JP3729712B2 - デオキシヌクレオシドの酵素的製造法 - Google Patents
デオキシヌクレオシドの酵素的製造法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3729712B2 JP3729712B2 JP2000202460A JP2000202460A JP3729712B2 JP 3729712 B2 JP3729712 B2 JP 3729712B2 JP 2000202460 A JP2000202460 A JP 2000202460A JP 2000202460 A JP2000202460 A JP 2000202460A JP 3729712 B2 JP3729712 B2 JP 3729712B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction
- adenine
- dna
- nucleoside
- deoxynucleoside
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
【産業上の利用分野】
本発明は、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼとアデニン・デアミナーゼとを併用(カップリング)したデオキシヌクレオシドの効率的な製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
デオキシヌクレオシド類は、アンチセンス医薬品(デオキシヌクレオチドのオリゴマーなど)を初めとする種々の医薬品の原料などに有用な化合物である。
従来、これらのデオキシヌクレオシド類は、化学的に合成するか、白子などのDNAを酵素分解することにより調製されていた。さらに、最近、酵素を用いたデオキシヌクレオシド類の合成法も報告されており、それらは主にヌクレオシド・ホスホリラーゼやヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼを用いた方法である(Journal of Biotechnology,23,193-210(1992))。
【0003】
ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ(E.C.2.4.2.6.、別名:トランス−N−デオキシリボシラーゼ)は、デオキシヌクレオシドのデオキシリボシル基を他の塩基に転移する反応を触媒する酵素である。例えばラクトバシラス属に属する乳酸菌の一種であるラクトバシラス・ヘルベチカス(Lactobacillus helveticus)やラクトバシラス・ライヒマンニ(Lactobacillus leichmannii)にはヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−Iと同−IIの2種類の酵素が存在し、それらの酵素学的諸性質も既に報告されている(Methods in Enzymology,Vol.LI.446(1978)、Biol.chem.Hoppe-Seyler,Vol.377,357-362(1996))。さらに、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼを利用した2’,3’−ジデオキシヌクレオシドの合成も既に報告されている(WO90/06312、WO91/04322、Biochemical And Biophysical Reserch Communications,Vol.155,No.2,829-834(1988))。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼが触媒する反応は平衡反応であるため、反応が平衡に達するとそれ以上の反応は進行せず、目的とするデオキシヌクレオシドの合成収率の向上には限界があった。
従来、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼを用いた酵素反応における上記の問題点を克服するための方策は何ら報告されていない。しかし、同様の問題を抱えるヌクレオシド・ホスホリラーゼにおいては、目的とするデオキシヌクレオシド合成反応の方へ平衡反応を傾かせ、合成収率を向上させるための工夫がいくつか報告されている。たとえば、ヌクレオシド・ホスホリラーゼを用いデオキシイノシンと塩基からデオキシヌクレオシドを製造する方法において、生成するヒポキサンチンをオキシダーゼなどを用いて尿酸など反応の基質になりえない物質に変換させ、目的とするデオキシヌクレオシドの合成収率を向上させる方法などが提案されている(特開平5−49493、特開平9−215498、特開平11−46790)。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のヌクレオシド・ホスホリラーゼで提案されている収率向上のための方法を参考に、鋭意検討を重ねた結果、まったく意外なことに、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼを用いてデオキシアデノシンと塩基とからデオキシヌクレオシドを製造する際、生成したアデニンをアデニン・デアミナーゼを用いてヒポキサンチンに変換させることにより目的とするデオキシヌクレオシドの収率が格段に向上することを見出した。
【0006】
一般に、ヒポキサンチンがヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼの基質となることは古くから知られており、アデニンをヒポキサンチンに変換したとしても目的外のデオキシイノシンが生成し、目的とするデオキシヌクレオシドの収率が向上するとは到底考えられていなかった。事実、ヌクレオシド・ホスホリラーゼを用いた反応においても、ヒポキサンチンはヌクレオシド・ホスホリラーゼの基質となり得るため、生成したヒポキサンチンをオキシダーゼ等で尿素まで変換しないと目的とするデオキシヌクレオシドの収率を向上させることはできない。
【0007】
この点を更に検討した結果、(1)ヒポキサンチンは、濃度が薄い場合のみヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼの基質となり得、デオキシヌクレオシドの製造の際に用いるような通常の濃度では基質になり得ないこと、(2)このため、アデニンをアデニン・デアミナーゼを用いてヒポキサンチンに変換したとしても、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼによりデオキシイノシンはまったく生成しないか、生成してもごく僅かであり、ヒポキサンチンがヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼを用いたデオキシヌクレオシドの製造に悪影響を及ぼさないことを確認し、本発明を完成させた。
したがって、本発明は、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼを用いてデオキシアデノシンと塩基とからデオキシヌクレオシドを製造する際、デオキシアデノシンを10〜500mMの濃度で用い、水または緩衝液中で反応させ、生成したアデニンをアデニン・デアミナーゼを用いてヒポキサンチンに変換させることを特徴とする、デオキシヌクレオシドの製造法に関するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明は、以下の式に示す反応によりデオキシヌクレオシドを製造しようとするものである。すなわち、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼによりデオキシアデノシン(dRib−Ade)と塩基(BH)から目的とするデオキシヌクレオシド(dRib−B)およびアデニンを生成させるとともに、生成したアデニンはアデニン・デアミナーゼによりヒポキサンチンに変換する。
【0009】
【式1】
(式中、dRibはデオキシリボシル基、Adeはアデニン、BHは塩基、Hypはヒポキサンチン、E1はヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ、E2はアデニン・デアミナーゼを示す。)
前述したように、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼの反応は平衡反応であるため、反応が平衡に達すると進行しなくなる。そこで、アデニン・デアミナーゼを反応系に共存させ、生成したアデニンをヒポキサンチンに変換させることで平衡を崩し、目的とするデオキシヌクレオシドの収率向上を達成することが可能となる。
【0010】
本発明で使用するヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼおよびアデニン・デアミナーゼは、いずれも公知の酵素であり、動物由来、植物由来、微生物由来など特定のものに限定されず、すべての由来のものを使用することができる。しかし、酵素調製の簡便性などの点から微生物由来の酵素を使用するのが好都合である。たとえば、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼは乳酸菌に属する微生物から容易に調製でき、アデニン・デアミナーゼは細菌や酵母に属する微生物から容易に調製することができる(Methods in Enzymology,Vol.LI.446(1978)、J. Am. Chem. Soc., 79, 630-633(1957)、J. Biol. Chem., 242, 740-746(1967)等参照)。また、ラクトバシラス・ヘルベチカス(Lactobacillus helveticus)由来のヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼはヒポキサンチンを基質として認識しにくいことから、本発明においては好適な酵素である。
【0011】
微生物を培養するための培地としては、これらの微生物が資化可能な炭素源及び窒素源を適当量含有し、必要に応じて金属塩、微量発育促進物質、消泡剤などを添加したものが使用される。具体的には、培地成分としては糖類(グルコース、サッカロースなど)、天然炭水化物(糖蜜、廃糖蜜、澱粉、麦、ふすま、米など)、アルコール類、脂肪酸類、炭化水素類など、窒素源としては、肉エキス、酵母エキス、大豆加水分解物など、金属塩としては亜鉛、鉄、マグネシウムなどのリン酸塩、塩酸塩、硫酸塩など、微量発育促進物質としては、ビタミンB1、ビタミンB2、ビオチンなどがあげられる。
培養は、通常の液体培養法(振とう培養、通気撹拌培養、静置培養、連続培養など)によって、20〜50℃の温度条件下で必要により通気攪拌しながら、目的とする酵素活性が十分得られるまで行えばよい。
【0012】
このようにして得られた培養物を用い、使用目的に応じ適宜処理加工したものを酵素調製物として本発明に使用する。そのような酵素調製物としては特に制限されるものではなく、例えば、微生物の培養物自体、培養物から通常の分離手段(遠心分離、沈殿分離、凝集分離、洗浄など)によって分離された菌体、またはその菌体処理物を例示することができる。菌体処理物をさらに具体的に例示すれば、生菌体を適当な緩衝液に懸濁し、超音波処理、フレンチプレス処理などにより物理的に菌体を破砕するか、あるいはリゾチーム処理など酵素的に溶菌させた後、菌体残渣を遠心分離により除去した無細胞抽出液を挙げることができる。さらに、この無細胞抽出液を熱処理、硫安塩析処理、透析処理、エタノールなどの溶媒処理、各種クロマトグラフィー処理などの酵素精製に通常使用されている処理を単独で、または数種組み合わせて得られる粗精製酵素、精製酵素を例示することもできる。
【0013】
さらに、上記の両酵素の遺伝子ともクローニングされており、クローン化されたDNA断片を用い、公知の組換えDNA手法で目的とする酵素を調製することも可能である(Science, 277, (5331), 1453-1474, (1997)、PCT/JP00/03490 など参照)。すわなち、遺伝子のクローニング、クローン化したDNA断片を用いた発現ベクターの調製、当該発現ベクターを用いた目的とする酵素活性を有する酵素の調製などは、分子生物学の分野に属する技術者にとっては周知の技術であり、例えば「Molecular Cloning」(Maniatis ら編、Cold Spring Harbor Laboratories, Cold Spring Harbor、New York(1982))に記載の方法に従って行うことができる。
【0014】
使用するデオキシアデノシンとしては、2’−デオキシアデノシン、3’−デオキシアデノシン、2’,3’−デオキシアデノシン等のデオキシアデノシン類が例示される。
また、使用する塩基としては、合成目的のデオキシヌクレオシドの塩基に応じて公知の塩基類から種々選択すればよく、具体的には複素環塩基または置換基(例えばアミノ基、置換アミノ基、水酸基、オキソ基、メルカプト基、アシル基、アルキル基、置換アルキル基、アルコキシル基、ハロゲン原子など)を有する誘導体を例示することができる。複素環塩基の具体例としては、たとえば、プリン及びその誘導体、ピリミジン及びその誘導体、トリアゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、デアザプリン及びその誘導体、アザプリン及びその誘導体、アザピリミジン及びその誘導体またはピリジン及びその誘導体などである。
【0015】
具体的には、プリン塩基およびその誘導体としてはグアニン、キサンチン、6−メルカプトプリン、6−チオグアニン、N6−アルキルもしくはアシルアデニン、2−アルコキシアデニン、2−チオアデニン、2,6−ジアミノプリンなど、ピリミジンおよびその誘導体としてはシトシン、ウラシル、チミン、5−ハロゲノウラシル(5−フルオロウラシル、5−ヨードウラシルなど)、5−ハロゲノシトシン(5−フルオロシトシンなど)、5−トリハロゲノメチルウラシル(5−トリフルオロメチルウラシルなど)、2−チオシトシン、4−チオウラシル、N4−アシルシトシン、5−ハロゲノビニルウラシルなど、トリアゾールおよびその誘導体としては、1,2,4−トリアゾール−3−カルボキサミド、1,2,4−トリアゾール−3−カルボン酸、1,2,4−トリアゾール−3−カルボン酸アルキルエステルなど、イミダゾールおよびその誘導体としては5−アミノ−4−イミダゾールカルボキサミド、4−カルバモイル−イミダゾリウム−5−オレート、ベンズイミダゾールなど、デアザプリンおよびその誘導体としては1−デアザアデニン、3−デアザアデニン、7−デアザアデニン、7−デアザグアニンなど、アザプリンおよびその誘導体としては8−アザアデニン、7−デアザ−8−アザヒポキサンチン(アロプリノール)など、アザピリミジンおよびその誘導体としては5−アザチミン、5−アザシトシン、6−アザウラシルなど、またはピリジンおよびその誘導体としては3−デアザウラシル、ニコチン酸、ニコチン酸アミドなどが例示される。
【0016】
デオキシヌクレオシドの合成反応は、10mM以上、好ましくは20mM以上、さらに好ましくは50〜500mM濃度になるようにデオキシアデノシンと適当濃度の塩基とを水または緩衝液(pH3〜10)に溶解または懸濁させ、0.001ユニット/ml以上、好ましくは0.01ユニット/ml以上のヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼと、0.01ユニット/ml以上、好ましくは0.1ユニット/ml以上のアデニン・デアミナーゼを使用し、10〜60℃、好ましくは20〜50℃の温度条件下で10分〜50時間程度、必要により攪拌しながら反応させることにより実施することができる。
デオキシアデノシンの濃度が薄すぎる、例えば10mM未満では、生成したヒポキサンチンがヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼの基質となり、目的外のデオキシイノシンが合成される可能性が大きくなり、好ましくない。また、反応温度が10℃未満のときは反応速度が遅く、反応効率が悪い。一方、反応温度が60℃を越える場合には酵素が変性、失活する可能性があり、好ましくない。また、反応途中でpHが変動するときは、酸またはアルカリを用いて上記pH範囲に補正すればよい。
【0017】
反応終了後、生成したデオキシヌクレオシドは核酸関連物質の精製法として通常使用されている方法あるいはこれを応用した方法によって分離精製することができる。例えば、イオン交換クロマトグラフィー、吸着クロマトグラフィー、分配クロマトグラフィー、ゲル濾過法など各種のクロマトグラフィー、向流分配、向流抽出など、二液相間の分配を利用する方法、また、濃縮、冷却、有機溶媒添加など、溶解度の差を利用する方法などのデオキシヌクレオシドの分離精製で使用されている一般的な分離精製法を単独で、あるいは適宜組み合わせて行なえばよい。
【0018】
【実施例】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明がこれに限定されないことは明らかである。なお、実施例におけるDNAの調製、制限酵素による切断、T4DNAリガーゼによるDNA連結、並びに大腸菌の形質転換法は全て「Molecular Cloning」(前述)にしたがって行った。また、各種制限酵素、T4DNAリガーゼ、プラスミドベクターpHSG398及びpHSG399は全て宝酒造(株)より入手した。サザンハイブリダイゼーション用のDNA標識キットおよびDNA検出キットはベーリンガー・マンハイム社から入手した。
【0019】
実施例1
(1)ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II構造遺伝子のクローニングおよび塩基配列の決定
ラクトバシラス・ヘルベチカス(Lactobacillus helveticus)ATCC8018から常法に従って調製したヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−IIの精製酵素標品(200pmol:4μg)を終濃度8Mの尿素存在下で37℃1時間の変性処理し、トリプシン溶液(宝酒造製・TaKaRa Residue-specific Proteases Kit)処理後、定法に従いPVDF膜に転写した。転写されたバンド(2本)を切り取り、N末端アミノ酸解析に供した。アミノ酸配列から推定された塩基配列をもとに、PCR用プライマーを以下の通りデザインした。
【0020】
プライマー(A): 5-CCTCTGCAGCCATGAAYAARAARAARACNYTNTAYTTYGG-3
プライマー(B): 5-ACCAAGCTTRTTRTGIARRTAYTCIGGRTGYTCRTC-3
(上記プライマーの塩基配列において、YはCまたはTを、RはAまたはGを、NはA、C、GまたはTを、Iは2’−デオキシイノシンをそれぞれ示す。)
【0021】
PCRによる遺伝子の増幅は、反応液100μl中(50mM塩化カリウム、10mMトリス塩酸(pH8.3)、1.5mM塩化マグネシウム、0.001%ゼラチン、0.2mMdATP、0.2mMdGTP、0.2mMdCTP、0.2mMdTTP、乳酸菌染色体DNA 0.1μg、プライマーDNA(A)(B)各々0.2mM、AmpliTaqDNAポリメラーゼ 2.5ユニット)をPerkin-Elmer Cetus Instrument社製DNA Thermal Cyclerを用いて、熱変性(94℃、30秒)、アニーリング(40℃、30秒)、伸長反応(72℃、30秒)のステップを28回繰り返すことにより行った。
サザンハイブリダイゼーション用のプローブは、上記PCR条件でdNTPにDIG標識UTPを含む混合液を使用して作製した。乳酸菌染色体DNAは種々の制限酵素で分解し電気泳動後、常法に従ってサザンハイブリダイゼーションを行った。この結果から、図1のような制限酵素地図が得られた。
【0022】
図1のとおり、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II遺伝子(ndtB gene)は乳酸菌染色体DNAのSalI−EcoRIの3.2kb断片に存在することが判明した。そこで乳酸菌染色体のSalI、EcoRI消化物の2.3〜4.0kb断片を回収して、これをpUC18のSalI、EcoRI消化物とライゲーションしたものを鋳型DNAとしてPCRを行った。プライマーはプライマー(B)とシーケンス用プライマーM4(TaKaRa)を使用し、先の条件で、94℃・30秒、40℃・30秒、72℃・120秒のサイクルを30回繰り返した。得られたDNA断片はSalI、HindIII消化後、クローニングベクターpHSG398に組み込んだ。このプラスミドをp398−5SHと命名した。
【0023】
得られた上流領域の塩基配列解析からヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II遺伝子の開始コドン上流に位置するプライマーを以下の通りデザインした。
プライマー(C):5-TAAGTCGACAGCAATTTTTATGGGGAG-3
乳酸菌の染色体DNAをEcoRI消化後連結したDNAを鋳型に,プライマー(C)を用いて,PCR法により乳酸菌由来ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II遺伝子を含むDNA断片を増幅した。
【0024】
PCR反応は実施例1と同じ反応組成,反応器を用い,熱変性(94℃,30秒),アニーリング(50℃・30秒),伸長反応(72℃,2分)のステップを30回繰り返すことにより行った。
遺伝子増幅後、SalIとEcoRIで消化し,1.0kbのDNA断片を精製した。回収したDNAを,制限酵素SalIとEcoRIで消化したプラスミドpHSG398またはpHSG399とT4DNAリガーゼを用いて連結した。連結反応液を用いて大腸菌JM109株を形質転換し,得られたクロラムフェニコール耐性形質転換体より,プラスミドp398−T2F5とp399−T2F5を単離した。得られた形質転換体をそれぞれJM109[p398−T2F5]、JM109[p399−T2F5]と命名した。
【0025】
これらの組換えプラスミドのクローンの挿入断片について、ダイデオキシチェインターミーネーター法(Science,214,1295(1981))によりDNA塩基配列を決定した。その結果、図2に示すヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II構造遺伝子のDNA塩基配列を得た。この塩基配列は、474bpであり、Metで始まる158個のアミノ酸からなる分子量18,317のポリペプチドをコードする。なお、このペプチドのアミノ末端10個のアミノ酸配列は、精製単離した乳酸菌ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−IIのそれと完全に一致した。
【0026】
(2)ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II高発現用組換えプラスミドの作製
ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II生産用組換えプラスミドpTrc−T2F4を以下の方法で作製した(図3参照)。すなわち、p399−T2F5を鋳型に,以下に示すプライマー(D)とシーケンス用プライマーRV(TaKaRa)を用いて,PCR法により乳酸菌由来ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II遺伝子を含むDNA断片を増幅した。なお、プライマーDにはNcoI部位と連結するようBspHI認識配列を導入してある。
プライマー(D):5’-AAATCATGAACAAGAAAAAGACTTTATAT-3’
【0027】
PCR反応は(1)と同じ反応組成,反応器を用い,熱変性(94℃,30秒),アニーリング(50℃、30秒),伸長反応(72℃,2分)のステップを30回繰り返すことにより行った。
遺伝子増幅後はBspHIとEcoRIで消化し,1.0kbのDNA断片を精製した。回収したDNAを,制限酵素NcoIとEcoRIで消化したプラスミドpTrc99A(Gene,69,301(1988)、Pharmacia社より入手)とT4DNAリガーゼを用いて連結した。連結反応液を用いて大腸菌JM109株を形質転換し,得られたアンピシリン耐性形質転換体より,pTc99Aの発現用trcプロモーターの直後にヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II構造遺伝子が挿入された組換えベクター、pTrc−T2F4を単離した。得られた形質転換体をJM109[pTrc−T2F4]と命名した。
【0028】
(3)形質転換体の培養とヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−IIの調製
上記の組換えプラスミドを保持する大腸菌形質転換体を、100μg/mlのアンピシリンを含有する2xYT培地100mlに植菌し、37℃で振盪培養した。4×l08個/mlに達した時点で、培養液に終濃度0.05mMとなるようにIPTGを添加し、さらに37℃で4時間振盪培養を続けた。培養終了後、遠心分離(9,000×g、10分間)により培養菌体を回収し、10mlの緩衝液(10mMトリス塩酸(pH7.8)、1mM EDTA)に懸濁した。菌体懸濁液を超音波破砕機にて処理して、さらに遠心分離(12,000×g、10分間)により菌体残渣を除去した。このようにして得られた上清画分を菌体抽出液とした。菌体抽出液におけるヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II活性を対照菌(pHSG398を保持する大腸菌JM109)と共に下記表に示す。なお、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II活性は、5mMの2’−デオキシアデノシンとシトシン、またはチミジンとシトシンを基質にして測定した。反応液に菌体抽出液を加えて反応を開始し、1分間煮沸することにより酵素を失活させた。37℃におけるデオキシシチジンの生成量を高速液体クロマトグラフィーにより定量し、37℃で1分間に1μmoleの2’−デオキシシチジンを生成する活性を1単位(ユニット)とした。
【表1】
* 1 unit = 1μmole 2'-deoxycytidine-production from 2'-deoxyadenosine/min at 37℃
** 1 unit = 1μmole 2'-deoxycytidine-production from thymidine/min at 37℃
【0029】
表1に示すように対照菌(pHSG398を保持する大腸菌JM109)で検出されないが、作製した組換えプラスミドを保持する形質転換体においては、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II活性が確認された。また、下記表2に示すように、本発明で造成された形質転換体(pTrc−T2F4保持菌)の生産性は、元株である乳酸菌ラクトバシラス・ヘルベチカス(Lactobacillus helveticus)ATCC8018株の3,000〜4,000倍に相当する。
【0030】
【表2】
* 1 unit = 1μmole 2'-deoxycytidine-production from 2'-deoxyuridine/min at 37℃
【0031】
(4)大腸菌アデニン・デアミナーゼをコードするyicP遺伝子のクローニングおよびアデニン・デアミナーゼ生産用組換えプラスミドの作製
大腸菌の染色体DNAを鋳型として,以下に示す2種類のプライマーDNAを常法に従って合成し、PCR法により大腸菌アデニン・デアミナーゼ遺伝子(yicP)(Science, 277, (5331), 1453-1474, (1997))を増幅した。
プライマー(E): 5’- TTTGGATCCATTGGAGGAGATTTAATCCC -3’
プライマー(F): 5’- AAAGAATTCAGCAGTTGACAGTGGC -3’
PCRによるyicP遺伝子の増幅は、反応液100μl中(50mM 塩化カリウム、10mM トリス塩酸(pH8.3)、1.5mM 塩化マグネシウム、0.001% ゼラチン、0.2mM dATP、0.2mM dGTP、0.2mM dCTP、0.2mM dTTP、鋳型DNA 0.1μg、プライマーDNA(E)(F)各々 0.2μM、AmpliTaqDNAポリメラーゼ 2.5ユニット)をPerkin-Elmer Cetus Instrument社製 DNA Thermal Cyclerを用いて、熱変性(94℃、1分)、アニーリング(55℃、2分)、伸長反応(72℃、3分)のステップを30回繰り返すことにより行った。
【0032】
遺伝子増幅後はBamHIとEcoRIで消化し,2.0kbのDNA断片を精製した。回収したDNAを、制限酵素BamHIとEcoRIで消化したプラスミドpHSG399とT4DNAリガーゼを用いて連結した。連結反応液を用いて大腸菌JM109株を形質転換し、得られたクロラムフェニコール耐性形質転換体より、pHSG399のlacプロモーターの直後にアデニン・デアミナーゼ構造遺伝子が挿入された組換えプラスミドp399−yicPを単離した。得られた形質転換体をJM109[p399−yicP]と命名した。
【0033】
さらに、p399−yicPからBamHI−SalI断片を切り出し、pTrc12−6のBamHI−SalI部位と組換えた(a)。また、p399−yicPのBspHI−EcoRI断片を切り出し、pTrc99AのNcoI−EcoRI部位と組換えた(b)。(a)のScaI−PstI断片(長鎖)と(b)のScaI−PstI断片(短鎖)を連結して、trcプロモーターの下流にyicP遺伝子が挿入された組換えプラスミドp12−6yicPを得た。得られた形質転換体をJM109[p12−6yicP]と命名した。
【0034】
(5)アデニン・デアミナーゼの調製
上記の組換えプラスミドを保持する大腸菌形質転換体を、20μg/mlのクロラムフェニコールまたはカナマイシンを含有する2×YT培地100mlに植菌し、37℃で振盪培養した。4×l08個/mlに達した時点で、培養液に終濃度0.1mMとなるようにIPTGを添加し、さらに37℃で5時間振盪培養を続けた。培養終了後、遠心分離(9,000g、10分間)により培養菌体を回収し、10mlの緩衝液A(25mMトリス塩酸(pH7.6)、0.5mMMnCl2、20%エチレングリコール)に懸濁した。菌体懸濁液を超音波破砕機にて処理して、さらに遠心分離(2,000g、10分間)により菌体残渣を除去した。このようにして得られた上清画分を無細胞抽出液とした。無細胞抽出液におけるアデニン・デアミナーゼ活性を対照菌(pHSG398を保持する大腸菌JM109)と共に下記表に示す。なお、アデニン・デアミナーゼ活性は以下に示す方法で測定、算出したものである。
【0035】
(アデニン・デアミナーゼ活性の測定と単位の算出法)
アデニンを含む反応液1ml(0.1M トリス塩酸(pH7.6),2mMMnCl2,1mM アデニン塩酸塩)をあらかじめ37℃に加温しておき、緩衝液Aで10倍希釈した無細胞抽出液を5ml添加して、37℃で10分反応させた後、煮沸させることにより酵素を失活させる。この溶液を20倍希釈後、ヒポキサンチンの生成量を高速液体クロマトグラフィーにより定量し、37℃で1分間に1μmoleのヒポキサンチンを生成する活性を1単位(ユニット)とする。
【0036】
【表2】
* 1 unit = 1μmole hypoxanthine-production from adenine/min at 37℃
表3に示すように、アデニン・デアミナーゼ活性は、作製した組換えプラスミドを保持する形質転換体においては確認されたが、対照菌(pHSG398を保持する大腸菌JM109)においては検出されなかった。
【0037】
上記の無細胞抽出液を以下のように簡易精製した。まず、あらかじめ緩衝液Aで平衡化したDE52カラム(ワットマン社製)を用い、0.3MのNaClを含有する緩衝液Aを展開液としてクロマトグラフィーを行った。アデニン・デアミナーゼ活性画分を回収し、つぎに緩衝液Aであらかじめ平衡化したSephadex S−300(アマシャム・ファルマシア社製)にて、ゲル濾過クロマトグラフィーを行った。精製の結果、比活性はイオン交換クロマトグラフィーで3倍、ゲル濾過クロマトグラフィーでは3.3倍に上昇した。
【0038】
(6) 2’−デオキシシチジンの合成
100mM 2’−デオキシアデノシン、100mM シトシン、100mMMOPS−NaOH buffer(pH6.5)、1mM MnCl2、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II 0.036units/ml、アデニン・デアミナーゼ 0.30units/mlを含む溶液5mlを40℃で40時間反応させた。
経時的に反応液の分析を行った結果を図4に示す。図4から明らかなように、アデニン・デアミナーゼを添加しない反応液においては、2’−デオキシシチジンは22mMしか生成しなかったのに対し、アデニン・デアミナーゼを添加した反応液においては53mMの2’−デオキシシチジンが生成することが認められた。なお、ヒポキサンチンから塩基交換反応により変換される2’−デオキシイノシンは反応液中からは観察されなかった。
【0039】
実施例2 2’−デオキシグアノシンの合成
100mM 2’−デオキシアデノシン、20mM グアニン、100mM MOPS−NaOH buffer(pH6.5)、1mM MnCl2、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II 0.36units/ml、アデニン・デアミナーゼ 0.30units/mlを含む溶液5ml中を40℃で攪拌しながら40時間反応させた。
経時的に反応液の分析を行った結果を図5に示す。アデニン・デアミナーゼを添加しない反応液においては、2’−デオキシグアノシンは1.6mMしか生成しなかったのに対し、アデニン・デアミナーゼを添加した反応液においては、6.0mMの2’−デオキシグアノシンが生成することが認められた。なお、反応液中には、2’−デオキシイノシンが生成していたが、その生成量は無視できる程度のものであった。
【0040】
実施例3 2’−デオキシ−5−フルオロウリジンの合成
200mM 2’−デオキシアデノシン、200mM 5−フルオロウラシル、100mM MOPS−NaOH buffer(pH6.5)、1mM MnCl2、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II 0.12units/ml,アデニン・デアミナーゼ 0.30units/mlを含む溶液5mlを40℃で攪拌しながら65時間反応させた。
経時的に反応液の分析を行った結果を図6に示す。アデニン・デアミナーゼを添加しない反応液においては、2’−デオキシ−5−フルオロウリジンは40mMしか生成しなかったのに対し、アデニン・デアミナーゼを添加した反応液においては、80mMの2’−デオキシ−5−フルオロウリジンが生成することが認められた。なお、2’−デオキシイノシンは反応液中からは観察されなかった。
【0041】
実施例1〜3の結果をまとめると表4のようになる。表4から明らかなように、アデニン・デアミナーゼを反応系に共存させることにより、アデニン・デアミナーゼを添加しない場合と比較して、デオキシヌクレオシドの収率は2〜4倍も向上した。
【表4】
【0042】
【発明の効果】
上述したように、ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼとアデニン・デアミナーゼを併用(カップリング)する本発明によれば、目的とするデオキシヌクレオシドの合成収率を2〜4倍も向上させることが可能であり、本発明方法は極めて実用的な方法である。
【0043】
【配列表】
【0044】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、乳酸菌ラクトバシラス・ヘルベチカス(Lactobacillus helveticus)ATCC8018由来のヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II構造遺伝子を含有する4.3kb EcoRI−EcoRIDNA断片の制限酵素地図を示したものである。図1における「ndtB」はヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−IIをコードする遺伝子(474bp、158個のアミノ酸からなる分子量18,317のポリペプチドをコードする)を示す。
【図2】図2は、乳酸ラクトバシラス・ヘルベチカス(Lactobacillus helveticus)ATCC8018由来のヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II構造遺伝子を含有するDNA断片の塩基配列を示したものである。図中、S.D.はSD配列を、Metはヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼ−II構造遺伝子の翻訳開始コドンを、stopはその停止コドンをそれぞれ示す。
【図3】図3は、組換えプラスミドベクター、pTrc−T2F4の構築法を示したものである。
【図4】図4は、アデニン・デアミナーゼの添加の有無による2’−デオキシシチジン生成量の経時変化を示したものである。図中、●はアデニン・デアミナーゼを添加した時の結果を、○はアデニン・デアミナーゼを添加しないときの結果を示したものである。(図5、図6も同様)
【図5】図5は、アデニン・デアミナーゼの添加の有無による2’−デオキシグアノシン生成量の経時変化を示したものである。
【図6】図6は、アデニン・デアミナーゼの添加の有無による2’−デオキシ−5−フルオロウリジン生成量の経時変化を示したものである。
Claims (2)
- ヌクレオシド・デオキシリボシルトランスフェラーゼを用いてデオキシアデノシンと塩基とからデオキシヌクレオシドを製造する際、デオキシアデノシンを10〜500mMの濃度で用い、水または緩衝液中で反応させ、生成したアデニンをアデニン・デアミナーゼを用いてヒポキサンチンに変換させることを特徴とする、デオキシヌクレオシドの製造法。
- デオキシアデノシンが2’−デオキシアデノシンであり、デオキシヌクレオシドが2’−デオキシヌクレオシドである、請求項1記載の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000202460A JP3729712B2 (ja) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | デオキシヌクレオシドの酵素的製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000202460A JP3729712B2 (ja) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | デオキシヌクレオシドの酵素的製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002017393A JP2002017393A (ja) | 2002-01-22 |
JP3729712B2 true JP3729712B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
ID=18699985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000202460A Expired - Fee Related JP3729712B2 (ja) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | デオキシヌクレオシドの酵素的製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3729712B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2002354266A1 (en) * | 2001-12-28 | 2003-07-24 | Yamasa Corporation | Process for producing 2'-deoxyguanosine |
KR100847348B1 (ko) * | 2007-01-09 | 2008-07-21 | 아이디비켐(주) | 효소 합성법에 의한 데옥시구아노신의 효율적 생산방법 |
CN107974476B (zh) * | 2018-01-10 | 2020-12-29 | 中国科学院沈阳应用生态研究所 | 一种虫草素转化为3’-脱氧肌苷的生物转化方法 |
-
2000
- 2000-07-04 JP JP2000202460A patent/JP3729712B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002017393A (ja) | 2002-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101779918B1 (ko) | 뉴클레오시드 합성을 위한 열 안정성 바이오촉매 조합 | |
Vincenzetti et al. | Recombinant human cytidine deaminase: expression, purification, and characterization | |
CN111534493B (zh) | 一种嘌呤核苷磷酸化酶突变体、基因及应用 | |
CN114107143B (zh) | 一种生产5’-胞苷酸的方法 | |
JP3948027B2 (ja) | 核酸類の製造方法 | |
JP3729712B2 (ja) | デオキシヌクレオシドの酵素的製造法 | |
CN109295026B (zh) | 一种n-脱氧核糖转移酶ii定向进化改造和生物催化应用 | |
JPWO2004009830A1 (ja) | Cmp−n−アセチルノイラミン酸の製造法 | |
CN114774399B (zh) | 一种人工改造脱氨酶辅助的dna中5-羟甲基胞嘧啶修饰单碱基分辨率定位分析方法 | |
JP2002051781A (ja) | デオキシヌクレオシドの酵素的製造法 | |
JP3764755B2 (ja) | 「アデノシン5’−三リン酸の製造法及びその応用」 | |
JP3822006B2 (ja) | シチジン5’−ジリン酸コリンの製造法 | |
JP4173815B2 (ja) | 2’−デオキシグアノシンの製造法 | |
JP6414410B2 (ja) | キサンチンオキシダーゼの製造方法 | |
JP5140242B2 (ja) | Cmp−n−アセチルノイラミン酸の製造法 | |
JP2001046097A (ja) | デオキシヌクレオシドの酵素製造法 | |
JP4352286B2 (ja) | 変異型グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼおよびその製造法 | |
WO2023143123A1 (zh) | 可控合成单链dna的末端转移酶变体及应用 | |
JP4010996B2 (ja) | デオキシヌクレオシド5’−モノリン酸の製造法 | |
KR100680765B1 (ko) | 3'-아미노-2',3'-디데옥시구아노신의 제조 방법 | |
WO1999049073A1 (fr) | Procede de production de cytidine 5'-diphosphate choline | |
JP2999954B2 (ja) | 4−カルバモイル−1−β−D−リボフラノシル−イミダゾリウム−5−オレイトの酵素的製造法 | |
JP2001046097A5 (ja) | ||
US12006519B2 (en) | Polymerase mutants and use with 3′-OH unblocked reversible terminators | |
JPH05219978A (ja) | 核酸関連物質の酵素的製造法及びそれに使用する酵素調製物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050623 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050728 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050823 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050824 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051003 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051004 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091014 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101014 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |