JP4755796B2

JP4755796B2 - アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗからのニトリラーゼの遺伝子の単離および発現

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Publication number: JP4755796B2
Application number: JP2001572951A
Authority: JP
Inventors: フアロン，ロバート・デイ; ペイン，マーク・エス; シヨーハン，サリタ; デイコジモ，ロバート; ガバガン，ジヨン・イー
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: US20040121347A1; WO2001075077A8; WO2001075077A2; DE60143843D1; CN100558885C; AU2001249726A2; NZ521950A; EP1280892B1; US6870038B2; WO2001075077A3; JP2004522407A; ATE495244T1; US20040197772A1; US7056709B2; CA2405515A1; NZ530790A; CN1636055A; US20030165968A1; AU4972601A; EP1280892A2

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は分子生物学の分野、ならびに所望の遺伝子および遺伝子産物を発現させるための組換え微生物の使用に関する。より具体的には、本発明で使用される遺伝子は、広範なニトリル含有基質の加水分解を触媒して対応するカルボン酸を産生させるニトリラーゼ酵素をコードする新規核酸フラグメントである。ニトリラーゼ活性を発現しかつニトリル含有基質の加水分解のための生物触媒として有用である組換え株もまた提供される。加えて、本発明は、こうしたニトリラーゼ遺伝子の単離において補助する特異的核酸に関する。
【０００２】
（背景）
ニトリルは多様な化学的方法により対応するカルボン酸に容易に転化されるが、しかしこれらの方法は、典型的に、強く酸性もしくは塩基性の反応条件および高い反応温度を必要とし、そして通常、不必要な副生成物および／もしくは大量の無機塩を不必要な廃棄物として生じさせる。酵素に触媒される加水分解がニトリル含有基質を対応するカルボン酸に転化する方法は、しばしば化学的方法に好ましい。なぜなら、これらの方法は１）しばしば周囲温度で実施され、２）強く酸性もしくは塩基性の反応条件の使用を必要とせず、そして３）大量の不必要な副生成物を生じさせないからである。化学的加水分解を上回ってとりわけ有利な、多様な脂肪族もしくは芳香族ジニトリルの酵素に触媒される加水分解は高度に位置選択的である可能性があり、ここで２個のニトリル基の１個のみが対応するカルボン酸アンモニウム塩に加水分解される。
【０００３】
ニトリル基質の対応するカルボン酸への酵素に触媒される加水分解は、１もしくは２段階反応を介して達成することができる（表１）。
【０００４】
【表１】

【０００５】
ロドコッカス属（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ）、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、アルカリゲネス属（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）、アルトロバクター属（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ）、バチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、バクテリジウム属（Ｂａｃｔｅｒｉｄｉｕｍ）、ブレビバクテリウム属（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、コリネバクテリウム属（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、アグロバクテリウム属（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ミクロコッカス属（Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ）およびコマモナス属（Ｃｏｍａｍｏｎａｓ）を包含する広範な細菌の属が、多様なスペクトルのニトリル水添加酵素、アミダーゼもしくはニトリラーゼ活性を集合的に所有する。これらの微生物の水性懸濁物および単離された酵素の双方が、ニトリルをカルボン酸に転化するのに使用されている。これらの酵素の生物工学的使用が最近、Ｃｏｗａｎら（Ｅｘｔｒｅｍｏｐｈｉｌｅｓ（１９９８）２：２０７−２１６）により論評されている。
【０００６】
ニトリラーゼ酵素は、アミドの中間体形成を伴わずに水性溶液中でニトリルを対応するカルボン酸に直接転化する。芳香族ニトリルの対応するカルボン酸アンモニウム塩への加水分解へのニトリラーゼの使用は長年知られていたが、しかし、脂肪族ニトリルを転化するためのニトリラーゼの使用が報告されたのはつい最近である。Ｋｏｂａｙａｓｈｉら（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ（１９９０）４６：５５８７−５５９０；Ｊ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ（１９９０）１７２：４８０７−４８１５）は、脂肪族ニトリルの対応するカルボン酸アンモニウム塩への加水分解を触媒するロドコッカスロドクロウス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ）Ｋ２２から単離された脂肪族ニトリラーゼを記述し；数種の脂肪族α，ω−ジニトリルもまた加水分解された。ある範囲の脂肪族α，ω−ジニトリルを対応するω−シアノカルボン酸アンモニウム塩もしくはジカルボン酸ジアンモニウム塩のいずれかに転化することができるコマモナステストステロニ（Ｃｏｍａｍｏｎａｓｔｅｓｔｏｓｔｅｒｏｎｉ）からのニトリラーゼが単離されている（加国特許第ＣＡ２，１０３，６１６号明細書；およびＬeｖｙ−Ｓｃｈｉｌら、Ｇｅｎｅ（１９９５）１６１：１５−２０）。
【０００７】
固定されないアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞のニトリラーゼ活性が、脂肪族α，ω−ジニトリルからの５員もしくは６員環ラクタムの製造方法で使用されている（米国特許第ＵＳ５，８５８，７３６号明細書）。その方法においては、脂肪族α，ω−ジニトリルを、最初に、脂肪族ニトリラーゼ（ＥＣ３．５．５．７）活性を有する触媒を使用して水性溶液中でω−シアノカルボン酸のアンモニウム塩に転化する。その後、ω−シアノカルボン酸のアンモニウム塩を、中間体ω−シアノカルボン酸もしくはω−アミノカルボン酸の単離を伴わずに、水性溶液中での水素化により対応するラクタムに直接転化する。脂肪族α，ω−ジニトリルがα−炭素原子でもまた非対称に置換される場合、該ニトリラーゼは９８％以上の位置選択性を伴いω−ニトリル基の加水分解から生じるω−シアノカルボン酸アンモニウム塩を産生し、これによりその後の水素化の間に２種の可能なラクタム産物の１種のみを産生する。例えば、２−メチルグルタロニトリル（ＭＧＮ）は、固定化されないアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞により加水分解されて、１００％転化で９８％以上の位置選択性を伴う４−シアノペンタン酸（４−ＣＰＡ）アンモニウム塩を産生した。
【０００８】
ニトリラーゼ遺伝子はクローン化されかつ異種の系、とりわけ大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ）中で発現されている。Ｐｅｔｒｅら（米国特許第ＵＳ５，６３５，３９１号明細書）は、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）およびシュードモナスプチダ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｐｕｔｉｄａ）中でのコマモナステストステロニ（Ｃｏｍａｍｏｎａｓｔｅｓｔｏｓｔｅｒｏｎｉ）からのニトラーゼの発現を開示する。ＧｒｏＥシャペロニンタンパク質の共発現による大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）中での可溶性ニトリラーゼタンパク質のレベルの向上方法もまた開示され、それはより高いニトリラーゼ比活性をもたらす。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）プロモーターＰ_lacおよびＰ_trpが、ニトリラーゼのコーディング配列の発現を駆動するのに使用された。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）において、Ｐ_lacは、アルカリゲネスフェカリス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｆａｅｃａｌｉｓ）ＪＭ３（Ｋｏｂａｙａｓｈｉら、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．（１９９３）９０：２４７および日本国特許第ＪＰ＃４−３０６６３号明細書）、ロドコッカスロドクロウス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ）Ｊ１（Ｋｏｂａｙａｓｈｉら、Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．（１９９２）２６７：２０７４６）およびロドコッカスロドクロウス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ）Ｋ２２（Ｋｏｂａｙａｓｈｉら、Ｂｉｏｃｈｅｍ．（１９９２）３１、９０００）からのニトリラーゼのコーディング配列の発現においてもまた成功裏に使用されている。Ｓｔａｌｋｅｒ（米国特許第ＵＳ４，８１０，６４８号明細書）は、ハロアリールニトリルを加水分解するニトリラーゼの遺伝子を、その本来のプロモーターの制御下に大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）中で発現させることができることを開示する。米国特許第ＵＳ５，６０２，０１４号明細書において、ＭｉｚｕｍｕｒａとＹｕは、ロドコッカスエリトロポリス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓｅｒｙｔｈｒｏｐｏｌｉｓ）中でのニトリラーゼ遺伝子の発現に特化された調節系を開示する。
【０００９】
ニトリラーゼ酵素は高度に不安定かつ大量で得ることができないことが報告されている（Ｋｏｂａｙａｓｈｉら、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ（１９９０）４６：５５８７−５５９０；Ｊ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ（１９９０）１７２：４８０７−４８１５）。ニトリル水添加酵素と対照的に、ニトリラーゼは低い比活性および反応速度を特徴とする（Ｎａｇａｓａｗａら、ＡｐｐｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．（１９９３）４０：１８９−１９５）。中温菌からのニトリルを加水分解する酵素の固有の熱不安定性がそれらの工業的応用を制限すると報告されている（Ｃｒａｍｐら、Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．（１９９７）１４３：２３１３−２３２０）。
【００１０】
穏やかな反応条件下（周囲温度を包含しかつ極端な酸性もしくは塩基性条件を伴わない）かつ比較的大量の望ましくない廃棄物を生成させることなく生成物の高収量が得られる、（脂肪族ジニトリルのシアノカルボン酸への位置選択的加水分解のような）応用におけるニトリル含有基質のための触媒として適する、工業的に有用な、熱安定性のかつ高度に生産的なニトリラーゼ酵素の欠如が問題のままである。
【００１１】
（発明の要約）
本発明は、アシドボラックス属（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘ）７２Ｗのニトリラーゼ遺伝子に特異的な単離されたＤＮＡ配列を提供する。本発明は、付随する配列表の完全な配列に相補的である単離された核酸フラグメント、ならびに実質的に類似の核酸配列を包含する。本発明は、配列番号５もしくは配列番号１４に示されるところのニトリラーゼ酵素のアミノ酸配列の全部もしくは実質的な一部分をコードするいかなる核酸フラグメントも包含する。本発明はまた、３７℃で６×ＳＳＣ（１ＭＮａＣｌ）、４０〜４５％ホルムアミド、１％ＳＤＳのハイブリダイゼーション条件、および５５ないし６０℃で０．５×ないし１×ＳＳＣ中での洗浄下で配列番号５もしくは配列番号１４のアミノ酸配列の全部もしくは実質的な一部分をコードする核酸フラグメントとハイブリダイズする単離された核酸分子も包含する。列挙された配列番号１−１６に相補的な核酸フラグメントもまた特許請求される。本発明の核酸フラグメントによりコードされるポリペプチド、例えば配列番号５および配列番号１４もまた提供される。本発明は、上述された配列から転写されたＲＮＡもしくはアンチセンスＲＮＡ分子、およびそれらのｃＤＮＡ誘導体を包含する。
【００１２】
形質転換された微生物中でのこれらのニトリラーゼのコーディング配列からの活性の酵素タンパク質の産生方法もまた提供される。本発明から得られる改良は、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗに関して形質転換体の触媒の増大された比活性による増大された反応速度およびより高い反応器の生産性である。本明細書に記述される遺伝物質で形質転換された全細胞中で産生される活性のニトリラーゼ酵素を、ニトリル含有基質の有用な加水分解を実施するのに使用することができる。ニトリラーゼ酵素（各単位は本明細書に記述されるとおり）をコードする単離された核酸フラグメントを含有するプラスミドを有するキメラ遺伝子を含んで成る発現カセットを含有する形質転換された微生物もまた、本発明の一部分である。一態様は、α，ω−シアノカルボン酸と接触した特異的な酵素触媒、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＳＷ９１（ＡＴＣＣＰＴＡ−１１７５）、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＤＨ５α：ｐｎｉｔ４（ＡＴＣＣＰＴＡ−１１７６）、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＳＳ１００１（ＡＴＣＣＰＴＡ−１１７７）、プラスミドｐｎｉｔｅｘ２を含有する大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＳＳ１００２、もしくはプラスミドｐｎｉｔｅｘ２を含有する大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＳＳ１０１１のいずれかを使用する。さらなる一態様は、α，ω−ジニトリルのω−シアノカルボン酸（５員もしくは６員環ラクタムの製造における中間体である）への改良された転化方法で特定の形質転換された微生物を使用する（米国特許第Ｕ．Ｓ．５，８５８，７３６号明細書を参照されたい）。
【００１３】
ニトリル含有基質に対する増大された特異的ニトリラーゼ活性および／もしくはニトリラーゼの増大された安定性（一方もしくは双方の特徴が天然の微生物遺伝子のものに関して増大される）を特徴とするタンパク質をコードする突然変異された微生物遺伝子を得るための、ニトリル含有基質に対するニトリラーゼ活性を特徴とするタンパク質をコードするとりわけアシドロバックスファシリス（Ａｃｉｄｏｒｏｖａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗからの天然の微生物遺伝子の一使用方法が提供され、該突然変異された微生物遺伝子は、
（ｉ）制限エンドヌクレアーゼをヌクレオチド配列の混合物と接触させて制限フラグメントの混合物を生じさせること（ヌクレオチド配列の混合物は
ａ）天然の微生物遺伝子；
ｂ）（ｉ）（ａ）の天然の微生物遺伝子のヌクレオチド配列とハイブリダイズすることができるヌクレオチドフラグメントの第一の集団；および
ｃ）（ｉ）（ａ）の天然の微生物遺伝子のヌクレオチド配列にハイブリダイズすることができないヌクレオチドフラグメントの第二の集団
を含んで成る）、
（ｉｉ）段階（ｉ）の制限フラグメントの混合物を変性させること；
（ｉｉｉ）段階（ｉｉ）の制限フラグメントの変性された混合物をポリメラーゼとともにインキュベートすること；ならびに
（ｉｖ）ニトリル含有基質に対する増大された特異的ニトリラーゼ活性および／もしくはニトリラーゼの増大された安定性（一方もしくは双方の特徴は天然の微生物遺伝子のものに関して増大される）を特徴とするタンパク質をコードする突然変異された微生物遺伝子を生じさせるのに十分な回数、段階（ｉｉ）および（ｉｉｉ）を反復すること
の段階を含んで成る方法により産生される。本発明はこの方法により産生された突然変異された微生物遺伝子を包含する。
【００１４】
（発明の詳細な記述）
発明者らは、ニトリル含有基質のカルボン酸への加水分解のための生物触媒として有用なタンパク質をコードするニトリラーゼ遺伝子配列の使用に関する発明をもって、述べられた問題を解決した。ニトリル加水分解の生成物すなわちカルボン酸は、アンモニアもしくは他の緩衝成分の副生成物とのカルボン酸塩の形態にあってもまたよい。ニトリラーゼ遺伝子はアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗから単離した。とりわけ、活性のアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼタンパク質を発現する組換え株の宿主細胞（大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）のような）は、ジニトリルの高度に位置選択的な加水分解を包含する広範なニトリル含有基質の加水分解を触媒するのに極めて有用である。典型的なジニトリルは式ＮＣ−Ｒ−ＣＮを有することができ、式中、Ｒは約１から約１０個までの炭素を有するアルキレン基である。
【００１５】
この生物触媒過程は、それが以前に既知の方法よりずっとより少量の望ましくない廃棄物を生成させかつずっとより穏やかな条件下で機能するために、工業的に魅力的である。本発明の生成物は、化学、農学および製薬工業において高い価値をもつポリマー、溶媒および化学物質の前駆体として有用である。
【００１６】
当該技術分野に存在する問題に対する発明者らの解決策は、下および実施例でより詳細に論考される以下の達成、すなわち
Ｉ．細菌中の未知のニトリラーゼ遺伝子の存在を同定するのに有用な縮重ＰＣＲプライマー配列（配列番号１および２）を提供した；
ＩＩ．いかなるニトリラーゼ遺伝子の存在についてのスクリーニングでも有用な核酸配列を単離した；
ＩＩＩ．アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ（ＡＴＣＣ５５７４６）からの位置選択的な熱安定性のニトリラーゼの完全なコーディング配列をマッピングし、同定しそしてクローン化した（配列番号４および１５）；
ＩＶ．アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ（ＡＴＣＣ５５７４６）からの４．１ｋｂの染色体ＤＮＡフラグメント内に位置する、ＩＩＩで記述されたところのコーディング配列を含有する組換えＤＮＡプラスミドｐＳＷ９１、ｐｎｉｔ４およびｐｎｉｔｅｘ２、キメラ遺伝子ならびに発現カセットを構築した；
Ｖ．活性のアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼタンパク質を発現する大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）の組換え株を構築した；
ＶＩ．本明細書に記述されるアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼタンパク質を発現する組換え大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）の全細胞を使用して２−メチルグルタロニトリル（ＭＧＮ）の４−シアノペンタン酸（４−ＣＰＡ）への位置選択的加水分解を立証した、
から生じ；そして、変えられたニトリラーゼ活性および／もしくはより大きな安定性（一方もしくは双方の特徴は天然のニトリラーゼタンパク質のものに関して増大される）を特徴とするタンパク質をコードする突然変異された微生物遺伝子を得るために、ニトリル含有基質（好ましくは２−メチルグルタロニトリル）に対するニトリラーゼ活性を特徴とするタンパク質をコードする天然の微生物遺伝子の使用を教示する。
【００１７】
アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼは、脂肪族もしくは芳香族ニトリルからカルボン酸を産生させるための思いがけなく強い触媒であると判明した。アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼを包含する全部の既知のニトリラーゼは、酵素の活性部位に求核性のシステインを有し（Ｃｏｗａｎら、（１９９８）上記）、また、全部は、チオール試薬（１．０ｍＭ濃度の塩化銅、硝酸銀、酢酸水銀もしくは塩化鉄、それぞれは７２Ｗのニトリラーゼ酵素活性の大きな減少を生じさせた）による不活性化を受けやすい。システイン残基はスルフィン酸に不可逆的に酸化されることもまた可能であり、酵素活性の喪失をもたらす。多様な不活性化する機構に対するニトリラーゼ酵素の感受性にもかかわらず、触媒として使用される固定されたアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞は、１モルのニトリラーゼ酵素あたり３．９×１０⁷モルまでの生成物（４−ＣＰＡ）を産生した（総ターンオーバー数、ＴＴＮ）。
【００１８】
異種宿主細胞中での活性のアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼの発現は、ニトリラーゼ触媒としてのアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞の調製および使用を上回るいくつかの付加的な利点を有する。アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ中でのニトリラーゼタンパク質の発現のレベルは総可溶性タンパク質の約３．４％であり（実施例１４）かつ構成的であり；ニトリラーゼ産生の潜在的誘導物質（脂肪族もしくは芳香族のニトリルもしくはアミド、ラクタム、尿素など）の徹底的なスクリーニングは、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗの醗酵の間に産生されるニトリラーゼのレベルに対する影響を見出さなかった。
【００１９】
対照的に、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体は、酵素的に活性のアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼを総可溶性タンパク質の１２％までのレベルで発現し；大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体中で産生されたニトリラーゼ（活性および不活性）の総量は、総可溶性タンパク質の約５８％であった。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体細胞中でのニトリラーゼ発現のこの増大されたレベルは、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞に関して比活性（乾燥細胞重量１グラムあたりのニトリラーゼ活性の単位）の２．４倍までの増大をもたらし、これは順に触媒の生産性（産生された生成物のｇ／乾燥細胞重量のｇ／時間）を有意に増大させる（実施例７および９）。さらに、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞は、醗酵により成長される場合に比較的高価な炭素基質、グリセロールを必要とし、そして安価なブドウ糖を使用して成功裏に成長していない。対照的に、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体は、約半分の時間でアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞と同一の細胞密度までブドウ糖で成長させることができ、生物触媒の生産費用を有意に低下させる。
【００２０】
アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞は付加的にニトリル水添加酵素およびアミダーゼを含有し、そのいずれも位置選択的でなく、そしてそれらはα，ω−ジニトリルを対応するω−シアノカルボン酸アンモニウム塩に転化する場合に不必要な副生成物を産生する可能性がある。アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞は、ニトリル水添加酵素およびアミダーゼ酵素を不活性化するために熱処理を必要とし（米国特許第ＵＳ５，８１４，５０８号明細書）、ニトリラーゼ活性の喪失の危険を冒しかつ生産費用を付加する。ニトリル水添加酵素を欠いたアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）突然変異体株７２−ＰＦ−１５および７２−ＰＦ−１７が調製されたが（米国特許第ＵＳ５，８５８，７３６号明細書）、しかしこれらの株は親アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ株のニトリラーゼの比活性の約半分のみを有した。
【００２１】
対照的に、ニトリラーゼ酵素を発現する遺伝物質で形質転換された大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）は、不必要なニトリル水添加酵素もしくはアミダーゼ活性を不活性化するための熱処理段階を必要とせず、触媒生産のためのこの加工段階の費用を排除しかつニトリラーゼ活性の不注意の喪失を回避する。付随する利点をもつ高い特異的ニトリラーゼ活性を有する大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体が、実施例６および７で記述されるとおり発明者らにより生産されている。
【００２２】
アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗの全細胞のニトリラーゼ活性は約５５℃までの温度で非常に安定であり；０．１０Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）中の細胞懸濁物は５０℃で２２．７時間のニトリラーゼ半減期を有した（Ｇａｖａｇａｎら、Ａｐｐｌ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．（１９９９）５２：６５４−６５９）。精製された酵素もまた優れた温度安定性を有し、ここで４５℃で２４時間後に、０．１０Ｍリン酸緩衝液中の精製されたニトリラーゼの１０ｍｇ／ｍＬ溶液の活性の喪失は観察されなかった。５０ｍＭリン酸カリウム緩衝液（ｐＨ７．０）中の溶液として５℃で保存される場合、精製されたニトリラーゼの活性の喪失は４６日後に観察されなかった。中温細菌アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗは３２℃の成長の至適温度を有するとは言え、７２Ｗのニトリラーゼ酵素それ自身は、バチルスパリドゥス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｐａｌｌｉｄｕｓ）株ＤＡＣ５２１のような好熱性細菌のニトリラーゼ酵素に好都合に匹敵する熱安定性を有する（Ｃｒａｍｐら、Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．（１９９７）１３：２３１３−２３２０）。
【００２３】
固定されない細胞をＭＧＮの４−ＣＰＡへの加水分解のための触媒として使用する場合、遠心分離もしくは限外濾過のいずれかが、固定されない細胞を再使用のため回収するのに必要とされた。高い生成物濃度（２９重量％までの４−ＣＰＡアンモニウム塩）では、固定されない細胞は各再使用とともにかなりの活性を喪失し、そして細胞溶解が観察された。対照的に、細胞を固定することは、触媒の回収および再使用を単純化し、溶解に対する細胞の抵抗性を向上させ、そして連続的バッチ反応で再利用される場合に固定されない細胞を使用することに比較して固定された細胞の酵素活性の安定性を増大させた。
【００２４】
同一条件下でのカラギーナン中での全細胞のアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗもしくは大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＳ１００１のいずれかの固定は、連続的バッチ反応で再利用される場合に安定であったゲルを生じさせ、これは高濃度の４−ＣＰＡアンモニウム塩（約２００ｇ／Ｌまで）を産生した。ゲルビーズは、最初に、加熱されたダイズ油中に細胞（５％乾燥細胞重量）およびカラギーナン（３重量％）の加熱された水性懸濁物を５０℃で分散させることにより調製し、そして、油の温度をカラギーナンのゲル化温度より下に低下させることにより、生じる液滴をゲル化した（Ａｕｄｅｔら、ＰｒｏｃｅｓｓＢｉｏｃｈｅｍ．（１９８９）２４：２１７）。０．５ｍｍから３ｍｍの平均直径を有した細胞／カラギーナンビーズをダイズ油から分離し、その後水性緩衝液で洗浄し、そしてグルタルアルデヒドおよびポリエチレンイミンで架橋した。
【００２５】
カラギーナンビーズ中に固定されたアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞および大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＳ１００１細胞を、１．２５Ｍの４−ＣＰＡアンモニア塩の産生のため同一条件下での並行した反応で比較した。反応速度は、固定された大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＳ１００１を使用する場合に、固定されたアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞を使用する場合より１．７倍より大きかった（それぞれ３１０ｍＭ４−ＣＰＡアンモニウム塩／時間および１８４ｍＭ４−ＣＰＡアンモニウム塩／時間；実施例９）。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＳ１００１を用いて得られた反応速度の増大は、固定された形質転換体細胞触媒のより高い比活性（ビーズ１グラムあたりのニトリラーゼ活性の単位）の結果であり、そして親アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ株に関してより高い特異的ニトリラーゼ活性をもつ形質転換体細胞を使用することの一利点を立証する。反応速度は、発表された手順（Ｂｕｃｋｅ、ＭｅｔｈｏｄｓＥｎｚｙｍｏｌ．（１９８７）１３５：１７５−１８９）に従ってアルギン酸カルシウムビーズ中に固定された大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＷ９１細胞を使用する場合に、カラギーナンで固定されたアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞を使用する場合より４．０倍より大きかった（それぞれ、７３９ｍＭ４−ＣＰＡアンモニウム塩／時間および１８４ｍＭ４−ＣＰＡアンモニウム塩／時間；実施例９および１１）。固定された形質転換体触媒を使用することにより達成された増大された触媒の生産性（生成物のｇ／触媒のｇ／時間）は、工程費用を有意に低減する。
【００２６】
本発明はニトリラーゼ酵素をコードする新たな核酸配列を提供する。本配列は、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２ＷのゲノムＤＮＡから単離された４．１ｋｂのＰｓｔＩフラグメント上に存する１個の読取り枠（ＯＲＦ）を含んで成る。新たに定義されるＯＲＦは、ニトリルを対応するカルボン酸アンモニウム塩に転化する同定可能な酵素をコードする。該ＯＲＦは、活性のニトリラーゼの発現ならびに当該技術分野で公知のアルゴリズムを使用しての公的データベースとの核酸および推定されるアミノ酸配列の比較の双方に基づき同定された。該ＯＲＦによりコードされるタンパク質は、他の既知のニトリラーゼに対する７１％までの一次アミノ酸配列の同一性を示した。
【００２７】
従って、本発明の好ましいポリペプチドは本明細書に報告されるアミノ酸配列に最低８０％同一である活性のタンパク質である。より好ましいアミノ酸フラグメントは本明細書の配列に最低９０％同一である。本明細書に報告されるアミノ酸フラグメントに最低９５％同一であるアミノ酸フラグメントが最も好ましい。同様に、本ＯＲＦに対応する好ましい核酸配列は、本明細書に報告される核酸配列に最低８０％同一である活性のタンパク質をコードするものである。より好ましい核酸フラグメントは本明細書の配列に最低９０％同一である。本明細書に報告される核酸フラグメントに最低９５％同一である核酸フラグメントが最も好ましい。
【００２８】
本発明の核酸フラグメントを、同一もしくは他の細菌種からの相同な酵素をコードするｃＤＮＡおよび遺伝子を単離するのに使用してよい。配列依存性のプロトコルを使用する相同な遺伝子の単離は当該技術分野で公知である。配列依存性のプロトコルの例は、限定されるものでないが核酸ハイブリダイゼーションの方法、ならびに核酸増幅技術の多様な用途により例示されるところのＤＮＡおよびＲＮＡ増幅の方法（例えばポリメラーゼ連鎖反応、リガーゼ連鎖反応）を挙げることができる。
【００２９】
一般に、１０もしくはそれ以上の連続するアミノ酸、または３０もしくはそれ以上のヌクレオチドの配列が、あるポリペプチドもしくは核酸配列を既知のタンパク質もしくは遺伝子に相同と推定で同定するのに必要である。さらに、ヌクレオチド配列に関して、２０〜３０の連続するヌクレオチドを含んで成る遺伝子特異的オリゴヌクレオチドプローブを、遺伝子の同定（例えばサザンハイブリダイゼーション）および単離（例えば細菌コロニーもしくはバクテリオファージプラークのインシトゥハイブリダイゼーション）の配列依存性の方法で使用してよい。加えて、該プライマーを含んで成る特定の核酸フラグメントを得るためのＰＣＲでの増幅プライマーとして１２〜１５塩基の短いオリゴヌクレオチドを使用してよい。
【００３０】
例えば、ｃＤＮＡもしくはゲノムＤＮＡのいずれかとして本発明のものに類似の酵素をコードする遺伝子は、本核酸フラグメントの全部もしくは一部分をＤＮＡハイブリダイゼーションプローブとして使用して当業者に公知の方法論を使用していずれかの所望の細菌からのライブラリーをスクリーニングすることにより直接単離することができる。本核酸配列に基づく特異的オリゴヌクレオチドプローブは、当該技術分野で既知の方法により設計かつ合成することができる（Ｓａｍｂｒｏｏｋ，Ｊ．，Ｆｒｉｔｓｃｈ，Ｅ．Ｆ．とＭａｎｉａｔｉｓ，Ｔ．，ＭｏｌｅｃｕｌａｒＣｌｏｎｉｎｇ：ＡＬａｂｏｒａｔｏｒｙＭａｎｕａｌ（１９８９）、コールドスプリングハーバーラボラトリープレス（ＣｏｌｄＳｐｒｉｎｇＨａｒｂｏｒＬａｂｏｒａｔｏｒｙＰｒｅｓｓ）、コールドスプリングハーバー（全体で「Ｍａｎｉａｔｉｓ」と称される））。さらに、配列全体を直接使用して、ランダムプライマーＤＮＡ標識、ニックトランスレーションもしくは末端標識技術のような当業者に既知の方法によりＤＮＡプローブを、または利用可能なインビトロ転写系を使用してＲＮＡプローブを合成することができる。加えて、特異的プライマーを設計しかつ使用して本配列の一部もしくは全長を増幅することができる。生じる増幅産物は、増幅反応の間に直接標識することができるか、もしくは増幅反応後に標識することができ、そして適切なストリンジェンシーの条件下で完全長のｃＤＮＡもしくはゲノムのフラグメントを単離するためのプローブとして使用することができる。
【００３１】
本ＯＲＦの２個の短いセグメントを、相同な遺伝子をコードするより長い核酸フラグメントをＤＮＡもしくはＲＮＡから増幅するためのポリメラーゼ連鎖反応プロトコルで使用してよい。あるいは、第二のプライマー配列はクローニングベクター由来の配列に基づいてよい。例えば、当業者は、ＲＡＣＥプロトコルに従って、転写物中の単一点と３’もしくは５’端との間の領域のコピーを増幅するためにＰＣＲを使用することによりｃＤＮＡを生成させることができる。３’および５’の向きに向けられたプライマーを本配列から設計することができる。商業的に入手可能な３’ＲＡＣＥもしくは５’ＲＡＣＥ系（ＢＲＬ）を使用して、特異的な３’もしくは５’ｃＤＮＡフラグメントを単離することができる（Ｏｈａｒａら、ＰＮＡＳＵＳＡ（１９８９）８６：５６７３；Ｌｏｈら、Ｓｃｉｅｎｃｅ（１９８９）２４３：２１７）。
【００３２】
典型的には、ＰＣＲ型の増幅技術において、プライマーは多様な配列を有しかつ相互に相補的でない。所望の試験条件に依存して、プライマーの配列は標的核酸の効率的かつ忠実双方の複製を提供するよう設計すべきである。ＰＣＲプライマー設計の方法は当該技術分野で普遍的かつ公知である。（ＨｕｍａｎＧｅｎｅｔｉｃＤｉｓｅａｓｅｓ：ＡＰｒａｃｔｉｃａｌＡｐｐｒｏａｃｈ、Ｋ．Ｅ．Ｄａｖｉｓ（編）、ＩＲＬプレス（ＩＲＬＰｒｅｓｓ）、バージニア州ハーンドン中、ＴｈｅｉｎとＷａｌｌａｃｅ、“Ｔｈｅｕｓｅｏｆｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅａｓｓｐｅｃｉｆｉｃｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｅｓｉｎｔｈｅｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｇｅｎｅｔｉｃｄｉｓｏｒｄｅｒｓ”（１９８６）ｐｐ．３３−５０；ＭｅｔｈｏｄｓｉｎＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙ，Ｂ．Ａ．Ｗｈｉｔｅ（編）、ヒューマニアプレスインク（ＨｕｍａｎｉａＰｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．）、ニュージャージー州トトワ中、Ｒｙｃｈｌｉｋ，Ｗ．，ＰＣＲＰｒｏｔｏｃｏｌｓ：ＣｕｒｒｅｎｔＭｅｔｈｏｄｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．（１９９３）１５：３１−３９）
あるいは、本配列を相同物の同定のためのハイブリダイゼーション試薬として使用してよい。核酸ハイブリダイゼーション試験の基本成分は、プローブ、目的の遺伝子もしくは遺伝子フラグメントを含有することが疑われるサンプル、および特異的ハイブリダイゼーション方法を包含する。本発明のプローブは、典型的には、検出されるべき核酸配列に相補的である一本酸核酸配列である。プローブは、検出されるべき核酸配列（ｃＤＮＡ、ゲノムＤＮＡもしくはＲＮＡ）に「ハイブリダイズ可能」である。プローブ長さは５塩基から数万塩基まで変動することができ、該長さはなされるべき特定の試験に依存する。プローブ分子の一部のみが、検出されるべき核酸配列に相補的である必要がある。加えて、プローブと標的配列との間の相補性は完全である必要はない。ハイブリダイゼーションは、ハイブリダイズされた領域中の塩基のある画分が適正な相補塩基と対にされないという結果を伴い、不完全に相補的な分子の間で起こる。
【００３３】
ハイブリダイゼーション方法は十分に定義されている（Ｍａｎｉａｔｉｓ、とりわけ第１１章および表１１．１）。典型的には、プローブおよびサンプルを核酸ハイブリダイゼーションを可能にすることができる条件下で混合しなければならない。これは、適切な温度およびイオン強度の条件下で無機もしくは有機塩の存在下にプローブおよびサンプルを接触させることを必要とする。プローブおよびサンプル核酸は、プローブとサンプル核酸との間のいかなる可能なハイブリダイゼーションも起こることができる十分長い時間の間、接触させなければならない。混合物中のプローブもしくは標的の濃度が、ハイブリダイゼーションが起こるのに必要な時間を決定することができる。プローブもしくは標的の濃度が大きくなるほど、必要とされるハイブリダイゼーションのインキュベーション時間が短くなる。場合によってはカオトロピック剤を添加してよい。カオトロピック剤はヌクレアーゼ活性を阻害することにより核酸を安定化する。さらに、カオトロピック剤は室温での短いオリゴヌクレオチドプローブの感受性かつストリンジェントなハイブリダイゼーションを可能にする（ＶａｎＮｅｓｓら、Ｎｕｃｌ．ＡｃｉｄｓＲｅｓ．（１９９１）１９：５１４３−５１５１）。適するカオトロピック剤は、塩化グアニジニウム、チオシアン酸グアニジニウム、チオシアン酸ナトリウム、テトラクロロ酢酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、テトラクロロ酢酸ルビジウム、ヨウ化カリウムおよびとりわけトリフルオロ酢酸セシウムを包含する。典型的には、カオトロピック剤は約３Ｍの最終濃度で存在することができる。所望の場合は、ホルムアミドをハイブリダイゼーション混合物に添加することができる（典型的には３０〜５０％（ｖ／ｖ））。
【００３４】
多様なハイブリダイゼーション溶液を使用することができる。典型的には、これらは約２０から６０容量％まで、好ましくは３０％の極性有機溶媒を含んで成る。普遍的なハイブリダイゼーション溶液は、約３０〜５０％ｖ／ｖのホルムアミド、約０．１５ないし１Ｍの塩化ナトリウム、約０．０５ないし０．１Ｍのクエン酸ナトリウム、トリス−ＨＣｌ、ＰＩＰＥＳもしくはＨＥＰＥＳのような緩衝剤（ｐＨ範囲約６〜９）、約０．０５ないし０．２％のドデシル硫酸ナトリウムのような洗剤、もしくは０．５〜２０ｍＭの間のＥＤＴＡ、ＦＩＣＯＬＬ（ファルマシアインク（ＰｈａｒｍａｃｉａＩｎｃ．））（約３００〜５００キロダルトン）、ポリビニルピロリドン（約２５０〜５００キロダルトン）および血清アルブミンを使用する。約０．１から５ｍｇ／ｍＬまでの標識されない担体核酸、断片化された核ＤＮＡ、例えば仔ウシ胸腺もしくはサケ精子ＤＮＡ、または酵母ＲＮＡ、および場合によっては約０．５から２％ｗｔ／ｖｏｌ．までのグリシンもまた典型的なハイブリダイゼーション溶液中に包含される。ポリエチレングリコール、ポリアクリレートもしくはポリメチルアクリレートのような陰イオン性ポリマーおよびデキストラン硫酸のような陰イオン性糖ポリマーのような多様な極性の水に可溶性もしくは膨潤可能な作用物質を包含する容量排除剤（ｖｏｌｕｍｅｅｘｃｌｕｓｉｏｎａｇｅｎｔｓ）のような他の添加物もまた包含してよい。
【００３５】
核酸ハイブリダイゼーションは多様なアッセイ形式に適合可能である。サンドイッチアッセイ形式が最も適するものの１つである。サンドイッチアッセイは非変性条件下でのハイブリダイゼーションにとりわけ適合可能である。サンドイッチ型アッセイの一主成分は固体支持体である。固体支持体は、標識されておらずかつ該配列の一部分に相補的である固定された核酸プローブをそれに吸着もしくはそれに共有結合させている。
【００３６】
本ヌクレオチドおよび推定されるアミノ酸配列の利用可能性はｃＤＮＡ発現ライブラリーの免疫学的スクリーニングを助長する。本アミノ酸配列の部分を表す合成ペプチドを合成してよい。これらのペプチドを使用して動物を免疫化して、該アミノ酸配列を含んで成るペプチドもしくはタンパク質に対する特異性をもつポリクローナルもしくはモノクローナル抗体を産生させることができる。その後、これらの抗体を使用してｃＤＮＡ発現ライブラリーをスクリーニングして、目的の完全長ｃＤＮＡクローンを単離することができる（Ｌｅｒｎｅｒ、Ａｄｖ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．３６：１（１９８４）；およびＭａｎｉａｔｉｓ）。
異種宿主細胞：
活性のアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼタンパク質を、異種宿主細胞、好ましくは微生物宿主中で産生させてよい。大スケールの発酵法に容易に適合可能である細胞が本発明でとりわけ有用であることができる。こうした生物体は工業的バイオプロセッシングの技術分野で公知であり、それらの例は“ＲｅｃｏｍｂｉｎａｎｔＭｉｃｒｏｂｅｓｆｏｒＩｎｄｕｓｔｒｉａｌａｎｄＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ｍｕｒｏｏｋａら編、マルセルデッカーインク（ＭａｒｃｅｌＤｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．）、ニューヨーク州ニューヨーク（１９９４）に見出されるかもしれず、そして発酵菌ならびに酵母および糸状菌を包含する。宿主細胞は、限定されるものでないが、コマモナス（Ｃｏｍａｍｏｎａｓ）スピーシーズ、コリネバクテリウム（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）スピーシーズ、ブレビバクテリウム（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）スピーシーズ、ロドコッカス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ）スピーシーズ、アゾトバクター（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ）スピーシーズ、シトロバクター（Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ）スピーシーズ、エンテロバクター（Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ）スピーシーズ、クロストリジウム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）スピーシーズ、クレブシエラ（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）スピーシーズ、サルモネラ（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ）スピーシーズ、ラクトバチルス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）スピーシーズ、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）スピーシーズ、サッカロミセス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）スピーシーズ、チゴサッカロミセス（Ｚｙｇｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）スピーシーズ、ピキア（Ｐｉｃｈｉａ）スピーシーズ、クルイベロミセス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）スピーシーズ、カンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）スピーシーズ、ハンセヌラ（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ）スピーシーズ、ドゥナリエラ（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ）スピーシーズ、デバリオミセス（Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ）スピーシーズ、ケカビ属（Ｍｕｃｏｒ）スピーシーズ、トルロプシス（Ｔｏｒｕｌｏｐｓｉｓ）スピーシーズ、メチロバクテリア（Ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃｔｅｒｉａ）スピーシーズ、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）スピーシーズ、エシェリキア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）スピーシーズ、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）スピーシーズ、リゾビウム（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）スピーシーズおよびストレプトミセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）スピーシーズを挙げることができる。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）がとりわけ好ましい。ニトリラーゼ遺伝子を発現させることができる適する大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）宿主細胞の例は、限定されるものでないが本明細書で明記される宿主細胞、ならびにＭＧ１６５５（ＡＴＣＣ４７０７６）、Ｗ３１１０（ＡＴＣＣ２７３２５）、ＭＣ４１００（ＡＴＣＣ３５６９５）、Ｗ１４８５（ＡＴＣＣ１２４３５）およびそれらの誘導体を挙げることができる。
微生物発現系および発現ベクター：
外来タンパク質の高レベル発現を指図する調節配列を含有する微生物発現系および発現ベクターは当業者に公知である。これらは本発明の４．１ｋｂのフラグメントの遺伝子産物の産生のためのキメラ遺伝子を構築するのに使用することができる。これらのキメラ遺伝子をその後、ニトリラーゼ酵素の高レベル発現を提供するために形質転換を介して適切な微生物に導入することができる。本発明のヌクレオチドは、天然の遺伝子配列のものに関して高められたもしくは変えられた活性レベルを有する遺伝子産物を産生させるのに使用してよい。
【００３７】
加えて、キメラ遺伝子は宿主細胞の特性を変えることにおいて有効であることができる。例えば、適切なプロモーターの制御下に本ＯＲＦをコードする最低１コピーのキメラ遺伝子を宿主細胞中に導入することは、宿主細胞に２−メチルグルタロニトリルを４−シアノペンタン酸に転化する能力を与える。本発明のキメラ遺伝子は、本ニトリラーゼ配列の遺伝子発現を駆動するのに有用な適する調節配列を含むことができる。調節配列は、限定されるものでないがプロモーター、翻訳リーダー配列およびリボソーム結合部位を挙げることができる。これらの配列が宿主生物体由来である場合が好ましいが；しかしながら、当業者は、異種調節配列もまた使用してよいことを認識するであろう。
【００３８】
一態様において、調節配列はプロモーターを包含することができる。プロモーターは構成的もしくは誘導可能であってよい。誘導可能なプロモーターは一般に特定の刺激に応答する（例えば、ｌａｃプロモーターを誘導するＩＰＴＧ）。誘導可能なプロモーターは、いくつかのみ例を挙げれば化学物質、成長周期、温度の変化、ｐＨの変化および容量オスモル濃度の変化を包含する多様な刺激に応答してよい。本発明の好ましい一態様において、ニトリラーゼのコーディング領域（例えば配列番号４、配列番号１３もしくは配列番号１５）を含んで成るキメラ遺伝子は、調節領域が誘導可能なプロモーターを含んで成る場合に誘導物質の非存在下で同じくらい効果的にもしくはより効果的に発現されることが発見されている。
【００３９】
キメラ遺伝子は適する発現ベクターにそれをクローン化することにより適切な宿主中に導入する。適する宿主細胞の形質転換に有用なベクターもしくはカセットは当該技術分野で公知である。典型的には、ベクターもしくはカセットは関連する遺伝子の転写および翻訳を指図する配列、選択可能なマーカー、ならびに自律複製もしくは染色体組込みを可能にする配列を含有する。適するベクターは、転写開始制御をもつコーディング配列の５’の領域および転写終止を制御するＤＮＡフラグメントの３’の領域を含んで成る。双方の制御領域が宿主細胞に相同な遺伝子由来である場合が最も好ましいが、とは言えこうした制御領域は産生宿主として選ばれた特定の種本来の遺伝子由来である必要はない。
【００４０】
限定されるものでないがＣＹＣ１、ＨＩＳ３、ＧＡＬ１、ＧＡＬ１０、ＡＤＨ１、ＰＧＫ、ＰＨＯ５、ＧＡＰＤＨ、ＡＤＣ１、ＴＲＰ１、ＵＲＡ３、ＬＥＵ２、ＥＮＯ、ＴＰＩ（サッカロミセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）での発現に有用）；ＡＯＸ１（ピキア属（Ｐｉｃｈｉａ）での発現に有用）；ならびにｌａｃ、ｔｒｐ、ｌＰ_L、ｌＰ_R、Ｔ７、ｔａｃ、Ｐ_BADおよびｔｒｃ（大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ）での発現に有用）を挙げることができる、所望の宿主細胞中での本ＯＲＦの発現を駆動するのに有用である開始制御領域もしくはプロモーターは多数でありかつ当業者に馴染みがある。例は、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）のトリプトファンオペロンプロモーターＰｔｒｐ、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）の乳糖オペロンプロモーターＰｌａｃ、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）のＰｔａｃプロモーター、ファージλライトプロモーターＰＲ、ファージλレフトプロモーターＰＬ、Ｔ７プロモーター、およびピキアパストリス（Ｐｉｃｈｉａｐａｓｔｏｒｉｓ）からのＧＡＰ遺伝子のプロモーターより成る群から選択されるプロモーターの最低１種を包含するか、もしくは、コマモナス属（Ｃｏｍａｍｏｎａｓ）、コリネバクテリウム属（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ブレビバクテリウム属（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ロドコッカス属（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ）、アゾトバクター属（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ）、シトロバクター属（Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ）、エンテロバクター属（Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ）、クロストリジウム属（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）、クレブシエラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）、サルモネラ属（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ）、ラクトバチルス属（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）、アスペルギルス属（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）、サッカロミセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、ピキア属（Ｐｉｃｈｉａ）、チゴサッカロミセス属（Ｚｙｇｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、クルイベロミセス属（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）、カンジダ属（Ｃａｎｄｉｄａ）、ハンセヌラ属（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ）、ドゥナリエラ属（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ）、デバリオミセス属（Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ）、ケカビ属（Ｍｕｃｏｒ）、トルロプシス属（Ｔｏｒｕｌｏｐｓｉｓ）、メチロバクテリア属（Ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃｔｅｒｉａ）、バチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、エシェリキア属（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、リゾビウム属（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）およびストレプトミセス属（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）より成る微生物の群から選択される最低１種の強力なプロモーターである。
【００４１】
終止制御領域は好ましい宿主本来の多様な遺伝子由来であってもまたよい。場合によっては、終止部位は不必要であるかもしれないが；しかしながら、包含される場合が最も好ましい。
【００４２】
加えて、挿入された遺伝物質はリボソーム結合部位を包含してよい。リボソーム結合部位はファージλＣＩＩ遺伝子由来であってよいか、もしくはコマモナス属（Ｃｏｍａｍｏｎａｓ）、コリネバクテリウム属（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ブレビバクテリウム属（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ロドコッカス属（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ）、アゾトバクター属（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ）、シトロバクター属（Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ）、エンテロバクター属（Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ）、クロストリジウム属（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）、クレブシエラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）、サルモネラ属（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ）、ラクトバチルス属（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）、アスペルギルス属（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）、サッカロミセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、チゴサッカロミセス属（Ｚｙｇｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、ピキア属（Ｐｉｃｈｉａ）、クルイベロミセス属（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）、カンジダ属（Ｃａｎｄｉｄａ）、ハンセヌラ属（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ）、ドゥナリエラ属（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ）、デバリオミセス属（Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ）、ケカビ属（Ｍｕｃｏｒ）、トルロプシス属（Ｔｏｒｕｌｏｐｓｉｓ）、メチロバクテリア属（Ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃｔｅｒｉａ）、バチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、エシェリキア属（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、リゾビウム属（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）およびストレプトミセス属（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）の遺伝子からのリボソーム結合部位より成る群から選択される。
【００４３】
場合によっては、本遺伝子産物は好ましくは形質転換された宿主の分泌産物であってよい。成長培地中への所望のタンパク質の分泌は精製手順を単純化しかつ費用を低減する。分泌シグナル配列は、細胞膜を横切る発現可能なタンパク質の能動輸送の助長においてしばしば有用である。分泌が可能な形質転換された宿主は、分泌シグナルをコードするＤＮＡ配列を宿主に組込むことにより創製してよい。適切なシグナル配列の選択方法は当該技術分野で公知である（例えば欧州特許第ＥＰ５４６０４９号；国際特許出願第ＷＯ９３２４６３１号明細書を参照されたい）。分泌シグナルＤＮＡは、発現を制御するＤＮＡと本コーディング配列もしくはコーディング配列フラグメントとの間にかつ後者と同じ読み枠に配置してよい。
【００４４】
バッチ、半回分式（ｆｅｄ−ｂａｔｃｈ）もしくは連続的様式で運転してよい醗酵は当該技術分野で普遍的かつ公知である（Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＡＴｅｘｔｂｏｏｋｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ、第２版（１９８９）サイナウアーアソシエーツインク（ＳｉｎａｕｅｒＡｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．）中、ＴｈｏｍａｓＤ．Ｂｒｏｃｋ；Ｓｕｎｄｅｒｌａｎｄら、Ａｐｐｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．（１９９２）３６：２２７）。
【００４５】
本ヌクレオチドフラグメントを、高められたもしくは変えられた活性レベルを有する遺伝子産物を産生させるのに使用してよい。とりわけ、該ヌクレオチドフラグメントは、ニトリル含有基質に対する増大されたニトリラーゼ活性およびもしくは増大された酵素安定性（一方もしくは双方の特徴は天然の微生物遺伝子のニトリラーゼ活性に関して増大される）を特徴とするタンパク質をコードする突然変異された微生物遺伝子を生じさせるのに使用することができる。天然の遺伝子配列に関して変えられたもしくは増大された活性をもつ遺伝子産物を産生させるための天然の遺伝子配列の多様な突然変異方法が既知である。これらは、限定されるものでないが、進化分子工学（ｄｉｒｅｃｔｅｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、ランダム突然変異誘発、ドメインスワッピング（ジンクフィンガードメインもしくは制限酵素を使用する）、合理的設計、ｅｒｒｏｒｐｒｏｎｅＰＣＲ（Ｍｅｌｎｉｋｏｖら、ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓｅａｒｃｈ（１９９９）２７（４）：１０５６−１０６２）；部位特異的突然変異誘発（Ｃｏｏｍｂｓら、Ｐｒｏｔｅｉｎｓ（１９９８）２５９−３１１、Ｒ．Ｈ．Ａｎｇｅｌｅｔｔｉ（編）、アカデミックプレス（ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ）、カリフォルニア州サンディエゴ中）および「遺伝子シャッフリング」（米国特許第ＵＳ５，６０５，７９３号；同第ＵＳ５，８１１，２３８号；同第ＵＳ５，８３０，７２１号；および同第ＵＳ５，８３７，４５８号明細書（引用することにより本明細書に組込まれる））を挙げることができる。
略語および用語の定義：
本明細において、多数の用語および略語を下に定義される様式で使用する。
【００４６】
明細中の略語は、以下のような尺度、技術、特性もしくは化合物の単位に対応する。すなわち、「ｓｅｃ」は秒（１もしくは複数）を意味し、「ｍｉｎ」は分（１もしくは複数）を意味し、「ｈ」は時間（１もしくは複数）を意味し、「ｄ」は日（１もしくは複数）を意味し、「μＬ」はマイクロリットルを意味し、「ｍＬ」はミリリットルを意味し、「Ｌ」はリットルを意味し、「ｍＭ」はミリモル濃度を意味し、「Ｍ」はモル濃度を意味し、「ｍｍｏｌ」はミリモル（１もしくは複数）を意味し、「Ａｍｐｒ」はアンピシリン耐性を意味し、「Ａｍｐｓ」はアンピシリン感受性を意味し、「ｋｂ」はキロ塩基を意味し、「ｋｄ」はキロダルトンを意味し、「ｎｍ」はナノメートルを意味し、そして「ｗｔ」は重量を意味する。「ＯＲＦ」は読取り枠を意味し、「ＰＣＲ」はポリメラーゼ連鎖反応を意味し、「ＳＳＣ」は生理的食塩水−クエン酸ナトリウム緩衝液を意味し、「ＨＰＬＣ」は高速液体クロマトグラフィーを意味し、「ｃａ」はおよそを意味し、「ｄｃｗ」は乾燥細胞重量を意味し、「Ｏ．Ｄ．」は指定された波長での光学密度を意味し、「ＩＵ」は国際単位を意味し、「ＭＧＮ」は２−メチルグルタロニトリルを意味し、「４−ＣＰＡ」は４−シアノペンタン酸を意味し、そしてＩＰＴＧはイソプロピルβ−Ｄ−チオガラクトピラノシドを意味する。
【００４７】
「酵素触媒」はニトリル含有基質に対する特異的ニトリラーゼ活性を特徴とする触媒を指す。
【００４８】
「水素化触媒」は，それ自身が消費されるもしくは化学的変化を受けることなく水素化を加速する物質を指す。本発明での使用に適する水素化触媒は、限定されるものでないが、イリジウム、オスミウム、ロジウム、ルテニウム、白金およびパラジウムのような多様な白金金属；また、コバルト、銅、ニッケルおよび亜鉛のような多様な他の遷移金属を挙げることができる。触媒は支持されなくてよい（例えばラネーニッケルもしくは酸化白金のような）か、または、それは支持されてもよい（例えば炭上パラジウム、アルミナ上白金もしくはキーゼルグール上ニッケルのような）。
【００４９】
「宿主細胞」および「宿主生物体」という用語は、外来のもしくは異種の遺伝子、遺伝子フラグメントもしくはＤＮＡフラグメントを受領することが可能な細胞を指す。
【００５０】
「中温菌」という用語は、温血動物のものに近い温度範囲で生存しかつ通常は２５と４０℃との間の成長温度の最適条件を示す細菌を指す。
【００５１】
「組換え生物体」、「形質転換された宿主」、「形質転換体」、「トランスジェニック生物体」および「形質転換された微生物宿主」という用語は、異種もしくは外来ＤＮＡで形質転換されている宿主生物体を指す。本発明の組換え生物体は活性のニトリラーゼ酵素をコードする外来のコーディング配列もしくは遺伝子を発現する。「形質転換」は遺伝的に安定な遺伝をもたらす宿主生物体のゲノム中へのＤＮＡフラグメントの移入を指す。「形質転換カセット」は、通常はプラスミドの一部としての宿主細胞中への挿入のため便宜的に配置された一組の遺伝要素を含有するＤＮＡの特定のフラグメントを指す。「発現カセット」は、宿主における高められた遺伝子発現もまた見込む、通常はプラスミドの一部としての宿主細胞中への挿入のため便宜的に配置された一組の遺伝要素を含有するＤＮＡの特定のフラグメントを指す。
【００５２】
「プラスミド」および「ベクター」という用語は、宿主細胞の中心的代謝の一部でなくかつ通常は環状の二本鎖ＤＮＡ分子の形態にある遺伝子をしばしば運搬する染色体外要素を指す。こうした要素は、いずれかの供給源由来の一本鎖もしくは二本鎖ＤＮＡもしくはＲＮＡの直鎖状もしくは環状の自律的に複製する配列、ゲノムに組込む配列、ファージもしくはヌクレオチド配列であってよく、その中では多数のヌクレオチド配列が独特の構築に結合もしくは組換えられている。
【００５３】
「核酸」という用語は、その基礎単位がリン酸橋で一緒に連結されたヌクレオチドである、生存する細胞中に存在する高分子量の複雑な化合物を指す。核酸は２つの型、すなわちリボ核酸（ＲＮＡ）およびデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）に細分される。
【００５４】
核酸の情況で言及される場合の「Ａ」、「Ｇ」、「Ｔ」および「Ｃ」という文字は、それぞれプリン塩基（アデニン（Ｃ₅Ｈ₅Ｎ₅）およびグアニン（Ｃ₅Ｈ₅Ｎ₅Ｏ））ならびにピリミジン塩基（チミン（Ｃ₅Ｈ₆Ｎ₂Ｏ₂）およびシトシン（Ｃ₄Ｈ₅Ｎ₃Ｏ））を意味する。
【００５５】
「相補性」という用語は相互にハイブリダイズ可能であるヌクレオチド塩基間の関係を記述するために使用する。例えば、ＤＮＡに関して、アデノシンはチミンに相補性でありかつシトシンはグアニンに相補性である。ｃＤＮＡは、インビトロで逆転写によりそれから合成されたＲＮＡに相補的な一本鎖ＤＮＡである。アンチセンスＲＮＡは別のＲＮＡに相補的なＲＮＡ分子である。
【００５６】
「コーディング配列」もしくは「コーディング領域」という用語は特定のアミノ酸配列をコードするＤＮＡ配列を指す。「ＯＲＦ」および「読取り枠」ならびに「コーディング配列」および「コーディング領域」という用語は、タンパク質に翻訳されるＤＮＡ配列の一部分を指すのに互換性に使用する。ＯＲＦは通常、ＤＮＡ配列のタンパク質配列への翻訳で開始を指示する３塩基対（開始コドン）および終止を指示する３塩基対（終止コドン）により配列中で輪郭を描かれる。
【００５７】
「核酸フラグメント」もしくは「ヌクレオチドフラグメント」という用語は、コーディング配列に先行する（５’、上流）もしくはその後に続く（３’、下流）遺伝子および／もしくは調節配列をコードするかもしれないＤＮＡのフラグメントを指す。「フラグメント」は特定の一領域の完全な核酸配列の一画分を構成する。フラグメントは遺伝子全体を構成してもよい。
【００５８】
「制限エンドヌクレアーゼ」および「制限酵素」という用語は、二本鎖ＤＮＡ中の特定のヌクレオチド配列内で加水分解的切断を触媒する酵素を指す。
【００５９】
「オリゴヌクレオチド」という用語は、プライマー、プローブ、検出されるべきオリゴマーフラグメント、標識された複製を阻止するプローブ、およびオリゴマー制御を指し、また、総称的に、ポリデオキシリボヌクレオチド（２−デオキシ−Ｄ−リボースを含有する）、ポリリボヌクレオチド（Ｄ−リボースを含有する）、および、プリンもしくはピリミジン塩基（ヌクレオチド）または修飾されたプリンもしくはピリミジン塩基のＮ−グリコシドであるいかなるポリヌクレオチドも指す。核酸類似物（例えばペプチド核酸）および構造的に改変されているもの（例えばホスホロチオエート結合）もまた「オリゴヌクレオチド」の定義に包含される（Ｔｈｕｏｎｇら、Ｂｉｏｃｈｉｍｉｅ（１９８５）Ｊｕｌ−Ａｕｇ６７（７−８）：６７３−６８４もまた参照されたい。）「核酸」、「ポリヌクレオチド」もしくは「オリゴヌクレオチド」の長さの間の意図された区別は存在しない。
【００６０】
「プライマー」という用語は、相補鎖の合成がポリメラーゼにより触媒される条件下に置かれる場合に相補鎖に沿った核酸の合成もしくは複製の開始の点として作用するオリゴヌクレオチド（合成もしくは天然に存在する）を指す。
【００６１】
「プローブ」という用語は、「フラグメント」に有意に相補性でありかつフラグメントの最低１本の鎖とのハイブリダイゼーションにより二重鎖構造を形成するオリゴヌクレオチド（合成もしくは天然に存在する）を指す。
【００６２】
「適する調節配列」は、関連するコーディング配列の転写、ＲＮＡプロセシング、ＲＮＡの安定性もしくは翻訳に影響しかつコーディング配列の上流（５’非コーディング配列）、内もしくは下流（３’非コーディング配列）に配置されるヌクレオチド配列を指す。調節配列は、プロモーター、翻訳リーダー配列、イントロンおよびポリアデニル酸化認識配列を包含してよい。
【００６３】
「プロモーター」はコーディング配列もしくは機能的ＲＮＡの発現を制御することが可能なＤＮＡ配列を指す。一般に、コーディング配列はプロモーター配列の３’に配置される。プロモーターはそっくりそのまま本来の遺伝子由来であってよいか、もしくは天然に見出される異なるプロモーター由来の異なる要素から構成されてよいか、または合成ＤＮＡセグメントさえ含んでよい。多様なプロモーターが、多様な組織もしくは細胞型中で、または発生の異なる段階で、または異なる環境条件に応答して遺伝子の発現を指図するかもしれないことが当業者により理解される。大部分の時点でもしくは大部分の環境条件下で大部分の細胞型において遺伝子を発現させるプロモーターは普遍的に「構成プロモーター」と称される。特定の化合物もしくは環境条件の存在下でのみ遺伝子を発現させるプロモーターは普遍的に「誘導可能なプロモーター」と称される。大部分の場合において、調節配列の正確な境界は完全に定義されてはいないため、異なる長さのＤＮＡフラグメントが同一のプロモーター活性を有するかもしれない。
【００６４】
「操作可能に連結される」という用語は、一方の機能が他方により影響を及ぼされるように単一の核酸フラグメントへの核酸配列の連合を指す。例えば、プロモーターは、それがコーディング配列の発現に影響を及ぼすことが可能である場合（すなわち、コーディング配列が該プロモーターの転写制御下にある）、そのコーディング配列と操作可能に連結される。コーディング配列はセンスもしくはアンチセンスの向きで調節配列に操作可能に連結することができる。
【００６５】
「３’非コーディング配列」は、コーディング配列の下流に配置されるＤＮＡ配列を指し、そして、ポリアデニル酸化認識配列およびｍＲＮＡのプロセシングもしくは遺伝子発現に影響を及ぼすことが可能な調節シグナルをコードする他の配列を包含する。ポリアデニル酸化シグナルは通常、ｍＲＮＡ前駆体の３’端へのポリアデニル酸領域の付加に影響を及ぼすことを特徴とする。
【００６６】
「遺伝子」は、コーディング配列に先行する（５’非コーディング配列）および後に続く（３’非コーディング配列）調節配列を包含する、特定のタンパク質を発現する核酸フラグメントを指す。「天然の遺伝子」は天然に見出されるような配置のそれ自身の調節配列を伴う遺伝子を指す。「キメラ遺伝子」は天然に一緒に見出されない調節およびコーディング配列を含んで成る天然の遺伝子でないいかなる遺伝子も指す。従って、キメラ遺伝子は、異なる供給源由来である調節配列およびコーディング配列、もしくは同一供給源由来であるがしかし天然に見出されるものと異なる様式で配置された調節配列およびコーディング配列を含んでよい。「内在性遺伝子」は天然の生物体のゲノム中のその天然の位置の天然の遺伝子を指す。「外来」遺伝子は宿主生物体中で通常は見出されないがしかし遺伝子移入により宿主生物体に導入される遺伝子を指す。外来遺伝子は非天然の生物体に挿入された天然の遺伝子もしくはキメラ遺伝子を含むことができる。「トランスジーン（ｔｒａｎｓｇｅｎｅ）」は形質転換手順によりゲノム中に導入された遺伝子である。
【００６７】
「合成遺伝子」は当業者に既知の手順を使用して化学的に合成されるオリゴヌクレオチド基礎単位から集成することができる。これらの基礎単位を連結かつアニーリングして遺伝子セグメントを形成し、それらをその後酵素的に集成して遺伝子全体を構築する。ＤＮＡの配列に関するところの「化学的に合成された」は、成分のヌクレオチドがインビトロで集成されたことを意味する。ＤＮＡの人的化学合成は、十分に確立した手順を使用して達成してよいか、もしくは、自動化化学合成を、多数の商業的に入手可能な機械の１つを使用して実施することができる。
【００６８】
当業者は、所定のアミノ酸を明示するためのヌクレオチドコドンの使用において特定の宿主細胞により表される「コドンの偏り」を十分に知っている。従って、宿主細胞中での向上された発現のため遺伝子を合成する場合、そのコドン使用頻度が宿主細胞の好ましいコドンの偏りを反映するような遺伝子を設計することが望ましい。配列情報が入手可能である宿主細胞由来の遺伝子の調査が、そのコドンの偏りを決定することができる。
【００６９】
「発現」という用語は、遺伝子産物、通常はタンパク質の配列をコードする遺伝子からの遺伝子産物への転写および翻訳を意味する。
【００７０】
「タンパク質」、「ポリペプチド」および「ペプチド」という用語は、発現された遺伝子産物を指すのに互換性に使用する。「成熟」タンパク質は翻訳後にプロセシングされたポリペプチド（すなわち、それから一次翻訳産物中に存在するいかなるプレもしくはプロペプチドも除去されているもの）を指す。「前駆体」タンパク質はｍＲＮＡの翻訳の一次産物を指す（すなわちプレおよびプロペプチドが未だ存在している）。プレおよびプロペプチドは、限定されるものでないが細胞内局在化シグナルであってよい。
【００７１】
「同一性パーセント」という用語は、配列を比較することにより決定されるところの２種もしくはそれ以上のポリペプチド配列または２種もしくはそれ以上のポリヌクレオチド配列の間の関係である。「同一性」はまた、場合により、こうした配列の列の間の合致により決定されるところのポリペプチドもしくはポリヌクレオチド配列間の配列の関連性の程度も意味する。
【００７２】
「類似性」は、２種の配列がなんらかの基準により相互に似ておりかつそれらの起源もしくは先祖に関する示唆を担持しないことを単に意味する記述的用語である。「相同性」はとりわけ共通の祖先からの出自による類似性を指す。一群の配列の間の類似性の関係に基づき、相同性を推論することが可能であるかもしれないが、しかし、明確な実験室モデル系外では、共通の祖先からの出自は仮説的のままである。（Ｊ．ＳｅｑｕｅｎｃｅＡｎａｌｙｓｉｓＰｒｉｍｅｒ，Ｇｒｉｂｓｋｏｖ，Ｍ．とＤｅｖｅｒｅｕｘ，Ｊ．（編）、フリーマンアンドカンパニー（ＦｒｅｅｍａｎａｎｄＣｏ．）中、Ｓｔａｔｅｓら、ＳｉｍｉｌａｒｉｔｙａｎｄＨｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ（１９９２）ｐｐ．８９−９２）。
【００７３】
「同一性」および「類似性」は、限定されるものでないがＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙ（Ｌｅｓｋ，Ａ．Ｍ．編）オックスフォードユニバーシティプレス（ＯｘｆｏｒｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ）、ニューヨーク（１９８８）；Ｂｉｏｃｏｍｐｕｔｉｎｇ：ＩｎｆｏｒｍａｔｉｃｓａｎｄＧｅｎｏｍｅＰｒｏｊｅｃｔｓ（Ｓｍｉｔｈ，Ｄ．Ｗ．編）アカデミックプレス（ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ）、ニューヨーク（１９９３）；ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｅｑｕｅｎｃｅＤａｔａ，ＰａｒｔＩ（Ｇｒｉｆｆｉｎ，Ａ．Ｍ．とＧｒｉｆｆｉｎ，Ｈ．Ｇ．編）ヒューマナプレス（ＨｕｍａｎａＰｒｅｓｓ）、ニュージャージー州トトワ（１９９４）；ＳｅｑｕｅｎｃｅＡｎａｌｙｓｉｓｉｎＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙ（ｖｏｎＨｅｉｎｊｅ，Ｇ．編）アカデミックプレス（ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ）（１９８７）；およびＳｅｑｕｅｎｃｅＡｎａｌｙｓｉｓＰｒｉｍｅｒ（Ｇｒｉｂｓｋｏｖ，Ｍ．とＤｅｖｅｒｅｕｘ，Ｊ．編）ストックトンプレス（ＳｔｏｃｋｔｏｎＰｒｅｓｓ）、ニューヨーク（１９９１）に記述されるものを挙げることができる既知の方法により容易に計算することができる。同一性の好ましい決定方法は試験される配列間の最良の合致を与えるよう設計されている。
【００７４】
２種の配列間の同一性および類似性を決定するための好ましいコンピュータプログラム法は、限定されるものでないが、ＧＣＧプログラムパッケージ中に見出されるＷｉｓｃｏｎｓｉｎパッケージバージョン９．０および１０．０ジェネティックスコンピュータグループ（ＧｅｎｅｔｉｃｓＣｏｍｐｕｔｅｒＧｒｏｕｐ）（ＧＣＧ）Ｇａｐプログラム、ＢＬＡＳＴＰ、ＢＬＡＳＴＮおよびＦＡＳＴＡ（Ｐｅａｒｓｏｎら、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ．（１９８８）８５：２４４４−２４４８）を挙げることができる。ＢＬＡＳＴＸプログラムはＮＣＢＩおよび他の供給源（ＢＬＡＳＴマニュアル、Ａｌｔｓｃｈｕｌら、Ｎａｔｌ．Ｃｅｎｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｉｎｆ．、Ｎａｔｌ．ＬｉｂｒａｒｙＭｅｄ．（ＮＣＢＩＮＬＭ）ＮＩＨ，Ｂｅｔｈｅｓｄａ，ＭＤ２０８９４；Ａｌｔｓｃｈｕｌら、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏｌ．（１９９０）２１５：４０３−４１０）から公的に入手可能である。
【００７５】
「実質的に類似」という用語は、１個もしくはそれ以上のヌクレオチド塩基の変化が１個もしくはそれ以上のアミノ酸の置換をもたらすがしかし該ＤＮＡ配列によりコードされるタンパク質の機能的特性に影響を及ぼさない核酸フラグメントを指す。「実質的に類似」はまた、１個もしくはそれ以上のヌクレオチド塩基の変化が、アンチセンスもしくは共抑制技術による遺伝子発現の変化を媒介する該核酸フラグメントの能力に影響を及ぼさない核酸フラグメントも指す。「実質的に類似」はまた、生じる転写物の機能的特性に実質的に影響を及ぼさない１個もしくはそれ以上のヌクレオチド塩基の置換、欠失もしくは挿入のような本発明の核酸フラグメントの改変も指す。
【００７６】
「コドン縮重」は、コードされるポリペプチドのアミノ酸配列に影響を及ぼすことなくヌクレオチド配列の変動を可能にする遺伝子暗号中の逸脱を指す。例えば、三つ組コドンＣＴＴ、ＣＴＣ、ＣＴＡおよびＣＴＧは全部アミノ酸ロイシンをコードすることが当該技術分野で公知である（Ａｔｌａｓ，Ｒ．、ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ）。所定の部位で化学的に同等のアミノ酸を生じさせるがしかしコードされるタンパク質の機能的特性に影響を及ぼさない遺伝子中の変化が普遍的であることもまた当該技術分野で公知である。従って、アミノ酸アラニン（疎水性アミノ酸）のコドンは、コードされるタンパク質の機能的特性に影響を及ぼすことなく別のより少なく疎水性の残基（グリシンのような）またはより疎水性の残基（バリン、ロイシンもしくはイソロイシンのような）をコードするコドンにより置換してよい。同様に、１種の負に荷電した残基の代わりに別のもの（グルタミン酸の代わりにアスパラギン酸のような）、もしくは１種の正に荷電した残基の代わりに別のもの（アルギニンの代わりにリシンのような）の置換もまた、機能的に同等な産物を産生することを期待することができる。タンパク質分子のＮ末端およびＣ末端部分の変化をもたらすヌクレオチド変化もまた、該タンパク質の活性を変えると期待されないとみられる。提案された改変のそれぞれは、コードされる産物の生物学的活性が保持される場合に決定されるとおり、当該技術の慣例の熟練内に十分にある。
【００７７】
さらに、当業者は、本発明により包含される実質的に類似のヌクレオチド配列が、ストリンジェントな条件下で本明細書に例示される配列とハイブリダイズするそれらの能力によってもまた定義されることを認識する。
【００７８】
典型的には、ストリンジェントな条件は、塩濃度がｐＨ７．０ないし８．３で約１．５Ｍ未満のＮａイオン（典型的には約０．０１ないし１．０ＭのＮａイオン濃度もしくは他の塩）でありかつ温度が短いプローブ（例えば１０ないし５０ヌクレオチド）について最低約３０℃および長いプローブ（例えば５０ヌクレオチド以上）について最低約６０℃であるものである。ストリンジェントな条件はまた、ホルムアミドのような不安定化剤を添加することにより達成してもよい。例示的な低ストリンジェンシー条件は、３７℃での６×ＳＳＣ（１ＭＮａＣｌ）、３０ないし３５％ホルムアミド、１％ＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）の緩衝溶液でのハイブリダイゼーション、および５０ないし５５℃での１×ないし２×ＳＳＣ（２０×ＳＳＣ＝３．０ＭＮａＣｌ／０．３Ｍクエン酸三ナトリウム）中での洗浄を包含する。例示的な中程度のストリンジェンシー条件は、３７℃での６×ＳＳＣ（１ＭＮａＣｌ）、４０ないし４５％ホルムアミド、１％ＳＤＳ中でのハイブリダイゼーション、および５５ないし６０℃での０．５×ないし１×ＳＳＣ中での洗浄を包含する。例示的な高ストリンジェンシー条件は、３７℃での６×ＳＳＣ（１ＭＮａＣｌ）、５０％ホルムアミド、１％ＳＤＳ中でのハイブリダイゼーション、および６０ないし６５℃での０．１×ＳＳＣ中での洗浄を包含する。
【００７９】
「特異性」は、典型的にはハイブリダイゼーション後の洗浄の関数であり、決定的な因子は最終の洗浄溶液のイオン強度および温度である。正しいストリンジェンシー条件を決定するための開始点を提供するためにプローブ−標的のハイブリッドの融解温度Ｔ_mを計算することができる。Ｔ_mは、相補的な標的配列の５０％が完全に合致したプローブにハイブリダイズする温度（定義されたイオン強度およびｐＨ下で）である。ＤＮＡ−ＤＮＡハイブリッドについて、Ｔ_mは以下、すなわち
Ｔ_m＝８１．５℃＋１６．６（ｌｏｇＭ）＋０．４１（％Ｇ＋Ｃ）−０．６１（％ｆｏｒｍ）−５００／Ｌ；
［式中、Ｍは一価陽イオンのモル濃度であり、％Ｇ＋ＣはＤＮＡ中のグアノシンおよびシトシンヌクレオチドのパーセントであり、％ｆｏｒｍはハイブリダイゼーション溶液中のホルムアミドのパーセントであり、そしてＬは塩基対でのハイブリッドの長さである］
のようなＭｅｉｎｋｏｔｈとＷａｈｌの等式（Ａｎａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．（１９８４）１３８：２６７−２８４）から近似することができる。
【００８０】
Ｔ_mは各１％の不適正について約１℃だけ低下され；従って、Ｔ_m、ハイブリダイゼーションおよび／もしくは洗浄条件を、所望の同一性の配列にハイブリダイズするように調節することができる。例えば、＞９０％の同一性をもつ配列を探し出す場合、Ｔ_mを１０℃低下させることができる。一般に、ストリンジェントな条件は、定義されたイオン強度およびｐＨで特定の配列およびその相補物について熱的融解点Ｔ_mより約５℃より低いように選択する。しかしながら、厳しくストリンジェントな条件は、熱的融解点Ｔ_mより１、２、３もしくは４℃より低くでのハイブリダイゼーションおよび／もしくは洗浄を使用することができ；中程度にストリンジェントな条件は熱的融解点Ｔ_mより６、７、８、９もしくは１０℃より低くでのハイブリダイゼーションおよび／もしくは洗浄を使用することができ；そして低ストリンジェンシー条件は、熱的融解点Ｔ_mより１１、１２、１３、１４、１５もしくは２０℃より低くでのハイブリダイゼーションおよび／もしくは洗浄を使用することができる。該等式、ハイブリダイゼーションおよび洗浄の組成、ならびに所望のＴ_mを使用して、当業者は、ハイブリダイゼーションおよび／もしくは洗浄溶液のストリンジェンシーの変動が本質的に記述されることを理解することができる。不適正の所望の程度が４５℃（水性溶液）もしくは３２℃（ホルムアミド溶液）未満のＴ_mをもたらす場合は、より高温を使用することができるようにＳＳＣ濃度を増大させることが好ましい。
【００８１】
ハイブリダイゼーションは２種の核酸が相補的配列を含有することを必要とするが、とは言えハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに依存して、塩基間の不適正は可能である。核酸をハイブリダイズさせるのに適切なストリンジェンシーは、核酸の長さおよび相補性の程度（当該技術分野で公知の変数）に依存する。２種のヌクレオチド配列間の類似性もしくは相同性の程度が大きくなるほど、それらの配列を有する核酸のハイブリッドのＴ_mの値が大きくなる。核酸ハイブリダイゼーションの相対的安定性（より高いＴ_mに対応する）は、以下の順序、すなわちＲＮＡ：ＲＮＡ、ＤＮＡ：ＲＮＡ、ＤＮＡ：ＤＮＡで減少する。長さが１００ヌクレオチド以上のハイブリッドについて、Ｔ_mを計算するための等式が導き出されている（Ｓａｍｂｒｏｏｋら、上記、９．５０−９．５１を参照されたい）。より短い核酸、すなわちオリゴヌクレオチドとのハイブリダイゼーションについては、不適正の位置がより重要になり、また、オリゴヌクレオチドの長さがその特異性を決定する（Ｓａｍｂｒｏｏｋら、上記、１１．７−１１．８を参照されたい）。一態様において、ハイブリダイズ可能な核酸の長さは最低約１０ヌクレオチドである。ハイブリダイズ可能な核酸の好ましい最小長さは最低約１５ヌクレオチド；より好ましくは最低約２０ヌクレオチドであり；そして最も好ましくは、該長さは最低３０ヌクレオチドである。さらに、当業者は、温度および洗浄溶液の塩濃度を、プローブの長さおよび標的ＤＮＡのＧ＋Ｃ組成のような因子に従って必要なとおり調節してよいことを認識するであろう。
【００８２】
核酸のハイブリダイゼーションへの広範囲の手引きは、Ｔｉｊｓｓｅｎ，ＬａｂｏｒａｔｏｒｙＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙ−ＨｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎｗｉｔｈＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄＰｒｏｂｅｓ，ＰａｒｔＩ、第２章“Ｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｎｕｃｌｅｉｃａｃｉｄｐｒｏｂｅａｓｓａｙｓ”（１９９３）エルゼビア（Ｅｌｓｅｖｉｅｒ）、ニューヨーク、およびＣｕｒｒｅｎｔＰｒｏｔｏｃｏｌｓｉｎＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙ，（１９９５）第２章、Ａｕｓｕｂｅｌら（編）、グリーンパブリッシングアンドワイリー−インターサイエンス（ＧｒｅｅｎｅＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇａｎｄＷｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ）、ニューヨークに見出される。
一般的方法
全部のＨＰＬＣ法はＧａｖａｇａｎら、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．（１９９８）６３：４７９２−４８０１に従って実施した。
【００８３】
コンピュータを利用した核酸およびタンパク質配列の集成および分析（同一性および類似性の決定を包含する）のために、発明者らは、ＧＣＧプログラムパッケージ中に見出されるＷｉｓｃｏｎｓｉｎパッケージバージョン９．０および１０．０ジェネティックスコンピュータグループ（ＧｅｎｅｔｉｃｓＣｏｍｐｕｔｅｒＧｒｏｕｐ）（ＧＣＧ）Ｇａｐプログラム（ギャップ創製ペナルティ（ｇａｐｃｒｅａｔｉｏｎｐｅｎａｌｔｙ）＝５０およびギャップ伸長ペナルティ（ｇａｐｅｘｔｅｎｓｉｏｎｐｅｎａｌｔｙ）＝３（Ｄｅｖｅｒｅｕｘら、ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓ．（１９８４）１２：３８７−３９５）というそれらの標準的デフォルト値を伴うＮｅｅｄｌｅｍａｎとＷｕｎｓｃｈのアルゴリズムを使用する）、ＳｅｑｕｅｎｃｈｅｒバージョンならびにＶｅｃｔｏｒＮＴＩＤｅｌｕｘｅｖ４．０３ソフトウェアおよびデータベースパッケージを使用した。別の方法で明記されない限り、全部のデフォルトのパラメータを使用した。
【００８４】
細菌培養物の維持および成長に適する材料および方法は当該技術分野で公知である。以下の実施例での使用に適する技術は、ＭａｎｕａｌｏｆＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＧｅｎｅｒａｌＢａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ（１９９４）（ＰｈｉｌｌｉｐｐＧｅｒｈａｒｄｔら（編）、アメリカ微生物学会（ＡｍｅｒｉｃａｎＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ）、ワシントンＤＣ）に示されるとおり、もしくはＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＡＴｅｘｔｂｏｏｋｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ（１９８９）第２版（ＴｈｏｍａｓＤ．Ｂｒｏｃｋ、サイナウアーアソシエーツインク（ＳｉｎａｕｅｒＡｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．）、マサチューセッツ州サンダーランド）に示されるとおり見出すことができる。
【００８５】
本発明での使用に適するニトリル含有基質は、式ＮＣ−Ｒ−ＣＮ［式中、Ｒは約１から約１０個までの炭素を有するアルキレン基である］を有するジニトリルである。より好ましいニトリル含有基質は、式
ＮＣＣＸ_a（Ｒ）（ＣＨ₂）_nＣＮ、
［式中ａ＝０もしくは１、ここでａ＝１の場合Ｘ＝水素、およびＲ＝Ｈ、アルキルもしくは置換アルキル、またはアルケニルもしくは置換アルケニル、またはアルキリデンもしくは置換アルキリデン、および式中ｎ＝１もしくは２］
を有する脂肪族α，ω−ジニトリルである。２−メチルグルタロニトリルが本発明でのニトリル含有基質としての使用に最も好ましい。
【００８６】
本明細書で特許請求される生物学的単位を含んで成る生物触媒を用いる５員もしくは６員環ラクタムの改良された一製造方法において、式：
【００８７】
【化２】

【００８８】
［式中、Ｒ₁およびＲ₂は双方ともＨであり、そしてＲ₃、Ｒ₄、Ｒ₅およびＲ₆はそれぞれ独立にＨ、アルキルもしくは置換アルキル、またはアルケニルもしくは置換アルケニルより成る群から選択されるか、あるいはＲ₃およびＲ₄は一緒になってアルキリデンもしくは置換アルキリデンであるか、あるいは独立にＲ₅およびＲ₆が一緒になってアルキリデンもしくは置換アルキリデンである］
のいずれかの脂肪族α，ω−ジニトリルが好ましい。より好ましいニトリル含有基質は、α−炭素原子で非対称に置換された脂肪族α，ω−ジニトリルである（米国特許第ＵＳ５，８５８，７３６号明細書（引用することにより本明細書に組み込まれる）を参照されたい）。
【００８９】
ＰＣＲ増幅、ＤＮＡのクローニングのための所望の端を生じさせるためのエンドおよびエキソヌクレアーゼによるＤＮＡの改変、ならびに細菌の形質転換に必要とされる手順は当該技術分野で公知である。ここで使用される標準的な組換えＤＮＡおよび分子クローニング技術は当該技術分野で公知であり、かつ、Ｍａｎｉａｔｉｓにより；およびＴ．Ｊ．Ｓｉｌｈａｖｙらにより（ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｉｔｈＧｅｎｅＦｕｓｉｏｎｓ，（１９８４）コールドスプリングハーバーラボラトリープレス（ＣｏｌｄＳｐｒｉｎｇＨａｒｂｏｒＬａｂｏｒａｔｏｒｙＰｒｅｓｓ）、ニューヨーク州コールドスプリングハーバー、中）；およびＡｕｓｕｂｅｌらにより（ＣｕｒｒｅｎｔＰｒｏｔｏｃｏｌｓｉｎＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙ（１９９４−１９９８）ジョンワイリーアンドサンズインク（ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．）、ニューヨーク中）記述されている。
Ａ．アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗニトリラーゼ酵素の単離および部分的アミノ酸配列決定：
本発明のニトリラーゼを、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ（ＡＴＣＣ５５７４６）の抽出物から単離しかつ＞９０％純度まで精製した。細菌のニトリラーゼは一般に１サブユニットから構成されることが既知である（Ｎｏｖｏら、ＦＥＢＳＬｅｔｔｅｒｓ（１９９５）３６７：２７５−２７９）。ニトリラーゼ酵素の精製方法は当該技術分野で既知である（Ｂｈａｌｌａら、Ａｐｐｌ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．（１９９２）３７：１８４−１９０、Ｇｏｌｄｌｕｓｔら、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ａｐｐｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．（１９８９）１１：５８１−６０１、Ｙａｍａｍｏｔｏら、Ａｇｒｉｃ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．（１９９１）５５：１４５９−１４６６）。本ニトリラーゼは、Ｑ−セファロースイオン交換媒体を通る通過、次いでハイロード（Ｈｉｌｏａｄ）１６／６０スーパーデックス（Ｓｕｐｅｒｄｅｘ）２００カラム上でのゲル濾過により精製した。酵素の精製および分離方法は当該技術分野で既知である。（例えば、Ｒｕｄｏｌｐｈら、Ｃｈｒｏｍａｔｏｒｇｒ．Ｓｃｉ．（１９９０）５１（ＨＰＬＣＢｉｏｌ．Ｍａｃｒｏｍｏｌ．）：３３３−５０を参照されたい。）ニトリラーゼ活性は、精製の間、１００ｍＭ、ｐＨ７．２リン酸緩衝液中のベンゾニトリルの５ｍＭ溶液の２４５ｎｍでの吸収の増大により示されるところのベンゾニトリルの安息香酸への転化の速度を測定することによりモニターした。
【００９０】
精製されたアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼタンパク質からのＮ末端アミノ酸配列およびペプチド消化生成物の配列を決定した。ゲル濾過により精製されたニトリラーゼを、還元、次いで４−ビニルピリジンでのアルキル化によるシステイン修飾を包含する当該技術分野で既知の方法を使用してトリプシン消化後に配列決定した（例えば、Ｍａｔｓｕｄａｉｒａ、ＭｅｔｈｏｄｓＥｎｚｙｍｏｌ．（１９９０）１８２（ＧｕｉｄｅＰｒｏｔｅｉｎＰｕｒｉｆ．）：６０２−１３、もしくはＬａｂｏｒａｔｏｒｙＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙ（Ｂｕｒｄｏｎ，Ｒ．Ｈ．とｖａｎＫｎｉｐｐｅｎｂｅｒｇ，Ｐ．Ｈ．編）、エルゼビア（Ｅｌｓｅｖｉｅｒ）、アムステルダム、ニューヨーク、オックスフォード（１９８９）中、Ａｌｌｅｎ、ＳｅｑｕｅｎｃｉｎｇｏｆＰｒｏｔｅｉｎｓａｎｄＰｅｐｔｉｄｅｓ．を参照されたい）。
【００９１】
データベース検索を、Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎソフトウェアパッケージ９．１（ジェネティックスコンピュータグループ（ＧｅｎｅｔｉｃｓＣｏｍｐｕｔｅｒＧｒｏｕｐ）、ウィスコンシン州マディソン）を使用してＧＣＧ上で行った。決定されたアミノ酸配列を、ＳＷＩＳＳ−ＰＲＯＴデータベース中に含有されるタンパク質配列情報と比較した。精製されたアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼタンパク質の消化物から単離された１０種のオリゴペプチドは、他の既知のニトリラーゼタンパク質に対する＞６０％の類似性をもつアミノ酸配列を有した。これは、精製されたタンパク質がニトリラーゼ酵素を含有する高い確率を有することを示す。
Ｂ．ニトリラーゼ遺伝子を含有するＤＮＡフラグメントの単離および大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）中での発現：
既知のニトリラーゼ遺伝子に対する相同性をもつ可能なＤＮＡ配列を同定するために、ＰＣＲプライマーとしての使用のため縮重オリゴヌクレオチドプライマーを設計かつ合成した。これらのＰＣＲプライマーの設計は、ジェンバンク（ＧｅｎＢａｎｋ）データベースから入手可能な細菌のニトリラーゼ配列（ジェンバンク（ＧｅｎＢａｎｋ）受託番号Ｄ１２５８３、Ｊ０３１９６、Ｄ１３４１９、Ｌ３２５８９、Ｄ６７０２６）中で見出される保存されたコーディング領域に基づいた。ゲノムＤＮＡを、２回のフェノール−クロロホルム抽出を追加することにより改変された標準的方法（Ｍａｎｉａｔｉｓ）によりアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ（ＡＴＣＣ５５７４６）から単離した。そのように単離されたＤＮＡを、多数の縮重プライマーの組合せを用いるＰＣＲの標的として使用した。生じる増幅された産物をｐＧｅｍ−Ｔベクターにクローン化し、そして当該技術分野に普遍的な方法により配列決定した。１０種の異なるＰＣＲプライマー対を用いた実験から、プライマー１Ｆ（配列番号１）および７Ｒ（配列番号２）から生じるプラスミドｐＪＪ２８−５で見出されたただ１種の産物が、ロドコッカスロドクロウス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ）Ｋ２２からのニトリラーゼのＤＮＡ配列（ジェンバンク（ＧｅｎＢａｎｋ）受託番号Ｄ１２５８３）の領域に対する７４．１％の同一性をもつ３８５ｂｐのＤＮＡフラグメント（配列番号３）を生じさせた。加えて、この３８５ｂｐのＤＮＡフラグメントからの推定のタンパク質産物は、精製された７２Ｗのニトリラーゼタンパク質消化物から単離されたものに合致する多数のペプチド配列を含有した。これは、同定された３８５ｂｐのフラグメントが所望の７２Ｗのニトリラーゼ遺伝子の一部分を含有したという付加的な証拠であった。
【００９２】
他の既知のニトリラーゼ遺伝子に対する高い相同性をもつこの部分的遺伝子配列の発見を伴い、発明者らは、いかなるＤＮＡライブラリーでも７２Ｗのニトリラーゼ遺伝子を含有する組換えクローンを同定するためのプローブとして有用な一片のＤＮＡを発見した。加えて、新規ニトリラーゼ遺伝子を発見するための縮重ＰＣＲプライマーとしての配列番号１および配列番号２の成功裏の使用は、発明者らが細菌株からの未知のニトリラーゼを同定かつ単離する手段として一般的有用性を有するＤＮＡ配列を発見したことを示す。
【００９３】
完全なニトリラーゼ遺伝子のを単一の制限フラグメントにマッピングするために、サザンハイブリダイゼーションをアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２ＷのゲノムＤＮＡで実施した。高分子量のゲノムＤＮＡを、キアゲン（Ｑｉａｇｅｎ）ゲノムチップ−１００／ＧＤＮＡ単離キット（キアゲンインク（Ｑｉａｇｅｎ，Ｉｎｃ．）、米国）を使用することによりアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞から単離した。１μｇのゲノムＤＮＡを多様な制限酵素で消化し、１％アガロースゲル上で分離し、次いでナイロンメンブレンに移した。ナイロンメンブレン上に固定された制限フラグメントを、サザンハイブリダイゼーションにより３８５ｂｐの部分的ニトリラーゼフラグメント（配列番号３）でプロービングした。ニトリラーゼ遺伝子は、以下の制限酵素、すなわちＢａｍＨＩ、ＢｃｌＩ、ＢｇｌＩＩ、ＣｌａＩ、ＥａｇＩ、ＫｐｎＩ、ＮａｒＩ、ＮｈｅＩ、ＮｏｔＩ、ＮｓｉＩ、ＰｓｔＩ、ＳａｌＩ、ＳｐｅＩ、ＳｓｔＩ、ＸｂａＩ、ＸｈｏＩのいずれかでゲノムＤＮＡを消化した場合に単一の制限フラグメントにマッピングされた。これらの観察結果は、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ（ＡＴＣＣ５５７４６）中での単一のニトリラーゼ遺伝子の存在に関する強力な証拠を提供した。ＥｃｏＲＩ部位をそれ自身内に含有する既知の部分的遺伝子配列（配列番号３）からのＥｃｏＲＩ消化物は２本のバンドを生じさせた。ＰｓｔＩでの消化物は単一の４．１ｋｂのバンドを生じさせ、それは該プローブと反応し、ニトリラーゼ相同物が染色体からの４．１ｋｂのＰｓｔＩフラグメント上に存在したことを示唆した。この情報は、完全なニトリラーゼ遺伝子を単離するためのゲノムフラグメントの濃縮されたライブラリーを生成させるための制限酵素（この場合はＰｓｔＩ）を選択するために決定的であった。
【００９４】
ライブラリーを構築するために、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２ＷのゲノムＤＮＡをＰｓｔＩで消化しかつゲル電気泳動により分離した。２．５から７キロ塩基の大きさの範囲にわたるフラグメントをゲルから回収し、そしてベクターｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔＩＩＳＫ（＋）（ストラタジーン（Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ）、米国カリフォルニア州ラホヤ）に連結した。連結されたＤＮＡを大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＤＨ１０Ｂエレクトロマックス細胞（ライフテクノロジーズ（ＬｉｆｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）、米国メリーランド州ロックビル）に電気形質転換した。結果として生じるライブラリーは、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２ＷのＰｓｔＩフラグメントの４×１０⁶個の独立した組換えクローンを表した。ライブラリーをスクリーニングするために、プレートから掻き取られた細胞からプラスミドを調製した。
【００９５】
上のプラスミドライブラリーを大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＤＨ５αに形質転換した。ｐＪＪ２８−５からの３８５ｂｐのニトリラーゼ遺伝子フラグメントを含有する標識されたプローブフラグメントを使用して、コロニーハイブリダイゼーションによりライブラリーをスクリーニングした。ニトリラーゼプローブとの陽性のハイブリダイゼーションを示した３個のコロニーを、アンピシリンの存在下に液体培養で成長させた。これらのコロニーからのプラスミド（ｐｎｉｔ４、ｐｎｉｔ５およびｐｎｉｔ６）は、ＰｓｔＩ、ＥｃｏＲＩおよびＨｉｎｄＩＩＩで消化された場合に同一の制限フラグメントパターンを示し、これらのプラスミドが同一の挿入物を含有したことを示唆した。ＰｓｔＩ消化は、サザンハイブリダイゼーションの結果を確認する４．１ｋｂの挿入物フラグメントを生じた。全部の上のプラスミド中の挿入物は、既に同定された部分的遺伝子配列（配列番号３）から期待されるとおり、それぞれ１個の内的ＥｃｏＲＩおよび１個のＨｉｎｄＩＩＩ部位を含有した。
【００９６】
プラスミドｐｎｉｔ４、ｐｎｉｔ５およびｐｎｉｔ６中の挿入物は、他のニトリラーゼに長さが類似の３６９アミノ酸配列（配列番号５）をコードする１個のＯＲＦを含有する同一のヌクレオチド配列（配列番号４）を有した。一次アミノ酸配列は、ロドコッカスロドクロウス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ）Ｋ２２からのニトリラーゼ（ジェンバンク（ＧｅｎＢａｎｋ）受託番号Ｄ１２５８３）に７１％同一である。ＯＲＦの開始コドンはＧＴＧであり、これはメチオニンというより普遍的な開始の代わりにバリンで開始するタンパク質を生じさせる。上のＯＲＦ（配列番号４）によりコードされるアミノ酸配列（配列番号５）を、Ｓｃａｎｐｒｏｓｉｔｅ（ｗｗｗ．Ｅｓｐａｙ．ｃｈ／ｔｏｏｌｓ／ｓｃｎｐｓｉｔ１．ｈｔｍｌ）およびＰｒｏｆｉｌｅｓｃａｎ（ｗｗｗ．ｉｓｒｅｃ．ｉｓｂ−ｓｉｂ．ｃｈ／ｓｏｆｔｗａｒｅ／ＰＦＳＣＡＮ−ｆｏｒｍ．ｈｔｍｌ）を使用して、タンパク質ファミリーおよびドメインのＰＲＯＳＩＴＥデータベースで走査し、そして、全部の既知のニトリラーゼで保存されたシグネチャパターンを含有することが見出された。このデータに基づき、位置１６４（配列番号５および１４）のシステインを、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼ中の活性部位のシステインであると提案する。既知のニトリラーゼに対する配列の類似性、ならびにニトリラーゼのシグネチャの存在は、一緒に、ニトリラーゼの遺伝子が、３６９アミノ酸の配列（配列番号５）をコードする１個のＯＲＦ（配列番号４）上のｐｎｉｔ４、ｐｎｉｔ５およびｐｎｉｔ６の４．１ｋｂのＰｓｔＩフラグメント上に存在したという証拠を提供した。
【００９７】
本発明は、従って、完全なアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼ遺伝子および隣接する染色体ＤＮＡを操作に便宜的な形態で含有するプラスミドクローンＤＨ５α：ｐｎｉｔ４を提供する。
【００９８】
ｐｎｉｔ４からの４．１ｋｂのＰｓｔＩフラグメント中で同定されたアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２ＷのニトリラーゼのＯＲＦを、過剰発現のためのＴ７プロモーター−Ｔ７ＲＮＡポリメラーゼ系（Ｓｔｕｄｉｅｒら、Ｍｅｔｈ．Ｅｎｚｙｍｏｌ．（１９９０）１８５：６０−８９）に基づく多数のｐｅｔ発現ベクターにクローン化した。より具体的には、該ＯＲＦをｐＥＴ−３ｃおよびｐＥＴ−２１ａ（双方、ノヴァジェン（Ｎｏｖａｇｅｎ）、ウィスコンシン州マディソン）にクローン化した。ｐＥＴ−３ｃニトリラーゼ構築物（ｐｎｉｔｅｘ２（実施例６））およびｐＥＴ−２１ａ構築物（ｐＳＷ９１（実施例７））双方が、ＡＴＧで置き換えられた天然のニトリラーゼのＯＲＦの開始コドン（ＧＴＧ）を有する。付加的なｐＥＴ−２１ａ構築物（ｐＳＷ９０（実施例７））は、該タンパク質のＮ末端に１１アミノ酸のＴ７標識融合を含有する改変された形態を生じる。プラスミドｐｎｉｔｅｘ２を２種の異なる宿主株ＢＬ２１（ＤＥ３）およびＢＬ２１−ＳＩに形質転換し、それぞれ株ＳＳ１００１およびＳＳ１００２を生じさせた（実施例６）。これらの株は、ＩＰＴＧによる誘導（株ＳＳ１００１、実施例６）もしくはＮａＣｌによる誘導（株ＳＳ１００２、実施例６）を伴いもしくは伴わずにニトリラーゼの発現を可能にした。プラスミドｐＳＷ９０およびｐＳＷ９１をＢＬ２１（ＤＥ３）に形質転換して、それぞれ株ＳＷ９０およびＳＷ９１を生じさせ（実施例７）、その双方がＩＰＴＧによる誘導を伴いもしくは伴わずに酵素的に活性のニトリラーゼを発現した。これらの構築物を含有する上の大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）株を、製造元により提供されるプロトコルに従って誘導した場合、ＳＳ１００１、ＳＷ９０およびＳＷ９１は期待された分子量（およそ４０ｋｄ）の特定のタンパク質を産生した。加えて、ニトリラーゼ酵素活性（ＭＧＮの４−ＣＰＡへの転化を触媒する能力により示される）について試験された場合、全部の発現系（ＳＳ１００１、ＳＳ１００２、ＳＷ９０およびＳＷ９１）がこの反応を触媒し、遺伝子的に工作された大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）株が活性のアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼ酵素を産生することが可能であったことを示した（実施例６および７）。
Ｃ．アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ（ＡＴＣＣ５５７４６）および大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）発現株の産生
アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）株７２Ｗ（ＡＴＣＣ５５７４６）の成長
１本の凍結された種ロット（ｓｅｅｄｌｏｔ）バイアルを融解し、そして１ｍＬの内容物を、５００ｍＬの下に列挙される滅菌接種培地中に入れた。接種物は、２Ｌフラスコ中、２５０ｒｐｍで振とうしながら３０℃で２４〜３０時間成長させた。
接種培地
成分：最終濃度：
第一リン酸カリウム１．５ｇ／Ｌ
第二リン酸カリウム３．４ｇ／Ｌ
硫酸アンモニウム１．５ｇ／Ｌ
クエン酸三ナトリウム二水和物１ｇ／Ｌ
硫酸マグネシウム七水和物０．４ｇ／Ｌ
微量金属溶液（下）１ｍＬ／Ｌ
アンバーエックス（Ａｍｂｅｒｅｘ）６９５（ユニバーサルフーズ（Ｕｎｉｖ
ｅｒｓａｌＦｏｏｄｓ）１ｇ／Ｌ
グリセロール（別個に滅菌された）８ｇ／Ｌ
微量金属溶液
成分：ストック濃度：
塩酸１０ｍＬ／Ｌ
塩化カルシウム二水和物１１．４ｇ／Ｌ
硫酸マグネシウム一水和物１．２３ｇ／Ｌ
硫酸銅五水和物０．６３ｇ／Ｌ
塩化コバルト六水和物０．１６ｇ／Ｌ
ホウ酸０．９１ｇ／Ｌ
硫酸亜鉛七水和物１．７７ｇ／Ｌ
モリブデン酸ナトリウム二水和物０．０５ｇ／Ｌ
硫酸バナジル二水和物０．０８ｇ／Ｌ
硝酸ニッケル六水和物０．０４ｇ／Ｌ
亜セレン酸ナトリウム０．０４ｇ／Ｌ
硫酸第一鉄七水和物６．０ｇ／Ｌ
振とうフラスコからの接種物を、下に列挙される醗酵槽培地を含有する予め滅菌されたブラウンバイオスタット（ＢｒａｕｎＢｉｏｓｔａｔ）Ｃ醗酵槽に無菌的に移した。
醗酵槽培地
成分：最終濃度：
第一リン酸カリウム０．３９ｇ／Ｌ
第二リン酸カリウム０．３９ｇ／Ｌ
ディフコ（Ｄｉｆｃｏ）酵母抽出物５．０ｇ／Ｌ
成長が、以下の条件下、すなわち３２℃、ｐＨ６．８〜７．０、飽和の２５％の溶解酸素で起こった。接種時に、醗酵槽は８．５Ｌの醗酵槽培地および２１８ｇの栄養素供給溶液を含有し、およそ７ｇ／Ｌのグリセロールの開始濃度を生じた。栄養素供給溶液は、別個に滅菌されかつ冷却した後に合わせられた以下の成分、すなわち０．２５Ｌの脱イオン水中第一リン酸カリウム１９．６ｇ；０．１５Ｌの脱イオン水中硫酸マグネシウム七水和物３．３ｇおよび硫酸４ｍＬ；０．８０Ｌの脱イオン水中微量金属溶液６７ｍＬおよび４００ｇのグリセロールを包含した。接種後１８時間で、栄養素供給溶液の供給が始まった。当初、栄養素供給溶液は０．４ｇ供給／分（０．１５ｇグリセロール／分）の速度で添加した。５５０ｎｍで測定された培養物の光学密度（Ｏ．Ｄ．５５０）はおよそ８〜９であった。２６時間に、Ｏ．Ｄ．５５０は１６〜１８であり、そして供給速度を０．９ｇ供給／分（０．３ｇグリセロール／分）に増大させた。１．８ｇ供給／分（０．６ｇグリセロール／分）への供給速度の最後の増大は３４時間に行った。この速度を運転の終了（約４２時間）まで継続した。最終のＯ．Ｄ．５５０はおよそ６５〜７５であり、かつ２５〜３０ｇｄｃｗ／Ｌの細胞密度に同等であった。
【００９９】
細胞を遠心分離により回収し、そして使用まで凍結されて保存した。生物触媒としての使用のため、細胞を０．３５Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．３）中５０℃で１時間加熱し、そしてその後、ＭＧＮの４−ＣＰＡへの変換を触媒するに使用した。
全細胞の活性および固定のための大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細胞の成長：
単一コロニーから成長された大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）株ＳＳ１００１の一夜培養物２５ｍＬを、２５０ｍＬの新鮮ＬＢ培地に接種した。培養物を対数期中期（ｍｉｄ−ｌｏｇｐｈａｓｅ）まで成長させ、そして１ｍＭＩＰＴＧでの１時間の誘導を伴いもしくは伴わずに遠心分離により収穫した。株ＳＳ１００２はＬＢＯＮ（ＮａＣｌを含まないＬＢ）培地中で成長させ、そしてＢＬ２１−ＳＩ過剰発現株についての製造元の説明書（ライフテクノロジーズ（ＬｉｆｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）、米国メリーランド州ロックビル）に従って対数期中期で１時間、０．２ＭＮａＣｌで誘導した。細菌細胞ペレットを、ニトリラーゼ活性の測定前に一夜氷上で保存した。固定のために、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）株ＳＳ１００１を、８．６の６００ｎｍでのＯ．Ｄ．までＬＢ培地中で１０Ｌバッチ醗酵で成長させた。細胞を遠心分離により収穫し、そして全細胞の活性および固定のため氷水上で保存した。
【０１００】
上述されたところの天然の株から産生された生物触媒の重量比活性を実施例６、７および１５からの遺伝子的に工作された生物触媒と比較すれば、発現株ＳＳ１００１、ＳＳ１０１１およびＳＷ９１が、天然の株のもの（表２、３、４および５）よりも実質的により大きい比活性（実施例６の表２、実施例７の表３および４、ならびに実施例１５の表５）の生物触媒を産生したことが明らかである。
【０１０１】
実施例１
ニトリラーゼタンパク質の精製
本手順中の全段階は、別の方法で述べられない限り５℃およびｐＨ７．５で実施した。
【０１０２】
アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ（ＡＴＣＣ５５７４６）の湿細胞ペーストの２５重量％懸濁物を、２０ｍＭトリス、ｐＨ７．５、０．１ｍＭフッ化フェニルメチルスルホニル（ＰＭＳＦ）および２．０ｍＭジチオスレイトール中で調製した。
【０１０３】
本懸濁物の抽出物を、当該技術分野で既知の方法に従ってフレンチプレス（アメリカンインストゥルメントカンパニー（ＡｍｅｒｉｃａｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＣｏ．）、米国メリーランド州シルバースプリングス）を通る通過により調製した。細胞破片を除去するための２７，５００ｇで３０分間の遠心分離後に、抽出物の２０〜５５％硫酸アンモニウム画分を調製し、そしてその後飽和の６５％までの固形硫酸アンモニウムの添加後の一夜沈殿により濃縮した。濃縮されたタンパク質沈殿物を、最小容量の２０ｍＭトリス、ｐＨ７．５（緩衝液Ａ）を使用して再構成し、そしてセファデックスＧ−２５樹脂（ファルマシア（Ｐｈａｒｍａｃｉａ））を含有するＰＤ１０カラムで脱塩した。
【０１０４】
脱塩した後、濃縮されたタンパク質抽出物を、５０ｍＬのＱ−セファロースファストフロー（ファルマシア（Ｐｈａｒｍａｃｉａ））を含有するカラムを使用する陰イオン交換クロマトグラフィーにより分画した。濃縮されたタンパク質抽出物をカラムに負荷した後に、カラムを２ｍＬ／分の流速で３カラム容量の緩衝液Ａで洗浄して吸着されないタンパク質を除去した。吸着されたタンパク質は緩衝液Ａ中で調製された０〜０．５ＭＮａＣｌ勾配を使用してカラムから溶出した。カラムからのタンパク質の溶出を２８０ｎｍでモニターした。ニトリラーゼ活性は、安息香酸を産生するベンゾニトリルの加水分解を測定するアッセイを使用して、精製を通じてモニターした。ニトリラーゼ活性は０．４ＭＮａＣｌで溶出した。０．４ＭＮａＣｌタンパク質画分中のタンパク質成分を、１０〜１５％ＳＤＳポリアクリルアミドゲル上で還元条件（５％β−メルカプトエタノール）下に実施されたゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）により分離した。０．４ＭＮａＣｌタンパク質画分の５０％以上が、３９．７ｋｄのサブユニット分子量をもつタンパク質より成った。これはニトリラーゼ酵素の期待される分子量範囲内である（Ｃｏｗａｎら、Ｅｘｔｒｅｍｏｐｈｉｌｅｓ（１９９８）２：２０７−２１６）。当該技術分野で既知の方法を使用して、ニトリラーゼの本来の分子量を、ゲル濾過ＭＷ標準（ファルマシア（Ｐｈａｒｍａｃｉａ）＃１７−０４４２−０１）を使用して較正されていたハイロード（Ｈｉｌｏａｄ）１６／６０スーパーデックス（Ｓｕｐｅｒｄｅｘ）２００カラム（ファルマシア（Ｐｈａｒｍａｃｉａ））を使用するｐＨ７の２０ｍＭリン酸緩衝液中でのゲル濾過クロマトグラフィー後に５７０ｋｄであると決定した。ゲル濾過後、ニトリラーゼタンパク質は＞９０％純粋であった。精製された酵素の比活性は、２５℃で基質として２−メチルグルタロニトリルを使用して３５ＩＵ／ｍｇタンパク質であると決定した。
【０１０５】
実施例２
既知のニトリラーゼに対する高い相同性を示すＤＮＡフラグメントの単離
ゲノムＤＮＡを、２回のフェノール−クロロホルム抽出を追加することにより改変された標準的方法（Ｍａｎｉａｔｉｓ）によりアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ（ＡＴＣＣ５５７４６）から単離した。そのように単離されたＤＮＡを、プライマー１Ｆ（配列番号１）および７Ｒ（配列番号２）を使用するＰＣＲによる増幅の標的として使用した。生じる増幅された産物をｐＧｅｍ−Ｔベクター（プロメガ（Ｐｒｏｍｅｇａ）、ウィスコンシン州マディソン）にクローン化し、そして当該技術分野に普遍的な方法により配列決定した。クローンｐＪＪ２８−５が、ロドコッカスロドクロウス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ）Ｋ２２からのニトリラーゼのＤＮＡ配列（ジェンバンク（ＧｅｎＢａｎｋ）受託番号Ｄ１２５８３）の一領域に対する７４．１％の同一性をもつ３８５ｂｐのＤＮＡフラグメント（配列番号３）を生じた。
【０１０６】
実施例３
３８５ｂｐの部分的遺伝子フラグメントに対する高い相同性をもつ配列を含有する染色体フラグメントの位置推定
アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗからの１〜３μｇの高分子量ゲノムＤＮＡサンプルを、製造元（ライフテクノロジーズ（ＬｉｆｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）（ギブコ−ＢＲＬ（Ｇｉｂｃｏ−ＢＲＬ））、米国メリーランド州ゲイタースバーグ）により供給された緩衝液中で制限酵素ＰｓｔＩで消化した。消化されたサンプルをアガロースゲル上で分離し、そしてナイロンメンブレン上でサザンブロッティングした。挿入物に隣接する制限部位で切断して、３８５ｂｐのニトリラーゼ遺伝子フラグメント（配列番号３）を含有するプローブをｐＪＪ２８−５から調製した。ハイブリダイゼーションを６０℃で実施し、次いで高ストリンジェンシーで洗浄した（０．１×ＳＳＣ、０．１％ＳＤＳ、６０℃１５分間）。プローブの標識、ハイブリダイゼーションおよびドットブロットの検出、ならびにその後のサザンブロッティング実験は、ＥＣＬランダムプライム標識および検出系バージョンＩＩ（アマーシャムインターナショナルｐｌｃ（ＡｍｅｒｓｈａｍＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｐｌｃ）、英国バッキンガムシャー）を使用して実施した。
【０１０７】
ＰｓｔＩでの消化物は、該プローブを用いるハイブリダイゼーションに際して単一の４．１ｋｂのバンドを生じさせ、ニトリラーゼ遺伝子がアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのゲノムの４．１ｋｂのＰｓｔＩフラグメント上に存在したことを示した。
【０１０８】
実施例４
アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ（ＡＴＣＣ５５７４６）ゲノムライブラリーの構築
アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗからの５μｇの高分子量ゲノムＤＮＡをＰｓｔＩで消化しかつ調製的１％アガロースゲル上で分離した。大きさが２．５から７ｋｂまでの範囲にわたるフラグメントをゲルから回収し、そしてＰｓｔＩ消化されかつ脱リン酸化されたｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔＩＩＳＫ（＋）ベクター（ストラタジーン（Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ）、米国カリフォルニア州ラホヤ）に連結した。連結されたＤＮＡを大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＤＨ１０Ｂエレクトロマックス細胞（ライフテクノロジーズ（ＬｉｆｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）（ギブコ−ＢＲＬ（Ｇｉｂｃｏ−ＢＲＬ））、米国メリーランド州ゲイタースバーグ）に電気形質転換し、そして形質転換された細胞をＬＢ＋アンピシリン（１００μｇ／ｍＬ）＋ＩＰＴＧ＋Ｘ−Ｇａｌプレート上でプレート培養した。９５％の組換えプラスミドを含む、結果として生じるライブラリーは、４×１０⁶個の独立した組換えクローンを表した。ライブラリーのスクリーニングおよび保存のため、プレートから掻き取られた細胞からプラスミドを調製した。
【０１０９】
上のプラスミドライブラリーを大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＤＨ５α（ライフテクノロジーズ（ＬｉｆｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）、米国メリーランド州ロックビル）細胞に形質転換し、そして形質転換体をＬＢ＋アンピシリン１００μｇ／ｍＬプレート上でプレート培養した。３７℃で一夜インキュベートした後、十分に隔離されたコロニーをナイロンメンブレンに移し、そしてインシトゥで溶解してＤＮＡをメンブレン上に固定した。メンブレンを、実施例３に記述された標識ニトリラーゼ遺伝子プローブでプロービングした。ニトリラーゼプローブとの陽性のハイブリダイゼーションを示した３個のコロニーを、アンピシリンの存在下で液体培養で成長させた。プラスミドｐｎｉｔ４、ｐｎｉｔ５およびｐｎｉｔ６は、それぞれ制限酵素ＰｓｔＩ、ＥｃｏＲＩおよびＨｉｎｄＩＩＩでの消化に際して同一のパターンを生じさせた。これらの結果は、同一の挿入物がｐｎｉｔ４、ｐｎｉｔ５およびｐｎｉｔ６中に存在したことを確認した。制限消化物は以前のサザンハイブリダイゼーションから期待されたとおり４．１ｋｂのＰｓｔＩ挿入物を生じた。
【０１１０】
実施例５
アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ（ＡＴＣＣ５５７４６）のニトリラーゼのＯＲＦの配列
プラスミドｐｎｉｔ４中の４．１ｋｂの挿入物を、標準的なサンガーのチェインターミネーター法を使用して配列決定した。ＧＣＧＭＡＰおよびＶｅｃｔｏｒＮＴＩソフトウェアを使用する配列分析は、１個の１１１０ｂｐの読取り枠の存在を示した（配列番号４；配列番号１５、塩基３３２−１４４１）。このＯＲＦはｐｎｉｔ４の挿入物のＢｃｌＩ−ＢｇｌＩＩフラグメント（配列番号１５および図１）内に存在した。ジェンバンク（ＧｅｎＢａｎｋ）配列データベースの検索は、この読取り枠（配列番号４）がロドコッカスロドクロウス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ）Ｋ２２からのニトリラーゼのＯＲＦ（ジェンバンク（ＧｅｎＢａｎｋ）受託番号Ｄ１２５８３）に対する６８％の同一性を有したことを示した。該読取り枠（配列番号４）から推定される３６９アミノ酸の配列（配列番号５）は、ロドコッカスロドクロウス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ）Ｋ２２のニトリラーゼタンパク質に７１％同一である。ＰｒｏｆｉｌｅｓｃａｎおよびＳｃａｎｐｒｏｓｉｔｅツールを使用するタンパク質ファミリーおよびドメインのＰＲＯＳＩＴＥデータベースへのアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２ＷのＯＲＦ（配列番号４）によりコードされるアミノ酸配列（配列番号５）の走査は、全部の既知のニトリラーゼについて保存されるシグネチャパターンの存在を示した。
【０１１１】
実施例６
大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）中でのアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ（ＡＴＣＣ５５７４６）のニトリラーゼの発現
オリゴヌクレオチド配列番号６および配列番号７を、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ（ＡＴＣＣ５５７４６）のゲノムＤＮＡからニトリラーゼのＯＲＦを増幅するためのＰＣＲ反応で使用した。ＰＣＲ産物をＮｄｅＩおよびＢａｍＨＩで消化し、そしてＮｄｅＩ−ＢａｍＨＩで直鎖状にされたｐＥＴ−３ｃにクローン化した。結果として生じる発現プラスミド（ｐｎｉｔｅｘ２）中のニトリラーゼのＯＲＦの開始コドンは、本来のＧＴＧコドン（配列番号４）の代わりにＡＴＧ（配列番号１３）である。従って、ｐｎｉｔｅｘ２から発現されるニトリラーゼのアミノ酸配列は、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼ（配列番号５）の本来のＶ（バリン）の代わりに位置１（配列番号１４）にＭ（メチオニン）を有する。プラスミドｐｎｉｔｅｘ２およびｐＥＴ−３ｃ（対照）を、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）株ＢＬ２１（ＤＥ３）（ノヴァジェン（Ｎｏｖａｇｅｎ）、米国ウィスコンシン州マディソン）に形質転換して、それぞれＳＳ１００１およびＢＬ２１（ＤＥ３）：ｐＥＴ−３ｃを生じさせた。
【０１１２】
ＢＬ２１−ＳＩ（ライフテクノロジーズ（ＬｉｆｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）、メリーランド州ロックビル）にｐｎｉｔｅｘ２およびｐＥＴ−３ｃを形質転換することから生じる株を、それぞれＳＳ１００２およびＢＬ２１−ＳＩ：ｐＥＴ−３ｃと命名した。プラスミドｐｎｉｔｅｘ２はＴ７プロモーターの制御下にニトリラーゼのコーディング配列を含有する。Ｔ７プロモーターの制御下の遺伝子（この場合はキメラニトリラーゼ遺伝子）の転写を調節する染色体に配置されたＴ７ＲＮＡポリメラーゼの転写を、宿主株ＢＬ２１（ＤＥ３）でＩＰＴＧの添加、および宿主ＢＬ２１−ＳＩでＮａＣｌの添加により誘導する。上の大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＳ１００１（および対照株ＢＬ２１（ＤＥ３）：ｐＥＴ−３ｃ）、ならびにＳＳ１００２（および対照株ＢＬ２１−ＳＩ：ｐＥＴ−３ｃ）を振とうフラスコもしくは１０Ｌ醗酵槽中で成長させ、そしてキメラニトリラーゼ遺伝子の発現を、製造元により提供されるプロトコルに従ってＩＰＴＧもしくはＮａＣｌのいずれかを添加することによる誘導を伴いもしくは伴わずに測定した。株ＳＳ１００１、ＳＳ１００２およびＢＬ２１（ＤＥ３）：ｐＥＴ−３ｃの粗抽出物を調製し、そしてレーンあたり５〜２０μｇの総タンパク質を用いてＳＤＳ−ＰＡＧＥゲル上で泳動した。ＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルの分子量およびレーザーデンシトメーター分析は、株ＳＳ１００１およびＳＳ１００２が、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼタンパク質の期待される大きさに対応するおよそ４０ｋｄの大きさの特異的なタンパク質バンドを発現したことを決定した。このバンドはＳＳ１００１中の総可溶性タンパク質の＞５０％に相当した。対応するバンドはＢＬ２１（ＤＥ３）：ｐＥＴ−３ｃ粗抽出物中に存在しなかった。ＳＳ１００１からの抽出物の酵素アッセイは、総可溶性タンパク質の１２％が酵素的に活性のニトリラーゼであったことを示唆した。
【０１１３】
それぞれ対照株ＢＬ２１（ＤＥ３）：ｐＥＴ−３ｃおよびＢＬ２１−ＳＩ：ｐＥＴ−３ｃと一緒の大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＳ１００１およびＳＳ１００２の全細胞もまたニトリラーゼ活性について試験した。上の形質転換体を対数期後期まで成長させ、そして、誘導を伴うもしくは伴わない全細胞のニトリラーゼ活性のレベルを、対照のｐＥＴ−３ｃベクターのみをもつ株の活性に比較した（表２）。ニトリラーゼ活性は、ＭＧＮからの４−ＣＰＡ産生の速度を測定することにより測定した。５０ｍｇ（乾燥細胞重量）／ｍＬ細胞懸濁物を、０．１０Ｍリン酸カリウム緩衝液ｐＨ７．０中で調製した。磁気攪拌子を装備された２０ｍＬガラスシンチレーションバイアル中に、２５℃で０．４０ＭＭＧＮの水性溶液３．０ｍＬを添加した。攪拌しながら、２５℃の細胞懸濁物１．０ｍＬを添加した。細胞懸濁物の添加５、１０および１５分後に、１８０μＬのアリコートを反応混合物から取り出し、５μＬの６．０ＮＨＣｌおよび２０μＬの水中０．７５ＭＮ−メチルプロピオンアミド（ＨＰＬＣ外部標準）と混合し、遠心分離し、そして上清を４−ＣＰＡアンモニウム塩の産生の速度についてＨＰＬＣにより分析した。
【０１１４】
ニトリラーゼ活性の１単位（ＩＵ）は１マイクロモルの４−ＣＰＡアンモニウム塩／分の産生に同等である。活性レベルは、乾燥細胞重量１グラムあたりの単位として報告し、かつ、Ａ．ファシリス（Ａ．ｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗの活性と比較する。
【０１１５】
【表２】

【０１１６】
実施例７
大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）中でのアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼ遺伝子の発現
７２Ｗのニトリラーゼのコーディング配列を、コーディング配列の５’および３’端で決定されたＤＮＡ配列に対応するプライマーを使用するＰＣＲにより、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗから単離した。コーディング配列を、配列番号８および配列番号９として同定されるプライマーを使用して増幅し、そしてｐＧＥＭ−Ｔ（プロメガ（Ｐｒｏｍｅｇａ）、ウィスコンシン州マディソン）にサブクローニングした。配列番号８として同定されるプライマーは本来のＧＴＧ開始コドンをＡＴＧに変える。その後、ニトリラーゼ遺伝子フラグメントを、ＢａｍＨＩおよびＳａｃＩを用いてｐＧＥＭ−Ｔから取り出し、そして、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）発現ベクターｐＥＴ−２１ａ（ノヴァジェン（Ｎｏｖａｇｅｎ）、ウィスコンシン州マディソン）に、ＢａｍＨ１とＳａｃ１の間にサブクローニングし、１１アミノ酸のＴ７標識がニトリラーゼのコーディング配列のＮ末端にコードされたようなプラスミドｐＳＷ９０を生成させた。該コーディング配列は、配列番号１０および配列番号９として同定されるプライマーを使用してもまた増幅し、そしてｐＧＥＭ−Ｔにサブクローニングした。配列番号１０として同定されるプライマーは本来のＧＴＧ開始コドンをＡＴＧに変える。その後、遺伝子フラグメントを、ＮｄｅＩを用いてｐＧＥＭ−Ｔから取り出し、そしてＮｄｅＩ部位でｐＥＴ−２１ａにサブクローニングして、天然のニトリラーゼのコーディング配列に改変（記述されたような開始コドンを除く）がなされなかったようなプラスミドｐＳＷ９１を生成させた。プラスミドｐＳＷ９０およびｐＳＷ９１を大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）株ＢＬ２１（ＤＥ３）（ノヴァジェン（Ｎｏｖａｇｅｎ）、ウィスコンシン州マディソン）に形質転換して、それぞれ株ＳＷ９０およびＳＷ９１を生成させた。ＳＷ９０およびＳＷ９１の標準的な成長および誘導（ノヴァジェン（Ｎｏｖａｇｅｎ）の推奨）後に、細胞抽出物を調製しかつＳＤＳ−ＰＡＧＥにより検査し、そして７２Ｗのニトリラーゼタンパク質に対応する期待された大きさ（約４０ｋｄ）の主タンパク質バンドが観察された。ＳＷ９１の場合、ＰＡＧＥゲル上のニトリラーゼタンパク質は総可溶性タンパク質の＞５０％に相当した。対照では比較可能な主バンドが観察されなかった。
【０１１７】
アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ（ＡＴＣＣ５５７４６）のニトリラーゼのコーディング配列を発現する大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＷ９１を、実施例６に記述されるところのＭＧＮからの４−ＣＰＡ産生の速度を測定することにより、ニトリラーゼ活性について試験した。
【０１１８】
製造元（ノヴァジェン（Ｎｏｖａｇｅｎ）、ウィスコンシン州マディソン）により推奨されるところの成長およびＩＰＴＧ誘導の後に、ＳＷ９１のニトリラーゼ活性のレベルを測定し、そしてニトリラーゼ遺伝子を含まない発現ベクターをもつ対照形質転換体の活性、およびＡ．ファシリス（Ａ．ｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗについて観察される典型的な活性と比較した。結果を表３に示す。１単位のニトリラーゼ活性（ＩＵ）は１マイクロモルの４−ＣＰＡアンモニウム塩／分の産生に同等であり、そして乾燥細胞重量１グラムあたりの単位として報告する。
【０１１９】
【表３】

【０１２０】
大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＷ９１もまた、ＩＰＴＧ誘導を伴わずに３７℃でＬＢ培地（Ｍａｎｉａｔｉｓ）中で振とうしながら飽和まで（１２〜１６時間）成長させ、その後細胞を遠心分離により収穫しかつニトリラーゼ活性についてアッセイした。結果を表４に示し、そしてＡ．ファシリス（Ａ．ｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗについて観察される典型的な活性と比較する。
【０１２１】
【表４】

【０１２２】
実施例８
カラギーナン中でのアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗもしくは大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＳ１００１の固定
２５０ｍＬ培地瓶（磁気攪拌子を装備されかつ５０℃の６４．１２ｇの蒸留脱イオン水を含有する）に、迅速な攪拌を伴い、３．３８ｇのＦＭＣバイオポリマーアイサゲル［ＩＳＡＧＥＬ］（商標）ＲＧ３００カラギーナンをゆっくりと添加した。混合物を、カラギーナンが完全に溶解するまで、迅速な攪拌を伴い７５〜８０℃に加熱し、そして生じる溶液を、サーモスタットをつけられた（ｔｈｅｒｍｏｓｔａｔｅｄ）水浴中で５５〜５６℃（ゲル化温度約５２℃）に冷却した。０．３５Ｍリン酸水素ナトリウム緩衝液（総容量４５ｍＬ、ｐＨ７．３）中のアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞もしくは大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＳ１００１（１２．５％乾燥細胞重量）のいずれかの懸濁物を、５０℃に６０分間（アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ）もしくは１２分間（大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＳ１００１）加熱し、その後５５〜５６℃でカラギーナン溶液に攪拌しながら添加した。細胞／カラギーナン混合物を、頭上攪拌機を使用して攪拌しながら５０℃の４５０ｍＬのダイズ油に直ちにゆっくりと添加した。攪拌速度を制御することにより油中で所望の大きさの細胞／カラギーナンの液滴が生じられた後に、油の温度を３５℃に低下させて液滴をゲル化させ、そして生じるビーズから油をデカンテーションし、ビーズを０．１０Ｍ重炭酸カリウム緩衝液（ｐＨ７．３）で洗浄した。２０グラムの部分のビーズを４８．８ｍＬの０．１０Ｍ重炭酸カリウム緩衝液（ｐＨ７．３）に再懸濁し、０．２５ｇの水中２５重量％グルタルアルデヒドを添加し、そしてビーズを２５℃で１．０時間混合した。その後、混合物に、１．０ｇの水中１２．５重量％のポリエチレンイミン（ＢＡＳＦルパソル［Ｌｕｐａｓｏｌ］（商標）ＰＲ９７１Ｌ、平均分子量約７５０，０００）を添加し、そしてビーズを２５℃で追加の１時間混合した。その後、架橋されたビーズを２５℃で５０ｍＬの０．３０Ｍ重炭酸アンモニウム（ｐＨ７．３）で洗浄し、そしてこの同一緩衝液中５℃で保存した。
【０１２３】
実施例９
４−シアノペンタン酸アンモニウム塩の産生のための触媒としてのカラギーナンで固定されたアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗおよび大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＳ１００１細胞の比較
典型的な反応において、１６．５ｇの固定された細胞／カラギーナンビーズを、再循環温度浴を用いて３０℃に温度制御された１２５ｍＬジャケット付き反応容器に入れた。反応容器に、６９．２５ｍＬの水および１４．２５ｍＬ（１３．５４ｇ、１．２５Ｍ）の２−メチルグルタロニトリルを添加し、そして混合物を３０℃で攪拌した。サンプル（０．１００ｍＬ）を０．４００ｍＬの水と混合し、その後、０．３６０ｍＬの希釈されたサンプルを０．０４０ｍＬの水中０．７５ＭＮ−メチルプロピオンアミドおよび０．０２０ｍＬの６．０ＮＨＣｌと混合した。生じる混合物を濾過し（０．２２μｍ）、そして濾液をＨＰＬＣにより２−メチルグルラトニトリル、４−シアノペンタン酸および２−メチルグルタル酸について分析した。カラギーナンに固定されたアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗおよび大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＳ１００１細胞を使用する場合の４−シアノペンタン酸の産生の速度は、それぞれ１８４ｍＭ／時間および３１０ｍＭ／時間であった。２−メトルグルタロニトリルの完全な転化時に、各触媒は４−シアノペンタン酸アンモニウム塩および２−メチルグルタル酸二アンモニウム塩をそれぞれ９８．７％および１．３％収率で産生した。
【０１２４】
実施例１０
アルギン酸カルシウム中での大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＷ９１細胞の固定
１００ｍＬ媒体瓶（磁気攪拌子を装備されかつ５０℃の２２．９ｇの蒸留脱イオン水を含有する）に、迅速な攪拌を伴い、１．１０ｇのＦＭＣバイオポリマープロタナール［Ｐｒｏｔａｎａｌ］（商標）ＬＦ１０／６０アルギン酸をゆっくりと添加した。混合物を、アルギン酸が完全に溶解するまで、迅速な攪拌を伴い７５〜８０℃に加熱し、そして生じる溶液を水浴中で２５℃に冷却した。０．１５Ｍ酢酸ナトリウム緩衝液（総容量１６ｍＬ、ｐＨ７．０）中の大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＷ９１（５０％湿細胞重量、１１．５％乾燥細胞重量）の懸濁物を、２５℃でアルギン酸溶液に攪拌しながら添加した。細胞／アルギン酸混合物を、攪拌しながら２５℃で２１３ｍＬの０．２０Ｍ酢酸カルシウム緩衝液（ｐＨ７．０）にシリンジにより一滴ずつ添加した。２時間攪拌した後、生じるビーズから緩衝液をデカンテーションし、ビーズを２５℃で８４ｍＬの０．２０Ｍ酢酸カルシウム緩衝液（ｐＨ７．０）に再懸濁した。攪拌しながら、０．８８ｇの水中２５重量％グルタルアルデヒドを添加し、そしてビーズを２５℃で１．０時間混合した。その後、混合物に、３．５ｇの水中１２．５重量％のポリエチレンイミン（ＢＡＳＦルパソル［Ｌｕｐａｓｏｌ］（商標）ＰＲ９７１Ｌ、平均分子量約７５０，０００）を添加し、そしてビーズを２５℃で追加の１時間混合した。その後、架橋されたビーズを２５℃で８４ｍＬの０．２０Ｍ酢酸カルシウム緩衝液（ｐＨ７．０）で洗浄し、そしてこの同一緩衝液中５℃で保存した。
【０１２５】
実施例１１
４−シアノペンタン酸アンモニウム塩の産生のための触媒としてのアルギン酸カルシウムで固定された大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）形質転換体ＳＷ９１細胞
１２５ｍＬジャケット付き反応容器（再循環温度浴を用いて３０℃で温度制御された）に、実施例１０に記述されたとおり調製された１６．５ｇの大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＳＷ９１／アルギン酸ビーズを入れた。反応容器に、６８．２５ｍＬの水、１．０ｍＬの０．２０Ｍ酢酸カルシウム緩衝液（ｐＨ７．０）および１４．２５ｍＬ（１３．５４ｇ、１．２５Ｍ）の２−メチルグルタロニトリルを添加し、そして混合物を３０℃で攪拌した。サンプル（０．１００ｍＬ）を０．４００ｍＬの水と混合し、その後、０．３６０ｍＬの希釈されたサンプルを０．０４０ｍＬの水中０．７５ＭＮ−メチルプロピオンアミドおよび０．０２０ｍＬの６．０ＮＨＣｌと混合した。生じる混合物を濾過し（０．２２μｍ）、そして濾液をＨＰＬＣにより２−メチルグルラトニトリル、４−シアノペンタン酸および２−メトルグルタル酸について分析した。４−シアノペンタン酸の産生の速度は７３９ｍＭ／時間であり、そして該反応は２．５時間未満で完了した。２−メチルグルタロニトリルの完全な転化時に、４−シアノペンタン酸アンモニウム塩および２−メチルグルタル酸二アンモニウム塩の収率はそれぞれ９８．５％および１．５％収率であった。
【０１２６】
反応の終了時に、産物混合物を触媒ビーズからデカンテーションし、ビーズを上述されたような追加の５回の連続的バッチ反応で再使用した。反応６における４−シアノペンタン酸の産生の速度は７２１ｍＭ／時間であり、そして反応は２．５時間未満で完了した。２−メチルグルタロニトリルの完全な転化時に、４−シアノペンタン酸アンモニウム塩および２−メチルグルタル酸二アンモニウム塩の収率はそれぞれ９８．０％および２．０％収率であった。
【０１２７】
実施例１２
固定されたアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞のニトリラーゼの総ターンオーバー数（ＴＴＮ）
１２５ｍＬジャケット付き反応容器（２５℃で温度制御された）に、１６．５ｇの固定されたアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）細胞触媒（実施例８に記述されるとおり調製された）を入れた。反応容器に７２．１ｍＬの水および１１．４ｍＬ（１０．８３ｇ、１．０Ｍ）のＭＧＮを添加し、そして混合物を２５℃で攪拌した。サンプル（０．１００ｍＬ）を０．４００ｍＬの水と混合し、その後０．３６０ｍＬの希釈されたサンプルを、０．０４０ｍＬの水中０．７５ＭＮ−メチルプロピオンアミドおよび０．０２０ｍＬの６．０ＮＨＣｌと混合した。生じる混合物を濾過し（０．２２μｍ）、そして濾液をＨＰＬＣにより分析した。ＭＧＮの完全な転化後に、産物混合物および触媒を、風袋を測定された２５０ｍＬビーカーにデカンテーションし、そして水性の産物混合物を触媒からデカンテーションした。残存する触媒および産物の混合物の傾斜（ｈｅｅｌ）の重量を測定しかつ重量を記録し、その後、８８．６ｇの最終総重量（水および触媒）まで水を触媒に添加した。触媒懸濁物を反応容器に戻し、１１．４ｍＬのＭＧＮを添加し、そして反応を反復した。
【０１２８】
触媒再利用を伴う合計６７回の連続的バッチ反応を行った。６７回の再利用反応の経過にわたって触媒ビーズ重量の測定可能な喪失は存在せず、そしてアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗ細胞のｄｃｗ１ｇあたり１００１ｇの４−ＣＰＡが産生された。初期反応速度は１４２ｍＭ４−ＣＰＡ／時間であり、これは２３７ＩＵのニトリラーゼ活性、もしくは６．７６ｍｇ（１．７×１０^-7モル）の７２Ｗのニトリラーゼに対応する。６７回の連続的バッチ反応で産生された４−ＣＰＡの量は６．６モルであり、従って、総ターンオーバー数（ＴＴＮ＝酵素１モルあたりの生成物のモル）は６．６／１．７×１０^-7、もしくは３．９×１０⁷ＴＴＮであった。
【０１２９】
実施例１３
ピキアパストリス（Ｐｉｃｈｉａｐａｓｔｏｒｉｓ）中でのアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼのコーディング配列の発現
合成ニトリラーゼ遺伝子（配列番号１６）（アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗで見出されるものに同一のタンパク質配列をコードする（配列番号１４））を、１６種の９０ｂｐオリゴマー（配列番号１７〜３２）およびＰＣＲに媒介されるオーバーラップ伸長の技術を使用して構築した。該合成遺伝子は、Ａ．ファシリス（Ａ．ｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼ遺伝子配列で見出されるものとかなり異なる、ピキアパストリス（Ｐｉｃｈｉａｐａｓｔｏｒｉｓ）で見出されるコドン使用頻度を至適化する。ヌクレオチド配列決定により確認した後に、合成ニトリラーゼ遺伝子をｐＧＡＰＺＡおよびｐＰＩＣＺＡ（インヴィトロジェン（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）、カリフォルニア州サンディエゴ）にＥｃｏＲＩ部位でサブクローニングする。ｐＧＡＰＺＡは、外来遺伝子の発現を駆動するのに構成的Ｐ．パストリス（Ｐ．ｐａｓｔｏｒｉｓ）ＧＡＰ（グリセルアルデヒド−３−リン酸脱水素酵素）プロモーターを使用し；ｐＰＩＣＺＡは、外来遺伝子の発現を駆動するのにメタノールで誘導可能なＰ．パストリス（Ｐ．ｐａｓｔｏｒｉｓ）ＡＯＸＩ（アルコール酸化酵素Ｉ）プロモーターを使用する。プラスミドｐＧＡＰ：：ｎｉｔおよびｐＡＯＸ：：ｎｉｔを使用して、本質的に記述されたような（Ｃｒｅｇｇら、Ｍｏｌ．ＣｅｌｌＢｉｏｌ．（１９８５）５：３３７６−３３８５）スフェロプラスト形質転換によりＰ．パストリス（Ｐ．ｐａｓｔｏｒｉｓ）ＧＳ１１５（インヴィトロジェン（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ））をゼオシン耐性に形質転換する。適切な成長および誘導（ｐＡＯＸ：：ｎｉｔのみが誘導を必要とする）後に、ニトリラーゼを産生する形質転換体を、本質的に記述されたとおり（Ｓｒｅｅｋｒｉｓｈｎａら、Ｂｉｏｃｈｅｍ（１９８９）２８：４１１７−４１２５）調製された細胞抽出物のＳＤＳ−ＰＡＧＥタンパク質分析、ならびに以前に記述された（実施例６および７）ところの酵素活性アッセイにより同定する。
【０１３０】
実施例１４
総可溶性タンパク質の％としてのアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼの決定
アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗの粗抽出物を、以前に記述された（実施例１）ところのフレンチプレスを通る２５重量％の細胞懸濁物の通過により調製した。粗抽出物の可溶性タンパク質画分のアリコート中のタンパク質成分を、１０〜１５％ＳＤＳポリアクリルアミドゲル上で還元条件（５％β−メルカプトエタノール）下で実施されたゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）により分離した。電気泳動後、ゲルを０．２％クマシーブリリアントブルー色素、３０％メタノールおよび１０％酢酸より構成される溶液で、２５℃で１５分間処理した。タンパク質バンドは、３０％メタノールおよび１０％酢酸より構成される溶液で脱染色した後にゲル中で可視化された。その後、ゲル中のタンパク質バンドを、ＬＫＢウルトロスキャン（Ｕｌｔｒｏｓｃａｎ）ＸＬエンハンストレーザーデンシトメーターを使用して積分した。約４０ｋｄのサブユニット分子量を有するニトリラーゼのバンドは、ゲル上で検出された総可溶性タンパク質の３．４％に相当した。
【０１３１】
実施例１５
ＳＳ１０１１［ＭＧ１６５５（ＤＥ３）：ｐｎｉｔｅｘ２］の構築およびそのニトリラーゼ活性
λＤＥ３プロファージを、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）株ＭＧ１６５５（ＡＴＣＣ４７０７６）の染色体に部位特異的に組込んで株ＭＧ１６５５（ＤＥ３）を生じさせた。λＤＥ３溶原化キット（カタログ番号６９７３４−３、ノヴァジェンインク（Ｎｏｖａｇｅｎ，Ｉｎｃ．）、ウィスコンシン州マディソン）を、この目的上、製造元の説明書に従って使用した。ＭＧ１６５５（ＤＥ３）を、実施例６に記述されたプラスミドｐｎｉｔｅｘ２で形質転換してＳＳ１０１１を生じさせた。株ＳＳ１０１１およびＳＳ１００１をＬＢ培地中で１６〜１７時間成長させた。表５に示されるところの全細胞ニトリラーゼ活性は、２４５ｎｍでの吸収の増大により示されるところの安息香酸を産生するベンゾニトリル（９．５ｍＭ、０．１Ｍリン酸緩衝液、ｐＨ７．０）の加水分解を測定する、３５℃で実施されたマイクロリットルプレートに基づく分光測光的アッセイを使用して測定した。このアッセイを使用して決定されたニトリラーゼ活性単位（ＩＵ）は、より高いアッセイ温度（３５℃対２５℃）およびベンゾニトリルに対する該酵素の比較的より高い基質特異性の組合せにより、以前に記述されたメチルグルタロニトリルアッセイを使用して決定されたものより典型的に５〜６倍より大きい。
【０１３２】
【表５】

【０１３３】
［図面、生物学的寄託物および配列表の簡単な説明］
本発明は、本出願を一緒に構成する図面、生物学的寄託物、付随する配列表、詳細な記述および請求の範囲からより十分に理解することができる。
【０１３４】
発明者らは、特許手続上の微生物の寄託の国際的承認に関するブダペスト条約（ｔｈｅＢｕｄａｐｅｓｔＴｒｅａｔｙｏｎｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅＤｅｐｏｓｉｔｏｆＭｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓｆｏｒｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆＰａｔｅｎｔＰｒｏｃｅｄｕｒｅ）の約定のもとに以下の生物学的寄託を行った：
【０１３５】
【表６】

本明細書で使用されるところの「ＡＴＣＣ」は、ＡＴＣＣ，１０８０１ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＢｌｖｄ．，Ｍａｎａｓｓａｓ，ＶＡ２０１１０−２２０９，ＵＳＡに位置するアメリカンタイプカルチャーコレクション国際寄託機関（ＡｍｅｒｉｃａｎＴｙｐｅＣｕｌｔｕｒｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＤｅｐｏｓｉｔｏｒｙＡｕｔｈｏｒｉｔｙ）を指す。「国際寄託機関の呼称」はＡＴＣＣへの寄託に際しての培養物の受託番号である。
【０１３６】
列挙された寄託物（１種もしくは複数）は、最低３０年間、示された国際寄託機関で維持され、そしてそれを開示する特許の権利付与のもとに公に利用可能とされるであろう。寄託物の利用可能性は、政府の決定により付与される特許権を逸脱して主題の発明を実施するための実施権を構成しない。
【０１３７】
発明者（ら）は、一般規則集第３７条１．８２１−１．８２５（「ヌクレオチド配列および／もしくはアミノ酸配列の開示を含有する特許出願のための要件−配列の規則（ＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒＰａｔｅｎｔＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＣｏｎｔａｉｎｉｎｇＮｕｃｌｅｏｔｉｄｅＳｅｑｕｅｎｃｅｓａｎｄ／ｏｒＡｍｉｎｏＡｃｉｄＳｅｑｕｅｎｃｅＤｉｓｃｌｏｓｕｒｅｓ−ｔｈｅＳｅｑｕｅｎｃｅＲｕｌｅｓ）」）に従い、また、世界知的所有権機関（ＷＩＰＯ）の基準ＳＴ．２５（１９９８）、ならびにＥＰＯおよびＰＣＴの配列表の要件（規則５．２および４９．５（ａ−ｂｉｓ）、ならびに実施細則の第２０８節および付録Ｃ）に従って、３２の配列を提供した。ヌクレオチドおよびアミノ酸配列データに使用された記号および形式は一般規則集第３７条§１．８２２に示される規則に従う。
配列番号１は、ジェンバンク（Ｇｅｎｂａｎｋ）データから入手可能な細菌のニトリラーゼ配列中に見出される保存された領域由来でありかつ新規ニトリラーゼ遺伝子を発見するための縮重ＰＣＲプライマーとして使用した順プライマー（１Ｆ）のヌクレオチド配列である。
配列番号２は、ジェンバンク（Ｇｅｎｂａｎｋ）データから入手可能な細菌のニトリラーゼ配列中に見出される保存された領域由来でありかつ新規ニトリラーゼ遺伝子を発見するための縮重ＰＣＲプライマーとして使用した逆プライマー（７Ｒ）のヌクレオチド配列である。
配列番号３は、縮重プライマー領域を伴わないｐＪＪ２８−５クローンのアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのゲノム部分のヌクレオチド配列である。
配列番号４は、ｐｎｉｔ４からの４．１ｋｂの挿入物内で同定されたアシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼのコーディング配列のヌクレオチド配列である。
配列番号５は、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗのニトリラーゼのコーディング配列によりコードされるヌクレオチド配列（配列番号４、配列番号１５）から推定されるアミノ酸配列である。
配列番号６は、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２ＷのゲノムＤＮＡからニトリラーゼのコーディング配列を増幅するのに使用した順プライマーのヌクレオチド配列である。
配列番号７は、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２ＷのゲノムＤＮＡからニトリラーゼのコーディング配列を増幅するのに使用した逆プライマーのヌクレオチド配列である。
配列番号８は、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２ＷのゲノムＤＮＡからニトリラーゼのコーディング配列を増幅するのに使用した順プライマーのヌクレオチド配列である。
配列番号９は、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２ＷのゲノムＤＮＡからニトリラーゼのコーディング配列を増幅するのに使用した逆プライマーのヌクレオチド配列である。
配列番号１０は、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２ＷのゲノムＤＮＡからニトリラーゼのコーディング配列を増幅するのに使用した順プライマーのヌクレオチド配列である。
配列番号１１は、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２ＷのゲノムＤＮＡからニトリラーゼのコーディング配列を増幅するのに使用しかつまたＸｈｏＩ制限部位を組込むのにも使用した順プライマーのヌクレオチド配列である。
配列番号１２は、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２ＷのゲノムＤＮＡからニトリラーゼのコーディング配列を増幅するのに使用されかつＸｈｏＩ制限部位を組込むのに使用した逆プライマーのヌクレオチド配列である
配列番号１３は、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）中での過剰発現に使用されたプラスミドｐｎｉｔｅｘ２中のニトリラーゼのコーディング配列のヌクレオチド配列である。
配列番号１４は、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）中でのニトリラーゼ酵素の過剰発現に使用されたプラスミドｐｎｉｔｅｘ２中のニトリラーゼのコーディング配列によりコードされる推定されるアミノ酸配列である。
配列番号１５は、アシドボラックスファシリス（Ａｃｉｄｏｖｏｒａｘｆａｃｉｌｉｓ）７２Ｗからのニトリラーゼ遺伝子および隣接する染色体領域を含有するプラスミドｐｎｉｔ４の１７７６ｂｐのＢｃｌＩ−ＢｇｌＩＩゲノムフラグメントのヌクレオチド配列である。
配列番号１６は、ピキア属（Ｐｉｃｈｉａ）中での発現に至適化されたコドン使用頻度を伴う合成バージョンのニトリラーゼ遺伝子である。
配列番号１７−３２は、配列番号１６の合成ニトリラーゼ遺伝子を構築するのに使用されたオリゴヌクレオチドである。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明にかかる、ｐｎｉｔ４の４．１ｋｂのＰｓｔＩフラグメントの制限地図を示す。ＢｃｌＩ−ＢｇｌＩＩフラグメントはニトリラーゼ遺伝子および隣接する染色体領域を含有する。
【配列表】

Claims

ニトリラーゼ酵素をコードする単離された核酸フラグメントであって、配列番号５に記載のアミノ酸配列と９５％以上の同一性を有する最低３６９アミノ酸のポリペプチドをコードする第一のヌクレオチド配列、もしくは第一のヌクレオチド配列の相補物を含んで成る第二のヌクレオチド配列を含んで成る単離された核酸フラグメント。
配列番号５に記載のアミノ酸配列を有するニトリラーゼ酵素をコードする請求項１記載の単離された核酸フラグメント。
脂肪族ニトリルおよび芳香族ニトリルより成る群から選択されるニトリル含有基質に対するニトリラーゼ活性を有する、請求項１もしくは２に記載の核酸フラグメントによりコードされるポリペプチド。
配列番号５に記載のアミノ酸配列を有する請求項３記載のポリペプチド。
適する調節配列に操作可能に連結された請求項１もしくは２に記載の単離された核酸フラグメントを含んで成るキメラ遺伝子。
ＡＴＣＣ受託番号ＰＴＡ−１１７５で特定される大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＳＷ９１中に含有されるプラスミドｐＳＷ９１、ＡＴＣＣ受託番号ＰＴＡ−１１７６で特定される大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＤＨ５ α：ｐｎｉｔ４中に含有されるプラスミドｐｎｉｔ４、または大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＳＳ１００２もしくは大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＳＳ１０１１のいずれか中に含有されるプラスミドｐｎｉｔｅｘ２より成る群から選択される、請求項５記載のキメラ遺伝子を含んで成る発現カセット。
染色体に組み込まれ、且つ、
ａ）大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）のトリプトファンオペロンプロモーターＰｔｒｐ、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）のラクトースオペロンプロモーターＰｌａｃ、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）のＰｔａｃプロモーター、ファージλライトプロモーターＰＲ、ファージλレフトプロモーターＰＬ、Ｔ７プロモーター、ピキアパストリス（Ｐｉｃｈｉａｐａｓｔｏｒｉｓ）からのＡＯＸ１遺伝子のプロモーター、およびピキアパストリス（Ｐｉｃｈｉａｐａｓｔｏｒｉｓ）からのＧＡＰ遺伝子のプロモーターより成る群から選択される最低１個のプロモーター、もしくは、コマモナス属（Ｃｏｍａｍｏｎａｓ）、コリネバクテリウム属（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ブレビバクテリウム属（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ロドコッカス属（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ）、アゾトバクター属（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ）、シトロバクター属（Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ）、エンテロバクター属（Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ）、クロストリジウム属（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）、クレブシエラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）、サルモネラ属（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ）、ラクトバチルス属（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）、アスペルギルス属（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）、サッカロミセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、ピキア属（Ｐｉｃｈｉａ）、チゴサッカロミセス属（Ｚｙｇｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、クルイベロミセス属（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）、カンジダ属（Ｃａｎｄｉｄａ）、ハンセヌラ属（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ）、ドゥナリエラ属（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ）、デバリオミセス属（Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ）、ケカビ属（Ｍｕｃｏｒ）、トルロプシス属（Ｔｏｒｕｌｏｐｓｉｓ）、メチロバクテリア属（Ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃｔｅｒｉａ）、バチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、エシェリキア属（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、リゾビウム属（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）およびストレプトミセス属（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）より成る群から選択される最低１個の強力なプロモーター、ならびに
ｂ）ファージλＣＩＩ遺伝子からの、もしくはコマモナス属（Ｃｏｍａｍｏｎａｓ）、コリネバクテリウム属（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ブレビバクテリウム属（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ロドコッカス属（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ）、アゾトバクター属（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ）、シトロバクター属（Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ）、エンテロバクター属（Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ）、クロストリジウム属（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）、クレブシエラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）、サルモネラ属（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ）、ラクトバチルス属（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）、アスペルギルス属（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）、サッカロミセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、チゴサッカロミセス属（Ｚｙｇｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、ピキア属（Ｐｉｃｈｉａ）、クルイベロミセス属（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）、カンジダ属（Ｃａｎｄｉｄａ）、ハンセヌラ属（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ）、ドゥナリエラ属（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ）、デバリオミセス属（Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ）、ケカビ属（Ｍｕｃｏｒ）、トルロプシス属（Ｔｏｒｕｌｏｐｓｉｓ）、メチロバクテリア属（Ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃｔｅｒｉａ）、バチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、エシェリキア属（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、リゾビウム属（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）およびストレプトミセス属（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）の遺伝子からのリボソーム結合部位より成る群から選択される、最低１個のリボソーム結合部位、より成る群から選択される調節配列を含んで成る、
請求項６記載の発現カセットを含んで成る形質転換された微生物。
（ａ）適する条件下で、請求項３記載のポリペプチドまたは請求項５記載のキメラ遺伝子を発現する形質転換された異種宿主をニトリル含有基質と接触させることを特徴とするニトリル含有基質のカルボン酸への酵素的転化方法。
更に、（ｂ）段階（ａ）で産生されたカルボン酸を場合によっては収集することを含むことを特徴とする請求項８に記載のニトリル含有基質のカルボン酸への酵素的転化方法。
（ａ）適する条件下で、ＡＴＣＣ受託番号ＰＴＡ−１１７５で特定される大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＳＷ９１を２−メチルグルタロニトリルと接触させることを特徴とする２−メチルグルタロニトリルの対応するカルボン酸への酵素的転化方法。
更に、（ｂ）段階（ａ）で産生されたカルボン酸を場合によっては収集することを含むことを特徴とする請求項１０に記載の２−メチルグルタロニトリルの対応するカルボン酸への酵素的転化方法。
（ａ）水性反応混合物中の脂肪族α，ω−ジニトリルを酵素触媒と接触させて、それにより脂肪族α，ω−ジニトリルが、ω−シアノカルボン酸アンモニウム塩に転化されることであって、前記酵素触媒は、
（１）ＡＴＣＣ受託番号ＰＴＡ−１１７５で特定される大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＳＷ９１；
（２）ＡＴＣＣ受託番号ＰＴＡ−１１７６で特定される大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＤＨ５ａ：ｐｎｉｔ４；
（３）ＡＴＣＣ受託番号ＰＴＡ−１１７７で特定される大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＳＳ１００１；および
（４）プラスミドｐｎｉｔｅｘ２を含有する大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＳＳ１００２、ならびに
（５）プラスミドｐｎｉｔｅｘ２を含有する大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）ＳＳ１０１１より成る群から選択されること；
（ｂ）段階（ａ）から生じる水性の産物混合物を水素および水素化触媒と接触させて、それによりω−シアノカルボン酸アンモニウム塩が、中間体ω−シアノカルボン酸、ω−シアノカルボン酸アンモニウム塩、ω−アミノカルボン酸もしくはω−アミノカルボン酸アンモニウム塩の単離を伴わずに対応するラクタムに直接転化されること；ならびに
（ｃ）段階（ｂ）から生じる水性の産物混合物からラクタムを回収することを含む、
脂肪族α，ω−ジニトリルからの５員環ラクタムもしくは６員環ラクタムの製造方法。