JP2024504439A - エステラーゼ変異体及びその用途 - Google Patents
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Abstract
エステラーゼ変異体及びその用途を提供する。前記エステラーゼ変異体のアミノ酸配列は、配列番号１に示される配列を備え、アミノ酸変異が起こる部位は、Ｎ５１Ｇ部位を含む。前記エステラーゼ変異体は、タンパク質の構造と機能を変えることを実現しており、酵素特異性と酵素活性はいずれも向上しており、酵素の使用量を低減させており、産業的生産のコストを削減している。
Description
本発明は、バイオテクノロジーの分野に関し、具体的に言えば、エステラーゼ変異体及びその用途に関する。
医薬品、農薬及び他のファインケミカル産業の発展に伴い、有機合成はますます大きなチャレンジに直面するようになる。第一に、生物体内のキラル識別能力により、薬物分子の中で１つの立体異性体しか治療効果を持たない場合が多く、他の立体異性体は治療効果がないか副作用さえある。第二に、医薬品などの小ロット生産で高付加価値の製品は構造の複雑さと多様性を備えるが、生産プロセスは化学及び位置選択性を備えれば、不必要な保護と脱保護のステップを省略して（従来の有機合成では、保護と脱保護のステップを加えて反応の化学及び位置選択性の不足を補うのが一般的である）、生産プロセスを大幅に最適化することができ、これによって生産コストを削減する。したがって、新規な有機合成技術は次のいくつかの特徴を備えなければならない。化学選択性、位置選択性と立体選択性が高いこと、反応条件が温和であること、反応媒体及び後処理による環境汚染が少ないことなどである。生体触媒技術はちょうどこれらの特徴を備えており、生体触媒反応は条件が温和であり、一般に中性と室温、又は同様の条件下において行われる。多くの場合、生体触媒反応が水相において行われるため、環境汚染が少ない。生体触媒反応は、一般に高い化学選択性、位置選択性と立体選択性などの特徴を備える。したがって、生体触媒技術の有機合成における応用は、非常に大きな科学的な意義と実用的価値を持っている。
エステラーゼとは、エステル結合の加水分解能力を備える一連の酵素の総称であり、動物、植物、微生物の中に幅広く存在しており、有機合成において幅広く応用される一連の加水分解酵素であり、遺伝子工学改変で最も多く研究されている酵素でもあり、８つのファミリーに分けられており、作用基質の種類、即ち、カルボン酸エステル、チオエステル、リン酸モノエステル、リン酸ジエステル、リン脂質硫酸塩、硫酸エステルによって分類される。由来の異なるエステラーゼは、異なる触媒特性と触媒活性を備える。
特許（ＣＮ１０５８０２９３５Ｂ）では、深海のサンプルに対しスクリーニングしてシュードモナス・オリジハビタンス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ ｏｒｙｚｉｈａｂｉｔａｎｓ）を得て、エステラーゼ遺伝子ＰＨＥ１４を得て、発現ベクターを構築し発現株で形質転換して、組換え発現エステラーゼＰＨＥ１４を得て、これはキラルな乳酸メチルの製造に用いることができる。特許（ＣＮ１０４９８８１６５Ｂ）では、深海の汚泥からエステラーゼ遺伝子ｅｓｔ４を抽出し、当該エステラーゼ遺伝子ｅｓｔ４を含む遺伝子工学株を構築して、当該遺伝子ｅｓｔ４の異種発現を実現し、且つ様々な短鎖テルペンエステルの触媒合成と様々な芳香族第二級アルコールの速度論的光学分割などの反応に用いることに成功している。
野生型生体触媒は、その天然基質には一般に良好な反応性と選択性を備えるが、非天然基質の場合は、それらの反応性、安定性と選択性が一般に好ましくない。生体触媒を有機合成に応用する場合、多くの場合に非天然基質であるため、一般に、定向進化により野生型酵素を改変させることにより、非天然基質に対するその反応性、安定性と選択性（化学選択性、位置選択性と立体選択性を含む）を向上させることができ、これによって生産に応用することができる。
本発明は、エステラーゼ変異体及びその用途を提供して、酵素特異性を向上させることを目的とする。
前記目的を達成するための本発明の一態様によれば、エステラーゼ変異体を提供する。当該エステラーゼ変異体は、配列番号１に示される配列にアミノ酸変異が起こる配列を備え、アミノ酸変異が起こる部位は、Ｎ５１Ｇ部位を含む。
さらに、アミノ酸変異が起こる部位は、Ｎ５１Ｇ、Ｍ５２Ｆ／Ｌ／Ｎ／Ｙ／Ｇ／Ｗ、Ｗ１１５Ｐ、Ｔ１１７Ｌ／Ｍ／Ｆ／Ｗ／Ａ／Ｉ、Ｓ１４０Ａ／Ｇ／Ｎ／Ｃ／Ｔ／Ｖ／Ｌ／Ｐ、Ａ１４２Ｖ／Ｌ／Ｐ／Ｓ、Ｖ１６７Ｍ、Ｉ１９５Ｌ／Ｆ／Ｔ／Ｖ、Ｗ１９６Ｉ／Ｌ／Ｖ、Ｄ２１７Ｍ／Ｑ／Ａ／Ｓ／Ｇ、Ｌ２３１Ｔ／Ｉ、Ｖ２６７Ｅ／Ｃ／Ｉ／Ｖ及びＳ２９５Ｔ／Ａ／Ｙ／Ｆ／Ｍ／Ｎのいずれか１つ又は複数をさらに含み、ここで、「／」は「又は」を表す。
さらに、アミノ酸変異が起こる部位は、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｇ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｎ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｔ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ａ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ａ１４２Ｖ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ａ１４２Ｐ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ａ１４２Ｓ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ａ１４２Ｌ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｄ２１７Ｑ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｄ２１７Ａ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｄ２１７Ｓ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｄ２１７Ｇ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｌ２３１Ｉ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｆ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｌ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｎ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｙ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｇ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｗ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ１９５Ｆ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ１９５Ｌ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ１９５Ｔ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ１９５Ｖ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｄ２１７Ｓ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｌ２３１Ｉ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｖ２６７Ｉ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ２６８Ｖ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｆ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｍ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｎ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｇ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｄのいずれかの組み合わせ変異部位を含む。
本発明の別の態様によれば、ＤＮＡ分子を提供する。当該ＤＮＡ分子は、前記エステラーゼ変異体をコードする。
本発明のもう１つの態様によれば、組換えプラスミドを提供する。当該組換えプラスミドに前記いずれかのＤＮＡ分子が連結されている。
さらに、組換えプラスミドは、ｐＥＴ－２２ａ（＋）、ｐＥＴ－２２ｂ（＋）、ｐＥＴ－３ａ（＋）、ｐＥＴ－３ｄ（＋）、ｐＥＴ－１１ａ（＋）、ｐＥＴ－１２ａ（＋）、ｐＥＴ－１４ｂ、ｐＥＴ－１５ｂ（＋）、ｐＥＴ－１６ｂ（＋）、ｐＥＴ－１７ｂ（＋）、ｐＥＴ－１９ｂ（＋）、ｐＥＴ－２０ｂ（＋）、ｐＥＴ－２１ａ（＋）、ｐＥＴ－２３ａ（＋）、ｐＥＴ－２３ｂ（＋）、ｐＥＴ－２４ａ（＋）、ｐＥＴ－２５ｂ（＋）、ｐＥＴ－２６ｂ（＋）、ｐＥＴ－２７ｂ（＋）、ｐＥＴ－２８ａ（＋）、ｐＥＴ－２９ａ（＋）、ｐＥＴ－３０ａ（＋）、ｐＥＴ－３１ｂ（＋）、ｐＥＴ－３２ａ（＋）、ｐＥＴ－３５ｂ（＋）、ｐＥＴ－３８ｂ（＋）、ｐＥＴ－３９ｂ（＋）、ｐＥＴ－４０ｂ（＋）、ｐＥＴ－４１ａ（＋）、ｐＥＴ－４１ｂ（＋）、ｐＥＴ－４２ａ（＋）、ｐＥＴ－４３ａ（＋）、ｐＥＴ－４３ｂ（＋）、ｐＥＴ－４４ａ（＋）、ｐＥＴ－４９ｂ（＋）、ｐＱＥ２、ｐＱＥ９、ｐＱＥ３０、ｐＱＥ３１、ｐＱＥ３２、ｐＱＥ４０、ｐＱＥ７０、ｐＱＥ８０、ｐＲＳＥＴ－Ａ、ｐＲＳＥＴ－Ｂ、ｐＲＳＥＴ－Ｃ、ｐＧＥＸ－５Ｘ－１、ｐＧＥＸ－６ｐ－１、ｐＧＥＸ－６ｐ－２、ｐＢＶ２２０、ｐＢＶ２２１、ｐＢＶ２２２、ｐＴｒｃ９９Ａ、ｐＴｗｉｎ１、ｐＥＺＺ１８、ｐＫＫ２３２－８、ｐＵＣ－１８又はｐＵＣ－１９である。
本発明のさらにもう１つの態様によれば、宿主細胞を提供する。当該宿主細胞は、前記いずれかの組換えプラスミドを含有する。
さらに、宿主細胞は、原核細胞又は真核細胞を含み、好ましくは、原核細胞は、大腸菌ＢＬ２１細胞又は大腸菌ＤＨ５αコンピテントセルであり、真核細胞は、酵母である。
本発明のもう１つの態様によれば、キラル酸の生産方法を提供する。当該方法は、エステラーゼを用いてエステル化合物の触媒反応を行うステップを含み、エステラーゼは、前記いずれかのエステラーゼ変異体である。
さらに、エステル化合物は、
であり、反応生成物は、
であり、式中、Ｒ１は、－ＣＨ３、－ＣＨ２ＣＨ３、－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３又は－ＣＨＣＨ３ＣＨ３を表し、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ、独立的に、－Ｈ、－Ｆ、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－ＣＨ３又は－ＣＨ２ＣＨ３を表し、好ましくは、エステル化合物は、
である。
さらに、エステラーゼ変異体の触媒反応のｐＨは、８．５～９．０であり、反応温度は、３０～３５℃である。
本発明のエステラーゼ変異体は、配列番号１に示されるエステラーゼにおいて、部位特異的変異の方法により変異させることによって、そのアミノ酸配列を変えて、タンパク質の構造と機能を変えることを実現し、さらに定向型スクリーニングの方法により、前記変異部位を備えるエステラーゼを得るものであるため、これらのエステラーゼ変異体は、酵素特異性が大幅に向上しているという利点を備え、且つ酵素活性もこれに応じて向上しており、これによって酵素の使用量を大幅に低減させ、産業的生産のコストを削減している。
なお、矛盾がなければ、本願の実施例及び実施例の特徴を互いに組み合わせることができる。以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
本発明は、定向進化の方法によりエステラーゼの特異性を向上させ、エステラーゼの使用量を低減させる。本発明の鋳型アミノ酸の配列（由来はＢａｃｉｌｌｕｓ ｓｐ．０１－８５５であり、ＮＣＢＩ配列番号はＡＹ６４０６２２であり、参照先はｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｎｕｃｃｏｒｅ／ＡＹ６４０６２２である）は、配列番号１（ＭＧＳＮＮＤＮＭＧＫＲＧＧＮＬＭＩＴＩＰＴＶＨＫＶＳＬＰＮＧＥＶＭＧＹＲＫＲＤＧＧＥＫＴＩＬＬＶＨＧＮＭＴＳＳＫＨＷＤＬＦＦＥＴＦＰＡＳＹＴＬＶＡＩＤＭＲＧＦＧＥＳＳＹＮＫＲＶＥＧＩＥＤＦＡＱＤＬＫＦＦＶＤＱＬＧＬＮＤＦＴＭＩＧＷＳＴＧＧＡＶＣＭＱＦＥＡＱＹＰＧＹＣＤＫＩＶＬＩＳＳＡＳＴＲＧＹＰＦＦＧＴＨＳＤＧＴＰＤＬＮＱＲＬＫＴＶＤＤＩＥＫＤＰＭＲＴＩＰＩＱＱＡＹＤＴＧＮＲＡＬＬＫＴＩＷＮＳＬＩＹＴＨＮＱＰＥＥＫＲＹＥＡＹＶＤＤＭＭＴＱＲＮＬＡＤＶＹＨＡＬＮＴＦＮＩＳＳＶＴＮＧＬＴＥＧＴＮＱＡＮＬＩＲＩＰＶＬＶＬＲＧＥＲＤＬＶＩＳＫＥＭＴＥＥＩＶＥＤＬＧＴＮＳＴＹＫＥＬＳＡＳＧＨＳＰＦＩＤＤＣＤＱＬＴＮＩＩＴＤＦＬＥＫ）であり、対応するヌクレオチド配列は、配列番号２（ＡＴＧＧＧＣＡＧＣＡＡＴＡＡＣＧＡＣＡＡＣＡＴＧＧＧＴＡＡＡＣＧＴＧＧＣＧＧＣＡＡＣＣＴＧＡＴＧＡＴＣＡＣＣＡＴＣＣＣＧＡＣＡＧＴＧＣＡＴＡＡＡＧＴＧＡＧＣＣＴＧＣＣＧＡＡＴＧＧＣＧＡＡＧＴＧＡＴＧＧＧＴＴＡＴＣＧＴＡＡＧＣＧＣＧＡＣＧＧＣＧＧＴＧＡＡＡＡＡＡＣＣＡＴＣＣＴＧＣＴＧＧＴＧＣＡＣＧＧＣＡＡＣＡＴＧＡＣＣＡＧＣＡＧＣＡＡＡＣＡＴＴＧＧＧＡＣＣＴＧＴＴＣＴＴＣＧＡＧＡＣＣＴＴＴＣＣＧＧＣＡＡＧＣＴＡＴＡＣＡＣＴＧＧＴＧＧＣＣＡＴＣＧＡＴＡＴＧＣＧＣＧＧＣＴＴＣＧＧＣＧＡＡＡＧＣＡＧＣＴＡＴＡＡＣＡＡＡＣＧＣＧＴＧＧＡＡＧＧＣＡＴＣＧＡＧＧＡＣＴＴＴＧＣＣＣＡＧＧＡＣＣＴＧＡＡＡＴＴＣＴＴＣＧＴＧＧＡＴＣＡＧＣＴＧＧＧＣＣＴＧＡＡＣＧＡＴＴＴＣＡＣＣＡＴＧＡＴＣＧＧＴＴＧＧＡＧＣＡＣＡＧＧＣＧＧＣＧＣＣＧＴＧＴＧＴＡＴＧＣＡＧＴＴＴＧＡＡＧＣＣＣＡＧＴＡＴＣＣＧＧＧＣＴＡＣＴＧＣＧＡＣＡＡＧＡＴＴＧＴＧＣＴＧＡＴＴＡＧＣＡＧＣＧＣＡＡＧＣＡＣＣＣＧＴＧＧＣＴＡＴＣＣＧＴＴＴＴＴＴＧＧＴＡＣＣＣＡＣＡＧＣＧＡＴＧＧＣＡＣＣＣＣＧＧＡＴＣＴＧＡＡＴＣＡＧＣＧＣＣＴＧＡＡＧＡＣＣＧＴＧＧＡＣＧＡＣＡＴＣＧＡＡＡＡＡＧＡＴＣＣＴＡＴＧＣＧＣＡＣＣＡＴＴＣＣＧＡＴＣＣＡＧＣＡＧＧＣＣＴＡＣＧＡＴＡＣＣＧＧＴＡＡＣＣＧＣＧＣＣＣＴＧＣＴＧＡＡＡＡＣＣＡＴＣＴＧＧＡＡＴＡＧＣＣＴＧＡＴＴＴＡＣＡＣＣＣＡＣＡＡＣＣＡＧＣＣＧＧＡＧＧＡＡＡＡＧＣＧＣＴＡＴＧＡＧＧＣＣＴＡＴＧＴＧＧＡＣＧＡＣＡＴＧＡＴＧＡＣＣＣＡＧＣＧＴＡＡＴＣＴＧＧＣＣＧＡＴＧＴＧＴＡＴＣＡＣＧＣＣＣＴＧＡＡＣＡＣＡＴＴＣＡＡＣＡＴＴＡＧＣＡＧＣＧＴＧＡＣＣＡＡＣＧＧＣＣＴＧＡＣＣＧＡＧＧＧＣＡＣＣＡＡＴＣＡＧＧＣＣＡＡＣＣＴＧＡＴＣＣＧＣＡＴＣＣＣＴＧＴＧＣＴＧＧＴＴＣＴＧＣＧＣＧＧＣＧＡＡＣＧＣＧＡＣＣＴＧＧＴＧＡＴＣＡＧＣＡＡＡＧＡＧＡＴＧＡＣＣＧＡＧＧＡＧＡＴＣＧＴＧＧＡＧＧＡＴＣＴＧＧＧＣＡＣＣＡＡＣＡＧＣＡＣＣＴＡＴＡＡＡＧＡＧＣＴＧＡＧＣＧＣＣＡＧＣＧＧＣＣＡＣＡＧＣＣＣＴＴＴＴＡＴＣＧＡＴＧＡＴＴＧＣＧＡＣＣＡＧＣＴＧＡＣＣＡＡＣＡＴＣＡＴＣＡＣＣＧＡＴＴＴＴＣＴＧＧＡＧＡＡＡＴＡＡ）である。
最初に、部位特異的変異によりエステラーゼに変異部位を導入し、変異体に対し特異性を検出して、特異性が向上している変異体を選択する。そのうち、変異体Ｎ５１Ｇは、最初の鋳型と比べて特異性が大幅に向上している。後に、触媒活性が向上している変異体を得るために、Ｎ５１Ｇを鋳型として引き続き変異させる。
なお、部位特異的変異とは、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）などの方法により標的ＤＮＡフラグメント（ゲノムであってもよいし、プラスミドはであってもよい）に所定の変化（一般には有利な方向性を示す変化）を導入することを指し、塩基の付加、欠失、点突然変異などを含む。部位特異的変異は、ＤＮＡによって発現される標的タンパク質の性状及び特性を迅速かつ効率的に向上することができるため、遺伝子研究分野で非常に役立つ手段の１つである。
全プラスミドを用いるＰＣＲによる部位特異的変異導入の方法は、シンプルで効果的であるため、現在よく利用される手段である。その原理は、変異部位を含む一対のプライマー（フォワード、リバース）と、鋳型プラスミドをアニーリングした後にポリメラーゼで「環状に伸長」させることであり（いわゆる環状伸長とは、ポリメラーゼによって鋳型に従いプライマーを伸長させ、一周したらプライマーの５’末端に戻って終止し、さらに加熱とアニーリングの繰り返しで伸長させるという循環を指す）、この反応は、ローリングサークル増幅と違って、複数のタンデムコピーは形成されない。フォワード・リバースプライマーの伸長産物はアニーリング後にペアリングしてニックを備えるオープンサークルプラスミドになる。Ｄｐｎ Ｉで伸長産物を酵素切断し、鋳型となったプラスミドは通常の大腸菌に由来しており、ｄａｍメチル化によって修飾されているため、Ｄｐｎ Ｉに感受性であるため切断され、インビトロにおいて合成された変異配列を備えるプラスミドはメチル化されていないため切断されず、そのために、その後の形質転換で形質転換に成功し、即ち、変異プラスミドのクローンを得ることができる。変異プラスミドを大腸菌細胞の中に形質転換し、次に、超音波による細胞破砕の方法で粗酵素を得る。
上記では変異プラスミドを大腸菌細胞の中に形質転換して、大腸菌の中で過剰に発現させなければならない。次に、超音波による細胞破砕の方法で粗酵素を得る。エステラーゼの誘導発現の最適条件は、２５℃、０．１ｍＭ ＩＰＴＧで１６時間誘導することである。
ソフトウェアを用いてエステラーゼの三次元的構造に対してコンピュータシミュレーション解析を行うことにより、変異が起こる部位は基質結合部位の近くに位置することを発見し、変異後に基質と酵素の結合を強めているという可能性があるため、これによって触媒効率が向上している。
本発明の典型的な一実施形態によれば、エステラーゼ変異体を提供する。当該エステラーゼ変異体は、配列番号１に示される配列にアミノ酸変異が起こる配列を備え、アミノ酸変異が起こる部位は、Ｎ５１Ｇ部位を含む。
好ましくは、アミノ酸変異が起こる部位は、Ｎ５１Ｇ、Ｍ５２Ｆ／Ｌ／Ｎ／Ｙ／Ｇ／Ｗ、Ｗ１１５Ｐ、Ｔ１１７Ｌ／Ｍ／Ｆ／Ｗ／Ａ／Ｉ、Ｓ１４０Ａ／Ｇ／Ｎ／Ｃ／Ｔ／Ｖ／Ｌ／Ｐ、Ａ１４２Ｖ／Ｌ／Ｐ／Ｓ、Ｖ１６７Ｍ、Ｉ１９５Ｌ／Ｆ／Ｔ／Ｖ、Ｗ１９６Ｉ／Ｌ／Ｖ、Ｄ２１７Ｍ／Ｑ／Ａ／Ｓ／Ｇ、Ｌ２３１Ｔ／Ｉ、Ｖ２６７Ｅ／Ｃ／Ｉ／Ｖ及びＳ２９５Ｔ／Ａ／Ｙ／Ｆ／Ｍ／Ｎのいずれか１つ又は複数をさらに含み、ここで、「／」は「又は」を表す。
より好ましくは、アミノ酸変異が起こる部位は、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｇ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｎ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｔ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ａ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ａ１４２Ｖ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ａ１４２Ｐ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ａ１４２Ｓ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ａ１４２Ｌ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｄ２１７Ｑ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｄ２１７Ａ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｄ２１７Ｓ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｄ２１７Ｇ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｌ２３１Ｉ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｆ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｌ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｎ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｙ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｇ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｗ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ１９５Ｆ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ１９５Ｌ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ１９５Ｔ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ１９５Ｖ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｄ２１７Ｓ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｌ２３１Ｉ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｖ２６７Ｉ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ２６８Ｖ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｆ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｍ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｎ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｇ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｄのいずれかの組み合わせ変異部位を含む。
本発明のエステラーゼ変異体は、配列番号１に示されるエステラーゼにおいて、部位特異的変異の方法により変異させることによって、そのアミノ酸配列を変えて、タンパク質の構造と機能を変えることを実現し、さらに定向型スクリーニングの方法により、前記変異部位を備えるエステラーゼを得るものであるため、これらのエステラーゼ変異体は、酵素特異性が大幅に向上しているという利点を備え、且つ酵素活性もこれに応じて向上しており、これによって酵素の使用量を大幅に低減させ、産業的生産のコストを削減している。
本発明の典型的な一実施形態によれば、ＤＮＡ分子を提供する。前記ＤＮＡによってコードされるエステラーゼは、酵素活性と酵素の安定性が向上しており、アミノ酸の産業的生産では酵素の添加量を減少させ、後処理の難しさを軽減させることができる。
本発明の前記ＤＮＡ分子は、「発現カセット」の形態で存在してもよい。「発現カセット」とは、線状又は環状の核酸分子を指し、特定のヌクレオチド配列を適切な宿主細胞において発現させることを指示できるＤＮＡ及びＲＮＡ配列をカバーしている。一般に、標的ヌクレオチドに作動可能に連結されるプロモーターを含み、それは、任意に、終止シグナル及び／又は他の調節要素に作動可能に連結される。発現カセットは、ヌクレオチド配列の正しい翻訳に必要な配列をさらに含んでもよい。コード領域は、一般に標的タンパク質をコードするが、センス又はアンチセンス方向においては、標的機能ＲＮＡ（例えば、アンチセンスＲＮＡ又は非翻訳ＲＮＡ）をもコードする。標的ポリヌクレオチド配列を含む発現カセットは、キメラであってもよく、これは、その少なくとも１つの成分がその少なくとも１つの他の成分と異種であることを意味する。発現カセットは、天然に存在するものであってもよいが、ただし、異種発現に有効な組換えから形成される。
本発明の典型的な一実施形態によれば、組換えプラスミドを提供する。当該組換えプラスミドは、前記いずれかのＤＮＡ分子を含有する。前記組換えプラスミド中のＤＮＡ分子は組換えプラスミドの適切な位置に配置され、これによって前記ＤＮＡ分子を正しく、円滑に複製、転写又は発現することができる。
本発明で前記ＤＮＡ分子を限定する時に修飾語「含有」が用いられるが、ＤＮＡ配列の両端にその機能と関係のない他の配列を無条件に加えてもよいということを意味しない。組換え操作の要件を満たすために、ＤＮＡ配列の両端に適切な制限酵素の切断部位を付加し、又は開始コドン、終止コドンなどを追加する必要があるということは当業者に知られており、そのため、閉鎖形の表現で限定するとこれらの状況を確実にカバーすることができない。
本発明で使用する用語「プラスミド」は、二本鎖又は一本鎖の線状又は環状の形態のあらゆるプラスミド、コスミド、ファージ又はアグロバクテリウムによるバイナリー核酸分子を含み、好ましくは、組換え発現プラスミドであり、原核発現プラスミドであってもよいし真核発現プラスミドであってもよいが、原核発現プラスミドであることが好ましく、一部の実施形態において、組換えプラスミドは、ｐＥＴ－２２ａ（＋）、ｐＥＴ－２２ｂ（＋）、ｐＥＴ－３ａ（＋）、ｐＥＴ－３ｄ（＋）、ｐＥＴ－１１ａ（＋）、ｐＥＴ－１２ａ（＋）、ｐＥＴ－１４ｂ、ｐＥＴ－１５ｂ（＋）、ｐＥＴ－１６ｂ（＋）、ｐＥＴ－１７ｂ（＋）、ｐＥＴ－１９ｂ（＋）、ｐＥＴ－２０ｂ（＋）、ｐＥＴ－２１ａ（＋）、ｐＥＴ－２３ａ（＋）、ｐＥＴ－２３ｂ（＋）、ｐＥＴ－２４ａ（＋）、ｐＥＴ－２５ｂ（＋）、ｐＥＴ－２６ｂ（＋）、ｐＥＴ－２７ｂ（＋）、ｐＥＴ－２８ａ（＋）、ｐＥＴ－２９ａ（＋）、ｐＥＴ－３０ａ（＋）、ｐＥＴ－３１ｂ（＋）、ｐＥＴ－３２ａ（＋）、ｐＥＴ－３５ｂ（＋）、ｐＥＴ－３８ｂ（＋）、ｐＥＴ－３９ｂ（＋）、ｐＥＴ－４０ｂ（＋）、ｐＥＴ－４１ａ（＋）、ｐＥＴ－４１ｂ（＋）、ｐＥＴ－４２ａ（＋）、ｐＥＴ－４３ａ（＋）、ｐＥＴ－４３ｂ（＋）、ｐＥＴ－４４ａ（＋）、ｐＥＴ－４９ｂ（＋）、ｐＱＥ２、ｐＱＥ９、ｐＱＥ３０、ｐＱＥ３１、ｐＱＥ３２、ｐＱＥ４０、ｐＱＥ７０、ｐＱＥ８０、ｐＲＳＥＴ－Ａ、ｐＲＳＥＴ－Ｂ、ｐＲＳＥＴ－Ｃ、ｐＧＥＸ－５Ｘ－１、ｐＧＥＸ－６ｐ－１、ｐＧＥＸ－６ｐ－２、ｐＢＶ２２０、ｐＢＶ２２１、ｐＢＶ２２２、ｐＴｒｃ９９Ａ、ｐＴｗｉｎ１、ｐＥＺＺ１８、ｐＫＫ２３２－８、ｐＵＣ－１８又はｐＵＣ－１９から選ばれる。より好ましくは、前記組換えプラスミドは、ｐＥＴ－２２ｂ（＋）である。
本発明の典型的な一実施形態によれば、宿主細胞を提供し、宿主細胞は、前記いずれかの組換えプラスミドを含有する。本発明に適する宿主細胞は、原核細胞又は真核細胞を含むが、これらに限定されない。好ましくは、原核細胞は、大腸菌ＢＬ２１細胞又は大腸菌ＤＨ５αコンピテントセルであり、真核細胞は、酵母である。
本発明の典型的な一実施形態によれば、キラル酸の生産方法を提供する。当該方法は、エステラーゼを用いてエステル化合物の触媒反応を行うステップを含み、エステラーゼは、前記いずれかのエステラーゼ変異体である。本発明の前記エステラーゼはより優れた特異性、ないしはより高い酵素触媒活性を備えるため、本発明のエステラーゼ変異体を利用してキラル酸を製造する場合は生産コストを削減できるだけでなく、得られるアミノ酸のｅｅ値はより高い。
本発明の典型的な一実施形態によれば、エステル化合物は、
であり、反応生成物は、
であり、式中、Ｒ１は、－ＣＨ３、－ＣＨ２ＣＨ３、－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３又は－ＣＨＣＨ３ＣＨ３を表し、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ、独立的に、－Ｈ、－Ｆ、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－ＣＨ３及び－ＣＨ２ＣＨ３のうちの少なくとも１つの基によって置換されるものを表し、
好ましくは、エステル化合物は、
である。
好ましくは、エステル化合物は、
好ましくは、エステラーゼ変異体の触媒反応のｐＨ範囲は、８．５～９．０であり、反応温度は、３０～３５℃である。
以下、特定の実施例を用いて本発明の有益な効果をさらに説明する。
（実施例１）
２０ｍｇの基質１を加え、１ｍＬの反応系であり、エステラーゼは２ｍｇであり、０．３Ｍ リン酸カリウム緩衝液（ｐＨ ７．５）である。３０℃で１６時間反応させた後、１ｍＬの反応系に５０μＬの６Ｍ ＨＣｌを加え、ｐＨは２～３であり、均一に混合した後に２ｍＬの酢酸エチルを加え、充分に振盪した後、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して適量の無水硫酸マグネシウムを加え、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して気相検出を行い、変換率とｅ．ｅ．値を検出し、基質２と基質３については、基質１と同じ系の反応及び処理方式を実行する。結果は表１を参照する。
２０ｍｇの基質１を加え、１ｍＬの反応系であり、エステラーゼは２ｍｇであり、０．３Ｍ リン酸カリウム緩衝液（ｐＨ ７．５）である。３０℃で１６時間反応させた後、１ｍＬの反応系に５０μＬの６Ｍ ＨＣｌを加え、ｐＨは２～３であり、均一に混合した後に２ｍＬの酢酸エチルを加え、充分に振盪した後、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して適量の無水硫酸マグネシウムを加え、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して気相検出を行い、変換率とｅ．ｅ．値を検出し、基質２と基質３については、基質１と同じ系の反応及び処理方式を実行する。結果は表１を参照する。
活性が母体に対して減少及び増加する倍率について、－－－は１０～５０倍の減少であり、－－は５～１０倍の減少であり、－は１～５倍の減少であり、＋は１～５倍の増加であり、＋＋は５～１０倍の増加であり、＋＋＋は１０～５０倍の増加であり、＋＋＋＋は５０倍を超える増加である。
＊はｅｅ値が０％未満であり、＊＊はｅｅ値が０～５０％であり、＊＊＊はｅｅ値が５０～９５％であり、＊＊＊＊はｅｅ値が９５％を超えていることである。
（実施例２）
２０ｍｇの基質４を加え、１ｍＬの反応系であり、エステラーゼは２ｍｇであり、０．３Ｍ リン酸カリウム緩衝液（ｐＨ ７．５）である。３０℃で１６時間反応させた後、１ｍＬの反応系に５０μＬの６Ｍ ＨＣｌを加え、ｐＨは２～３であり、均一に混合した後に２ｍＬの酢酸エチルを加え、充分に振盪した後、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して適量の無水硫酸マグネシウムを加え、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して気相検出を行い、変換率とｅ．ｅ．値を検出し、基質５については、基質４と同じ系の反応及び処理方式を実行する。結果は表２を参照する。
２０ｍｇの基質４を加え、１ｍＬの反応系であり、エステラーゼは２ｍｇであり、０．３Ｍ リン酸カリウム緩衝液（ｐＨ ７．５）である。３０℃で１６時間反応させた後、１ｍＬの反応系に５０μＬの６Ｍ ＨＣｌを加え、ｐＨは２～３であり、均一に混合した後に２ｍＬの酢酸エチルを加え、充分に振盪した後、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して適量の無水硫酸マグネシウムを加え、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して気相検出を行い、変換率とｅ．ｅ．値を検出し、基質５については、基質４と同じ系の反応及び処理方式を実行する。結果は表２を参照する。
活性が母体に対して減少及び増加する倍率について、－－－は１０～５０倍の減少であり、－－は５～１０倍の減少であり、－は１～５倍の減少であり、＋は１～５倍の増加であり、＋＋は５～１０倍の増加であり、＋＋＋は１０～５０倍の増加であり、＋＋＋＋は５０倍を超える増加である。
＊はｅｅ値が０％未満であり、＊＊はｅｅ値が０～５０％であり、＊＊＊はｅｅ値が５０～９５％であり、＊＊＊＊はｅｅ値が９５％を超えていることである。
引き続き変異を行って、生成物のｅｅ値を高めるとともに、基質濃度を高め、反応量を低減させる。
（実施例３）
３３ｍｇの基質１を加え、１ｍＬの反応系であり、エステラーゼは３．３ｍｇであり、５０μＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドであり、０．３Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ ８．５）である。３０℃で１６時間反応させた後、１ｍＬの反応系に５０μＬの６Ｍ ＨＣｌを加え、ｐＨは２～３であり、均一に混合した後に２ｍＬの酢酸エチルを加え、充分に振盪した後、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して適量の無水硫酸マグネシウムを加え、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して気相検出を行い、変換率とｅ．ｅ．値を検出し、基質２と基質３については、基質１と同じ系の反応及び処理方式を実行する。結果は表３を参照する。
３３ｍｇの基質１を加え、１ｍＬの反応系であり、エステラーゼは３．３ｍｇであり、５０μＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドであり、０．３Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ ８．５）である。３０℃で１６時間反応させた後、１ｍＬの反応系に５０μＬの６Ｍ ＨＣｌを加え、ｐＨは２～３であり、均一に混合した後に２ｍＬの酢酸エチルを加え、充分に振盪した後、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して適量の無水硫酸マグネシウムを加え、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して気相検出を行い、変換率とｅ．ｅ．値を検出し、基質２と基質３については、基質１と同じ系の反応及び処理方式を実行する。結果は表３を参照する。
活性が母体に対して減少及び増加する倍率について、－－－は１０～５０倍の減少であり、－－は５～１０倍の減少であり、－は１～５倍の減少であり、＋は１～５倍の増加であり、＋＋は５～１０倍の増加であり、＋＋＋は１０～５０倍の増加であり、＋＋＋＋は５０倍を超える増加である。
＊はｅｅ値が０％未満であり、＊＊はｅｅ値が０～５０％であり、＊＊＊はｅｅ値が５０～９５％であり、＊＊＊＊はｅｅ値が９５％を超えていることである。
（実施例４）
３３ｍｇの基質４を加え、１ｍＬの反応系であり、エステラーゼは３．３ｍｇであり、５０μＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドであり、０．３Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ ８．５）である。３０℃で１６時間反応させた後、１ｍＬの反応系に５０μＬの６Ｍ ＨＣｌを加え、ｐＨは２～３であり、均一に混合した後に２ｍＬの酢酸エチルを加え、充分に振盪した後、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して適量の無水硫酸マグネシウムを加え、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して気相検出を行い、変換率とｅ．ｅ．値を検出し、基質５については、基質４と同じ系の反応及び処理方式を実行する。結果は表４を参照する。
３３ｍｇの基質４を加え、１ｍＬの反応系であり、エステラーゼは３．３ｍｇであり、５０μＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドであり、０．３Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ ８．５）である。３０℃で１６時間反応させた後、１ｍＬの反応系に５０μＬの６Ｍ ＨＣｌを加え、ｐＨは２～３であり、均一に混合した後に２ｍＬの酢酸エチルを加え、充分に振盪した後、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して適量の無水硫酸マグネシウムを加え、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して気相検出を行い、変換率とｅ．ｅ．値を検出し、基質５については、基質４と同じ系の反応及び処理方式を実行する。結果は表４を参照する。
活性が母体に対して減少及び増加する倍率について、－－－は１０～５０倍の減少であり、－－は５～１０倍の減少であり、－は１～５倍の減少であり、＋は１～５倍の増加であり、＋＋は５～１０倍の増加であり、＋＋＋は１０～５０倍の増加であり、＋＋＋＋は５０倍を超える増加である。
＊はｅｅ値が０％未満であり、＊＊はｅｅ値が０～５０％であり、＊＊＊はｅｅ値が５０～９５％であり、＊＊＊＊はｅｅ値が９５％を超えていることである。
有益な変異部位をさらに組み合わせて、基質濃度をさらに高め、反応量を低減させる。
（実施例５）
５０ｍｇの基質１を加え、１ｍＬの反応系であり、エステラーゼは５ｍｇであり、５０μＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドであり、０．３Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ ８．５）である。３０℃で１６時間反応させた後、１ｍＬの反応系に５０μＬの６Ｍ ＨＣｌを加え、ｐＨは２～３であり、均一に混合した後に２ｍＬの酢酸エチルを加え、充分に振盪した後、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して適量の無水硫酸マグネシウムを加え、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して気相検出を行い、変換率とｅ．ｅ．値を検出し、基質２と基質３については、基質１と同じ系の反応及び処理方式を実行する。結果は表５を参照する。
５０ｍｇの基質１を加え、１ｍＬの反応系であり、エステラーゼは５ｍｇであり、５０μＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドであり、０．３Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ ８．５）である。３０℃で１６時間反応させた後、１ｍＬの反応系に５０μＬの６Ｍ ＨＣｌを加え、ｐＨは２～３であり、均一に混合した後に２ｍＬの酢酸エチルを加え、充分に振盪した後、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して適量の無水硫酸マグネシウムを加え、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して気相検出を行い、変換率とｅ．ｅ．値を検出し、基質２と基質３については、基質１と同じ系の反応及び処理方式を実行する。結果は表５を参照する。
活性が母体に対して減少及び増加する倍率について、－－－は１０～５０倍の減少であり、－－は５～１０倍の減少であり、－は１～５倍の減少であり、＋は１～５倍の増加であり、＋＋は５～１０倍の増加であり、＋＋＋は１０～５０倍の増加であり、＋＋＋＋は５０倍を超える増加である。
＊はｅｅ値が０％未満であり、＊＊はｅｅ値が０～５０％であり、＊＊＊はｅｅ値が５０～９５％であり、＊＊＊＊はｅｅ値が９５％を超えていることである。
（実施例６）
５０ｍｇの基質４を加え、１ｍＬの反応系であり、エステラーゼは５ｍｇであり、５０μＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドであり、０．３Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ ８．５）である。３０℃で１６時間反応させた後、１ｍＬの反応系に５０μＬの６Ｍ ＨＣｌを加え、ｐＨは２～３であり、均一に混合した後に２ｍＬの酢酸エチルを加え、充分に振盪した後、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して適量の無水硫酸マグネシウムを加え、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して気相検出を行い、変換率とｅ．ｅ．値を検出し、基質５については、基質４と同じ系の反応及び処理方式を実行する。結果は表６を参照する。
５０ｍｇの基質４を加え、１ｍＬの反応系であり、エステラーゼは５ｍｇであり、５０μＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドであり、０．３Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ ８．５）である。３０℃で１６時間反応させた後、１ｍＬの反応系に５０μＬの６Ｍ ＨＣｌを加え、ｐＨは２～３であり、均一に混合した後に２ｍＬの酢酸エチルを加え、充分に振盪した後、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して適量の無水硫酸マグネシウムを加え、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して気相検出を行い、変換率とｅ．ｅ．値を検出し、基質５については、基質４と同じ系の反応及び処理方式を実行する。結果は表６を参照する。
活性が母体に対して減少及び増加する倍率について、－－－は１０～５０倍の減少であり、－－は５～１０倍の減少であり、－は１～５倍の減少であり、＋は１～５倍の増加であり、＋＋は５～１０倍の増加であり、＋＋＋は１０～５０倍の増加であり、＋＋＋＋は５０倍を超える増加である。
＊はｅｅ値が０％未満であり、＊＊はｅｅ値が０～５０％であり、＊＊＊はｅｅ値が５０～９５％であり、＊＊＊＊はｅｅ値が９５％を超えていることである。
（実施例７）
反応条件に応じて、反応系を最適化する。
５０ｍｇの基質１を加え、１ｍＬの反応系であり、エステラーゼ（Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｎ）は５ｍｇであり、５０μＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドであり、０．３Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ ８．５）である。反応条件に応じて、反応系を最適化し、異なる濃度の共溶媒ＤＭＳＯ（０～２０％）、ＤＭＦ（０～２０％）であり、異なる濃度の緩衝液（０．１～１Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ ｐＨ ８．５）、異なるｐＨの緩衝液（０．３Ｍ ＫＰＢ ｐＨ ７～８、０．３Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ ｐＨ ８～９）であり、反応温度（２０～５０℃）である。１６時間反応させた後、１ｍＬの反応系に５０μＬの６Ｍ ＨＣｌを加え、ｐＨは２～３であり、均一に混合した後に２ｍＬの酢酸エチルを加え、充分に振盪した後、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して適量の無水硫酸マグネシウムを加え、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して気相検出を行い、変換率とｅ．ｅ．値を検出する。結果は表７～表１０を参照する。
反応条件に応じて、反応系を最適化する。
５０ｍｇの基質１を加え、１ｍＬの反応系であり、エステラーゼ（Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｎ）は５ｍｇであり、５０μＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドであり、０．３Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ ８．５）である。反応条件に応じて、反応系を最適化し、異なる濃度の共溶媒ＤＭＳＯ（０～２０％）、ＤＭＦ（０～２０％）であり、異なる濃度の緩衝液（０．１～１Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ ｐＨ ８．５）、異なるｐＨの緩衝液（０．３Ｍ ＫＰＢ ｐＨ ７～８、０．３Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ ｐＨ ８～９）であり、反応温度（２０～５０℃）である。１６時間反応させた後、１ｍＬの反応系に５０μＬの６Ｍ ＨＣｌを加え、ｐＨは２～３であり、均一に混合した後に２ｍＬの酢酸エチルを加え、充分に振盪した後、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して適量の無水硫酸マグネシウムを加え、１２０００ｒｐｍで３分間遠心分離し、上清を取得して気相検出を行い、変換率とｅ．ｅ．値を検出する。結果は表７～表１０を参照する。
活性が母体に対して減少及び増加する倍率について、－－－は１０～５０倍の減少であり、－－は５～１０倍の減少であり、－は１～５倍の減少であり、＋は１～５倍の増加であり、＋＋は５～１０倍の増加であり、＋＋＋は１０～５０倍の増加であり、＋＋＋＋は５０倍を超える増加である。
＊はｅｅ値が０％未満であり、＊＊はｅｅ値が０～５０％であり、＊＊＊はｅｅ値が５０～９５％であり、＊＊＊＊はｅｅ値が９５％を超えていることである。
最適化した反応系において、１０ｇの基質で増幅反応を行う。
（実施例８）
最適化した反応系において、増幅反応を行い、１０ｇの基質１を加え、１００ｍＬの反応系であり、エステラーゼ（Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｎ）は２５０ｍｇであり、５ｍＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドであり、０．５Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ ９．０）である。３０℃で反応させ、反応時間を追跡しながらサンプルを採取して検出し、ｐＨを約９．０に調整し、５０時間反応した時に、変換率は４８％であり、ｅ．ｅ．値は９８％である。反応サンプルに対して後処理し、６Ｍ ＨＣｌを加えて、ｐＨを２～３に調整し、均一に混合した後に２００ｍＬの酢酸エチルを加えて、抽出し、充分に振盪した後、有機層を分離し、適量の無水硫酸ナトリウムを加え、さらに濾過し、有機層に対し回転蒸発処理を行い、最後に４．４ｇのサンプルを得て、純度は９８％であり、ｅ．ｅ．値は９８％であり、さらに核磁気検出を行い、収率は４５％である。
最適化した反応系において、増幅反応を行い、１０ｇの基質１を加え、１００ｍＬの反応系であり、エステラーゼ（Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｎ）は２５０ｍｇであり、５ｍＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドであり、０．５Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ ９．０）である。３０℃で反応させ、反応時間を追跡しながらサンプルを採取して検出し、ｐＨを約９．０に調整し、５０時間反応した時に、変換率は４８％であり、ｅ．ｅ．値は９８％である。反応サンプルに対して後処理し、６Ｍ ＨＣｌを加えて、ｐＨを２～３に調整し、均一に混合した後に２００ｍＬの酢酸エチルを加えて、抽出し、充分に振盪した後、有機層を分離し、適量の無水硫酸ナトリウムを加え、さらに濾過し、有機層に対し回転蒸発処理を行い、最後に４．４ｇのサンプルを得て、純度は９８％であり、ｅ．ｅ．値は９８％であり、さらに核磁気検出を行い、収率は４５％である。
（実施例９）
最適化した反応系において、増幅反応を行い、１０ｇの基質４を加え、１００ｍＬの反応系であり、エステラーゼ（Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｎ）は２５０ｍｇであり、５ｍＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドであり、０．５Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ ９．０）である。３０℃で反応させ、反応時間を追跡しながらサンプルを採取して検出し、ｐＨを約９．０に調整し、６０時間反応した時に、変換率は４８％であり、ｅ．ｅ．値は９８％である。反応サンプルに対して後処理し、６Ｍ ＨＣｌを加えて、ｐＨを２～３に調整し、均一に混合した後に３００ｍＬの酢酸エチルを加えて、抽出し、充分に振盪した後、有機層を分離し、適量の無水硫酸ナトリウムを加え、さらに濾過し、有機層に対し回転蒸発処理を行い、最後に４．３ｇのサンプルを得て、純度は９８％であり、ｅ．ｅ．値は９８％であり、さらに核磁気検出を行い、収率は４４％である。
最適化した反応系において、増幅反応を行い、１０ｇの基質４を加え、１００ｍＬの反応系であり、エステラーゼ（Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｎ）は２５０ｍｇであり、５ｍＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドであり、０．５Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ ９．０）である。３０℃で反応させ、反応時間を追跡しながらサンプルを採取して検出し、ｐＨを約９．０に調整し、６０時間反応した時に、変換率は４８％であり、ｅ．ｅ．値は９８％である。反応サンプルに対して後処理し、６Ｍ ＨＣｌを加えて、ｐＨを２～３に調整し、均一に混合した後に３００ｍＬの酢酸エチルを加えて、抽出し、充分に振盪した後、有機層を分離し、適量の無水硫酸ナトリウムを加え、さらに濾過し、有機層に対し回転蒸発処理を行い、最後に４．３ｇのサンプルを得て、純度は９８％であり、ｅ．ｅ．値は９８％であり、さらに核磁気検出を行い、収率は４４％である。
上述したのは、本発明を限定するものではなく、本発明の好ましい実施例に過ぎず、当業者にとって、本発明には様々な補正と変化があってもよい。本発明の趣旨と原則内において、補正、同等の置換、改良などを行う場合、そのいずれも本発明の請求範囲に含まれるものとする。
Claims (12)
- 配列番号１に示される配列にアミノ酸変異が起こる配列を備え、前記アミノ酸変異が起こる部位は、Ｎ５１Ｇ部位であることを特徴とするエステラーゼ変異体。
- 前記アミノ酸変異が起こる部位は、Ｎ５１Ｇ＋Ｗ１１５Ｐ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｌ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｆ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｗ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ａ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｉ、Ｎ５１Ｇ＋Ａ１４２Ｖ、Ｎ５１Ｇ＋Ｖ１６７Ｍ、Ｎ５１Ｇ＋Ｗ１９６Ｉ、Ｎ５１Ｇ＋Ｗ１９６Ｌ、Ｎ５１Ｇ＋Ｗ１９６Ｖ、Ｎ５１Ｇ＋Ｄ２１７Ｍ、Ｎ５１Ｇ＋Ｌ２３１Ｔ、Ｎ５１Ｇ＋Ｌ２３１Ｉ、Ｎ５１Ｇ＋Ｖ２６７Ｅ、Ｎ５１Ｇ＋Ｖ２６７Ｃ、Ｎ５１Ｇ＋Ｓ２９５Ｔ、Ｎ５１Ｇ＋Ｓ２９５Ａ、Ｎ５１Ｇ＋Ｓ２９５Ｙ、Ｎ５１Ｇ＋Ｓ２９５Ｆ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｇ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｎ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｔ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ａ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ａ１４２Ｖ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ａ１４２Ｐ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ａ１４２Ｓ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ａ１４２Ｌ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｄ２１７Ｑ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｄ２１７Ａ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｄ２１７Ｓ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｄ２１７Ｇ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｌ２３１Ｉ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｆ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｌ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｎ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｙ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｇ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｍ５２Ｗ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ１９５Ｆ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ１９５Ｌ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ１９５Ｔ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ１９５Ｖ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｄ２１７Ｓ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｌ２３１Ｉ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｖ２６７Ｉ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｉ２６８Ｖ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｆ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｍ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｎ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｇ、Ｎ５１Ｇ＋Ｔ１１７Ｍ＋Ｓ１４０Ｃ＋Ｓ２９５Ｄのいずれかの組み合わせ変異部位であることを特徴とする請求項１に記載のエステラーゼ変異体。
- 請求項１又は２に記載のエステラーゼ変異体をコードすることを特徴とするＤＮＡ分子。
- 請求項３に記載のＤＮＡ分子が連結されていることを特徴とする組換えプラスミド。
- 前記組換えプラスミドは、ｐＥＴ－２２ａ（＋）、ｐＥＴ－２２ｂ（＋）、ｐＥＴ－３ａ（＋）、ｐＥＴ－３ｄ（＋）、ｐＥＴ－１１ａ（＋）、ｐＥＴ－１２ａ（＋）、ｐＥＴ－１４ｂ、ｐＥＴ－１５ｂ（＋）、ｐＥＴ－１６ｂ（＋）、ｐＥＴ－１７ｂ（＋）、ｐＥＴ－１９ｂ（＋）、ｐＥＴ－２０ｂ（＋）、ｐＥＴ－２１ａ（＋）、ｐＥＴ－２３ａ（＋）、ｐＥＴ－２３ｂ（＋）、ｐＥＴ－２４ａ（＋）、ｐＥＴ－２５ｂ（＋）、ｐＥＴ－２６ｂ（＋）、ｐＥＴ－２７ｂ（＋）、ｐＥＴ－２８ａ（＋）、ｐＥＴ－２９ａ（＋）、ｐＥＴ－３０ａ（＋）、ｐＥＴ－３１ｂ（＋）、ｐＥＴ－３２ａ（＋）、ｐＥＴ－３５ｂ（＋）、ｐＥＴ－３８ｂ（＋）、ｐＥＴ－３９ｂ（＋）、ｐＥＴ－４０ｂ（＋）、ｐＥＴ－４１ａ（＋）、ｐＥＴ－４１ｂ（＋）、ｐＥＴ－４２ａ（＋）、ｐＥＴ－４３ａ（＋）、ｐＥＴ－４３ｂ（＋）、ｐＥＴ－４４ａ（＋）、ｐＥＴ－４９ｂ（＋）、ｐＱＥ２、ｐＱＥ９、ｐＱＥ３０、ｐＱＥ３１、ｐＱＥ３２、ｐＱＥ４０、ｐＱＥ７０、ｐＱＥ８０、ｐＲＳＥＴ－Ａ、ｐＲＳＥＴ－Ｂ、ｐＲＳＥＴ－Ｃ、ｐＧＥＸ－５Ｘ－１、ｐＧＥＸ－６ｐ－１、ｐＧＥＸ－６ｐ－２、ｐＢＶ２２０、ｐＢＶ２２１、ｐＢＶ２２２、ｐＴｒｃ９９Ａ、ｐＴｗｉｎ１、ｐＥＺＺ１８、ｐＫＫ２３２－８、ｐＵＣ－１８又はｐＵＣ－１９であることを特徴とする請求項４に記載の組換えプラスミド。
- 請求項４又は５に記載の組換えプラスミドを含有することを特徴とする宿主細胞。
- 原核細胞又は真核細胞を含むことを特徴とする請求項６に記載の宿主細胞。
- 前記原核細胞は、大腸菌ＢＬ２１細胞又は大腸菌ＤＨ５αコンピテントセルであり、前記真核細胞は、酵母であることを特徴とする請求項７に記載の宿主細胞。
- エステラーゼを用いてエステル化合物の触媒反応を行うステップを含むキラル酸の生産方法において、前記エステラーゼは、請求項１又は２に記載のエステラーゼ変異体であることを特徴とする方法。
- 前記エステル化合物は、
- 前記エステル化合物は、
- 前記エステラーゼ変異体の触媒反応のｐＨは、８．５～９．０であり、反応温度は、３０～３５℃であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
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