JP2627755B2 - Production of acylneulaminate cytidyltransferase - Google Patents

Production of acylneulaminate cytidyltransferase

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JP2627755B2
JP2627755B2 JP31316387A JP31316387A JP2627755B2 JP 2627755 B2 JP2627755 B2 JP 2627755B2 JP 31316387 A JP31316387 A JP 31316387A JP 31316387 A JP31316387 A JP 31316387A JP 2627755 B2 JP2627755 B2 JP 2627755B2
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cytidylyltransferase
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、エシェリヒア属に属するアシルノイラミネ
ートシチジリルトランスフェラーゼ(Acylneuraminatec
ytidylyltransferase)生産菌由来のアシルノイラミネ
ートシチジリルトランスフェラーゼ遺伝子を含む染色体
DNA(以下、染色体DNAと略称する)断片を組込んでなる
新しい組換え体プラスミド、該プラスミドを導入して形
質転換した微生物、及び該微生物を用いたアシルノイラ
ミネートシチジリルトランスフェラーゼを製造する方法
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to an acylneuraminate cytidylyltransferase belonging to the genus Escherichia (Acylneuraminatec).
chromosome containing acylneulaminate cytidylyltransferase gene from ytidylyltransferase) -producing bacteria
A new recombinant plasmid incorporating a DNA (hereinafter abbreviated as chromosomal DNA) fragment, a microorganism transformed by introducing the plasmid, and a method for producing acylneulaminate cytidylyltransferase using the microorganism About.

アシルノイラミネートシチジリルトランスフェラーゼ
[EC2.7.7.43]はシチジントリホスフェートとシアル酸
からシチジンモノホスホシアル酸を合成する酵素であ
り、シチジンモノホスホシアル酸、なかんずくシチジン
モノホスホN−アセチルノイラミン酸は、中枢神経及び
末梢神経系における神経刺激の障害、及び癌等の治療に
有用である。
Acylneulaminate cytidylyltransferase [EC 2.7.7.43] is an enzyme that synthesizes cytidine monophosphosialic acid from cytidine triphosphate and sialic acid, and is cytidine monophosphosialic acid, especially cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid. Is useful for the treatment of disorders of nerve stimulation in the central nervous system and peripheral nervous system, and cancer.

(従来の技術) アシルノイラミネートシチジリルトランスフェラーゼ
は、ウシ、ブタの顎下腺、その他の動物組織、あるいは
髄膜炎菌(Neisseria menigitidis)、大腸菌(Escher
ichia coli)等の微生物の一部に存在することが知ら
れている。
(Prior art) Acylneulaminate cytidylyltransferase can be obtained from bovine and porcine submandibular glands and other animal tissues, or Neisseria menigitidis, Escherichia coli (Escher).
It is known to be present in some microorganisms such as ichia coli.

(発明が解決しようとする問題点) アシルノイラミネートシチジリルトランスフェラーゼ
を動物組織から調製するにあたっては、該酵素の失活を
免れるために、屠殺後速やかに該組織を摘出し、酵素を
抽出する必要があること、また、原料の動物組織を確保
しなければならないという規模的な難点があり、大量調
製が難しい。
(Problems to be Solved by the Invention) In preparing acylneulaminate cytidylyltransferase from animal tissues, in order to avoid inactivation of the enzyme, the tissue is immediately removed after slaughter and the enzyme is extracted. It is difficult to prepare in large quantities due to the necessity and the need to secure animal tissues as raw materials.

他方、前記の微生物から調製する場合は微生物の大量
培養は可能であるが、微生物菌体中のアシルノイラミネ
ートシチジリルトランスフェラーゼ含量は極めて低いも
のであり、該菌体中にシチジントリホスフェート分解酵
素が含まれているため、シチジンモノホスホシアル酸の
合成に使用するに際しては、その収量を上げるためには
アシルノイラミネートシチジリルトランスフェラーゼを
イオン交換クロマトグラフィー等で高度に精製して該分
解酵素を除去した後、使用する必要がある等の難点を有
している。
On the other hand, when the microorganism is prepared from the microorganism, large-scale culture of the microorganism is possible, but the content of acylneulaminate cytidylyltransferase in the microorganism is extremely low, and the cytidine triphosphate degrading enzyme is contained in the microorganism. Therefore, when used in the synthesis of cytidine monophosphosialic acid, in order to increase the yield, acylneuraminate cytidylyltransferase is highly purified by ion-exchange chromatography or the like to decompose the enzyme. It has disadvantages such as the need to use it after removal.

このような煩雑な精製操作をしなくても、アシルノイ
ラミネートシチジリルトランスフェラーゼ生産能が高い
微生物によるアシルノイラミネートシチジリルトランス
フェラーゼの製造法、即ちシチジンモノホスホシアル酸
合成収率の高い該酵素の製造法の開発が望まれている。
Even without such a complicated purification operation, a method for producing acylneulaminate cytidylyltransferase by a microorganism having a high acylneulaminate cytidylyltransferase-producing ability, that is, the enzyme having a high cytidine monophosphosialic acid synthesis yield. There is a demand for the development of a manufacturing method for the above.

(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、かかる欠点を解決するために種々検討
した結果、本発明を完成するに至った。
(Means for Solving the Problems) The present inventors have conducted various studies to solve the above-mentioned drawbacks, and as a result, have completed the present invention.

即ち、本発明はエシェリヒア属に属するアシルノイラ
ミネートシチジリルトランスフェラーゼ生産菌由来の染
色体DNA断片を抽出し、これをプラスミドに組込んで組
換え体プラスミドを作成し、この組換え体プラスミドを
エシェリヒア属に属する微生物に導入することによって
形質転換させた微生物を取得し、この形質転換微生物を
栄養培地に培養することによって培養物中にアシルノイ
ラミネートシチジリルトランスフェラーゼを著量蓄積さ
せるものである。
That is, the present invention extracts a chromosomal DNA fragment derived from an acylneulaminate cytidylyltransferase-producing bacterium belonging to the genus Escherichia, and integrates the chromosomal DNA fragment into a plasmid to prepare a recombinant plasmid. And obtaining a transformed microorganism by introducing the microorganism into a nutrient medium by introducing the transformed microorganism into a nutrient medium, whereby a significant amount of acylneulaminate cytidylyltransferase is accumulated in the culture.

以下、本発明を詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

エシェリヒア属に属するアシルノイラミネートシチジ
リルトランスフェラーゼ生産菌、例えばアシルノイラミ
ネートシチジリルトランスフェラーゼ活性を有する大腸
菌等から染色体DNAを単離する方法は常法に従って、例
えばBiochimica et Biophysica Acta Vol.72,pp619
−629(1963)記載のフェノール法により行うことがで
きる。
A method for isolating chromosomal DNA from an acylneulaminate cytidylyltransferase-producing bacterium belonging to the genus Escherichia, such as Escherichia coli having acylneulaminate cytidylyltransferase activity, is carried out according to a conventional method, for example, Biochimica et Biophysica Acta Vol. 72, pp619.
-629 (1963).

染色体DNAのプラスミドへの組込みは常法に従って、
例えば染色体DAN及びプラスミドを制限酵素でそれぞれ
切断してDAN断片を調製した後、両DNA断片を混合し、DN
Aリガーゼで処理することによって行うことができる。
Incorporation of chromosomal DNA into a plasmid is carried out according to a standard method.
For example, a chromosomal DAN and a plasmid are each cut with a restriction enzyme to prepare a DAN fragment, then both DNA fragments are mixed, and DN
It can be performed by treating with A ligase.

ここでベクターDNAとして用いられるプラスミドとし
ては、適当な選択マーカーを有し、多コピーのものが好
適で、例えば、pBR322,pUC18,ラムダファージ等が挙げ
られる。
As the plasmid used as the vector DNA, a plasmid having an appropriate selection marker and having multiple copies is suitable, and examples thereof include pBR322, pUC18, and lambda phage.

また、制限酵素としては、例えばBamH I,EcoR I,Hind
III,Pst I,Sal I等が例示されるが、Hind IIIが好適に
用いられる。また、DNAリガーゼとしては例えばT4ファ
ージ由来のT4−DNAリガーゼが好適に用いられる。
As restriction enzymes, for example, BamH I, EcoR I, Hind
III, Pst I, Sal I and the like are exemplified, and Hind III is preferably used. Further, as the DNA ligase, for example, T4-DNA ligase derived from T4 phage is suitably used.

次いで、上記方法で得られた組換え体プラスミドは常
法、例えばMolecular Cloning,A Laboratory Manua
l,Cold Spring Harbor Laboratory pp250−253(19
82)に記載の塩化カルシウム処理法や塩化カルシウム−
塩化ルビジウム処理法等により、宿主菌細胞となるエシ
ェリヒア属に属する微生物菌体内、例えば大腸菌内に導
入する。
Next, the recombinant plasmid obtained by the above method is subjected to a conventional method, for example, Molecular Cloning, A Laboratory Manua.
l, Cold Spring Harbor Laboratory pp250-253 (19
82) The calcium chloride treatment method described in
The cells are introduced into microorganisms belonging to the genus Escherichia as host cells, for example, into Escherichia coli by a rubidium chloride treatment method or the like.

所望の組換え体プラスミド(即ち、アシルノイラミネ
ートシチジリルトランスフェラーゼの遺伝情報を担う染
色体DNA断片を組み込んだプラムミド)を含有する菌株
は、菌体をトルエン処理し、その懸濁液を酵素試料とし
て常法、例えばMethods in Enzymology Vol.8,pp208
−210(1966)に記載の方法でアッセイすることによ
り、選択し、取得することができる。
A strain containing the desired recombinant plasmid (ie, a prammid incorporating a chromosomal DNA fragment carrying the genetic information of acylneulaminate cytidylyltransferase) is obtained by treating the cells with toluene and using the suspension as an enzyme sample. Conventional methods, for example, Methods in Enzymology Vol. 8, pp208
The assay can be selected and obtained by assaying according to the method described in -210 (1966).

かくして得られた組換え体プラスミドを含有する微生
物としては、例えばエシェリヒア・コリKJ537(微工研
菌寄第9682号)が挙げられる。
As a microorganism containing the recombinant plasmid thus obtained, for example, Escherichia coli KJ537 (Microtechnical Laboratory No. 9682) can be mentioned.

上記の如くして取得した本発明の微生物は、培養すれ
ば培養物中に著量のアシルノイラミネートシチジリルト
ランスフェラーゼを蓄積する。
The microorganism of the present invention obtained as described above accumulates a significant amount of acylneulaminate cytidylyltransferase in the culture when cultured.

本発明の微生物の培養に用いられる培地としては、炭
素源、窒素源、無機塩等を含む天然培地または合成培地
のいずれも使用できる。炭素源としては、例えばグルコ
ース、フラクトース、シュークロース等、また窒素源と
しては、例えば塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、
硫酸アンモニウム等の無機態窒素の他、酵母エキス、ペ
プトン、肉エキス等の有機態窒素を使用できる。また、
無機塩としては、例えば塩化マグネシウム、塩化マンガ
ン等の添加が効果的である。用いる炭素源の濃度は0.05
−5WT%,好適には0.5WT%,窒素源の濃度は0.05−5WT
%,好適には0.5WT%,また、無機塩は0.005WT%程度添
加するのが好ましい。
As a medium used for culturing the microorganism of the present invention, any of a natural medium or a synthetic medium containing a carbon source, a nitrogen source, an inorganic salt and the like can be used. As the carbon source, for example, glucose, fructose, sucrose and the like, and as the nitrogen source, for example, ammonium chloride, ammonium nitrate,
In addition to inorganic nitrogen such as ammonium sulfate, organic nitrogen such as yeast extract, peptone, and meat extract can be used. Also,
As the inorganic salt, for example, addition of magnesium chloride, manganese chloride or the like is effective. The concentration of the carbon source used is 0.05
-5WT%, preferably 0.5WT%, nitrogen source concentration 0.05-5WT
%, Preferably 0.5 WT%, and about 0.005 WT% of the inorganic salt.

培養は振とう培養、あるいは通気攪拌培養等の好気条
件下に行われ、培養温度は20−42℃,好適には37℃、ま
た、培養pHは6−8、好適には7が好ましく、培養時間
は通常12−48時間で完了する。
The cultivation is carried out under aerobic conditions such as shaking culture or aeration and stirring culture, and the culture temperature is 20-42 ° C, preferably 37 ° C, and the culture pH is 6-8, preferably 7; The culture time is usually completed in 12 to 48 hours.

次に、上記培養液から遠心分離等の方法で培養した菌
体を集め、更に、この菌体からアシルノイラミネートシ
チジリルトランスフェラーゼを抽出する場合は、超音波
処理、フレンチプレス処理、凍結融解処理等によって細
胞を破砕し、該酵素を抽出する。更に、この菌体破砕抽
出液から、アシルノイラミネートシチジリルトランスフ
ェラーゼを精製する場合は硫安塩析法、イオン交換クロ
マトグラフィー、ゲル濾過法等の常法により、精製酵素
を得ることができる。
Next, cells cultured by a method such as centrifugation are collected from the above culture solution, and further, when acylneulaminate cytidylyltransferase is extracted from the cells, ultrasonic treatment, French press treatment, freeze-thaw treatment The cells are disrupted by, for example, extracting the enzyme. Furthermore, when purifying the acylneulaminate cytidylyltransferase from the cell lysate extract, a purified enzyme can be obtained by a conventional method such as ammonium sulfate precipitation, ion exchange chromatography, or gel filtration.

シチジンモノホスホN−アセチルノイラミン酸等のシ
チジンモノホスホシアル酸の製造に際しては、遠心分離
等の方法で集めた上記の培養菌体を各種界面活性剤等で
処理し、その処理菌体を直接使用することによっても、
また上記の菌体破砕抽出液を何ら処理することなく使用
することによっても、シチジントリホスホフェートとシ
アル酸から高効率で生産することができる。
In the production of cytidine monophosphosialic acid such as cytidine monophospho N-acetylneuraminic acid, the cultured cells collected by a method such as centrifugation are treated with various surfactants and the treated cells are directly treated. By using,
Also, by using the above-mentioned extract of crushed bacterial cells without any treatment, highly efficient production from cytidine triphosphate and sialic acid can be achieved.

(実施例) 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。(Examples) Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples.

実施例1 (1)染色体DNAの調製 アシルノイラミネートシチジリルトランスフェラーゼ
活性を有する大腸菌、エシェリヒア・コリATCC13027をL
B−培地(トリプトン10g/L,酵母エキス5g/L,塩化ナトリ
ウム10g/L,pH7)200ml中、37℃で16時間振とう培養した
後、遠心分離により菌体を分離した。かくして得られた
1.2gの菌体(湿重量)より、フェノール法[Biochimica
et Biophysica Acta Vol.72,pp619−629(196
3)]で染色体DNAを抽出し、約1.6mgの染色体DNAを得
た。
Example 1 (1) Preparation of chromosomal DNA Escherichia coli ATCC13027 having an acylneulaminate cytidylyltransferase activity was prepared using L
After shaking culture in 200 ml of B-medium (tryptone 10 g / L, yeast extract 5 g / L, sodium chloride 10 g / L, pH 7) at 37 ° C. for 16 hours, the cells were separated by centrifugation. Thus obtained
From 1.2 g of cells (wet weight), use the phenol method [Biochimica
et Biophysica Acta Vol. 72, pp619-629 (196
3)], chromosomal DNA was extracted to obtain about 1.6 mg of chromosomal DNA.

(2)染色体DNA断片を組み込んだ組換え体プラスミド
の調製 (1)で得られた染色体DNA2μgに、制限酵素Hind I
IIを37℃で2時間反応させて断片化し、フェノール処
理、次いでエーテル処理し、染色体DNA断片溶液を得
た。別にベクターとして使用するプラスミドpUC18 1
μgをHind IIIで37℃、2時間処理し、更に、Ullrich
らの方法[Science Vol.196,pp1313−1319(1977)]
でアルカリホスファターゼ処理した後、フェノール処
理、次いでエーテル処理してHind III切断pUC18溶液を
得た。
(2) Preparation of Recombinant Plasmid Incorporating Chromosomal DNA Fragment 2 μg of chromosomal DNA obtained in (1) was added to the restriction enzyme Hind I
II was reacted at 37 ° C. for 2 hours, fragmented, treated with phenol, and then treated with ether to obtain a chromosomal DNA fragment solution. Plasmid pUC18 1 to be used separately as a vector
μg was treated with Hind III at 37 ° C. for 2 hours.
And others [Science Vol. 196, pp 1313-1319 (1977)]
, Followed by phenol treatment and then ether treatment to obtain a HindIII-cut pUC18 solution.

かくして得たプラスミドpUC18断片溶液と前記の染色
体DNA断片溶液を混合し、T4−DNAリガーゼで10℃、16時
間処理し、組換え体プラスミドを調製した。
The thus obtained plasmid pUC18 fragment solution and the above chromosomal DNA fragment solution were mixed, and treated with T4-DNA ligase at 10 ° C. for 16 hours to prepare a recombinant plasmid.

(3)組換え体プラスミドによる大腸菌の形質転換。(3) Transformation of Escherichia coli with the recombinant plasmid.

アシルノイラミネートシチジリルトランスフェラーゼ
活性を有しない大腸菌、エシェリヒア・コリJM109をLB
−培地20mlで37℃,3時間振とう培養して得た菌体を30mM
塩化カルシウム溶液10mlに懸濁して、0℃、1時間保持
した。次いで、遠心分離により菌体を分離し、2mlの30m
M塩化カルシウム溶液に再懸濁した。この菌体の懸濁液
0.2mlに(2)で調製した組換え体プラスミド溶液を加
え、0℃で1時間保持した後、42℃で90秒間熱処理して
該プラスミドを該菌体の細胞内に取り込ませ形質転換さ
せた。次に、この形質転換させた菌体の懸濁液に1mlのL
B−培地を加えて37℃,1時間放置した後、アンピシリン5
0mg/L,5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−
チオガラクトピラノシド30mg/Lを添加したLB−培地の寒
天平板に塗布し、37℃で18時間培養した。
Escherichia coli JM109, which does not have acylneulaminate cytidylyltransferase activity, is LB
-30 mM cells obtained by shaking culture at 37 ° C for 3 hours in 20 ml of medium.
The suspension was suspended in 10 ml of a calcium chloride solution and kept at 0 ° C. for 1 hour. Then, the cells were separated by centrifugation, and 2 ml of 30 m
Resuspended in M calcium chloride solution. Suspension of this cell
To 0.2 ml of the recombinant plasmid solution prepared in (2) was added, and the mixture was kept at 0 ° C. for 1 hour, and then heat-treated at 42 ° C. for 90 seconds to incorporate the plasmid into the cells of the cell and transform. . Next, 1 ml of L was added to the suspension of the transformed cells.
After adding B-medium and leaving at 37 ° C. for 1 hour, ampicillin 5
0 mg / L, 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-
It was spread on an agar plate of LB-medium supplemented with 30 mg / L of thiogalactopyranoside and cultured at 37 ° C for 18 hours.

(4)アシルノイラミネートシチジリルトランスフェラ
ーゼ生産能を有する形質転換体の分離。
(4) Isolation of a transformant capable of producing acylneulaminate cytidylyltransferase.

(3)の寒天平板上に生じた白色コロニーを、2mlのL
B−培地で37℃、16時間振とう培養した後、遠心分離で
菌体を分離した。
The white colonies formed on the agar plate of (3) were
After shaking culture at 37 ° C. for 16 hours in a B-medium, the cells were separated by centrifugation.

この得られた菌体を0.5mlの蒸留水と5μlのトルエ
ンを添加して懸濁し、この懸濁液0.35mlを用いてMethod
s in Enzymology Vol.8,pp208−210(1966)に記載
の方法により、アシルノイラミネートシチジリルトラン
スフェラーゼ活性の有無を判定した。かくして、アシル
ノイラミネートシチジリルトランスフェラーゼ生産能を
有する形質転換体エシェリヒア・コリKJ537(微工研菌
寄第9682号)を取得した。
The obtained cells were suspended by adding 0.5 ml of distilled water and 5 μl of toluene, and 0.35 ml of the suspension was used for Method.
The presence or absence of acylneulaminate cytidylyltransferase activity was determined by the method described in S. En Enzymology Vol. 8, pp. 208-210 (1966). Thus, a transformant Escherichia coli KJ537 (Microtechnical Laboratories No. 9682) having acylneulaminate cytidylyltransferase-producing ability was obtained.

この形質転換体KJ537が保有する組換え体プラスミドp
KJC7のアガロースゲル電気泳動法により作製した制限酵
素切断地図は第1図に示すとうりであり、該プラスミド
には染色体DNA断片が1個組込まれていた。
The recombinant plasmid p carried by this transformant KJ537
A restriction enzyme cleavage map prepared by agarose gel electrophoresis of KJC7 is as shown in FIG. 1, and one chromosomal DNA fragment was incorporated in the plasmid.

実施例2 実施例1で得られた形質転換体KJ537から実施例1と
同様にしてフェノール法によって組換え体プラスミドpK
JC7を抽出し、更に実施例1と同様にしてHind III処
理、次いでT4−DNAリガーゼ処理し、新たなる組換え体
プラスミドを得た。
Example 2 A recombinant plasmid pK was obtained from the transformant KJ537 obtained in Example 1 by the phenol method in the same manner as in Example 1.
JC7 was extracted and treated with HindIII and then with T4-DNA ligase in the same manner as in Example 1 to obtain a new recombinant plasmid.

この新たなる組換え体プラスミドでエシェリヒア・コ
リJM109を実施例1と同様にして形質転換することによ
って形質転換体エシェリヒア・コリKJ404(微工研菌寄
第9681号)を取得した。
Escherichia coli JM109 was transformed with the new recombinant plasmid in the same manner as in Example 1 to obtain a transformant Escherichia coli KJ404 (Microtechnical Laboratory No. 9681).

この形質転換体KJ404が保有する組換え体プラスミドp
KJC77Rの実施例1と同様な方法により作製した制限酵素
切断地図は第2図に示すとうりであり、該プラスミドに
は染色体DNA断片が2個組込まれていた。
The recombinant plasmid p carried by this transformant KJ404
The restriction map of KJC77R prepared by the same method as in Example 1 is shown in FIG. 2, and the plasmid contained two chromosomal DNA fragments.

比較例1、2及び実施例3、4 第1表記載の菌株、即ちエシェリヒア・コリATCC1302
7(従来技術としてのアシルノイラミネートシチジリル
トランスフェラーゼ活性を有する菌株)を比較例1、エ
シェリヒア・コリJM109(アシルノイラミネートシチジ
リルトランスフェラーゼ活性を有せず、本発明の組換え
体プラスミドの宿主として用いた菌株)を比較例2、エ
シェリヒア・コリKJ537(実施例1で得られた本発明の
菌株)を実施例3、エシェリヒア・コリKJ404(実施例
で得られた本発明の菌株)を実施例4とし、それぞれ1.
6LのLB−培地に接種し、37℃で16時間振とう培養した。
培養終了後、それぞれ遠心分離にて菌体を分離し、40ml
の50mMトリス−塩酸緩衝液(pH8)に再懸濁し、フレン
チプレスにかけた。次いでこれをそれぞれ遠心分離にか
けて菌体抽出液を分離し、同緩衝液を加えて全量を50ml
に調製した。
Comparative Examples 1 and 2 and Examples 3 and 4 The strains listed in Table 1, ie, Escherichia coli ATCC1302
7 (strain having acylneulaminate cytidylyltransferase activity as the prior art) in Comparative Example 1, Escherichia coli JM109 (host strain of the recombinant plasmid of the present invention having no acylneulaminate cytidylyltransferase activity, The strain used as a strain) was used in Comparative Example 2, Escherichia coli KJ537 (the strain of the present invention obtained in Example 1) was used in Example 3, and Escherichia coli KJ404 (the strain of the present invention obtained in Examples) was used. Example 4 and 1.
6 L of LB-medium was inoculated and cultured with shaking at 37 ° C. for 16 hours.
After completion of the culture, isolate the cells by centrifugation, and add 40 ml
Was resuspended in 50 mM Tris-HCl buffer (pH 8) and subjected to French press. Then, each was centrifuged to separate the bacterial cell extract, and the same buffer was added to bring the total volume to 50 ml.
Was prepared.

この調製した抽出液10μlを用いてMethods in Enz
ymology Vol.8,pp208〜210(1966)に記載の方法によ
り、アシルノイラミネートシチジリルトランスフェラー
ゼ活性(1時間に1μmoleのシチジンモノホスホN−ア
セチルノイラミン酸を生成する酵素活性を1単位とす
る。以下、酵素活性単位と略す)をそれぞれ測定した。
前記1.6LをLB−培地の単位培養液当りに換算した結果を
まとめて第1表に示す。
Using 10 μl of the prepared extract, Methods in Enz
ymology Vol. 8, pp. 208-210 (1966), acylneulaminate cytidylyltransferase activity (enzyme activity for producing 1 μmole of cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid per hour is defined as one unit). , Hereinafter abbreviated as enzyme activity unit).
Table 1 summarizes the results obtained by converting 1.6 L into the unit culture solution of LB-medium.

これらの結果から明らかなように、本発明の菌株は単
位培養液当りのアシルノイラミネートシチジリルトラン
スフェラーゼ活性が従来の菌株(ATCC13027)の6.5倍
(KJ537)から20倍(KJ404)に達し、酵素生産を効率的
なものとした。
As is evident from these results, the strain of the present invention has an acylneulaminate cytidylyltransferase activity per unit culture that is 6.5-fold (KJ537) to 20-fold (KJ404) that of the conventional strain (ATCC13027). Production was made efficient.

実施例5 実施例2で得られたエシェリヒア・コリKJ404を1.6L
のLB−培地に接種し、37℃で16時間振とう培養した。こ
の培養液より遠心分離にて菌体を分離し、40mlの50mMト
リス−塩酸緩衝液(pH8)に懸濁した後、フレンチプレ
ス処理し、次いでこれを遠心分離にかけて菌体抽出液を
分離し、得られた菌体抽出液を同緩衝液を加えて50mlに
調製した。
Example 5 1.6 L of Escherichia coli KJ404 obtained in Example 2 was used.
Of LB-medium, and cultured with shaking at 37 ° C. for 16 hours. The cells were separated from this culture by centrifugation, suspended in 40 ml of 50 mM Tris-HCl buffer (pH 8), subjected to French press treatment, and then centrifuged to separate the cell extract. The obtained bacterial cell extract was adjusted to 50 ml by adding the same buffer.

次いで、この調製した抽出液に硫安を加え、硫安50%
飽和で沈澱する画分を採取した。この画分を10mMの塩化
マグネシウムを含む10mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.5)5
0mlに溶解し、同緩衝液5Lで24時間透析した。透析液を1
0mM塩化マグネシウムを含む1mMリン酸緩衝液(pH7.6)
で平衡化したヒドロキシルアパタイト(40ml,口径3cm)
に通塔し、10mM塩化マグネシウムを含む1mMリン酸緩衝
液(pH7.6)と10mM塩化マグネシウムを含む150mMリン酸
緩衝液(pH7.6)の濃度勾配液で溶出を行った。この溶
出液の活性画分(40ml)を集め、10mM塩化マグネシウム
を含む10mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)5Lで24時間透析
した。次に、この透析液を10mM塩化マグネシウムを含む
10mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.5)で平衡化したイオン
交換樹脂カラム(50ml,口径1.5cm、商品名DEAE−トヨパ
ール、東ソー(株)製)に通塔し、10mM塩化マグネシウ
ムを含む10mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.5)と0.5M塩化
カリウムを含む同液の濃度勾配液で溶出を行った。この
溶出液の活性画分を集め、10mM塩化マグネシウムを含む
10mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.5)5Lで24時間透析し
た。
Then, ammonium sulfate was added to the prepared extract, and ammonium sulfate was added to 50%.
The fraction which precipitates at saturation is collected. This fraction was treated with 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) containing 10 mM magnesium chloride.
It was dissolved in 0 ml and dialyzed against 5 L of the same buffer for 24 hours. Dialysate 1
1 mM phosphate buffer (pH 7.6) containing 0 mM magnesium chloride
Hydroxylapatite equilibrated in step (40ml, diameter 3cm)
And eluted with a concentration gradient of 1 mM phosphate buffer (pH 7.6) containing 10 mM magnesium chloride and 150 mM phosphate buffer (pH 7.6) containing 10 mM magnesium chloride. The active fraction (40 ml) of this eluate was collected and dialyzed against 5 L of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) containing 10 mM magnesium chloride for 24 hours. Next, this dialysate contains 10 mM magnesium chloride
Pass through an ion exchange resin column (50 ml, 1.5 cm in diameter, trade name DEAE-Toyopearl, manufactured by Tosoh Corporation) equilibrated with 10 mM Tris-hydrochloric acid buffer (pH 7.5), and pass through 10 mM Tris containing 10 mM magnesium chloride. Elution was carried out with the same concentration gradient containing hydrochloric acid buffer (pH 7.5) and 0.5 M potassium chloride. Collect the active fraction of this eluate and contain 10 mM magnesium chloride
It was dialyzed against 5 L of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) for 24 hours.

透析液を凍結乾燥し、比活性36単位/mgのアシルノイ
ラミネートシチジリルトランスフェラーゼ粉末標品60mg
を得た。
The dialysate is freeze-dried, and 60 mg of a powdered acylneulaminate cytidylyltransferase having a specific activity of 36 units / mg is prepared.
I got

参考例1 以下に、本発明の形質転換微生物から調製したアシル
ノイラミネートシチジリルトランスフェラーゼを使用し
たシチジンモノホスホN−アセチルノイラミン酸の製造
例を述べる。
Reference Example 1 Hereinafter, an example of producing cytidine monophospho N-acetylneuraminic acid using acylneulaminate cytidylyltransferase prepared from the transformed microorganism of the present invention will be described.

実施例2で得られたエシェリヒア・コリKJ404を1.6L
のLB−培地に接種し、37℃で16時間振とう培養した。培
養終了後、遠心分離にて菌体を分離し、40mlの50mMトリ
ス−塩酸緩衝液(pH8)に再懸濁し、フレンチプレスに
かけた。これを遠心分離にかけて菌体抽出液を分離し、
得られた菌体抽出液に上記と同じ緩衝液を加えて50mlに
調製した。この調製した菌体抽出液を実施例3と同様に
して、アシルノイラミネートシチジリルトランスフェラ
ーゼ活性を測定した結果、280単位/mlであった。この50
mlに調製した菌体抽出液の内18ml(約5000単位)、N−
アセチルノイラミン酸1mmole,シチジントリホスフェー
ト1mmole,1Mトリス−塩酸緩衝液(pH9)400ml及び1M塩
化マグネシウム40mlを混合し、水を加えて全量を2000ml
とした。37℃で4時間反応後、イオン交換樹脂(炭酸
型、600ml、商品名ダウエックス1、ダウケミカル
(株)製)に通塔し、水洗後、0〜1M炭酸水素トリエチ
ルアンモニウムで連続的濃度勾配溶出を行った。シチジ
ンモノホスホN−アセチルノイラミン酸を含む画分を減
圧濃縮し、濃縮液に5倍量のエタノールを加えて沈澱を
採取した。真空乾燥により、HPLC純度93%のシチジンモ
ノホスホN−アセチルノイラミン酸アンモニウム塩の白
色粉末4.672gを得た。収率は72%であった。
1.6 L of Escherichia coli KJ404 obtained in Example 2
Of LB-medium, and cultured with shaking at 37 ° C. for 16 hours. After completion of the culture, the cells were separated by centrifugation, resuspended in 40 ml of 50 mM Tris-HCl buffer (pH 8), and subjected to a French press. This is centrifuged to separate the cell extract,
The same buffer solution as above was added to the obtained bacterial cell extract to adjust the volume to 50 ml. Acylneulaminate cytidylyltransferase activity of the prepared cell extract was measured in the same manner as in Example 3, and the result was 280 units / ml. This 50
18 ml (approximately 5000 units) of the cell extract prepared in
1 mmole of acetylneuraminic acid, 1 mmole of cytidine triphosphate, 400 ml of 1 M Tris-HCl buffer (pH 9) and 40 ml of 1 M magnesium chloride were mixed, and water was added to make a total volume of 2000 ml.
And After reacting at 37 ° C. for 4 hours, the solution is passed through an ion exchange resin (carbonate type, 600 ml, trade name: Dowex 1, manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.), washed with water, and continuously subjected to a concentration gradient of 0 to 1 M triethylammonium hydrogen carbonate. Elution was performed. The fraction containing cytidine monophospho N-acetylneuraminic acid was concentrated under reduced pressure, and a 5-fold amount of ethanol was added to the concentrated solution to collect a precipitate. By vacuum drying, 4.672 g of a white powder of cytidine monophospho N-acetylneuraminic acid ammonium salt having an HPLC purity of 93% was obtained. The yield was 72%.

比較参考例1 以下に、エシェリヒア・コリATCC13027から調製した
アシルノイラミネートシチジリルトランスフェラーゼを
使用したシチジンモノホスホN−アセチルノイラミン酸
の製造例を述べる。
Comparative Reference Example 1 An example of the production of cytidine monophospho N-acetylneuraminic acid using acylneulaminate cytidylyltransferase prepared from Escherichia coli ATCC13027 will be described below.

エシェリヒア・コリATCC13027を12.8LのLB−培地に接
種し、37℃で16時間振とう培養した。培養終了後、遠心
分離にて菌体を集め、320mlの50mMトリス−塩酸緩衝液
(pH8)を再懸濁し、フレンチプレスにかけた。これを
遠心分離にかけて菌体抽出液を分離し、得られた菌体抽
出液を同緩衝液を加えて400mlに調製した。この調製し
た菌体抽出液のアシルノイラミネートシチジリルトラン
スフェラーゼ活性は実施例3と同様にして測定した結
果、14単位/mlであった。次に、この調製した菌体抽出
液360ml(約5000単位)、N−アセチルノイラミン酸1mm
ole、シチジントリホスフェート1mmole、1Mトリス−塩
酸緩衝液(pH9)400ml、1M塩化マグネシウム40mlを混合
し、水を加えて全量を2000mlとした。37℃で4時間反応
させ、以下参考例1と同様に処理することにより、HPLC
純度68%のシチジンモノホスホN−アセチルノイラミン
酸アンモニウム塩の白色粉末1.431gを得た。収率は22%
であった。本白色粉末には原料のシチジントリホスフェ
ートの分解産物であるシチジンモノホスフェートがなお
多量に混在するため、再精製のために、本粉末を10mlの
10mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.5)に溶解し、再度ダウ
エックス1に通塔し、炭酸水素トリエチルアンモニウム
の濃度勾配液で溶出した。シチジンモノホスホN−アセ
チルノイラミン酸画分をエタノール沈澱、次いで真空乾
燥し、HPLC純度88%のシチジンモノホスホN−アセチル
ノイラミン酸アンモニウム塩0.655gを得た。最終的な収
率は10%であった。
Escherichia coli ATCC13027 was inoculated into 12.8 L of LB-medium and cultured with shaking at 37 ° C. for 16 hours. After completion of the culture, the cells were collected by centrifugation, resuspended in 320 ml of 50 mM Tris-HCl buffer (pH 8), and subjected to a French press. This was centrifuged to separate the cell extract, and the obtained cell extract was adjusted to 400 ml by adding the same buffer. Acylneulaminate cytidylyltransferase activity of the prepared cell extract was measured in the same manner as in Example 3, and was found to be 14 units / ml. Next, 360 ml (approximately 5000 units) of the prepared cell extract, 1 mm N-acetylneuraminic acid,
ole, 1 mmole of cytidine triphosphate, 400 ml of 1M Tris-HCl buffer (pH 9) and 40 ml of 1M magnesium chloride were mixed, and water was added to make a total volume of 2000 ml. The reaction was carried out at 37 ° C. for 4 hours, and the same treatment as in Reference Example 1 was carried out.
1.431 g of white powder of cytidine monophospho N-acetylneuraminic acid ammonium salt having a purity of 68% was obtained. 22% yield
Met. Since this white powder still contains a large amount of cytidine monophosphate, which is a decomposition product of cytidine triphosphate as a raw material, 10 ml of this powder was used for repurification.
It was dissolved in 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), passed through Dowex 1 again, and eluted with a concentration gradient of triethylammonium hydrogen carbonate. The cytidine monophospho N-acetylneuraminic acid fraction was precipitated with ethanol and then dried under vacuum to obtain 0.655 g of cytidine monophospho N-acetylneuraminic acid ammonium salt having an HPLC purity of 88%. Final yield was 10%.

(発明の効果) エシェリヒア属に属するアシルノイラミネートシチジ
リルトランスフェラーゼ生産菌由来のアシルノイラミネ
ートシチジリルトランスフェラーゼ遺伝子を含む染色体
DNA断片を組込んだ組換え体プラスミドを作成し、この
組換え体プラスミドでエシェリヒア属に属する微生物を
形質転換することにより、アシルノイラミネートシチジ
リルトランスフェラーゼ活性が従来の該活性を有する微
生物よりも強い新規な微生物が得られる。
(Effect of the Invention) A chromosome containing an acylneulaminate cytidylyltransferase gene derived from an acylneulaminate cytidylyltransferase-producing bacterium belonging to the genus Escherichia
By preparing a recombinant plasmid incorporating the DNA fragment and transforming a microorganism belonging to the genus Escherichia with the recombinant plasmid, the acylneulaminate cytidylyltransferase activity is higher than that of a microorganism having the conventional activity. Strong new microorganisms are obtained.

この形質転換した微生物を栄養培地に培養することに
よって培養物中に著量のアシルノイラミネートシチジリ
ルトランスフェラーゼを蓄積させることができる。
By culturing the transformed microorganism in a nutrient medium, a significant amount of acylneulaminate cytidylyltransferase can be accumulated in the culture.

即ち、アシルノイラミネートシチジリルトランスフェ
ラーゼの生産性を向上せしめることができる。
That is, the productivity of acylneulaminate cytidylyltransferase can be improved.

また、シチジンモノホスホN−アセチルノイラミン酸
等のシチジンモノホスホシアル酸の製造に際し、該微生
物中のアシルノイラミネートシチジリルトランスフェラ
ーゼ含量が多いため、即ちアシルノイラミネートシチジ
リルトランスフェラーゼ活性が強いため従来のように微
生物中の該酵素を精製しなくても、本発明の微生物を界
面活性剤処理等をしただけで、若しくは該酵素を上記微
生物より破砕抽出しただけで、精製しないで使用しても
シチジンモノホスホシアル酸を高収率に生産できる。
Further, upon production of cytidine monophosphosialic acid such as cytidine monophospho N-acetylneuraminic acid, the content of acylneulaminate cytidylyltransferase in the microorganism is high, that is, the acylneulaminate cytidylyltransferase activity is strong. Even if the enzyme in the microorganism is not purified as in the prior art, the microorganism of the present invention can be used without treatment by merely treating the microorganism with a surfactant or by crushing and extracting the enzyme from the microorganism. Can also produce cytidine monophosphosialic acid in high yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図及び第2図は、それぞれ本発明の組換え体プラス
ミドpKJC7及びpKJC77Rのアガロースゲル電気泳動解析に
よる制限酵素切断地図である。
FIG. 1 and FIG. 2 are restriction enzyme cleavage maps of the recombinant plasmids pKJC7 and pKJC77R of the present invention, respectively, as analyzed by agarose gel electrophoresis.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 (C12N 1/20 C12R 1:19) (C12N 9/12 C12R 1:19) Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical indication (C12N 1/20 C12R 1:19) (C12N 9/12 C12R 1:19)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】エシェリヒア属に属するアシルノイラミネ
ートシチジリルトランスフェラーゼ生産菌由来のアシル
ノイラミネートシチジリルトランスフェラーゼ遺伝子を
含む染色体DNA断片を組込んだことを特徴とする組換え
体プラスミド。
1. A recombinant plasmid comprising a chromosomal DNA fragment containing an acylneulaminate cytidylyltransferase gene derived from an acylneulaminate cytidylyltransferase-producing bacterium belonging to the genus Escherichia.
【請求項2】エシェリヒア属に属するアシルノイラミネ
ートシチジリルトランスフェラーゼ生産菌由来のアシル
ノイラミネートシチジリルトランスフェラーゼ遺伝子を
含む染色体DNA断片を組込んでなる組換え体プラスミド
を、エシェリヒア属に属する微生物に導入したことを特
徴とする形質転換微生物。
2. A recombinant plasmid comprising a chromosomal DNA fragment containing an acylneulaminate cytidylyltransferase gene derived from an acylneulaminate cytidylyltransferase-producing bacterium belonging to the genus Escherichia, is transformed into a microorganism belonging to the genus Escherichia. A transformed microorganism characterized by having been introduced.
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