JP4257730B2 - Acyl CoA oxidase, its gene, recombinant DNA, and method for producing acyl CoA oxidase - Google Patents

Acyl CoA oxidase, its gene, recombinant DNA, and method for producing acyl CoA oxidase Download PDF

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Description

本発明は、SH試薬に対する安定性が優れたアシルCoAオキシダーゼ、その遺伝子、組み換え体DNA及びSH試薬に対する安定性が優れたアシルCoAオキシダーゼの製造法に関する。   The present invention relates to an acyl CoA oxidase excellent in stability against an SH reagent, a gene thereof, a recombinant DNA, and a method for producing an acyl CoA oxidase excellent in stability against an SH reagent.

アシルCoAオキシダーゼは、アシルコエンザイムA(アシルCoA)を酸化し、トランス−2,3−デヒドロアシルコエンザイムA(エノイルCoA)及び過酸化水素に変換する酵素であり、ペルオキシソームにおける脂肪酸のβ酸化に関与する。本酵素は、哺乳動物、植物、微生物等天然に広く存在することが知られている。
例えば、哺乳類由来のものとしては、ラット由来(非特許文献1参照)、マウス由来(非特許文献2参照)、ヒト由来(非特許文献3参照)等の報告がある。
植物由来としては、カボチャ由来(非特許文献4参照)、キュウリ由来(非特許文献5参照)、シロイヌナズナ由来等が知られている。
また微生物由来としては、Candida lipolytica(Yarrowia lipolytica)由来(特許文献1、非特許文献6参照)、Candida tropicalis由来(非特許文献7参照)、Candida maltosa由来(非特許文献8参照)、Macrophomina phaseoli由来(特許文献2参照)、Cladosporium resinae由来、Aspergillus candidus由来(特許文献2参照)、Monascus属由来(特許文献2参照)、Saccharomyces cerevisiae由来(特許文献2参照)、Arthrobacter属由来(特許文献2参照)、Dictyostelium discoideum由来、Corynebacterium由来(特許文献3参照)等が知られている。これらの酵素のなかにはすでに遺伝子のクローニングに成功し、組み換え体によって生産されている例もある。
Acyl CoA oxidase is an enzyme that oxidizes acyl coenzyme A (acyl CoA) and converts it into trans-2,3-dehydroacyl coenzyme A (enoyl CoA) and hydrogen peroxide, and is involved in β-oxidation of fatty acids in peroxisomes. . This enzyme is known to exist widely in nature such as mammals, plants and microorganisms.
For example, as for mammals, there are reports of rat origin (see Non-patent Document 1), mouse origin (see Non-patent Document 2), human origin (see Non-patent Document 3), and the like.
Known plant origins include pumpkin origin (see Non-Patent Document 4), cucumber origin (see Non-Patent Document 5), and Arabidopsis thaliana.
Moreover, as microorganism origin, Candida lipolytica (Yarrowia lipolytica) origin (refer patent document 1, nonpatent literature 6), Candida tropicalis origin (refer nonpatent literature 7), Candida maltosa origin (refer nonpatent literature 8), Macrophominopha origin (See Patent Document 2), Cladosporium resinae-derived, Aspergillus candidus (see Patent Document 2), Monascus genus (see Patent Document 2), Saccharomyces cerevisiae (see Patent Document 2), Arthrobacter genus (see Patent Document 2) , From Dictyostelium discoideum, Corynebacterium m derived (see Patent Document 3) are known. Some of these enzymes have already been successfully cloned and have been produced by recombinants.

本酵素の産業上の有用性としては、例えば、遊離脂肪酸の測定あるいは脂肪酸のβ酸化系を利用する化学変換が挙げられる。特に臨床診断の分野においては、血清中の遊離脂肪酸が糖尿病、高脂血症、甲状腺機能亢進症、重症肝障害の診断の指標とされている。また、近年、遊離脂肪酸がオーファンGタンパク質受容体の一つであるGPR40に作用して、膵臓β細胞からのインスリン分泌を促進することが明らかとなり、遊離脂肪酸の生体内における機能性に注目が集まっている(非特許文献9参照)。
酵素を用いる遊離脂肪酸の測定方法は、いくつか知られている。
アシルCoAオキシダーゼを用いる方法は、特異性が高く、簡便であることから広く一般的に用いられている(特許文献4,5参照)。
本測定は、まず血清中の遊離脂肪酸にコエンザイムA(CoA)、アデノシン3リン酸(ATP)及びアシルCoAシンターゼ等を含有する第一試薬を添加し、アシルCoAを生成させる。これにアシルCoAオキシダーゼを含有する第二試薬を添加すると、アシルCoAが酸化されて過酸化水素が発生する。第二試薬にペルオキシダーゼと発色試薬を共存させると、発生する過酸化水素により発色するので、これを測定することにより遊離脂肪酸を定量できる。以下に反応式を示す。
アシルCoAシンターゼ
遊離脂肪酸+CoA+ATP → アシルCoA+PPi+AMP

アシルCoAオキシダーゼ
アシルCoA+O → エノイルCoA+H

本測定では、過剰に添加するCoAが発色を妨害することが知られており、これを回避するために、第二試薬中にN−エチルマレイミド(NEM)、ヨード酢酸、ヨード酢酸アミド等のSH試薬を共存させ、第二試薬の添加と同時にCoAを失活させる方法が報告されている(特許文献4,5参照)。しかしながら、同じく第二試薬に処方されるアシルCoAオキシダーゼは、SH試薬共存下では安定性が著しく低下するために、長期間使用可能な液状化試薬の調製が困難であった。そこで、遊離脂肪酸測定用の液状化試薬を開発するために、SH試薬に対する安定性の優れたアシルCoAオキシダーゼの開発が強く求められていた。
Industrial usefulness of the enzyme includes, for example, measurement of free fatty acid or chemical conversion using a fatty acid β-oxidation system. Particularly in the field of clinical diagnosis, free fatty acids in serum are regarded as an index for diagnosis of diabetes, hyperlipidemia, hyperthyroidism, and severe liver damage. In recent years, it has become clear that free fatty acids act on GPR40, which is one of the orphan G protein receptors, to promote insulin secretion from pancreatic β cells, and attention has been paid to the functionality of free fatty acids in vivo. (See Non-Patent Document 9).
Several methods for measuring free fatty acids using enzymes are known.
A method using acyl CoA oxidase is widely used because of its high specificity and simplicity (see Patent Documents 4 and 5).
In this measurement, first, a first reagent containing coenzyme A (CoA), adenosine triphosphate (ATP), acyl CoA synthase and the like is added to free fatty acids in serum to produce acyl CoA. When a second reagent containing acyl CoA oxidase is added thereto, acyl CoA is oxidized and hydrogen peroxide is generated. When a peroxidase and a coloring reagent coexist in the second reagent, color develops due to the generated hydrogen peroxide, and thus the free fatty acid can be quantified by measuring this. The reaction formula is shown below.
Acyl CoA synthase free fatty acid + CoA + ATP → acyl CoA + PPi + AMP

Acyl CoA oxidase acyl CoA + O 2 → enoyl CoA + H 2 O 2

In this measurement, it is known that CoA added excessively interferes with color development. To avoid this, SH such as N-ethylmaleimide (NEM), iodoacetic acid, iodoacetamide, etc. is contained in the second reagent. A method has been reported in which a reagent is allowed to coexist and CoA is deactivated simultaneously with the addition of the second reagent (see Patent Documents 4 and 5). However, since the acyl CoA oxidase similarly formulated as the second reagent has a significantly reduced stability in the presence of the SH reagent, it has been difficult to prepare a liquefied reagent that can be used for a long time. Therefore, in order to develop a liquefaction reagent for measuring free fatty acids, there has been a strong demand for the development of an acyl CoA oxidase having excellent stability against the SH reagent.

特公昭59−15625号公報Japanese Patent Publication No.59-15625 特公昭58−40466号公報Japanese Patent Publication No.58-40466 特願2003−276393号明細書Japanese Patent Application No. 2003-276393 特公昭57−29998号公報Japanese Patent Publication No.57-29998 特公昭57−33955号公報Japanese Patent Publication No.57-33955 Biochem.Biophys.Res.Commun.217,482(1995)Biochem. Biophys. Res. Commun. 217, 482 (1995) Eur.J.Biochem.267,1254(2000)Eur. J. et al. Biochem. 267, 1254 (2000) Biochem.Biophys.Res.Commun.198,1113(1994)Biochem. Biophys. Res. Commun. 198, 1113 (1994) J.Biol.Chem.273,8301(1998)J. et al. Biol. Chem. 273, 8301 (1998) J.Biol.Chem.261,8570(1986)J. et al. Biol. Chem. 261, 8570 (1986) J.Biochem.88,1481(1980)J. et al. Biochem. 88, 1481 (1980) Biochem.Biophys.Res.Commun.91,108(1979)Biochem. Biophys. Res. Commun. 91, 108 (1979) Nucleic Acids Res.16,365(1988)Nucleic Acids Res. 16, 365 (1988) Nature 422,173(2003)Nature 422, 173 (2003)

本発明が解決しようとする課題は、種々の用途、特に臨床診断に用いることのできる、SH試薬共存下での安定性の優れたアシルCoAオキシダーゼを提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide an acyl CoA oxidase having excellent stability in the presence of an SH reagent, which can be used for various uses, particularly clinical diagnosis.

そこで本発明者等は、前記課題解決のために鋭意検討を重ねた結果、Arthrobacter ureafaciens(IFO 12140)由来のアシルCoAオキシダーゼが、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の発明を提供するものである。
(1)10mMのSH試薬存在下、pH7.5において37℃,4時間の処理で40%以上の残存活性を示すことを特徴とするアシルCoAオキシダーゼ。
(2)10mMのSH試薬存在下、pH7.5において37℃,4時間の処理で60%以上の残存活性を示すことを特徴とするアシルCoAオキシダーゼ。
(3)以下の(a)又は(b)のアシルCoAオキシダーゼ。
(a)配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)アミノ酸配列(a)において1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつアシルCoAオキシダーゼ活性を有するタンパク質
(4)以下の(a)又は(b)のアシルCoAオキシダーゼをコードする遺伝子。
(a)配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)アミノ酸配列(a)において1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつアシルCoAオキシダーゼ活性を有するタンパク質
(5)以下の(a)又は(b)のDNAからなるアシルCoAオキシダーゼ遺伝子。
(a)配列番号2に示される塩基配列からなるDNA
(b)(a)の塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつアシルCoAオキシダーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA
(6)項目(4)又は(5)記載のアシルCoAオキシダーゼ遺伝子をベクターDNAに挿入したことを特徴とする組み換え体DNA。
(7)項目(6)記載の組み換え体DNAを含む形質転換体又は形質導入体。
(8)項目(7)記載の形質転換体又は形質導入体を培地に培養し、培養物からアシルCoAオキシダーゼを採取することを特徴とするアシルCoAオキシダーゼの製造法。
Thus, as a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that acyl CoA oxidase derived from Arthrobacter ureafaciens (IFO 12140) can solve the above problems, and completed the present invention.
That is, the present invention provides the following inventions.
(1) An acyl CoA oxidase, which exhibits a residual activity of 40% or more when treated at 37 ° C. for 4 hours at pH 7.5 in the presence of 10 mM SH reagent.
(2) An acyl CoA oxidase that exhibits a residual activity of 60% or more after treatment at 37 ° C. for 4 hours at pH 7.5 in the presence of 10 mM SH reagent.
(3) The following acyl CoA oxidase (a) or (b).
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, (b) an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence (a), and having an acyl CoA oxidase activity (4) A gene encoding an acyl CoA oxidase of (a) or (b) below:
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, (b) an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence (a), and having an acyl CoA oxidase activity (5) an acyl CoA oxidase gene comprising the following DNA (a) or (b):
(A) DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2
(B) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a base sequence complementary to DNA consisting of the base sequence of (a) and encodes a protein having acyl CoA oxidase activity
(6) A recombinant DNA, wherein the acyl CoA oxidase gene according to item (4) or (5) is inserted into a vector DNA.
(7) A transformant or transductant containing the recombinant DNA according to item (6).
(8) A method for producing an acyl CoA oxidase, comprising culturing the transformant or transductant according to item (7) in a medium and collecting acyl CoA oxidase from the culture.

本発明によれば、SH試薬共存下において安定性の優れたアシルCoAオキシダーゼが提供された。
SH試薬共存下において安定性の優れた、本発明アシルCoAオキシダーゼは、診断用酵素等として測定用キットに有利に利用でき、産業上有用である。
According to the present invention, an acyl CoA oxidase having excellent stability in the presence of an SH reagent is provided.
The acyl CoA oxidase of the present invention, which is excellent in stability in the presence of an SH reagent, can be advantageously used in a measurement kit as a diagnostic enzyme or the like and is industrially useful.

以下、本発明を詳細に説明する。
アシルCoAオキシダーゼは、自然界に広く分布しており、本酵素の遺伝子は、種々の動物、植物、微生物等からクローニングが可能であり、その生物資源は、特に限定されないが、本発明では、例えば、微生物、さらに具体的にはArthrobacter ureafaciens(IFO 12140)が用いられる。
目的とするアシルCoAオキシダーゼ遺伝子は、染色体遺伝子あるいはmRNAより逆転写酵素を用いて合成したDNAからクローニングすることができる。クローニングについては如何なる方法でもよく、例えば、単離したアシルCoAオキシダーゼのアミノ酸配列解析結果や、既知のアシルCoAオキシダーゼの塩基配列又はアミノ酸配列を基に混合塩基プライマーを作製してポリメラーゼ連鎖反応(以下、PCRと略称する)を行うことにより目的の遺伝子又はその一部をクローニングすることができる。さらに、制限酵素処理した染色体遺伝子についてサザンブロット分析を行い、目的遺伝子断片を有する遺伝子断片群を単離し、これをベクターに挿入して大腸菌等を形質転換させて目的遺伝子をスクリーニングする方法あるいはセルフライゲーションさせたものを鋳型としてインバースPCRを行う方法等も用いることができる。
次いで、得られた塩基配列を有する遺伝子によって翻訳されるポリペプチドのアミノ酸配列を確定する。このアミノ酸配列は、配列番号1で表されるとおりである。このようにして確定されたアミノ酸配列をコードする遺伝子が本発明のアシルCoAオキシダーゼ遺伝子である。
なお、配列番号1で表されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されており、かつ、アシルCoAオキシダーゼ活性をもたらすアミノ酸配列をコードするアシルCoAオキシダーゼ遺伝子は、全て本発明に含まれる。
そして、配列番号1で表されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されており、かつアシルCoAオキシダーゼ活性をもたらすアミノ酸配列をコードするアシルCoAオキシダーゼ遺伝子を得るには、如何なる方法でもよく、例えば、遺伝子に点変異又は欠失変異を生じさせるための周知技術である部位特定変異誘導法;遺伝子を選択的に開裂し、次いで、選択されたヌクレオチドを除去又は付加し、遺伝子を連結する方法;オリゴヌクレオチド変異誘導法等が挙げられる。
これらのDNAは、アシルCoAオキシダーゼ活性をもたらすポリペプチドをコードしている蓋然性が高く、形質転換体を作製し、活性を有するものを選択することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Acyl CoA oxidase is widely distributed in nature, and the gene of this enzyme can be cloned from various animals, plants, microorganisms, etc., and its biological resources are not particularly limited, but in the present invention, for example, Microorganisms, more specifically Arthrobacter ureafaciens (IFO 12140) are used.
The target acyl CoA oxidase gene can be cloned from DNA synthesized from a chromosomal gene or mRNA using reverse transcriptase. Any method may be used for cloning. For example, a polymerase chain reaction (hereinafter, referred to as a mixed base primer is prepared based on an amino acid sequence analysis result of an isolated acyl CoA oxidase or a base sequence or amino acid sequence of a known acyl CoA oxidase. The target gene or a part thereof can be cloned by performing PCR. Further, Southern blot analysis is performed on the chromosomal gene treated with the restriction enzyme, a group of gene fragments having the target gene fragment is isolated, this is inserted into a vector and transformed into Escherichia coli or the like to screen the target gene or self-ligation A method of performing inverse PCR using the prepared product as a template can also be used.
Next, the amino acid sequence of the polypeptide translated by the gene having the obtained base sequence is determined. This amino acid sequence is as represented by SEQ ID NO: 1. The gene encoding the amino acid sequence thus determined is the acyl CoA oxidase gene of the present invention.
In the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, all of the acyl CoA oxidase genes in which one or several amino acids have been deleted, substituted or added and which encode an amino acid sequence that brings about acyl CoA oxidase activity are all It is included in the present invention.
To obtain an acyl CoA oxidase gene encoding an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and bring about acyl CoA oxidase activity Any method can be used, for example, site-directed mutagenesis, which is a well-known technique for generating point mutations or deletion mutations in a gene; selectively cleaving the gene, and then removing or adding selected nucleotides. And a method of linking genes; an oligonucleotide mutagenesis method and the like.
These DNAs are highly likely to encode a polypeptide that provides acyl-CoA oxidase activity, and transformants can be prepared and those having activity can be selected.

本発明のアシルCoAオキシダーゼ遺伝子と実質的に同一な遺伝子を取得するためには、配列番号2の塩基配列を有するDNA若しくはその相補鎖、又はそれらの一部を含むプローブによりストリンジェントな条件でハイブリダイゼーションし、アシルCoAオキシダーゼ活性を有するポリペプチドをコードするものを選択することができる。ここでいうストリンジェントな条件とは、特異的なハイブリッドのみが選択的に形成され、シグナルが検出されるが、非特異的なハイブリッドは形成されない条件である。このような条件は個々の生物種により若干異なるが、常法によりハイブリダイゼーションと洗いの際の塩濃度又は温度をいくつか検討するのみで容易に決定することができる。このような条件としては、例えば、後記実施例の項目(4)において特異的なシグナルが観察できることから、ハイブリダイゼーションは、DIG Easy Hyb試薬(ロシュ・ダイアグノスティクス社製)を用いて37〜42℃で一晩行う。洗いは、0.5×SSC、0.1% SDSを用い、15分間、2回行う。洗いの温度は、45℃以上、好ましくは52℃以上、更に好ましくは57℃以上である。このような条件でハイブリダイズするようなDNAは、アシルCoAオキシダーゼ活性を有するペプチドをコードしている蓋然性が高いが、アシルCoAオキシダーゼ活性を失うような変異を有するものも含まれる。そして配列番号1で表されるアミノ酸配列の70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上の相同性を有するアミノ酸配列は本発明に含まれることとなる。そして配列番号2に示される遺伝子配列の70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上の相同性を有する遺伝子配列もまた本発明に含まれることとなる。   In order to obtain a gene substantially the same as the acyl CoA oxidase gene of the present invention, DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 or a complementary strand thereof, or a probe containing a part thereof is used under stringent conditions. Those that hybridize and encode a polypeptide having acyl-CoA oxidase activity can be selected. The stringent condition here is a condition in which only a specific hybrid is selectively formed and a signal is detected, but a non-specific hybrid is not formed. Such conditions differ slightly depending on the individual species, but can be easily determined by examining several salt concentrations or temperatures during hybridization and washing by conventional methods. As such a condition, for example, since a specific signal can be observed in item (4) of Examples described later, hybridization is performed using a DIG Easy Hyb reagent (manufactured by Roche Diagnostics) 37-42. Perform overnight at ° C. Washing is performed twice for 15 minutes using 0.5 × SSC and 0.1% SDS. The washing temperature is 45 ° C. or higher, preferably 52 ° C. or higher, more preferably 57 ° C. or higher. DNA that hybridizes under such conditions is highly likely to encode a peptide having acyl CoA oxidase activity, but also includes DNA having a mutation that loses acyl CoA oxidase activity. An amino acid sequence having a homology of 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is included in the present invention. A gene sequence having a homology of 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more of the gene sequence shown in SEQ ID NO: 2 is also included in the present invention.

上記のようにして得られたアシルCoAオキシダーゼ遺伝子を、大腸菌ラクトースオペロン等に由来するプロモーター、オペレーター及びリボゾーム結合部位等の発現領域を含むDNA配列(The Operon,p.227, Cold Spring Harbor Laboratory, 1980を参照)を保有するベクターDNAに挿入し、得られた組み換え体DNAを用いて、例えば、大腸菌等に形質導入してアシルCoAオキシダーゼ高生産株を得る。
用いられるベクターDNAは、如何なるものでもよく、例えば、プラスミドDNA若しくはバクテリオファージDNA等でもよい。具体的には、特開平08−205861号公報記載のpBR系ベクターであるpUTE500K’あるいはこれをpUC系に改良した実施例の項目(6)に示されるpUTE300K’等を用いることができる。得られた組み換え体DNAを用いて、例えば、大腸菌K−12、好ましくは大腸菌JM109(宝酒造社製)、DH5α(宝酒造社製)等を形質転換又はそれらに形質導入して夫々の菌株を得る。
The acyl CoA oxidase gene obtained as described above is a DNA sequence (The Operan, p. 227, Cold Spring Harbor Laboratory, 1980) containing an expression region such as a promoter, an operator and a ribosome binding site derived from an E. coli lactose operon. And the resulting recombinant DNA is used to transduce, for example, Escherichia coli and the like to obtain an acyl-CoA oxidase high-producing strain.
The vector DNA used may be any, for example, plasmid DNA or bacteriophage DNA. Specifically, pUTE500K ′, which is a pBR type vector described in JP-A-08-205861, or pUTE300K ′ shown in item (6) of an example in which this is improved to a pUC type can be used. Using the obtained recombinant DNA, for example, Escherichia coli K-12, preferably Escherichia coli JM109 (Takara Shuzo), DH5α (Takara Shuzo), etc. are transformed or transduced to obtain respective strains.

上記のようにして得られたアシルCoAオキシダーゼ生産能を有する形質転換体又は形質導入体、例えば、エッシェリシア属に属する菌株を用いてアシルCoAオキシダーゼを生産するには、下記のようにして行うことができる。上記微生物を培養するには、通常の固体培養法で培養してもよいが、なるべく液体培養法を採用して培養するのが好ましい。
また、上記微生物を培養する培地としては、例えば、酵母エキス、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカーあるいは大豆もしくは小麦麹の浸出液等、1種以上の窒素源に、リン酸2水素カリウム,リン酸水素2カリウム、硫酸マグネシウム、塩化第2鉄、硫酸第2鉄あるいは硫酸マンガン等の無機塩類の1種以上を添加し、更に必要により糖質原料、ビタミン等を適宜添加したものが用いられる。
なお、培地の初発pHは、例えば、7〜9に調整するのが適当である。また培養は、例えば、30〜42℃、好ましくは37℃前後で6〜24時間、通気撹拌深部培養、振とう培養、静置培養等により実施するのが好ましい。培養終了後、該培養物よりアシルCoAオキシダーゼを採取するには、通常の酵素採取手段を用いることができる。
In order to produce acyl CoA oxidase using the transformant or transductant having the ability to produce acyl CoA oxidase obtained as described above, for example, a strain belonging to the genus Escherichia, it can be carried out as follows. it can. In order to culture the microorganism, it may be cultured by a normal solid culture method, but it is preferable to employ a liquid culture method as much as possible.
Examples of the medium for culturing the microorganism include yeast extract, peptone, meat extract, corn steep liquor, soybean or wheat straw leachate, one or more nitrogen sources, potassium dihydrogen phosphate, hydrogen phosphate One or more inorganic salts such as dipotassium, magnesium sulfate, ferric chloride, ferric sulfate or manganese sulfate are added, and if necessary, saccharide raw materials, vitamins and the like are appropriately added.
In addition, it is appropriate to adjust the initial pH of the medium to 7 to 9, for example. The culture is preferably performed, for example, at 30 to 42 ° C., preferably around 37 ° C. for 6 to 24 hours, by aeration and agitation deep culture, shaking culture, stationary culture, or the like. In order to collect acyl CoA oxidase from the culture after completion of the culture, a normal enzyme collecting means can be used.

培養物から、例えば、濾過、遠心分離等の操作により菌体を分離し、洗菌する。この菌体からアシルCoAオキシダーゼを採取することが好ましい。この場合、菌体をそのまま用いることもできるが、超音波破砕機、フレンチプレス、ダイナミル等の種々の破壊手段を用いて菌体を破壊する方法、リゾチームの如き細胞壁溶解酵素を用いて菌体細胞壁を溶解する方法、トリトンX−100等の界面活性剤を用いて菌体から酵素を抽出する方法等により、菌体からアシルCoAオキシダーゼを採取するのが好ましい。
このようにして得られた粗酵素液からアシルCoAオキシダーゼを単離するには、通常の酵素精製に用いられる方法が使用できる。例えば、硫安塩析法、有機溶媒沈澱法、イオン交換クロマトグラフ法、ゲル濾過クロマトグラフ法、吸着クロマトグラフ法、電気泳動法等を適宜組み合わせて行うのが好ましい。
The cells are separated from the culture by, for example, filtration, centrifugation and the like, and washed. It is preferable to collect acyl CoA oxidase from the cells. In this case, the cells can be used as they are, but the cell walls using a cell wall lytic enzyme such as lysozyme, a method of destroying the cells using various disrupting means such as an ultrasonic crusher, a French press, or Dynamil. Acyl CoA oxidase is preferably collected from the cells by a method for dissolving the lysate, a method for extracting the enzyme from the cells using a surfactant such as Triton X-100, and the like.
In order to isolate acyl CoA oxidase from the crude enzyme solution thus obtained, a method commonly used for enzyme purification can be used. For example, an ammonium sulfate salting-out method, an organic solvent precipitation method, an ion exchange chromatography method, a gel filtration chromatography method, an adsorption chromatography method, an electrophoresis method or the like is preferably used in an appropriate combination.

本発明の「SH試薬」とは、SH基と反応する試薬をいい、チオール試薬、スルフヒドリル試薬ともいう。例えば、N−エチルマレイミド(NEM)等のマレイミド誘導体、ヨード酢酸、ヨード酢酸アミド、p−メルクリ安息香酸(PMB)、5,5’−ジチオビス(2−ニトロ安息香酸)(DTNB)等が挙げられる。
また、本発明の「SH試薬に対する安定性が優れた」とは、以下に述べる活性測定方法及び安定性測定方法に記載した反応条件下で、10mMのSH試薬の存在下、pH7.5において37℃、4時間処理した後の残存活性比が処理前の活性に対して40%以上、好ましくは60%以上残存していることをいう。SH試薬に対する安定性が優れたアシルCoAオキシダーゼは、SH試薬を共存させた酵素含有製品等の保存性が著しく向上するため、産業上極めて有用である。
The “SH reagent” of the present invention refers to a reagent that reacts with an SH group, and is also referred to as a thiol reagent or a sulfhydryl reagent. For example, maleimide derivatives such as N-ethylmaleimide (NEM), iodoacetic acid, iodoacetamide, p-mercuribenzoic acid (PMB), 5,5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid) (DTNB) and the like can be mentioned. .
Further, “excellent stability to SH reagent” of the present invention means that the reaction conditions described in the activity measurement method and stability measurement method described below are 37 in the presence of 10 mM SH reagent at pH 7.5. It means that the residual activity ratio after 4 hours of treatment at 40 ° C. is 40% or more, preferably 60% or more of the activity before the treatment. An acyl CoA oxidase having excellent stability against an SH reagent is extremely useful in the industry because the storage stability of an enzyme-containing product in which the SH reagent coexists is significantly improved.

アシルCoAオキシダーゼの活性の測定方法及び安定性の測定方法は、種々の方法を用いることができ、一例として、以下に、本発明で用いるアシルCoAオキシダーゼ活性の測定方法及び安定性測定方法について説明する。
(アシルCoAオキシダーゼ活性の測定方法)
0.2M Tris−HCl緩衝液(pH7.5)0.9ml、0.1% パルミトイルCoA溶液 0.1ml、15mM Toos溶液 0.04ml、150U/mlぺルオキシダーゼ溶液 0.04ml、1.76% 4−アミノアンチピリン溶液 0.02mlの混合液を37℃で5分間インキュベートし、アシルCoAオキシダーゼサンプルを0.05ml添加、混合した。全容1.15mlを37℃で3分間反応させ、反応開始から3分間の、反応溶液の555nmにおける吸光度の変化を分光光度計を用いて測定した。酵素1Uは、上記測定条件下において、1分間あたり1μmolの過酸化水素を生成する酵素量とした。
(NEM安定性測定方法)
各種アシルCoAオキシダーゼを0.1mM FADを含む200mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)にて夫々約10U/mlの濃度とし、各酵素溶液に0.1mM FAD及び20mM NEMを含む200mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)を夫々等量添加し、NEMの濃度を10mMとした。本酵素液(約5U/ml)を37℃にて4時間放置した。保存前及び保存後のサンプルの酵素活性を測定し、残存活性比を求めることで安定性を評価した。
Various methods can be used as a method for measuring the activity of acyl CoA oxidase and a method for measuring stability. As an example, a method for measuring an acyl CoA oxidase activity and a method for measuring stability used in the present invention will be described below. .
(Method for measuring acyl CoA oxidase activity)
0.2 ml Tris-HCl buffer (pH 7.5) 0.9 ml, 0.1% palmitoyl CoA solution 0.1 ml, 15 mM Toos solution 0.04 ml, 150 U / ml peroxidase solution 0.04 ml, 1.76% 4-Aminoantipyrine solution 0.02 ml of the mixture was incubated at 37 ° C. for 5 minutes, and 0.05 ml of acyl CoA oxidase sample was added and mixed. A total volume of 1.15 ml was reacted at 37 ° C. for 3 minutes, and the change in absorbance at 555 nm of the reaction solution for 3 minutes from the start of the reaction was measured using a spectrophotometer. Enzyme 1U was defined as the amount of enzyme that produces 1 μmol of hydrogen peroxide per minute under the above measurement conditions.
(NEM stability measurement method)
Each acyl CoA oxidase is adjusted to a concentration of about 10 U / ml with 200 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) containing 0.1 mM FAD, and each enzyme solution contains 200 mM potassium phosphate containing 0.1 mM FAD and 20 mM NEM. An equal amount of a buffer solution (pH 7.5) was added to adjust the concentration of NEM to 10 mM. This enzyme solution (about 5 U / ml) was left at 37 ° C. for 4 hours. The stability of the sample was evaluated by measuring the enzyme activity of the sample before and after storage, and determining the residual activity ratio.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

実施例
アシルCoAオキシダーゼ遺伝子のクローニング
(1)Arthrobacter ureafaciens(IFO 12140)染色体DNAの調製
Arthrobacter ureafaciens(IFO 12140)をLB寒天培地〔バクトトリプトン1%(W/V),酵母エキス0.5%(W/V),NaCl 0.5%(W/V)及び寒天1.4%(W/V)〕に接種し、37℃で培養した。培地表面に生育した菌体を集菌した。この菌体よりG NOME DNA Isolation Kit(フナコシ社製)を用いて、染色体DNAを100μg得た。
Examples Cloning of Acyl CoA Oxidase Gene (1) Preparation of Arthrobacter ureafaciens (IFO 12140) Chromosomal DNA Arthrobacter ureafaciens (IFO 12140) was added to LB agar medium (bactotryptone 1% (W / V), yeast extract 0.5% ( W / V), NaCl 0.5% (W / V) and Agar 1.4% (W / V)] and cultured at 37 ° C. Bacteria grown on the surface of the medium were collected. From this bacterial cell, 100 μg of chromosomal DNA was obtained using GNOME DNA Isolation Kit (manufactured by Funakoshi).

(2)アシルCoAオキシダーゼ遺伝子の部分断片の取得1
次いで、日本DNAデータバンクの国際塩基配列データベースを用いて、各種アシルCoAオキシダーゼのアミノ酸配列の相同性検索を行い、相同性が高いアミノ酸配列部分を基に、コドンが縮重している箇所を混合塩基とした複数個のPCR用プライマーを作製した。実施例項目(1)で調製した染色体DNAを鋳型とし、Ex Taq DNA ポリメラーゼ(宝酒造社製)を用いてPCRを行った。PCR反応は、PCRマスターサイクラーグラジエント(エッペンドルフ社製)にて、熱変性94℃,2分、アニール58℃,30秒、伸長反応72℃,1分の条件下、30サイクル行った。結果としてセンスプライマーが5’−TTYGCNATGACNGARATHGGNCAYGG−3’(26 mer,Aは、アデニン、Cは、シトシン、Gは、グアニン、Tは、チミン、Hは、アデニン、シトシン又はチミン、Nは、アデニン、シトシン、グアニン又はチミン、Rは、アデニン又はグアニン、Yは、チミン又はシトシンを示す。対応するアミノ酸配列:Phe Ala Met Thr Glu Ile Gly His Gly)、アンチセンスプライマーが5’−TGYTGCATNARNACNGTRTTRTCNCCYTC−3’(29mer,対応するアミノ酸配列:Glu Gly Asp Asn Thr Val Leu Met Gln Gln)であるとき、0.9kbp程度に相当する遺伝子断片が増幅された。
増幅したDNA断片を1%アガロースゲル電気泳動後のゲルより回収し、pT7Blue T Vector(宝酒造社製)に組み込み、組み換え体プラスミドを得た。該プラスミド中の挿入DNAの塩基配列を、マルチキャピラリーDNA解析システムCEQ2000(ベックマン・コールター社製)を用いて決定した。その結果、DNA断片(841bp)が、PCRのプライマー設計に用いたペプチドのアミノ酸配列を正しくコードする塩基配列を両端に有していた。また、決定した塩基配列から推定されるアミノ酸配列中には、既知のアシルCoAオキシダーゼの内部アミノ酸配列と相同性が認められた。従って、得られた増幅DNA断片は、本発明のアシルCoAオキシダーゼ遺伝子の一部分(部分遺伝子)であることが判明した。
(2) Acquisition of partial fragment of acyl CoA oxidase gene 1
Next, using the international base sequence database of the Japan DNA Data Bank, the homology search of the amino acid sequences of various acyl CoA oxidases is performed, and the portions where the codons are degenerated are mixed based on the amino acid sequence portion having high homology. A plurality of PCR primers with bases were prepared. PCR was performed using Ex Taq DNA polymerase (Takara Shuzo) using the chromosomal DNA prepared in Example item (1) as a template. The PCR reaction was carried out for 30 cycles under the conditions of thermal denaturation 94 ° C., 2 minutes, annealing 58 ° C., 30 seconds, extension reaction 72 ° C., 1 minute using a PCR master cycler gradient (Eppendorf). As a result, the sense primer is 5′-TTYGCNATGACCNGARATHGGNCAYGG-3 ′ (26 mer, A is adenine, C is cytosine, G is guanine, T is thymine, H is adenine, cytosine or thymine, N is adenine, Cytosine, guanine or thymine, R represents adenine or guanine, Y represents thymine or cytosine, corresponding amino acid sequence: Phe Ala Met Thr Glu Ile Gly His Gly, antisense primer 5′-TGYTGCATNARNACNGTRTTTRTCTCTY 29mer, corresponding amino acid sequence: Glu Gly Asp Asn Thr Val Leu Met Gln Gln), a gene fragment corresponding to about 0.9 kbp was amplified.
The amplified DNA fragment was recovered from the gel after 1% agarose gel electrophoresis and incorporated into pT7Blue T Vector (Takara Shuzo) to obtain a recombinant plasmid. The base sequence of the inserted DNA in the plasmid was determined using a multicapillary DNA analysis system CEQ2000 (manufactured by Beckman Coulter). As a result, the DNA fragment (841 bp) had base sequences at both ends that correctly encoded the amino acid sequence of the peptide used for PCR primer design. Moreover, homology with the internal amino acid sequence of known acyl CoA oxidase was recognized in the amino acid sequence deduced from the determined base sequence. Therefore, it was found that the obtained amplified DNA fragment was a part (partial gene) of the acyl CoA oxidase gene of the present invention.

(3)アシルCoAオキシダーゼ遺伝子の部分断片の取得2
先にクローニングしたCorynebacterium sp.2−3−1(FERM BP−6183)由来のアシルCoAオキシダーゼ(特許文献3 特願2003−276393号明細書)と部分遺伝子配列の相同性が極めて高かったことから、Corynebacterium sp.2−3−1由来のアシルCoAオキシダーゼの遺伝子配列に基づいてプライマーを作製し、実施例項目(1)で調製した染色体DNAを鋳型としてPCRを行った。Ex Taq DNA ポリメラーゼ(宝酒造社製)を用い、熱変性94℃,30秒、アニール58℃,30秒、伸長反応72℃の条件下、30サイクル行った結果、Corynebacterium sp.2−3−1由来アシルCoAオキシダーゼの5’末端側の塩基配列情報をもとに設計したセンスプライマー 5’−AGATCACCGATTGGCTTTGCCTGGG−3’(25 mer)及び実施例項目(2)の遺伝子配列をもとに作製したアンチセンスプライマー 5’−GGCCGTTGTGGCAATGCTGGCGACGT−3’(26 mer)を用いてPCRを行った場合、増幅DNA(約0.6kbp)を得ることができた。
本増幅DNA断片1%アガロースゲル電気泳動後のゲルより回収し、pT7Blue T Vector(宝酒造社製)に組み込み、組み換え体プラスミドを得た。該プラスミド中の挿入DNAの塩基配列を、マルチキャピラリーDNA解析システムCEQ2000(ベックマン・コールター社製)を用いて決定した。決定した塩基配列から推定されるアミノ酸配列には、既知のアシルCoAオキシダーゼの内部アミノ酸配列と高い相同性が認められた。また、推定されたアミノ酸配列の上流側には終止コドンの10アミノ酸の後にメチオニンが存在していたことから、このメチオニンをコードするATGが本アシルCoAオキシダーゼをコードする遺伝子の5’末端であると推定された。
(3) Acquisition of partial fragment of acyl CoA oxidase gene 2
The previously cloned Corynebacterium sp. Since the homology of the partial gene sequence with the acyl-CoA oxidase derived from 2-3-1 (FERM BP-6183) (Patent Document 3 Japanese Patent Application No. 2003-276393) was extremely high, Corynebacterium sp. Primers were prepared based on the gene sequence of acyl-CoA oxidase derived from 2-3-1, and PCR was performed using the chromosomal DNA prepared in Example item (1) as a template. Ex Taq DNA polymerase (Takara Shuzo Co., Ltd.) was used for 30 cycles under the conditions of heat denaturation 94 ° C., 30 seconds, annealing 58 ° C., 30 seconds, extension reaction 72 ° C. As a result, Corynebacterium sp. Based on the gene sequence of the sense primer 5′-AGATCACCGATTGGCTTTGCCCTGGG-3 ′ (25 mer) and Example item (2) designed based on the nucleotide sequence information on the 5′-end side of the 2-3-1-derived acyl CoA oxidase When PCR was performed using the antisense primer 5′-GGCCGTTGTGCACATGCTGGCGACGT-3 ′ (26 mer) prepared in the above, amplified DNA (about 0.6 kbp) could be obtained.
This amplified DNA fragment was recovered from the gel after 1% agarose gel electrophoresis and incorporated into pT7Blue T Vector (Takara Shuzo) to obtain a recombinant plasmid. The base sequence of the inserted DNA in the plasmid was determined using a multicapillary DNA analysis system CEQ2000 (manufactured by Beckman Coulter). The amino acid sequence deduced from the determined nucleotide sequence was found to have high homology with the internal amino acid sequence of known acyl CoA oxidase. Further, since methionine was present after 10 amino acids of the stop codon upstream of the estimated amino acid sequence, the ATG encoding this methionine is the 5 ′ end of the gene encoding this acyl CoA oxidase. Estimated.

(4)Arthrobacter ureafaciens(IFO 12140)染色体DNAのサザンブロット解析
次に、実施例項目(1)で調製した染色体DNA2μgを、制限酵素SmaIを用い、37℃で5時間消化した。得られた制限酵素消化DNAを0.7%アガロースゲル電気泳動に供した。泳動後、サザンブロット法により、ナイロン膜(Hybond−N+、アマシャムファルマシアバイオテック社製)にDNAを転写した。ハイブリダイゼーションのプローブとしては、実施例項目(2)で得られたプラスミド遺伝子を鋳型とし、実施例項目(2)で使用したプライマーを用いて、PCR Dig ラベリングミックス(ロシュ・ダイアグノスティックス社製)存在下でPCR増幅させたものを使用した。PCRの反応条件等は、上記(2)と同様に行った。
上記のナイロン膜を2×SSC(0.3M NaCl、0.03Mクエン酸ナトリウム;pH7.0)で洗浄後、DIGシステムを用い、ユーザーガイド(ロシュ・ダイアグノスティックス社製)に従い、ハイブリダイゼーションを行った。ハイブリダイゼーションを行った後のナイロン膜の洗浄は、0.1% SDS含有2×SSC(15mM NaCl、1.5mMクエン酸ナトリウム;pH7.0)で室温にて5分間、2回ののち、0.1% SDS含有0.1×SSCで68℃にて15分間、2回行った。
その結果、約2.5kbpの位置にハイブリダイズしたプローブに由来するシグナルが認められた。
(4) Southern blot analysis of Arthrobacter ureafaciens (IFO 12140) chromosomal DNA Next, 2 μg of chromosomal DNA prepared in Example item (1) was digested at 37 ° C. for 5 hours using the restriction enzyme SmaI. The obtained restriction enzyme digested DNA was subjected to 0.7% agarose gel electrophoresis. After the electrophoresis, DNA was transferred to a nylon membrane (Hybond-N +, manufactured by Amersham Pharmacia Biotech) by Southern blotting. As a probe for hybridization, the plasmid gene obtained in Example Item (2) was used as a template, and the primers used in Example Item (2) were used to prepare PCR Dig Labeling Mix (Roche Diagnostics) ) PCR amplified in the presence was used. PCR reaction conditions and the like were the same as in (2) above.
After washing the nylon membrane with 2 × SSC (0.3 M NaCl, 0.03 M sodium citrate; pH 7.0), hybridization was performed using the DIG system according to the user guide (Roche Diagnostics). Went. After the hybridization, the nylon membrane was washed with 2 × SSC (15 mM NaCl, 1.5 mM sodium citrate; pH 7.0) containing 0.1% SDS twice for 5 minutes at room temperature, then 0 Performed twice with 0.1% SSC containing 1% SDS at 68 ° C. for 15 minutes.
As a result, a signal derived from the probe hybridized at a position of about 2.5 kbp was observed.

(5)アシルCoAオキシダーゼ遺伝子の部分断片の取得3
上記の結果に基づき、SmaI消化した染色体DNA10μgを1.0%アガロースゲル電気泳動で分離し、約2.5kbpの大きさに相当する位置のアガロースゲルを切り出した。ゲルからGENE CLEAN II(フナコシ社製)によりDNA断片を抽出精製し、該DNA断片をSmaI処理したpUC19 Vector(宝酒造社製)に組み込み、組み換え体プラスミドを得た。本プラスミドを鋳型とし、(2)の部分遺伝子配列をもとに作製したセンスプライマー 5’−CAGACCTGGATGTCTACGTCACCTT−3’(25 mer)及びpUC19 Vectorの遺伝子配列をもとに作製したアンチセンスプライマー 5’−GGGCCTCTTCGCTATTACGCCAGCT−3’(25 mer)を用いてPCRを行った。Ex Taq DNA ポリメラーゼ(宝酒造社製)を用い、熱変性94℃,30秒、アニール58℃,30秒、伸長反応72℃,3分の条件下、30サイクル行った。結果として増幅DNA(約1.0kbp)を得ることができた。
本増幅DNA断片1%アガロースゲル電気泳動後のゲルより回収し、pT7Blue T Vector(宝酒造社製)に組み込み、組み換え体プラスミドを得た。該プラスミド中の挿入DNAの塩基配列を、マルチキャピラリーDNA解析システムCEQ2000(ベックマン・コールター社製)を用いて決定した。決定した塩基配列から推定されるアミノ酸配列には、既知のアシルCoAオキシダーゼの内部アミノ酸配列と高い相同性が認められ、終止コドンであるTAGが含まれていることがわかった。結果として、アシルCoAオキシダーゼをコードする遺伝子の3’末端まで及び3’末端より下流側193bpの塩基配列情報を得た。
(5) Acquisition of a partial fragment of an acyl CoA oxidase gene 3
Based on the above results, 10 μg of SmaI-digested chromosomal DNA was separated by 1.0% agarose gel electrophoresis, and an agarose gel at a position corresponding to a size of about 2.5 kbp was cut out. A DNA fragment was extracted and purified from the gel by GENE CLEAN II (Funakoshi), and the DNA fragment was incorporated into pUC19 Vector (Takara Shuzo) treated with SmaI to obtain a recombinant plasmid. Sense primer 5′-CAGACCTGGATGTCTCGTCCACCTT-3 ′ (25 mer) and antisense primer 5′− prepared based on the gene sequence of the partial gene sequence of (2) using this plasmid as a template PCR was performed using GGGCCCTCTTCCGCTATTACGCCAGCT-3 ′ (25 mer). Using Ex Taq DNA polymerase (Takara Shuzo), 30 cycles were performed under conditions of heat denaturation 94 ° C., 30 seconds, annealing 58 ° C., 30 seconds, extension reaction 72 ° C., 3 minutes. As a result, amplified DNA (about 1.0 kbp) could be obtained.
This amplified DNA fragment was recovered from the gel after 1% agarose gel electrophoresis and incorporated into pT7Blue T Vector (Takara Shuzo) to obtain a recombinant plasmid. The base sequence of the inserted DNA in the plasmid was determined using a multicapillary DNA analysis system CEQ2000 (manufactured by Beckman Coulter). The amino acid sequence deduced from the determined base sequence was found to have high homology with the internal amino acid sequence of known acyl CoA oxidase, and it was found that TAG as a stop codon was included. As a result, base sequence information of 193 bp downstream from the 3 ′ end of the gene encoding acyl CoA oxidase was obtained.

(6)全長アシルCoAオキシダーゼ遺伝子のクローニング及びアシルCoAオキシダーゼ生産株の取得
先ず、上記の操作で得られた塩基配列に基づき、アシルCoAオキシダーゼ遺伝子の5’末端あるいは3’末端を含むオリゴヌクレオチド(計30塩基のオリゴヌクレオチド、3’末端側は相補鎖)を設計した。このプライマー中にNdeI部位を組み込んでおき、PCRで増幅した産物を、NdeIを作用させて消化することにより、コーディング領域が得られるようにしておいた。すなわち、5’−ACAGAAGGAAGGCATATGACAGAAGTAGTG−3’(30 mer)、アンチセンスプライマーとして5’−GGCGTTTGTAACCATATGCTAGCGGGACTT−3’(30 mer)を合成した。実施例項目(2)で調製した染色体遺伝子を鋳型とし、合成プライマー及びKOD Plus ポリメラーゼ(東洋紡社製)を用い、熱変性94℃,15秒、アニール56℃,30秒、伸長反応68℃,4分00秒の条件下、30サイクル行った。結果として増幅DNA(約2.1kbp)が得られ、これをNdeIで消化して、アシルCoAオキシダーゼをコードする領域のDNAを得ることができた。
得られたDNAを、大腸菌ラクトースオペロン等に由来するプロモーター、オペレーター及びリボゾーム結合部位等の発現領域を含むDNA配列(The Operon, p.227, Cold Spring Harbor Laboratory, 1980を参照)を保有するpBR系ベクターpUTE500K’(特開平08−205861号公報記載)をpUC系に改良したpUTE300K’のNdeI部位に挿入し、組み換え体プラスミドDNA pACO−A300を得た。D.M.Morrisonの方法(Methods in Enzymology,68,p.326−331,1979)に従い、組み換え体プラスミドDNA pACO−A300を用いて大腸菌(E.coli)JM109(宝酒造社製)を形質転換し、形質転換株、大腸菌(E.coli)JM109(pACO−A300)を得た。菌体よりQIAGEN tip−100(キアゲン社製)を用いて組み換え体プラスミドpACO−A300を抽出して精製し、組み換え体プラスミドを100μg得た。
該プラスミド中の挿入DNAの塩基配列を、マルチキャピラリーDNA解析システムCEQ2000(ベックマン・コールター社製)を用いて決定した。染色体DNAを鋳型とした複数ロットのPCRを行うことにより、errorが入っていないことを確認した。決定したアシルCoAオキシダーゼ遺伝子の塩基配列を配列番号2に、また、該DNA配列から翻訳されるポリペプチドのアミノ酸配列を配列番号1に夫々示した。pACO−A300に挿入されているアシルCoAオキシダーゼ遺伝子のORFは、2109 bp、703アミノ酸からなっていることが判明した。なお、pACO−A300は、独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センターにFERM BP−08456として寄託されている。
得られた大腸菌(E.coli)JM109(pACO−A300)を、LB−IPTG−amp培地〔バクトトリプトン1%(W/V),酵母エキス0.5%(W/V), NaCl 0.5%(W/V),イソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(1mM)及びアンピシリン(50μg/ml)〕にて37℃で10時間振とう培養した後、アシルCoAオキシダーゼ活性を測定したところ、0.2U/mlであった。
(6) Cloning of full-length acyl CoA oxidase gene and acquisition of acyl CoA oxidase producing strain First, based on the base sequence obtained by the above operation, an oligonucleotide containing the 5 'end or 3' end of the acyl CoA oxidase gene (total A 30-base oligonucleotide and a complementary strand on the 3 ′ end side were designed. An NdeI site was incorporated into this primer, and the product amplified by PCR was digested with NdeI to obtain a coding region. That is, 5′-ACAGAGAGAGAGCATATGACAGAAGTAGTG-3 ′ (30 mer) and 5′-GGCGTTTGTAACCATATGCTAGCGGGACTT-3 ′ (30 mer) were synthesized as antisense primers. Using the chromosome gene prepared in Example item (2) as a template, using a synthetic primer and KOD Plus polymerase (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), heat denaturation 94 ° C., 15 seconds, annealing 56 ° C., 30 seconds, extension reaction 68 ° C., 4 30 cycles were performed under the condition of minute 00 seconds. As a result, amplified DNA (about 2.1 kbp) was obtained, which could be digested with NdeI to obtain the DNA of the region encoding acyl CoA oxidase.
The pBR system possessing a DNA sequence (see The Operan, p. 227, Cold Spring Harbor Laboratory, 1980) containing expression regions such as a promoter, an operator, and a ribosome binding site derived from the E. coli lactose operon. The vector pUTE500K ′ (described in JP-A-08-205861) was inserted into the NdeI site of pUTE300K ′ modified to the pUC system to obtain a recombinant plasmid DNA pACO-A300. D. M.M. According to the method of Morrison (Methods in Enzymology, 68, p. 326-331, 1979), E. coli JM109 (manufactured by Takara Shuzo) was transformed with the recombinant plasmid DNA pACO-A300, and the transformed strain E. coli JM109 (pACO-A300) was obtained. The recombinant plasmid pACO-A300 was extracted from the cells using QIAGEN tip-100 (Qiagen) and purified to obtain 100 μg of the recombinant plasmid.
The base sequence of the inserted DNA in the plasmid was determined using a multicapillary DNA analysis system CEQ2000 (manufactured by Beckman Coulter). By carrying out PCR of multiple lots using chromosomal DNA as a template, it was confirmed that no error was contained. The determined nucleotide sequence of the acyl CoA oxidase gene is shown in SEQ ID NO: 2, and the amino acid sequence of the polypeptide translated from the DNA sequence is shown in SEQ ID NO: 1, respectively. It was found that the ORF of the acyl CoA oxidase gene inserted into pACO-A300 consists of 2109 bp and 703 amino acids. Note that pACO-A300 is deposited as FERM BP-08456 at the Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.
The obtained E. coli JM109 (pACO-A300) was added to LB-IPTG-amp medium [Bactotryptone 1% (W / V), Yeast extract 0.5% (W / V), NaCl 0. 5% (W / V), isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (1 mM) and ampicillin (50 μg / ml)] at 37 ° C. for 10 hours with shaking, and then the acyl CoA oxidase activity was measured. However, it was 0.2 U / ml.

(7)アシルCoAオキシダーゼの製造法
大腸菌(E.coli)JM109(pACO−A300)を実施例項目(6)の方法にて50mlの培地で培養し、アシルCoAオキシダーゼを生産させた。本培養液から、特公昭58−40466号公報記載の方法により、精製アシルCoAオキシダーゼ溶液を得た。
(7) Production method of acyl CoA oxidase E. coli JM109 (pACO-A300) was cultured in 50 ml of medium by the method of Example item (6) to produce acyl CoA oxidase. A purified acyl-CoA oxidase solution was obtained from the main culture solution by the method described in Japanese Patent Publication No. 58-40466.

(8)アシルCoAオキシダーゼのNEMに対する安定性の評価
実施例項目(7)にて調製した組み換えアシルCoAオキシダーゼ及び市販の精製Arthrobacter sp.由来アシルCoAオキシダーゼ(Sigma社)及びCandida sp.由来アシルCoAオキシダーゼ(Sigma社)を夫々0.1mM FADを含む200mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)にて約10U/mlの濃度とし、各酵素溶液に0.1mM FAD及び20mM NEMを含む200mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)を夫々等量添加し、NEMの濃度を10mMとした。本酵素液(約5U/ml)を37℃にて放置し、保存前及び保存後のサンプルの酵素活性を測定して残存活性比を求めることで安定性を評価した。図1に示したとおり、Arthrobacter ureafaciens(IFO 12140)由来アシルCoAオキシダーゼは、市販の2種のアシルCoAオキシダーゼよりNEM共存下での安定性が高く、4時間放置後も約65%の残存活性が認められた。
(8) Evaluation of stability of acyl CoA oxidase to NEM Recombinant acyl CoA oxidase prepared in Example item (7) and commercially available purified Arthrobacter sp. Acyl CoA oxidase (Sigma) and Candida sp. The derived acyl CoA oxidase (Sigma) was adjusted to a concentration of about 10 U / ml with 200 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) containing 0.1 mM FAD, and each enzyme solution contained 0.1 mM FAD and 20 mM NEM. An equal amount of 200 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) was added to adjust the concentration of NEM to 10 mM. The enzyme solution (about 5 U / ml) was allowed to stand at 37 ° C., and the enzyme activity of the sample before and after storage was measured to determine the residual activity ratio, thereby evaluating the stability. As shown in FIG. 1, the acyl CoA oxidase derived from Arthrobacter ureafaciens (IFO 12140) is more stable in the presence of NEM than two commercially available acyl CoA oxidases and has a residual activity of about 65% even after being left for 4 hours. Admitted.

本発明アシルCoAオキシダーゼのNEMに対する安定性を示す図。The figure which shows the stability with respect to NEM of this invention acyl-CoA oxidase.

Claims (6)

以下の(a)又は(b)のアシルCoAオキシダーゼ。
(a)配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)アミノ酸配列(a)において1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつアシルCoAオキシダーゼ活性を有するタンパク質であって、10mMのSH試薬存在下、pH7.5において37℃,4時間の処理で60%以上の残存活性を示すタンパク質
The acyl CoA oxidase of the following (a) or (b).
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, (b) an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence (a), and having an acyl CoA oxidase activity A protein having a residual activity of 60% or more after treatment at 37 ° C. for 4 hours at pH 7.5 in the presence of 10 mM SH reagent
以下の(a)又は(b)のアシルCoAオキシダーゼをコードする遺伝子。
(a)配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)アミノ酸配列(a)において1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつアシルCoAオキシダーゼ活性を有するタンパク質であって、10mMのSH試薬存在下、pH7.5において37℃,4時間の処理で60%以上の残存活性を示すタンパク質
The gene which codes the acyl CoA oxidase of the following (a) or (b).
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, (b) an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence (a), and having an acyl CoA oxidase activity A protein having a residual activity of 60% or more after treatment at 37 ° C. for 4 hours at pH 7.5 in the presence of 10 mM SH reagent
以下の(a)又は(b)のDNAからなるアシルCoAオキシダーゼ遺伝子。
(a)配列番号2に示される塩基配列からなるDNA
(b)(a)の塩基配列に対し90%以上の相同性を有する配列からなり、かつアシルCoAオキシダーゼ活性を有するタンパク質であって、10mMのSH試薬存在下、pH7.5において37℃,4時間の処理で60%以上の残存活性を示すタンパク質をコードするDNA
An acyl CoA oxidase gene comprising the following DNA (a) or (b):
(A) DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2
(B) A protein having a sequence having a homology of 90% or more with respect to the base sequence of (a) and having acyl CoA oxidase activity, in the presence of 10 mM SH reagent at 37 ° C., 4 at pH 7.5 DNA encoding a protein showing a residual activity of 60% or more over time
請求項又は記載のアシルCoAオキシダーゼ遺伝子をベクターDNAに挿入したことを特徴とする組み換え体DNA。 Recombinant DNA, wherein the acyl CoA oxidase gene according to claim 2 or 3 is inserted into vector DNA. 請求項記載の組み換え体DNAを含む形質転換体又は形質導入体。 A transformant or transductant comprising the recombinant DNA according to claim 4 . 請求項記載の形質転換体又は形質導入体を培地に培養し、培養物からアシルCoAオキシダーゼを採取することを特徴とするアシルCoAオキシダーゼの製造法。 A method for producing acyl CoA oxidase, comprising culturing the transformant or transductant according to claim 5 in a medium and collecting acyl CoA oxidase from the culture.
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