JP3122762B2 - 2-deoxy-siro-inosose synthase, amino acid sequence, gene base sequence - Google Patents

2-deoxy-siro-inosose synthase, amino acid sequence, gene base sequence

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JP3122762B2
JP3122762B2 JP11042955A JP4295599A JP3122762B2 JP 3122762 B2 JP3122762 B2 JP 3122762B2 JP 11042955 A JP11042955 A JP 11042955A JP 4295599 A JP4295599 A JP 4295599A JP 3122762 B2 JP3122762 B2 JP 3122762B2
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勝己 柿沼
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東京工業大学長
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、グルコース−6−
リン酸より2−デオキシ−シロ−イノソース(2−De
oxy−scyllo−inosose)を合成する反
応を触媒する、2−デオキシ−シロ−イノソース合成酵
素、当該酵素のアミノ酸配列、及びアミノ酸配列をコー
ド化する遺伝子塩基配列に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to glucose-6-
2-Deoxy-siro-inosose (2-De)
The present invention relates to a 2-deoxy-siro-inosose synthase that catalyzes a reaction for synthesizing oxy-scyllo-inosose, an amino acid sequence of the enzyme, and a gene base sequence encoding the amino acid sequence.

【0002】[0002]

【従来の技術】2−デオキシ−シロ−イノソース(DO
I)合成酵素は、グルコース−6−リン酸(G−6−
P)を基質として、2−デオキシ−シロ−イノソース
(DOI)を合成する反応を触媒する環化酵素である
(図1)。DOI合成酵素は2−デオキシストレプタミ
ンをアグリコンとして含有するアミノグリコシド抗生物
質の生合成に関与する酵素であり、その生成物であるD
OIは、医薬原料や化学工業資源として有用な物質であ
る。これまでDOIを合成する方法は多段階の反応と有
害又は高価な金属を使用する方法があるのみで、短工程
の方法はこれまで知られていなかった。
2. Description of the Related Art 2-Deoxy-siro-inosose (DO)
I) Synthase is glucose-6-phosphate (G-6-
It is a cyclizing enzyme that catalyzes a reaction for synthesizing 2-deoxy-scyllo-inosose (DOI) using P) as a substrate (FIG. 1). DOI synthase is an enzyme involved in the biosynthesis of aminoglycoside antibiotics containing 2-deoxystreptamine as aglycone, and its product, D
OI is a substance useful as a pharmaceutical raw material or a chemical industrial resource. Until now, the DOI synthesis method has only a multi-step reaction and a method using toxic or expensive metals, and a short-step method has not been known so far.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】DOI合成酵素の特性
を考えると、当該酵素を他の微生物に導入する事によ
り、多量に存在しているグルコースを原料として、有用
資源であるDOIを効率的に、短工程で生産できる可能
性がある。これまで、DOI合成酵素について、その存
在は予想されていたものの、実態は明らかではなく、当
該酵素の性質は明らかにされていなかった。また、当該
酵素の単離、精製は成功しておらず、産業上利用するに
は至らなかった。
Considering the characteristics of the DOI synthase, the enzyme can be introduced into other microorganisms to efficiently use the abundant glucose as a raw material to efficiently use DOI as a useful resource. , It may be possible to produce in a short process. Heretofore, although the existence of DOI synthase has been expected, its actual state has not been clarified, and the properties of the enzyme have not been clarified. In addition, the isolation and purification of the enzyme were not successful, and the enzyme was not industrially used.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで、DOI合成酵素
を産業上利用する手段を得る目的で、本発明者らは土壌
より分離した細菌バチルスサーキュランスSANK72
073よりDOI合成酵素を精製し、その酵素の特性を
明らかにした。更に、当該酵素のアミノ酸配列及びアミ
ノ酸配列をコード化する遺伝子の塩基配列を初めて明ら
かにした。更にDOI合成酵素を大腸菌に発現させて、
組み換えDOI合成酵素の性質を明らかにした。
Therefore, in order to obtain a means for industrially using DOI synthase, the present inventors have determined that Bacillus circulans SANK72 isolated from soil.
073, the DOI synthase was purified, and the characteristics of the enzyme were clarified. Furthermore, the amino acid sequence of the enzyme and the nucleotide sequence of the gene encoding the amino acid sequence were clarified for the first time. Furthermore, the DOI synthase is expressed in Escherichia coli,
The properties of the recombinant DOI synthase were determined.

【0005】[0005]

【実施例】(細菌の培養)ブチロシン生産菌バチルスサ
ーキュランス(B.circulans)SANK72
073の懸濁液を、栄養グリセロール培地(1%肉エキ
ス、1%ペプトン、0.5%NaCl、1%グリセロー
ル)中で培養した。660nmにおけるODが7.0−
9.0になるまで、28℃においてロータリーシェーカ
ー上で前培養を行った。前培養を行った一部を採取し
て、ODが8.0−9.0になるまで更に培養を行っ
た。遠心分離(6000g、30分、4℃)を行って細
胞を回収し、50mMのTris−HClバッファー溶
液(pH7.7)で洗浄した(6000g、30分、4
℃)。
EXAMPLES (Culture of bacteria) Butyrosine-producing bacterium Bacillus circulans SANK72
The 073 suspension was cultured in nutrient glycerol medium (1% meat extract, 1% peptone, 0.5% NaCl, 1% glycerol). OD at 660 nm is 7.0-
Preculture was performed on a rotary shaker at 28 ° C. until 9.0. A part of the pre-culture was collected and further cultured until the OD reached 8.0-9.0. The cells were collected by centrifugation (6000 g, 30 minutes, 4 ° C.), and washed with a 50 mM Tris-HCl buffer solution (pH 7.7) (6000 g, 30 minutes, 4 minutes).
° C).

【0006】(DOI合成酵素の精製)回収したB.c
irculans細胞(湿重量で80g)を、50μM
phenylmethanesulfonyl fl
uoride(PMSF)と50μM EDTAを含む
240mlのTris−HClバッファー中に懸濁し、
氷浴中0℃において、ブランソンソニファイアー250
型でソニケーションを行った。ソニケーションの後、6
000gで30分間遠心分離を行い、上清について定法
により硫酸アンモニウム(硫安)沈殿を行った。40−
70%飽和の硫安沈殿で得られた沈殿物につき、50μ
M PMSFと50μM EDTAを含む50mM T
ris−HClバッファー(pH7.7)中で4℃で一
晩透析を行った。透析物を50mM Tris−HCl
バッファー(pH7.7)で平衡化したDEAEセルロ
ファインA−800カラム(チッソ)に流し込み、カラ
ムに吸着したタンパク質を0M(300ml)から0.
4M(300ml)のNaCl濃度勾配により溶出し
た。DOI合成酵素活性は、NaCl濃度が0.2M付
近で検出された。
(Purification of DOI synthase) c
irculans cells (80 g wet weight) at 50 μM
phenylmethansulfonyl fl
suspended in 240 ml of Tris-HCl buffer containing uoride (PMSF) and 50 μM EDTA,
At 0 ° C. in an ice bath, Branson Sonifier 250
Sonication was performed with the mold. After sonication, 6
After centrifugation at 000 g for 30 minutes, ammonium sulfate (ammonium sulfate) precipitation was performed on the supernatant by a conventional method. 40-
For the precipitate obtained by 70% saturated ammonium sulfate precipitation,
50 mM T containing M PMSF and 50 μM EDTA
Dialysis was performed overnight at 4 ° C. in a ris-HCl buffer (pH 7.7). The dialysate was washed with 50 mM Tris-HCl.
The solution was poured into a DEAE Cellulofine A-800 column (Chisso) equilibrated with a buffer (pH 7.7), and the protein adsorbed on the column was removed from 0M (300 ml) to 0.
Elution was performed with a 4M (300 ml) NaCl gradient. DOI synthase activity was detected when the NaCl concentration was around 0.2M.

【0007】活性画分をセントリプレップ−10(アミ
コン)で10mlまで濃縮し、50mM Tris−H
Clバッファー(pH7.7)で平衡化した、TSK−
gel AF−Blue Toyopearl 650
ML(トーソー)に濃縮サンプルを流し込んだ。吸着し
たタンパク質を、1MのNaClを含む同様のバッファ
ーで溶出した。活性画分を同様に2mlまで濃縮して、
0.1MのNaClを含む50mM Tris−HCl
バッファー(pH7.7)で平衡化したHiLoad
26/60 Superdex 200pg(FPL
C)に、濃縮サンプルを流し込んだ。活性画分を同様に
2mlまで濃縮して、0.1MのNaClを含む50m
M Tris−HClバッファー(pH7.7)で平衡
化したMono Q HR10/10(FPLC)に、
濃縮サンプルを流し込んだ。吸着したタンパク質は、N
aCl濃度0.13Mから0.16Mにおいて溶出され
た。酵素活性は、NaCl濃度0.14Mにおいて検出
された。図2に、DOI合成酵素の精製の各段階におけ
るSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−P
AGE)のパターンを示す。レーン1は精製前の細胞抽
出液、レーン2は硫安沈殿後、レーン3はDEAE精製
後、レーン4はTSK−gel AF−Blue To
yopearl 650ML精製後、レーン5はSup
erdex200精製後、レーン6はMonoQ精製
後、レーン7は分子量マーカーを示す。また、表1にD
OI精製の各段階における精製率を示す。
[0007] The active fraction was concentrated to 10 ml with Centriprep-10 (Amicon), and 50 mM Tris-H was added.
TSK- equilibrated with Cl buffer (pH 7.7)
gel AF-Blue Toyopearl 650
The concentrated sample was poured into ML (Tosoh). The adsorbed protein was eluted with a similar buffer containing 1 M NaCl. The active fraction was similarly concentrated to 2 ml,
50 mM Tris-HCl containing 0.1 M NaCl
HiLoad equilibrated with buffer (pH 7.7)
26/60 Superdex 200pg (FPL
The concentrated sample was poured into C). The active fraction was concentrated to 2 ml in the same manner, and concentrated to 50 ml containing 0.1 M NaCl.
Mono Q HR 10/10 (FPLC) equilibrated with M Tris-HCl buffer (pH 7.7)
The concentrated sample was poured. The adsorbed protein is N
Eluted at aCl concentrations of 0.13M to 0.16M. Enzyme activity was detected at a NaCl concentration of 0.14M. FIG. 2 shows SDS polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-P) at each stage of purification of DOI synthase.
AGE). Lane 1 is the cell extract before purification, Lane 2 is after ammonium sulfate precipitation, Lane 3 is after DEAE purification, and Lane 4 is TSK-gel AF-Blue To.
After purification of yopearl 650 ML, lane 5 contains Sup
After purification of erdex200, lane 6 shows MonoQ purification, and lane 7 shows molecular weight markers. Table 1 shows D
The purification rate at each stage of OI purification is shown.

【0008】[0008]

【表1】 B.circulans由来のDOIの
精製 段階 総タンパク量 総活性 比活性b)精製ファクターb)回収率b) (mg) (U) (U/mg) (%) 抽出物 5516 n.d. a) n.d. a) n.d.a) n.d. a) 40-70% 2431 n.d. a) n.d. a) n.d. a) n.d. a) (NH4)2SO4 DEAE 817 99.7 0.122 1 100 BlueC) 119 42.4 0.356 2.87 42.5 Sephadex 200 9.787 60.8 6.23 51.1 61.0 Mono Q 0.778 14.1 18.1 148 14.1 a)未決定 b)DEAEクロマトグラフィーの後に計算した c)TSK−gel AF−Blue Toyopearl 650ML
[Table 1] Purification of DOI from C. circulans Step Total protein Total activity Specific activity b) Purification factor b) Recovery b) (mg) (U) (U / mg) (%) Extract 5516 nd a) nd a) nd a) nd a) 40-70% 2431 nd a) nd a) nd a) nd a) (NH 4 ) 2 SO 4 DEAE 817 99.7 0.122 1 100 Blue C) 119 42.4 0.356 2.87 42.5 Sephadex 200 9.787 60.8 6.23 51.1 61.0 Mono Q 0.778 14.1 18.1 148 14.1 a) undetermined b) calculated after DEAE chromatography c) TSK-gel AF-Blue Toyopearl 650 ML

【0009】(DOI合成酵素の分子量の決定)精製に
より得られた酵素の分子量をSDS−PAGEにより解
析したところ、42kDaと23kDaの二つのペプチ
ドが検出された(図2、レーン7)。一方、ネイティブ
ポリアクリルアミドゲル電気泳動(Native−PA
GE)を行ったところ単一のバンドが検出された(図
3)。更に、ゲル濾過クロマトグラフィー(TSK−g
el G3000SW)を行ったところ、未変性条件下
では単一のバンドとして検出されたが、0.1%SDS
を含有する変性条件下では二つのペプチドに分離して検
出され、等電点クロマトグラフィー(Mono PHR
5/20)を行ったところ、単一のバンドが検出され
た。以上の結果は、得られた酵素は42kDaと23k
Daのペプチドより成る、65kDaの二量体タンパク
質である事を示している。
(Determination of molecular weight of DOI synthase) When the molecular weight of the enzyme obtained by the purification was analyzed by SDS-PAGE, two peptides of 42 kDa and 23 kDa were detected (FIG. 2, lane 7). On the other hand, native polyacrylamide gel electrophoresis (Native-PA
GE), a single band was detected (FIG. 3). Furthermore, gel filtration chromatography (TSK-g
el G3000SW), it was detected as a single band under native conditions, but 0.1% SDS
Under denaturing conditions containing, the two peptides are separated and detected, and isoelectric focusing (Mono PHR)
5/20), a single band was detected. The above results indicate that the obtained enzymes were 42 kDa and 23 kDa.
This indicates that the protein is a 65 kDa dimeric protein consisting of a peptide of Da.

【0010】(DOI合成酵素活性の測定)2−デオキ
シ−シロ−イノソース(DOI)合成酵素活性は、HP
LC法を用いて検出した。一定量の酵素溶液(70μ
l)を、5mM G−6−P、5mMNAD+ 及び5m
M CoCl2 を含む50mMのTris−HCl(p
H7.7、最終容量100μl)と混合し、46℃で一
時間インキュベートした。100μlのメタノールを添
加して、反応を停止した。得られた混合液に、塩酸O−
(4−ニトロベンジル)ヒドロキシルアミン(NBH
A)のピリジン溶液(5mg/ml)を20μl添加し
て、オキシム誘導体を生成させた。溶液全体を60℃で
一時間加熱した後、空気を流し込んで溶媒を除去した。
残査を2mlのクロロフォルムとメタノールの混合液
(20:1)に溶解し、Sep−Pakプラスシリカに
流し込んだ。DOIのO−(4−ニトロベンジル)オキ
シム誘導体を、クロロフォルムとメタノールの混合液
(5:1)により溶出した。溶出液をエバポレートし
て、残査を100μlのメタノールに溶解した。溶液の
一部(5μl)をTSK−gel ODS−80TM
CTRカラム(東ソー)に注入して、262nmにおけ
る紫外線吸収を測定した。DOIのO−(4−ニトロベ
ンジル)オキシム誘導体の量を、標準曲線法により定量
した。酵素活性の1ユニットは、1分間に1nmolの
DOIを生成すると定義した。
(Measurement of DOI synthase activity) The activity of 2-deoxy-scyllo-inosose (DOI) synthase is determined by HP
Detected using LC method. A certain amount of enzyme solution (70μ
l) 5 mM G-6-P, 5 mM NAD + and 5 mM
50 mM Tris-HCl containing MCoCl 2 (p
H7.7, final volume of 100 μl) and incubated at 46 ° C. for 1 hour. The reaction was stopped by adding 100 μl of methanol. Hydrochloric acid O-
(4-nitrobenzyl) hydroxylamine (NBH
20 μl of a pyridine solution (5 mg / ml) of A) was added to generate an oxime derivative. After heating the whole solution at 60 ° C. for one hour, air was blown in to remove the solvent.
The residue was dissolved in 2 ml of a mixture of chloroform and methanol (20: 1) and poured into Sep-Pak plus silica. The O- (4-nitrobenzyl) oxime derivative of DOI was eluted with a mixture of chloroform and methanol (5: 1). The eluate was evaporated and the residue was dissolved in 100 μl of methanol. A portion (5 μl) of the solution was TSK-gel ODS-80TM
It was injected into a CTR column (Tosoh) and the ultraviolet absorption at 262 nm was measured. The amount of O- (4-nitrobenzyl) oxime derivative of DOI was quantified by standard curve method. One unit of enzyme activity was defined as producing 1 nmol of DOI per minute.

【0011】(DOI合成酵素の性質)DOI合成酵素
活性に及ぼすpHの影響を検討したところ、pH7.5
から8.5にかけて最大活性が検出された(図4)。N
AD+ 及びコバルトイオンの存在下における温度の影響
を検討したところ、DOI合成酵素は46℃において最
大活性を示した(図5)。一方、NAD+ 及びコバルト
イオンの非存在下では46℃において活性が失われ、N
AD+ 及びコバルトイオンは酵素反応に用いられるのみ
ならず、DOI合成酵素の安定化に作用しているものと
思われる。更に、種々の二価金属イオンが、DOI合成
酵素活性に及ぼす影響を検討した(表2)。EDTAの
存在下においては酵素活性が認められなかった事より、
金属イオンの存在はDOI合成酵素反応に必須であると
思われる。また、コバルトイオンは最も酵素活性を高め
る作用を有したが、マグネシウム、カルシウム、マンガ
ンイオンは酵素活性に影響を与えなかった。一方、銅、
亜鉛イオンは酵素活性を低下させた。
(Properties of DOI synthase) The effect of pH on DOI synthase activity was examined.
To 8.5 was detected (Fig. 4). N
When the effect of temperature in the presence of AD + and cobalt ions was examined, the DOI synthase showed the maximum activity at 46 ° C. (FIG. 5). On the other hand, in the absence of NAD + and cobalt ions, the activity was lost at 46 ° C.
AD + and cobalt ions are thought to be used not only for the enzyme reaction but also for stabilizing the DOI synthase. Furthermore, the effects of various divalent metal ions on DOI synthase activity were examined (Table 2). Since no enzyme activity was observed in the presence of EDTA,
The presence of metal ions appears to be essential for the DOI synthase reaction. In addition, cobalt ion had the highest activity of enzymatic activity, but magnesium, calcium and manganese ions did not affect the enzyme activity. Meanwhile, copper,
Zinc ion reduced enzyme activity.

【0012】[0012]

【表2】 二価金属イオンがDOI合成酵素活性に及
ぼす影響 添加イオン Vmax 添加イオン Vmax なし 0.353 Co2+ 1 Mg2+ 0.398 Ni2+ 0.163 Ca2+ 0.367 Cu2+ 0 Mn2+ 0.376 Zn2+ 0 Fe2+ 0.099 EDTA 0
[Table 2] Effect of divalent metal ions on DOI synthase activity Added ion Vmax Added ion Vmax None 0.353 Co 2+ 1 Mg 2+ 0.398 Ni 2+ 0.163 Ca 2+ 0.367 Cu 2+ 0 Mn 2+ 0.376 Zn 2 + 0 Fe 2+ 0.099 EDTA 0

【0013】(DOI合成酵素の反応速度論)反応速度
論の解析に先立ち、DOI合成酵素反応の経時変化を検
討したところ、反応開始より2時間後に反応速度は低下
した。そこで、反応速度論解析においては反応開始後1
時間で反応を停止した。酵素反応の速度定数(Kcat
及びK m 値)を、DOI合成反応の初期速度よりライン
ウェーバーバークプロットを行う事により求めた。その
結果、46℃、pH7.7におけるG−6−Pに対する
m 値は9.0X10-4M、NADに対するKm 値は
1.7X10-4Mであり、Kcat 値は7.3X10-2
-1、そしてKcat /Km は82M-1-1であった。
(Reaction Kinetics of DOI Synthase) Reaction Rate
Prior to analysis of the theory, the time-dependent changes in the DOI synthase reaction were detected.
After discussion, the reaction rate decreased 2 hours after the start of the reaction.
did. Therefore, in the reaction kinetic analysis, 1
The reaction was stopped at time. Enzyme reaction rate constant (Kcatvalue
And K mValue) from the initial rate of the DOI synthesis reaction
It was determined by performing a Weber-Bark plot. That
Results for G-6-P at 46 ° C., pH 7.7
KmThe value is 9.0X10-FourM, K for NADmvalue is
1.7X10-FourM and KcatThe value is 7.3X10-2s
-1And Kcat/ KmIs 82M-1s-1Met.

【0014】(DOI合成酵素N末端アミノ酸配列の決
定)B.circulansより精製されたDOI合成
酵素の42kDaと23kDaのサブユニットを、1
2.5%のトリシン−SDS−PAGEで分離を行っ
た。電気泳動を行った後、エレクトロブロッティングに
より、タンパク質をゲルからPVDF膜へ転写した。ク
マシーブリリアントブルーにより染色を行って二つのバ
ンドを切り取り、ペプチドシークエンサー(島津、PP
SQ−21)により配列決定を行った。
(Determination of N-terminal amino acid sequence of DOI synthase) The 42 kDa and 23 kDa subunits of DOI synthase purified from Circulans were
Separation was performed on 2.5% Tricine-SDS-PAGE. After electrophoresis, proteins were transferred from the gel to a PVDF membrane by electroblotting. Two bands were cut out by staining with Coomassie Brilliant Blue, and a peptide sequencer (Shimadzu, PP
The sequence was determined according to SQ-21).

【0015】(DOI合成酵素遺伝子のクローニング)
決定されたN末端アミノ酸配列の一部分(FNFAFG
EHV)に基づき、40kA(5’−TTYGCNTT
YGGNGARCAYGT−3’)と40kB(5’−
TCNCCRAANGCRAARTTRAA−3’)の
オリゴヌクレオチドを設計して合成して、3’末端をD
IG(ジゴキシゲニン−11−dUTP)でラベルし
た。B.circulansの染色体DNAを制限酵素
により切断し、得られた加水分解物をアガロースゲル電
気泳動で分離を行い、DNA断片をブロッティング膜
(ゼータプローブGTゲノミックテスティッドブロッテ
ィング膜 バイオラッド)に転写した。ハイブリダイゼ
ーションは、キットの標準プロトコールに従って行っ
た。オリゴヌクレオチド(20mer)については50
℃、より長いサイズのDNAについては65℃でハイブ
リダイゼーションを行った。オリゴヌクレオチドについ
ては2XSSCで50℃、大きなサイズのDNAについ
ては1XSSCで65℃で、洗浄を行った。ハイブリダ
イズしたバンドは、DIG蛍光検出キット(ベーリンガ
ーマンハイム)で検出した。
(Cloning of DOI synthase gene)
Part of the determined N-terminal amino acid sequence (FNFAG
EHV) and 40 kA (5'-TTYGCNTTT)
YGGNGARCAYGT-3 ') and 40 kB (5'-
TNCCCRAANGCRAARTTRAA-3 ′) was designed and synthesized, and the 3 ′
Labeled with IG (digoxigenin-11-dUTP). B. The chromosomal DNA of C. circulans was cleaved with a restriction enzyme, the obtained hydrolyzate was separated by agarose gel electrophoresis, and the DNA fragment was transferred to a blotting membrane (Zeta Probe GT Genomic Tested Blotting membrane Biorad). Hybridization was performed according to the standard protocol of the kit. 50 for oligonucleotide (20mer)
Hybridization was performed at 65 ° C. for longer size DNA. Oligonucleotides were washed at 50 ° C. in 2 × SSC, and large size DNA was washed at 65 ° C. in 1 × SSC. The hybridized band was detected with a DIG fluorescence detection kit (Boehringer Mannheim).

【0016】両者のプローブとハイブリダイズしたDN
A断片の中で、染色体DNAをEcoRIで分解して得
られた4.2kbpの断片を選択し、pUC19と結合
させた。得られたプラスミドを用いて、大腸菌JM10
5の形質転換を行った。形質転換体を、アンピシリン
(50μg/ml)、イソプロピル−β−D−チオガラ
クトピラノシド(IPTG)(200μg/ml)及び
5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガ
ラクトピラノシド(40μg/ml)を含むLuria
−Bertani(LB)寒天培地で選択を行った。形
質転換体をハイボンド−N+膜(アマシャム)に転写し
て、可溶化し、DNAを固定した。同じDIGプローブ
を用いてコロニーハイブリダイゼーションをして、更に
スクリーニングを行った。
[0016] DN hybridized with both probes
Among the A fragments, a 4.2 kbp fragment obtained by digesting chromosomal DNA with EcoRI was selected and ligated to pUC19. Using the obtained plasmid, E. coli JM10
Five transformations were performed. Transformants were transformed with ampicillin (50 μg / ml), isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) (200 μg / ml) and 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyr. Luria containing noside (40 μg / ml)
-Selection was performed on Bertani (LB) agar medium. Transformants were transferred to Hybond-N + membranes (Amersham), solubilized, and the DNA fixed. Colony hybridization was performed using the same DIG probe for further screening.

【0017】(DOI合成酵素遺伝子の塩基配列の決
定)その結果、陽性クローンであるpDS1が得られ、
その塩基配列を決定した。。pDS1の、種々の制限酵
素断片の塩基配列を、サーモシークエナーゼサイクルシ
ークエンシングキット(アマシャム)、M13順方向プ
ライマー、M13逆方向プライマー(アマシャム)、及
びDNAシークエンサー(Li−cor4200型)を
用いて、ジデオキシヌクレオチド法により決定した。両
鎖の全配列は、DNAを用いて決定した。DNA配列は
GENETYXプログラム(ソフトウェアディベロップ
メント)により解析し、3つの読み枠が存在することが
判った。ネット上においてBLAST及びFESTAソ
フトウェアを用いて、EMBL、ジーンバンク又はSW
ISSPROTデータライブラリーに対して相同性検索
を行った。その結果、pDS1がコード化する推定アミ
ノ酸配列には、上述したDOI合成酵素のN末端アミノ
酸配列と完全に一致する部分が含まれていた。しかし、
pDS1には42kDaサブユニットをコード化する遺
伝子の一部しか含まれていなかった。
(Determination of base sequence of DOI synthase gene) As a result, a positive clone pDS1 was obtained,
The nucleotide sequence was determined. . The nucleotide sequences of various restriction enzyme fragments of pDS1 were determined using Thermosequenase cycle sequencing kit (Amersham), M13 forward primer, M13 reverse primer (Amersham) and DNA sequencer (Li-cor4200 type). Determined by the dideoxynucleotide method. The total sequence of both strands was determined using DNA. The DNA sequence was analyzed by the GENETYX program (software development) and found to have three reading frames. EMBL, Genebank or SW using BLAST and FESTA software on the net
A homology search was performed on the ISSPROT data library. As a result, the deduced amino acid sequence encoded by pDS1 contained a portion completely matching the N-terminal amino acid sequence of the DOI synthase described above. But,
pDS1 contained only a portion of the gene encoding the 42 kDa subunit.

【0018】そこで、DIGラベルしたpDS1のBa
mHI−EcoRI断片を、全体の遺伝子を拾うプロー
ブとして設計した。そのプローブを用いて同様のサザン
ハイブリダイゼーションを行った結果、4.0kbpの
BamHI−PstI断片(pDS2)が同定され、p
UC19と結合させて、得られた形質転換体について同
様のプローブを用いて、コロニーハイブリダイゼーショ
ンでスクリーニングを行った。その結果pDS2を同定
することができ、その塩基配列をpDS1と同じ方法で
決定した。そのようにして、pDS2にはDOI合成酵
素の配列番号1に示す42kDaサブユニット遺伝子の
全体が含まれていると、分子サイズから推定された。D
OI合成酵素遺伝子の配列より、当該遺伝子は368ア
ミノ酸より成る、分子量40746Daのポリペプチド
(配列番号2)をコード化していることが判った。
Therefore, the Ba of DIG-labeled pDS1 is
The mHI-EcoRI fragment was designed as a probe to pick up the entire gene. As a result of performing the same Southern hybridization using the probe, a 4.0 kbp BamHI-PstI fragment (pDS2) was identified.
The transformant obtained by binding to UC19 was screened by colony hybridization using the same probe. As a result, pDS2 was identified, and its nucleotide sequence was determined by the same method as for pDS1. Thus, it was estimated from the molecular size that pDS2 contained the entire 42 kDa subunit gene shown in SEQ ID NO: 1 of the DOI synthase. D
From the sequence of the OI synthase gene, it was found that the gene encodes a polypeptide (SEQ ID NO: 2) consisting of 368 amino acids and having a molecular weight of 40,746 Da.

【0019】(DOI合成酵素遺伝子の発現)DOI合
成酵素遺伝子の機能を確認するために、当該遺伝子の大
量発現を試みた。pDS2をテンプレートとして、40
kf(5’−GGTGGAGGATCCATATGAC
GACTAA−3’)及び40kr(5’−AAAGC
AAGCTTATCCTGGTTCATCC−3’)
(アマシャムファルマシア)をプライマーとして用い
て、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行い、DOI合
成酵素遺伝子を増幅した。PCRは、UITma DN
Aポリメラーゼ(ロッシュ)を用いて、遺伝子増幅PC
Rシステム9700(パーキンエルマー、アプライトバ
イオサイエンス)により行った。50μgのpDS2
DNA、60pmolの両プライマー及び0.25mM
のdNTPsを、インキュベーションバッファー中に添
加して、反応(100μl)を行った。PCRは、95
℃で1分間最初に変性を行った後に酵素を添加して、引
き続き95℃で30秒間、60℃で45秒間、72℃で
30秒間を30サイクル行い、更に72℃で7分間反応
する事により行った。PCRにより増幅された生成物を
BamHI及びHindIIIにより分解して、更にp
UC19の適切な部位中へクローン化して、得られたp
DS3を単離した。
(Expression of DOI synthase gene) In order to confirm the function of the DOI synthase gene, large-scale expression of the gene was attempted. Using pDS2 as a template, 40
kf (5'-GGTGGAGGGATCCATATGAC
GACTAA-3 ') and 40 kr (5'-AAAGC)
AAGCTTATCCTGGTTCATCC-3 ')
(Amersham Pharmacia) as a primer to perform a polymerase chain reaction (PCR) to amplify the DOI synthase gene. PCR is UIMA DN
Gene amplification PC using A polymerase (Roche)
R System 9700 (PerkinElmer, Upright Bioscience). 50 μg of pDS2
DNA, 60 pmol of both primers and 0.25 mM
Was added to the incubation buffer to perform the reaction (100 μl). PCR is 95
After initial denaturation at 1 ° C. for 1 minute, the enzyme is added, followed by 30 cycles of 95 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 45 seconds, 72 ° C. for 30 seconds, and further reaction at 72 ° C. for 7 minutes. went. The product amplified by PCR is digested with BamHI and HindIII,
Cloning into the appropriate site of UC19, the resulting p
DS3 was isolated.

【0020】pDS3の塩基配列を決定した後、Nde
I−HindIIIで分解する事により、挿入したDN
Aをプラスミドから切り離して、発現ベクターpET3
0b(+)のNdeI−HindIIIサイトへ結合し
た。得られたpDS4により、大腸菌BL21(DE
3)を形質転換した。pDS4を含む形質転換体を、6
00nmにおけるODが0.6に達するまで、37℃で
前培養して、その一部分を培養培地に接種した。600
nmにおけるODが0.6に達するまで37℃で震盪培
養を行い、IPTGを添加して(最終濃度0.4m
M)、培養を更に2−3時間続けた。遠心分離(400
0g、10分、4℃)により細胞を回収して、0.2m
M CoCl2 を含む50mM Tris−HClバッ
ファー(pH7.7)で洗浄した。大腸菌(pDS4)
中において発現したDOI合成酵素(組み換えDOI合
成酵素)は全可溶性タンパク質の20%にも達した。図
6はSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動のパターン
であり、レーン1は分子量マーカー、レーン2はpET
30bを含む大腸菌抽出物、レーン3はIPTG誘導後
のpET30bを含む大腸菌抽出物、レーン4はpDS
4を含む大腸菌抽出物、レーン5はIPTG誘導後のp
DS4を含む大腸菌抽出物、レーン6はB.circu
lans由来の天然DOI合成酵素である。
After determining the base sequence of pDS3, Nde
Degradation with I-HindIII resulted in the inserted DN
A is separated from the plasmid and the expression vector pET3
0b (+) bound to the NdeI-HindIII site. Escherichia coli BL21 (DE
3) was transformed. A transformant containing pDS4 was transformed with 6
The culture was pre-cultured at 37 ° C. until the OD at 00 nm reached 0.6 and a portion was inoculated into the culture medium. 600
Shake culture at 37 ° C. until the OD in nm reaches 0.6, add IPTG (final concentration 0.4 m
M), the culture was continued for another 2-3 hours. Centrifugation (400
0 g, 10 minutes, 4 ° C.)
The plate was washed with a 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.7) containing MCoCl 2 . E. coli (pDS4)
The DOI synthase expressed in (recombinant DOI synthase) reached as much as 20% of the total soluble protein. FIG. 6 shows a pattern of SDS polyacrylamide gel electrophoresis, in which lane 1 is a molecular weight marker and lane 2 is pET.
E. coli extract containing 30b, lane 3 was E. coli extract containing pET30b after IPTG induction, lane 4 was pDS
E. coli extract containing E.4, lane 5 shows p.
E. coli extract containing DS4, lane 6 circu
lans-derived natural DOI synthase.

【0021】(組み換えDOI合成酵素の活性確認)p
DS4により形質転換した大腸菌を0.2mM CoC
2 を含む50mMTris−HClバッファー(pH
7.7)に懸濁して(150ml中に、湿細胞5g)、
氷冷下(0℃)ブランソンソニファイアー250型によ
り細胞破砕(2分間、10回)を行った。細胞破砕の後
に遠心分離(12000g、30分)を行い、上清を採
種して無細胞系の酵素反応に使用した。5mlの無細胞
抽出液に、基質としてグルコース6−リン酸又は[6,
6− 22 ]−グルコース6−リン酸、5mMのNAD
+ 及び5mMのCo2+を添加して、46℃で2時間イン
キュベートして酵素反応を行った。反応生成物のO−
(4−ニトロベンジル)オキシム誘導体化を行い、薄層
クロマトグラフィーにより精製した(メルク、キーゼル
ゲルF254 )。8.4mgのグルコース6−リン酸よ
り、予期した反応産物である、約3mgのDOIのO−
(4−ニトロベンジル)オキシム誘導体が得られた。生
成物について1 H−NMR及び2 H−NMRスペクトル
により確認を行った。 1H−NMR(300MHz,C
3 OD)δ:1.90(dd,J=10.9,13.
8Hz,H−2ax)、3.19(t,J=8.8H
z,H−4)、3.51(dd,J=4.9,13.8
Hz,H−2eq)、3.3−3.4(H−3、H−
5)、4.03(d,9.0Hz,H−6)、5.25
(s)、7.58(d,8.5Hz)、8.21(d,
8.5Hz)。[6,6− 2 2 ]−グルコース6−リ
ン酸由来のDOI生成物の類似の誘導体の2 H−NMR
(61.4MHz,CH3 OH)δ:1.82、3.4
6。これらの結果より予期した反応生成物が確認され、
23kDaサブユニットの非存在下においても大腸菌発
現産物はDOI合成酵素反応を触媒し、得られたタンパ
ク質は組み換えDOI合成酵素である事が証明された。
(Confirmation of activity of recombinant DOI synthase) p
Escherichia coli transformed with DS4 was treated with 0.2 mM CoC.
lTwo50 mM Tris-HCl buffer (pH
7.7) (5 g wet cells in 150 ml)
Under ice cooling (0 ° C) using Branson Sonifier 250
The cells were disrupted (2 times, 10 times). After cell disruption
Centrifugation (12,000 g, 30 minutes), and collect the supernatant.
Seeds were used for cell-free enzymatic reactions. 5ml cell-free
In the extract, glucose 6-phosphate or [6,
6-TwoHTwo] -Glucose 6-phosphate, 5 mM NAD
+And 5 mM Co2+And incubate at 46 ° C for 2 hours.
The enzymatic reaction was performed by cubating. O- of the reaction product
Derivatize (4-nitrobenzyl) oxime to form a thin layer
Purified by chromatography (Merck, Kiesel
Gel F254). 8.4mg glucose 6-phosphate
And about 3 mg of DOI O-
(4-Nitrobenzyl) oxime derivative was obtained. Raw
About adult1H-NMR andTwoH-NMR spectrum
Was confirmed.1H-NMR (300 MHz, C
DThreeOD) δ: 1.90 (dd, J = 10.9, 13.
8 Hz, H-2ax), 3.19 (t, J = 8.8H)
z, H-4), 3.51 (dd, J = 4.9, 13.8)
Hz, H-2eq), 3.3-3.4 (H-3, H-
5), 4.03 (d, 9.0 Hz, H-6), 5.25
(S), 7.58 (d, 8.5 Hz), 8.21 (d,
8.5 Hz). [6,6-TwoH Two] -Glucose 6-li
Of similar derivatives of DOI products derived from acidTwoH-NMR
(61.4 MHz, CHThreeOH) [delta]: 1.82, 3.4
6. From these results, the expected reaction product was confirmed,
Escherichia coli germination even in the absence of the 23 kDa subunit
The current product catalyzes the DOI synthase reaction and the resulting protein
The protein was proved to be a recombinant DOI synthase.

【0022】(組み換えDOI合成酵素の精製)精製し
ている間、DOI合成酵素は硫安沈殿及び透析の条件
下、凝集する傾向を示した。また、コバルトイオンの非
存在下で50mMTris−HClバッファー中におい
て貯蔵した場合には短期間の貯蔵であっても酵素活性は
消失した。これらの結果は、組み換えDOI合成酵素は
天然の酵素と比較して、タンパク質安定性という点にお
いて異なっている。そこで、組み換え2−DOI合成酵
素の場合には、下記に示す、天然酵素と異なる精製方法
を用いた。組み換え2−DOI合成酵素は、0.2mM
CoCl2 を含む50mMTris−HClバッファ
ー(pH7.7)中において取り扱った。4℃又−75
℃で貯蔵した場合でさえも、10日間貯蔵した後には精
製した酵素の約60%が失活した。
(Purification of Recombinant DOI Synthase) During purification, DOI synthase showed a tendency to aggregate under conditions of ammonium sulfate precipitation and dialysis. When stored in a 50 mM Tris-HCl buffer in the absence of cobalt ions, the enzyme activity was lost even during short-term storage. These results differ from recombinant DOI synthase in protein stability as compared to the native enzyme. Therefore, in the case of the recombinant 2-DOI synthase, the following purification method different from that of the natural enzyme was used. 0.2 mM recombinant 2-DOI synthase
Handling was performed in 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.7) containing CoCl 2 . 4 ℃ or -75
Approximately 60% of the purified enzyme was inactivated after 10 days of storage, even when stored at <RTIgt;

【0023】無細胞系抽出溶液を、0.2mM CoC
2 を含む50mM Tris−HClバッファー(p
H7.7)で平衡化したDEAE−Sepharose
Fast Flowカラムにかけた。吸着したタンパ
ク質を0M NaCl(300ml)から0.4M N
aCl(300ml)のリニアグラジエントにより溶出
した。DOI合成酵素活性は、0.2MのNaCl画分
付近で検出された。活性画分をセントリプレップ−10
(アミコン)により10mlまで濃縮した。濃縮液を
0.1M NaClと0.2mM CoCl2 を含む5
0mMTris−HClバッファー(pH7.7)で平
衡化したHiLoad26/60Superdex20
0pg(FPLC)にかけて、同様に活性画分を得た。
図6のレーン7は組み換えDOI合成酵素はSDSポリ
アクリルアミドゲル電気泳動のパターンであり、42k
Daの単一のバンドを示した。表3に組み換えDOI精
製の各段階における精製率を示す。
The cell-free extraction solution was prepared by adding 0.2 mM CoC
50 mM Tris-HCl buffer containing l 2 (p
H7.7) equilibrated with DEAE-Sepharose
Loaded on a Fast Flow column. The adsorbed protein was converted from 0 M NaCl (300 ml) to 0.4 M N
Elution was performed with a linear gradient of aCl (300 ml). DOI synthase activity was detected near the 0.2 M NaCl fraction. The active fraction was centriprep-10
(Amicon) and concentrated to 10 ml. Concentrate containing 5% 0.1M NaCl and 0.2mM CoCl 2
HiLoad26 / 60Superdex20 equilibrated with 0 mM Tris-HCl buffer (pH 7.7)
Active fractions were similarly obtained by applying 0 pg (FPLC).
Lane 7 in FIG. 6 shows the pattern of the recombinant DOI synthase obtained by SDS polyacrylamide gel electrophoresis,
A single band of Da was shown. Table 3 shows the purification ratio at each stage of the recombinant DOI purification.

【0024】[0024]

【表3】 組み換えDOI合成酵素の精製 段階 総タンパク量 総活性 比活性 精製ファクター 回収率 (mg) (U) (U/mg) (%) 抽出物 364 65.0 0.179 - - DEAE 84.7 57.4 0.678 3.8 88.3 Sephadex 200 45.9 49.1 1.07 6.0 75.5 Table 3 Purification of recombinant DOI synthase Step Total protein Total activity Specific activity Purification factor Recovery (mg) (U) (U / mg) (%) Extract 364 65.0 0.179--DEAE 84.7 57.4 0.678 3.8 88.3 Sephadex 200 45.9 49.1 1.07 6.0 75.5

【0025】(組み換えDOI合成酵素の性質)pH、
添加する金属イオン又は温度に対する、組み換えDOI
合成酵素の活性の特性を検討した。pH6.5から8.
0については50mMのMOPS−KOHバッファー、
pH7.0−9.0についてはTris−HClバッフ
ァーを用いて検討した。組み換えDOI合成酵素の活性
は、天然DOI合成酵素で用いたHPLC法にを改変し
て測定した。1μlの酵素調製液を、10μlの50m
Mグルコース6−リン酸、10μlの50mM NAD
+ 及び79μlの0.2mM CoCl2 を含む50m
MTris−HClバッファー(pH7.7、最終反応
量100μl、グルコース6−リン酸及びNAD+ の最
終濃度5mM)と混合して、46℃で5分間インキュベ
ートを行った。その後は、前に述べたHPLC法によ
り,酵素活性を測定した。組み換えDOI合成酵素の酵
素反応に及ぼすpHの影響を、図7に示す。図7より、
最大活性は、pH7.5から8.5の間で認められた。
図7において、四角の点はMOPS−KOHバッファ
ー、丸の点はTris−HClバッファーを用いて検討
した結果を示す。
(Properties of Recombinant DOI Synthase) pH,
Recombinant DOI for added metal ion or temperature
The activity characteristics of the synthase were studied. pH 6.5 to 8.
0 for 50 mM MOPS-KOH buffer,
pH 7.0-9.0 was examined using a Tris-HCl buffer. The activity of the recombinant DOI synthase was measured by modifying the HPLC method used for the natural DOI synthase. 1 μl of enzyme preparation was added to 10 μl of 50 m
M glucose 6-phosphate, 10 μl of 50 mM NAD
50 m with + and 79 μl of 0.2 mM CoCl 2
It was mixed with an MTris-HCl buffer (pH 7.7, final reaction volume 100 μl, final concentration of glucose 6-phosphate and NAD + 5 mM) and incubated at 46 ° C. for 5 minutes. Thereafter, the enzyme activity was measured by the above-mentioned HPLC method. FIG. 7 shows the effect of pH on the enzymatic reaction of the recombinant DOI synthase. From FIG.
Maximum activity was observed between pH 7.5 and 8.5.
In FIG. 7, square points indicate the results of examination using the MOPS-KOH buffer, and circle points indicate the results of examination using the Tris-HCl buffer.

【0026】酵素反応の温度条件及び温度安定性につい
て検討を行った。至適な反応温度条件については、15
℃から55℃の間で酵素反応を行う事により検討した。
図8の四角の点に示すように、5分間の酵素反応では、
NAD+ 及びCo2+を含む条件下では、55℃付近で最
大活性が認められた。20℃から60℃で5分間処理し
た後に残った酵素活性を測定する事により温度安定性を
検討したところ、図8の丸の点で示すように、50℃以
上では酵素活性が低下した。組み換えDOI合成酵素
は、50℃以上で変性してしまうものと思われる。更
に、二価金属イオン要求性について、1mMのコバル
ト、マグネシウム、マンガン、銅、鉄、カルシウム、亜
鉛及びニッケルイオンの存在下で解析を行った(表
4)。コバルトイオンの存在は組み換えDOI合成酵素
にとって必須であり、前に述べた様に、コバルトイオン
の非存在下においては組み換えDOI合成酵素を精製す
る事はできなかった。また、EDTAの存在下において
は、酵素活性は消失した。マグネシウム、カルシウム、
マンガン及び鉄は酵素活性を促進も抑制も行わなかった
が、銅及び亜鉛は酵素活性を強力に抑制した。
The temperature conditions and temperature stability of the enzyme reaction were studied. For optimal reaction temperature conditions, see 15
The study was carried out by performing an enzyme reaction at a temperature between 55 ° C and 55 ° C.
As shown by the square points in FIG. 8, in the enzyme reaction for 5 minutes,
Under the conditions containing NAD + and Co 2+ , the maximum activity was observed at around 55 ° C. When the temperature stability was examined by measuring the enzyme activity remaining after treatment at 20 ° C. to 60 ° C. for 5 minutes, the enzyme activity was reduced at 50 ° C. or more as shown by the circles in FIG. It is believed that the recombinant DOI synthase denatures at 50 ° C. or higher. Furthermore, the divalent metal ion requirement was analyzed in the presence of 1 mM of cobalt, magnesium, manganese, copper, iron, calcium, zinc and nickel ions (Table 4). The presence of cobalt ions is essential for the recombinant DOI synthase, and as described above, the recombinant DOI synthase could not be purified in the absence of cobalt ions. In addition, the enzyme activity disappeared in the presence of EDTA. Magnesium, calcium,
Manganese and iron did not promote or inhibit the enzyme activity, whereas copper and zinc strongly inhibited the enzyme activity.

【0027】[0027]

【表4】 二価金属イオンが組み換えDOI合成酵素に
及ぼす影響 添加イオン 相対的Vmax 添加イオン 相対的Vmax なし 1.00 Co2+ 1 Mg2+ 1.06 Ni 0.79 Ca2+ 0.87 Cu 0.43 Mn2+ 0.93 Zn 0.05 Fe2+ 0.93 EDTA 0
[Table 4] Effect of divalent metal ion on recombinant DOI synthase Additive ion Relative Vmax Additive ion Relative Vmax None 1.00 Co 2 + 1 Mg 2+ 1.06 Ni 0.79 Ca 2+ 0.87 Cu 0.43 Mn 2+ 0.93 Zn 0.05 Fe 2+ 0.93 EDTA 0

【0028】(組み換えDOI合成酵素の反応速度論)
2μMの組み換えDOI合成酵素を用いて、酵素反応の
経時変化を検討した。その結果、反応開始後30分間は
一定の初速度を示した。反応開始後5分で反応を止め
て、DOI合成反応の初期速度よりラインウェーバーバ
ークプロットを行う事により、酵素反応の速度定数(K
cat 値及びKm 値)を求めた。その結果、46℃、pH
7.7におけるグルコース−6−リン酸に対するKm
は2.1X10-4M、Kcat 値は1.0s-1であり、K
cat /Km は4.8X103 -1 -1であった。また、
NADに対するKm 値は2.3X10-5Mであった。
(Reaction Kinetics of Recombinant DOI Synthase)
Using 2 μM recombinant DOI synthase, the enzyme reaction was
The change with time was examined. As a result, 30 minutes after the start of the reaction
It showed a constant initial speed. Stop the reaction 5 minutes after the reaction starts
From the initial speed of the DOI synthesis reaction
By performing a peak plot, the rate constant (K
catValue and KmValue). As a result, 46 ° C, pH
K for glucose-6-phosphate at 7.7mvalue
Is 2.1X10-FourM, KcatThe value is 1.0s-1And K
cat/ KmIs 4.8X10ThreeM-1s -1Met. Also,
K for NADmThe value is 2.3 × 10-FiveM.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明により、グルコース−6−リン酸
より2−デオキシ−シロ−イノソースを合成する反応を
触媒する2−デオキシ−シロ−イノソース合成酵素が精
製されて、当該酵素のアミノ酸配列、及びアミノ酸配列
をコード化する遺伝子塩基配列が与えられた。
According to the present invention, 2-deoxy-scyllo-inosose synthase, which catalyzes the reaction of synthesizing 2-deoxy-scyllo-inosose from glucose-6-phosphate, is purified, and the amino acid sequence of the enzyme is determined. And the gene sequence encoding the amino acid sequence was given.

【0030】[0030]

【配列表】 <110>出願人氏名:東京工業大学長 <120>発明の名称:2−デオキシ−シロ−イノソース合成酵素、アミノ酸配 列、遺伝子塩基配列 <160>配列の数:2 <210>配列番号:1 <211>配列の長さ:1107 <212>配列の型:核酸 <213>起源:Bacillus circulans SANK72073 2−デオキシ−シロ−イノソ ース合成酵素 42kDaサブユニット <400>配列 ATGACGACTA AACAAATTTG TTTTGCGGAC CGGTGTTTTA ACTTTGCATT CGGCGAACAT 60 GTTTTGGAAT CGGTTGAATC CTATATTCCC CGGGATGAAT TCGATCAATA TATCATGATT 120 TCGGACTCGG GGGTACCGGA CTCGATTGTT CATTATGCGG CCGAATACTT CGGCAAACTC 180 GCCCCTGTAC ATATTCTTCG CTTTCAGGGC GGAGAAGAAT ACAAAACACT TTCAACCGTG 240 ACAAATTTGC AAGAGCGGGC AATTGCTCTG GGAGCCAACC GAAGAACCGC TATCGTAGCG 300 GTTGGCGGAG GGTTAACCGG AAACGTTGCC GGAGTGGCGG CCGGCATGAT GTTTCGCGGG 360 ATTGCGCTTA TTCACGTTCC GACCACGTTT TTGGCGGCCT CCGATTCGGT TCTTTCGATT 420 AAGCAGGCTG TTAATTTAAC GAGCGGAAAG AACCTGGTCG GCTTTTATTA TCCGCCACGC 480 TTCGTGTTCG CCGATACCCG AATCTTGTCG GAGTCGCCGC CCCGTCAGGT GAAAGCGGGA 540 ATGTGCGAGC TGGTAAAAAA TATGCTGATT CTGGAAAACG ACAACAAGGA ATTTACAGAG 600 GATGATTTAA ATTCAGCCAA TGTGTATTCT CCGAAGCAGC TGGAGACGTT TATCAACTTC 660 TGCATATCGG CCAAAATGTC GGTATTAAGC GAAGATATTT ACGAGAAAAA GAAGGGCCTG 720 ATCTTTGAGT ACGGCCATAC GATCGGTCAT GCGATCGAGC TTGCCGAGCA GGGAGGGATC 780 ACGCACGGAG AAGCCATTGC AGTGGGCATG ATTTACGCCG CTAAAATAGC GAACCGGATG 840 AACCTGATGC CCGAACATGA CGTGTCCGCC CATTACTGGC TTTTAAATAA AATCGGGGCC 900 TTGCAGGATA TTCCGCTCAA ATCGGACCCG GATTCGATCT TCCATTATTT AATCCACGAT 960 AACAAGAGGG GCTACATTAA GCTGGATGAG GATAATTTGG GTATGATTTT ACTTAGCGGA1020 GTCGGTAAAC CGGCGATGTA TAACCAAACG CTGCTTACAC CGGTCAGAAA AACGCTCATA1080 AAAGAAGTGA TCCGGGAAGG GCTGTAA 1107 <210>配列番号:2 <211>配列の長さ:368 <212>配列の型:アミノ酸 <213>起源:Bacillus circulans SANK72073 2−デオキシ−シロ−イノソ ース合成酵素 42kDaサブユニット <400>配列 MTTKQICFAD RCFNFAFGEH VLESVESYIP RDEFDQYIMI SDSGVPDSIV HYAAEYFGKL 60 APVHILRFQG GEEYKTLSTV TNLQERAIAL GANRRTAIVA VGGGLTGNVA GVAAGMMFRG 120 IALIHVPTTF LAASDSVLSI KQAVNLTSGK NLVGFYYPPR FVFADTRILS ESPPRQVKAG 180 MCELVKNMLI LENDNKEFTE DDLNSANVYS PKQLETFINF CISAKMSVLS EDIYEKKKGL 240 IFEYGHTIGH AIELAEQGGI THGEAIAVGM IYAAKIANRM NLMPEHDVSA HYWLLNKIGA 300 LQDIPLKSDP DSIFHYLIHD NKRGYIKLDE DNLGMILLSG VGKPAMYNQT LLTPVRKTLI 360 KEVIREGL 368[Sequence List] <110> Applicant's name: Director of Tokyo Institute of Technology <120> Title of invention: 2-deoxy-scyllo-inosose synthase, amino acid sequence, gene base sequence <160> Number of sequences: 2 <210> SEQ ID NO: 1 <211> Sequence length: 1107 <212> Sequence type: nucleic acid <213> Origin: Bacillus circulans SANK72073 2-deoxy-scyllo-inosose synthase 42 kDa subunit <400> Sequence ATGACGACTA AACAAATTTG TTTTGCGGAC CGGTGTTTTA ACTTTGCATT CGGCGAACAT 60 GTTTTGGAAT CGGTTGAATC CTATATTCCC CGGGATGAAT TCGATCAATA TATCATGATT 120 TCGGACTCGG GGGTACCGGA CTCGATTGTT CATTATGCGG CCGAATACTT CGGCAAACTC 180 GCCCCTGTAC ATATTCTTCG CTTTCAGGGC GGAGAAGAAT ACAAAACACT TTCAACCGTG 240 ACAAATTTGC AAGAGCGGGC AATTGCTCTG GGAGCCAACC GAAGAACCGC TATCGTAGCG 300 GTTGGCGGAG GGTTAACCGG AAACGTTGCC GGAGTGGCGG CCGGCATGAT GTTTCGCGGG 360 ATTGCGCTTA TTCACGTTCC GACCACGTTT TTGGCGGCCT CCGATTCGGT TCTTTCGATT 420 AAGCAGGCTG TTAATTTAAC GAGCGGAAAG AACCTGGTCG GCTTTTATTA TCCGCCACGC 480 TTCGTGTTCG CCGATACCCG AATCTTGTCG GAGTCGCCGC CCCGTCAGGT GAAAGCGGGA 540 ATGTGCGAGC TGGTAAAAAA TATGCTGATT CTGGAAAACG ACAACAAGGA ATTTACAGAG 600 GATGATTTAA ATTCAGCCAA TGTGTATTCT CCGAAGCAGC TGGAGACGTT TATCAACTTC 660 TGCATATCGG CCAAAATGTC GGTATTAAGC GAAGATATTT ACGAGAAAAA GAAGGGCCTG 720 ATCTTTGAGT ACGGCCATAC GATCGGTCAT GCGATCGAGC TTGCCGAGCA GGGAGGGATC 780 ACGCACGGAG AAGCCATTGC AGTGGGCATG ATTTACGCCG CTAAAATAGC GAACCGGATG 840 AACCTGATGC CCGAACATGA CGTGTCCGCC CATTACTGGC TTTTAAATAA AATCGGGGCC 900 TTGCAGGATA TTCCGCTCAA ATCGGACCCG GATTCGATCT TCCATTATTT AATCCACGAT 960 AACAAGAGGG GCTACATTAA GCTGGATGAG GATAATTTGG GTATGATTTT ACTTAGCGGA1020 GTCGGTAAAC CGGCGATGTA TAACCAAACG CTGCTTACAC CGGTCAGAAA AACGCTCATA1080 AAAGAAGTGA TCCGGGAAGG GCTGTAA 1107 <210> SEQ ID NO: 2 <211> sequence length: 368 <212> Sequence type: amino acid <213> Origin: Bacillus circulans SANK72073 2- Deoxy - scyllo - Inoso over scan synthase 42kDa subunit <400> sequence MTTKQICFAD RCFNFAFGEH VLESVESYIP RDEFDQYIMI SDSGVPDSIV HYAAEYFGKL 60 APVHILRFQG GEEYKTLSTV TNLQERAIAL GANRRTAIVA VGGGLTGNVA GVAAGMMFRG 120 IALIHVPTTF LAASDSVLSI KQAVNLTSGK NLVGFYYPPR FVFADTRILS ESPPRQVKAG 180 MCELVKNMLI LENDNKEFTE DDLNSANVYS PKQLETFINF CISAKMSVLS EDIYEKKKGL 240 IFEYGHTIGH AIELAEQGGI THGEAIAVGM IYAAKIANRM NLMPEHDVSA HYWLLNKIGA 300 LQDIPLKSDP DSIFHYLIHD NKRGYIKLDE DNLGMILLSG VGKPAMYNQT LLTPVRKTLI 360 KEVIREGL 368

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

【図1】2−デオキシ−シロ−イノソース合成酵素によ
り触媒される反応。
FIG. 1. Reaction catalyzed by 2-deoxy-scyllo-inosose synthase.

【図2】精製した2−デオキシ−シロ−イノソース合成
酵素のSDS−PAGEのパターン。
FIG. 2: SDS-PAGE pattern of purified 2-deoxy-scyllo-inosose synthase.

【図3】精製した2−デオキシ−シロ−イノソース合成
酵素のnative PAGEのパターン。
FIG. 3. Native PAGE pattern of purified 2-deoxy-scyllo-inosose synthase.

【図4】2−デオキシ−シロ−イノソース合成酵素活性
に及ぼす、pHの影響。
FIG. 4. Effect of pH on 2-deoxy-scyllo-inosose synthase activity.

【図5】2−デオキシ−シロ−イノソース合成酵素活性
に及ぼす、温度の影響。
FIG. 5: Effect of temperature on 2-deoxy-scyllo-inosose synthase activity.

【図6】pET30b及びpDS4を含む大腸菌抽出物
の、IPTG誘導前後のSDS−PAGEのパターン、
及び精製した、天然及び組み換え2−デオキシ−シロ−
イノソース合成酵素のSDS−PAGEのパターン。
FIG. 6: SDS-PAGE patterns of E. coli extracts containing pET30b and pDS4 before and after IPTG induction,
And purified, natural and recombinant 2-deoxy-silo-
SDS-PAGE pattern of inosose synthase.

【図7】組み換え2−デオキシ−シロ−イノソース合成
酵素活性に及ぼす、pHの影響。
FIG. 7: Effect of pH on recombinant 2-deoxy-scyllo-inosose synthase activity.

【図8】組み換え2−デオキシ−シロ−イノソース合成
酵素活性に及ぼす、温度の影響。
FIG. 8: Effect of temperature on recombinant 2-deoxy-scyllo-inosose synthase activity.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI (C12N 9/54 C12R 1:19) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) WPI(DIALOG) BIOSIS(DIALOG) CAS ONLINE(STN) DDBJ/EMBL/GenBank──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 identification symbol FI (C12N 9/54 C12R 1:19) (58) Investigated field (Int.Cl. 7 , DB name) WPI (DIALOG) BIOSIS ( DIALOG) CAS ONLINE (STN) DDBJ / EMBL / GenBank

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下記の性質を有する2−デオキシ−シロ
−イノソース合成酵素: (1)グルコース−6−リン酸より2−デオキシ−シロ
−イノソースを生成する反応を触媒し; (2)42kDaと23kDaのペプチドより成る二量
体タンパク質であり; (3)コバルトイオンの存在下において酵素活性が促進
され; (4)鉄、亜鉛、銅イオンの存在下において酵素活性が
抑制され; (5)NAD+ を補酵素として反応を行う。
1. A 2-deoxy-scyllo-inosose synthase having the following properties: (1) catalyzing a reaction for producing 2-deoxy-scyllo-inosose from glucose-6-phosphate; (3) Enzyme activity is promoted in the presence of cobalt ions; (4) Enzyme activity is suppressed in the presence of iron, zinc and copper ions; (5) NAD Perform the reaction using + as a coenzyme.
【請求項2】 以下の(a)または(b)に示す塩基配
列からなることを特徴とする、遺伝子。 (a)配列表の配列番号1に示す、塩基番号1−110
7で示される塩基配列からなることを特徴とする、遺伝
。 (b)2−デオキシ−シロ−イノソース合成酵素活性を
有するポリペプチドをコードし、(a)の一部が欠失、
置換若しくは付加された、遺伝子
2. A gene comprising a base sequence represented by the following (a) or (b): (A) base numbers 1-110 shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing
Genetic characterized by consisting of the nucleotide sequence represented by 7
Child . (B) 2-deoxy-scyllo-inosose synthase activity
A part of (a) is deleted,
A gene that has been replaced or added.
【請求項3】 バチルスサーキュランスSANK720
73の2−デオキシ−シロ−イノソース合成酵素42k
Daサブユニットを暗号化する、請求項2記載の遺伝
3. Bacillus circulans SANK720
73 2-deoxy-scyllo-inosose synthase 42k
3. The genetic of claim 2, which encodes a Da subunit.
Child .
【請求項4】 以下の(c)または(d)に示すアミノ
酸配列からなることを特徴とする、ポリペプチド。 (c)配列表の配列番号2に示す、アミノ酸番号1−3
68で示されるアミノ酸配列からなることを特徴とす
る、ポリペプチド。 (d)2−デオキシ−シロ−イノソース合成酵素活性を
有し、(c)の一部が欠失、置換若しくは付加された、
ポリペプチド
Characterized by comprising the amino acid sequence shown in 4. below (c) or (d), polypeptide. (C) amino acid numbers 1-3 shown in SEQ ID NO: 2 of the sequence listing
A polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by 68. (D) 2-deoxy-scyllo-inosose synthase activity
A, a part of (c) deleted, substituted or added,
Polypeptide .
【請求項5】 バチルスサーキュランスSANK720
73の2−デオキシ−シロ−イノソース合成酵素42k
Daサブユニットに由来する、請求項4記載のポリペプ
チド
5. Bacillus circulans SANK720
73 2-deoxy-scyllo-inosose synthase 42k
The polypep according to claim 4, which is derived from a Da subunit.
Chid .
【請求項6】 グルコース−6−リン酸を原料として、
請求項1記載の2−デオキシ−シロ−イノソース合成酵
素を用いた触媒反応により2−デオキシ−シロ−イノソ
ースを製造する、製造方法。
6. Glucose-6-phosphate is used as a raw material,
A method for producing 2-deoxy-scyllo-inosose by a catalytic reaction using the 2-deoxy-scyllo-inosose synthase according to claim 1.
【請求項7】 請求項2記載の遺伝子を挿入した、大腸
菌形質転換体。
7. An Escherichia coli transformant into which the gene according to claim 2 has been inserted.
【請求項8】 請求項2記載の遺伝子を大腸菌内で発現
させる事により得られる、組み換え2−デオキシ−シロ
−イノソース合成酵素。
8. A recombinant 2-deoxy-scyllo-inosose synthase obtained by expressing the gene according to claim 2 in Escherichia coli.
【請求項9】 グルコース−6−リン酸を原料として、
請求項8記載の組み換え2−デオキシ−シロ−イノソー
ス合成酵素を用いた触媒反応により2−デオキシ−シロ
−イノソースを製造する、製造方法。
9. Glucose-6-phosphate is used as a raw material,
A method for producing 2-deoxy-scyllo-inosose by a catalytic reaction using the recombinant 2-deoxy-scyllo-inosose synthase according to claim 8.
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