアマドリアーゼ、または
(ii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、当該アマドリアーゼの全長アミノ酸配列が配列番号141又は143のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有し、配列番号141の第10位〜32位、36〜41位、49〜52位、54〜58位、73〜75位、84〜86位、88〜90位、120〜122位、145〜150位、156〜162位、164〜170位、180〜182位、202〜205位、207〜211位、214〜224位、227〜230位、236〜241位、243〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、295〜297位、306〜308位、310〜316位、324〜329位、332〜334位、341〜344位、346〜355位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、389〜394位、405〜410位及び423〜431位のアミノ酸配列からなる相同性領域におけるアミノ酸配列と当該アマドリアーゼの対応する位置の相同性領域におけるアミノ酸配列とが90%以上の配列同一性を有するアマドリアーゼ
である、14〜23のいずれかに記載のキット。
[25] 前記ヘモグロビンA1cに直接作用して、過酸化水素を生成する作用を有するアマドリアーゼがさらに配列番号1に示すアミノ酸配列における以下のアミノ酸、
(i)262位のアスパラギン、
(ii)257位のバリン、
(iii)249位のグルタミン酸
(iv)253位のグルタミン酸、
(v)337位のグルタミン、
(vi)340位のグルタミン酸、
(vii)232位のアスパラギン酸、
(viii)129位のアスパラギン酸、
(ix)132位のアスパラギン酸、
(x)133位のグルタミン酸、
(xi)44位のグルタミン酸、
(xii)256位のグリシン、
(xiii)231位のグルタミン酸、及び
(xiv)81位のグルタミン酸、
よりなる群から選択されるアミノ酸に対応する位置で1つまたはそれ以上のアミノ酸残基の置換を有し、かつ
場合によりカルボキシル末端からの3アミノ酸残基を欠失していてもよい、16〜24のいずれかに記載のキット。
[26] 以下からなる群より選択されるアマドリアーゼ、
(i) アマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1に示すアミノ酸配列における68位に対応する位置のアミノ酸がアスパラギンであるか、配列番号1に示すアミノ酸配列における356位に対応する位置のアミノ酸がスレオニンであり、かつα−フルクトシルヘキサペプチド(αF6P)に対する活性を有するアマドリアーゼ、
(ii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、配列番号1に示すアミノ酸配列における68位又は356位に対応する位置以外の位置における1又は数個のアミノ酸が置換、欠失又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつαF6Pに対する活性を有するアマドリアーゼ、
(iii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、配列番号1に示すアミノ酸配列における68位に対応する位置のアミノ酸がアスパラギンであるか、配列番号1に示すアミノ酸配列における356位に対応する位置のアミノ酸がスレオニンであり、かつ、当該アマドリアーゼの全長アミノ酸配列が配列番号1のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有し、配列番号1の第10位〜32位、36〜41位、49〜52位、54〜58位、63〜65位、73〜75位、84〜86位、88〜90位、120〜122位、145〜150位、156〜162位、164〜170位、180〜182位、202〜205位、207〜211位、214〜224位、227〜230位、236〜241位、243〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、295〜297位、306〜308位、310〜316位、324〜329位、332〜334位、341〜344位、346〜355位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、389〜394位、405〜410位及び423〜431位のアミノ酸配列からなる相同性領域におけるアミノ酸配列と当該アマドリアーゼの対応する位置の相同性領域におけるアミノ酸配列とが90%以上の配列同一性を有し、αF6Pに対する活性を有するアマドリアーゼ。
[27] ヘモグロビンA1cが、変性したヘモグロビンA1cである、[1]〜[13]のいずれかに記載の方法。
[28] 変性が加熱処理、界面活性剤処理、酸若しくは塩基処理又はそれらの組み合わせによるものである、[27]に記載の方法。
本明細書は本願の優先権の基礎である日本国特許出願2013-222774号の明細書および/または図面に記載される内容を包含する。
本発明によれば、HbA1cを迅速、簡便に、かつ、精度よく良好に定量できるアマドリアーゼを提供できる。このようなアマドリアーゼを用いれば、プロテアーゼ等を処方することなくHbA1cの酵素法による測定方法、測定キットを提供できる。本発明はプロテアーゼ等を処方する必要がないため、キットを簡素化でき、反応効率や測定精度を高めることができ、さらにはプロテアーゼ等による他のタンパク質試薬への望ましくない反応を回避できる。
各種公知のアマドリアーゼのアミノ酸配列における同一性を例示する1番目の図である。Co(Coniochaeta sp.)、Et(Eupenicillium terrenum)、Py(Pyrenochaeta sp.)、Ar(Arthrinium sp.)、Cc(Curvularia clavata)、Nv(Neocosmospora vasinfecta)のほか、Cn(Cryptococcus neoformans)、Pn(Phaeosphaeria nodorum)、An(Aspergillus nidulans)、En(Emericella nidulans)、Ul(Ulocladium sp.)及びPj(Penicillium janthinelum)をアライメントした。 図1−1のつづきである。 図1−2のつづきである。 図1−3のつづきである。 図1−4のつづきである。 各種公知のアマドリアーゼのアミノ酸配列における同一性及び類似アミノ酸を例示する2番目の図である。Co、Et、Py、Ar、Cc、Nvのほか、Cn、Pn、An、En、Ul及びPjをアライメントした。 図2−1のつづきである。 図2−2のつづきである。 図2−3のつづきである。 図2−4のつづきである。 改変型アマドリアーゼを使用してHbA1cを測定した場合の、試料希釈液(試薬A2)と測定用試薬を混合してからの経過時間と吸光度の関係を示す図である。300秒が経過した時点でアマドリアーゼ溶液が添加される。 HbA1cを含む試料をn−ドデシル−β−D−マルトシド溶液で希釈して、HbA1c測定を行った結果を示す図である。 HbA1cを含む試料をn−テトラデシル−β−D−マルトシド溶液で希釈して、HbA1c測定を行った結果を示す図である。 改変型アマドリアーゼを使用してHbA1cを測定した場合の、試料希釈液(試薬D1)と測定用試薬を混合してからの経過時間と吸光度の関係を示す図である。300秒が経過した時点でアマドリアーゼ溶液が添加される。 HbA1cを含む試料を、塩酸を含むn−ドデシル−β−D−マルトシド溶液(試薬D1)で希釈し、アマドリアーゼ25を用いてHbA1c測定を行った結果を示す図である。 HbA1cを含む試料を、塩酸を含むポリオキシエチレン(20)セチルエーテル溶液(試薬D2)で希釈して、HbA1c測定を行った結果を示す図である。 HbA1cを含む試料を、塩酸を含むn−ドデシル−β−D−マルトシド溶液(試薬D1)で希釈し、アマドリアーゼ28を用いてHbA1c測定を行った結果を示す図である。 改変型アマドリアーゼを使用してHbA1cを測定した場合の、試料希釈液(試薬G1)と測定用試薬を混合してからの経過時間と吸光度の関係を示す図である。300秒が経過した時点でアマドリアーゼ溶液が添加される。 HbA1cを含む試料を、テトラデシルトリメチルアンモニウムブロマイド溶液(試薬G1)で希釈して、HbA1c測定を行った結果を示す図である。 HbA1cを含む試料を、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド溶液(試薬G2)で希釈して、HbA1c測定を行った結果を示す図である。
以下、本発明を詳細に説明する。
(糖化タンパク質、ヘモグロビンA1c)
本発明における糖化タンパク質とは、非酵素的に糖化されたタンパク質を指す。糖化タンパク質は生体内、外を問わず存在し、生体内に存在する例としては、血液中の糖化ヘモグロビン、糖化アルブミンなどがあり、糖化ヘモグロビンの中でもヘモグロビンのβ鎖アミノ末端のバリンが糖化された糖化ヘモグロビンを特にヘモグロビンA1c(HbA1c)と言う。生体外に存在する例としては、タンパク質やペプチドと糖が共存する液状調味料などの飲食品や輸液などがある。
(糖化ペプチド、フルクトシルペプチド)
本発明における糖化ペプチドとは、糖化タンパク質由来の非酵素的に糖化されたペプチドを指し、ペプチドが直接非酵素的に糖化されたものや、プロテアーゼ等により糖化タンパク質が分解された結果生じたものや糖化タンパク質を構成する(ポリ)ペプチドが糖化されたものが含まれる。糖化ペプチドをフルクトシルペプチドと表記することもある。糖化タンパク質において、糖化を受けるペプチド側のアミノ基としては、アミノ末端のα−アミノ基、ペプチド内部のリジン残基側鎖のε−アミノ基などが挙げられるが、本発明における糖化ペプチドとは、より具体的には、α−糖化ペプチド(α−フルクトシルペプチド)である。α−糖化ペプチドは、N末端のα−アミノ酸が糖化された糖化タンパク質から何らかの手段、例えば、プロテアーゼ等による限定分解などにより遊離させて形成される。例えば、対象の糖化タンパク質がヘモグロビンA1c(HbA1c)である場合、該当するα−糖化ペプチドは、N末端が糖化されているHbA1cのβ鎖から切り出される糖化されたペプチドを指す。146残基のアミノ酸により構成されているHbA1cのβ鎖もまたα−糖化ペプチドに該当する。
ある実施形態において本発明のアマドリアーゼが作用する測定物質は、HbA1c、より具体的にはHbA1cのβ鎖である。別の実施形態において本発明のアマドリアーゼが作用する測定物質はHbA1cのβ鎖から切り出されるαF6Pであり、具体的には、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸である。別の実施形態において本発明のアマドリアーゼが作用する測定物質はαFVH(α−フルクトシルバリルヒスチジン)またはαFV(α−フルクトシルバリン)である。
(アマドリアーゼ)
アマドリアーゼは、ケトアミンオキシダーゼ、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼ、フルクトシルペプチドオキシダーゼ、フルクトシルアミンオキシダーゼともいい、酸素の存在下で、イミノ2酢酸若しくはその誘導体(アマドリ化合物)を酸化して、グリオキシル酸若しくはα−ケトアルデヒド、アミノ酸若しくはペプチド、および過酸化水素を生成する反応を触媒する酵素のことをいう。アマドリアーゼは、自然界に広く分布しており、微生物や、動物若しくは植物起源の酵素を探索することにより、得ることができる。微生物においては、例えば、糸状菌、酵母、若しくは細菌等から得ることができる。
本発明のアマドリアーゼはHbA1cに直接作用する。本明細書において、アマドリアーゼがHbA1cに直接作用する、とは、アマドリアーゼが、酸素の存在下で、HbA1cのβ鎖のN末端のフルクトシル基に作用し、2-ケト-Dグルコースおよび過酸化水素、ヘモグロビンのβ鎖が生じることをいう。ただしこれは当該アマドリアーゼがHbA1cのβ鎖由来のフルクトシルペプチド、例えばαF6Pに反応することを排除するものではない。すなわち、ある実施形態において本発明のアマドリアーゼは、HbA1cに直接作用するのみならず、HbA1cのβ鎖由来のフルクトシルペプチド、例えばαF6Pに対しても反応性を有する。
(アマドリアーゼ改変体)
本発明は、配列番号1、配列番号38、配列番号40、配列番号54、又は配列番号62、又は配列番号89、又は配列番号99に示すアミノ酸配列を有する野生型アマドリアーゼに基づき作製される、αF6Pに対して反応性を有し、かつHbA1cに直接作用するアマドリアーゼの改変体を提供する。本明細書において改変体とは変異体と交換可能に用いられ、アマドリアーゼのアミノ酸配列を野生型の配列と比較したときに、一部のアミノ酸が置換、欠失又は付加されているものをいう。ここでいう付加には挿入も包含されるものとする。
本発明はさらに、配列番号113、配列番号115、配列番号117、配列番号119、配列番号121、配列番号123又は配列番号145又は配列番号149に示すアミノ酸配列を有する野生型アマドリアーゼに基づき、αF6Pに対して反応性を有し、かつHbA1cに直接作用するアマドリアーゼの改変体を提供する。
また、本発明の知見に基づき、コニオカエタ(Coniochaeta)属等に由来する他の野生型アマドリアーゼに基づき、HbA1cに直接作用するアマドリアーゼの改変体を取得することができる。
本発明のアマドリアーゼ改変体は、αF6Pに対して反応性を有し、かつHbA1cに直接作用する限り、酵素の他の特性を改変する変異をさらに有しうる。
(Coniochaeta sp. NISL 9330由来アマドリアーゼに基づく改変体)
ある実施形態において本発明のアマドリアーゼは、配列番号1に示されるアミノ酸配列を有するコニオカエタ属由来のアマドリアーゼに基づき作製された、HbA1cに直接作用するアマドリアーゼの改変体である。
配列番号151、配列番号153、配列番号155(一重変異体)、配列番号157、配列番号159、配列番号161、及び配列番号163(二重変異体)、配列番号137、配列番号139、配列番号165、配列番号167、配列番号169、配列番号171、配列番号173(三重変異体)、配列番号133、配列番号135、配列番号175、配列番号189(四重変異体)、配列番号177、配列番号179(五重変異体)、配列番号143、配列番号181、配列番号183、配列番号187、配列番号191(六重変異体)、配列番号141又は配列番号185(七重変異体)のアミノ酸配列と高い配列同一性(例えば、50%以上、好ましくは60%以上、好ましくは70%以上、好ましくは75%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上)のアミノ酸配列を有し、かつαF6Pに対する活性を有するアマドリアーゼは、HbA1cに直接作用しうる。例えば配列番号141のアミノ酸配列を有するアマドリアーゼは、αF6Pに対する活性を有し、かつHbA1cに直接作用する。
配列番号151、配列番号153、配列番号155(一重変異体)、配列番号157、配列番号159、配列番号161、及び配列番号163(二重変異体)、配列番号137、配列番号139、配列番号165、配列番号167、配列番号169、配列番号171、配列番号173(三重変異体)、配列番号133、配列番号135、配列番号175、配列番号189(四重変異体)、配列番号177、配列番号179(五重変異体)、配列番号143、配列番号181、配列番号183、配列番号187、配列番号191(六重変異体)、配列番号141又は配列番号185(七重変異体)のアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が改変若しくは変異、または、欠失、置換、付加および/または挿入されたアミノ酸配列を有し、かつαF6Pに対する活性を有するアマドリアーゼは、HbA1cに直接作用しうる。ここで1又は数個のアミノ酸とは、全長が400アミノ酸を超えるアミノ酸配列について言う場合は1〜15個、好ましくは1〜10個、より好ましくは1〜5個、より好ましくは1〜4個、より好ましくは1〜3個、さらに好ましくは1又は2個のアミノ酸をいう。また、1又は数個のアミノ酸とは、全長が200〜400アミノ酸の配列について言う場合は、1〜10個、好ましくは1〜7個、好ましくは1〜5個、好ましくは1〜4個、より好ましくは1〜3個、さらに好ましくは1又は2個のアミノ酸をいう。1又は数個のアミノ酸とは、全長が40アミノ酸以上、200アミノ酸未満の配列について言う場合は、1〜5個、好ましくは1〜4個、好ましくは1〜3個、さらに好ましくは1又は2個のアミノ酸をいう。1又は数個のアミノ酸とは、全長が40アミノ酸未満の配列について言う場合は、1又は2個のアミノ酸をいう。
また、配列番号152、配列番号154、配列番号156(一重変異体)、配列番号158、配列番号160、配列番号162、及び配列番号164(二重変異体)、配列番号138、配列番号140、配列番号166、配列番号168、配列番号170、配列番号172、配列番号174(三重変異体)、配列番号134、配列番号136、配列番号176、配列番号190(四重変異体)、配列番号178、配列番号180(五重変異体)、配列番号144、配列番号182、配列番号184、配列番号188、配列番号192(六重変異体)、配列番号142又は配列番号186(七重変異体)に示す塩基配列に相補的な配列と、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列によりコードされ、かつαF6Pに対する活性を有するアマドリアーゼはHbA1cに直接作用しうる。ここでストリンジェントな条件下でのハイブリダイゼーションはSambrookら, Molecular Cloning第2版、(Cold Spring Harbor Laboratory press)やCurrent protocols in molecular biology(Frederick M. Ausubel ら, 編, 1987)等に記載されている。ストリンジェントな条件として例えば、ハイブリダイゼーション液(50%ホルムアミド、6〜10×SSC(0.15〜1.5M NaCl, 15mM sodium citrate, pH 7.0)、5×Denhardt溶液、1% SDS、10% デキストラン硫酸、10μg/mlの変性サケ精子DNA、50mMリン酸バッファー(pH7.5))を用いて約42℃〜約50℃でインキュベートし、その後0.1×SSC、0.1% SDSを用いて約65℃〜約70℃で洗浄する条件を挙げることができる。また別のストリンジェントな条件において、ハイブリダイゼーション液として50%ホルムアミド、5×SSC(0.15M NaCl, 15mM sodium citrate, pH 7.0)、1×Denhardt溶液、1%SDS、10%デキストラン硫酸、10μg/mlの変性サケ精子DNA、50mMリン酸バッファー(pH7.5))を用いる条件を挙げることができる。
なお、本発明の変異体は、請求の範囲に記載された、基質特異性および/またはアミノ酸配列に関する条件を満たす限り、例えば、ユーペニシリウム属、ピレノケータ属、アルスリニウム属、カーブラリア属、ネオコスモスポラ属、クリプトコッカス属、フェオスフェリア属、アスペルギルス属、エメリセラ属、ウロクラディウム属、ペニシリウム属、フザリウム属、アカエトミエラ属、アカエトミウム属、シエラビア属、カエトミウム属、ゲラシノスポラ属、ミクロアスカス属、レプトスフェリア属、オフィオボラス属、プレオスポラ属、コニオケチジウム属、ピチア属、コリネバクテリウム属、アグロバクテリウム属、若しくはアルスロバクター属のような、他の生物種に由来するアマドリアーゼに基づき作製されたものでもよい。
Coniochaeta sp. NISL 9330由来アマドリアーゼ(配列番号1)に基づく改変体は、以下の位置において1又は複数のアミノ酸置換を有するものであり得る。ここで、アマドリアーゼ改変体に関して用いる1又は複数のアミノ酸置換とは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17又は18のアミノ酸置換、例えば1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14又は15のアミノ酸置換、例えば1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10のアミノ酸置換、例えば1、2、3、4、5、6、7又は8つのアミノ酸置換をいう。ある実施形態ではアマドリアーゼ改変体に関して用いる1又は複数のアミノ酸置換は1、2、3、4、5、6、又は7つのアミノ酸置換である。
(a)62位のアルギニン
(b)63位のロイシン
(c)102位のグルタミン酸
(d)106位のアスパラギン酸
(e)110位のグルタミン
(f)113位のアラニン
(g)355位のアラニン
(h)419位のアラニン
(i)68位のアスパラギン酸
(j)356位のアラニン
上記Coniochaeta sp. NISL 9330由来アマドリアーゼ(配列番号1)において、好ましくは、(a)62位のアルギニンは、アラニン、アスパラギンまたはアスパラギン酸、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンへと置換され得る。好ましくは(b)63位のロイシンは、ヒスチジン又はアラニンへと置換される。好ましくは(c)102位のグルタミン酸は、リジンへと置換される。好ましくは(d)106位のアスパラギン酸は、アラニン、リジン、又はアルギニンへと置換される。好ましくは(e)110位のグルタミンはロイシン又はチロシンへと置換される。好ましくは(f)113位のアラニンはリジン又はアルギニンへと置換される。好ましくは(g)355位のアラニンはセリンへと置換される。場合により(h)419位のアラニンはリジンへと置換されていてもよい。場合により(i)68位のアスパラギン酸はアスパラギンへと置換されてもよい。場合により(j)356位のアラニンはスレオニンへと置換されてもよい。
Phaeosphaeria nodorum由来アマドリアーゼ(PnFX、配列番号38)に基づく改変体は、以下の位置において1又は複数のアミノ酸置換を有するものであり得る:
(a)62位のセリン
(b)63位のロイシン
(c)102位のリジン
(d)106位のアスパラギン酸
(e)110位のグリシン
(f)113位のアラニン
(g)351位のアラニン
(h)416位のセリン
(i)68位のアスパラギン酸
(j)352位のアラニン
上記Phaeosphaeria nodorum由来アマドリアーゼ(配列番号38)において、場合により(a)62位のセリンは置換されなくともよい。また、(a)62位のセリンはアラニン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、スレオニン又はプロリンへと置換され得る。好ましくは(b)63位のロイシンはヒスチジンへと置換される。場合により(c)102位のリジンは置換されなくともよい。好ましくは(d)106位のアスパラギン酸はリジンへと置換される。好ましくは110位のグリシンはロイシンへと置換される。好ましくは113位のアラニンはリジンへと置換される。好ましくは351位のアラニンはセリンへと置換される。場合により(h)416位のセリンはリジンへと置換されてもよい。場合により(i)68位のアスパラギン酸はアスパラギンへと置換されてもよい。場合により(j)352位のアラニンはスレオニンへと置換されてもよい。
Neocosmospora vasinfecta由来アマドリアーゼ(NvFX、配列番号54)に基づく改変体は、以下の位置において1又は複数のアミノ酸置換を有するものであり得る:
(a)62位のアルギニン
(b)63位のロイシン
(c)102位のグルタミン酸
(d)106位のグリシン
(e)110位のグルタミン酸
(f)113位のリジン
(g)355位のセリン
(h)420位のアラニン
(i)68位のアスパラギン酸
(j)356位のアラニン
上記Neocosmospora vasinfecta由来アマドリアーゼ(配列番号54)において、好ましくは(a)62位のアルギニンはアラニン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンへと置換され得る。好ましくは(b)63位のロイシンはヒスチジンへと置換される。好ましくは(c)102位のグルタミン酸はリジンへと置換される。好ましくは(d)106位のグリシンはリジンへと置換される。好ましくは110位のグルタミン酸はロイシンへと置換される。場合により113位のリジンは置換されなくともよい。場合により355位のセリンは置換されなくともよい。場合により(h)420位のアラニンはリジンへと置換されてもよい。場合により(i)68位のアスパラギン酸はアスパラギンへと置換されてもよい。場合により(j)356位のアラニンはスレオニンへと置換されてもよい。
Aspergillus nidulans由来アマドリアーゼ(AnFX、配列番号62)に基づく改変体は、以下の位置において1又は複数のアミノ酸置換を有するものであり得る:
(a)61位のアルギニン
(b)62位のロイシン
(c)101位のグルタミン酸
(d)105位のグリシン
(e)109位のリジン
(f)112位のセリン
(g)355位のアラニン
(h)420位のアラニン
(i)67位のアスパラギン酸
(j)356位のアスパラギン
上記Aspergillus nidulans由来アマドリアーゼ(配列番号62)において、好ましくは(a)61位のアルギニンはアラニン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンへと置換され得る。好ましくは(b)62位のロイシンはヒスチジンへと置換される。好ましくは(c)101位のグルタミン酸はリジンと置換される。好ましくは(d)105位のグリシンはリジンへと置換される。好ましくは109位のリジンはロイシンへと置換される。好ましくは112位のセリンはリジンへと置換される。好ましくは355位のアラニンはセリンへと置換される。場合により(h)420位のアラニンはリジンへと置換されてもよい。場合により(i)67位のアスパラギン酸はアスパラギンへと置換されてもよい。場合により(j)356位のアスパラギンはスレオニンへと置換されてもよい。
Eupenicillium terrenum由来アマドリアーゼ(配列番号40)に基づく改変体は、以下の位置において1又は複数のアミノ酸置換を有するものであり得る:
(a)62位のアルギニン
(b)63位のロイシン
(c)102位のグルタミン酸
(d)106位のアスパラギン
(e)110位のリジン
(f)113位のスレオニン
(g)355位のアラニン
(h)419位のグリシン
(i)68位のアスパラギン酸
(j)356位のアスパラギン
上記EFP-T5由来アマドリアーゼ(配列番号40)において、好ましくは(a)62位のアルギニンはアラニン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンへと置換され得る。好ましくは(b)63位のロイシンはヒスチジンへと置換される。好ましくは(c)102位のグルタミン酸はリジンへと置換される。好ましくは(d)106位のアスパラギンはリジンへと置換される。好ましくは110位のリジンはロイシンへと置換される。好ましくは113位のスレオニンはリジンへと置換される。好ましくは355位のアラニンはセリンへと置換される。場合により(h)419位のグリシンはリジンへと置換されてもよい。場合により(i)68位のアスパラギン酸はアスパラギンへと置換されてもよい。場合により(j)356位のアスパラギンはスレオニンへと置換されてもよい。
Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号89又は149)に基づく改変体は、以下の位置において1又は複数のアミノ酸置換を有するものであり得る:
(a)62位のアルギニン
(b)63位のイソロイシン
(c)102位のグルタミン酸
(d)106位のセリン
(e)110位のセリン
(f)113位のアラニン
(g)355位のアラニン
(h)420位のアラニン
(i)68位のアスパラギン酸
(j)356位のアスパラギン
上記Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(CnFX、配列番号89又は149)において、好ましくは(a)62位のアルギニンはアラニン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンへと置換され得る。好ましくは(b)63位のイソロイシンはヒスチジンへと置換される。好ましくは(c)102位のグルタミン酸はリジンへと置換される。好ましくは(d)106位のセリンはリジンへと置換される。好ましくは110位のセリンはロイシンへと置換される。好ましくは113位のアラニンはリジンへと置換される。好ましくは355位のアラニンはセリンへと置換される。場合により(h)420位のアラニンはリジンへと置換されてもよい。場合により(i)68位のアスパラギン酸はアスパラギンへと置換されてもよい。場合により(j)356位のアスパラギンはスレオニンへと置換されてもよい。
Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号113)に基づく改変体は、以下の位置において1又は複数のアミノ酸置換を有するものであり得る:
(a)62位のアルギニン
(b)63位のロイシン
(c)102位のリジン
(d)106位のアスパラギン酸
(e)110位のアラニン
(f)113位のスレオニン
(g)353位のアラニン
(h)418位のアラニン
(i)68位のアスパラギン酸
(j)354位のアラニン
上記Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号113)において、好ましくは(a)62位のアルギニンはアラニン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンへと置換され得る。好ましくは(b)63位のロイシンはヒスチジンへと置換される。場合により(c)102位のリジンへは置換されずともよい。好ましくは(d)106位のアスパラギン酸はリジンへと置換される。好ましくは110位のアラニンはロイシンへと置換される。好ましくは113位のスレオニンはリジンへと置換される。好ましくは353位のアラニンはセリンへと置換される。場合により(h)418位のアラニンはリジンへと置換されてもよい。場合により(i)68位のアスパラギン酸はアスパラギンへと置換されてもよい。場合により(j)354位のアラニンはスレオニンへと置換されてもよい。
Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号115)に基づく改変体は、以下の位置において1又は複数のアミノ酸置換を有するものであり得る:
(a)62位のアルギニン
(b)63位のロイシン
(c)102位のリジン
(d)106位のアラニン
(e)110位のグルタミン
(f)113位のスレオニン
(g)356位のアラニン
(h)421位のアラニン
(i)68位のアスパラギン酸
(j)357位のアラニン
上記Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号115)において、好ましくは(a)62位のアルギニンはアラニン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンへと置換され得る。好ましくは(b)63位のロイシンはヒスチジンへと置換される。場合により(c)102位のリジンへは置換されずともよい。好ましくは(d)106位のアラニンはリジンへと置換される。好ましくは110位のグルタミンはロイシンへと置換される。好ましくは113位のスレオニンはリジンへと置換される。好ましくは356位のアラニンはセリンへと置換される。場合により(h)421位のアラニンはリジンへと置換されてもよい。場合により(i)68位のアスパラギン酸はアスパラギンへと置換されてもよい。場合により(j)357位のアラニンはスレオニンへと置換されてもよい。
Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号117)に基づく改変体は、以下の位置において1又は複数のアミノ酸置換を有するものであり得る:
(a)62位のアルギニン
(b)63位のロイシン
(c)102位のグルタミン酸
(d)106位のアスパラギン酸
(e)110位のアラニン
(f)113位のアラニン
(g)353位のアラニン
(h)418位のアラニン
(i)68位のアスパラギン酸
(j)354位のアラニン
上記Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号117)において、好ましくは(a)62位のアルギニンはアラニンまたはアスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンへと置換され得る。好ましくは(b)63位のロイシンはヒスチジンへと置換される。好ましくは(c)102位のグルタミン酸はリジンへと置換される。好ましくは(d)106位のアスパラギン酸はリジンへと置換される。好ましくは110位のアラニンはロイシンへと置換される。好ましくは113位のアラニンはリジンへと置換される。好ましくは353位のアラニンはセリンへと置換される。場合により(h)418位のアラニンはリジンへと置換されてもよい。場合により(i)68位のアスパラギン酸はアスパラギンへと置換されてもよい。場合により(j)354位のアラニンはスレオニンへと置換されてもよい。
Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号117)と95%のアミノ酸配列同一性を有するケトアミンオキシダーゼ(Cc95FX、配列番号99)に基づく改変体は、以下の位置において1又は複数のアミノ酸置換を有するものであり得る:
(a)62位のアルギニン
(b)63位のロイシン
(c)102位のグルタミン酸
(d)106位のアスパラギン酸
(e)110位のアラニン
(f)113位のアラニン
(g)353位のアラニン
(h)418位のセリン
(i)68位のアスパラギン酸
(j)354位のアラニン
上記Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号117)と95%のアミノ酸配列同一性を有するケトアミンオキシダーゼ(配列番号99)において、好ましくは(a)62位のアルギニンはアラニンまたはアスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンへと置換され得る。好ましくは(b)63位のロイシンはヒスチジンへと置換される。好ましくは(c)102位のグルタミン酸はリジンへと置換される。好ましくは(d)106位のアスパラギン酸はリジンへと置換される。好ましくは110位のアラニンはロイシンへと置換される。好ましくは113位のアラニンはリジンへと置換される。好ましくは353位のアラニンはセリンへと置換される。場合により(h)418位のセリンはリジンへと置換されてもよい。場合により(i)68位のアスパラギン酸はアスパラギンへと置換されてもよい。場合により(j)354位のアラニンはスレオニンへと置換されてもよい。
Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号119)に基づく改変体は、以下の位置において1又は複数のアミノ酸置換を有するものであり得る:
(a)61位のアルギニン
(b)62位のロイシン
(c)101位のグルタミン酸
(d)105位のリジン
(e)109位のアルギニン
(f)112位のセリン
(g)355位のアラニン
(h)420位のアラニン
(i)67位のアスパラギン酸
(j)356位のアスパラギン
上記Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号119)において、好ましくは(a)61位のアルギニンはアラニンまたはアスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンへと置換され得る。好ましくは(b)62位のロイシンはヒスチジンへと置換される。好ましくは(c)101位のグルタミン酸はリジンへと置換される。場合により(d)105位のリジンへは置換されずともよい。好ましくは109位のアルギニンはロイシンへと置換される。好ましくは112位のセリンはリジンへと置換される。好ましくは355位のアラニンはセリンへと置換される。場合により(h)420位のアラニンはリジンへと置換されてもよい。場合により(i)67位のアスパラギン酸はアスパラギンへと置換されてもよい。場合により(j)356位のアスパラギンはスレオニンへと置換されてもよい。
Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号121)に基づく改変体は、以下の位置において1又は複数のアミノ酸置換を有するものであり得る:
(a)62位のアルギニン
(b)63位のロイシン
(c)102位のリジン
(d)106位のアスパラギン酸
(e)110位のアラニン
(f)113位のアラニン
(g)353位のアラニン
(h)418位のアラニン
(i)68位のアスパラギン酸
(j)354位のアラニン
上記Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号121)において、好ましくは(a)62位のアルギニンはアラニンまたはアスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンへと置換され得る。好ましくは(b)63位のロイシンはヒスチジンへと置換される。場合により(c)102位のリジンへは置換されずともよい。好ましくは(d)106位のアスパラギン酸はリジンへと置換される。好ましくは110位のアラニンはロイシンへと置換される。好ましくは113位のアラニンはリジンへと置換される。好ましくは353位のアラニンはセリンへと置換される。場合により(h)418位のアラニンはリジンへと置換されてもよい。場合により(i)68位のアスパラギン酸はアスパラギンへと置換されてもよい。場合により(j)354位のアラニンはスレオニンへと置換されてもよい。
Penicillium janthinellum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号123)に基づく改変体は、以下の位置において1又は複数のアミノ酸置換を有するものであり得る:
(a)62位のアルギニン
(b)63位のロイシン
(c)102位のグルタミン酸
(d)106位のセリン
(e)110位のリジン
(f)113位のアスパラギン酸
(g)355位のアラニン
(h)419位のセリン
(i)68位のアスパラギン酸
(j)356位のアスパラギン
上記Penicillium janthinellum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号123)において、好ましくは(a)62位のアルギニンはアラニンまたはアスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンへと置換され得る。好ましくは(b)63位のロイシンはヒスチジンへと置換される。好ましくは(c)102位のグルタミン酸はリジンへと置換される。好ましくは(d)106位のセリンはリジンへと置換される。好ましくは110位のリジンはロイシンへと置換される。好ましくは113位のアスパラギン酸はリジンへと置換される。好ましくは355位のアラニンはセリンへと置換される。場合により(h)419位のセリンはリジンへと置換されてもよい。場合により(i)68位のアスパラギン酸はアスパラギンへと置換されてもよい。場合により(j)356位のアスパラギンはスレオニンへと置換されてもよい。Penicillium chrysogenum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼについても同様である。
ある実施形態において、本発明のヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼは、好ましくは
基質としてヘモグロビンA1cのβ鎖を認識し、
作用としてヘモグロビンA1cのβ鎖を酸化して過酸化水素を生成し、
至適pH範囲をpH6〜8の範囲に有し、
作用pH範囲をpH5〜9の範囲に有し、
作用温度が25〜40℃であり、
SDS−PAGE上での分子量が約45〜55KDa、例えば約48〜50KDaであるものであり得る。
本発明のアマドリアーゼ変異体又は改変体からは、HbA1cに対する活性を全く示さないアマドリアーゼは除くものとする。
(アマドリアーゼをコードする遺伝子の取得)
これらのアマドリアーゼをコードする遺伝子(以下、単に「アマドリアーゼ遺伝子」ともいう)を得るには、通常一般的に用いられている遺伝子のクローニング方法が用いられる。例えば、アマドリアーゼ生産能を有する微生物菌体や種々の細胞から常法、例えば、Current Protocols in Molecular Biology(WILEY Interscience,1989)記載の方法により、染色体DNAまたはmRNAを抽出することができる。さらにmRNAを鋳型としてcDNAを合成することができる。このようにして得られた染色体DNAまたはcDNAを用いて、染色体DNAまたはcDNAのライブラリーを作製することができる。
次いで、上記アマドリアーゼのアミノ酸配列に基づき、適当なプローブDNAを合成して、これを用いて染色体DNAまたはcDNAのライブラリーからアマドリアーゼ遺伝子を選抜する方法、あるいは、上記アミノ酸配列に基づき、適当なプライマーDNAを作製して、5’RACE法や3’RACE法などの適当なポリメラーゼ連鎖反応(Polymerase Chain Reaction、PCR法)により、アマドリアーゼをコードする目的の遺伝子断片を含むDNAを増幅させ、これらのDNA断片を連結させて、目的のアマドリアーゼ遺伝子の全長を含むDNAを得ることができる。
このようにして得られたアマドリアーゼをコードする遺伝子の好ましい一例として、コニオカエタ属由来のアマドリアーゼ遺伝子(特開2003−235585号公報)が挙げられる。
また、別の好ましい例として、Phaeosphaeria属由来のアマドリアーゼ遺伝子、Neocosmospora属由来のアマドリアーゼ遺伝子、Aspergillus属由来のアマドリアーゼ遺伝子、及びCryptococcus属由来のアマドリアーゼ遺伝子、及びCurvularia属由来のアマドリアーゼ遺伝子、及びEupenicillium属由来のアマドリアーゼ遺伝子が挙げられる。
これらのアマドリアーゼ遺伝子は、常法通り各種ベクターに連結されていることが、取扱い上好ましい。例えば、Coniochaeta sp. NISL 9330株由来のアマドリアーゼ遺伝子をコードするDNAを含む組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7(国際公開第2007/125779号)から、GenElute Plasmid Miniprep Kit(Sigma-Alcrich社製)を用いることにより、アマドリアーゼ遺伝子をコードするDNAを含む組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7を、抽出、精製して得ることができる。他の生物由来のアマドリアーゼ遺伝子についても、当業者であれば慣用法により、同様の手順でDNAを取得することができる。具体的には、Eupenicillium terrenum ATCC 18547株由来のアマドリアーゼ遺伝子をコードするDNAを含む組換え体プラスミドpUTE100K’−EFP−T5(国際公開第2007/125779号)を保持する大腸菌を培養し、GenElute Plasmid Miniprep Kitを用いることにより、アマドリアーゼ遺伝子をコードするDNAを含む組換え体プラスミドpUTE100K’−EFP−T5を、細胞から抽出、精製して得ることができる。また、Aspergillus nidulans FGSC A26株由来のアマドリアーゼ遺伝子をコードするDNAを含む組換え体プラスミドpET22b−AnFX(国際公開第2012/018094号)を保持する大腸菌を培養し、GenElute Plasmid Miniprep Kitを用いることにより、アマドリアーゼ遺伝子をコードするDNAを含む組換え体プラスミドpET22b−AnFXを、抽出、精製して得ることができる。また、Cryptococcus neoformans由来のアマドリアーゼ遺伝子をコードするDNAを含む組換え体プラスミドpET22b−CnFX(国際公開第2012/018094号)を保持する大腸菌を培養し、GenElute Plasmid Miniprep Kitを用いることにより、アマドリアーゼ遺伝子をコードするDNAを含む組換え体プラスミドpET22b−CnFXを、抽出、精製して得ることができる。また、Neocosmospora vasinfecta由来のアマドリアーゼ遺伝子をコードするDNAを含む組換え体プラスミドpET22b−NvFX(国際公開第2012/018094号)を保持する大腸菌を培養し、GenElute Plasmid Miniprep Kitを用いることにより、アマドリアーゼ遺伝子をコードするDNAを含む組換え体プラスミドpET22b−NvFXを、抽出、精製して得ることができる。
(ベクター)
本発明において用いることのできるベクターとしては、上記プラスミドに限定されることなく、それ以外の、例えば、バクテリオファージ、コスミド等の当業者に公知の任意のベクターを用いることができる。具体的には、例えば、pBluescriptII SK+(Stratagene社製)等が好ましい。
(アマドリアーゼ遺伝子の変異処理)
アマドリアーゼ遺伝子の変異処理は、企図する変異形態に応じた、公知の任意の方法で行うことができる。すなわち、アマドリアーゼ遺伝子あるいは当該遺伝子の組み込まれた組換え体DNAと変異原となる薬剤とを接触・作用させる方法;紫外線照射法;遺伝子工学的手法;または蛋白質工学的手法を駆使する方法等を広く用いることができる。
上記変異処理に用いられる変異原となる薬剤としては、例えば、ヒドロキシルアミン、N−メチル−N’−ニトロ−N−ニトロソグアニジン、亜硝酸、亜硫酸、ヒドラジン、蟻酸、若しくは5−ブロモウラシル等を挙げることができる。
この接触・作用の諸条件は、用いる薬剤の種類等に応じた条件を採ることが可能であり、現実に所望の変異をアマドリアーゼ遺伝子において惹起することができる限り特に限定されない。通常、好ましくは0.5〜12Mの上記薬剤濃度において、20〜80℃の反応温度下で10分間以上、好ましくは10〜180分間接触・作用させることで、所望の変異を惹起可能である。紫外線照射を行う場合においても、上記の通り常法に従い行うことができる(現代化学、024〜30、1989年6月号)。
蛋白質工学的手法を駆使する方法としては、一般的に、Site−Specific Mutagenesisとして知られる手法を用いることができる。例えば、Kramer法(Nucleic Acids Res., 12, 9441 (1984): Methods Enzymol., 154, 350 (1987): Gene, 37, 73 (1985))、Eckstein法(Nucleic Acids Res., 13, 8749 (1985): Nucleic Acids Res., 13, 8765 (1985): Nucleic Acids Res, 14, 9679 (1986))、Kunkel法(Proc. Natl. Acid. Sci. U.S.A., 82, 488 (1985): Methods Enzymol., 154, 367 (1987))等が挙げられる。
また、一般的なPCR法として知られる手法を用いることもできる(Technique, 1, 11(1989)参照)。なお、上記遺伝子改変法の他に、有機合成法または酵素合成法により、直接所望の改変アマドリアーゼ遺伝子を合成することもできる。
上記方法により得られるアマドリアーゼ遺伝子のDNA塩基配列の決定若しくは確認を行う場合には、例えば、マルチキャピラリーDNA解析システムApplied Biosystems 3130xlジェネティックアナライザ(Life Technologies社製)等を用いることにより行うことができる。
(形質転換・形質導入)
上述のように得られたアマドリアーゼ遺伝子を、常法により、バクテリオファージ、コスミド、または原核細胞若しくは真核細胞の形質転換に用いられるプラスミド等のベクターに組み込み、各々のベクターに対応する宿主を常法により、形質転換または形質導入をすることができる。例えば、宿主として、エッシェリシア属に属する微生物、例えば得られた組換え体DNAを用いて、例えば、大腸菌K−12株、好ましくは大腸菌JM109株、大腸菌DH5α株(ともにタカラバイオ社製)等を形質転換またはそれらに形質導入してそれぞれの菌株を得る。
(アミノ酸配列の相同性、同一性又は類似性)
アミノ酸配列の相同性、同一性又は類似性は、GENETYX(GENETYX社製)のマキシマムマッチングやサーチホモロジー等のプログラム、またはDNASIS Pro(日立ソリューションズ社製)のマキシマムマッチングやマルチプルアライメント、またはCLUSTAL Wのマルチプルアライメント等のプログラムにより計算することができる。アミノ酸配列同一性を計算するために、2以上のアマドリアーゼをアライメントしたときに、該2以上のアマドリアーゼにおいて同一であるアミノ酸の位置を調べることができる。こうした情報を基に、アミノ酸配列中の同一領域を決定できる。ここで2以上のアミノ酸配列について、同一性%とは、Blosum62等のアルゴリズムを利用して2以上のアミノ酸配列のアラインメントを行った際に、アラインメント可能であった領域の総アミノ酸数を分母とし、そのうち同一のアミノ酸によって占められる位置の数を分子としたときのパーセンテージをいう。故に、通常、2以上のアミノ酸配列に同一性が全く見られない領域がある場合、例えばC末端に同一性が全く見られない付加配列が一方のアミノ酸配列にある場合、当該同一性のない領域はアラインメント不可能であるため、同一性%の算出には利用されない。
また、2以上のアマドリアーゼにおいて類似であるアミノ酸の位置を調べることもできる。例えばCLUSTALWを用いて複数のアミノ酸配列をアライメントすることができ、この場合、アルゴリズムとしてBlosum62を使用し、複数のアミノ酸配列をアライメントしたときに類似(similar)と判断されるアミノ酸を類似アミノ酸と呼ぶことがある。本発明の変異体において、アミノ酸置換はこのような類似アミノ酸の間の置換によるものであり得る。こうしたアライメントにより、複数のアミノ酸配列について、アミノ酸配列が同一である領域及び類似アミノ酸によって占められる位置を調べることができる。こうした情報を基に、アミノ酸配列中の相同性領域(保存領域)を決定できる。
本明細書において「相同性領域」とは、2以上のアマドリアーゼをアライメントしたときに、ある基準となるアマドリアーゼと比較対象のアマドリアーゼの対応する位置におけるアミノ酸が同一であるか又は類似アミノ酸からなる領域であって、連続する3以上、4以上、5以上、6以上、7以上、8以上、9以上又は10以上のアミノ酸からなる領域をいう。例えば、図1では全長アミノ酸配列の配列同一性が74%以上であるアマドリアーゼをアライメントした。このうち、配列番号1で示されるConiochaeta sp.アマドリアーゼを基準として第10位〜32位は同一又は類似アミノ酸からなり、よって相同性領域に該当する。同様に、配列番号1で示されるConiochaeta sp.アマドリアーゼを基準として36〜41位、49〜52位、54〜58位、73〜75位、84〜86位、88〜90位、120〜122位、145〜150位、156〜162位、164〜170位、180〜182位、202〜205位、207〜211位、214〜224位、227〜230位、236〜241位、243〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、295〜297位、306〜308位、310〜316位、324〜329位、332〜334位、341〜344位、346〜355位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、389〜394位、405〜410位及び423〜431位は相同性領域に該当しうる。
好ましくは、アマドリアーゼの相同性領域は、配列番号1で示されるConiochaeta sp.アマドリアーゼを基準として、第11位〜32位、36〜41位、50〜52位、54〜58位、84〜86位、88〜90位、145〜150位、157〜168位、202〜205位、207〜212位、215〜225位、236〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、347〜354位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、及び405〜410位のアミノ酸配列からなる領域である。
さらに好ましくは、アマドリアーゼの相同性領域は、配列番号1で示されるConiochaeta sp.アマドリアーゼを基準として第11〜18位、20〜32位、50〜52位、54〜58位、266〜268位、270〜273位、277〜286位、及び370〜383位のアミノ酸配列からなる領域である。
本発明のアマドリアーゼ変異体は、配列番号1に示されるアミノ酸配列を有するアマドリアーゼとアライメントしたときに50%以上、好ましくは60%以上、好ましくは70%以上、好ましくは75%以上、好ましくは80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、最も好ましくは99%以上の全長アミノ酸配列同一性を有し、αF6Pに対して高い反応性を有する。さらに、本発明のアマドリアーゼ変異体の相同性領域におけるアミノ酸配列は、配列番号1における相同性領域のアミノ酸配列と80%、好ましくは85%、好ましくは90%、好ましくは95%、好ましくは98%、さらに好ましくは99%以上の配列同一性を有する。
ある実施形態において、アマドリアーゼの相同性領域は、配列番号141のアマドリアーゼを基準として第10位〜32位、36〜41位、49〜52位、54〜58位、73〜75位、84〜86位、88〜90位、120〜122位、145〜150位、156〜162位、164〜170位、180〜182位、202〜205位、207〜211位、214〜224位、227〜230位、236〜241位、243〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、295〜297位、306〜308位、310〜316位、324〜329位、332〜334位、341〜344位、346〜355位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、389〜394位、405〜410位及び423〜431位のアミノ酸配列からなる領域、好ましくは第11位〜32位、36〜41位、50〜52位、54〜58位、84〜86位、88〜90位、145〜150位、157〜168位、202〜205位、207〜212位、215〜225位、236〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、347〜354位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、及び405〜410位のアミノ酸配列からなる領域、さらに好ましくは第11〜18位、20〜32位、50〜52位、54〜58位、266〜268位、270〜273位、277〜286位、及び370〜383位のアミノ酸配列からなる領域である。
ある実施形態において、本発明のアマドリアーゼは、
(i) 配列番号141に示すアミノ酸配列に1又は数個のアミノ酸の置換、欠失又は付加がなされたアミノ酸配列を有するアマドリアーゼであるか、または
(ii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、当該アマドリアーゼの全長アミノ酸配列が配列番号141のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有し、配列番号141の第10位〜32位、36〜41位、49〜52位、54〜58位、73〜75位、84〜86位、88〜90位、120〜122位、145〜150位、156〜162位、164〜170位、180〜182位、202〜205位、207〜211位、214〜224位、227〜230位、236〜241位、243〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、295〜297位、306〜308位、310〜316位、324〜329位、332〜334位、341〜344位、346〜355位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、389〜394位、405〜410位及び423〜431位のアミノ酸配列からなる相同性領域におけるアミノ酸配列と当該アマドリアーゼの対応する位置の相同性領域におけるアミノ酸配列とが90%以上の配列同一性を有するアマドリアーゼである。ある実施形態において、本発明のアマドリアーゼは、前記(ii)に規定される相同性領域におけるアミノ酸配列と当該アマドリアーゼの対応する位置の相同性領域におけるアミノ酸配列とが95%以上の配列同一性を有するアマドリアーゼである。
ある実施形態において本発明のアマドリアーゼは、上記に加え、又は上記とは独立に配列番号1に示すアミノ酸配列における以下のアミノ酸、
(i)68位のアスパラギン酸、及び
(ii)356位のアラニン、
よりなる群から選択されるアミノ酸に対応する位置で1つまたはそれ以上のアミノ酸残基の置換を有する。
ある実施形態において本発明のアマドリアーゼは、上記に加え、配列番号1に示すアミノ酸配列における以下のアミノ酸、
(i)262位のアスパラギン、
(ii)257位のバリン、
(iii)249位のグルタミン酸
(iv)253位のグルタミン酸、
(v)337位のグルタミン、
(vi)340位のグルタミン酸、
(vii)232位のアスパラギン酸、
(viii)129位のアスパラギン酸、
(ix)132位のアスパラギン酸、
(x)133位のグルタミン酸、
(xi)44位のグルタミン酸、
(xii)256位のグリシン、
(xiii)231位のグルタミン酸、及び
(xiv)81位のグルタミン酸、
よりなる群から選択されるアミノ酸に対応する位置で1つまたはそれ以上のアミノ酸残基の置換を有する。さらなる実施形態において、本発明のアマドリアーゼは、上記に加え、場合によりカルボキシル末端からの3アミノ酸残基を欠失していてもよい。
(アミノ酸に対応する位置の特定)
本発明において、あるベースとなるアミノ酸配列中の特定の位置のアミノ酸が別の類似するアミノ酸配列中の特定の位置のアミノ酸と対応する場合、これを対応するアミノ酸といい、そのアミノ酸の位置を対応する位置、又は相当する位置という。また、「アミノ酸の位置に対応する位置」を特定する方法としては、例えばリップマン−パーソン法等の公知のアルゴリズムを用いてアミノ酸配列を比較し、各アマドリアーゼのアミノ酸配列中に存在する保存アミノ酸残基に最大の同一性を与えることにより行う方法が挙げられる。アマドリアーゼのアミノ酸配列をこのような方法で整列させることにより、アミノ酸配列中にある挿入、欠失にかかわらず、相同アミノ酸残基の各アマドリアーゼ配列における配列中の位置を決めることが可能である。相同位置は、三次元構造中で同位置に存在すると考えられ、対象となるアマドリアーゼの特異的機能に関して類似した効果を有することが推定できる。
なお、本発明において、「配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンに対応する位置」のアミノ酸とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるコニオカエタ属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの62位のアルギニンに対応するアミノ酸を意味するものである。これにより、上記の「相当する位置のアミノ酸残基」を特定する方法でアミノ酸配列を整列させて特定することができる。
すなわち、「配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンに対応する位置」のアミノ酸は、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼ(配列番号40及び145)、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号113)、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号115)、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号117)、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号54)、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号89及び149)、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号121)、Penicillium janthinellum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号123)では62位のアルギニン、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号38)では62位のセリン、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号119)では61位のアルギニン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号62及び147)では61位のアルギニンである。
また、本発明において、「配列番号1記載のアミノ酸配列の63位のロイシンに対応する位置」のアミノ酸とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるコニオカエタ属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの63位のロイシンに対応するアミノ酸を意味するものである。これにより、上記の「相当する位置のアミノ酸残基」を特定する方法でアミノ酸配列を整列させて特定することができる。
すなわち、「配列番号1記載のアミノ酸配列の63位のロイシンに対応する位置」のアミノ酸は、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼ(配列番号40及び145)、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号113)、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号115)、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号117)、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号54)、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号38)、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号121)、Penicillium janthinellum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号123)では63位のロイシン、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号89及び149)では63位のイソロイシン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号62及び147)、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号119)では62位のロイシンである。
また、本発明において、「配列番号1記載のアミノ酸配列の102位のグルタミン酸に対応する位置」のアミノ酸とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるコニオカエタ属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの102位のグルタミン酸に対応するアミノ酸を意味するものである。これにより、上記の「相当する位置のアミノ酸残基」を特定する方法でアミノ酸配列を整列させて特定することができる。
すなわち、「配列番号1記載のアミノ酸配列の102位のグルタミン酸に対応する位置」のアミノ酸は、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼ(配列番号40及び145)、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号117)、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号54)、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号89及び149)、Penicillium janthinellum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号123)では102位のグルタミン酸、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号113)、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号115)、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号38)、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号121)では102位のリジン、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号119)、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号62及び147)では101位のグルタミン酸である。
また、本発明において、「配列番号1記載のアミノ酸配列の106位のアスパラギン酸に対応する位置」のアミノ酸とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるコニオカエタ属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの106位のアスパラギン酸に対応するアミノ酸を意味するものである。これにより、上記の「相当する位置のアミノ酸残基」を特定する方法でアミノ酸配列を整列させて特定することができる。
すなわち、「配列番号1記載のアミノ酸配列の106位のアスパラギン酸に対応する位置」のアミノ酸は、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼ(配列番号40及び145)では106位のアスパラギン、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号113)、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号117)、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号38)、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号121)では106位のアスパラギン酸、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号115)では106位のアラニン、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号54)では106位のグリシン、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号89及び149)、Penicillium janthinellum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号123)では106位のセリン、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号119)では105位のリジン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号62及び147)では105位のグリシンである。
また、本発明において、「配列番号1記載のアミノ酸配列の110位のグルタミンに対応する位置」のアミノ酸とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるコニオカエタ属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの110位のグルタミンに対応するアミノ酸を意味するものである。これにより、上記の「相当する位置のアミノ酸残基」を特定する方法でアミノ酸配列を整列させて特定することができる。
すなわち、「配列番号1記載のアミノ酸配列の110位のグルタミンに対応する位置」のアミノ酸は、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼ(配列番号40及び145)、Penicillium janthinellum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号123)では110位のリジン、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号113)、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号117)、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号121)では110位のアラニン、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号115)では110位のグルタミン、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号54)では110位のグルタミン酸、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号89及び149)では110位のセリン、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号38)では110位のグリシン、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号119)では109位のアルギニン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号62及び147)では、109位のリジンである。
また、本発明において、「配列番号1記載のアミノ酸配列の113位のアラニンに対応する位置」のアミノ酸とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるコニオカエタ属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの113位のアラニンに対応するアミノ酸を意味するものである。これにより、上記の「相当する位置のアミノ酸残基」を特定する方法でアミノ酸配列を整列させて特定することができる。
すなわち、「配列番号1記載のアミノ酸配列の113位のアラニンに対応する位置」のアミノ酸は、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼ(配列番号40及び145)、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号113)、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号115)では113位のスレオニン、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号117)、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号89及び149)、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号38)、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号121)では113位のアラニン、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号54)では113位のリジン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号62及び147)、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号119)では112位のセリン、Penicillium janthinellum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号123)では113位のアスパラギン酸である。
また、本発明において、「配列番号1記載のアミノ酸配列の355位のアラニンに対応する位置」のアミノ酸とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるコニオカエタ属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの355位のアラニンに対応するアミノ酸を意味するものである。これにより、上記の「相当する位置のアミノ酸残基」を特定する方法でアミノ酸配列を整列させて特定することができる。
すなわち、「配列番号1記載のアミノ酸配列の355位のアラニンに対応する位置」のアミノ酸は、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼ(配列番号40及び145)、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号89及び149)、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号62及び147)、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号119)、Penicillium janthinellum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号123)では355位のアラニン、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号113)、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号117)、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号121)では353位のアラニン、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号115)では356位のアラニン、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号54)では355位のセリン、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号38)では351位のアラニンである。
また、本発明において、「配列番号1記載のアミノ酸配列の419位のアラニンに対応する位置」のアミノ酸とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるコニオカエタ属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの419位のアラニンに対応するアミノ酸を意味するものである。これにより、上記の「相当する位置のアミノ酸残基」を特定する方法でアミノ酸配列を整列させて特定することができる。
すなわち、「配列番号1記載のアミノ酸配列の419位のアラニンに対応する位置」のアミノ酸は、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼ(配列番号40及び145)では419位のグリシン、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号113)、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号117)、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号121)では418位のアラニン、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号115)では421位のアラニン、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号54)、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号89及び149)、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号119)では420位のアラニン、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号38)では416位のセリン、Penicillium janthinellum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号123)では419位のセリン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号62及び147)では420位のアラニンである。
また、本発明において、「配列番号1記載のアミノ酸配列の68位のアスパラギン酸に対応する位置」のアミノ酸とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるコニオカエタ属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの68位のアスパラギン酸に対応するアミノ酸を意味するものである。これにより、上記の「相当する位置のアミノ酸残基」を特定する方法でアミノ酸配列を整列させて特定することができる。
すなわち、「配列番号1記載のアミノ酸配列の68位のアスパラギン酸に対応する位置」のアミノ酸は、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼ(配列番号40及び145)、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号113)、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号115)、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号117)、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号54)、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号89及び149)、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号38)、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号121)、Penicillium janthinellum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号123)では68位のアスパラギン酸、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号119)及びAspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号62及び147)では67位のアスパラギン酸である。
また、本発明において、「配列番号1記載のアミノ酸配列の356位のアラニンに対応する位置」のアミノ酸とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるコニオカエタ属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの356位のアラニンに対応するアミノ酸を意味するものである。これにより、上記の「相当する位置のアミノ酸残基」を特定する方法でアミノ酸配列を整列させて特定することができる。
すなわち、「配列番号1記載のアミノ酸配列の356位のアラニンに対応する位置」のアミノ酸は、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼ(配列番号40及び145)では356位のアスパラギン、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号113)では354位のアラニン、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号115)では357位のアラニン、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号117)では354位のアラニン、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼ(配列番号54)では356位のアラニン、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号89及び149)では356位のアスパラギン、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号38)では352位のアラニン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号62及び147)では356位のアスパラギン、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号119)では356位のアスパラギン、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号121)では354位のアラニン、Penicillium janthinellum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(配列番号123)では356位のアスパラギンである。
本発明のアマドリアーゼ変異体は、一重変異体であってもよいが、2以上のアミノ酸置換を有する多重変異体であってもよい。本発明者らは、配列番号1のアミノ酸配列における第62位、63位、102位、106位、110位、113位、及び355位に対応する位置のアミノ酸を置換したアマドリアーゼが驚くべきことにHbA1cに対する活性を示すことを見出した。さらに本発明者らは、配列番号1のアミノ酸配列における第68位及び356位に対応する位置のアミノ酸を置換したアマドリアーゼが驚くべきことにαF6Pに対する活性が増大することを見いだした。
本明細書では、これらの位置(62/63/102/106/110/113/355/419及び68/356)の変異を、アマドリアーゼの基質特異性を変化させる変異又はアマドリアーゼの基質特異性を変化させるアミノ酸置換と呼ぶことがある。
ある実施形態において、本発明のアマドリアーゼはαF6Pに対する比活性(U/mg)が0.1U/mg以上、0.2U/mg以上、0.3U/mg以上、0.4U/mg以上、0.5U/mg以上、0.6U/mg以上、0.7U/mg以上、0.8U/mg以上、0.9U/mg以上、例えば1U/mg以上である。該アマドリアーゼは、基質特異性を変化させるアミノ酸置換を1以上、2以上、3以上、4以上、5以上、6以上、7以上、8以上、9以上又は10以上、有しうる。このような本発明のアマドリアーゼは、HbA1cに直接作用し、本発明のHbA1c測定方法に用いることができる。
ある実施形態において、αF6Pに対する比活性(U/mg)が0.1U/mg以上である本発明のアマドリアーゼは、アマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、
(a)配列番号1の62位のアルギニン、
(b)配列番号1の63位のロイシン、
(c)配列番号1の102位のグルタミン酸、
(d)配列番号1の106位のアスパラギン酸、
(e)配列番号1の110位のグルタミン、
(f)配列番号1の113位のアラニン、
(g)配列番号1の355位のアラニン、
(h)配列番号1の419位のアラニン、
(i) 配列番号1の68位のアスパラギン酸、及び
(j) 配列番号1の356位のアラニン、
からなる群より選択される位置に対応する位置のアミノ酸が1つまたはそれ以上、2以上、3以上、4以上、5以上、6以上、7以上、8以上、9以上、例えば10、置換されたものであり得る。なお、「配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンに対応する位置」のアミノ酸は、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号38)では62位のセリンである。これは配列番号1のアミノ酸配列から見れば62位のアルギニンに対応する位置のアミノ酸がセリンとなった、すなわちセリンに置換されたものと同等である。したがって天然のアマドリアーゼとして、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ(配列番号38)のような、配列番号1のアミノ酸配列の62位のアルギニンに対応する位置のアミノ酸がセリンであるアマドリアーゼも便宜上、本明細書では、配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに(a)配列番号1の62位のアルギニンに対応する位置にアミノ酸置換を有するアマドリアーゼに含めるものとする。
ある実施形態において、αF6Pに対する比活性(U/mg)が0.1U/mg以上である本発明のアマドリアーゼは、配列番号1記載のアミノ酸の以下(a)から(j)よりなる群から選択される位置のアミノ酸に対応する位置のアミノ酸の1つまたはそれ以上、2以上、3以上、4以上、5以上、6以上、7以上、8以上、9以上、例えば10が以下の各々に記載されるアミノ酸残基であり得る:
(a)配列番号1の62位に対応する位置のアミノ酸がアラニン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンである、
(b)配列番号1の63位に対応する位置のアミノ酸がアラニン又はヒスチジンである、
(c)配列番号1の102位に対応する位置のアミノ酸がリジンである、
(d)配列番号1の106位に対応する位置のアミノ酸がアラニン、リジン又はアルギニンである、
(e)配列番号1の110位に対応する位置のアミノ酸がロイシン又はチロシンである、
(f)配列番号1の113位に対応する位置のアミノ酸がリジン又はアルギニンである、
(g)配列番号1の355位に対応する位置のアミノ酸がセリンである、
(h)配列番号1の419位に対応する位置のアミノ酸がリジンである、
(i) 配列番号1の68位に対応する位置のアミノ酸がアスパラギンである、
(j) 配列番号1の356位に対応する位置のアミノ酸がスレオニンである。
(予備的な置換について)
アマドリアーゼは、配列番号1のアミノ酸配列の第60位に対応する位置のアミノ酸がセリンである場合、これをグリシンへと置換することによって、置換前にαFVH活性を示さなかった酵素が、置換後にαFVH活性を示すようになることが報告されている(特開2010−35469号公報、国際公開第2012/018094号参照)。したがって、本発明に用いるアマドリアーゼの配列番号1の第60位に対応する位置のアミノ酸がセリンである場合、これを予めグリシンへと置換しておくこともできる。あるいは、野生型において配列番号1の60位に対応する位置がグリシンであるアマドリアーゼを用いて、上記配列番号1の第62位、63位、102位、106位、110位、113位、355位及び419位に対応する位置並びに68位及び356位に変異を導入してもよい。本発明のアマドリアーゼ変異体は、特に断らない限り、配列番号1の第60位に対応する位置のアミノ酸がグリシンであるものを包含する。例えば、Aspergillus nidulans由来アマドリアーゼは、配列番号1の60位に対応する配列番号147中の第59位のアミノ酸が野生型ではセリンであるが、これをグリシンに置換したもの(配列番号62)を本発明の変異体のための基となるアマドリアーゼとして用いてもよい。Penicillium janthinellum(Pj)由来アマドリアーゼ(配列番号123)についても同様である。
(さらなる予備的な置換について−界面活性剤耐性を向上させる変異)
本発明者らは、アマドリアーゼのアミノ酸残基を置換することによりその界面活性剤に対する耐性を向上させることができることを確認している。本発明のアマドリアーゼは、場合により、さらにこのようなアミノ酸置換を有しうる。
界面活性剤耐性の向上をもたらすアミノ酸の置換として、配列番号1に示すアミノ酸配列における以下の位置のアミノ酸に対応する位置のアミノ酸の置換が挙げられる。
(1)262位のアスパラギンの置換、例えば、ヒスチジンへの置換。
(2)257位のバリンの置換、例えば、システイン、セリン、スレオニンへの置換。
(3)249位のグルタミン酸の置換、例えば、リジン、アルギニンへの置換。
(4)253位のグルタミン酸の置換、例えば、リジン、アルギニンへの置換。
(5)337位のグルタミンの置換、例えば、リジン、アルギニンへの置換。
(6)340位のグルタミン酸の置換、例えば、プロリンへの置換。
(7)232位のアスパラギン酸の置換、例えば、リジン、アルギニンへの置換。
(8)129位のアスパラギン酸の置換、例えば、リジン、アルギニンへの置換。
(9)132位のアスパラギン酸の置換、例えば、リジン、アルギニンへの置換。
(10)133位のグルタミン酸の置換、例えば、アラニン、メチオニン、リジン、アルギニンへの置換。
(11)44位のグルタミン酸の置換、例えば、プロリンへの置換。
(12)256位のグリシンの置換、例えば、リジン、アルギニンへの置換。
(13)231位のグルタミン酸の置換、例えば、リジン、アルギニンへの置換。
(14)81位のグルタミン酸の置換、例えば、リジン、アルギニンへの置換。
界面活性剤耐性が向上したアマドリアーゼの変異体は、上記アミノ酸置換を少なくとも1つ有していればよく、複数のアミノ酸置換を有していてもよい。例えば、上記アミノ酸置換の1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14を有しうる。
なお、本明細書において、「配列番号1記載のアミノ酸配列の44位のグルタミン酸に対応する位置」とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの44位のグルタミン酸に対応するアミノ酸を意味するものである。これにより、上記の「相当する位置のアミノ酸残基」を特定する方法でアミノ酸配列を整列させた図1により特定することができる。
すなわち、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼでは44位のリジン、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは44位のプロリン、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは44位のプロリン、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼでは44位のプロリン、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼでは44位のプロリン、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは44位のロイシン、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは44位のプロリン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは43位のプロリン、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは43位のプロリン、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは44位のプロリン、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは44位のプロリンである。
また、「配列番号1記載のアミノ酸配列の81位のグルタミン酸に対応する位置」とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの81位のグルタミン酸に対応するアミノ酸を意味するものである。これも上記の方法でアミノ酸配列を整列させた図1より特定することができる。
すなわち、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼでは81位のアスパラギン、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは81位のグルタミン酸、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは81位のヒスチジン、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼでは81位のグルタミン酸、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼでは81位のアスパラギン、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは81位のアスパラギン、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは81位のグルタミン酸、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは80位のアスパラギン、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは80位のアスパラギン、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは81位のグルタミン酸、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは81位のアスパラギンである。
また、「配列番号1記載のアミノ酸配列の133位のグルタミン酸に対応する位置」とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1記載のアミノ酸配列の133位のグルタミン酸に対応するアミノ酸を意味するものである。これも上記の方法でアミノ酸配列を整列させた図1より特定することができる。
すなわち、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼでは133位のグルタミン酸、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは133位のグルタミン酸、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは133位のアラニン、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼでは133位のグルタミン酸、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼでは133位のアラニン、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは133位のグルタミン酸、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは131位のグルタミン酸、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは132位のグルタミン酸、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは132位のグルタミン酸、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは133位のリジン、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは133位のアスパラギン酸である。
また、「配列番号1記載のアミノ酸配列の253位のグルタミン酸に対応する位置」とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1記載のアミノ酸配列の253位のグルタミン酸に対応するアミノ酸を意味するものである。これも上記の方法でアミノ酸配列を整列させた図1より特定することができる。
すなわち、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼでは253位のアラニン、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは251位のアラニン、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは253位のグルタミン酸、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼでは251位のグルタミン酸、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼでは253位のバリン、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは253位のグルタミン酸、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは249位のアルギニン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは253位のアラニン、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは253位のアラニン、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは251位のグルタミン酸、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは253位のグルタミンである。
さらに、「配列番号1記載のアミノ酸配列の256位のグリシンに対応する位置」とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの256位のグリシンに対応するアミノ酸を意味するものである。これも上記の方法でアミノ酸配列を整列させた図1より特定することができる。
すなわち、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼでは256位のアスパラギン、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは254位のアスパラギン酸、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは256位のグリシン、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼでは254位のアスパラギン、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼでは256位のグリシン、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは256位のグルタミン酸、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは252位のアスパラギン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは256位のアスパラギン、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは256位のアスパラギン、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは254位のアスパラギン、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは256位のアスパラギン酸である。
さらに、「配列番号1記載のアミノ酸配列の257位のバリンに対応する位置」とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの257位のバリンに対応するアミノ酸を意味するものである。これも上記の方法でアミノ酸配列を整列させた図1より特定することができる。
すなわち、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼでは257位のバリン、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは255位のスレオニン、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは257位のシステイン、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼでは255位のバリン、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼでは257位のシステイン、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは257位のシステイン、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは253位のセリン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは257位のスレオニン、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは257位のスレオニン、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは255位のバリン、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは257位のバリンである。
さらに、「配列番号1記載のアミノ酸配列の262位のアスパラギンに対応する位置」とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの262位のアスパラギンに対応するアミノ酸を意味するものである。これも上記の方法でアミノ酸配列を整列させた図1より特定することができる。
すなわち、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼでは262位のアスパラギン酸、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは260位のアスパラギン、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは262位のヒスチジン、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼでは260位のアスパラギン、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼでは262位のヒスチジン、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは262位のアスパラギン、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは258位のアスパラギン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは262位のアスパラギン酸、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは262位のアスパラギン酸、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは260位のアスパラギン、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは262位のアスパラギン酸である。
さらに、「配列番号1記載のアミノ酸配列の337位のグルタミンに対応する位置」とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの337位のグルタミンに対応するアミノ酸を意味するものである。これも上記の方法でアミノ酸配列を整列させた図1より特定することができる。
すなわちEupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼでは337位のリジン、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは335位のリジン、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは338位のグルタミン、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼでは335位のスレオニン、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼでは337位のリジン、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは337位のリジン、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは333位のリジン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは337位のアスパラギン、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは337位のアスパラギン、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは335位のスレオニン、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは337位のリジンである。
さらに、「配列番号1記載のアミノ酸配列の340位のグルタミン酸に対応する位置」とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの340位のグルタミン酸に対応するアミノ酸を意味するものである。これも上記の方法でアミノ酸配列を整列させた図1より特定することができる。
すなわち、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼでは340位のグルタミン酸、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは338位のグルタミン酸、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは341位のグルタミン酸、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼでは338位のグルタミン酸、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼでは340位のプロリン、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは340位のグルタミン酸、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは336位のリジン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは340位のグルタミン酸、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは340位のグルタミン酸、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは338位のグルタミン酸、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは340位のグルタミン酸である。
さらに、「配列番号1記載のアミノ酸配列の129位のアスパラギン酸に対応する位置」とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの129位のアスパラギン酸に対応するアミノ酸を意味するものである。これも上記の方法でアミノ酸配列を整列させた図1より特定することができる。
すなわち、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼでは129位のグルタミン酸、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは129位のアスパラギン酸、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは129位のアスパラギン酸、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼでは129位のアスパラギン酸、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼでは129位のアスパラギン酸、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは129位のセリン、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは127位のアスパラギン酸、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは128位のグルタミン酸、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは128位のグルタミン酸、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは129位のアスパラギン酸、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは129位のグルタミン酸である。
さらに、「配列番号1記載のアミノ酸配列の132位のアスパラギン酸に対応する位置」とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの132位のアスパラギン酸に対応するアミノ酸を意味するものである。これも上記の方法でアミノ酸配列を整列させた図1より特定することができる。
すなわち、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼでは132位のアスパラギン酸、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは132位のアスパラギン酸、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは132位のアスパラギン酸、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼでは132位のアスパラギン酸、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼでは132位のグルタミン酸、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは132位のアスパラギン酸、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは130位のアスパラギン酸、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは131位のアスパラギン酸、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは131位のアスパラギン酸、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは132位のアスパラギン酸、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは132位のアスパラギン酸である。
さらに、「配列番号1記載のアミノ酸配列の231位のグルタミン酸に対応する位置」とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの231位のグルタミン酸に対応するアミノ酸を意味するものである。これも上記の方法でアミノ酸配列を整列させた図1より特定することができる。
すなわち、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼでは231位のグルタミン酸、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは229位のグルタミン酸、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは231位のグルタミン酸、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼでは229位のグルタミン酸、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼでは231位のグルタミン酸、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは231位のグルタミン酸、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは227位のヒスチジン、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは231位のグルタミン酸、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは231位のグルタミン酸、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは229位のグルタミン、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは231位のグルタミン酸である。
さらに、「配列番号1記載のアミノ酸配列の232位のアスパラギン酸に対応する位置」とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの232位のアスパラギン酸に対応するアミノ酸を意味するものである。これも上記の方法でアミノ酸配列を整列させた図1より特定することができる。
すなわち、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼでは232位のアスパラギン酸、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは230位のアスパラギン酸、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは232位のグルタミン酸、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼでは230位のアスパラギン酸、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼでは232位のグルタミン酸、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは232位のグリシン、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは228位のグルタミン酸、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは232位のグルタミン酸、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは232位のグルタミン酸、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは230位のアスパラギン酸、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは232位のアスパラギン酸である。
さらに、「配列番号1記載のアミノ酸配列の249位のグルタミン酸に対応する位置」とは、確定したアマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1のアマドリアーゼの249位のグルタミン酸に対応するアミノ酸を意味するものである。これも上記の方法でアミノ酸配列を整列させた図1より特定することができる。
すなわち、Eupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼでは249位のリジン、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは247位のリジン、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼでは249位のヒスチジン、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼでは247位のグルタミン酸、Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼでは249位のグルタミン酸、Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは249位のグルタミン酸、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは245位のグルタミン酸、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは249位のアラニン、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼでは249位のアラニン、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは247位のセリン、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼでは249位のグルタミンである。
本明細書ではこれらの位置(44位/133位/253位/257位/262位/337位/340位並びに249位/232位/129位/132位/256位/231位/81位)の変異を、アマドリアーゼの界面活性剤耐性を向上させる変異またはアマドリアーゼの界面活性剤耐性を向上させるアミノ酸置換と呼ぶことがある。ある実施形態において、本発明のアマドリアーゼは、基質特異性を変化させる変異に加え、さらに界面活性剤耐性を向上させる変異を有し得る。
(さらなる予備的な欠失について−カルボキシル末端からの3アミノ酸残基の欠失)
本発明者らは以前に、アマドリアーゼのカルボキシル末端から、3アミノ酸残基を欠失させることにより、その熱安定性を向上させうることを報告した(国際公開第2013/100006号明細書を参照のこと。参照によりその全内容を本明細書に組み入れる)。ある実施形態において、本発明のアマドリアーゼは上記の置換に加え、さらにカルボキシル末端からの3アミノ酸残基を欠失していてもよい。
(カルボキシル末端の欠失箇所に対応する位置)
「配列番号1記載のアマドリアーゼのカルボキシル末端からの3アミノ酸残基に対応する位置」とは、アマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1に示されるConiochaeta属由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列と比較した場合に、配列番号1記載のアミノ酸配列のカルボキシル末端からの3アミノ酸残基を意味する。Coniochaeta属由来のアマドリアーゼにおける、この位置の3残基の配列は、435位のプロリン、436位のリジン及び437位のロイシンからなり、これらに対応する位置のアミノ酸配列も、上記の方法でアミノ酸配列を整列させた図1より特定することができる。
すなわちEupenicillium terrenum由来のアマドリアーゼではカルボキシル末端の3アミノ酸が435位のアラニン、436位のヒスチジンおよび437位のロイシンからなり、Pyrenochaeta sp.由来のケトアミンオキシダーゼではカルボキシル末端の3アミノ酸が438位のアラニン、439位のリジンおよび440位のロイシンからなり、Arthrinium sp.由来のケトアミンオキシダーゼではカルボキシル末端の3アミノ酸が450位のヒスチジン、451位のリジンおよび452位のロイシンからなり、Curvularia clavata由来のケトアミンオキシダーゼではカルボキシル末端の3アミノ酸が438位のセリン、439位のリジンおよび440位のロイシンからなり、Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼではカルボキシル末端の3アミノ酸が435位のアラニン、436位のアスパラギンおよび437位のロイシンからなり、Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼではカルボキシル末端の3アミノ酸が436位のアラニン、437位のリジンおよび438位のメチオニンからなり、Emericella nidulans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼではカルボキシル末端の3アミノ酸が436位のアラニン、437位のリジンおよび438位のメチオニンからなり、Ulocladium sp.由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼではカルボキシル末端の3アミノ酸が439位のアラニン、440位のリジンおよび441位のロイシンからなり、Penicillium janthinelum由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼではカルボキシル末端の3アミノ酸が435位のアラニン、436位のリジンおよび437位のロイシンからなる。
本明細書ではアマドリアーゼに関するこれらのカルボキシル末端アミノ酸残基の欠失を、アマドリアーゼの熱安定性を向上させる欠失と呼ぶことがある。ある実施形態において、本発明のアマドリアーゼは、基質特異性を変化させる変異、界面活性剤耐性を向上させる変異に加え、熱安定性を向上させる欠失を有し得る。
(アマドリアーゼの生産)
上記のようにして得られたアマドリアーゼの生産能を有する菌株を用いて、当該アマドリアーゼを生産するには、この菌株を通常の固体培養法で培養してもよいが、液体培養法を採用して培養するのが好ましい。
すなわち、本発明は、アマドリアーゼの生産能を有する菌株を、アマドリアーゼタンパク質を発現しうる条件下で培養する工程、及び培養物又は培養液からアマドリアーゼを単離する工程を含む、アマドリアーゼの製造方法を提供する。この方法には、本発明のアマドリアーゼをコードする遺伝子を組み込んだベクターで形質転換された宿主細胞を用いることができる。ここでアマドリアーゼタンパク質を発現しうる条件とは、アマドリアーゼ遺伝子が転写、翻訳され、当該遺伝子によりコードされるポリペプチドが産生されることをいう。
また、上記菌株を培養する培地としては、例えば、酵母エキス、トリプトン、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカーあるいは大豆若しくは小麦ふすまの浸出液等の1種以上の窒素源に、塩化ナトリウム、リン酸2水素カリウム、リン酸水素2カリウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、塩化第2鉄、硫酸第2鉄あるいは硫酸マンガン等の無機塩類の1種以上を添加し、さらに必要により糖質原料、ビタミン等を適宜添加したものが用いられる。
また、培地に当該アマドリアーゼが作用し得る基質やその類似化合物、例えば糖化アミノ酸、糖化ペプチド類、糖化タンパク質分解物、若しくは糖化ヘモグロビンや糖化アルブミン等の糖化タンパク質を添加することにより目的の酵素の製造量を向上させることができる。
培地の初発pHは、pH7〜9に調整するのが適当である。培養は、20〜42℃の培養温度、好ましくは25〜37℃前後の培養温度で4〜24時間、さらに好ましくは25〜37℃前後の培養温度で8〜16時間、通気攪拌深部培養、振盪培養、静置培養等により実施するのが好ましい。
培養終了後、該培養物よりアマドリアーゼを採取するには、通常の酵素採取手段を用いて得ることができる。例えば、常法により菌体を、超音波破壊処理、磨砕処理等するか、またはリゾチーム等の溶菌酵素を用いて本酵素を抽出するか、またはトルエン等の存在下で振盪若しくは放置して溶菌を行わせ、本酵素を菌体外に排出させることができる。そして、この溶液を濾過、遠心分離等して固形部分を除去し、必要によりストレプトマイシン硫酸塩、プロタミン硫酸塩、若しくは硫酸マンガン等により核酸を除去したのち、これに硫安、アルコール、アセトン等を添加して分画し、沈澱物を採取し、アマドリアーゼの粗酵素を得る。
上記アマドリアーゼの粗酵素よりさらにアマドリアーゼ精製酵素標品を得るには、例えば、セファデックス、スーパーデックス若しくはウルトロゲル等を用いるゲル濾過法、イオン交換性担体、疎水性担体、ヒドロキシアパタイトを用いる吸着溶出法、ポリアクリルアミドゲル等を用いる電気泳動法、蔗糖密度勾配遠心法等の沈降法、アフィニティクロマトグラフィー法、分子ふるい膜若しくは中空糸膜等を用いる分画法等を適宜選択し、またはこれらを組み合わせて実施することにより、精製されたアマドリアーゼ酵素標品を得ることができる。このようにして、所望のアマドリアーゼを得ることができる。
(本発明のアマドリアーゼのHbA1cに対する反応性)
上記のような手段で得られるアマドリアーゼは、遺伝子改変等により、そのアミノ酸配列に変異を生じた結果、HbA1cに直接作用しうる。
本発明のアマドリアーゼはまた、改変前のものと比較してαF6Pに対する反応性が向上していてもよい。具体的には、改変前のものと比較して、「αFVHに対する反応性」を1とした時の「αF6Pに対する反応性」の割合が増大していてもよい。
例えば本発明のアマドリアーゼにおける、αFVHに対する反応性を1とした時のαF6Pに対する反応性の割合を示すαF6P/αFVHは、改変前に対して10%以上、好ましくは20%以上、より好ましくは30%以上、さらに好ましくは40%以上向上していてもよい。
また、本発明のアマドリアーゼにおける、αFVに対する反応性を1とした時のαF6Pに対する反応性の割合を示すαF6P/αFVは、改変前に対して10%以上、好ましくは20%以上、より好ましくは30%以上、さらに好ましくは40%以上向上していてもよい。なお、「αFVに対する反応性」は「αFV酸化活性」と表記することもある。
HbA1cに直接作用する本発明のアマドリアーゼの一例としては、例えば、大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7−H35)株により生産されるアマドリアーゼが挙げられる。このようなアマドリアーゼは、プロテアーゼ等でHbA1cを処理せずともHbA1cに直接作用することから試料中のHbA1cを直接測定する酵素測定系の実現を可能にし、産業利用上非常に有利である。
(アマドリアーゼ活性の測定方法)
アマドリアーゼの活性の測定方法としては、種々の方法を用いることができるが、一例として、以下に、本発明で用いるアマドリアーゼ活性の測定方法について説明する。
本発明におけるアマドリアーゼの酵素活性の測定方法としては、酵素の反応により生成する過酸化水素量を測定する方法や、酵素反応により消費する酸素量を測定する方法などが主な測定方法として挙げられる。以下に、一例として、過酸化水素量を測定する方法について示す。
本発明におけるアマドリアーゼの活性測定には、断りの無い限り、αFV、若しくはαFVH、またはαF6Pを基質として用いる。なお、酵素力価は、αFV、若しくはαFVH、またはαF6Pを基質として測定した時、1分間に1μmolの過酸化水素を生成する酵素量を1Uと定義する。
また、比活性(U/mg)は、酵素1mg当たりの酵素力価(U)である。例えばある酵素のαF6Pに対する比活性が0.1U/mgであれば、酵素量を10倍とすることで、比活性が1U/mgの酵素と同じ酵素力価が得られることとなる。
本明細書において、アマドリアーゼについて「αF6Pに対して反応性を有し」という場合、特に断らない限りこれはαF6Pに対する比活性(U/mg)が0.1U/mg以上、0.2U/mg以上、0.3U/mg以上、0.4U/mg以上、0.5U/mg以上、0.6U/mg以上、0.7U/mg以上、0.8U/mg以上、0.9U/mg以上、例えば1U/mg以上である態様を含むものとする。 αFV、αFVH等の糖化ペプチドは、例えば、阪上らの方法に基づき合成、精製したものを用いることができる(特開2001−95598号公報参照)。例えば糖化ヘモグロビン(HbA1c)を、エンドプロテイナーゼGlu−Cで処理することにより、糖化ヘモグロビン(HbA1c)のβ鎖サブユニット由来のα−糖化ヘキサペプチド(フルクトシルVal−His−Leu−Thr−Pro−Glu)が遊離する(Clin.Chem.,43,1994-1951(1997))。これをαF6P基質として使用することができる。また、このα−糖化ヘキサペプチドと同一物質である、合成基質フルクトシルVal−His−Leu−Thr−Pro−Glu(ペプチド研究所製)を用いることもできる。
A:試薬の調製
(アマドリアーゼのαF6P、αFVHまたはαFVに対する活性の測定用試薬の調製例)
(試薬1):5U/ml パーオキシダーゼ、0.49mM 4−アミノアンチピリンを含む0.1M リン酸緩衝液 pH6.5
5.0kUのパーオキシダーゼ(キッコーマン社製)、100mgの4−アミノアンチピリン(和光純薬工業社製)を0.1Mのリン酸カリウム緩衝液(pH6.5)に溶解し、1000mlに定容する。
(試薬2):15mM TOOS溶液
500mgのTOOS(N-エチル-N-(2-ヒドロキシ-3-スルホプロピル)-m-トルイジンナトリウム、同仁化学研究所製)をイオン交換水に溶解し、100mlに定容する。
(試薬3):基質溶液(30mM; 終濃度1mM)
αF6P(ペプチド研究所製) 257.1mg、若しくはαFVH(キッコーマン社製) 124.9mg、若しくはαFV(キッコーマン社製) 83.8mgをイオン交換水に溶解し、10mlに定容する。
B:活性測定法
(アマドリアーゼのαF6P、αFVHまたはαFVに対する活性の測定方法の例)
2.7mlの試薬1、100μlの試薬2、および100μlの酵素液を混和し、37℃で5分間予備加温する。その後、試薬3を100μl加えて良く混ぜた後、分光光度計(U−3010A、日立ハイテクノロジーズ社製)により、555nmにおける吸光度の経時変化を観測し、555nmにおける吸光度の1分間あたりの変化量(ΔAs)を測定する。なお、対照液は、100μlの試薬3の代わりに100μlのイオン交換水を加える以外は前記と同様にして、555nmにおける吸光度の1分間あたりの変化量(ΔA0)を測定する。37℃で1分間当たりに生成される過酸化水素のマイクロモル数を酵素液中の活性単位(U)とし、下記の式に従って算出する。
活性(U/ml)={(ΔAs−ΔA0)×3.0×df}÷(39.2×0.5×0.1)
ΔAs:反応液の1分間あたりの吸光度変化
ΔA0:対照液の1分間あたりの吸光度変化
39.2:反応により生成されるキノイミン色素のミリモル吸光係数(mM-1・cm-1)
0.5:1 molの過酸化水素による生成されるキノイミン色素のmol数
df:希釈係数
(熱処理HbA1cの定量法の例)
以下のHbA1c測定用試薬を調製する。
試料:HbA1c溶液
HbA1c認証実用標準物質JCCRM423(検査医学標準物質機構製)
総ヘモグロビン濃度133g/l、
HbA1c濃度3レベル(NGSP値 約5.6%、約7.7%、約10.5%)
試薬A1:試料前処理液
5.0% n−ドデシル−β−D−マルトシド(同仁化学研究所製)
試薬A2:試料前処理液
5.0% n−テトラデシル−β−D−マルトシド(シグマアルドリッチ社製)
試薬B:ロイコ色素、パーオキシダーゼ溶液
150mM リン酸カリウム緩衝液 pH6.5
0.30mM N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4′− ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム(DA−64、和光純薬工業製)
15U/ml パーオキシダーゼ(キッコーマン製)
試薬C1:アマドリアーゼ溶液
120mM リン酸カリウム緩衝液 pH6.5
120U/mlの本発明のアマドリアーゼ(例えばCFP−T7−H35等)。
(アマドリアーゼのHbA1cに対する活性の測定方法の例)
試薬A1もしくは試薬A2で30倍希釈した試料(本明細書において試料希釈液と表記することがある)を高温で所定時間、例えば98℃で2分間インキュベートした後、試料希釈液25μlを50μlの試薬Bに添加して37℃で5分間インキュベートし、その後、25μlの試薬C1を添加してHbA1cのβ鎖アミノ末端の酸化により生じる過酸化水素の定量反応を37℃で5分間進行させる。溶液中に過酸化水素が生じる場合、パーオキシダーゼの作用によりロイコ色素が発色し、751nmの光の吸光度が増加する。試料のHbA1c濃度に応じて得られた結果を基に、試料のHbA1c濃度(NGSP値)と、過酸化水素の定量反応前後の751nmの光の吸光度差ΔAとをグラフにプロットすることができる。
なお、ΔAは下記の式に従って算出する。
ΔA=(試薬C1添加5分後の吸光度)−(試薬C1添加直前の吸光度×0.75)
上記の例では、試薬C1添加により、反応液の容積が1.33倍となるため、試薬C1添加直前の吸光度に0.75を掛けたものを、試薬C1添加直後の吸光度と見なす。
(酸処理HbA1cの定量法の例)
以下の組成を有するHbA1c測定用試薬を調製し、Bio Majesty JCA−BM1650(日本電子製)を利用してHbA1cを測定する。
試料:HbA1c溶液
HbA1c認証実用標準物質JCCRM423(検査医学標準物質機構製)
総ヘモグロビン濃度133g/l、
HbA1c濃度3レベル(NGSP値 約5.6%、約7.7%、約10.5%)
試薬D:試料前処理液
8.3% n−ドデシル−β−D−マルトシド(同仁化学研究所製)またはポリオキシエチレン(20)セチルエーテル(Brij58、和光純薬工業製)
0.1M 塩酸
試薬E:ロイコ色素溶液
30mM Tris−リン酸カリウム緩衝液 pH9.0
290mM リン酸カリウム緩衝液 pH6.5
0.16mM N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4′− ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム(DA−64、和光純薬工業製)
試薬F1:パーオキシダーゼ、アマドリアーゼ溶液
100mM リン酸カリウム緩衝液 pH6.5
40U/ml パーオキシダーゼ(キッコーマン製)
180U/mlの本発明アマドリアーゼ(例えばCFP−T7−H35等)
試薬Dで30倍希釈した試料25μlを、125μlの試薬Eに添加して37℃で5分間インキュベート後、50μlの試薬F1を添加してHbA1cのβ鎖アミノ末端の酸化により生じる過酸化水素の定量反応を37℃で5分間進行させる。
一例としてΔAは下記の式に従って算出することができる。
ΔA=(試薬F1添加5分後の吸光度)−(試薬F1添加直前の吸光度×0.75)
(界面活性剤処理HbA1cの定量法の例)
以下の組成を有するHbA1c測定用試薬を調製し、Bio Majesty JCA−BM1650(日本電子製)を利用してHbA1cを測定する。
試料:HbA1c溶液
HbA1c認証実用標準物質JCCRM423(検査医学標準物質機構製)
総ヘモグロビン濃度133g/l、
HbA1c濃度3レベル(NGSP値 約5.6%、約7.7%、約10.5%)
試薬G1:試料前処理液
0.80% テトラデシルトリメチルアンモニウムブロマイド(東京化成工業製)
試薬G2:試料前処理液
0.70% ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド(東京化成工業製)
試薬H1:ロイコ色素溶液
120mM MOPS−NaOH緩衝液 pH6.5
1.6% n−ドデシル−β−D−マルトシド(同仁化学研究所製)
0.16mM N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4′− ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム(DA−64、和光純薬工業製)
試薬H2:ロイコ色素溶液
120mM PIPES−NaOH緩衝液 pH6.5
1.6% n−ドデシル−β−D−マルトシド(同仁化学研究所製)
0.16mM N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4′− ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム(DA−64、和光純薬工業製)
試薬I1:パーオキシダーゼ、アマドリアーゼ溶液
100mM MOPS−NaOH緩衝液 pH6.5
40U/ml パーオキシダーゼ(キッコーマン製)
160U/ml 本発明のアマドリアーゼ(例えばCFP−DH2等)
試薬I2:パーオキシダーゼ、アマドリアーゼ溶液
100mM PIPES−NaOH緩衝液 pH6.5
40U/ml パーオキシダーゼ(キッコーマン製)
160U/ml 本発明のアマドリアーゼ(例えばCFP−DH2等)
試薬G1で25倍希釈した試料25μlを、125μlの試薬H1に添加して37℃で5分間インキュベート後、50μlの試薬I1を添加してHbA1cのβ鎖アミノ末端の酸化により生じる過酸化水素の定量反応を37℃で5分間進行させる。また、試料を試薬G2で25倍希釈した場合は、希釈試料25μlを、125μlの試薬H2に添加して37℃で5分間インキュベートした後、50μlの試薬I2を添加してHbA1cのβ鎖アミノ末端の酸化により生じる過酸化水素の定量反応を37℃で5分間進行させた。
一例としてΔAは下記の式に従って算出することができる。
ΔA=(試薬I1またはI2添加5分後の吸光度)−(試薬I1またはI2添加直前の吸光度×0.75)
(HbA1cの測定)
HbA1cを含む試料にHbA1cオキシダーゼ(アマドリアーゼ)を作用させる。作用時間は例えば、5秒以上、10秒以上、又は20秒以上、180分未満又は150分未満、例えば0.5〜120分間、好ましくは0.5〜60分間、より好ましくは1〜30分間とすることができる。作用時間が短すぎる場合、試料中のHbA1cを十分に測定しきれず、良好な測定が行えない。一方、作用時間が長すぎる場合には、測定時間が延長し、測定処理の効率が悪いという問題に加え、試料及び測定試薬が測定条件下に長くさらされる結果、試料中の基質あるいは試薬中の成分の分解、変性を招くという問題を生じる。さらに、特に微量測定系においては、長時間経過による乾燥に起因する試料容量の減少による濃度変化なども誤差の原因となり得る。HbA1cオキシダーゼ作用時間を0.5〜60分間、より好ましくは1〜30分間、さらに好ましくは1〜10分間とすることにより、迅速かつ良好にHbA1cを測定できる。作用温度は、用いる酵素の至適温度にもよるが、例えば、20〜45℃であり、通常の酵素反応に用いられる温度を適宜選択できる。
本発明に使用するアマドリアーゼの好適な使用量は、試料溶液中に含まれる基質の量にもよるが、例えば、終濃度が、0.1〜50U/mL、好ましくは0.2〜10U/mLとなるように添加すればよい。作用させる際のpHは、アマドリアーゼの至適pHを考慮し、反応に適したpHとなるように緩衝剤を用いて調整することが好ましいが、作用可能なpHであればこれに限定されない。例えば、pH3〜11、特に好ましくはpH5〜9、例えばpH6〜8である。
本発明の測定方法においては、酵素や試薬の安定化や反応性向上等の目的でpHを調節及び/又は維持するため、必要により適宜、各種の緩衝剤を使用することが好ましい。使用可能な緩衝剤としては、例えば、N−[トリス(ヒドロキシメチル)メチル]グリシン、リン酸塩、酢酸塩、炭酸塩、トリス(ヒドロキシメチル)−アミノメタン、硼酸塩、クエン酸塩、ジメチルグルタミン酸塩、トリシン、HEPES、MES、Bis−Tris、ADA、PIPES、ACES、MOPSO、BES、MOPS、TES、DIPSO、TAPSO、POPSO、HEPPSO、EPPS、Tricine、Bicine、TAPS、フタル酸、酒石酸等が挙げられる。さらに必要により、溶解補助剤、安定化剤、反応性向上剤、HbA1c変性剤等として、界面活性剤(n−オクチル−β−D−グルコシド、n−オクチル−β−D−チオグルコシド、n−ドデシル−β−D−マルトシド、n−テトラデシル−β−D−マルトシド、n−オクチル−β−D−マルトシド、1−ドデシルピリジニウム塩、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩、テトラデシルトリメチルアンモニウム塩、ドデシルトリメチルアンモニウム塩、トリトンX−100、ブリッジ35、ブリッジ58、ツイーン80、コール酸塩、n−ヘプチル−β−D−チオグルコシド、3−オキサトリデシル−α−D−マンノシド、n−ノニル−β−D−チオマルトシド、n−デシル−β−D−マルトシド、n−ウンデシル−β−D−マルトシド、トレハロースC8、トレハロースC10、トレハロースC12、トレハロースC14、トレハロースC16、BIGCHAP、deoxy−BIGCHAP、MEGA−8、MEGA−9、MEGA−10、ヘキサデシルピリジニウム塩、オクタデシルトリメチルアンモニウム塩、デシルトリメチルアンモニウム塩、ノニルトリメチルアンモニウム塩、オクチルトリメチルアンモニウム塩、へキシルトリメチルアンモニウム塩、ドデシル硫酸ナトリウム等)、還元剤(ジチオスレイトール、メルカプトエタノール、L−システイン等)、牛血清アルブミン、糖類(グリセリン、乳糖、シュークロース等)等を適宜添加してもよい。
本発明に用いる界面活性剤としては、本発明のHbA1cの測定方法を可能とする界面活性剤であれば特に制限は無く、非イオン性界面活性剤やイオン性の界面活性剤、例えば、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。本明細書において界面活性剤というとき、特に断らない限り、この表現は1以上の界面活性剤を包含するものとする。
非イオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、脂肪酸ソルビタンエステル、アルキルポリグルコシド、脂肪酸ジエタノールアミド、アルキルモノグリセリルエーテルなどが挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、例えばアルキルピリジニウム塩、ホスホニウム塩、例えばアルキルホスホニウム塩、イミダゾリウム塩、例えばアルキルイミダゾリウム塩、イソキノニウム塩、例えばアルキルイソキノニウム塩などが挙げられる。
また本発明のカチオン性界面活性剤としては、以下の一般式で表される第四級アンモニウム塩(I)、ピリジニウム塩(II)やホスホニウム塩(III)が挙げられる。
Figure 2019154447
[式中、R〜Rは、同一又は異なっていてもよく、置換若しくは非置換のC〜C20アルキル、アルケニル、アリール又はベンジルを表し、Z−は、1価の陰イオンを表す。]
Figure 2019154447
[式中、Rは、置換若しくは非置換のC〜C20アルキルを表し、各Rは、同一又は異なっていてもよく、水素原子又は置換若しくは非置換のC〜C20アルキル、アルケニル、アリール又はベンジルを表し、nは1〜5の整数を表し、Z−は、1価の陰イオンを表す。]
Figure 2019154447
[式中、R〜Rは、同一又は異なっていてもよく、置換若しくは非置換のC〜C20アルキル、アルケニル、アリール又はベンジルを表し、Z−は、1価の陰イオンを表す。]
第四級アンモニウム塩としては、例えば、オクチルトリメチルアンモニウムクロリド(OTAC)及びブロミド(OTAB)、デシルトリメチルアンモニウムクロリド及びブロミド(DTAB)、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド及びブロミド、テトラデシルトリメチルアンモニウムクロリド(TTAC)及びブロミド(TTAB)、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド(CTAC)及びブロミド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロリド及びブロミド(STAB)、エイコシルトリメチルアンモニウムクロリド及びブロミド、ベンジルドデシルジメチルアンモニウムクロリド及びブロミド(BDDAB)、ベンジルテトラデシルジメチルアンモニウムクロリド(BDTAC)及びブロミド、ベンジルセチルジメチルアンモニウムクロリド(BCDAC)及びブロミド、ジオクチルジメチルアンモニウムクロリド及びブロミド、が挙げられる。
ピリジニウム塩としては、例えば、1−デシルピリジニウムクロリド及びブロミド、1−ドデシルピリジニウムクロリド(1−DPC)及びブロミド、1−テトラデシルピリジニウムクロリド及びブロミド、1−ヘキサデシルピリジニウムクロリド(1−CPC)及びブロミド(1−CPB)、N−セチル−2−メチルピリジニウムクロリド及びブロミド、N−セチル−3−メチルピリジニウムクロリド及びブロミド、N−セチル−4−メチルピリジニウムクロリド(4Me−1−CPC)及びブロミド、1−オクタデシルピリジニウムクロリド及びブロミド、1−エイコシルピリジニウムクロリド及びブロミドが挙げられる。
ホスホニウム塩としては、例えば、テトラエチルホスホニウムクロリド及びブロミド、トリブチルメチルホスホニウムクロリド及びブロミド及びヨージド、テトラブチルホスホニウムクロリド及びブロミド、テトラ−n−オクチルホスホニウムクロリド及びブロミド、トリブチルドデシルホスホニウムクロリド及びブロミド、トリブチルヘキサデシルホスホニウムクロリド及びブロミド(TBCPB)、メチルトリフェニルホスホニウムクロリド及びブロミド及びヨージド、テトラフェニルホスホニウムクロリド及びブロミドが挙げられる。
カチオン性界面活性剤の対となる陰イオンZ-は例えばCl-、Br-、I-等でありうる。
アニオン性界面活性剤としては、例えば、直鎖状アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、アルファーオレフィンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、α−スルホ脂肪酸エステル塩及び天然脂肪酸のアルカリ金属塩などが挙げられる。このような界面活性剤としては例えばドデシル硫酸ナトリウム(SDS)が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えば、アルキルジメチルアミンオキシド、アルキルカルボキシベタインなどが挙げられる。
本発明は、アマドリアーゼの作用による生成物又は消費物を測定することによりHbA1cを測定する方法を提供するが、測定が容易な生成物であり、測定対象として好ましいものとして過酸化水素が挙げられる。アマドリアーゼの作用により生成した過酸化水素は、発色基質等によって検出してもよく、本発明に用いられる発色基質としては、4−アミノアンチピリンの他に、例えば、ADOS(N−エチル−N−(2−ヒドロキシ−3−スルホプロピル)−m−アニシジン)、ALOS(N−エチル−N−(2−ヒドロキシ−3−スルホプロピル)アニリン)、TOOS(N-エチル-N-(2-ヒドロキシ-3-スルホプロピル)-m-トルイジンナトリウム)、DA−67(10−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−3、7−ビス(ジメチルアミノ)−フェノシアジン)、DA−64(N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4、4’−ビス(ジメチルアミノ)−ジフェニルアミン)等が挙げられる。ADOS、ALOS、TOOSは4−アミノアンチピリンと縮合した際に発色する。DA−64、DA−67は4−アミノアンチピリンを必要とせず、単独で処方するだけで発色する。いずれの場合も、発色反応はパーオキシダーゼにより触媒される。過酸化水素の測定は、一般に、過酸化水素を生成する工程と同時に行うことが好ましく、アマドリアーゼの作用時と同時に進行させることが好ましい。また、測定する消費物としては、溶存酸素が挙げられ、溶存酸素計等を用いて反応液中の溶存酸素量を測定することができる。
本発明は、上述のアマドリアーゼと過酸化水素の測定用試薬、それに所望により緩衝剤等を添加したHbA1c測定用試薬を提供する。この試薬中には、各種既知の成分、例えば、界面活性剤、塩類、緩衝剤、pH調製剤や防腐剤などを適宜選択して添加することができる。上述の本発明のHbA1c測定用試薬は、各試薬を異なる容器に含むものとして調製すれば良く、例えば液状品及び液状品の凍結物あるいは凍結乾燥品として提供することもできる。また、これらの測定用試薬は、乾燥物又は溶解した状態で用いてもよく、薄膜上の担体、例えば、シート含浸性の紙等に含浸させて用いてもよい。また、測定用試薬に用いられる酵素類は、常法により固定化させて反復使用することもできる。ある実施形態において、本発明のHbA1c測定用試薬は、糖化タンパク質からα−フルクトシルペプチドを切り出すためのプロテアーゼ等を含まない。
本発明のHbA1c測定用試薬の仕様や使用条件は、その含有成分等に応じて最適なものを選択すればよいが、例えば、測定を20〜45℃において行うよう設定することができる。測定に要する時間も種々の測定条件により適宜選択できるが、例えば、0.5〜60分間、好ましくは、0.5〜30分間、さらに好ましくは1〜10分間が好ましい。例えば、上記測定試薬の発色の程度(吸光度変化量)を分光光度計により測定し、標準の吸光度と比較して、試料中に含まれる糖化ペプチドあるいは糖化蛋白質を測定することができる。測定には、通常の自動分析装置を用いることもできる。
(HbA1cの定量)
本発明のHbA1c測定方法は、定性的であってもよいが、定量的な測定方法とすることもできる。ここでHbA1cの定量的測定方法とは、試料中のHbA1cの濃度を決定する方法をいう。すなわち本発明の一実施形態は、アマドリアーゼを使用することを含む、試料中のHbA1cの定量法を提供する。この定量法は、HbA1cを含む試料と本発明のアマドリアーゼとを接触させる工程、及び該アマドリアーゼのHbA1cに対する作用による生成物又は消費物を測定する工程を含む。ここでのHbA1cは天然の状態であってもよく、または変性した状態であってもよい。該定量法について用いる接触とは、本発明のアマドリアーゼがHbA1cの酸化反応を触媒しうるように、該アマドリアーゼと試料とを物理的に一緒にするあらゆる態様を包含し、例えば溶液中で遊離の酵素とHbA1cを混合する場合のみならず、固相担体に担持された本発明のアマドリアーゼにHbA1cを含む溶液試料を添加又は滴下するような態様も包含する。
本発明のHbA1c測定方法に用いる試料は、糖化ヘモグロビンを含む可能性のあるあらゆる生物学的試料、例えば血液、体液、リンパ液等に由来する試料とすることができる。試料は適宜、加工処理されたものでありうる。
アマドリアーゼとHbA1cとの反応効率を高めるためには、変性したHbA1cをアマドリアーゼとの反応に用いてもよい。変性HbA1cは、適当な界面活性剤との混合により取得でき、熱処理により取得でき、または界面活性剤添加および熱処理により取得でき、あるいは酸・アルカリでの変性処理により取得できる。変性処理として界面活性剤添加と熱処理の両方を行う場合、その順序は任意である。熱処理はHbA1cの全部または一部を変性させるのに十分な温度及び時間で行われうる。処理温度は例えば60℃以上、70℃以上、80℃以上、90℃以上、例えば98℃とすることができる。処理時間は温度にもよるが例えば10秒以上、20秒、30秒以上、1分以上、または2分以上であり得る。界面活性剤の例は上述したとおりであり、これらを適当な濃度で添加しうる。
用いるアマドリアーゼ変異体の酵素量及び反応時間(作用時間)を一定とし、添加するHbA1cの量を変化させた場合に、HbA1c添加量が減少するにつれて、検出される発光基質の吸光度も比例的に減少するHbA1c濃度範囲を調べることで、当該アマドリアーゼを用いた場合の検出可能な最低HbA1c濃度を決定することができる。この濃度を本明細書において検出限界濃度ということがある。本発明のHbA1c定量法では、HbA1cの検出限界が、測定試料中のHbA1c濃度又は血中糖化ヘモグロビン濃度よりも低くなるように酵素量及び反応時間を設定することが好ましい。
本発明の定量的測定では、予め、濃度既知のHbA1cを含む対照の吸光度等の測定値から最小二乗法などの回帰分析を行うことによって検量線を作成しておくこともできる。作成した検量線に対し、HbA1c濃度が未知である試料の測定値をプロットすることで、当該試料中のHbA1c濃度を定量できる。
本発明者らは、Coniochaeta由来アマドリアーゼ変異体、例えばCFP-T7-H35を用いて、良好に試料中のHbA1cを定量できることを示した。これは驚くべき知見である。図4−1及び図4−2を参照されたい。CFP-T7-H35はまた、αF6Pに対する活性を示す。したがって当業者であれば、こうした知見に基づき、α−フルクトシルオリゴペプチド、例えばαF6Pに対する良好な活性を示す他のアマドリアーゼも同様にHbA1cに直接作用し、その定量的測定に用いることができる可能性がある、と理解する。例えばαF6Pなどのα−フルクトシルオリゴペプチドに対する比活性の高いアマドリアーゼは、同様にHbA1cに直接作用し、その定量測定用に用いることができる蓋然性が高い。また、当業者であればそのような定量的測定のための酵素量(酵素濃度)、反応時間等の条件を適宜設定することができる。
(スクリーニング方法)
ある実施形態において、上記の(HbA1cの測定)に記載の方法を用いて、あるアマドリアーゼがHbA1cに直接作用するか否か、決定することができる。候補となるアマドリアーゼとしては、種々の天然アマドリアーゼまたはそれらの改変体、例えばαFV活性を有するアマドリアーゼ、αFVH活性を有するアマドリアーゼ、αF6P活性を有するアマドリアーゼ、α−フルクトシルペプチドに対する活性を示すアマドリアーゼまたはそれらの改変体、例えば上記の(アマドリアーゼの改変体)に記載のものが挙げられる。スクリーニングは96ウェルプレート等を用いて多数の候補を一度に処理しハイスループットにて迅速に行うことができる。候補アマドリアーゼがHbA1cに直接作用するかスクリーニングすることができる。または候補アマドリアーゼについて、まずαFV活性、αFVH活性、αF6P活性等を有するか否か一次選抜を行い、次いで当該活性を有するものについてHbA1cに直接作用するか二次選抜してもよい。スクリーニングは生物試料から調製した粗酵素抽出液またはその精製物について行うことができる。また、α−フルクトシルペプチドに対する活性を示すアマドリアーゼの遺伝子を慣用法により取得し、遺伝子組換技術を用いて酵素を製造し、これを選抜に用いてもよい。慣用法とは、α−フルクトシルペプチドに対する活性を示すアマドリアーゼを精製し、そのアミノ酸配列を決定し、その配列情報を元にPCR用プライマーを設計して遺伝子を取得する方法や、公知のアマドリアーゼの配列情報を基にPCR用プライマーを設計してある生物のゲノムライブラリーやcDNAライブラリーから遺伝子を取得する方法が挙げられるがこれに限らない。上記の(アマドリアーゼをコードする遺伝子の取得)も参照されたい。取得したアマドリアーゼ遺伝子について慣用の遺伝子組換技術を用いて適当な変異を導入し、得られた変異体がHbA1cに直接作用するか調べることができる。また、取得したアマドリアーゼ遺伝子について遺伝子組換技術を用いて適当な変異を導入して鎖長の長いα−フルクトシルペプチド、例えばαF6Pに対する活性を示す改変体を作製し、次いでこれが例えばαF6Pに対して0.1U/mg以上の比活性を有するかを調べ、かつ/又はHbA1cに直接作用するか調べることもできる。こうした改変体の作製に当たっては、配列番号1のアミノ酸配列の(a)62位に対応する位置のアミノ酸を、アラニン、アスパラギンまたはアスパラギン酸へと置換すること、(b)63位に対応する位置のアミノ酸をヒスチジン又はアラニンへと置換すること、(c)102位に対応する位置のアミノ酸をリジンへと置換すること、(d)106位に対応する位置のアミノ酸をアラニン、リジン、又はアルギニンへと置換すること、(e)110位に対応する位置のアミノ酸をロイシン又はチロシンへと置換すること、(f)113位に対応する位置のアミノ酸をリジン又はアルギニンへと置換すること、(g)355位に対応する位置のアミノ酸をセリンへと置換すること、および/または(h)419位に対応する位置のアミノ酸をリジンへと置換すること(i)68位に対応する位置のアミノ酸をアスパラギンへと置換すること、および/または(j)356位に対応する位置のアミノ酸をスレオニンへと置換することを参考にしてもよいが、導入する変異はこれに限られず、ランダムな突然変異を導入する手法を用いることもできる。変異導入と活性の確認を複数回繰り返し、よりα−フルクトシルペプチドまたはHbA1cに対する活性の高い変異体を取得することもできる。上記の(アマドリアーゼ遺伝子の変異処理)も参照されたい。
用いるアマドリアーゼには、上記の界面活性剤耐性を向上させる変異を導入してもよく、かつ/又は上記の熱安定性を向上させる欠失を行ってもよい。また、HbA1cに対する活性を有する限り、酵素のその他の特性を改変する変異を導入することもできる。
本発明のHbA1c測定用キットには、上述のHbA1c測定用試薬に加え、必要に応じ、その他の公知の安定化剤や夾雑物質の消去系などを包含してもよい。HbA1cに作用するプロテアーゼ等を使用しHbA1cを酵素法により測定することを目的とした、従来の各種の試薬やキットに用いられている技術を、適宜改変して本発明のアマドリアーゼを含むHbA1c測定用キットに用いることができる。ただし、本発明のHbA1c測定用キットはそのようなプロテアーゼ等を必要としない。すなわち、ある実施形態において、本発明のHbA1c測定用キットは、HbA1cからα−フルクトシルペプチドを切り出すためのプロテアーゼ等を含まない。
以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明の技術的範囲は、それらの例により何ら限定されるものではない。
[実施例1]
(1)組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7 DNAの調製
Coniochaeta属由来アマドリアーゼ遺伝子(配列番号2)の組換え体プラスミドを有する大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7)株(国際公開第2007/125779号参照)を、3mlのLB−amp培地[1%(w/v)バクトトリプトン、0.5%(w/v)ペプトン、0.5%(w/v)NaCl、50μg/ml アンピシリン]に接種して、37℃で16時間振とう培養し、培養物を得た。
この培養物を10,000×gで、1分間遠心分離することにより集菌して菌体を得た。この菌体より、GenElute Plasmid Miniprep Kit(Sigma-Aldrich社製)を用いて組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7を抽出して精製し、2.5μgの組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7 DNAを得た。
(2)組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7 DNAの部位特異的改変操作
得られた組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7 DNAを鋳型として、配列番号3、4の合成オリゴヌクレオチド、KOD−Plus−(東洋紡績社製)を用い、以下の条件でPCR反応を行った。
すなわち、10×KOD−Plus−緩衝液を5μl、dNTPが各2mMになるよう調製されたdNTPs混合溶液を5μl、25mMのMgSO4溶液を2μl、鋳型となるpKK223−3−CFP−T7 DNAを50ng、上記合成オリゴヌクレオチドをそれぞれ15pmol、KOD−Plus−を1Unit加えて、滅菌水により全量を50μlとした。調製した反応液をサーマルサイクラー(エッペンドルフ社製)を用いて、94℃で2分間インキュベートし、続いて、「94℃、15秒」−「50℃、30秒」−「68℃、6分」のサイクルを30回繰り返した。
反応液の一部を1.0%アガロースゲルで電気泳動し、約6,000bpのDNAが特異的に増幅されていることを確認した。こうして得られたDNAを制限酵素DpnI(NEW ENGLAND BioLabs社製)で処理し、残存している鋳型DNAを切断した後、大腸菌JM109を形質転換し、LB−amp寒天培地に展開した。生育したコロニーをLB−amp培地に接種して振とう培養し、上記(1)と同様の方法でプラスミドDNAを単離した。該プラスミド中のアマドリアーゼをコードするDNAの塩基配列を、マルチキャピラリーDNA解析システムApplied Biosystems 3130xlジェネティックアナライザ(Life Technologies社製)を用いて決定し、配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアラニンに置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−T7−H1)を得た。
(3)各種改変型アマドリアーゼの生産
pKK223−3−CFP−T7−H1を形質導入した大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7−H1)株を、終濃度0.1mMとなるようにIPTGを添加したLB−amp培地3mlにおいて、25℃で16時間培養した。得られた各培養菌体を10mMのリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)で洗浄した後、同緩衝液に懸濁して超音波破砕処理を行い、20,000×gで10分間遠心分離して、改変型アマドリアーゼ(CFP−T7−H1)を含む粗酵素液0.6mlを調製した。
(4)αF6P/αFVHおよびαF6P/αFVの測定
上述のCFP−T7−H1を含む酵素液を用いて、上記のB:活性測定法に示した方法により、αFV、αFVH、αF6Pに対する酸化活性を測定した。また、比較のために、大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7)株から生産したCFP−T7を含む酵素液を用いて同様の測定を行った。それぞれのアマドリアーゼについて、αFVH酸化活性を100とした場合の、αFV、αFVHおよびαF6Pに対する酸化活性、ならびに、αF6P/αFVHおよびαF6P/αFVを表1に示す。
Figure 2019154447
表1に示す通り、CFP−T7は、αFV酸化活性およびαFVH酸化活性は示したが、αF6P酸化活性は示さなかった。これにより、CFP−T7はα−フルクトシルジペプチドに極めて特異性が高く、α−フルクトシルヘキサペプチドには作用しないことがわかった。
一方、変異体CFP−T7−H1は、αFV、αFVH酸化活性に加えて、αF6P酸化活性も示した。
すなわち、CFP−T7に対しR62Aのアミノ酸置換を導入することにより、CFP−T7に新たにαF6P酸化活性を付与することができ、αF6Pに対する反応性(基質特異性)が向上していることが明らかとなった。
続いて、組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7−H1 DNAを鋳型として、配列番号5〜8のオリゴヌクレオチド、およびKOD −Plus− を用い、上記(2)と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のアマドリアーゼをコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアラニンに置換され、かつ110位のグルタミンがロイシン、またはフェニルアラニン、若しくはチロシンに置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−T7−H2、pKK223−3−CFP−T7−H3、pKK223−3−CFP−T7−H4)を得た。
pKK223−3−CFP−T7−H2、またはpKK223−3−CFP−T7−H3、若しくはpKK223−3−CFP−T7−H4を形質導入した大腸菌JM109株を、上記(3)記載の方法で培養して各種改変型アマドリアーゼ(CFP−T7−H2、CFP−T7−H3、CFP−T7−H4)を含む粗酵素液0.6mlを調製した。
このようにして調製した粗酵素液を用いて、上記B:活性測定法に示した方法によりαFV、αFVH、αF6Pに対する酸化活性を測定した。また、比較のために、大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7−H1)株から生産したCFP−T7−H1を含む酵素液を用いて同様の測定を行った。それぞれのアマドリアーゼについて、αFVH酸化活性を100とした場合の、αFV、αFVHおよびαF6Pに対する酸化活性、ならびに、αF6P/αFVHおよびαF6P/αFVを表2に示す。
Figure 2019154447
すなわち、CFP−T7−H2、およびCFP−T7−H4は、CFP−T7−H1と比較して、αF6Pに対する反応性(基質特異性)がさらに増大していることが明らかとなった。
続いて、組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7−H2 DNAを鋳型として、配列番号4、配列番号9〜12のオリゴヌクレオチド、およびKOD −Plus− を用い、上記(2)と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のアマドリアーゼをコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号1記載のアミノ酸配列の110位のグルタミンがロイシンに置換され、かつ62位のアルギニンがアスパラギン、またはアスパラギン酸、またはグルタミン、若しくはグルタミン酸に置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−T7−H2−62N、pKK223−3−CFP−T7−H6、pKK223−3−CFP−T7−H2−62Q、pKK223−3−CFP−T7−H2−62E)を得た。
pKK223−3−CFP−T7−H2−62N、またはpKK223−3−CFP−T7−H6、またはpKK223−3−CFP−T7−H2−62Q、若しくはpKK223−3−CFP−T7−H2−62Eを形質導入した大腸菌JM109株を、上記(3)記載の方法で培養して各種改変型アマドリアーゼ(CFP−T7−H2−62N、CFP−T7−H6、CFP−T7−H2−62Q、CFP−T7−H2−62E)を含む粗酵素液0.6mlを調製した。
このようにして調製した粗酵素液を用いて、上記B:活性測定法に示した方法によりαF6Pに対する酸化活性を測定した。また、比較のために、大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7−H2)株から生産したCFP−T7−H2を含む酵素液を用いて同様の測定を行った。CFP−T7−H2を含む粗酵素液のαF6P酸化活性を100とした場合の、それぞれのアマドリアーゼを含む粗酵素液のαF6P酸化活性比率は表3の通りとなった。
Figure 2019154447
すなわち、CFP−T7−H2−62N、およびCFP−T7−H6はCFP−T7−H2よりもαF6P酸化活性が向上していることが明らかとなった。なお62位のアミノ酸がアルギニンである野生型酵素は表1のとおりαF6Pに対する活性を示さない。このような野生型酵素と比較すると、62位のアルギニンをグルタミン又はグルタミン酸に置換した変異体も、それぞれ、αF6Pに対する活性が向上していることが分かる。第62位に関し、αF6Pに対する活性を示した置換アミノ酸であるアラニン、アスパラギン、アスパラギン酸、グルタミン及びグルタミン酸は比較的分子量の小さなアミノ酸である。したがって62位を同様に分子量の小さいグリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン及びプロリンに置換することにより同様にαF6P活性を有する改変アマドリアーゼが得られると考えられる。本明細書では、アラニン、アスパラギン、アスパラギン酸、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン及びプロリンを総称して分子量の小さいアミノ酸と呼ぶことがある。
CFP−T7−H2、またはCFP−T7−H6を含む粗酵素液を用いて、上記B:活性測定法に示した方法によりαFV、αFVH、αF6Pに対する酸化活性を測定した。それぞれのアマドリアーゼについて、αFVH酸化活性を100とした場合の、各基質に対する酸化活性、ならびにαF6P/αFVHおよびαF6P/FVは表4の通りとなった。
Figure 2019154447
すなわち、CFP−T7−H6はCFP−T7−H2よりも大幅にαF6P酸化活性が向上し、αF6Pへの反応性(基質特異性)が向上していることが明らかとなった。
続いて、組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7−H6 DNAを鋳型として、配列番号13〜24のオリゴヌクレオチド、およびKOD −Plus− を用い、上記(2)と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のアマドリアーゼをコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、かつ110位のグルタミンがロイシンに置換され、さらに64位のアルギニンがアラニン、またはグルタミン酸、若しくはヒスチジンに置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−T7−H7、pKK223−3−CFP−T7−H8、pKK223−3−CFP−T7−H9)、および、配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、かつ110位のグルタミンがロイシンに置換され、さらに106位のアスパラギン酸がアラニン、またはリジン、若しくはアルギニンに置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−T7−H10、pKK223−3−CFP−T7−H11、pKK223−3−CFP−T7−H12)、及び、配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、かつ110位のグルタミンがロイシンに置換され、さらに113位のアラニンがリジン、若しくはアルギニンに置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−T7−H13、pKK223−3−CFP−T7−H14)を得た。
pKK223−3−CFP−T7−H7、またはpKK223−3−CFP−T7−H8、またはpKK223−3−CFP−T7−H9、またはpKK223−3−CFP−T7−H10、またはpKK223−3−CFP−T7−H11、またはpKK223−3−CFP−T7−H12、またはpKK223−3−CFP−T7−H13、若しくはpKK223−3−CFP−T7−H14を形質導入した大腸菌JM109株を、上記(3)記載の方法で培養して各種改変型アマドリアーゼ(CFP−T7−H7、CFP−T7−H8、CFP−T7−H9、CFP−T7−H10、CFP−T7−H11、CFP−T7−H12、CFP−T7−H13、CFP−T7−H14)を含む粗酵素液0.6mlを調製した。
このようにして調製した粗酵素液を用いて、上記B:活性測定法に示した方法によりαF6Pに対する酸化活性を測定した。また、比較のために、大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7−H6)株から生産したCFP−T7−H6を含む酵素液を用いて同様の測定を行った。CFP−T7−H6を含む粗酵素液のαF6P酸化活性を100とした場合の、それぞれのアマドリアーゼを含む粗酵素液のαF6P酸化活性は表5の通りとなった。
Figure 2019154447
すなわち、CFP−T7−H10、CFP−T7−H11、CFP−T7−H12、CFP−T7−H13、およびCFP−T7−H14はCFP−T7−H6よりも全て大幅にαF6P酸化活性比率が向上し、一部のものでは飛躍的に向上した。
CFP−T7−H6、CFP−T7−H11、CFP−T7−H12、CFP−T7−H13、CFP−T7−H14を含む粗酵素液を用いて、上記B:活性測定法に示した方法によりαFV、αFVH、αF6Pに対する酸化活性を測定した。それぞれのアマドリアーゼについて、αFVH酸化活性を100とした場合の、各基質に対する酸化活性、ならびにαF6P/αFVHおよびαF6P/FVは表6の通りとなった。
Figure 2019154447
すなわち、表6に示す通り、CFP−T7−H11、CFP−T7−H12、CFP−T7−H13、およびCFP−T7−H14はCFP−T7−H6よりもαF6Pへの反応性(基質特異性)が大幅に向上していることが明らかとなった。
続いて、組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7−H11 DNAを鋳型として、配列番号21〜24のオリゴヌクレオチド、及びKOD −Plus− を用い、上記(2)と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のアマドリアーゼをコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、かつ106位のアスパラギン酸がリジンに、かつ110位のグルタミンがロイシンに置換され、さらに113位のアラニンがリジン、若しくはアルギニンに置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−T7−H20、pKK223−3−CFP−T7−H21)を得た。
pKK223−3−CFP−T7−H20、若しくはpKK223−3−CFP−T7−H21を形質導入した大腸菌JM109株を、上記(3)記載の方法で培養して各種改変型アマドリアーゼ(CFP−T7−H20、CFP−T7−H21)を含む粗酵素液0.6mlを調製した。
CFP−T7−H11、CFP−T7−H20、CFP−T7−H21を含む粗酵素液を用いて、上記B:活性測定法に示した方法によりαFV、αFVH、αF6Pに対する酸化活性を測定した。それぞれのアマドリアーゼについて、αFVH酸化活性を100とした場合の、各基質に対する酸化活性、ならびにαF6P/αFVHおよびαF6P/FVは表7の通りとなった。
Figure 2019154447
すなわち、CFP−T7−H20およびCFP−T7−H21は、CFP−T7−H11よりもαF6Pに対する反応性(基質特異性)が向上していることが明らかとなった。
続いて、組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7−H20 DNAを鋳型として、配列番号25〜29のオリゴヌクレオチド、およびKOD −Plus− を用い、上記(2)と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のアマドリアーゼをコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、かつ106位のアスパラギン酸がリジンに、かつ110位のグルタミンがロイシンに、かつ113位のアラニンがリジンに置換され、さらに63位のロイシンがアラニン、またはアスパラギン酸、またはヒスチジン、若しくはリジンに置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−T7−H24、pKK223−3−CFP−T7−H25、pKK223−3−CFP−T7−H26、pKK223−3−CFP−T7−H27)を得た。
pKK223−3−CFP−T7−H24、またはpKK223−3−CFP−T7−H25、またはpKK223−3−CFP−T7−H26、若しくはpKK223−3−CFP−T7−H27を形質導入した大腸菌JM109株を、上記(3)記載の方法で培養して各種改変型アマドリアーゼ(CFP−T7−H24、CFP−T7−H25、CFP−T7−H26、CFP−T7−H27)を含む粗酵素液0.6mlを調製した。
このようにして調製した粗酵素液を用いて、上記B:活性測定法に示した方法によりαF6Pに対する酸化活性を測定した。また、比較のために、大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7−H20)株から生産したCFP−T7−H20を含む酵素液を用いて同様の測定を行った。CFP−T7−H20を含む粗酵素液のαF6P酸化活性を100とした場合の、それぞれのアマドリアーゼを含む粗酵素液のαF6P酸化活性は表8の通りとなった。
Figure 2019154447
すなわち、表8に示す通り、CFP−T7−H24、およびCFP−T7−H26はCFP−T7−H20よりもαF6P酸化活性が向上していることが明らかとなった。
CFP−T7−H20、またはCFP−T7−H24、若しくはCFP−T7−H26を含む粗酵素液を用いて、上記B:活性測定法に示した方法によりαFV、αFVH、αF6Pに対する酸化活性を測定した。それぞれのアマドリアーゼについて、αFVH酸化活性を100とした場合の、各基質に対する酸化活性、ならびにαF6P/αFVHおよびαF6P/αFVは表9の通りとなった。
Figure 2019154447
すなわち、表9に示す通り、CFP−T7−H24、およびCFP−T7−H26はCFP−T7−H20よりもαF6Pに対する反応性(基質特異性)が向上していることが明らかとなった。
続いて、組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7−H26 DNAを鋳型として、配列番号30〜33のオリゴヌクレオチド、及びKOD −Plus− を用い、上記(2)と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のアマドリアーゼをコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、かつ63位のロイシンがヒスチジンに、かつ106位のアスパラギン酸がリジンに、かつ110位のグルタミンがロイシンに、かつ113位のアラニンがリジンに置換され、さらに102位のグルタミン酸がリジンに置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−T7−H28)、および配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、かつ63位のロイシンがヒスチジンに、かつ106位のアスパラギン酸がリジンに、かつ110位のグルタミンがロイシンに、かつ113位のアラニンがリジンに置換され、さらに419位のアラニンがリジンに置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−T7−H29)を得た。
pKK223−3−CFP−T7−H26、又はpKK223−3−CFP−T7−H28、若しくはpKK223−3−CFP−T7−H29を形質導入した大腸菌JM109株を、上記(3)記載の方法で培養して各種改変型アマドリアーゼ(CFP−T7−H26、CFP−T7−H28、CFP−T7−H29)を含む粗酵素液0.6mlを調製した。
このようにして調製した粗酵素液を用いて、上記B:活性測定法に示した方法によりαF6Pに対する酸化活性を測定した。また、比較のために、大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7−H26)株から生産したCFP−T7−H26を含む酵素液を用いて同様の測定を行った。CFP−T7−H26を含む粗酵素液のαF6P酸化活性を100とした場合の、それぞれのアマドリアーゼを含む粗酵素液のαF6P酸化活性は表10の通りとなった。
Figure 2019154447
すなわち、表10に示す通り、CFP−T7−H28、およびCFP−T7−H29はCFP−T7−H26よりもαF6P酸化活性が向上していることが明らかとなった。
CFP−T7−H26、又はCFP−T7−H28、若しくはCFP−T7−H29を含む粗酵素液を用いて、上記B:活性測定法に示した方法によりαFV、αFVH、αF6Pに対する酸化活性を測定した。それぞれのアマドリアーゼについて、αFVH酸化活性を100とした場合の、各基質に対する酸化活性、ならびにαF6P/αFVHおよびαF6P/αFVは表11の通りとなった。
Figure 2019154447
すなわち、表11に示す通り、CFP−T7−H28、及びCFP−T7−H29はCFP−T7−H26よりもαF6Pに対する反応性(基質特異性)が向上していることが明らかとなった。
続いて、組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7−H28 DNAを鋳型として、配列番号34〜35のオリゴヌクレオチド、及びKOD −Plus− を用い、上記(2)と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のアマドリアーゼをコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、かつ63位のロイシンがヒスチジンに、かつ102位のグルタミン酸がリジンに、かつ106位のアスパラギン酸がリジンに、かつ110位のグルタミンがロイシンに、かつ113位のアラニンがリジンに置換され、さらに355位のアラニンがセリンに置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−T7−H35)を得た。
pKK223−3−CFP−T7−H35を形質導入した大腸菌JM109株を、上記(3)記載の方法で培養して改変型アマドリアーゼであるCFP−T7−H35を含む粗酵素液0.6mlを調製した。
このようにして調製した粗酵素液を用いて、上記B:活性測定法に示した方法によりαF6Pに対する酸化活性を測定した。また、比較のために、大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7−H28)株から生産したCFP−T7−H20を含む酵素液を用いて同様の測定を行った。CFP−T7−H26を含む粗酵素液のαF6P酸化活性を100とした場合の、それぞれのアマドリアーゼを含む粗酵素液のαF6P酸化活性は表12の通りとなった。
Figure 2019154447
すなわち、表12に示す通り、CFP−T7−H35はCFP−T7−H28よりもαF6P酸化活性が向上していることが明らかとなった。
続いて、組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7 DNAを鋳型として、配列番号4、10のオリゴヌクレオチド、及びKOD −Plus− を用い、上記(2)と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のアマドリアーゼをコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−T7−62D)を得た。続いて、pKK223−3−CFP−T7−62Dを形質導入した大腸菌JM109株を作製した。
続いて、組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7−H35 DNAを鋳型として、配列番号193、配列番号194のオリゴヌクレオチド、およびKOD −Plus− を用い、上記(2)と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のアマドリアーゼをコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、かつ63位のロイシンがヒスチジンに、かつ102位のグルタミン酸がリジンに、かつ106位のアスパラギン酸がリジンに、かつ110位のグルタミンがロイシンに、かつ113位のアラニンがリジンに、かつ355位のアラニンがセリンに置換され、さらに68位のアスパラギン酸がアスパラギンに置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−T7−H36)を得た。
続いて、組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−T7−H36 DNAを鋳型として、配列番号195、配列番号196のオリゴヌクレオチド、およびKOD −Plus− を用い、上記(2)と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のアマドリアーゼをコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号1記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、かつ63位のロイシンがヒスチジンに、かつ102位のグルタミン酸がリジンに、かつ106位のアスパラギン酸がリジンに、かつ110位のグルタミンがロイシンに、かつ113位のアラニンがリジンに、かつ355位のアラニンがセリンに置換され、かつ68位のアスパラギン酸がアスパラギンに置換され、さらに356位のアラニンがスレオニンに置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−T7−H37)を得た。
CFP−T7−H36の安定性を向上させた変異体を得るために、安定性向上効果のある変異を導入し、かつC末端から3アミノ酸を除いた、配列番号199で示す434アミノ酸からなる改変型CFP−T7−H36(以降、CFP−DH1と称する)を大腸菌で発現させることを試みた。そこで、配列番号199のアミノ酸配列をコードし、かつ大腸菌発現用にコドンを最適化した、配列番号200で示す1305bpの遺伝子(終止コドンTAAを含む)を、定法である遺伝子断片のPCRによる全合成により取得した。このとき、配列番号200の5´末端、3´末端にはそれぞれEcoRIサイトとHindIIIサイトを付加した。
続いて、取得したCFP−DH1の遺伝子を大腸菌発現用のプラスミドにサブクローニングするために以下の手順を行った。まず、上記で全合成した遺伝子、およびpKK223−3 Vector(ノバジェン社製)をEcoRIサイトとHindIII(タカラバイオ社製)の2種類の制限酵素で処理した後にライゲーションし、pKK223−3 VectorのマルチクローニングサイトにCFP−DH1の遺伝子が挿入された組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−DH1 DNAを取得した。得られた組換え体プラスミドで大腸菌JM109を形質転換し、LB−amp寒天培地に展開した。生育したコロニーをLB−amp培地に接種して振とう培養し、上記(1)と同様の方法でプラスミドDNAを単離した。該プラスミド中のアマドリアーゼをコードするDNAの塩基配列を、マルチキャピラリーDNA解析システムApplied Biosystems 3130xlジェネティックアナライザ(Life Technologies社製)を用いて決定し、実際に、pKK223−3ベクターのマルチクローニングサイトにCFP−DH1遺伝子が挿入された組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−DH1 DNAが得られたことを確認した。
続いて、組換え体プラスミドpKK223−3−CFP−DH1 DNAを鋳型として、配列番号201、配列番号202のオリゴヌクレオチド、およびKOD −Plus− を用い、上記(2)と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のアマドリアーゼをコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号199記載のアミノ酸配列の356位のアラニンがスレオニンに置換された改変型アマドリアーゼをコードする組換え体プラスミド(pKK223−3−CFP−DH2)を得た。
[実施例2]
(各種アマドリアーゼの生産および精製)
(Coniochaeta属由来改変型アマドリアーゼの生産および精製)
Coniochaeta属由来の野生型アマドリアーゼ、および上記のようにして得られた改変型アマドリアーゼを生産する大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7)、大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7−62D)、大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7−H20)、および大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7−H21)、および大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7−H35)を、終濃度0.1mMとなるようにIPTGを添加したLB−amp培地120mlに植菌し、25℃で16時間培養した。得られた各培養菌体を10mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.0)で洗浄した後、同緩衝液に菌体を懸濁して超音波破砕処理を行い、20,000×gで10分間遠心分離し、粗酵素液24mlを調製した。
調製した粗酵素液を1.35M (NH)2SOを含む10mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.0)で平衡化した12mlのButyl Toyopearl 650C樹脂(東ソー社製)に吸着させ、次に120mlの同緩衝液で樹脂を洗浄し、続いて84mlの1.05M (NH)2SOを含む10mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.0)で樹脂に吸着していたアマドリアーゼを溶出させ回収した。
得られたアマドリアーゼを含む粗酵素液を透析チューブ(Spectra/Por MWCO: 12,000-14,000)に移し、10倍量の5mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)中で透析する操作を三度繰り返し、アマドリアーゼを含む粗酵素液から(NH)2SOを完全に除去した。続いて、10mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)で平衡化したHiScreen Capto Q ImpRes(GEヘルスケア社製)にアマドリアーゼを含む粗酵素液をアプライしてアマドリアーゼを陰イオン交換樹脂に結合させた。その後、10mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)に含まれるNaCl濃度を0mMから160mMまで直線的に増加させることにより、樹脂に結合したタンパク質を溶出させ、アマドリアーゼ活性を示す画分を回収した。得られたアマドリアーゼ活性を示す画分をSDS−PAGEによる分析により、他の夾雑タンパク質を含まない純度まで精製されていることを確認し、CFP−T7、CFP−T7−62D、CFP−T7−H20、CFP−T7−H21、およびpKK223−3−CFP−T7−H35の精製標品とした。
[実施例1]で得られた改変型アマドリアーゼを生産する大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7−H36)、大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−T7−H37)、および大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−DH2)を、終濃度0.1mMとなるようにIPTGを添加したLB−amp培地200mlに植菌し、25℃で16時間培養した。得られた各培養菌体を10mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.0)で洗浄した後、同緩衝液に菌体を懸濁して超音波破砕処理を行い、20,000×gで10分間遠心分離し、粗酵素液40mlを調製した。大腸菌JM109(pKK223−3−CFP−DH2)の培養菌体のみ、2mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で洗浄した後、同緩衝液に菌体を懸濁して超音波破砕処理を行い、20,000×gで10分間遠心分離し、粗酵素液40mlを調製した。
Q−sepharose FF(GEヘルスケア社製)を充てんしたカラムを10mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)で平衡化した後、調製したCFP−T7−H36およびCFP−T7−H37を含む各粗酵素液をアプライしてアマドリアーゼを陰イオン交換樹脂に結合させた。その後、30mMのNaCl濃度を含む10mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)で20カラム体積分送液し、夾雑タンパク質を溶出させた後、80mMのNaClを含む10mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)で樹脂に結合したタンパク質を溶出させ、アマドリアーゼ活性を示す画分を回収した。
Q−sepharose FF(GEヘルスケア社製)を充てんしたカラムを2mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で平衡化した後、調製したCFP−DH2を含む粗酵素液をアプライしてアマドリアーゼを陰イオン交換樹脂に結合させた。その後、4mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)を20カラム体積分送液し、夾雑タンパク質を溶出させた後、30mMのNaClを含む4mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で樹脂に結合したタンパク質を溶出させ、アマドリアーゼ活性を示す画分を回収した。
得られたそれぞれのアマドリアーゼ活性を示す画分を、Amicon Ultra Ultracel−30K(ミリポア社製)により濃縮し、HiLoad 26/60 Superdex200により精製した。樹脂の平衡化、溶出には150mMのNaClを含む10mM リン酸カリウム緩衝液(pH6.5)を用いた。溶出した各フラクションの純度をSDS−PAGEにより評価し、夾雑タンパク質を含んでいないフラクションを回収し、CFP−T7−H36、CFP−T7−H37およびCFP−DH2の精製標品とした。
(Aspergillus oryzae RIB40由来フルクトシルアミノ酸オキシダーゼの生産および精製)
配列番号36はAspergillus oryzae RIB40由来フルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(以降FAOAo2と称する)のアミノ酸配列であり、配列番号36のアミノ酸配列をコードする遺伝子(配列番号37)を挿入した組換え体プラスミド(以降pUC19−FAOAo2と称する)を大腸菌DH5αで発現させることにより、FAOAo2が生産され、FAOAo2がフルクトシルヘキサペプチドに対して作用することが示されている(国際公開第2008/108385号公報参照)。
上記FAOAo2生産能を有する大腸菌DH5α(pUC19−FAOAo2)を、終濃度0.1mMとなるようにIPTGを添加したLB−amp培地に植菌し、25℃で16時間培養した。得られた各培養菌体を10mM Tris−HCl緩衝液(pH8.5)で洗浄した後、同緩衝液に菌体を懸濁して超音波破砕処理を行い、20,000×gで10分間遠心分離し、粗酵素液を調製した。
調製した粗酵素液を10mM Tris−HCl緩衝液(pH8.5)で平衡化したQ Sepharose Fast Flow樹脂(GEヘルスケア社製)に吸着させ、次に50mM NaClを含む10mM Tris−HCl緩衝液(pH8.5)で樹脂を洗浄し、続いて100mM NaClを含む10mM Tris−HCl緩衝液(pH8.5)で樹脂に吸着していたFAOAo2を溶出させ回収した。
得られたFAOAo2粗酵素液を、150mM NaClを含む20mM MES−NaOH緩衝液(pH7.0)で平衡化したHiLoad 26/600 Superdex 200カラムにアプライして同緩衝液でFAOAo2を溶出させ、アマドリアーゼ活性を示す画分を回収した。得られた画分をSDS−PAGEにより分析し、他の夾雑タンパク質を含まない純度まで精製されていることを確認し、FAOAo2の精製標品とした。
(Phaeosphaeria nodorum由来フルクトシルペプチドオキシダーゼの生産株の作製)
配列番号38はPhaeosphaeria nodorum由来フルクトシルペプチドオキシダーゼ(以降PnFXと称する)のアミノ酸配列である(Biotechnology and Bioengineering, 106, 358−366, 2010参照)。配列番号38のアミノ酸配列をコードする遺伝子(配列番号39)を、定法である遺伝子断片のPCRによる全合成によりcDNAを全合成することで取得した。このとき、配列番号39の5´末端、3´末端にはそれぞれNdeIサイトとBamHIサイトを付加した。また、クローニングした遺伝子配列から予想されるアミノ酸配列全長は図1のPnFXの配列と一致していることを確認した。
続いて、取得した配列番号39の遺伝子を大腸菌で発現させるために、以下の手順を行った。まず、上記で全合成した遺伝子をNdeIサイトとBamHI(タカラバイオ社製)の2種類の制限酵素で処理し、pET−22b(+) Vector(ノバジェン社製)のNdeI−BamHIサイトに挿入することで、組換え体プラスミドpET22b−PnFXを取得し、上記と同様の条件で大腸菌BL21(DE3)株を形質転換し、大腸菌BL21(DE3)(pET22b−PnFX)株を得た。
(Phaeosphaeria nodorum由来フルクトシルペプチドオキシダーゼの生産および精製)
上記のようにして得られたPnFX生産能を有する大腸菌BL21(DE3)(pET22b−PnFX)株を、終濃度0.1mMとなるようにIPTGを添加したLB−amp培地に植菌し、25℃で16時間培養した。得られた各培養菌体を10mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で洗浄した後、同緩衝液に菌体を懸濁して超音波破砕処理を行い、20,000×gで10分間遠心分離し、粗酵素液を調製した。
調製したPnFXの粗酵素液を前述の非特許文献(Biotechnology and Bioengineering, 106, 358−366, 2010)記載の方法に従い、精製した。すなわち、粗酵素液を硫酸アンモニウムにより分画し、10mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で透析し、陰イオン交換クロマトグラフィー(本実施例ではQ Sepharose Fast Flowを用いた)により精製し、ゲルろ過クロマトグラフィー(本実施例ではHiLoad 26/600 Sueprdex 200を用いた)により精製した。得られた画分をSDS−PAGEにより分析し、他の夾雑タンパク質を含まない純度まで精製されていることを確認し、PnFXの精製標品とした。
得られたCFP−T7、CFP−T7−62D、CFP−T7−H20、CFP−T7−H21、CFP−T7−H35、およびFAOAo2、およびPnFXの精製標品を用いて、αFV、αFVH、αF6Pを基質とした時の比活性を測定した。結果を表13−1に示す。なお、比活性の算出に用いたタンパク質濃度は、280nmにおける吸光度を利用した紫外吸収法により測定した(Protein Sci. 4, 2411−23, 1995参照)。
Figure 2019154447
得られたCFP−T7−H36、CFP−T7−H37およびCFP−DH2の精製標品を用いて、αF6Pを基質とした時の比活性を測定した。結果を表13−2に示す。なお、比活性の算出に用いたタンパク質濃度は、280nmにおける吸光度を利用した紫外吸収法により測定した(Protein Sci. 4, 2411−23, 1995参照)。
Figure 2019154447
精製したCFP−T7はαFV、αFVHを酸化する活性を示したが、αF6Pを酸化する活性は示さなかった。それに対し、CFP−T7−H35はαFV、αFVHに加えてαF6Pの酸化活性も示し、αF6P酸化反応の比活性は4.27U/mgという高い水準に達した。
CFP−T7−62D、CFP−T7−H20、CFP−T7−H21のαF6Pに対する比活性はそれぞれ0.018U/mg、0.850U/mg、0.795U/mgであり、宿主である大腸菌由来のプロテアーゼ/ペプチダーゼの影響を排除した測定方法においても、αF6Pに対する十分に高い反応性が示された。
また、既報のαF6Pに対して反応性を示すアマドリアーゼである、FAOAo2(国際公開第2008/108385号参照)、およびPnFX(国際公開第2011/15326号参照、該当文献中ではP.n FPOXと記載されている)のαF6Pに対する比活性は、それぞれ0.0022U/mg、0.0091U/mgであった。本明細書に記載の手順で作製したConiochaeta属由来アマドリアーゼの改変体はこれら既報のαF6Pに対して反応性を示すアマドリアーゼの2倍(アマドリアーゼ26/比較例3)から1940倍(アマドリアーゼ25/比較例2)もの比活性を示した。すなわち、本明細書に記載の手順でαF6Pに対して高い反応性を示すアマドリアーゼを得ることができた。
なお、CFP−T7−H20、CFP−T7−H21が示すαF6P/αFVHの値は、粗酵素液を用いて測定した場合と、精製酵素を用いて測定した場合の間で、大きな乖離は確認できなかった。
CFP−T7−H36、CFP−T7−H37のαF6Pに対する比活性はそれぞれ4.65U/mg、7.19U/mgであり、アミノ酸置換導入前のCFP−T7−H35の比活性(4.27U/mg)と比較すると、アミノ酸置換を追加するごとに向上した。また、CFP−DH2もまたCFP−T7−H35よりも高い比活性(5.30U/mg)を示した(表13−2)。
なお、CFP−DH2に導入した変異(E44P/E133A/E253K/V257C/N262H/Q337K/E340P)について、本発明者らは、これがアマドリアーゼの界面活性剤耐性を向上させることを確認している。具体的には20mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.0)中の当該アマドリアーゼに0.04%のテトラデシルトリメチルアンモニウムクロリド(TTAC)を作用させても、変異を有しないCFP由来酵素の残存活性が29.2%となるのに対し、変異(E44P/E133A/E253K/V257C/N262H/Q337K/E340P)を導入したものが100%の残存活性を有することを確認している。これらの変異の効果は、特願2013−221515号及びPCT/JP2014/071036号明細書に記載されており、これらの文献は参照によりその全内容を本明細書に組み入れるものとする。またCFP−DH2におけるカルボキシル末端のアミノ酸配列の欠失について、本発明者らは、これがアマドリアーゼの熱安定性を向上させることを報告した。該欠失の効果は国際公開第2013/100006号明細書に記載されている。
こうした変異を有しないアマドリアーゼは、界面活性剤処理後であっても活性が残存しており、適切な量の酵素を用いればHbA1cを測定することができる。また、界面活性剤耐性の向上したアマドリアーゼや熱安定性の向上したアマドリアーゼを用いれば、測定に必要な酵素量を低減することもできる。
[実施例3]
(各種アマドリアーゼへの点変異導入)
上記の変異を導入することによりConiochaeta属由来のアマドリアーゼのαF6Pに対する反応性が上昇した。このことから、配列同一性に基づく公知の整列処理による情報を参考にして、その他の生物種由来のアマドリアーゼのアミノ酸配列における対応する位置に同様な変異を導入することにより、同様にαF6Pに対する反応性の上昇が期待できる。そこで、実際にConiochaeta属由来のアマドリアーゼ以外の複数のアマドリアーゼにも対応する位置に変異を導入した。
1.Eupenicillium terrenum由来フルクトシルペプチドオキシダーゼ遺伝子への点変異導入
配列番号40はEupenicillium terrenum由来フルクトシルペプチドオキシダーゼ(以降EFP−T5と称する)のアミノ酸配列であり、配列番号40のアミノ酸配列をコードする遺伝子(配列番号41)を挿入した組換え体プラスミドpUTE100K’−EFP−T5を保持する大腸菌により生産でき、EFP−T5はαFVおよびαFVH酸化活性を示すことが確認されている(国際公開第2007/125779号公報および国際公開第2008/018094号公報参照)。
EFP−T5に基質特異性改善型変異を導入するために、組換え体プラスミドpUTE100K’−EFP−T5を鋳型にして、配列番号42、43の合成オリゴヌクレオチド、KOD−Plus−(東洋紡績社製)を用い、実施例1と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のEFP−T5変異体をコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号40記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に置換されたEFP−T5遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pUTE100K’−EFP−T5−62D)を得た。
続いて、上記と同様にして、pUTE100K’−EFP−T5−62Dを鋳型とし、配列番号44,45の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号40記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、106位のアスパラギンがリジンに置換されたEFP−T5遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pUTE100K’−EFP−T5−62D/106K)を得た。
続いて、上記と同様にして、pUTE100K’−EFP−T5−62D/106Kを鋳型とし、配列番号46、47の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号40記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、106位のアスパラギンがリジンに、110位のリジンがロイシンに置換されたEFP−T5遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pUTE100K’−EFP−T5−62D/106K/110L)を得た。
続いて、上記と同様にして、pUTE100K’−EFP−T5−62D/106K/110Lを鋳型とし、配列番号48,49の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号40記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、106位のアスパラギンがリジンに、110位のリジンがロイシンに、113位のスレオニンがリジンに置換されたEFP−T5遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pUTE100K’−EFP−T5−62D/106K/110L/113K)を得た。
続いて、上記と同様にして、pUTE100K’−EFP−T5−62D/106K/110L/113Kを鋳型とし、配列番号50,51の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号40記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、106位のアスパラギンがリジンに、110位のリジンがロイシンに、113位のスレオニンがリジンに、355位のアラニンがセリンに置換されたEFP−T5遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pUTE100K’−EFP−T5−62D/106K/110L/113K/355S)を得た。
さらに、上記と同様にして、pUTE100K’−EFP−T5−62D/106K/110L/113K/355Sを鋳型とし、配列番号52,53の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号40記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、63位のロイシンがヒスチジンに、106位のアスパラギンがリジンに、110位のリジンがロイシンに、113位のスレオニンがリジンに、355位のアラニンがセリンに置換されたEFP−T5遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pUTE100K’−EFP−T5−62D/63H/106K/110L/113K/355S)を得た。
2.Neocosmospora vasinfecta由来のケトアミンオキシダーゼ遺伝子への点変異導入
配列番号54はNeocosmospora vasinfecta由来ケトアミンオキシダーゼ(以降NvFXと称する)のアミノ酸配列であり、配列番号54のアミノ酸配列をコードする遺伝子(配列番号55)を挿入した組換え体プラスミドpET22b―NvFXを保持する大腸菌により生産でき、NvFXはαFVおよびαFVH酸化活性を示すことが確認されている(国際公開第2012/018094号公報参照)。
NvFXに基質特異性改善型変異を導入するために、組換え体プラスミドpET22b―NvFXを鋳型にして、配列番号56、57の合成オリゴヌクレオチド、KOD−Plus−(東洋紡績社製)を用い、実施例1と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のNvFX変異体をコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号54記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に置換されたNvFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−NvFX−62D)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b―NvFX−62Dを鋳型とし、配列番号58,59の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号54記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、106位のグリシンがリジンに置換されたNvFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b―NvFX−62D/106K)を得た。
さらに、上記と同様にして、pET22b―NvFX−62D/106Kを鋳型とし、配列番号60,61の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号54記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、106位のアルギニンがリジンに、110位のグルタミン酸がロイシンに置換されたNvFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b―NvFX−62D/106K/110L)を得た。
そして、実施例1と同様の条件で大腸菌BL21(DE3)株を形質転換し、大腸菌BL21(DE3)(pET22b―NvFX−62D/106K/110L)株を得た。
3.Aspergillus nidulans由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ遺伝子への点変異導入
配列番号62はフルクトシルペプチドオキシダーゼ活性を付与するために59位のセリンをグリシンへ置換したAspergillus nidulans由来フルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(以降AnFXと称する)のアミノ酸配列であり、配列番号62のアミノ酸配列をコードする遺伝子(配列番号63)を挿入した組換え体プラスミドpET22b―AnFXを保持する大腸菌により生産でき、AnFXはαFVおよびαFVH酸化活性を示すことが確認されている(国際公開第2012/018094号公報参照)。
AnFXに基質特異性改善型変異を導入するために、組換え体プラスミドpET22b―AnFXを鋳型にして、配列番号64、65の合成オリゴヌクレオチド、KOD−Plus−(東洋紡績社製)を用い、実施例1と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のAnFX変異体をコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号62記載のアミノ酸配列の61位のアルギニンがアスパラギン酸に置換されたAnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b―AnFX−61D)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b―AnFX−61Dを鋳型とし、配列番号66,67の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号62記載のアミノ酸配列の61位のアルギニンがアスパラギン酸に、105位のグリシンがリジンに置換されたAnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b―AnFX−61D/105K)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b―AnFX−61D/105Kを鋳型とし、配列番号68,69の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号62記載のアミノ酸配列の61位のアルギニンがアスパラギン酸に、105位のグリシンがリジンに、109位のリジンがロイシンに置換されたAnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b―AnFX−61D/105K/109L)を得た。
そして、実施例1と同様の条件で大腸菌BL21(DE3)株を形質転換し、大腸菌BL21(DE3)(pET22b―AnFX−61D/105K/109L)株を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b―AnFX−61D/105K/109Lを鋳型とし、配列番号112,70の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号62記載のアミノ酸配列の61位のアルギニンがアスパラギン酸に、105位のグリシンがリジンに、109位のリジンがロイシンに、112位のセリンがリジンに置換されたAnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b―AnFX−61D/105K/109L/112K)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b―AnFX−61D/105K/109L/112Kを鋳型とし、配列番号71,72の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号62記載のアミノ酸配列の61位のアルギニンがアスパラギン酸に、105位のグリシンがリジンに、109位のリジンがロイシンに、112位のセリンがリジンに、355位のアラニンがセリンに置換されたAnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b―AnFX−61D/105K/109L/112K/355S)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b―AnFX−61D/105K/109L/112K/355Sを鋳型とし、配列番号73,74の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号62記載のアミノ酸配列の61位のアルギニンがアスパラギン酸に、62位のロイシンがヒスチジンに、105位のグリシンがリジンに、109位のリジンがロイシンに、112位のセリンがリジンに、355位のアラニンがセリンに置換されたAnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b―AnFX−61D/62H/105K/109L/112K/355S)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b―AnFX−61D/62H/105K/109L/112K/355Sを鋳型とし、配列番号75,76の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号62記載のアミノ酸配列の61位のアルギニンがアスパラギン酸に、62位のロイシンがヒスチジンに、101位のグルタミン酸がリジンに、105位のグリシンがリジンに、109位のリジンがロイシンに、112位のセリンがリジンに、355位のアラニンがセリンに置換された置換されたAnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b―AnFX−61D/62H/101K/105K/109L/112K/355S)を得た。
そして、実施例1と同様の条件で大腸菌BL21(DE3)株を形質転換し、大腸菌BL21(DE3)(pET22b―AnFX−61D/62H/101K/105K/109L/112K/355S)株を得た。
4.Phaeosphaeria nodorum由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ遺伝子への点変異導入
PnFXに基質特異性改善型変異を導入するために、前述の様に調製した組換え体プラスミドpET22b−PnFXを鋳型にして、配列番号77、78の合成オリゴヌクレオチド、KOD−Plus−(東洋紡績社製)を用い、実施例1と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のPnFX変異体をコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号38記載のアミノ酸配列の62位のセリンがアスパラギン酸に置換されたPnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−PnFX−62D)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b−PnFX−62Dを鋳型とし、配列番号79、80の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号38記載のアミノ酸配列の62位のセリンがアスパラギン酸に、106位のアスパラギン酸がリジンに置換されたPnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−PnFX−62D/106K)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b−PnFX−62D/106Kを鋳型とし、配列番号81、82の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号38記載のアミノ酸配列の62位のセリンがアスパラギン酸に、106位のアスパラギン酸がリジンに、110位のグリシンがロイシンに置換されたPnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−PnFX−62D/106K/110L)を得た。
さらに、上記と同様にして、pET22b−PnFX−62D/106K/110Lを鋳型とし、配列番号83、84の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号38記載のアミノ酸配列の62位のセリンがアスパラギン酸に、106位のアスパラギン酸がリジンに、110位のグリシンがロイシンに、113位のアラニンがリジンに置換されたPnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−PnFX−62D/106K/110L/113K)を得た。
そして、実施例1と同様の条件で大腸菌BL21(DE3)株を形質転換し、大腸菌BL21(DE3)(pET22b−PnFX−62D/106K/110L/113K)株を得た。
さらに、上記と同様にして、pET22b−PnFX−62D/106K/110L/113Kを鋳型とし、配列番号85,86の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号38記載のアミノ酸配列の62位のセリンがアスパラギン酸に、106位のアスパラギン酸がリジンに、110位のグリシンがロイシンに、113位のアラニンがリジンに、351位のアラニンがセリンに置換されたPnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−PnFX−62D/106K/110L/113K/351S)を得た。
さらに、上記と同様にして、pET22b−PnFX−62D/106K/110L/113K/351Sを鋳型とし、配列番号87,88の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号38記載のアミノ酸配列の62位のセリンがアスパラギン酸に、63位のロイシンがヒスチジンに、106位のアスパラギン酸がリジンに、110位のグリシンがロイシンに、113位のアラニンがリジンに、351位のアラニンがセリンに置換されたPnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−PnFX−62D/63H/106K/110L/113K/351S)を得た。
そして、実施例1と同様の条件で大腸菌BL21(DE3)株を形質転換し、大腸菌BL21(DE3)(pET22b−PnFX−62D/63H/106K/110L/113K/351S)株を得た。
5.Cryptococcus neoformans由来のフルクトシルペプチドオキシダーゼ遺伝子への点変異導入
配列番号89はCryptococcus neoformans由来フルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(以降CnFXと称する)のアミノ酸配列であり、配列番号89のアミノ酸配列をコードする遺伝子(配列番号90)を挿入した組換え体プラスミドpET22b―CnFXを保持する大腸菌により生産でき、CnFXはαFVおよびαFVH酸化活性を示すことが確認されている(国際公開第2012/018094号公報参照)。
CnFXに基質特異性改善型変異を導入するために、前述の様に調製した組換え体プラスミドpET22b−CnFXを鋳型にして、配列番号91、92の合成オリゴヌクレオチド、KOD−Plus−(東洋紡績社製)を用い、実施例1と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のCnFX変異体をコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号89記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に置換されたCnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−CnFX−62D)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b−CnFX−62Dを鋳型とし、配列番号93、94の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号89記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、106位のセリンがリジンに置換されたCnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−CnFX−62D/106K)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b−CnFX−62D/106Kを鋳型とし、配列番号95、96の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号89記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、106位のセリンがリジンに、110位のセリンがロイシンに置換されたCnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−CnFX−62D/106K/110L)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b−PnFX−62D/106K/110Lを鋳型とし、配列番号97、98の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号89記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、106位のセリンがリジンに、110位のセリンがロイシンに、113位のアラニンがリジンに置換されたCnFX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−CnFX−62D/106K/110L/113K)を得た。
そして、実施例1と同様の条件で大腸菌BL21(DE3)株を形質転換し、大腸菌BL21(DE3)(pET22b−CnFX−62D/106K/110L/113K)株を得た。
6.Curvularia clavata由来ケトアミンオキシダーゼと95%の配列同一性を示すアマドリアーゼ遺伝子への点変異導入
(Curvularia clavata由来ケトアミンオキシダーゼと95%の配列同一性を示すアマドリアーゼの生産株の作製)
配列番号99はCurvularia clavata由来ケトアミンオキシダーゼと95%の配列同一性を示すアミノ酸配列を有するアマドリアーゼである(以降Cc95FXと称する)。配列番号99のアミノ酸配列をコードする遺伝子(配列番号100)を、定法である遺伝子断片のPCRによる全合成によりcDNAを全合成することで取得した。このとき、配列番号100の5´末端、3´末端にはそれぞれNdeIサイトとBamHIサイトを付加した。
続いて、取得した配列番号100の遺伝子を大腸菌で発現させるために、以下の手順を行った。まず、上記で全合成した遺伝子をNdeIサイトとBamHI(タカラバイオ社製)の2種類の制限酵素で処理し、pET−22b(+) Vector(ノバジェン社製)のNdeI−BamHIサイトに挿入することで、組換え体プラスミドpET22b−Cc95FXを取得し、上記と同様の条件で大腸菌BL21(DE3)株を形質転換し、大腸菌BL21(DE3)(pET22b−Cc95FX)株を得た。
(Curvularia clavata由来ケトアミンオキシダーゼと95%の配列同一性を示すアマドリアーゼ遺伝子への点変異導入)
Cc95FXに基質特異性改善型変異を導入するために、前述の様に調製した組換え体プラスミドpET22b−Cc95FXを鋳型にして、配列番号101、102の合成オリゴヌクレオチド、KOD−Plus−(東洋紡績社製)を用い、実施例1と同様の条件でPCR反応、大腸菌JM109の形質転換および生育コロニーが保持するプラスミドDNA中のCc95FX変異体をコードするDNAの塩基配列決定を行った。その結果、配列番号99記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に置換されたCc95FX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−Cc95FX−62D)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b−Cc95FX−62Dを鋳型とし、配列番号103、104の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号99記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、106位のアスパラギン酸がリジンに置換されたCc95FX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−Cc95FX−62D/106K)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b−Cc95FX−62D/106Kを鋳型とし、配列番号105、106の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号99記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、106位のアスパラギン酸がリジンに、110位のアラニンがロイシンに置換されたCc95FX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−Cc95FX−62D/106K/110L)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b−Cc95FX−62D/106K/110Lを鋳型とし、配列番号107、108の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号99記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、106位のアスパラギン酸がリジンに、110位のアラニンがロイシンに、113位のアラニンがリジンに置換されたCc95FX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−Cc95FX−62D/106K/110L/113K)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b−Cc95FX−62D/106K/110L/113Kを鋳型とし、配列番号109、110の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号99記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、106位のアスパラギン酸がリジンに、110位のアラニンがロイシンに、113位のアラニンがリジンに、353位のアラニンがセリンに置換されたCc95FX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−Cc95FX−62D/106K/110L/113K/353S)を得た。
続いて、上記と同様にして、pET22b−Cc95FX−62D/106K/110L/113K/353Sを鋳型とし、配列番号111、102の合成オリゴヌクレオチドを使用して、配列番号99記載のアミノ酸配列の62位のアルギニンがアスパラギン酸に、63位のロイシンがヒスチジンに、106位のアスパラギン酸がリジンに、110位のアラニンがロイシンに、113位のアラニンがリジンに、353位のアラニンがセリンに置換されたCc95FX遺伝子をコードする組換え体プラスミド(pET22b−Cc95FX−62D/63H/106K/110L/113K/353S)を得た。
そして、実施例1と同様の条件で大腸菌BL21(DE3)株を形質転換し、大腸菌BL21(DE3)(pET22b−Cc95FX−62D/63H/106K/110L/113K/353S)株を得た。
[実施例4]
(各種アマドリアーゼの生産および精製)
(Eupenicillium terrenum由来フルクトシルペプチドオキシダーゼの生産および精製)
野生型のEFP−T5、および前述の様にして得られた改変型EFP−T5を生産する大腸菌JM109(pUTE100K’−EFP−T5)、大腸菌JM109(pUTE100K’−EFP−T5−62D)、大腸菌JM109(pUTE100K’−EFP−T5−62D/63H/106K/110L/113K/355S)を、終濃度0.1mMとなるようにIPTGを添加したLB−amp培地に植菌し、25℃で16時間培養した。得られた各培養菌体を10mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.0)で洗浄した後、同緩衝液に菌体を懸濁して超音波破砕処理を行い、20,000×gで10分間遠心分離し、粗酵素液を調製した。
調製した野生型または改変型EFP−T5の粗酵素液に硫酸アンモニウムを35%飽和濃度になるように添加して攪拌し、20,000×gで10分間遠心分離して上清を回収した。続いて、得られた上清に硫酸アンモニウムを70%飽和濃度になるように追加添加して攪拌し、20,000×gで10分間遠心分離して上清を廃棄し、沈殿物を10mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.0)に溶解させた。
得られた野生型または改変型EFP−T5の粗酵素液を10mM リン酸カリウム緩衝液(pH6.5)で透析した後、同緩衝液で平衡化した4mlのQ Sepharose Fast Flow樹脂(GEヘルスケア社製)に供し、同緩衝液で樹脂に吸着しないタンパク質を溶出させた。続いて、得られた野生型または改変型EFP−T5Mの粗酵素液を10mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で透析した後、同緩衝液で平衡化したHiLoad 26/10 Q Sepharose HPカラム(GEヘルスケア社製)に吸着させ、次に同緩衝液で樹脂を洗浄し、続いて同緩衝液中のNaClの濃度を0mMから100mMまで直線的に増加させながら樹脂に吸着していた野生型または改変型EFP−T5を溶出させ回収した。
得られた野生型、または改変型EFP−T5を含む粗酵素液を、150mM NaClを含む10mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.0)で平衡化したHiLoad 26/600 Superdex 200カラムにアプライして同緩衝液で野生型または改変型EFP−T5を溶出させ、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼ活性(アマドリアーゼ活性)を示す画分を回収した。得られた画分をSDS−PAGEにより分析し、他の夾雑タンパク質を含まない純度まで精製されていることを確認し、野生型または改変型EFP−T5の精製標品とした。
(Neocosmospora vasinfecta由来ケトアミンオキシダーゼの生産および精製)
野生型のNvFX、および前述の様にして得られた改変型NvFXを生産する大腸菌BL21(DE3)(pET22b−NvFX)、大腸菌BL21(DE3)(pET22b―NvFX−62D/106K/110L)を、終濃度0.1mMとなるようにIPTGを添加したLB−amp培地に植菌し、25℃で16時間培養した。得られた各培養菌体を10mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で洗浄した後、同緩衝液に菌体を懸濁して超音波破砕処理を行い、20,000×gで10分間遠心分離し、粗酵素液を調製した。
調製した粗酵素液を10mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で平衡化したQ Sepharose Fast Flow樹脂(GEヘルスケア社製)に吸着させ、次に20mM NaClを含む10mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で樹脂を洗浄し、続いて300mM NaClを含む10mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で樹脂に吸着していた野生型または改変型NvFXを溶出させ回収した。
得られた野生型NvFX、または改変型NvFXを含む粗酵素液を、150mM NaClを含む20mM MES−NaOH緩衝液(pH7.0)で平衡化したHiLoad 26/600 Superdex 200カラムにアプライして同緩衝液で野生型NvFX、または改変型NvFXを溶出させ、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼ活性(アマドリアーゼ活性)を示す画分を回収した。得られた画分をSDS−PAGEにより分析し、他の夾雑タンパク質を含まない純度まで精製されていることを確認し、野生型または改変型NvFXの精製標品とした。
(Aspergillus nidulans由来フルクトシルアミノ酸オキシダーゼの生産および精製)
野生型のAnFX、および前述の様にして得られた改変型AnFXを生産する大腸菌BL21(DE3)(pET22b―AnFX−61D/105K/109L)および大腸菌BL21(DE3)(pET22b―AnFX−61D/62H/101K/105K/109L/112K/355S)を、終濃度0.1mMとなるようにIPTGを添加したLB−amp培地に植菌し、25℃で16時間培養した。得られた各培養菌体を10mM リン酸カリウム緩衝液(pH6.0)で洗浄した後、同緩衝液に菌体を懸濁して超音波破砕処理を行い、20,000×gで10分間遠心分離し、粗酵素液を調製した。
調製した粗酵素液を10mM リン酸カリウム緩衝液(pH6.0)で平衡化したSP Sepharose Fast Flow樹脂(GEヘルスケア社製)に吸着させ、次に20mM NaClを含む10mM リン酸カリウム緩衝液(pH6.0)で樹脂を洗浄し、続いて100mM NaClを含む10mM リン酸カリウム緩衝液(pH6.0)で樹脂に吸着していた改変型AnFXを溶出させ回収した。
得られた改変型AnFXを含む粗酵素液を、150mM NaClを含む20mM MES−NaOH緩衝液(pH7.0)で平衡化したHiLoad 26/600 Superdex 200カラムにアプライして同緩衝液で改変型AnFXを溶出させ、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼ活性(アマドリアーゼ活性)を示す画分を回収した。得られた画分をSDS−PAGEにより分析し、他の夾雑タンパク質を含まない純度まで精製されていることを確認し、改変型AnFXの精製標品とした。
(Phaeosphaeria nodorum由来フルクトシルペプチドオキシダーゼの生産および精製)
前述の様にして得られた改変型AnFXを生産する大腸菌BL21(DE3)(pET22b―PnFX−62D/106K/110L/113K)および大腸菌BL21(DE3)(pET22b―PnFX−62D/63H/106K/110L/113K/351S)を、前述の、野生型PnFXの精製方法に従い精製した。HiLoad 26/600 Superdex 200カラムによる精製終了後、SDS−PAGEにより純度を分析し、他の夾雑タンパク質を含まない純度まで精製されていることを確認し、改変型PnFXの精製標品とした。
(Cryptococcus neoformans由来ケトアミンオキシダーゼの生産および精製)
野生型のCnFX、および前述の様にして得られた改変型CnFXを生産する大腸菌BL21(DE3)(pET22b−CnFX)、大腸菌BL21(DE3)(pET22b―CnFX−62D/106K/110L/113K)を、終濃度0.1mMとなるようにIPTGを添加したLB−amp培地に植菌し、25℃で16時間培養した。得られた各培養菌体を10mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で洗浄した後、同緩衝液に菌体を懸濁して超音波破砕処理を行い、20,000×gで10分間遠心分離し、粗酵素液を調製した。
調製した粗酵素液を10mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で平衡化したQ Sepharose Fast Flow樹脂(GEヘルスケア社製)に吸着させ、次に20mM NaClを含む10mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で樹脂を洗浄し、続いて300mM NaClを含む10mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)で樹脂に吸着していた野生型または改変型CnFXを溶出させ回収した。
得られた野生型CnFX、または改変型CnFXを含む粗酵素液を、150mM NaClを含む20mM MES−NaOH緩衝液(pH7.0)で平衡化したHiLoad 26/600 Superdex 200カラムにアプライして同緩衝液で野生型CnFX、または改変型CnFXを溶出させ、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼ活性(アマドリアーゼ活性)を示す画分を回収した。得られた画分をSDS−PAGEにより分析し、他の夾雑タンパク質を含まない純度まで精製されていることを確認し、野生型または改変型CnFXの精製標品とした。
(Curvularia clavata由来ケトアミンオキシダーゼと95%の配列同一性を示すアマドリアーゼの生産)
野生型のCc95FX、および前述の様にして得られた改変型Cc95FXを生産する大腸菌JM109(pET22b−Cc95FX)、および大腸菌JM109(pET22b−Cc95FX−62D/63H/106K/110L/113K/355S)を、終濃度0.1mMとなるようにIPTGを添加したLB−amp培地に植菌し、25℃で16時間培養した。得られた各培養菌体を10mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.0)で洗浄した後、同緩衝液に菌体を懸濁して超音波破砕処理を行い、20,000×gで10分間遠心分離し、粗酵素液を調製した。
得られた各種アマドリアーゼの野生型酵素、および改変型酵素の精製標品を用いて、αF6Pを基質とした時の比活性を測定した。結果を表14に示す。なお、比活性の算出に用いたタンパク質濃度は、280nmにおける吸光度を利用した紫外吸収法により測定した(Protein Sci. 4, 2411−23, 1995参照)。
また、Cc95FX、またはCc95FX−62D/63H/106K/110L/113K/355Sを含む粗酵素液を用いて、上記B:活性測定法に示した方法によりαFV、αFVH、αF6Pに対する酸化活性を測定した。それぞれのアマドリアーゼについて、αFVH酸化活性を100とした場合の、各基質に対する酸化活性、ならびにαF6P/αFVHおよびαF6P/αFVは表15の通りとなった。
Figure 2019154447

Figure 2019154447
本明細書に記載の手順で作製した、Coniochaeta由来アマドリアーゼ(CFP−T7;比較例1)と比較してαF6Pに対する反応性を付与または増強するアミノ酸置換を各種のアマドリアーゼに導入した結果、予想通り、EFP−T5、NvFX、AnFX、CnFXにはαF6Pに対する反応性が新たに付与された。また、PnFXは従来よりαF6Pに対する反応を僅かながら示したが、本明細書に記載のアミノ酸置換の導入によりαF6Pに対する比活性が13.7倍向上した。
また、本明細書に記載の手順で作製した、Coniochaeta由来アマドリアーゼ(CFP−T7;比較例1)と比較してαF6Pに対する反応性を付与または増強するアミノ酸置換を、本明細書に記載の手順で作製した、Curvularia clavata由来ケトアミンオキシダーゼと95%の配列同一性を示すアマドリアーゼ(Cc95FX;比較例8)に導入した結果、予想通り、Cc95FXにはαF6Pに対する反応性が新たに付与され、Cc95FX−62D/63H/106K/110L/113K/355Sでは、αF6P酸化活性がαFVH酸化活性を上回った。
すなわち、本明細書に記載のConiochaeta由来アマドリアーゼに対してαF6Pに対する反応性を付与または増強するするアミノ酸置換の効果は、Coniochaeta由来アマドリアーゼに対してのみ限定される訳ではなく、図1および図2に示した様なConiochaeta由来アマドリアーゼと74%以上の配列同一性を示すアマドリアーゼであれば、普遍的に同様にαF6Pに対する反応性が付与または増強された。
表14より、AnFXに変異61D/105K/110Lを導入したアマドリアーゼ30はαF6Pに対して0.1以上の比活性を示した。すなわち、酵素に3重変異を導入することによりαF6Pに対して0.1以上の比活性を示す改変アマドリアーゼを取得することができた。またPnFXに62D/106K/110L/113Kを導入したアマドリアーゼ32もαF6Pに対して0.1以上の比活性を示した。すなわち、酵素に4重変異を導入することによりαF6Pに対して0.1以上の比活性を示す改変アマドリアーゼを取得することができた。また、変異をさらに導入することによりαF6Pに対する比活性をさらに向上させることができた。
本明細書では、導入する置換の効果が累積することを示した。したがってアマドリアーゼのαF6Pに対する活性を向上させる変異は、ある特定の変異に限定されず、またある特定の組合せに限定されず、本明細書に示した62位、63位、102位、106位、110位、113位、355位、419位、68位及び356位、さらにはαF6Pに対する活性を向上させるこれ以外の位置の変異が任意の組合せとして使用可能である、と当業者であれば理解する。また実施例5〜7において後述するように、こうした、αF6Pに対する活性を有するアマドリアーゼが、本発明のHbA1c測定方法に使用できる、と当業者であれば理解する。
以下の表に比較例と、本発明の変異体の、62位、63位、102位、106位、110位、113位、355位及び419位のアミノ酸及び置換があれば置換後のアミノ酸の関係を示す。
Figure 2019154447

Figure 2019154447

Figure 2019154447

Figure 2019154447

Figure 2019154447

Figure 2019154447
[実施例5]
(HbA1cの定量)
以下の組成を有するHbA1c測定用試薬を調製し、Bio Majesty JCA−BM1650(日本電子製)を利用して下記の通りHbA1cの測定を実施した。
試料:HbA1c溶液
HbA1c認証実用標準物質JCCRM423−8(検査医学標準物質機構製)
総ヘモグロビン濃度133g/l、
HbA1c濃度3レベル(NGSP値 5.56%、7.74%、10.48%)
試薬A1:試料前処理液
5.0% n−ドデシル−β−D−マルトシド(同仁化学研究所製)
試薬A2:試料前処理液
5.0% n−テトラデシル−β−D−マルトシド(シグマアルドリッチ社製)
試薬B:ロイコ色素、パーオキシダーゼ溶液
150mM リン酸カリウム緩衝液 pH6.5
0.30mM N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4′− ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム(DA−64、和光純薬工業製)
15U/ml パーオキシダーゼ(キッコーマン製)
試薬C1:CFP−T7−H35溶液
120mM リン酸カリウム緩衝液 pH6.5
120U/ml(28mg/ml)CFP−T7−H35(アマドリアーゼ25)
試薬C2:CFP−T7溶液
120mM リン酸カリウム緩衝液 pH6.5
28mg/ml CFP−T7(比較例1)
試薬A1もしくは試薬A2で30倍希釈した試料(以降試料希釈液と表記する)を98℃で2分間インキュベートした後、試料希釈液25μlを50μlの試薬Bに添加して37℃で5分間インキュベートした後、25μlの試薬C1または試薬C2を添加してHbA1cのβ鎖アミノ末端の酸化により生じる過酸化水素の定量反応を37℃で5分間進行させた。溶液中に過酸化水素が生じた場合、パーオキシダーゼの作用によりロイコ色素が発色し、751nmの光の吸光度が増加する。一例として、試薬A2と試薬C1を使用して測定を行った場合の、試料希釈液と試薬Bを混合してからの経過時間と吸光度の関係を図3に示したが、この場合、CFP−T7−H35溶液(試薬C1)の添加直後から過酸化水素の生成に伴う吸光度上昇が確認できた。試料のHbA1c濃度に応じて得られた結果を基に、試料のHbA1c濃度(NGSP値)を横軸に、過酸化水素の定量反応前後の751nmの光の吸光度差ΔAを縦軸にプロットしたグラフを作成した。
なお、ΔAは下記の式に従って算出した。
ΔA=(試薬C1または試薬C2添加5分後の吸光度)−(試薬C1または試薬C2添加直前の吸光度×0.75)
ここでは、試薬C1または試薬C2添加により、反応液の容積が1.33倍となるため、試薬C1または試薬C2添加直前の吸光度に0.75を掛けたものを、試薬C1または試薬C2添加直後の吸光度と見なした。試薬A1を用いて試料を希釈した場合の結果を図4−1に、試薬A2を用いて試料を希釈した場合の結果を図4−2に示した。
試薬C1を用いた場合、HbA1c濃度とΔAの間に良好な相関関係が成立した。それに対し、試薬C2を用いた場合、HbA1c濃度とΔAの間に相関性は認められなかった。また、この傾向は試薬前処理液(試薬A1、A2)の種類によって影響を受けることはなかった。したがって、αF6P酸化活性を示すアマドリアーゼはHbA1cのβ鎖に対しても酸化活性を示し、プロテアーゼ等を処方することなく迅速かつ精確にHbA1cの定量を行えることが示された。
[実施例6]
(酸で前処理したHbA1cの定量)
以下の組成を有するHbA1c測定用試薬を調製し、Bio Majesty JCA−BM1650(日本電子製)を利用して下記の通りHbA1cの測定を実施した。本実施例では、HbA1c試料の前処理液として酸性に調整した非イオン性界面活性剤溶液を用いた。
試料:HbA1c溶液
HbA1c認証実用標準物質JCCRM423−8(検査医学標準物質機構製)
総ヘモグロビン濃度133g/l、
HbA1c濃度3レベル(NGSP値 5.56%、7.74%、10.48%)
または
HbA1c認証実用標準物質JCCRM423−9b(検査医学標準物質機構製)
総ヘモグロビン濃度133g/l、
HbA1c濃度3レベル(NGSP値 5.61%、7.71%、10.55%)
試薬D1:試料前処理液
8.3% n−ドデシル−β−D−マルトシド(同仁化学研究所製)
0.1M 塩酸
試薬D2:試料前処理液
8.3% ポリオキシエチレン(20)セチルエーテル(Brij58、和光純薬工業製)
0.1M 塩酸
試薬E:ロイコ色素溶液
30mM Tris−リン酸カリウム緩衝液 pH9.0
290mM リン酸カリウム緩衝液 pH6.5
0.16mM N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4′− ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム(DA−64、和光純薬工業製)
試薬F1:パーオキシダーゼ、CFP−T7−H35溶液
100mM リン酸カリウム緩衝液 pH6.5
40U/ml パーオキシダーゼ(キッコーマン製)
180U/ml(42mg/ml)CFP−T7−H35(アマドリアーゼ25)
試薬F2 :パーオキシダーゼ、EFP−T5―62D/63H/106K/110L/113K/355S
100mM リン酸カリウム緩衝液 pH6.5
40U/ml パーオキシダーゼ(キッコーマン製)
30U/ml(27mg/ml)EFP−T5―62D/63H/106K/110L/113K/355S溶液(アマドリアーゼ28)
試薬D1もしくは試薬D2で30倍希釈した試料25μlを、125μlの試薬Eに添加して37℃で5分間インキュベートした後、50μlの試薬F1を添加してHbA1cのβ鎖アミノ末端の酸化により生じる過酸化水素の定量反応を37℃で5分間進行させた。また、試薬D1で30倍希釈した試料25μlを、125μlの試薬Eに添加して37℃で5分間インキュベートした後、50μlの試薬F2を添加してHbA1cのβ鎖アミノ末端の酸化により生じる過酸化水素の定量反応を37℃で5分間進行させた。一例として、試薬D1で希釈した試料と試薬Eを混合してからの経過時間と吸光度の関係を図5−1に示したが、この場合、CFP−T7−H35溶液(試薬F1)の添加直後から過酸化水素の生成に伴う吸光度上昇が確認できた。各HbA1c試料の測定結果から、試料のHbA1c濃度(NGSP値)を横軸に、過酸化水素の定量反応前後の751nmの光の吸光度差ΔAを縦軸にプロットしたグラフを作成した。
なお、ΔAは下記の式に従って算出した。
ΔA=(試薬F1まはたF2添加5分後の吸光度)−(試薬F1まはたF2添加直前の吸光度×0.75)
ここでは、試薬F1またはF2添加により、反応液の容積が1.33倍となるため、試薬F1またはF2添加直前の吸光度に0.75を掛けたものを、試薬F1またはF2添加直後の吸光度と見なした。試薬D1およびF1を用いて試料を測定した場合の結果を図6−1に、試薬D2およびF1を用いて試料を測定した場合の結果を図6−2に、試薬D1およびF2を用いて試料を測定した場合の結果を図6−3に示した。
試料の希釈に試薬D1および試薬D2のどちらを用いた場合でも、HbA1c濃度とΔAの間に良好な相関関係が成立した。したがって、αF6P酸化活性を示すアマドリアーゼを用いて、変性させたHbA1cを測定する場合には、HbA1cを酸処理により変性させても、迅速かつ精確にHbA1cの定量を行えることが示された。また、変性用の酸性溶液中に非イオン性界面活性剤を共存させる場合、非イオン性界面活性剤の種類は限定されないことも示された。さらに、異なる種に由来する改変アマドリアーゼを用いてHbA1cを直接測定することができたことから、HbA1cを直接測定するためのアマドリアーゼは、αF6Pに対して一定の反応性を示すものであれば、特に限定されないこともまた示された。
[実施例7]
(イオン性界面活性剤で前処理したHbA1cの定量)
以下の組成を有するHbA1c測定用試薬を調製し、Bio Majesty JCA−BM1650(日本電子製)を利用して下記の通りHbA1cの測定を実施した。本実施例では、HbA1c試料の前処理液としてイオン性界面活性剤溶液を用いた。
試料:HbA1c溶液
HbA1c認証実用標準物質JCCRM423−9b(検査医学標準物質機構製)
総ヘモグロビン濃度133g/l、
HbA1c濃度3レベル(NGSP値 5.61%、7.71%、10.55%)
試薬G1:試料前処理液
0.80% テトラデシルトリメチルアンモニウムブロマイド(東京化成工業製)
試薬G2:試料前処理液
0.70% ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド(東京化成工業製)
試薬H1:ロイコ色素溶液
120mM MOPS−NaOH緩衝液 pH6.5
1.6% n−ドデシル−β−D−マルトシド(同仁化学研究所製)
0.16mM N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4′− ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム(DA−64、和光純薬工業製)
試薬H2:ロイコ色素溶液
120mM PIPES−NaOH緩衝液 pH6.5
1.6% n−ドデシル−β−D−マルトシド(同仁化学研究所製)
0.16mM N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4′− ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム(DA−64、和光純薬工業製)
試薬I1:パーオキシダーゼ、CFP−DH2溶液
100mM MOPS−NaOH緩衝液 pH6.5
40U/ml パーオキシダーゼ(キッコーマン製)
160U/ml(51mg/ml)CFP−DH2(アマドリアーゼ39)
試薬I2:パーオキシダーゼ、CFP−DH2溶液
100mM PIPES−NaOH緩衝液 pH6.5
40U/ml パーオキシダーゼ(キッコーマン製)
160U/ml CFP−DH2
試薬G1で25倍希釈した試料25μlを、125μlの試薬H1に添加して37℃で5分間インキュベートした後、50μlの試薬I1を添加してHbA1cのβ鎖アミノ末端の酸化により生じる過酸化水素の定量反応を37℃で5分間進行させた。また、試料を試薬G2で25倍希釈した場合は、希釈試料25μlを、125μlの試薬H2に添加して37℃で5分間インキュベートした後、50μlの試薬I2を添加してHbA1cのβ鎖アミノ末端の酸化により生じる過酸化水素の定量反応を37℃で5分間進行させた。一例として、試薬G1で希釈した試料を試薬H1を混合してからの経過時間と吸光度の関係を図7−1に示したが、この場合、CFP−DH2溶液(試薬I1)の添加直後から過酸化水素の生成に伴う吸光度上昇が確認できた。各HbA1c試料の測定結果から、試料のHbA1c濃度(NGSP値)を横軸に、過酸化水素の定量反応前後の751nmの光の吸光度差ΔAを縦軸にプロットしたグラフを作成した。
なお、ΔAは下記の式に従って算出した。
ΔA=(試薬I1またはI2添加5分後の吸光度)−(試薬I1またはI2添加直前の吸光度×0.75)
ここでは、試薬I1またはI2の添加により、反応液の容積が1.33倍となるため、試薬I1またはI2添加直前の吸光度に0.75を掛けたものを、試薬I1またはI2添加直後の吸光度と見なした。試薬G1を用いて試料を希釈した場合の結果を図8−1に、試薬G2を用いて試料を希釈した場合の結果を図8−2に示した。
試料の希釈に試薬G1および試薬G2のどちらを用いた場合でも、HbA1c濃度とΔAの間に良好な相関関係が成立した。したがって、αF6P酸化活性を示すアマドリアーゼを用いて、変性させたHbA1cを測定する場合には、HbA1cをイオン性界面活性剤により変性させても、迅速かつ精確にHbA1cの定量を行えることが示された。また、本測定を実施する際にはHbA1cの変性に用いるイオン性界面活性剤の種類は限定されないことも示された。
上記のようにCFP−T7−H35は、野生型酵素(CFP−T7)では基質とすることができなかったペプチド鎖長の長い糖化ペプチド(αF6P)も基質とした。このCFP−T7−H35を用いて、HbA1cからαF6Pを切り出すためのプロテアーゼ等での処理工程を経ずに、HbA1cの直接測定を試みたところ、驚くべきことに、実施例5に記載のとおり試料中のHbA1c濃度を決定することができた。HbA1cに直接作用するアマドリアーゼは現在までに発見されておらず、その報告例は全くない。したがって、αF6Pを基質とするアマドリアーゼがHbA1cに直接作用することは驚くべき知見である。
しかしながら、αF6Pを基質とするアマドリアーゼがHbA1cに直接作用する例が上記実施例において実証された以上、CFP−T7−H35と同様にαF6Pに対する活性を有する他のアマドリアーゼもまた、直接HbA1cのβ鎖を基質とする可能性が示唆される。特にαF6Pに対する比活性の高いアマドリアーゼであれば、本発明のアマドリアーゼと同様にHbA1cに直接作用し、したがってHbA1cの定量測定に用いることができる蓋然性が高いと考えられる。
これを検証したところ、実施例6に示すように、αF6Pに対する比活性が高いEFP-T5由来のアマドリアーゼ28を用いた結果、この酵素もまたHbA1cに直接作用した(図6−3)。よってαF6Pに対する活性の高い本発明のアマドリアーゼと同様にHbA1cに直接作用し、したがってHbA1cの定量測定に用いることができることが実証された。他のαF6Pに対する比活性の高いアマドリアーゼについても同様と考えられる。上記では実験の便宜のために比活性が1.0U/mg以上の酵素を用いたが、当業者であれば、0.1U/mgの比活性の酵素を10倍量にて使用することもできる、と理解する。
また、本発明の知見はαF6P活性を有するアマドリアーゼがHbA1cに直接作用しうることを示すに留まるものではなく、同様に、α−フルクトシルオリゴペプチド、例えばαF3P、αF4P、αF5P、αF7P、αF8P、αF10P、αF16P等に対する活性を示すアマドリアーゼであれば同様にHbA1cに直接作用する可能性がある。
以上のとおり、本発明のアマドリアーゼを用いたHbA1c測定方法は、HbA1cのプロテアーゼ等での処理を必要とせず、HbA1cを迅速、簡便に、かつ、精度よく良好に定量できる。また、変性させたHbA1cを測定する場合、HbA1cを変性させる手法は特に制限を受けることはない。これにより酵素法によるHbA1cの直接測定が実現し、産業上の利用価値が期待される。
配列表の簡単な説明
配列番号1 Coniochaeta sp. NISL 9330アマドリアーゼのアミノ酸配列
配列番号2 配列番号1のアマドリアーゼの塩基配列
配列番号3−33 PCRプライマー
配列番号34 PCRプライマー
配列番号35 PCRプライマー
配列番号36 Aspergillus oryzae RIB40 (FAOAo2) アミノ酸配列
配列番号37: FAOAo2塩基配列
配列番号38 Phaeosphaeria nodorum(PnFX) アミノ酸配列
配列番号39 PnFX塩基配列
配列番号40 Eupenicillium terrenum(EFP-T5)アミノ酸配列
配列番号41 EFP-T5塩基配列
配列番号42−53 PCRプライマー
配列番号54 Neocosmospora vasinfecta(NvFX)アミノ酸配列
配列番号55 NvFX塩基配列
配列番号56−61 PCRプライマー
配列番号62 S59G置換 Aspergillus nidulans(AnFX) アミノ酸配列
配列番号63 AnFX塩基配列
配列番号64−88 PCRプライマー
配列番号89 Cryptococcus neoformans (CnFX) アミノ酸配列
配列番号90 CnFX塩基配列
配列番号91−98 PCRプライマー
配列番号99 Curvularia clavataケトアミンオキシダーゼと95%の配列同一性を示すアマドリアーゼ(Cc95FX) アミノ酸配列
配列番号100 Cc95FX塩基配列
配列番号101−112 PCRプライマー
配列番号113 Pyrenochaeta sp.(Py)アマドリアーゼのアミノ酸配列
配列番号114 Pyrenochaeta sp.(Py)アマドリアーゼの塩基配列
配列番号115 Arthrinium sp.(Ar)アマドリアーゼのアミノ酸配列
配列番号116 Arthrinium sp.(Ar)アマドリアーゼの塩基配列
配列番号117 Curvularia clavata(Cc)アマドリアーゼのアミノ酸配列
配列番号118 Curvularia clavata(Cc)アマドリアーゼの塩基配列
配列番号119 Emericella nidulans(En)アマドリアーゼのアミノ酸配列
配列番号120 Emericella nidulans(En)アマドリアーゼの塩基配列
配列番号121 Ulocladium sp.(Ul)アマドリアーゼのアミノ酸配列
配列番号122 Ulocladium sp.(Ul)アマドリアーゼの塩基配列
配列番号123 Penicillium janthinellum(Pj)アマドリアーゼのアミノ酸配列
配列番号124 Penicillium janthinellum(Pj)アマドリアーゼの塩基配列
配列番号125 Aspergillus fumigatus Amadoriase Iのアミノ酸配列
配列番号126 Amadoriase I塩基配列
配列番号127 Aspergillus oryzae FAOAo1アミノ酸配列
配列番号128 FAOAo1塩基配列
配列番号129 Aspergillus fumigatus Amadoriase IIアミノ酸配列
配列番号130 Amadoriase II塩基配列
配列番号131 Aspergillus terreus FAOD-Aアミノ酸配列
配列番号132 FAOD-A塩基配列
配列番号133 CFP-T7-H20(R62D、D106K、Q110L、A113K)Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号134 CFP-T7-H20塩基配列
配列番号135 PnFPOX(S62D、D106K、G110L、A113K)Phaeosphaeria nodorum アミノ酸配列
配列番号136 配列番号135のアミノ酸配列をコードする塩基配列
配列番号137 (アマドリアーゼ29)NvFX-62D/106K/110L(R62D、G106K、E110L)Neocosmospora vasinfectaアミノ酸配列
配列番号138 配列番号137のアミノ酸配列をコードする塩基配列
配列番号139 (アマドリアーゼ30)AnFX-61D/105K/109L(S59G、R61D、G105K、K1091L)Aspergillus nidulans アミノ酸配列
配列番号140 配列番号139のアミノ酸配列をコードする塩基配列
配列番号141 (アマドリアーゼ25)CFP-T7-H35(R62D、L63H、E102K、D106K、Q110L、A113K、A355S)Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号142 CFP-T7-H35塩基配列
配列番号143 (アマドリアーゼ28)EFP-T5-62D/63H/106K/110L/113K/355S Eupenicillium terrenumアミノ酸配列
配列番号144 配列番号143のアミノ酸配列をコードする塩基配列
配列番号145 Eupenicillium terrenum野生型アマドリアーゼのアミノ酸配列
配列番号146 Eupenicillium terrenum野生型アマドリアーゼの塩基配列
配列番号147 AnFX 野生型アマドリアーゼのアミノ酸配列
配列番号148 AnFX 野生型アマドリアーゼの塩基配列
配列番号149 CnFX 野生型アマドリアーゼのアミノ酸配列
配列番号150 CnFX 野生型アマドリアーゼの塩基配列
配列番号151 (アマドリアーゼ1)CFP-T7-H1(R62A)Coniochaeta sp. アミノ酸配列
配列番号152 CFP-T7-H1塩基配列
配列番号153 (アマドリアーゼ26)CFP-T7-62D(R62D)Coniochaeta sp. アミノ酸配列
配列番号154 CFP-T7-62D塩基配列
配列番号155(アマドリアーゼ27)EFP-T5-R62D(R62D) Eupenicillium terrenum アミノ酸配列
配列番号156 EFP-T5-R62D塩基配列
配列番号157 (アマドリアーゼ2)CFP-T7-H2(R62A、Q110L)Coniochaeta sp. アミノ酸配列
配列番号158 CFP-T7-H2塩基配列
配列番号159 (アマドリアーゼ4)CFP-T7-H4(R62A、Q110Y)Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号160 CFP-T7-H4塩基配列
配列番号161 (アマドリアーゼ5)CFP-T7-H2-62N(R62N、Q110L)Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号162 CFP-T7-H2-62N塩基配列
配列番号163 (アマドリアーゼ6)CFP-T7-H6(R62D、Q110L)Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号164 CFP-T7-H6塩基配列
配列番号165 (アマドリアーゼ12)CFP-T7-H10(R62D、D106A、Q110L)Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号166 CFP-T7-H10塩基配列
配列番号167 (アマドリアーゼ13)CFP-T7-H11(R62D、D106K、Q110L)Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号168 CFP-T7-H11塩基配列
配列番号169 (アマドリアーゼ14)CFP-T7-H12(R62D、D106R、Q110L)Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号170 CFP-T7-H12塩基配列
配列番号171 (アマドリアーゼ15)CFP-T7-H13(R62D、Q110L、A113K)Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号172 CFP-T7-H13塩基配列
配列番号173 (アマドリアーゼ16)CFP-T7-H14(R62D、Q110L、A113R)Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号174 CFP-T7-H14塩基配列
配列番号175 (アマドリアーゼ18)CFP-T7-H21(R62D、D106K、Q110L、A113R)Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号176 CFP-T7-H21塩基配列
配列番号177 (アマドリアーゼ19)CFP-T7-H24(R62D、L63A、D106K、Q110L、A113K)Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号178 CFP-T7-H24塩基配列
配列番号179 (アマドリアーゼ21)CFP-T7-H26(R62D、L63H、D106K、Q110L、A113K)Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号180 CFP-T7-H26塩基配列
配列番号181 (アマドリアーゼ23)CFP-T7-H28(R62D、L63H、E102K、D106K、Q110L、A113K) Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号182 CFP-T7-H28塩基配列
配列番号183 (アマドリアーゼ24)CFP-T7-H29(R62D、L63H、D106K、Q110L、A113K、A419K) Coniochaeta sp.アミノ酸配列
配列番号184 CFP-T7-H29塩基配列
配列番号185 (アマドリアーゼ31)(AnFX-61D/62H/101K/105K/109L/112K/355S)Aspergillus nidulansアミノ酸配列
配列番号186 配列番号185のアミノ酸配列をコードする塩基配列
配列番号187 (アマドリアーゼ33)(PnFX-62D/63H/106K/110L/113K/351S)Phaeosphaeria nodorumアミノ酸配列
配列番号188 配列番号187のアミノ酸配列をコードする塩基配列
配列番号189 (アマドリアーゼ34)(CnFX-62D/106K/110L/113K)Cryptococcus neoformansアミノ酸配列
配列番号190 配列番号189のアミノ酸配列をコードする塩基配列
配列番号191 (アマドリアーゼ35)(Cc95FX-62D/63H/106K/110L/113K/353S)Curvularia clavataアミノ酸配列
配列番号192 配列番号191のアミノ酸配列をコードする塩基配列
配列番号193−198 PCRプライマー
配列番号199 CFP-DH1(Coniochaeta sp. NISL 9330由来)(改変型アマドリアーゼ36、CFP-T7-H36)(CFP-T7-R62D/L63H/D68N/E102K/D106K/Q110L/A113K/A355S/E44P/E133A/E253K/V257C/N262H/Q337K/E340P/ΔP435/ΔK436/ΔL437)のアミノ酸配列
配列番号200 配列番号199のアミノ酸配列をコードする塩基配列
配列番号201−202 PCRプライマー
配列番号203 CFP-DH2(Coniochaeta sp. NISL 9330由来)(アマドリアーゼ39)のアミノ酸配列
配列番号204 配列番号203のアミノ酸配列をコードする塩基配列。
本明細書で引用した全ての刊行物、特許および特許出願をそのまま参考として本明細書にとり入れるものとする。

Claims (26)

  1. 試料にヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼを作用させ、その作用によって生じる過酸化水素もしくは消費される酸素を測定することを特徴とする、試料中のヘモグロビンA1cの測定方法。
  2. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するものである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有し、かつ、以下の(i)〜(iii)からなる群より選択されるアマドリアーゼ、
    (i) アマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸配列の以下(a)から(j)よりなる群から選択される位置に対応する位置で当該アマドリアーゼのアミノ酸配列が1つまたはそれ以上のアミノ酸残基の置換を有するアマドリアーゼ、
    (a)配列番号1の62位、
    (b)配列番号1の63位、
    (c)配列番号1の102位、
    (d)配列番号1の106位、
    (e)配列番号1の110位、
    (f)配列番号1の113位、
    (g)配列番号1の355位、
    (h)配列番号1の419位、
    (i)配列番号1の68位、
    (j)配列番号1の356位、
    (ii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、配列番号1に示すアミノ酸配列における62位、63位、102位、106位、110位、113位、355位、419、68位及び356位に対応する位置以外の位置における1又は数個のアミノ酸が置換、欠失又は付加されたアミノ酸配列からなるアマドリアーゼ、
    (iii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、当該アマドリアーゼの全長アミノ酸配列が配列番号1のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有し、配列番号1の第10位〜32位、36〜41位、49〜52位、54〜58位、63〜65位、73〜75位、84〜86位、88〜90位、120〜122位、145〜150位、156〜162位、164〜170位、180〜182位、202〜205位、207〜211位、214〜224位、227〜230位、236〜241位、243〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、295〜297位、306〜308位、310〜316位、324〜329位、332〜334位、341〜344位、346〜355位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、389〜394位、405〜410位及び423〜431位のアミノ酸配列からなる相同性領域におけるアミノ酸配列と当該アマドリアーゼの対応する位置の相同性領域におけるアミノ酸配列とが90%以上の配列同一性を有するアマドリアーゼ、
    である、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の以下(a)から(j)よりなる群から選択される1つまたはそれ以上の位置に対応する位置のアミノ酸が以下の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼ、
    (a)配列番号1の62位に対応する位置のアミノ酸がアラニン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンである、
    (b)配列番号1の63位に対応する位置のアミノ酸がアラニン又はヒスチジンである、
    (c)配列番号1の102位に対応する位置のアミノ酸がリジンである、
    (d)配列番号1の106位に対応する位置のアミノ酸がアラニン、リジン又はアルギニンである、
    (e)配列番号1の110位に対応する位置のアミノ酸がロイシン又はチロシンである、
    (f)配列番号1の113位に対応する位置のアミノ酸がリジン又はアルギニンである、
    (g)配列番号1の355位に対応する位置のアミノ酸がセリンである、
    (h)配列番号1の419位に対応する位置のアミノ酸がリジンである、
    (i) 配列番号1の68位に対応する位置のアミノ酸がアスパラギンである、
    (j) 配列番号1の356位に対応する位置のアミノ酸がスレオニンである、
    である、請求項3に記載の方法。
  5. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される2以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、請求項4に記載の方法。
  6. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される3以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、請求項5に記載の方法。
  7. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される4以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、請求項6に記載の方法。
  8. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される5以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、請求項7に記載の方法。
  9. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される6以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、請求項8に記載の方法。
  10. ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼがコニオカエタ(Coniochaeta)属、ユーペニシリウム(Eupenicillium)属、ピレノケータ(Pyrenochaeta)属、アルスリニウム(Arthrinium)属、カーブラリア(Curvularia)属、ネオコスモスポラ(Neocosmospora)属、クリプトコッカス(Cryptococcus)属、フェオスフェリア(Phaeosphaeria)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、エメリセラ(Emericella)属、ウロクラディウム(Ulocladium)属、またはペニシリウム(Penicillium)属由来である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の試料中のヘモグロビンA1cの測定方法。
  11. ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼがコニオカエタ エスピー(Coniochaeta sp.)、ユーペニシリウム テレナム(Eupenicillium terrenum)、ピレノケータ エスピー(Pyrenochaeta sp.)、アルスリニウム エスピー(Arthrinium sp.)、カーブラリア クラベータ(Curvularia clavata)、ネオコスモスポラ バシンフェクタ(Neocosmospora vasinfecta)、クリプトコッカス ネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans)、フェオスフェリア ノドラム(Phaeosphaeria nodorum)、アスペルギルス ニードランス(Aspergillus nidulans)、エメリセラ ニードランス(Emericella nidulans)属、ウロクラディウム エスピー(Ulocladium sp.)、またはペニシリウム ヤンシネラム(Penicillium janthinelum)もしくはペニシリウム クリソゲナム(Penicillium chrysogenum)由来である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の試料中のヘモグロビンA1cの測定方法。
  12. ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、以下からなる群より選択されるアマドリアーゼである、請求項1に記載の試料中のヘモグロビンA1cの測定方法。
    (i) 配列番号141又は143に示すアミノ酸配列に1又は数個のアミノ酸の置換、欠失又は付加がなされたアミノ酸配列を有するアマドリアーゼ。
    (ii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、当該アマドリアーゼの全長アミノ酸配列が配列番号141又は143のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有し、配列番号141の第10位〜32位、36〜41位、49〜52位、54〜58位、73〜75位、84〜86位、88〜90位、120〜122位、145〜150位、156〜162位、164〜170位、180〜182位、202〜205位、207〜211位、214〜224位、227〜230位、236〜241位、243〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、295〜297位、306〜308位、310〜316位、324〜329位、332〜334位、341〜344位、346〜355位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、389〜394位、405〜410位及び423〜431位のアミノ酸配列からなる相同性領域におけるアミノ酸配列と当該アマドリアーゼの対応する位置の相同性領域におけるアミノ酸配列とが90%以上の配列同一性を有するアマドリアーゼ。
  13. アマドリアーゼがさらに、配列番号1に示すアミノ酸配列における以下のアミノ酸、
    (i)262位のアスパラギン、
    (ii)257位のバリン、
    (iii)249位のグルタミン酸
    (iv)253位のグルタミン酸、
    (v)337位のグルタミン、
    (vi)340位のグルタミン酸、
    (vii)232位のアスパラギン酸、
    (viii)129位のアスパラギン酸、
    (ix)132位のアスパラギン酸、
    (x)133位のグルタミン酸、
    (xi)44位のグルタミン酸、
    (xii)256位のグリシン、
    (xiii)231位のグルタミン酸、及び
    (xiv)81位のグルタミン酸、
    よりなる群から選択されるアミノ酸に対応する位置で1つまたはそれ以上のアミノ酸残基の置換を有し、かつ
    場合によりカルボキシル末端からの3アミノ酸残基を欠失していてもよい、請求項3〜12のいずれか1項に記載の測定方法。
  14. 以下の(1)および(2)の成分を含むことを特徴とする、試料中のヘモグロビンA1cの測定用試薬キット。
    (1)ヘモグロビンA1cに直接作用して、過酸化水素を生成する作用を有するアマドリアーゼ。
    (2)過酸化水素を測定するための試薬。
  15. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するものである、請求項14に記載のキット。
  16. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有し、かつ、以下の(i)〜(iii)からなる群より選択されるアマドリアーゼ、
    (i) アマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸配列の以下(a)から(j)よりなる群から選択される位置に対応する位置で当該アマドリアーゼのアミノ酸配列が1つまたはそれ以上のアミノ酸残基の置換を有するアマドリアーゼ、
    (a)配列番号1の62位、
    (b)配列番号1の63位、
    (c)配列番号1の102位、
    (d)配列番号1の106位、
    (e)配列番号1の110位、
    (f)配列番号1の113位、
    (g)配列番号1の355位、
    (h)配列番号1の419位、
    (i)配列番号1の68位、
    (j)配列番号1の356位、
    (ii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、配列番号1に示すアミノ酸配列における62位、63位、102位、106位、110位、113位、355位、419、68位及び356位に対応する位置以外の位置における1又は数個のアミノ酸が置換、欠失又は付加されたアミノ酸配列からなるアマドリアーゼ、
    (iii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、当該アマドリアーゼの全長アミノ酸配列が配列番号1のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有し、配列番号1の第10位〜32位、36〜41位、49〜52位、54〜58位、63〜65位、73〜75位、84〜86位、88〜90位、120〜122位、145〜150位、156〜162位、164〜170位、180〜182位、202〜205位、207〜211位、214〜224位、227〜230位、236〜241位、243〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、295〜297位、306〜308位、310〜316位、324〜329位、332〜334位、341〜344位、346〜355位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、389〜394位、405〜410位及び423〜431位のアミノ酸配列からなる相同性領域におけるアミノ酸配列と当該アマドリアーゼの対応する位置の相同性領域におけるアミノ酸配列とが90%以上の配列同一性を有するアマドリアーゼ、
    である、請求項14又は15に記載のキット。
  17. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の以下(a)から(j)よりなる群から選択される1つまたはそれ以上の位置に対応する位置のアミノ酸が以下の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼ、
    (a)配列番号1の62位に対応する位置のアミノ酸がアラニン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、システイン、セリン、スレオニン又はプロリンである、
    (b)配列番号1の63位に対応する位置のアミノ酸がアラニン又はヒスチジンである、
    (c)配列番号1の102位に対応する位置のアミノ酸がリジンである、
    (d)配列番号1の106位に対応する位置のアミノ酸がアラニン、リジン又はアルギニンである、
    (e)配列番号1の110位に対応する位置のアミノ酸がロイシン又はチロシンである、
    (f)配列番号1の113位に対応する位置のアミノ酸がリジン又はアルギニンである、
    (g)配列番号1の355位に対応する位置のアミノ酸がセリンである、
    (h)配列番号1の419位に対応する位置のアミノ酸がリジンである、
    (i) 配列番号1の68位に対応する位置のアミノ酸がアスパラギンである、
    (j) 配列番号1の356位に対応する位置のアミノ酸がスレオニンである、
    である、請求項16に記載のキット。
  18. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される2以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、請求項17に記載のキット。
  19. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される3以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、請求項18に記載のキット。
  20. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される4以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、請求項19に記載のキット。
  21. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される5以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、請求項20に記載のキット。
  22. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用するアマドリアーゼが、アマドリアーゼのアミノ酸配列を配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1記載のアミノ酸の(a)から(j)よりなる群から選択される6以上の位置に対応する位置のアミノ酸が、当該(a)から(j)の各々に記載されるアミノ酸残基であり、かつ、α−フルクトシルバリルヒスチジルロイシルスレオニルプロリルグルタミン酸(αF6P)に対し0.1U/mg以上の比活性を有するアマドリアーゼである、請求項21に記載のキット。
  23. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用して、過酸化水素を生成する作用を有するアマドリアーゼが、コニオカエタ(Coniochaeta)属、ユーペニシリウム(Eupenicillium)属、ピレノケータ(Pyrenochaeta)属、アルスリニウム(Arthrinium)属、カーブラリア(Curvularia)属、ネオコスモスポラ(Neocosmospora)属、クリプトコッカス(Cryptococcus)属、フェオスフェリア(Phaeosphaeria)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、エメリセラ(Emericella)属、ウロクラディウム(Ulocladium)属、またはペニシリウム(Penicillium)属由来である、請求項14〜22のいずれか1項に記載のキット。
  24. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用して、過酸化水素を生成する作用を有するアマドリアーゼが、
    (i) 配列番号141又は143に示すアミノ酸配列に1又は数個のアミノ酸の置換、欠失又は付加がなされたアミノ酸配列を有するアマドリアーゼ、または
    (ii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、当該アマドリアーゼの全長アミノ酸配列が配列番号141又は143のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有し、配列番号141の第10位〜32位、36〜41位、49〜52位、54〜58位、73〜75位、84〜86位、88〜90位、120〜122位、145〜150位、156〜162位、164〜170位、180〜182位、202〜205位、207〜211位、214〜224位、227〜230位、236〜241位、243〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、295〜297位、306〜308位、310〜316位、324〜329位、332〜334位、341〜344位、346〜355位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、389〜394位、405〜410位及び423〜431位のアミノ酸配列からなる相同性領域におけるアミノ酸配列と当該アマドリアーゼの対応する位置の相同性領域におけるアミノ酸配列とが90%以上の配列同一性を有するアマドリアーゼ
    である、請求項14〜23のいずれか1項に記載のキット。
  25. 前記ヘモグロビンA1cに直接作用して、過酸化水素を生成する作用を有するアマドリアーゼがさらに配列番号1に示すアミノ酸配列における以下のアミノ酸、
    (i)262位のアスパラギン、
    (ii)257位のバリン、
    (iii)249位のグルタミン酸
    (iv)253位のグルタミン酸、
    (v)337位のグルタミン、
    (vi)340位のグルタミン酸、
    (vii)232位のアスパラギン酸、
    (viii)129位のアスパラギン酸、
    (ix)132位のアスパラギン酸、
    (x)133位のグルタミン酸、
    (xi)44位のグルタミン酸、
    (xii)256位のグリシン、
    (xiii)231位のグルタミン酸、及び
    (xiv)81位のグルタミン酸、
    よりなる群から選択されるアミノ酸に対応する位置で1つまたはそれ以上のアミノ酸残基の置換を有し、かつ
    場合によりカルボキシル末端からの3アミノ酸残基を欠失していてもよい、請求項16〜24のいずれか1項に記載のキット。
  26. 以下からなる群より選択されるアマドリアーゼ、
    (i) アマドリアーゼのアミノ酸配列を、配列番号1記載のアミノ酸配列とアライメントしたときに、配列番号1に示すアミノ酸配列における68位に対応する位置のアミノ酸がアスパラギンであるか、配列番号1に示すアミノ酸配列における356位に対応する位置のアミノ酸がスレオニンであり、かつα−フルクトシルヘキサペプチド(αF6P)に対する活性を有するアマドリアーゼ、
    (ii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、配列番号1に示すアミノ酸配列における68位又は356位に対応する位置以外の位置における1又は数個のアミノ酸が置換、欠失又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつαF6Pに対する活性を有するアマドリアーゼ、
    (iii) 前記(i)のアマドリアーゼにおいて、配列番号1に示すアミノ酸配列における68位に対応する位置のアミノ酸がアスパラギンであるか、配列番号1に示すアミノ酸配列における356位に対応する位置のアミノ酸がスレオニンであり、かつ、当該アマドリアーゼの全長アミノ酸配列が配列番号1のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有し、配列番号1の第10位〜32位、36〜41位、49〜52位、54〜58位、63〜65位、73〜75位、84〜86位、88〜90位、120〜122位、145〜150位、156〜162位、164〜170位、180〜182位、202〜205位、207〜211位、214〜224位、227〜230位、236〜241位、243〜248位、258〜261位、266〜268位、270〜273位、275〜287位、295〜297位、306〜308位、310〜316位、324〜329位、332〜334位、341〜344位、346〜355位、357〜363位、370〜383位、385〜387位、389〜394位、405〜410位及び423〜431位のアミノ酸配列からなる相同性領域におけるアミノ酸配列と当該アマドリアーゼの対応する位置の相同性領域におけるアミノ酸配列とが90%以上の配列同一性を有し、αF6Pに対する活性を有するアマドリアーゼ。
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