JP5680860B2 - Flavonoid 3-position galactose-glucosyltransferase and polynucleotide encoding the same - Google Patents

Flavonoid 3-position galactose-glucosyltransferase and polynucleotide encoding the same Download PDF

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Description

本発明は、ブドウ由来のフラボノイド3位ガラクトース・グルコース転移酵素、当該酵素をコードするポリヌクレオチド、当該ポリヌクレオチドを含有するベクター、及び当該ベクターを用いて得られる形質転換体等に関する。   The present invention relates to a grape-derived flavonoid 3-position galactose-glucosyltransferase, a polynucleotide encoding the enzyme, a vector containing the polynucleotide, a transformant obtained using the vector, and the like.

ワイン原料であるブドウ科ブドウ(Vitis vinifera)は世界的に主要な農作物であり、赤ワインは心臓病リスクの軽減や抗肥満効果などの有用な機能性が知られているが、近年、抗肥満効果や延命効果の主要な機能性分としてスチルベンの一種であるレスベラトロールや、フレンチパラドクスの要因となる主要な成分としてプロシアニジンが同定されたことから機能性食品として注目されている(非特許文献1〜7参照)。
ブドウ葉、果実及びワインには、フラボノイドの一種であるフラボノール配糖体として、3位グルコース配糖体、3位ラムノース配糖体及び3位グルクロン酸配糖体に加え、3位ガラクトース配糖体が蓄積していることが報告されている(非特許文献8、9参照)。ケルセチン配糖体は抗酸化性やNO産生能を有しており、動脈硬化抑制効果が期待されている(非特許文献10、11参照)。
特にケルセチンの3位ガラクトース配糖体(Q3Gal)はヒペロシドと呼ばれ、抗鬱剤として用いられているセントジョーンズワートの主成分であるヒペリシンの溶解性を高めることで、その生理活性を高めるとされている(非特許文献12、13参照)。また、Q3Galやケルセチン3位グルクロン酸配糖体(Q3GA:ミケリアニン)は、それ自身で抗鬱効果を目的とした強制水泳テストでの有効性が確認されている(非特許文献14参照)。さらに、Q3Galが持つ抗酸化性によって過酸化水素による細胞障害を保護することが示されている(非特許文献15参照)。また近年、Q3Galの抗高血圧効果についても報告されている(非特許文献16参照)。このように、フラボノイドの各種配糖体には有用な活性が認められていることから、フラボノイド、特にフラボノールの3位にガラクトースを転移する酵素は、機能性フラボノイドの作出に有用と考えられている。
The wine ingredient Vitis vinifera is the world's major agricultural crop, and red wine is known for its useful functionality such as reducing heart disease risk and anti-obesity effect. As resveratrol, which is a kind of stilbene, and procyanidin as a major component that causes French paradox as the main functional component of the life-prolonging effect, it has attracted attention as a functional food (Non-patent Document 1). ~ 7).
For vine leaves, fruits and wine, as a flavonol glycoside that is a kind of flavonoid, in addition to 3-position glucose glycoside, 3-position rhamnose glycoside and 3-position glucuronic acid glycoside, 3-position galactose glycoside Has been reported (see Non-Patent Documents 8 and 9). Quercetin glycosides have antioxidative properties and NO-producing ability, and are expected to have an effect of inhibiting arteriosclerosis (see Non-Patent Documents 10 and 11).
Quercetin's 3-position galactose glycoside (Q3Gal) is called hyperoside and is said to increase its physiological activity by increasing the solubility of hypericin, the main component of St. John's wort used as an antidepressant. (See Non-Patent Documents 12 and 13). In addition, Q3Gal and quercetin 3-position glucuronic acid glycoside (Q3GA: Michelinin) have been confirmed to be effective in a forced swimming test for the purpose of antidepressant effect (see Non-Patent Document 14). Furthermore, it has been shown that cell damage caused by hydrogen peroxide is protected by the antioxidant property of Q3Gal (see Non-Patent Document 15). In recent years, the antihypertensive effect of Q3Gal has also been reported (see Non-Patent Document 16). In this way, since various useful glycosides of flavonoids have been found to have useful activity, flavonoids, especially enzymes that transfer galactose to the 3-position of flavonols, are thought to be useful for the production of functional flavonoids. .

一般に、フラボノイドに糖を転移する酵素はUDP糖依存的な糖転移酵素(UGT)によって触媒され、UGTの糖供与体に対する選択性は非常に高く、これまで知られている殆どの糖転移酵素は、一種のUDP糖のみを基質とすることができるものである。すなわち、UDPグルコースを転移する酵素は基本的にはその他のUDP糖供与体を使った糖転移反応をうまく触媒できない。これまでフラボノイドの3位の配糖体化酵素としては、グルコース、ガラクトース、アラビノース及びラムノースを糖供与体として転移するものが知られている(非特許文献17〜20参照)。フラボノイドの3位ガラクトースを転移する酵素は、ペチュニア及びウドから、それぞれ順に、PetFGalT及びACGaTが同定されている(非特許文献18参照)。これらのガラクトース転移酵素(Flavonoid 3-O-galactosyltransferase; F3GalT)は、同じくフラボノイドの3位にラムノースやグルコースやアラビノースを転移する酵素と構造が類似しており、酵素遺伝子の配列情報からその糖供与体選択性を類推することは極めて困難である。   In general, enzymes that transfer sugars to flavonoids are catalyzed by UDP sugar-dependent glycosyltransferases (UGTs), and UGTs have very high selectivity for sugar donors. Only one kind of UDP sugar can be used as a substrate. That is, an enzyme that transfers UDP glucose cannot basically catalyze the sugar transfer reaction using other UDP sugar donors. So far, glycosyltransferases at the 3-position of flavonoids are known which transfer glucose, galactose, arabinose and rhamnose as sugar donors (see Non-Patent Documents 17 to 20). PetFGalT and ACGaT have been identified in order from Petunia and Udo, respectively, as enzymes that transfer flavonoid 3-position galactose (see Non-Patent Document 18). These galactosyltransferases (Flavonoid 3-O-galactosyltransferase; F3GalT) are similar in structure to enzymes that transfer rhamnose, glucose, and arabinose to the 3rd position of flavonoids. It is extremely difficult to infer selectivity.

ところで、近年、イタリア及びフランスの合同コンソーシアムによって、ブドウ(ピノノワール(Pinot Noir)品種)のゲノム配列が解読され、240個もの配糖体化酵素(UGT)遺伝子が同定された(非特許文献21、22参照)。
しかしながら、遺伝子配列情報から糖転移酵素遺伝子であることが推定されても、そこから基質である糖の種類や受容体となる物質を類推することは容易ではなく、しかも、上述したように候補遺伝子の数も240個と非常に多いため、これらUGT遺伝子の中からUDP-ガラクトースを糖供与体とする(F3GalT)を同定することは極めて困難であった。
By the way, in recent years, the genome sequence of grapes (Pinot Noir varieties) was decoded by a joint consortium of Italy and France, and 240 glycoside enzymes (UGT) genes were identified (Non-patent Document 21). , 22).
However, even if it is presumed to be a glycosyltransferase gene from gene sequence information, it is not easy to infer the type of sugar that is a substrate or a substance that is a receptor, and as described above, candidate genes Since there are a large number of 240 genes, it was extremely difficult to identify UDP-galactose as a sugar donor (F3GalT) from these UGT genes.

Renaud, S. and De Lorgeril, M., Lancet, vol. 339, p. 1523-1526, 1992Renaud, S. and De Lorgeril, M., Lancet, vol. 339, p. 1523-1526, 1992 Gehm, B. D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 94, p. 14138-14143, 1997Gehm, B. D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 94, p. 14138-14143, 1997 Corder, R. et al., Nature, vol. 414, p. 863-864, 2001Corder, R. et al., Nature, vol. 414, p. 863-864, 2001 Lamming, D. W. et al. Mol. Microbiol., vol. 53, p. 1003-1009, 2004Lamming, D. W. et al. Mol. Microbiol., Vol. 53, p. 1003-1009, 2004 Corder, R. et al., Nature, vol. 444, p. 566, 2006Corder, R. et al., Nature, vol. 444, p. 566, 2006 Baur, J. A. and Sinclair, D. A., Nature Rev. Drug Discovery, vol. 5, p. 493-506, 2006Baur, J. A. and Sinclair, D. A., Nature Rev. Drug Discovery, vol. 5, p. 493-506, 2006 Baur, J. A. et al., Nature, vol. 444, p. 337-342, 2006Baur, J. A. et al., Nature, vol. 444, p. 337-342, 2006 Hmamouchi, M. et al., Am. J. Enol. Vitic., vol. 47, p. 186-192, 1996Hmamouchi, M. et al., Am. J. Enol. Vitic., Vol. 47, p. 186-192, 1996 Castillo-Munoz, N. et al., J. Agric. Food. Chem., vol. 55, p. 992-1002, 2007Castillo-Munoz, N. et al., J. Agric. Food. Chem., Vol. 55, p. 992-1002, 2007 Murota, K. and Terao, J., Arch. Biochem. Biophys., vol. 417, p. 12-17, 2003Murota, K. and Terao, J., Arch. Biochem. Biophys., Vol. 417, p. 12-17, 2003

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そこで、本発明が解決しようとする課題は、フラボノイドの3位にガラクトースを転移し得る酵素、当該酵素をコードするポリヌクレオチド、当該ポリヌクレオチドを含有するベクター、及び当該ベクターを用いて得られる形質転換体等を提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is an enzyme capable of transferring galactose to the 3-position of a flavonoid, a polynucleotide encoding the enzyme, a vector containing the polynucleotide, and a transformation obtained using the vector The body is to provide.

本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った。その結果、本発明者は、フラボノイドUGTの遺伝子配列構造と糖受容体である基質に対する位置特異性との間に相関があることに着目し、フラボノイド3位に糖を転移する酵素遺伝子と相同性の高いブドウ由来UGT遺伝子をゲノム配列情報から抽出することにより、6種の候補ブドウ由来UGT遺伝子(Vitis vinifera UDP-sugar:glycosyltransferase; VvGT)を得た。その6種のVvGTのうちの1種(VvGT6)が、フラボノイドの3位にUDP-ガラクトース依存的にガラクトースを転移する活性を有する酵素、すなわちフラボノイド3位ガラクトース転移酵素(Flavonoid 3-O-galactosyltransferase; F3GalT)をコードする遺伝子であることを見出した。しかも本発明者は、このVvGT6が、UDP-ガラクトースと同程度にUDP-グルコースを糖供与体としてフラボノイドの3位にグルコースを転移する活性をも有する酵素、すなわちフラボノイド3位グルコース転移酵素(Flavonoid 3-O-glucosyltransferase; F3GlcT)活性も有する糖転移酵素をコードする遺伝子であることを見出した。すなわち、本酵素は、これまで報告されている糖転移酵素と異なり、2種類のUDP糖を基質とする新規なフラボノイド3位ガラクトース・グルコース転移酵素(Flavonoid 3-O-galactosyl/glucosyltransferase; F3Gal/GlcT)であることを明らかにした。本発明はこのようにして完成した。   The present inventor has intensively studied to solve the above problems. As a result, the present inventor paid attention to the correlation between the gene sequence structure of the flavonoid UGT and the position specificity for the substrate which is a sugar receptor, and was homologous to the enzyme gene that transfers sugar to the flavonoid 3 position. 6 candidate grape-derived UGT genes (Vitis vinifera UDP-sugar: glycosyltransferase; VvGT) were obtained by extracting UGT genes derived from grapes with a high level from the genome sequence information. One of the 6 VvGTs (VvGT6) is an enzyme that has the activity of transferring galactose in a UDP-galactose-dependent manner to the 3-position of the flavonoid, that is, the flavonoid 3-O-galactosyltransferase (Flavonoid 3-O-galactosyltransferase; The gene was found to encode F3GalT). Moreover, the present inventor has found that this VvGT6 is an enzyme having the activity of transferring glucose to the 3-position of flavonoid using UDP-glucose as a sugar donor to the same extent as UDP-galactose, that is, flavonoid 3-glucose transferase (Flavonoid 3 -O-glucosyltransferase (F3GlcT) was found to be a gene encoding a glycosyltransferase having activity. In other words, unlike the glycosyltransferases reported so far, this enzyme is a novel flavonoid 3-position galactose-glucosyltransferase (Flavonoid 3-O-galactosyl / glucosyltransferase; F3Gal / GlcT) that uses two types of UDP sugars as substrates. ). The present invention was thus completed.

すなわち、本発明は以下の通りである。
(1) 以下の(a)〜(f)のいずれかに記載のポリヌクレオチド:
(a)配列番号3で表される塩基配列からなるポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(b)配列番号4で表わされるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(c)配列番号4で表わされるアミノ酸配列において1〜15個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(d)配列番号4で表わされるアミノ酸配列に対して、80%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有し、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(e)配列番号3で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;又は
(f)配列番号4で表わされるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチドの塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド。
That is, the present invention is as follows.
(1) The polynucleotide according to any one of the following (a) to (f):
(A) a polynucleotide comprising a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 3;
(B) a polynucleotide containing a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4;
(C) consisting of an amino acid sequence in which 1 to 15 amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, and UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity A polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a protein having
(D) a polyprotein encoding a protein having an amino acid sequence having 80% or more homology to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and having UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity A polynucleotide containing nucleotides;
(E) a protein that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3 and has UDP-galactosyltransferase activity and UDP-glucose transferase activity Or (f) a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of a polynucleotide encoding a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and stringent conditions A polynucleotide comprising a polynucleotide that hybridizes with and encodes a protein having UDP-galactosyltransferase activity and UDP-glucose transferase activity.

上記(1)のポリヌクレオチドは、例えば、以下の(g)〜(j)のいずれかのポリヌクレオチドが挙げられる。
(g)配列番号4で表わされるアミノ酸配列において10個以下のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(h)配列番号4で表わされるアミノ酸配列に対して、90%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有し、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(i)配列番号3で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとハイストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;又は
(j)配列番号4で表わされるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチドの塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとハイストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド。
Examples of the polynucleotide (1) include any of the following polynucleotides (g) to (j).
(G) consisting of an amino acid sequence in which no more than 10 amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, and exhibit UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity A polynucleotide containing a polynucleotide encoding the protein having;
(H) a polyprotein encoding a protein having an amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and having UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity A polynucleotide containing nucleotides;
(I) hybridizes with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 under highly stringent conditions and has UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity A polynucleotide containing a polynucleotide encoding a protein; or (j) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence encoding a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and a highly stringent A polynucleotide comprising a polynucleotide that hybridizes under conditions and encodes a protein having UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity.

また、上記(1)のポリヌクレオチドは、例えば、前記(c)〜(j)に記載のポリヌクレオチドが、それぞれ、以下の(c')〜(j')に記載のポリヌクレオチドであるものが挙げられる。
(c')配列番号4で表わされるアミノ酸配列において第19番目及び/若しくは第373番目のアミノ酸を除く1〜15個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(d')配列番号4で表わされるアミノ酸配列に対して、80%以上の相同性を有するアミノ酸配列であって当該配列番号4で表わされるアミノ酸配列中の第19番目のアミノ酸に対応するアミノ酸がプロリンであるか及び/若しくは第373番目のアミノ酸に対応するアミノ酸がグルタミンであるアミノ酸配列を有し、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(e')配列番号3で表わされる塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドあって当該配列番号3で表わされる塩基配列中の第55〜57番目の塩基に対応する塩基がプロリンをコードする塩基であるか及び/若しくは第1117〜1119番目の塩基に対応する塩基がグルタミンをコードする塩基であるポリヌクレオチドであり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(f')配列番号4で表わされるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチドの塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドあって当該配列番号4で表わされるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチドの塩基配列中の第55〜57番目の塩基に対応する塩基がプロリンをコードする塩基であるか及び/若しくは第1117〜1119番目の塩基に対応する塩基がグルタミンをコードする塩基であるポリヌクレオチドであり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(g')配列番号4で表わされるアミノ酸配列において第19番目及び/若しくは第373番目のアミノ酸を除く10個以下のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(h')配列番号4で表わされるアミノ酸配列に対して、90%以上の相同性を有するアミノ酸配列であって当該配列番号4で表わされるアミノ酸配列中の第19番目のアミノ酸に対応するアミノ酸がプロリンであるか及び/若しくは第373番目のアミノ酸に対応するアミノ酸がグルタミンであるアミノ酸配列を有し、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(i')配列番号3で表わされる塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとハイストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドあって当該配列番号3で表わされる塩基配列中の第55〜57番目の塩基に対応する塩基がプロリンをコードする塩基であるか及び/若しくは第1117〜1119番目の塩基に対応する塩基がグルタミンをコードする塩基であるポリヌクレオチドであり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;又は
(j')配列番号4で表わされるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチドの塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとハイストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドあって当該配列番号4で表わされるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチドの塩基配列中の第55〜57番目の塩基に対応する塩基がプロリンをコードする塩基であるか及び/若しくは第1117〜1119番目の塩基に対応する塩基がグルタミンをコードする塩基であるポリヌクレオチドであり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド。
In the polynucleotide (1), for example, the polynucleotides described in (c) to (j) above are the polynucleotides described in (c ′) to (j ′) below, respectively. Can be mentioned.
(C ′) consisting of an amino acid sequence in which 1 to 15 amino acids excluding the 19th and / or 373rd amino acid in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 have been deleted, substituted, inserted and / or added, And a polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a protein having UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity;
(D ′) an amino acid sequence having 80% or more homology with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and corresponding to the 19th amino acid in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 Contains a polynucleotide encoding a protein that is proline and / or has an amino acid sequence in which the amino acid corresponding to the 373rd amino acid is glutamine and has UDP-galactosyltransferase activity and UDP-glucose transferase activity Polynucleotides to:
(E ′) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide consisting of a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 3; The polynucleotide corresponding to the 57th base is a polynucleotide encoding proline and / or the base corresponding to the 1117th to 1119th bases is a base encoding glutamine, and UDP-galactosyltransferase A polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a protein having activity and UDP-glucose transferase activity;
(F ′) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide consisting of a base sequence complementary to the base sequence of a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4; The base corresponding to the 55th to 57th bases in the base sequence of the polynucleotide encoding the protein consisting of the amino acid sequence represented by 4 is a base encoding proline and / or the 1117th to 1119th bases A polynucleotide containing a polynucleotide encoding a protein wherein the corresponding base is a base encoding glutamine and having UDP-galactosyltransferase activity and UDP-glucose transferase activity;
(G ′) consisting of an amino acid sequence in which no more than 10 amino acids excluding the 19th and / or 373rd amino acid are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4; A polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a protein having UDP-galactosyltransferase activity and UDP-glucose transferase activity;
(H ′) an amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and corresponding to the 19th amino acid in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 Contains a polynucleotide encoding a protein that is proline and / or has an amino acid sequence in which the amino acid corresponding to the 373rd amino acid is glutamine and has UDP-galactosyltransferase activity and UDP-glucose transferase activity Polynucleotides to:
(I ′) a polynucleotide that hybridizes with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 under highly stringent conditions, wherein the 55th in the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 The base corresponding to the 57th base is a polynucleotide encoding proline and / or the base corresponding to the 1117th to 1119th base is a base encoding glutamine, and UDP-galactose transfer A polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a protein having enzymatic activity and UDP-glucosyltransferase activity; or (j ′) complementary to the nucleotide sequence of a polynucleotide encoding a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 Under a highly stringent condition with a polynucleotide consisting of a simple base sequence Whether the base corresponding to the 55th to the 57th base in the base sequence of the polynucleotide encoding the protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is a base encoding proline, / Or a polynucleotide in which the base corresponding to the 1117th to 1119th bases is a base encoding glutamine, and a polynucleotide encoding a protein having UDP-galactosyltransferase activity and UDP-glucosyltransferase activity Polynucleotide.

上記(1)のポリヌクレオチドは、例えば、上記UDP-ガラクトース転移酵素活性が、フラボノイド3位ガラクトース転移酵素活性であり、UDP-グルコース転移酵素活性が、フラボノイド3位グルコース転移酵素活性であるものが挙げられる。
上記(1)のポリヌクレオチドは、例えば、配列番号3で表される塩基配列からなるポリヌクレオチド、又は、配列番号4で表わされるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するものが挙げられる。
上記(1)のポリヌクレオチドは、例えば、DNAであるものが挙げられる。
Examples of the polynucleotide (1) include those in which the UDP-galactosyltransferase activity is flavonoid 3-position galactose transferase activity, and the UDP-glucosyltransferase activity is flavonoid 3-position glucose transferase activity. It is done.
Examples of the polynucleotide (1) include those containing a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3 or a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. .
Examples of the polynucleotide (1) include DNA.

(2) 上記(1)のポリヌクレオチドにコードされるタンパク質。
(3) 上記(1)のポリヌクレオチドを含有するベクター。
(4) 上記(1)のポリヌクレオチドが導入された形質転換体。
(5) 上記(3)のベクターが導入された形質転換体。
(6) 上記(4)又は(5)の形質転換体を用いる上記(2)のタンパク質の製造方法。
(7) 上記(2)のタンパク質を触媒として、UDP-ガラクトース及び/又はUDP-グルコースと糖受容体基質とからガラクトース配糖体及び/又はグルコース配糖体を生成する、ガラクトース配糖体及び/又はグルコース配糖体の製造方法。
上記(7)の方法は、例えば、糖受容体基質がフラボノイドである方法が挙げられる。
(2) A protein encoded by the polynucleotide of (1) above.
(3) A vector containing the polynucleotide of (1) above.
(4) A transformant introduced with the polynucleotide of (1) above.
(5) A transformant introduced with the vector of (3) above.
(6) The method for producing a protein of (2) above, using the transformant of (4) or (5).
(7) Galactose glycoside and / or glucose glycoside which produces galactose glycoside and / or glucose glycoside from UDP-galactose and / or UDP-glucose and a sugar acceptor substrate using the protein of (2) above as a catalyst Or the manufacturing method of glucose glycoside.
Examples of the method (7) include a method in which the sugar receptor substrate is a flavonoid.

本発明によれば、フラボノイドの3位にガラクトース及びグルコースのいずれをも転移し得る糖転移酵素(配糖体化酵素)を提供することができる。また、本発明によれば、当該酵素をコードするポリヌクレオチド、当該ポリヌクレオチドを含有するベクター、及び当該ベクターを用いて得られる形質転換体、並びに当該酵素を用いたガラクトース配糖体及び/又はグルコース配糖体の製造方法等を提供することもできる。
従来は、in vitroで酵素反応によりフラボノイド配糖体を生成する場合、1種類の酵素と1種類の糖供与体とを使って1種類の生成物を得られていたが、本発明の酵素を用いれば、in vitroで2種類の糖供与体を加えることでフラボノイドの3位にグルコース及びガラクトースのいずれの転移も同時に可能となり、ヒペロシドをはじめとする有用フラボノイド配糖体をより簡便に生産することができる点で、本発明は極めて有用なものである。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the glycosyltransferase (glycosylase) which can transfer both galactose and glucose to 3rd-position of a flavonoid can be provided. Moreover, according to the present invention, a polynucleotide encoding the enzyme, a vector containing the polynucleotide, a transformant obtained using the vector, and a galactose glycoside and / or glucose using the enzyme A method for producing a glycoside can also be provided.
Conventionally, when producing a flavonoid glycoside by enzymatic reaction in vitro, one product was obtained using one enzyme and one sugar donor. If used, the addition of two sugar donors in vitro enables simultaneous transfer of glucose and galactose at the 3-position of the flavonoid, making it easier to produce useful flavonoid glycosides such as hyperoside. Therefore, the present invention is extremely useful.

ブドウ由来フラボノイド配糖体化酵素ホモログ遺伝子の系統解析の結果を示す図である。NJ法による8種のブドウUGT (VvGT)を含むフラボノイドUGT遺伝子のクラスターIの分子系統樹である。アウトグループ(Out group)は、アメリカブドウ(コンコード種)のレスベラトロールのグルコース転移酵素遺伝子(VlRSgt)である。It is a figure which shows the result of the systematic analysis of the grape origin flavonoid glycoside enzyme homologue gene. This is a molecular phylogenetic tree of cluster I of flavonoid UGT genes including 8 grape UGTs (VvGT) by NJ method. Out group is the glucose transferase gene (VlRSgt) of resveratrol of American grape (Concord species). ブドウ由来配糖体化酵素ホモログ遺伝子の染色体マッピングの結果を示す図である。VvGT1ホモログ遺伝子は、LG11染色体とLG6染色体上にタンデム状に座位している。It is a figure which shows the result of the chromosome mapping of the grape origin glucosylase homolog gene. The VvGT1 homologue gene is located in tandem on the LG11 and LG6 chromosomes. 大腸菌発現VvGT6タンパク質の精製(SDS-PAGE)の結果を示す図である。500mMイミダゾールによる溶出画分に認められるバンド(図中の矢印)は、Hisタグ融合VvGT6タンパク質(His-VvGT6)である。なお、「M」は分子サイズマーカー、「粗」は粗酵素液、「素」は素通りの液、「洗」は洗浄後の液を示す。It is a figure which shows the result of refinement | purification (SDS-PAGE) of E. coli expression VvGT6 protein. The band (arrow in the figure) recognized in the fraction eluted with 500 mM imidazole is His-tagged VvGT6 protein (His-VvGT6). “M” indicates a molecular size marker, “coarse” indicates a crude enzyme solution, “element” indicates a normal solution, and “wash” indicates a solution after washing. VvGT6の酵素活性測定の結果を示す図である。具体的には、360nmでモニターしたHPLCチャート(クロマトグラム)である。最上段のチャートは、標品のケルセチンについてのもの、上から2段目のチャートは、ケルセチンとVvGT6との反応液(UDP糖供与体:UDP-ガラクトース)についてのもの、上から3段目のチャートは、標品のケルセチン3-O-ガラクトシドについてのもの、上から4段目のチャートは、ケルセチンとVvGT6との反応液(UDP糖供与体:UDP-グルコース)についてのもの、最下段のチャートは、標品のケルセチン3-O-グルコシドについてのものである。「Q」は基質であるケルセチンのピークを示し、「A」及び「B」は反応生成物のピークを示す。It is a figure which shows the result of the enzyme activity measurement of VvGT6. Specifically, it is an HPLC chart (chromatogram) monitored at 360 nm. The top chart is for the standard quercetin, the second chart is for the reaction solution of quercetin and VvGT6 (UDP sugar donor: UDP-galactose), the third chart from the top. The chart is for the standard quercetin 3-O-galactoside, the fourth chart from the top is for the reaction solution of quercetin and VvGT6 (UDP sugar donor: UDP-glucose), the bottom chart Is for the standard quercetin 3-O-glucoside. “Q” indicates the peak of the substrate quercetin, and “A” and “B” indicate the peaks of the reaction product. VvGT6の至適pHアッセイに用いたバッファー系を示す図表である。It is a graph which shows the buffer system used for the optimal pH assay of VvGT6. VvGT6の反応pH依存性解析(最適pH解析)の結果を示す図である。縦軸は、最も活性が高いものを100%としたときの相対活性(%)を示す。It is a figure which shows the result of the reaction pH dependence analysis (optimum pH analysis) of VvGT6. The vertical axis shows the relative activity (%) when the highest activity is taken as 100%.

VvGT6の反応温度依存性解析(最適反応温度解析)の結果を示す図である。縦軸は、最も活性が高いものを100%としたときの相対活性(%)を示す。It is a figure which shows the result of the reaction temperature dependence analysis (optimum reaction temperature analysis) of VvGT6. The vertical axis shows the relative activity (%) when the highest activity is taken as 100%. VvGT6の糖供与体選択性解析の結果を示す図表である。UDP-グルコースに対する選択性を100%としたときの相対活性(%)で示す。「n. d.」は、検出限界以下を示す。It is a graph which shows the result of the sugar donor selectivity analysis of VvGT6. The relative activity (%) is shown when the selectivity to UDP-glucose is 100%. “N. D.” Indicates below the detection limit. VvGT6の糖受容体選択性解析の結果を示す図表である。ケルセチンに対する選択性を100%としたときの相対活性(%)で示す。「n. d.」は、検出限界以下を示す。It is a graph which shows the result of the sugar receptor selectivity analysis of VvGT6. The relative activity (%) is shown when the selectivity for quercetin is 100%. “N. D.” Indicates below the detection limit. VvGT6の速度論解析の結果を示す図表である。上の2つの表は、それぞれ、フラボノイド3位ガラクトース転移酵素活性(F3GalT activity)及びフラボノイド3位グルコース転移酵素活性(F3GlcT activity)に関する結果である。下のHPLCチャート(クロマトグラム;360nmでモニター)は、ケルセチンを糖受容体として、VvGT6を、2種類の糖供与体(UDP-ガラクトース及びUDP-グルコース)と同時に反応させたときの反応液についてのものである。「Q」は基質であるケルセチンのピークを示し、「Q3Gal」はUDP-ガラクトースが糖供与体である場合の反応生成物のピークを示し、「Q3Glc」はUDP-グルコースが糖供与体である場合の反応生成物のピークを示す。It is a graph which shows the result of the kinetic analysis of VvGT6. The above two tables show the results for flavonoid 3-position galactosyltransferase activity (F3GalT activity) and flavonoid 3-position glucose transferase activity (F3GlcT activity), respectively. The following HPLC chart (chromatogram; monitored at 360 nm) shows the reaction mixture when quercetin is used as a sugar acceptor and VvGT6 is reacted simultaneously with two sugar donors (UDP-galactose and UDP-glucose). Is. “Q” indicates the peak of the substrate quercetin, “Q3Gal” indicates the peak of the reaction product when UDP-galactose is a sugar donor, and “Q3Glc” indicates that UDP-glucose is a sugar donor The peak of the reaction product is shown. 定量RT-PCRによる器官別VvGT遺伝子発現解析の結果を示す図である。具体的には、ピノノアール品種(左)とカベルネソーヴィニョン品種(右)におけるVvGTの遺伝子発現解析を行った結果である。両品種とも、上段のグラフはVvGT1遺伝子について、中段のグラフはVvGT5遺伝子について、下段のグラフはVvGT6についての解析結果である。いずれのグラフも、内部標準遺伝子(VvUBQ)で標準化した相対発現量を示している。It is a figure which shows the result of the VvGT gene expression analysis according to organ by quantitative RT-PCR. Specifically, it is the result of the gene expression analysis of VvGT in the Pinot Noir variety (left) and the Cabernet Sauvignon variety (right). In both varieties, the upper graph shows the analysis results for the VvGT1 gene, the middle graph for the VvGT5 gene, and the lower graph for the VvGT6. All graphs show the relative expression levels normalized with the internal standard gene (VvUBQ). VvGT1(ブドウ由来フラボノイド3位グルコース転移酵素である)、VvGT5(ブドウ由来フラボノイド3位グルクロン酸転移酵素)、VvGT6(ブドウ由来フラボノイド3位ガラクトース・グルコース転移酵素)、ACGalT(ウド由来フラボノイドガラクトース転移酵素)、及びPhF3GalT(ペチュニア由来フラボノイド3位ガラクトース転移酵素)についてのClustal-Wによるマルチプルアラメイントの結果を示す図である。VvGT1 (a grape-derived flavonoid 3-glucose transferase), VvGT5 (a grape-derived flavonoid 3-position glucuronosyltransferase), VvGT6 (a grape-derived flavonoid 3-position galactose-glucosyltransferase), ACGalT (Udo-derived flavonoid galactosyltransferase) FIG. 5 is a diagram showing the results of multiple alaminates by Clustal-W for PhF3GalT (Petunia-derived flavonoid 3-position galactosyltransferase).

以下、本発明を詳細に説明する。本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更し実施することができる。なお、本明細書は、本願優先権主張の基礎となる特願2009-020105号明細書(2009年1月30日出願)の全体を包含する。また、本明細書において引用された全ての刊行物、例えば先行技術文献、及び公開公報、特許公報その他の特許文献は、参照として本明細書に組み込まれる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. The scope of the present invention is not limited to these descriptions, and other than the following examples, the scope of the present invention can be appropriately changed and implemented without departing from the spirit of the present invention. In addition, this specification includes the whole of Japanese Patent Application No. 2009-020105 specification (filed on January 30, 2009), which is the basis of the priority claim of the present application. In addition, all publications cited in the present specification, for example, prior art documents, and publications, patent publications and other patent documents are incorporated herein by reference.


1.本発明のポリヌクレオチド
まず、本発明は、(a)配列番号3の塩基配列からなるポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド(具体的には、DNA、以下、これらを単に「DNA」とも称する);及び(b)配列番号4で表わされるアミノ酸配列を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチドを提供する。本発明で対象とするDNAは、上記のガラクトース・グルコース酸転移酵素(F3Gal/GlcT)をコードするDNAに限定されるものではなく、このタンパク質と機能的に同等なタンパク質をコードする他のDNAを含む。
機能的に同等なタンパク質としては、例えば、(c)配列番号4で表わされるアミノ酸配列において1〜15個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質が挙げられる。このようなタンパク質としては、配列番号4で表わされるアミノ酸配列において、例えば、1〜15個、1〜14個、1〜13個、1〜12個、1〜11個、1〜10個、1〜9個、1〜8個、1〜7個、1〜6個(1〜数個)、1〜5個、1〜4個、1〜3個、1〜2個、1個のアミノ酸残基が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質が挙げられる。上記アミノ酸残基の欠失、置換、挿入及び/又は付加の数は、一般的には小さい程好ましい。なお、本発明においては、上記(c)の機能的に同等なタンパク質は、(i) 配列番号4で表わされるアミノ酸配列中の第19番目のアミノ酸残基(プロリン)に対応するアミノ酸残基が同様にプロリンであるアミノ酸配列からなるもの、及び、(ii) 配列番号4で表わされるアミノ酸配列中の第373番目のアミノ酸残基(グルタミン)に対応するアミノ酸残基が同様にグルタミンであるアミノ酸配列からなるものが好ましく、特に好ましくは、当該(i)及び(ii)の特徴をいずれも満たすアミノ酸配列からなるものである。すなわち、上記アミノ酸残基の欠失、置換、挿入及び/又は付加は、配列番号4で表わされるアミノ酸配列中の第19番目のアミノ酸及び/又は第373番目のアミノ酸以外のアミノ酸についてなされたものであることが好ましい。この好ましい態様は、前記(g)のポリヌクレオチドにおいても同様である。

1. First, the present invention provides (a) a polynucleotide containing a polynucleotide consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 3 (specifically, DNA, hereinafter, also simply referred to as “DNA”); and (B) A polynucleotide containing a polynucleotide encoding a protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is provided. The DNA of interest in the present invention is not limited to DNA encoding the above galactose-glucosyltransferase (F3Gal / GlcT), and other DNA encoding a protein functionally equivalent to this protein Including.
Examples of functionally equivalent proteins include (c) an amino acid sequence in which 1 to 15 amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, and UDP- Examples include proteins having galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity. As such a protein, in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, for example, 1-15, 1-14, 1-13, 1-12, 1-11, 1-10, 1 -9, 1-8, 1-7, 1-6 (1 to several), 1-5, 1-4, 1-3, 1-2, 1 amino acid residue Examples include proteins having an amino acid sequence in which a group is deleted, substituted, inserted and / or added and having UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity. In general, the smaller the number of amino acid residue deletions, substitutions, insertions and / or additions, the better. In the present invention, the functionally equivalent protein of (c) above has (i) an amino acid residue corresponding to the 19th amino acid residue (proline) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. Similarly, an amino acid sequence consisting of an amino acid sequence that is proline, and (ii) an amino acid sequence in which the amino acid residue corresponding to the 373rd amino acid residue (glutamine) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is also glutamine It is preferably composed of an amino acid sequence satisfying both the characteristics (i) and (ii). That is, the deletion, substitution, insertion and / or addition of the amino acid residue is performed for the amino acid other than the 19th amino acid and / or the 373rd amino acid in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. Preferably there is. This preferred embodiment is the same for the polynucleotide (g).

また、機能的に同等なタンパク質としては、例えば、(d)配列番号4で表わされるアミノ酸配列に対して、80%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有し、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質も挙げられる。このようなタンパク質としては、配列番号4で表わされるアミノ酸配列に対して、約80%以上、81%以上、82%以上、83%以上、84%以上、85%以上、86%以上、87%以上、88%以上、89%以上、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上、99.1%以上、99.2%以上、99.3%以上、99.4%以上、99.5%以上、99.6%以上、99.7%以上、99.8%以上、99.9%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有し、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質が挙げられる。上記相同性の数値は一般的に大きい程好ましい。なお、本発明においては、上記(d)の機能的に同等なタンパク質は、(i) 配列番号4で表わされるアミノ酸配列中の第19番目のアミノ酸残基(プロリン)に対応するアミノ酸残基が同様にプロリンであるアミノ酸配列からなるもの、及び、(ii) 配列番号4で表わされるアミノ酸配列中の第373番目のアミノ酸残基(グルタミン)に対応するアミノ酸残基が同様にグルタミンであるアミノ酸配列からなるものが好ましく、特に好ましくは、当該(i)及び(ii)の特徴をいずれも満たすアミノ酸配列からなるものである。この好ましい態様は、前記(h)のポリヌクレオチドにおいても同様である。   Examples of functionally equivalent proteins include (d) an amino acid sequence having 80% or more homology with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, and UDP-galactose transferase activity and A protein having UDP-glucose transferase activity may also be mentioned. As such a protein, about 80% or more, 81% or more, 82% or more, 83% or more, 84% or more, 85% or more, 86% or more, 87% with respect to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 More than 88%, 89% or more, 90% or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more, 99.1% or more, 99.2% or more, 99.3% or more, 99.4% or more, 99.5% or more, 99.6% or more, 99.7% or more, 99.8% or more, 99.9% or more of the amino acid sequence and UDP-galactose Examples include proteins having transferase activity and UDP-glucose transferase activity. In general, the larger the homology value, the better. In the present invention, the functionally equivalent protein of (d) above has (i) an amino acid residue corresponding to the 19th amino acid residue (proline) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. Similarly, an amino acid sequence consisting of an amino acid sequence that is proline, and (ii) an amino acid sequence in which the amino acid residue corresponding to the 373rd amino acid residue (glutamine) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is also glutamine It is preferably composed of an amino acid sequence satisfying both the characteristics (i) and (ii). This preferred embodiment is the same for the polynucleotide (h).

ここで、本発明で言う「UDP-ガラクトース転移酵素活性」とは、糖受容体基質となるフラボノイドの3位の水酸基に、糖供与体のUDP-ガラクトース依存的にガラクトースを転移し、ガラクトース配糖体を生じる反応を触媒する活性を有する酵素、すなわちフラボノイド3位ガラクトース転移酵素(Flavonoid 3-O-galactosyltransferase; F3GalT)活性を意味する。
UDP-ガラクトース転移酵素活性は、例えば、UDP-ガラクトースと糖受容体基質であるフラボノイド(例えば、フラボノール等)とを評価対象となる酵素の存在下で反応させ、得られる反応物をHPLC等で分析することによって測定することができる(より具体的には、後述の実施例の記載を参照。)。
Here, “UDP-galactose transferase activity” as used in the present invention means that galactose is transferred to the hydroxyl group at the 3-position of a flavonoid serving as a sugar acceptor substrate, depending on the UDP-galactose of the sugar donor, It means an enzyme having an activity of catalyzing a reaction that produces a body, ie, flavonoid 3-O-galactosyltransferase (F3GalT) activity.
For UDP-galactose transferase activity, for example, UDP-galactose and a sugar receptor substrate flavonoid (eg, flavonol) are reacted in the presence of the enzyme to be evaluated, and the resulting reaction product is analyzed by HPLC, etc. (Specifically, refer to the description of Examples described later).

また、本発明で言う「UDP-グルコース転移酵素活性」とは、糖受容体基質となるフラボノイドの3位の水酸基に、糖供与体のUDP-グルコース依存的にグルコースを転移し、グルコース配糖体を生じる反応を触媒する活性を有する酵素、すなわちフラボノイド3位グルコース転移酵素(Flavonoid 3-O-glucosyltransferase; F3GlcT)活性を意味する。
UDP-グルコース転移酵素活性は、例えば、UDP-グルコースと糖受容体基質であるフラボノイド(例えば、フラボノール等)とを評価対象となる酵素の存在下で反応させ、得られる反応物をHPLC等で分析することによって測定することができる(より具体的には、後述の実施例の記載を参照。)。
なお、上記のUDP-ガラクトース転移酵素活性とUDP-グルコース転移酵素活性とは、2種類の糖供与体(UDP-ガラクトース及びUDP-グルコース)を併用して、同時に測定することもできる。
In addition, “UDP-glucose transferase activity” as used in the present invention means that glucose is transferred to the hydroxyl group at the 3-position of a flavonoid serving as a sugar acceptor substrate in a UDP-glucose-dependent manner as a sugar donor. It means an enzyme having an activity of catalyzing a reaction that produces flavonoid, ie, flavonoid 3-O-glucosyltransferase (F3GlcT) activity.
For UDP-glucose transferase activity, for example, UDP-glucose and a flavonoid that is a sugar receptor substrate (for example, flavonol) are reacted in the presence of the enzyme to be evaluated, and the resulting reaction product is analyzed by HPLC or the like. (Specifically, refer to the description of Examples described later).
The above-mentioned UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity can also be measured simultaneously using two types of sugar donors (UDP-galactose and UDP-glucose).

また、本発明は、(e)配列番号3の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチドも包含する。なお、本発明においては、上記(e)のポリヌクレオチドは、(i) 配列番号3で表わされる塩基配列中の第55〜57番目の塩基(CCC)に対応する塩基が同一の「CCC」であるか又は同一の塩基でなくとも「CCU(CCT)」、「CCA」及び「CCG」のいずれかであるポリヌクレオチドを含有するものであること、及び、(ii) 配列番号3で表わされる塩基配列中の第1117〜1119番目の塩基(CAA)に対応する塩基が同一の「CAA」であるか又は同一の塩基でなくとも「CAG」であるポリヌクレオチドを含有するものであることが好ましく、特に好ましくは、当該(i)及び(ii)の特徴をいずれも満たすポリヌクレオチドを含有するものである。ここで、上記第55〜57番目の塩基(CCC)とは、配列番号4で表されるアミノ酸配列中の第19番目のアミノ酸残基(プロリン)をコードする塩基(コドン)であり、上記「CCU(CCT)」、「CCA」及び「CCG」も同様にプロリンをコードする塩基(コドン)である。また、上記第1117〜1119番目の塩基(CAA)とは、配列番号4で表されるアミノ酸配列中の第373番目のアミノ酸残基(グルタミン)をコードする塩基(コドン)であり、上記「CAG」も同様にグルタミンをコードする塩基(コドン)である。この好ましい態様は、前記(i)のポリヌクレオチドにおいても同様である。
さらに、本発明は、(f)配列番号4で表わされるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチドの塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチドも包含する。なお、本発明においては、上記(f)のポリヌクレオチドは、(i) 配列番号3で表わされる塩基配列中の第55〜57番目の塩基(CCC)に対応する塩基が同一の「CCC」であるか又は同一の塩基でなくとも「CCU(CCT)」、「CCA」及び「CCG」のいずれかであるポリヌクレオチドを含有するものであること、及び、(ii) 配列番号3で表わされる塩基配列中の第1117〜1119番目の塩基(CAA)に対応する塩基が同一の「CAA」であるか又は同一の塩基でなくとも「CAG」であるポリヌクレオチドを含有するものであることが好ましく、特に好ましくは、当該(i)及び(ii)の特徴をいずれも満たすポリヌクレオチドを含有するものである。ここで、上記第55〜57番目の塩基(CCC)とは、配列番号4で表されるアミノ酸配列中の第19番目のアミノ酸残基(プロリン)をコードする塩基(コドン)であり、上記「CCU(CCT)」、「CCA」及び「CCG」も同様にプロリンをコードする塩基(コドン)である。また、上記第1117〜1119番目の塩基(CAA)とは、配列番号4で表されるアミノ酸配列中の第373番目のアミノ酸残基(グルタミン)をコードする塩基(コドン)であり、上記「CAG」も同様にグルタミンをコードする塩基(コドン)である。この好ましい態様は、前記(j)のポリヌクレオチドにおいても同様である。
本明細書中、「ポリヌクレオチド」とは、DNA又はRNAを意味する。好ましくは、DNAである。
The present invention also relates to (e) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 under stringent conditions, and UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity. Also included are polynucleotides containing polynucleotides that encode proteins having: In the present invention, the polynucleotide (e) above is (i) “CCC” having the same base corresponding to the 55th to 57th bases (CCC) in the base sequence represented by SEQ ID NO: 3. It contains a polynucleotide that is either “CCU (CCT)”, “CCA” or “CCG” even if it is not the same base, and (ii) the base represented by SEQ ID NO: 3 The base corresponding to the 1117th to 1119th bases (CAA) in the sequence is preferably the same “CAA” or a polynucleotide that is not the same base but is “CAG”, Particularly preferably, the polynucleotide contains a polynucleotide that satisfies both the characteristics (i) and (ii). Here, the 55th to 57th bases (CCC) are bases (codons) encoding the 19th amino acid residue (proline) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. “CCU (CCT)”, “CCA” and “CCG” are also bases (codons) encoding proline. The 1117th to 1119th base (CAA) is a base (codon) encoding the 373rd amino acid residue (glutamine) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. "Is also a base (codon) encoding glutamine. This preferred embodiment is the same for the polynucleotide (i).
The present invention further includes (f) hybridization under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to a base sequence of a polynucleotide encoding a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, and Also included are polynucleotides that contain a polynucleotide that encodes a protein having UDP-galactosyltransferase activity and UDP-glucose transferase activity. In the present invention, the polynucleotide of (f) above is (i) “CCC” in which the bases corresponding to the 55th to 57th bases (CCC) in the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 are the same. It contains a polynucleotide that is either “CCU (CCT)”, “CCA” or “CCG” even if it is not the same base, and (ii) the base represented by SEQ ID NO: 3 The base corresponding to the 1117th to 1119th bases (CAA) in the sequence is preferably the same “CAA” or a polynucleotide that is not the same base but is “CAG”, Particularly preferably, the polynucleotide contains a polynucleotide that satisfies both the characteristics (i) and (ii). Here, the 55th to 57th bases (CCC) are bases (codons) encoding the 19th amino acid residue (proline) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. “CCU (CCT)”, “CCA” and “CCG” are also bases (codons) encoding proline. The 1117th to 1119th base (CAA) is a base (codon) encoding the 373rd amino acid residue (glutamine) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. "Is also a base (codon) encoding glutamine. This preferred embodiment is the same for the polynucleotide (j).
In the present specification, “polynucleotide” means DNA or RNA. Preferably, it is DNA.

本明細書中、「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド」とは、例えば、配列番号3の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチド、又は配列番号4で表わされるアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドの塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドの、全部又は一部をプローブとして、コロニーハイブリダイゼーション法、プラークハイブリダイゼーション法又はサザンハイブリダイゼーション法などを用いることにより得られるポリヌクレオチドをいう。ハイブリダイゼーションの方法としては、例えば、"Sambrook & Russell, Molecular Cloning: A Laboratory Manual Vol. 3, Cold Spring Harbor, Laboratory Press 2001"、"Ausubel, Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons 1987-1997"などに記載されている方法を利用することができる。
本明細書中、「ストリンジェントな条件」とは、低ストリンジェントな条件、中ストリンジェントな条件及び高ストリンジェントな条件のいずれでもよい。「低ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5%SDS、50%ホルムアミド、32℃の条件である。また、「中ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5%SDS、50%ホルムアミド、42℃の条件である。「高ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5%SDS、50%ホルムアミド、50℃の条件である。これらの条件において、温度を上げるほど高い相同性を有するDNAが効率的に得られることが期待できる。ただし、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては温度、プローブ濃度、プローブの長さ、イオン強度、時間、塩濃度など複数の要素が考えられ、当業者であればこれら要素を適宜選択することで同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。
In the present specification, the “polynucleotide hybridizing under stringent conditions” means, for example, a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 3 or the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. A polynucleotide obtained by using a colony hybridization method, a plaque hybridization method, a Southern hybridization method, or the like using as a probe all or part of a polynucleotide consisting of a base sequence complementary to the base sequence of the encoding polynucleotide Say. Examples of hybridization methods include "Sambrook & Russell, Molecular Cloning: A Laboratory Manual Vol. 3, Cold Spring Harbor, Laboratory Press 2001", "Ausubel, Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons 1987-1997". Can be used.
In the present specification, “stringent conditions” may be any of low stringent conditions, moderately stringent conditions, and highly stringent conditions. “Low stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5% SDS, 50% formamide, 32 ° C. The “medium stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5% SDS, 50% formamide, and 42 ° C. “High stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5% SDS, 50% formamide, 50 ° C. Under these conditions, it can be expected that DNA having higher homology can be efficiently obtained as the temperature is increased. However, multiple factors such as temperature, probe concentration, probe length, ionic strength, time, and salt concentration can be considered as factors that affect hybridization stringency. Those skilled in the art will select these factors as appropriate. It is possible to achieve similar stringency.

なお、ハイブリダイゼーションに市販のキットを用いる場合は、例えばAlkphos Direct Labelling Reagents(アマシャムファルマシア社製)を用いることができる。この場合は、キットに添付のプロトコルにしたがい、標識したプローブとのインキュベーションを一晩行った後、メンブレンを55℃の条件下で0.1% (w/v) SDSを含む1次洗浄バッファーで洗浄後、ハイブリダイズしたDNAを検出することができる。
上記以外にハイブリダイズ可能なポリヌクレオチドとしては、FASTA、BLASTなどの相同性検索ソフトウェアにより、デフォルトのパラメーターを用いて計算したときに、配列番号3の塩基配列のDNA又は配列番号4で表わされるアミノ酸配列をコードするDNAと、約60%以上、約70%以上、71%以上、72%以上、73%以上、74%以上、75%以上、76%以上、77%以上、78%以上、79%以上、80%以上、81%以上、82%以上、83%以上、84%以上、85%以上、86%以上、87%以上、88%以上、89%以上、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上、99.1%以上、99.2%以上、99.3%以上、99.4%以上、99.5%以上、99.6%以上、99.7%以上、99.8%以上又は99.9%以上の相同性を有するDNAを挙げることができる。
In addition, when using a commercially available kit for hybridization, Alkphos Direct Labeling Reagents (made by Amersham Pharmacia) can be used, for example. In this case, follow the protocol attached to the kit, incubate with the labeled probe overnight, and then wash the membrane with a primary wash buffer containing 0.1% (w / v) SDS at 55 ° C. , Hybridized DNA can be detected.
In addition to the above, the hybridizable polynucleotide includes DNA of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 or the amino acid represented by SEQ ID NO: 4, when calculated using homology search software such as FASTA and BLAST using default parameters. About 60% or more, about 70% or more, 71% or more, 72% or more, 73% or more, 74% or more, 75% or more, 76% or more, 77% or more, 78% or more, 79 % Or more, 80% or more, 81% or more, 82% or more, 83% or more, 84% or more, 85% or more, 86% or more, 87% or more, 88% or more, 89% or more, 90% or more, 91% or more 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more, 99.1% or more, 99.2% or more, 99.3% or more, 99.4% or more, 99.5 % Or more, 99.6% or more, 99.7% or more, 99.8% or more, or 99.9% or more of DNA having homology.

なお、アミノ酸配列や塩基配列の相同性は、カーリン及びアルチュールによるアルゴリズムBLAST(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 87, p. 2264-2268, 1990; Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 90, p. 5873, 1993)を用いて決定できる。BLASTのアルゴリズムに基づいたBLASTNやBLASTXと呼ばれるプログラムが開発されている(Altschul SF, et al., J. Mol. Biol., vol. 215, p. 403, 1990)。BLASTNを用いて塩基配列を解析する場合は、パラメーターは、例えばscore=100、word length =12とする。また、BLASTXを用いてアミノ酸配列を解析する場合は、パラメーターは、例えばscore=50、word length =3とする。BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合は、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。
上記した本発明のポリヌクレオチドは、公知の遺伝子工学的手法又は公知の合成手法によって取得することが可能である。
The homology between the amino acid sequence and the base sequence is determined by the algorithm BLAST (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 87, p. 2264-2268, 1990; Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 90, p. 5873, 1993). Programs called BLASTN and BLASTX based on the BLAST algorithm have been developed (Altschul SF, et al., J. Mol. Biol., Vol. 215, p. 403, 1990). When analyzing a base sequence using BLASTN, parameters are set to, for example, score = 100 and word length = 12. When analyzing an amino acid sequence using BLASTX, the parameters are set to, for example, score = 50 and word length = 3. When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters of each program are used.
The polynucleotide of the present invention described above can be obtained by a known genetic engineering technique or a known synthesis technique.


2.本発明のタンパク質
本発明は、さらに別の実施形態において、上記本発明のポリヌクレオチドにコードされるタンパク質も提供する。本発明のある態様のタンパク質は、配列番号4で表わされるアミノ酸配列からなるタンパク質である。本発明の別の態様のタンパク質は、配列番号4で表わされるアミノ酸配列を有するタンパク質である。
本発明のさらに別の態様のタンパク質は、配列番号4で表わされるアミノ酸配列において1〜15個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質である。このようなタンパク質としては、配列番号4で表わされるアミノ酸配列と上記したような相同性を有するアミノ酸配列を有し、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質が挙げられるこのようなタンパク質は、"Sambrook & Russell, Molecular Cloning: A Laboratory Manual Vol. 3, Cold Spring Harbor, Laboratory Press 2001"、"Ausubel, Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley & Sons 1987-1997"、"Nuc. Acids. Res., vol. 10, p. 6487, 1982"、"Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 79, p. 6409, 1982"、"Gene, vol. 34, p. 315, 1985"、"Nuc. Acids. Res., vol. 13, p. 4431, 1985"、"Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 82, p. 488, 1985"等に記載の部位特異的変異導入法を用いて、取得することができる。なお、上記の、さらに別の態様のタンパク質としては、(i) 配列番号4で表わされるアミノ酸配列中の第19番目のアミノ酸残基(プロリン)に対応するアミノ酸残基が同様にプロリンであるアミノ酸配列からなるもの、及び、(ii) 配列番号4で表わされるアミノ酸配列中の第373番目のアミノ酸残基(グルタミン)に対応するアミノ酸残基が同様にグルタミンであるアミノ酸配列からなるものが好ましく、特に好ましくは、当該(i)及び(ii)の特徴をいずれも満たすアミノ酸配列からなるものである。すなわち、上記アミノ酸残基の欠失、置換、挿入及び/又は付加は、配列番号4で表わされるアミノ酸配列中の第19番目のアミノ酸及び/又は第373番目のアミノ酸以外のアミノ酸についてなされたものであることが好ましい。

2. In another embodiment, the present invention also provides a protein encoded by the above-described polynucleotide of the present invention. A protein of an embodiment of the present invention is a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. Another embodiment of the present invention is a protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4.
The protein of still another embodiment of the present invention comprises an amino acid sequence in which 1 to 15 amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, and UDP-galactose transferase It is a protein having activity and UDP-glucose transferase activity. Examples of such a protein include a protein having the amino acid sequence having the homology as described above with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and having UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity. Such proteins are described in "Sambrook & Russell, Molecular Cloning: A Laboratory Manual Vol. 3, Cold Spring Harbor, Laboratory Press 2001", "Ausubel, Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons 1987-1997", "Nuc Acids. Res., Vol. 10, p. 6487, 1982 "," Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 79, p. 6409, 1982 "," Gene, vol. 34, p. 315, 1985 "," Nuc. Acids. Res., Vol. 13, p. 4431, 1985 "," Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 82, p. 488, 1985 "etc. It can be obtained using a mutagenesis method. In addition, the above-described protein of still another embodiment includes (i) an amino acid in which the amino acid residue corresponding to the 19th amino acid residue (proline) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is also proline And (ii) those consisting of an amino acid sequence in which the amino acid residue corresponding to the 373rd amino acid residue (glutamine) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is also glutamine are preferred, Particularly preferably, it consists of an amino acid sequence satisfying both of the characteristics (i) and (ii). That is, the deletion, substitution, insertion and / or addition of the amino acid residue is performed for the amino acid other than the 19th amino acid and / or the 373rd amino acid in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. Preferably there is.

本発明のタンパク質のアミノ酸配列において1以上(例えば1〜15個、好ましくは10個以下)のアミノ酸残基が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたとは、同一配列中の任意かつ1若しくは複数のアミノ酸配列中の位置において、1又は複数のアミノ酸残基の欠失、置換、挿入及び/又は付加があることを意味し、欠失、置換、挿入及び付加のうち2種以上が同時に生じてもよい。
以下に、相互に置換可能なアミノ酸残基の例を示す。同一群に含まれるアミノ酸残基は相互に置換可能である。A群:ロイシン、イソロイシン、ノルロイシン、バリン、ノルバリン、アラニン、2-アミノブタン酸、メチオニン、o-メチルセリン、t-ブチルグリシン、t-ブチルアラニン、シクロヘキシルアラニン;B群:アスパラギン酸、グルタミン酸、イソアスパラギン酸、イソグルタミン酸、2-アミノアジピン酸、2-アミノスベリン酸;C群:アスパラギン、グルタミン;D群:リジン、アルギニン、オルニチン、2,4-ジアミノブタン酸、2,3-ジアミノプロピオン酸;E群:プロリン、3-ヒドロキシプロリン、4-ヒドロキシプロリン;F群:セリン、スレオニン、ホモセリン;G群:フェニルアラニン、チロシン。
In the amino acid sequence of the protein of the present invention, 1 or more (for example, 1 to 15, preferably 10 or less) amino acid residues are deleted, substituted, inserted and / or added. Means that there is a deletion, substitution, insertion and / or addition of one or more amino acid residues at a position in a plurality of amino acid sequences, and two or more of deletion, substitution, insertion and addition occur simultaneously. May be.
Examples of amino acid residues that can be substituted with each other are shown below. Amino acid residues contained in the same group can be substituted for each other. Group A: leucine, isoleucine, norleucine, valine, norvaline, alanine, 2-aminobutanoic acid, methionine, o-methylserine, t-butylglycine, t-butylalanine, cyclohexylalanine; Group B: aspartic acid, glutamic acid, isoaspartic acid , Isoglutamic acid, 2-aminoadipic acid, 2-aminosuberic acid; group C: asparagine, glutamine; group D: lysine, arginine, ornithine, 2,4-diaminobutanoic acid, 2,3-diaminopropionic acid; group E : Proline, 3-hydroxyproline, 4-hydroxyproline; Group F: serine, threonine, homoserine; Group G: phenylalanine, tyrosine.

また、本発明のタンパク質は、Fmoc法(フルオレニルメチルオキシカルボニル法)、tBoc法(t-ブチルオキシカルボニル法)等の化学合成法によっても製造することができる。また、アドバンスドケムテック社製、パーキンエルマー社製、ファルマシア社製、プロテインテクノロジーインストゥルメント社製、シンセセルーベガ社製、パーセプティブ社製、島津製作所等のペプチド合成機を利用して化学合成することもできる。
ここで、本発明のタンパク質は、フラボノイド3位ガラクトース・グルコース転移酵素である。「ガラクトース・グルコース転移酵素」とは、糖供与体から糖受容体基質にガラクトース残基を転移しガラクトース配糖体を生じる反応と、糖供与体から糖受容体基質にグルコース残基を転移しグルコース配糖体を生じる反応とを、いずれも触媒する。本発明において、糖受容体基質はフラボノイドであり、糖供与体は、UDP-ガラクトース及びUDP-グルコースである。本発明のある態様のタンパク質は、UDP-ガラクトースから、糖受容体基質であるフラボノイド(例えば、フラボノール等)の3位の水酸基にガラクトース残基を転移し、ガラクトース配糖体とUDPとを生じる反応を触媒する。また、本発明の別のある態様のタンパク質は、UDP-グルコースから、糖受容体基質であるフラボノイド(例えば、フラボノール等)の3位の水酸基にグルコース残基を転移し、グルコース配糖体とUDPとを生じる反応を触媒する。さらに、本発明の別のある態様のタンパク質は、併用するUDP-ガラクトース及びUDP-グルコースから、糖受容体基質であるフラボノイド(例えば、フラボノール等)の3位の水酸基にガラクトース残基及びグルコース残基を転移し、ガラクトース配糖体とグルコース配糖体とUDPとを生じる反応を触媒する。
The protein of the present invention can also be produced by chemical synthesis methods such as the Fmoc method (fluorenylmethyloxycarbonyl method) and the tBoc method (t-butyloxycarbonyl method). It can also be chemically synthesized using peptide synthesizers such as Advanced Chemtech, Perkin Elmer, Pharmacia, Protein Technology Instrument, Syntheselve Vega, Perceptive, Shimadzu, etc. .
Here, the protein of the present invention is a flavonoid 3-position galactose-glucosyltransferase. “Galactose-glucosyltransferase” refers to a reaction in which a galactose residue is transferred from a sugar donor to a sugar acceptor substrate to produce a galactose glycoside, and a glucose residue is transferred from the sugar donor to a sugar acceptor substrate. Both reactions that produce glycosides are catalyzed. In the present invention, the sugar acceptor substrate is a flavonoid, and the sugar donors are UDP-galactose and UDP-glucose. A protein according to an embodiment of the present invention is a reaction in which a galactose residue is transferred from UDP-galactose to a hydroxyl group at the 3-position of a flavonoid (eg, flavonol) as a sugar acceptor substrate to generate a galactose glycoside and UDP. To catalyze. In another embodiment of the present invention, the protein transfers a glucose residue from UDP-glucose to a hydroxyl group at the 3-position of a flavonoid (eg, flavonol) that is a sugar receptor substrate. Catalyze the reaction that yields Furthermore, the protein according to another aspect of the present invention includes a galactose residue and a glucose residue from a combined UDP-galactose and UDP-glucose to a hydroxyl group at the 3-position of a flavonoid (eg, flavonol) as a sugar receptor substrate. To catalyze the reaction that produces galactose glycosides, glucose glycosides and UDP.

糖受容体基質のフラボノイドには、フラボノール、フラバノン、イソフラボン、アントシアニジン、フラボンC配糖体、オーロン及びカテキン等が好ましく挙げられる。このうち、フラボノールとしては、例えば、ケルセチン、ミリセチン、ラリシトリン、イソラムネチン、シリンゲチン及びケンフェロール等を挙げることができる。フラバノンとしては、例えば、ナリンゲニン等を挙げることができる。イソフラボンとしては、例えば、ジェニステイン、ダイゼイン及びホルモノネチン等を挙げることができる。アントシアニジンとしては、例えば、シアニジン、デルフィニジン及びペラルゴニジン等を挙げることができる。フラボンC配糖体としては、例えば、ビテキシン、イソビテキシン及びオリエンチン等を挙げることができる。オーロンとしては、例えば、オーレウシジン等を挙げることができる。カテキンとしては、例えば、カテキン及びエピガロカテキンガレート等を挙げることができる。本発明において、糖受容体基質のフラボノイドとしては、上述した中でも、フラボノールがより好ましく、特に好ましくはケルセチン、ケンフェロール及びイソラムネチンである。   Preferred flavonoids for the sugar receptor substrate include flavonols, flavanones, isoflavones, anthocyanidins, flavone C glycosides, aurones and catechins. Among these, examples of the flavonol include quercetin, myricetin, laricitrine, isorhamnetin, syringethin, kaempferol and the like. Examples of flavanones include naringenin. Examples of isoflavones include genistein, daidzein, and formononetin. Examples of anthocyanidins include cyanidin, delphinidin and pelargonidin. Examples of flavone C glycosides include vitexin, isovitexin and orientin. Examples of auron include aureusidin and the like. Examples of catechins include catechin and epigallocatechin gallate. In the present invention, among the flavonoids of the sugar receptor substrate, flavonol is more preferable among the above, and quercetin, kaempferol and isorhamnetin are particularly preferable.


3.ベクター及びこれを導入した形質転換体
本発明はまた、別の実施形態において、本発明のポリヌクレオチドを含有する発現ベクターを提供する。本発明の発現ベクターは、本発明のポリヌクレオチド(例えば、前記(a)〜(j)のいずれかのポリヌクレオチド)を含有する。好ましくは、本発明の発現ベクターは、前記(g)〜(j)のいずれかのポリヌクレオチドを含有する。さらに好ましくは、本発明の発現ベクターは、配列番号3の塩基配列からなるポリヌクレオチド、又は、配列番号4で表わされるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチドを含有する。
本発明のベクターは、通常、(i) 宿主細胞内で転写可能なプロモーター;(ii) 該プロモーターに結合した、本発明のポリヌクレオチド(例えば、前記(a)〜(j)のいずれかのポリヌクレオチド);及び (iii) RNA分子の転写終結及びポリアデニル化に関し、宿主細胞内で機能するシグナルを構成要素として含む発現カセットを含むように構成される。このように構築されるベクターは、宿主細胞に導入される。発現ベクターの作製方法としては、プラスミド、ファージ又はコスミドなどを用いる方法が挙げられるが特に限定されない。

3. Vector and Transformant Introducing the Vector In another embodiment, the present invention also provides an expression vector containing the polynucleotide of the present invention. The expression vector of the present invention contains the polynucleotide of the present invention (for example, the polynucleotide of any one of (a) to (j) above). Preferably, the expression vector of the present invention contains any one of the polynucleotides (g) to (j). More preferably, the expression vector of the present invention contains a polynucleotide comprising a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 or a polynucleotide encoding a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4.
The vector of the present invention usually contains (i) a promoter capable of being transcribed in a host cell; (ii) a polynucleotide of the present invention bound to the promoter (for example, any of the polynucleotides (a) to (j) above). Nucleotides); and (iii) with respect to transcription termination and polyadenylation of RNA molecules, configured to include an expression cassette containing as a component a signal that functions in the host cell. The vector thus constructed is introduced into a host cell. As a method for producing an expression vector, a method using a plasmid, phage, cosmid or the like can be mentioned, but it is not particularly limited.

ベクターの具体的な種類は特に限定されず、宿主細胞中で発現可能なベクターが適宜選択され得る。すなわち、宿主細胞の種類に応じて、確実に本発明のポリヌクレオチドを発現させるために適宜プロモーター配列を選択し、これと本発明のポリヌクレオチドを各種プラスミド等に組み込んだベクターを発現ベクターとして用いればよい。
本発明の発現ベクターは、導入されるべき宿主の種類に依存して、発現制御領域(例えば、プロモーター、ターミネーター及び/又は複製起点等)を含有する。細菌用発現ベクターのプロモーターとしては、慣用的なプロモーター(例えば、trcプロモーター、tacプロモーター、lacプロモーター等)が使用され、酵母用プロモーターとしては、例えば、グリセルアルデヒド3リン酸デヒドロゲナーゼプロモーター、PH05プロモーター等が挙げられ、糸状菌用プロモーターとしては、例えば、アミラーゼ、trpC等が挙げられる。また動物細胞宿主用プロモーターとしては、ウイルス性プロモーター(例えば、SV40初期プロモーター、SV40後期プロモーター等)が挙げられる。
発現ベクターは、少なくとも1つの選択マーカーを含むことが好ましい。このようなマーカーとしては、栄養要求性マーカー(ura5、niaD)、ハイグロマイシン耐性遺伝子、ゼオシン耐性遺伝子、ジェネチシン耐性遺伝子(G418r)、銅耐性遺伝子(CUP1)(Marin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 81, p. 337, 1984)、セルレニン耐性遺伝子(fas m, PDR4)(それぞれ、猪腰淳嗣ら, 生化学, vol. 64, p. 660, 1992;Hussain et al., Gene, vol. 101, p. 149, 1991)などが利用可能である。
The specific type of vector is not particularly limited, and a vector that can be expressed in a host cell can be appropriately selected. That is, according to the type of the host cell, a promoter sequence is appropriately selected in order to reliably express the polynucleotide of the present invention, and a vector in which this and the polynucleotide of the present invention are incorporated into various plasmids or the like is used as an expression vector. Good.
The expression vector of the present invention contains an expression control region (for example, a promoter, a terminator and / or an origin of replication) depending on the type of host to be introduced. Conventional promoters (eg, trc promoter, tac promoter, lac promoter, etc.) are used as promoters for bacterial expression vectors. Examples of yeast promoters include glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase promoter, PH05 promoter, etc. Examples of the promoter for filamentous fungi include amylase and trpC. Examples of promoters for animal cell hosts include viral promoters (eg, SV40 early promoter, SV40 late promoter, etc.).
The expression vector preferably contains at least one selectable marker. Such markers include auxotrophic markers (ura5, niaD), hygromycin resistance gene, zeocin resistance gene, geneticin resistance gene (G418r), copper resistance gene (CUP1) (Marin et al., Proc. Natl. Acad Sci. USA, vol. 81, p. 337, 1984), cerulenin resistance gene (fas m, PDR4) (respectively, Ogura et al., Biochemistry, vol. 64, p. 660, 1992; Hussain et al. Gene, vol. 101, p. 149, 1991) can be used.

また、本発明は、本発明のポリヌクレオチド(例えば、前記(a)〜(j)のいずれかのポリヌクレオチド)が導入された形質転換体を提供する。
形質転換体の作製方法(生産方法)は特に限定されないが、例えば、上述した組換えベクターを宿主に導入して形質転換する方法が挙げられる。ここで用いられる宿主細胞は、特に限定されるものではなく、従来公知の各種細胞を好適に用いることができる。具体的には、例えば、大腸菌(Escherichia coli)等の細菌、酵母(出芽酵母Saccharomyces cerevisiae、分裂酵母Schizosaccharomyces pombe)、線虫(Caenorhabditis elegans)、アフリカツメガエル(Xenopus laevis)の卵母細胞等を挙げることができる。上記の宿主細胞のための適切な培養培地及び条件は当分野で周知である。また、形質転換の対象となる生物も特に限定されるものではなく、上記宿主細胞で例示した各種微生物、植物又は動物が挙げられる。
宿主細胞の形質転換方法としては一般に用いられる公知の方法が利用できる。例えば、エレクトロポレーション法(Mackenxie D. A. et al., Appl. Environ. Microbiol., vol. 66, p. 4655-4661, 2000)、パーティクルデリバリー法(特開2005-287403「脂質生産菌の育種方法」に記載の方法)、スフェロプラスト法(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 75, p. 1929, 1978)、酢酸リチウム法(J. Bacteriology, vol. 153, p. 163, 1983)、Methods in yeast genetics, 2000 Edition : A Cold Spring Harbor Laboratory Course Manualなどに記載の方法)で実施可能であるが、これらに限定されない。
The present invention also provides a transformant into which the polynucleotide of the present invention (for example, any one of the polynucleotides (a) to (j) above) is introduced.
A method for producing a transformant (production method) is not particularly limited, and examples thereof include a method for transformation by introducing the above-described recombinant vector into a host. The host cell used here is not particularly limited, and various conventionally known cells can be suitably used. Specifically, for example, bacteria such as Escherichia coli, yeast (budding yeast Saccharomyces cerevisiae, fission yeast Schizosaccharomyces pombe), nematode (Caenorhabditis elegans), Xenopus laevis oocytes, etc. Can do. Appropriate culture media and conditions for the above-described host cells are well known in the art. In addition, the organism to be transformed is not particularly limited, and examples thereof include various microorganisms, plants and animals exemplified in the host cell.
As a method for transforming a host cell, a publicly known method can be used. For example, an electroporation method (Mackenxie DA et al., Appl. Environ. Microbiol., Vol. 66, p. 4655-4661, 2000), a particle delivery method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-287403, “Method of Breeding Lipid-Producing Bacteria”) Method), spheroplast method (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 75, p. 1929, 1978), lithium acetate method (J. Bacteriology, vol. 153, p. 163, 1983) , Methods in yeast genetics, 2000 Edition: A Cold Spring Harbor Laboratory Course Manual, etc.), but is not limited thereto.

本発明の別の態様において、形質転換体は、植物形質転換体であり得る。本実施形態に係る植物形質転換体は、本発明に係るポリヌクレオチドを含む組換えベクターを、当該ポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドが発現され得るように植物中に導入することによって取得される。
組換え発現ベクターを用いる場合、植物体の形質転換に用いられる組換え発現ベクターは、当該植物内で本発明に係るポリヌクレオチドを発現させることが可能なベクターであれば特に限定されない。このようなベクターとしては、例えば、植物細胞内でポリヌクレオチドを構成的に発現させるプロモーター(例えば、カリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーター)を有するベクター又は外的な刺激によって誘導性に活性化されるプロモーターを有するベクターが挙げられる。
本発明において形質転換の対象となる植物は、植物体全体、植物器官(例えば葉、花弁、茎、根、種子など)、植物組織(例えば表皮、師部、柔組織、木部、維管束、柵状組織、海綿状組織など)又は植物培養細胞、あるいは種々の形態の植物細胞(例えば、懸濁培養細胞)、プロトプラスト、葉の切片、カルスなどのいずれをも意味する。形質転換に用いられる植物としては、特に限定されず、単子葉植物綱又は双子葉植物綱に属する植物のいずれでもよい。
In another embodiment of the present invention, the transformant can be a plant transformant. The plant transformant according to this embodiment is obtained by introducing a recombinant vector containing the polynucleotide according to the present invention into a plant so that the polypeptide encoded by the polynucleotide can be expressed.
When a recombinant expression vector is used, the recombinant expression vector used for transformation of the plant body is not particularly limited as long as it is a vector capable of expressing the polynucleotide according to the present invention in the plant. Examples of such a vector include a vector having a promoter that constitutively expresses a polynucleotide in plant cells (for example, the cauliflower mosaic virus 35S promoter) or a promoter that is inducibly activated by an external stimulus. The vector which has is mentioned.
Plants to be transformed in the present invention include whole plants, plant organs (eg leaves, petals, stems, roots, seeds, etc.), plant tissues (eg epidermis, phloem, soft tissue, xylem, vascular bundle, It means any of a palisade tissue, a spongy tissue, etc.) or a plant culture cell, or various forms of plant cells (eg, suspension culture cells), protoplasts, leaf sections, callus, and the like. The plant used for transformation is not particularly limited, and may be any plant belonging to the monocotyledonous plant class or the dicotyledonous plant class.

植物への遺伝子の導入には、当業者に公知の形質転換方法(例えば、アグロバクテリウム法、遺伝子銃、PEG法、エレクトロポレーション法など)が用いられる。例えば、アグロバクテリウムを介する方法と直接植物細胞に導入する方法が周知である。アグロバクテリウム法を用いる場合は、構築した植物用発現ベクターを適当なアグロバクテリウム(例えば、アグロバクテリウム・チュメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens))に導入し、この株をリーフディスク法(内宮博文著、植物遺伝子操作マニュアル(1990)27〜31頁、講談社サイエンティフィック、東京)などに従って無菌培養葉片に感染させ、形質転換植物を得ることができる。また、Nagelらの方法(Micribiol.Lett., 67, 325 (1990))が用いられ得る。この方法は、まず、例えば発現ベクターをアグロバクテリウムに導入し、次いで、形質転換されたアグロバクテリウムをPlantMolecular Biology Manual(S.B.Gelvinら、Academic Press Publishers)に記載の方法で植物細胞又は植物組織に導入する方法である。ここで、「植物組織」とは、植物細胞の培養によって得られるカルスを含む。アグロバクテリウム法を用いて形質転換を行う場合には、バイナリーベクター(pBI121又はpPZP202など)を使用することができる。   For the introduction of genes into plants, transformation methods known to those skilled in the art (for example, Agrobacterium method, gene gun, PEG method, electroporation method, etc.) are used. For example, a method using Agrobacterium and a method for directly introducing it into plant cells are well known. When the Agrobacterium method is used, the constructed plant expression vector is introduced into an appropriate Agrobacterium (for example, Agrobacterium tumefaciens), and this strain is introduced into the leaf disk method (Hirofumi Uchimiya). Author, Plant Gene Manipulation Manual (1990), pp. 27-31, Kodansha Scientific, Tokyo) and the like can be used to infect sterile cultured leaf pieces to obtain transformed plants. The method of Nagel et al. (Micribiol. Lett., 67, 325 (1990)) can also be used. In this method, for example, an expression vector is first introduced into Agrobacterium, and then transformed Agrobacterium is introduced into plant cells or plant tissues by the method described in the Plant Molecular Biology Manual (SBGelvin et al., Academic Press Publishers). It is a method to introduce. Here, “plant tissue” includes callus obtained by culturing plant cells. In the case of performing transformation using the Agrobacterium method, a binary vector (such as pBI121 or pPZP202) can be used.

また、遺伝子を直接植物細胞又は植物組織に導入する方法としては、エレクトロポレーション法、遺伝子銃法が知られている。遺伝子銃を用いる場合は、植物体、植物器官、植物組織自体をそのまま使用してもよく、切片を調製した後に使用してもよく、プロトプラストを調製して使用してもよい。このように調製した試料を遺伝子導入装置(例えばPDS-1000(BIO-RAD社)など)を用いて処理することができる。処理条件は植物又は試料によって異なるが、通常は450〜2000psi程度の圧力、4〜12cm程度の距離で行う。
遺伝子が導入された細胞又は植物組織は、まずハイグロマイシン耐性などの薬剤耐性で選択され、次いで定法によって植物体に再生される。形質転換細胞から植物体の再生は、植物細胞の種類に応じて当業者に公知の方法で行うことが可能である。
植物培養細胞を宿主として用いる場合は、形質転換は、組換えベクターを遺伝子銃、エレクトロポレーション法などで培養細胞に導入する。形質転換の結果得られるカルスやシュート、毛状根などは、そのまま細胞培養、組織培養又は器官培養に用いることが可能であり、また従来知られている植物組織培養法を用い、適当な濃度の植物ホルモン(オーキシン、サイトカイニン、ジベレリン、アブシジン酸、エチレン、ブラシノライドなど)の投与などによって植物体に再生させることができる。
As a method for directly introducing a gene into a plant cell or plant tissue, an electroporation method and a gene gun method are known. When using a gene gun, a plant body, a plant organ, and a plant tissue itself may be used as they are, or may be used after preparing a section, or a protoplast may be prepared and used. The sample thus prepared can be processed using a gene transfer apparatus (for example, PDS-1000 (BIO-RAD)). Treatment conditions vary depending on the plant or sample, but are usually performed at a pressure of about 450 to 2000 psi and a distance of about 4 to 12 cm.
A cell or plant tissue into which a gene has been introduced is first selected for drug resistance such as hygromycin resistance, and then regenerated into a plant by a conventional method. Regeneration of a plant body from a transformed cell can be performed by a method known to those skilled in the art depending on the type of plant cell.
When plant cultured cells are used as a host, transformation is carried out by introducing a recombinant vector into the cultured cells using a gene gun, electroporation method or the like. Callus, shoots, hairy roots, etc. obtained as a result of transformation can be used as they are for cell culture, tissue culture or organ culture, and can be used at a suitable concentration using conventionally known plant tissue culture methods. It can be regenerated into plants by administration of plant hormones (auxin, cytokinin, gibberellin, abscisic acid, ethylene, brassinolide, etc.).

遺伝子が植物に導入されたか否かの確認は、PCR法、サザンハイブリダイゼーション法、ノーザンハイブリダイゼーション法などによって行うことができる。例えば、形質転換植物からDNAを調製し、DNA特異的プライマーを設計してPCRを行う。PCRは、前記プラスミドを調製するために使用した条件と同様の条件で行うことができる。その後は、増幅産物についてアガロースゲル電気泳動、ポリアクリルアミドゲル電気泳動又はキャピラリー電気泳動などを行い、臭化エチジウム、SYBR Green液などによって染色し、そして増幅産物を1本のバンドとして検出することによって、形質転換されたことを確認することができる。また、予め蛍光色素などによって標識したプライマーを用いてPCRを行い、増幅産物を検出することもできる。さらに、マイクロプレートなどの固相に増幅産物を結合させ、蛍光又は酵素反応などによって増幅産物を確認する方法も採用することができる。
本発明に係るポリヌクレオチドがゲノム内に組み込まれた形質転換植物体が一旦取得されれば、当該植物体の有性生殖又は無性生殖によって子孫を得ることができる。また、当該植物体又はその子孫、あるいはこれらのクローンから、例えば、種子、果実、切穂、塊茎、塊根、株、カルス、プロトプラストなどを得て、それらを基に当該植物体を量産することができる。従って、本発明には、本発明に係るポリヌクレオチドが発現可能に導入された植物体、若しくは当該植物体と同一の性質を有する当該植物体の子孫、又はこれら由来の組織も含まれる。
Whether or not a gene has been introduced into a plant can be confirmed by PCR, Southern hybridization, Northern hybridization, or the like. For example, DNA is prepared from a transformed plant, PCR is performed by designing DNA-specific primers. PCR can be performed under the same conditions as those used for preparing the plasmid. After that, the amplified product is subjected to agarose gel electrophoresis, polyacrylamide gel electrophoresis or capillary electrophoresis, stained with ethidium bromide, SYBR Green solution, etc., and the amplified product is detected as a single band, It can be confirmed that it has been transformed. Moreover, PCR can be performed using a primer previously labeled with a fluorescent dye or the like to detect an amplification product. Furthermore, it is possible to employ a method in which the amplification product is bound to a solid phase such as a microplate and the amplification product is confirmed by fluorescence or enzyme reaction.
Once a transformed plant in which the polynucleotide of the present invention is integrated into the genome is obtained, offspring can be obtained by sexual or asexual reproduction of the plant. Further, for example, seeds, fruits, cuttings, tubers, tuberous roots, strains, callus, protoplasts, etc. can be obtained from the plant or its progeny, or clones thereof, and the plant can be mass-produced based on them. it can. Therefore, the present invention also includes a plant body into which the polynucleotide according to the present invention is introduced so that it can be expressed, or a progeny of the plant body having the same properties as the plant body, or a tissue derived therefrom.

また、種々の植物に対する形質転換方法が既に報告されている。本発明に係る形質転換体植物としては、例えば、ブドウ、ゴマ、イネ、タバコ、オオムギ、コムギ、ナタネ、ポテト、トマト、ポプラ、バナナ、ユーカリ、サツマイモ、タイズ、アルファルファ、ルーピン、トウモロコシ、カリフラワー、バラ、キク、カーネーション、キンギョソウ、シクラメン、ラン、トルコギキョウ、フリージア、ガーベラ、グラジオラス、カスミソウ、カランコエ、ユリ、ペラルゴニウム、ゼラニウム、ペチュニア、トレニア、チューリップ、レンギョウ、シロイヌナズナ及びミヤコグサなどが挙げられるがこれらに限定されない。
本発明のある態様によれば、形質転換植物体は機能性食品材料用植物体である。
In addition, transformation methods for various plants have already been reported. Examples of the transformant plant according to the present invention include grape, sesame, rice, tobacco, barley, wheat, rapeseed, potato, tomato, poplar, banana, eucalyptus, sweet potato, tides, alfalfa, lupine, corn, cauliflower, rose , Chrysanthemum, carnation, snapdragon, cyclamen, orchid, eustoma, freesia, gerbera, gladiolus, gypsophila, kalanchoe, lily, pelargonium, geranium, petunia, torenia, tulip, forsythia, Arabidopsis thaliana and Miyakogusa.
According to an aspect of the present invention, the transformed plant body is a functional food material plant body.


4.本発明のタンパク質の製造方法
本発明はまた、別の実施形態において、上記の形質転換体を用いる本発明のタンパク質の製造方法を提供する。
具体的には、上記形質転換体の培養物から、本発明のタンパク質を分離・精製することによって、本発明のタンパク質を得ることができる。ここで、培養物とは、培養液、培養菌体若しくは培養細胞、又は培養菌体若しくは培養細胞の破砕物のいずれをも意味する。本発明のタンパク質の分離・精製は、通常の方法に従って行うことができる。
具体的には、本発明のタンパク質が培養菌体内若しくは培養細胞内に蓄積される場合には、培養後、通常の方法(例えば、超音波、リゾチーム、凍結融解など)で菌体若しくは細胞を破砕した後、通常の方法(例えば、遠心分離、ろ過など)により本発明のタンパク質の粗抽出液を得ることができる。本発明のタンパク質が培養液中に蓄積される場合には、培養終了後、通常の方法(例えば、遠心分離、ろ過など)により菌体若しくは細胞と培養上清とを分離することにより、本発明のタンパク質を含む培養上清を得ることができる。
このようにして得られた抽出液若しくは培養上清中に含まれる本発明のタンパク質の精製は、通常の分離・精製方法に従って行うことができる。分離・精製方法としては、例えば、硫酸アンモニウム沈殿、ゲルろ過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、逆相高速液体クロマトグラフィー、透析法及び限外ろ過法等を、単独で又は適宜組み合わせて用いることができる。

4). In another embodiment, the present invention also provides a method for producing the protein of the present invention using the transformant described above.
Specifically, the protein of the present invention can be obtained by separating and purifying the protein of the present invention from the culture of the transformant. Here, the culture means any of a culture solution, cultured cells or cultured cells, or crushed cells of cultured cells or cultured cells. Separation and purification of the protein of the present invention can be carried out according to a usual method.
Specifically, when the protein of the present invention accumulates in cultured cells or cells, the cells or cells are disrupted after culturing by an ordinary method (for example, ultrasound, lysozyme, freeze-thawing, etc.). After that, a crude extract of the protein of the present invention can be obtained by a usual method (for example, centrifugation, filtration, etc.). When the protein of the present invention is accumulated in the culture solution, the cells or cells and the culture supernatant are separated from each other by the usual method (for example, centrifugation, filtration, etc.) after completion of the culture. A culture supernatant containing the protein can be obtained.
Purification of the protein of the present invention contained in the extract or culture supernatant thus obtained can be performed according to a usual separation / purification method. Separation / purification methods include, for example, ammonium sulfate precipitation, gel filtration chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, reverse phase high performance liquid chromatography, dialysis method, ultrafiltration method, etc., alone or in appropriate combination. be able to.


5.ガラクトース配糖体及びグルコース配糖体の製造方法
さらに、本発明は、本発明のタンパク質を用いてガラクトース配糖体及び/又はグルコース配糖体を製造する方法を提供する。
本発明のタンパク質は、糖受容体基質としてのフラボノイドに、糖供与体としてのUDP-ガラクトースからガラクトースを転移する反応、及び糖供与体としてのUDP-グルコースからグルコースを転移する反応を触媒する(いずれの反応も、詳しくは、フラボノイドの3位の水酸基に転移する反応である)。従って、本発明のタンパク質を用いることにより、糖受容体基質及び糖供与体を原料として、ガラクトース配糖体及び/又はグルコース配糖体を製造することができる。糖供与体としてUDP-ガラクトースのみを用いた場合はガラクトース配糖体を製造でき、UDP-グルコースのみを用いた場合はグルコース配糖体を製造でき、UDP-ガラクトース及びUDP-グルコースを同時に用いた場合は、ガラクトース配糖体及びグルコース配糖体を同時に製造できる。糖受容体基質としては、フラボノイドの中でも、フラボノールが好ましく、特に好ましくはケルセチン、ケンフェロール及びミリセチンである。

5. Method for Producing Galactose Glycoside and Glucose Glycoside Further, the present invention provides a method for producing a galactose glycoside and / or a glucose glycoside using the protein of the present invention.
The protein of the present invention catalyzes a reaction for transferring galactose from UDP-galactose as a sugar donor to a flavonoid as a sugar acceptor substrate, and a reaction for transferring glucose from UDP-glucose as a sugar donor (whichever This reaction is also a reaction that transfers to the hydroxyl group at the 3-position of the flavonoid). Therefore, by using the protein of the present invention, a galactose glycoside and / or a glucose glycoside can be produced using a sugar acceptor substrate and a sugar donor as raw materials. When only UDP-galactose is used as a sugar donor, a galactose glycoside can be produced. When only UDP-glucose is used, a glucose glycoside can be produced. When UDP-galactose and UDP-glucose are used at the same time. Can simultaneously produce a galactose glycoside and a glucose glycoside. Among the flavonoids, flavonol is preferable as the sugar receptor substrate, and quercetin, kaempferol and myricetin are particularly preferable.

例えば、1 mMの糖受容体基質、2 mMの糖供与体、50 mMのリン酸カルシウムバッファー(pH7.5)及び20μMの本発明のタンパク質を含む溶液を調製し、30℃で、30分間反応させることにより、ガラクトース配糖体及び/又はグルコース配糖体を製造することができる。この溶液から、ガラクトース配糖体は、公知の方法により分離・精製することができる。具体的には、例えば、硫酸アンモニウム沈殿、ゲルろ過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、逆相高速液体クロマトグラフィー、透析法及び限外ろ過法などを、単独で又は適宜組み合わせて用いることができる。
このようにして得られるガラクトース配糖体は、機能性食品の材料、その生体内での機能を調べるための試薬、又は抗酸化剤などとして有用である。
For example, prepare a solution containing 1 mM sugar acceptor substrate, 2 mM sugar donor, 50 mM calcium phosphate buffer (pH 7.5) and 20 μM of the protein of the present invention, and react at 30 ° C. for 30 minutes. Thus, a galactose glycoside and / or a glucose glycoside can be produced. From this solution, the galactose glycoside can be separated and purified by a known method. Specifically, for example, ammonium sulfate precipitation, gel filtration chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, reverse phase high performance liquid chromatography, dialysis method and ultrafiltration method may be used alone or in appropriate combination. it can.
The galactose glycoside thus obtained is useful as a functional food material, a reagent for examining its function in vivo, or an antioxidant.


以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

遺伝子クローニング
本実施例において用いる分子生物学的手法は、他で詳述しない限り、Molecular Cloning(Sambrookra,Cold Spring Harbour Laboratory Press,2001)に記載の方法に従った。
ブドウ由来フラボノイド3位グルコース転移酵素遺伝子であるVvGT1(Offen, W. et al., EMBO J., vol. 25, p. 1396-1405, 2006)の完全長配列を基に、Istituto Agrario San Michele all'Adige(IASMA)が提供するブドウゲノムデータベース(http://genomics.research.iasma.it/iasma/)に対してBlastホモロジー検索を行った。その結果、相同性の高い7種の候補UGT遺伝子を見出した(図1)。これらはMEGA4プログラム(Tamura, K. et al., Mol. Biol. Evol., vol. 24, p. 1596-1599, 2007)を利用したNJ系統樹解析によってフラボノイド3位UGTのクラスターであるCluster Iに属することを確認した(図1)。さらに、候補遺伝子配列を染色体物理地図と照らし合わせることで、染色体上のシンテニーを明らかにした(図2)。VvGT3、VvGT5及びVvGT6は、11番染色体上に同じ転写向きに座位しており、それらの間にはフラボノールスルフォトランスフェラーゼ様遺伝子が共通して見出された(Varin, L. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 89, p. 1286-1290, 1992)。VvGT5及びVvGT6は、特に相同性が高く、遺伝子重複によって生じたパラログであると考えられた。また、6番染色体には同じ転写向きに座位したVvGT2及びVvGT4が見出された。その下流に同じ転写向きにVvGT2及びVvGT4のセットのコピーが見出され、それぞれ順に、VvGT2-like及びVvGT4-likeと命名した。一方、既知のVvGT1は16番染色体に座位した。
Gene Cloning Molecular biological techniques used in this example were according to the method described in Molecular Cloning (Sambrookra, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001) unless otherwise specified.
Based on the full-length sequence of VvGT1 (Offen, W. et al., EMBO J., vol. 25, p. 1396-1405, 2006), a grape-derived flavonoid 3-position glucose transferase gene, Istituto Agrario San Michele all Blast homology search was performed against grape genome database (http://genomics.research.iasma.it/iasma/) provided by 'Adige (IASMA). As a result, seven candidate UGT genes with high homology were found (FIG. 1). These are Cluster I, which is a cluster of flavonoid 3-position UGT by NJ phylogenetic tree analysis using MEGA4 program (Tamura, K. et al., Mol. Biol. Evol., Vol. 24, p. 1596-1599, 2007). (Fig. 1). Furthermore, the synteny on the chromosome was clarified by comparing the candidate gene sequence with the chromosome physical map (FIG. 2). VvGT3, VvGT5 and VvGT6 are located in the same transcriptional orientation on chromosome 11, and a flavonol sulfotransferase-like gene was found in common between them (Varin, L. et al., Proc Natl. Acad. Sci. USA, vol. 89, p. 1286-1290, 1992). VvGT5 and VvGT6 were particularly highly homologous and were considered to be paralogs generated by gene duplication. In addition, VvGT2 and VvGT4 that were located in the same transcription direction were found on chromosome 6. A copy of the set of VvGT2 and VvGT4 was found downstream in the same transcription direction, and named VvGT2-like and VvGT4-like, respectively. On the other hand, the known VvGT1 was located on chromosome 16.

次に、これらのVvGT遺伝子をクローン化するためにブドウ葉由来cDNAを下記の方法で調製し、それを鋳型にPCRによる増幅を行った。ブドウ(Vitis vinifera,品種:Cabernet Sauvignon)の葉0.1gからFruitMate for RNA purification及びFast Pure RNA kit(TaKaRa Bio社)を用いて、製造業者の推奨する方法に従い、トータルRNAを抽出し、そのうち1μgから、SuperScript First-Strand Synthesis System for RT-PCR(Invitrogen社)を製造業者が推奨する条件に従って使用してcDNAを合成した。
VvGT6遺伝子を例に、cDNAクローニング及び発現ベクター構築手順を下記に示す。逆転写によって得られたcDNAを鋳型に、ゲノム配列情報を基にデザインした下記のVvGT6遺伝子特異的プライマー(配列番号1及び2)を用いて、PCRによるVvGT6の単離を試みた。
具体的には、PCR反応液(50μl)は、ブドウ葉由来cDNA 1μl、1×ExTaq buffer(TaKaRaBio)、0.2mM dNTPs、プライマー(配列番号1及び2)各0.4pmol/μl、ExTaq polymerase 2.5unitからなる。PCR反応は、94℃で3分間反応させた後、94℃で1分間、50℃で1分間、72℃で2分間の反応を1サイクルとして、計35サイクルの増幅反応を行った。
Next, in order to clone these VvGT genes, grape leaf-derived cDNA was prepared by the following method, and amplification by PCR was performed using it as a template. Total RNA was extracted from 0.1 g of grape leaves (Vitis vinifera, cultivar: Cabernet Sauvignon) using FruitMate for RNA purification and Fast Pure RNA kit (TaKaRa Bio) according to the manufacturer's recommended method. CDNA was synthesized using the SuperScript First-Strand Synthesis System for RT-PCR (Invitrogen) according to the conditions recommended by the manufacturer.
The procedure for cDNA cloning and expression vector construction is shown below using the VvGT6 gene as an example. An attempt was made to isolate VvGT6 by PCR using the cDNA obtained by reverse transcription as a template and the following VvGT6 gene-specific primers (SEQ ID NOs: 1 and 2) designed based on genomic sequence information.
Specifically, PCR reaction solution (50 μl) was obtained from grape leaf-derived cDNA 1 μl, 1 × ExTaq buffer (TaKaRaBio), 0.2 mM dNTPs, primers (SEQ ID NOs: 1 and 2) each 0.4 pmol / μl, ExTaq polymerase 2.5 unit. Become. The PCR reaction was performed at 94 ° C. for 3 minutes, and then a total of 35 cycles of amplification reaction was performed, with one cycle consisting of 94 ° C. for 1 minute, 50 ° C. for 1 minute, and 72 ° C. for 2 minutes.

CACC-NdeI-VvGT6-Fw:
5'- CAC CCA TAT GAC TGC CAC CGC GAG CTC CAT G -3'(配列番号1)

BglII-VvGT6-RV:
5'- AGA TCT CTA CTT ATT GGT ATC CAA ATG TAA CT -3'(配列番号2)
CACC-NdeI-VvGT6-Fw:
5'-CAC CCA TAT GAC TGC CAC CGC GAG CTC CAT G-3 '(SEQ ID NO: 1)

BglII-VvGT6-RV:
5'- AGA TCT CTA CTT ATT GGT ATC CAA ATG TAA CT -3 '(SEQ ID NO: 2)

PCR反応液を0.8%アガロースゲル電気泳動により分離したところ、約1.4kbのサイズの増幅断片を得た。この増幅断片をpENTR-Directional-TOPOベクター(Invitrogen社)にサブクローニングし、挿入断片の塩基配列を、DNA Sequencer model 3100(Applied Biosystems社)を使用して、合成オリゴヌクレオチドプライマーを用いるプライマーウォーキング法によって塩基配列を決定し、この配列と、前記データベースに登録されているピノノアール品種由来の配列(IASMAアクセッション番号:VV78X045394.7 4)とを比較して、ベクターに挿入されたcDNAがVvGT6であることを確認した(配列番号3及び4)。 When the PCR reaction solution was separated by 0.8% agarose gel electrophoresis, an amplified fragment having a size of about 1.4 kb was obtained. This amplified fragment is subcloned into the pENTR-Directional-TOPO vector (Invitrogen), and the base sequence of the inserted fragment is determined by the primer walking method using synthetic oligonucleotide primers using DNA Sequencer model 3100 (Applied Biosystems). The sequence was determined, and this sequence and the sequence derived from the Pinot Noir varieties registered in the database (IASMA accession number: VV78X045394.7) Compared with 4), it was confirmed that the cDNA inserted into the vector was VvGT6 (SEQ ID NOs: 3 and 4).

VvGT6のcDNA配列:
ATGACTGCCACCGCGAGCTCCATGGACAGGCATGTTGCAGTATTGGGGTTCCCCCCCCATGCAGCTACCCTCTTAAAACTCCTGCGCAGATTAGCATCTGCCGCACCCACCACCATCTTCTCCTTCTTCAACACTGCCAAAGCCAACAACTCCATCTTCTCTCCTCAGAGTCCCCACGGCCTTCACAATCTAAGAGTCTATGATGTGGCAGACGGCGTGCCTGAGGGTCATGTGCTTTCAGCAAACCCTCTGGAACGCATCGACCTGTTCTTCAAGGCGACGCCTGGGAACTTTTATGATGCCATACAAGTGGCGGAGGCGGAGATTGGAAGGAAGATAAGTTGCTTGGTGAGTGATGCCTTTTTGTGGTTTACTGCTGATATGGCTGAGGAAATGCGGGTTCCCTGGTTGGCAATTTGGACTAGTGCGCTCTGCTCACTCTCCGTTCACATTTATACTGATGCTATCCGGGAAGCGGTGAAGGTTGTGGGGCGGGTGCAAGACCAAACCCTTGATTTCATTCCAGGATTCTCAGCAATAAAGGTTGAAGACCTACCTGAAGGAATAGTTTTCGGGGACATAGAATCTCCTTTTGCATGCATGTTGCATAAAATGGGGCTCACGCTGCCACGAGCAACCGCTGTTGCCACAAACTCCTTTGAAGAACTAGAGCCCATTGTCACAAATGATCCCAAGTCGAAGCTCCAAAAAGTTCTTGCTGTTGGTCCTTTTGATCTATCTTCACCACCACAGTTGATATTGGACGCTAGTGGTTGCCTGCCATGGTTAGACAATAAAAAAGAAGCATCAGTGGCATATGTTAGTTTTGGAAGCATAGCAACACCACCACCCAACGAGATTGTAGCATTGGCAGAAGCCCTAGAAGCAACTGGGATACCGTTTCTTTGGTCTCTTAGGGAACATGCAATGGACAATTTACCAAAAGGATTTCTAGAGAGGACGACTGCTCATGGAAAAGTTGTTTCGTGGGCTCCTCAACCTCAAATCTTAGCACATGCCTCAGTTGGAGTGTTTATTACTCATAGTGGTTGGAACTCGGTGATTGAGAGTATAGTTGGTGGTGTGCCTATGATCTGTAGGCCATTCTTTGGAGATCAATGTATCGACAAGCGGATGGTAGAGGATGTATGGGGGATTGGTGTGGGAGTTGAGGGAGGGGTCCTCACGAAAAGTGGAGTAATGAGTGCTCTAGGACTAATTTTGTCCCATGAAGGGAACAAAATGAGAGAGAAAATTAGAGTCCTGAAAGAGCTTGCTAGAAGGGCTGTTGAACCAAATGGGAGCTCAACTCAAAATTTAAGTAATTTGTTGGAGGTAATCACAACATCTAAGTTACATTTGGATACCAATAAGTAG(配列番号3)
VvGT6 cDNA sequence:
(SEQ ID NO: 3)

VvGT6のアミノ酸配列:
MTATASSMDRHVAVLGFPPHAATLLKLLRRLASAAPTTIFSFFNTAKANNSIFSPQSPHGLHNLRVYDVADGVPEGHVLSANPLERIDLFFKATPGNFYDAIQVAEAEIGRKISCLVSDAFLWFTADMAEEMRVPWLAIWTSALCSLSVHIYTDAIREAVKVVGRVQDQTLDFIPGFSAIKVEDLPEGIVFGDIESPFACMLHKMGLTLPRATAVATNSFEELEPIVTNDPKSKLQKVLAVGPFDLSSPPQLILDASGCLPWLDNKKEASVAYVSFGSIATPPPNEIVALAEALEATGIPFLWSLREHAMDNLPKGFLERTTAHGKVVSWAPQPQILAHASVGVFITHSGWNSVIESIVGGVPMICRPFFGDQCIDKRMVEDVWGIGVGVEGGVLTKSGVMSALGLILSHEGNKMREKIRVLKELARRAVEPNGSSTQNLSNLLEVITTSKLHLDTNK(配列番号4)
Amino acid sequence of VvGT6:
MTATASSMDRHVAVLGFPPHAATLLKLLRRLASAAPTTIFSFFNTAKANNSIFSPQSPHGLHNLRVYDVADGVPEGHVLSANPLERIDLFFKATPGNFYDAIQVAEAEIGRKISCLVSDAFLWFTADMAEEMRVPWLAIWTSALCSLSVHIYTDAIREAVKVVGRVQDQTLDFIPGFSAIKVEDLPEGIVFGDIESPFACMLHKMGLTLPRATAVATNSFEELEPIVTNDPKSKLQKVLAVGPFDLSSPPQLILDASGCLPWLDNKKEASVAYVSFGSIATPPPNEIVALAEALEATGIPFLWSLREHAMDNLPKGFLERTTAHGKVVSWAPQPQILAHASVGVFITHSGWNSVIESIVGGVPMICRPFFGDQCIDKRMVEDVWGIGVGVEGGVLTKSGVMSALGLILSHEGNKMREKIRVLKELARRAVEPNGSSTQNLSNLLEVITTSKLHLDTNK (SEQ ID NO: 4)

プライマー配列内に付加したNdeI及びBglIIの制限酵素部位を利用して約1.4kbのVvGT6断片をpENT-Directional-TOPOベクターから切り出し、大腸菌発現ベクターであるpCold I(TaKaRa Bio社)のNdeI及びBamHIサイトへ連結し、VvGT6の大腸菌発現ベクターを得た。なお、大腸菌ベクター構築の際には、本ベクターのNdeIサイト上流にあるHisタグとVvGT6のオープンリーディングフレームをあわせるようにし、Hisタグと融合したキメラVvGT6タンパク質が発現するよう設計した。   An approximately 1.4 kb VvGT6 fragment was excised from the pENT-Directional-TOPO vector using the NdeI and BglII restriction enzyme sites added in the primer sequence, and the NdeI and BamHI sites of pCold I (TaKaRa Bio), an E. coli expression vector. To obtain an E. coli expression vector of VvGT6. When constructing the E. coli vector, the His tag upstream of the NdeI site of this vector was matched with the open reading frame of VvGT6, and the chimeric VvGT6 protein fused with the His tag was designed to be expressed.

酵素機能解析
本酵素の生化学的な機能を明らかにするために、本酵素を大腸菌において発現させた。
上記で得られたプラスミドを用い、常法に従って大腸菌BL21(DE3)株を形質転換した。得られた形質転換体を、50μg/mlのアンピシリンを含むLB培地(10 g/l typtone pepton,5 g/l yeast extract,1 g/l NaCl)4 mlに、て,37℃で一晩振盪培養した。静止期に達した培養液4 mlを同組成の培地80 mlに接種し、37℃で振盪培養した。菌体濁度(OD600)がおよそ0.5に達した時点で、15℃で30分間コールドショックを行い、その後、濃度0.5 mMのIPTGを添加し、18℃で20時間振盪培養した。
以下のすべての操作は4℃で行った。培養した形質転換体を遠心分離(5,000×g,10分間)にて集菌し、Buffer S[20 mM HEPESバッファー(pH 7.5),20 mM イミダゾール, 14 mM β-メルカプトエタノール]1 ml/g cellを添加して、懸濁した。続いて、超音波破砕(15秒間×8回)を行い、遠心分離(15,000×g,15分間)した。得られた上清を粗酵素液として回収した。この中からHisタグを有するVvGT6発現タンパク質を精製するため、粗酵素液をBuffer Sにて平衡化したHis SpinTrap(GE Healthcare)に負荷し、遠心(70×g,30秒間)した。Bufferで洗浄後、100 mM及び500 mM イミダゾールを含むBuffer S 各5mlにてカラムに結合したタンパク質を段階的に溶出した。各溶出画分をMicrocon YM-30(Amicon)を用いて、20 mM HEPESバッファー(pH 7.5)及び14 mM β-メルカプトエタノールにバッファー置換した(透析倍率1000倍)。
Analysis of enzyme function In order to clarify the biochemical function of this enzyme, this enzyme was expressed in E. coli.
Using the plasmid obtained above, E. coli BL21 (DE3) strain was transformed according to a conventional method. The obtained transformant was shaken at 37 ° C. overnight in 4 ml of LB medium (10 g / l typtone pepton, 5 g / l yeast extract, 1 g / l NaCl) containing 50 μg / ml ampicillin. Cultured. 4 ml of the culture solution that reached the stationary phase was inoculated into 80 ml of the medium having the same composition and cultured with shaking at 37 ° C. When the bacterial turbidity (OD600) reached approximately 0.5, a cold shock was performed at 15 ° C. for 30 minutes, and then 0.5 mM IPTG was added, followed by shaking culture at 18 ° C. for 20 hours.
All the following operations were performed at 4 ° C. The cultured transformants are collected by centrifugation (5,000 × g, 10 minutes), and Buffer S [20 mM HEPES buffer (pH 7.5), 20 mM imidazole, 14 mM β-mercaptoethanol] 1 ml / g cell Was added and suspended. Subsequently, ultrasonic crushing (15 seconds × 8 times) was performed, followed by centrifugation (15,000 × g, 15 minutes). The obtained supernatant was recovered as a crude enzyme solution. In order to purify a VvGT6-expressing protein having a His tag, a crude enzyme solution was loaded on His SpinTrap (GE Healthcare) equilibrated with Buffer S and centrifuged (70 × g, 30 seconds). After washing with Buffer, the protein bound to the column was eluted stepwise with 5 ml each of Buffer S containing 100 mM and 500 mM imidazole. Each elution fraction was substituted with 20 mM HEPES buffer (pH 7.5) and 14 mM β-mercaptoethanol using Microcon YM-30 (Amicon) (dialysis magnification 1000 times).

SDS-PAGE解析の結果、500 mM イミダゾール溶出画分において、VvGT6の推定分子量49.68kDa付近にタンパク質を確認したので、この画分を酵素解析に用いた(図3)。
標準的な酵素反応条件は、以下の通りである。反応液(1 mM 糖供与体,200μM 糖受容体基質,20 mM HEPESバッファー(pH 7.5),精製酵素約2μg)50μlを調製し、酵素溶液を添加することで反応を開始させ、30℃で10分間反応させた。等量の0.1%TFA及び40%CH3CNを添加することにより反応を停止させ、15000 rpm、2分間、4℃で遠心することで得られた上清を、逆相HPLCで分析した。
逆相HPLCシステムは、以下の機器で構成される。Pump AとしてMODEL305(Gilson社)、Pump BとしてMODEL302(Gilson社)、Sample InjectorとしてMODEL231(Gilson社)、Dilutorとして401(Gilson社)、DYNAMIC MIXERとして811B(Gilson社)、Pressure Module(RAININ)、DEGASSERとしてDGU-12A(島津製作所)、検出器としてSPD-M20A DIODE ARRAY DETECTOR(島津製作所)を用いた。
As a result of SDS-PAGE analysis, in the fraction eluted with 500 mM imidazole, protein was confirmed in the vicinity of an estimated molecular weight of VvGT6 of 49.68 kDa, and this fraction was used for enzyme analysis (FIG. 3).
Standard enzyme reaction conditions are as follows. Prepare 50 μl of the reaction solution (1 mM sugar donor, 200 μM sugar acceptor substrate, 20 mM HEPES buffer (pH 7.5), purified enzyme about 2 μg), start the reaction by adding the enzyme solution, Reacted for 1 minute. The reaction was stopped by adding equal amounts of 0.1% TFA and 40% CH 3 CN, and the supernatant obtained by centrifugation at 15000 rpm for 2 minutes at 4 ° C. was analyzed by reverse phase HPLC.
The reverse phase HPLC system consists of the following instruments. MODEL305 (Gilson) as Pump A, MODEL302 (Gilson) as Pump B, MODEL231 (Gilson) as Sample Injector, 401 (Gilson) as Dilutor, 811B (Gilson) as DYNAMIC MIXER, Pressure Module (RAININ), DGU-12A (Shimadzu Corporation) was used as DEGASSER, and SPD-M20A DIODE ARRAY DETECTOR (Shimadzu Corporation) was used as the detector.

フラボノール類のHPLC条件は、以下の通りである。カラムはJ'sphere ODS-M80(4.6×150 mm、YMC)を室温で用い、移動相A(0.2% ギ酸/10% CH3CN)と移動相B(0.2% ギ酸/90% CH3CN)を用いた。溶離条件はB10%で3分間の平衡化をし、10分間の直線濃度勾配(B10%→B40%)、さらに10分間の直線濃度勾配(B40%→B90%)の後、1分間B90%で保持した。その後再びB10%に戻し、10分間平衡化した。流速は0.7 ml/分で行った。検出は、SPD-M20A DIODE ARRAY DETECTORを用いて360 nmで行った。本条件で標準品(標品)のケルセチン、ケルセチン3-ガラクトシド及びケルセチン3-グルコシド(いずれもSIGMA社)は、それぞれ順に、保持時間約17.8分、11.3分及び11.5分に溶出される。
ケルセチンを糖受容体、UDP-ガラクトースを糖供与体とした酵素反応液のHPLC分析の結果、ケルセチン3-ガラクトシドと保持時間が一致する保持時間約11.3分に新たな生成物Aが確認された(図4)。さらに、ケルセチンを糖受容体、UDP-グルコースを糖供与体とした酵素反応液のHPLC分析の結果、ケルセチン3-グルコシドと保持時間が一致する保持時間約11.5分に新たな生成物Bが確認された(図4)。これによってVvGT6遺伝子がフラボノイドの3位にガラクトース及びグルコースを転移する活性を有するF3GalT及びF3GlcT(すなわちF3Gal/GlcT)をコードすることが示された。
The HPLC conditions for flavonols are as follows. The column used was J'sphere ODS-M80 (4.6 x 150 mm, YMC) at room temperature, and mobile phase A (0.2% formic acid / 10% CH 3 CN) and mobile phase B (0.2% formic acid / 90% CH 3 CN) Was used. Elution conditions were equilibrated with B10% for 3 minutes, followed by a 10-minute linear concentration gradient (B10% → B40%), followed by a further 10-minute linear concentration gradient (B40% → B90%), followed by B90% for 1 minute. Retained. Thereafter, it was returned to B10% again and equilibrated for 10 minutes. The flow rate was 0.7 ml / min. Detection was performed at 360 nm using SPD-M20A DIODE ARRAY DETECTOR. Under these conditions, the standard products (standard products) quercetin, quercetin 3-galactoside and quercetin 3-glucoside (all from SIGMA) are eluted in order of retention times of about 17.8 minutes, 11.3 minutes and 11.5 minutes, respectively.
As a result of HPLC analysis of an enzyme reaction solution using quercetin as a sugar acceptor and UDP-galactose as a sugar donor, a new product A was confirmed at a retention time of about 11.3 minutes, which was the same as that of quercetin 3-galactoside ( FIG. 4). Furthermore, as a result of HPLC analysis of an enzyme reaction solution using quercetin as a sugar acceptor and UDP-glucose as a sugar donor, a new product B was confirmed at a retention time of about 11.5 minutes, which was the same as that of quercetin 3-glucoside. (FIG. 4). This indicated that the VvGT6 gene encodes F3GalT and F3GlcT (ie, F3Gal / GlcT) having the activity of transferring galactose and glucose to the 3rd position of the flavonoid.

次に、本酵素の至適pHを求めた。図5に示されるようにpH3からpH10.5までの各種バッファーを調製し、糖受容体として100μMケルセチン、糖供与体として1mM UDP-グルコース、50mMバッファー、1mM DTT及び上記精製VvGT6酵素 100ngを、30℃で10分間反応させた。ケルセチンを加えることで反応を開始し、等量の0.1% TFAを含む40%アセトニトリル溶液を加えることで反応を停止した。反応停止溶液を遠心分離(15000 rpm, 2分間, 4℃)することによって得られた上清100μlをHPLC分析に供し、各バッファー条件における生成物量を比較した。その結果、中性から塩基性領域で強い酵素活性が認められ、その最適pHは8.0であった(図6)。
次に、本酵素の至適温度を求めた。糖受容体として100μMケルセチン、糖供与体として1mM UDP-グルコース、50mM Tricine-NaOH(pH8.0)バッファー、1mM DTT及び上記精製VvGT6酵素100ngを、10、20、30、35、40、45、50及び60℃で、それぞれ15分間反応させた。ケルセチンを加えることで反応を開始し、等量の0.1%TFAを含む40%アセトニトリル溶液を加えることで反応を停止した。反応停止溶液を遠心分離(15000 rpm, 2分間, 4℃)することによって得られた上清100μlをHPLC分析に供し、各温度条件における生成物量を比較した。その結果、最適反応温度は35℃であった(図7)。
Next, the optimum pH of the enzyme was determined. As shown in FIG. 5, various buffers from pH 3 to pH 10.5 were prepared, and 100 μM quercetin as a sugar acceptor, 1 mM UDP-glucose as a sugar donor, 50 mM buffer, 1 mM DTT, and 100 ng of the purified VvGT6 enzyme, 30 The reaction was allowed to proceed for 10 minutes at ° C. The reaction was started by adding quercetin and stopped by adding a 40% acetonitrile solution containing an equal amount of 0.1% TFA. 100 μl of the supernatant obtained by centrifuging the reaction stop solution (15000 rpm, 2 minutes, 4 ° C.) was subjected to HPLC analysis, and the amount of product under each buffer condition was compared. As a result, strong enzyme activity was observed in the neutral to basic region, and the optimum pH was 8.0 (FIG. 6).
Next, the optimum temperature of the enzyme was determined. 100 μM quercetin as a sugar acceptor, 1 mM UDP-glucose, 50 mM Tricine-NaOH (pH 8.0) buffer, 1 mM DTT and 100 ng of the purified VvGT6 enzyme as a sugar donor, 10, 20, 30, 35, 40, 45, 50 And at 60 ° C. for 15 minutes each. The reaction was started by adding quercetin and stopped by adding a 40% acetonitrile solution containing an equal amount of 0.1% TFA. 100 μl of the supernatant obtained by centrifuging the reaction stop solution (15000 rpm, 2 minutes, 4 ° C.) was subjected to HPLC analysis, and the amount of product under each temperature condition was compared. As a result, the optimum reaction temperature was 35 ° C. (FIG. 7).

次に、本酵素の糖供与体特異性について検討した。各糖受容体として100μMケルセチン、1mM各糖供与体(UDP-グルクロン酸、UDP-グルコース及びUDP-ガラクトース、(いずれもSIGMA社))、50mM Tricine-NaOH(pH8.0)バッファー、1mM DTT及び上記精製VvGT6酵素 100ngを、30℃で15分間反応させた。糖受容体を加えることで反応を開始し、等量の0.1%TFAを含む40%アセトニトリル溶液を加えることで停止した。反応停止溶液を遠心分離(15000 rpm, 2分,4℃)することによって得られた上清100μlをHPLC分析に供し、各糖供与体における生成物量を比較した(図8)。その結果、UDP-グルコース及びUDP-ガラクトースを糖供与体にした場合にのみ生成物が得られた。このことからVvGT6は少なくともUDP-グルクロン酸を糖供与体としないことが示された。
次に、本酵素の糖受容体特異性について検討した。ゲニステイン及びダイゼインはフジッコ株式会社から、ナリンゲニンはナカライテスク株式会社から、カプサイシンはSIGMAから購入し、これら以外についてはフナコシ株式会社から購入した。図9に示す各糖受容体100μM、糖供与体として1mM UDP-グルコース、50mM Tricine-NaOH(pH8.0)バッファー、1mM DTT及び上記精製VvGT6酵素 100ngを、30℃で15分間反応させた。糖受容体を加えることで反応を開始し、等量の0.1%TFAを含む40%アセトニトリル溶液を加えることで反応を停止した。反応停止溶液を遠心分離(15000 rpm, 2分, 4℃)することによって得られた上清100μlをHPLC分析に供し、各糖受容体における生成物量を比較した。活性が検出された糖受容体に対しては、UDP-ガラクトースに対する特異性を評価した。その結果、VvGT6はフラボノールに特異的であることが示された(図9)。各種フラボノールに対する速度論パラメーターを図10に示す。
Next, the sugar donor specificity of this enzyme was examined. 100 μM quercetin as each sugar acceptor, 1 mM each sugar donor (UDP-glucuronic acid, UDP-glucose and UDP-galactose (all from SIGMA)), 50 mM Tricine-NaOH (pH 8.0) buffer, 1 mM DTT and the above 100 ng of purified VvGT6 enzyme was reacted at 30 ° C. for 15 minutes. The reaction was started by adding a sugar receptor and stopped by adding a 40% acetonitrile solution containing an equal amount of 0.1% TFA. 100 μl of the supernatant obtained by centrifuging the reaction stop solution (15000 rpm, 2 minutes, 4 ° C.) was subjected to HPLC analysis, and the amount of product in each sugar donor was compared (FIG. 8). As a result, a product was obtained only when UDP-glucose and UDP-galactose were used as sugar donors. This indicates that VvGT6 does not use at least UDP-glucuronic acid as a sugar donor.
Next, the specificity of the enzyme for the sugar receptor was examined. Genistein and daidzein were purchased from Fujicco, Naringenin was purchased from Nacalai Tesque, Capsaicin was purchased from SIGMA, and the others were purchased from Funakoshi. Each sugar acceptor 100 μM shown in FIG. 9, 1 mM UDP-glucose, 50 mM Tricine-NaOH (pH 8.0) buffer, 1 mM DTT and 100 ng of the purified VvGT6 enzyme were reacted at 30 ° C. for 15 minutes. The reaction was started by adding a sugar receptor, and stopped by adding a 40% acetonitrile solution containing an equal amount of 0.1% TFA. 100 μl of the supernatant obtained by centrifuging the reaction stop solution (15000 rpm, 2 minutes, 4 ° C.) was subjected to HPLC analysis, and the amount of product in each sugar receptor was compared. The specificity for UDP-galactose was evaluated for the sugar receptor whose activity was detected. As a result, it was shown that VvGT6 is specific to flavonol (FIG. 9). The kinetic parameters for various flavonols are shown in FIG.

VvGT6のバイファンクショナルな糖供与体選択性を確認するため、UDP-ガラクトース及びUDP-グルコースを同時に用いて反応させた。各糖受容体として100μMケルセチン、1mM各糖供与体(UDP-グルコース及びUDP-ガラクトース)、50mM Tricine-NaOH(pH8.0)バッファー、1mM DTT及び上記精製VvGT6酵素 1000ngを30℃で10分間反応させた。糖受容体を加えることで反応を開始し、等量の0.1%TFAを含む40%アセトニトリル溶液を加えることで停止した。反応停止溶液を遠心分離(15000 rpm, 2分,4℃)することによって得られた上清100μlをHPLC分析に供し、各糖供与体における生成物量を比較した(図10)。HPLC分析条件は下記のとおりである。
カラムはJ'sphere ODS-M80(4.6×150 mm、株式会社ワイエムシィ製)を室温で用い、移動相A(0.2% ギ酸/10% CH3CN)と移動相B(0.2% ギ酸/90% CH3CN)を用いた。溶離条件はB10%で3分間の平衡化し、12分間の直線濃度勾配(B10%→B20%)、さらに8分間の直線濃度勾配(B20%→B90%)の後、1分間B90%で保持した。その後、再びB10%に戻し、10分間平衡化した。流速は0.7 ml/分で行った。検出はSPD-M20A DIODE ARRAY DETECTOR(株式会社 島津製作所製)を用いて360 nmで行った。本条件で標準品のケルセチン、ケルセチン3-グルコシド及びケルセチン3-ガラクトシドは、それぞれ順に、保持時間約23.3分、12.5分及び12.1分に溶出される。分析の結果、同時反応液中には同程度のケルセチン3-ガラクトシドとケルセチン3-グルコシドとが検出された(図10)。
In order to confirm the bifunctional sugar donor selectivity of VvGT6, the reaction was performed using UDP-galactose and UDP-glucose simultaneously. 100 μM quercetin as each sugar acceptor, 1 mM each sugar donor (UDP-glucose and UDP-galactose), 50 mM Tricine-NaOH (pH 8.0) buffer, 1 mM DTT and 1000 ng of the purified VvGT6 enzyme reacted at 30 ° C. for 10 minutes. It was. The reaction was started by adding a sugar receptor and stopped by adding a 40% acetonitrile solution containing an equal amount of 0.1% TFA. 100 μl of the supernatant obtained by centrifuging the reaction stop solution (15000 rpm, 2 minutes, 4 ° C.) was subjected to HPLC analysis, and the amount of product in each sugar donor was compared (FIG. 10). The HPLC analysis conditions are as follows.
The column used was J'sphere ODS-M80 (4.6 × 150 mm, YMC Co., Ltd.) at room temperature, mobile phase A (0.2% formic acid / 10% CH 3 CN) and mobile phase B (0.2% formic acid / 90% CH). 3 CN) was used. Elution conditions were equilibrated with B10% for 3 minutes, held for 12 minutes with a linear concentration gradient (B10% → B20%), and further for 8 minutes with a linear concentration gradient (B20% → B90%), followed by 1 minute with B90%. . Then, it returned to B10% again and equilibrated for 10 minutes. The flow rate was 0.7 ml / min. Detection was performed at 360 nm using SPD-M20A DIODE ARRAY DETECTOR (manufactured by Shimadzu Corporation). Under these conditions, standard quercetin, quercetin 3-glucoside and quercetin 3-galactoside are eluted in this order at retention times of about 23.3 minutes, 12.5 minutes and 12.1 minutes, respectively. As a result of the analysis, the same degree of quercetin 3-galactoside and quercetin 3-glucoside were detected in the simultaneous reaction solution (FIG. 10).

以上のようにVvGT6はUDP-グルコースとUDP-ガラクトースの2種類のUDP糖供与体に特異性を示すバイファンクショナルな新規フラボノイド3位糖転移酵素(F3Gal/GlcT)であることが示された。   As described above, VvGT6 was shown to be a bifunctional novel flavonoid 3-position glycosyltransferase (F3Gal / GlcT) showing specificity for two types of UDP sugar donors, UDP-glucose and UDP-galactose.

遺伝子発現解析
VvGT6の機能領域を同定するために、“Noguchi, A. et al., Plant J., vol. 54, p. 415-427, 2008”に記載の方法と同様の方法で、VvGT6遺伝子のブドウ器官別の遺伝子発現パターンを7500 Real Time PCR System(Applied Biosystems)を用いたSYBR-Green定量RT-PCRによって解析した。
ブドウは、ピノノアール品種及びカベルネソーヴィニョン品種の各器官(葉、葉柄、種子、果実、果皮)から、実施例1と同様の方法でトータルRNAを抽出し、そのうち0.5μgを、Random Hexamerプライマーで逆転写(RT)反応することによって各器官のcDNAを得、これをPCRの鋳型とした。
定量PCRに用いる遺伝子特異的プライマーは、Primer Express 3.0プログラム(Applied Biosystems)を用いて以下の8種をデザインした。VvGT6遺伝子特異的プライマーとして配列番号5及び6に示されるものを用いた。比較対照としての、アントシアニン3位グルコース転移酵素であるVvGT1、及びVvGT6ホモログであるVvGT5についても、それぞれ遺伝子特異的プライマーを設計し解析に供した(VvGT1遺伝子特異的プライマー:配列番号7及び8、VvGT5遺伝子特異的プライマー:配列番号9及び10)。内部標準遺伝子として、ブドウのユビキチン伸長酵素(GenBankアクセッション番号:CAO48597)を採用し、下記の遺伝子特異的プライマー(配列番号11及び12)を用いて増幅した。各VvGT遺伝子の発現量を内部標準遺伝子の発現量で標準化し、ΔΔCt法(Applied Biosystems)によって相対発現量を得た。
Gene expression analysis
In order to identify the functional region of VvGT6, a grape organ of the VvGT6 gene was obtained in the same manner as described in “Noguchi, A. et al., Plant J., vol. 54, p. 415-427, 2008”. Another gene expression pattern was analyzed by SYBR-Green quantitative RT-PCR using 7500 Real Time PCR System (Applied Biosystems).
For grapes, total RNA was extracted from the organs (leaves, petiole, seeds, fruits, and peels) of the Pinot Noir and Cabernet Sauvignon varieties in the same manner as in Example 1, and 0.5 μg of this was reverse transcribed with Random Hexamer primer (RT) By reaction, cDNA of each organ was obtained and used as a PCR template.
The following 8 types of gene-specific primers used for quantitative PCR were designed using Primer Express 3.0 program (Applied Biosystems). As VvGT6 gene-specific primers, those shown in SEQ ID NOs: 5 and 6 were used. As comparative controls, an anthocyanin 3-glucose transferase VvGT1 and a VvGT6 homologue VvGT5 were also designed and analyzed, respectively (VvGT1 gene-specific primers: SEQ ID NOs: 7 and 8, VvGT5). Gene-specific primer: SEQ ID NO: 9 and 10). Grape ubiquitin elongase (GenBank accession number: CAO48597) was adopted as an internal standard gene and amplified using the following gene-specific primers (SEQ ID NOs: 11 and 12). The expression level of each VvGT gene was normalized with the expression level of the internal standard gene, and the relative expression level was obtained by the ΔΔCt method (Applied Biosystems).

VvGT6-Fw:
5'-GGT TCC CTG GTT GGC AAT TT -3'(配列番号5)

VvGT6-Rv:
5'- GCA CCC GCC CCA CAA CCT T -3'(配列番号6)

VvGT1-Fw:
5'- CCC ACC GCC GGT TAT ACC -3'(配列番号7)

VvGT1-Rv:
5'- CGA CCG AGG TGG GTT TTC T -3'(配列番号8)
VvGT6-Fw:
5'-GGT TCC CTG GTT GGC AAT TT-3 '(SEQ ID NO: 5)

VvGT6-Rv:
5'- GCA CCC GCC CCA CAA CCT T-3 '(SEQ ID NO: 6)

VvGT1-Fw:
5'- CCC ACC GCC GGT TAT ACC -3 '(SEQ ID NO: 7)

VvGT1-Rv:
5'- CGA CCG AGG TGG GTT TTC T -3 '(SEQ ID NO: 8)

qVvGT5-Fw1:
5'- GCT CCA TCT CCT CTG CTC AAA -3'(配列番号9)

qVvGT5-Rv2:
5'- GAA AGC ACA AGG TCC TCT -3'(配列番号10)

VvUBQ2-Fw:
5'- TCC AGG ACA AGG AAG GGA TTC -3'(配列番号11)

VvUBQ2-Rv:
5'- GCC ATC CTC AAG CTG CTT TC -3'(配列番号12)
qVvGT5-Fw1:
5'- GCT CCA TCT CCT CTG CTC AAA -3 '(SEQ ID NO: 9)

qVvGT5-Rv2:
5′-GAA AGC ACA AGG TCC TCT-3 ′ (SEQ ID NO: 10)

VvUBQ2-Fw:
5'-TCC AGG ACA AGG AAG GGA TTC-3 '(SEQ ID NO: 11)

VvUBQ2-Rv:
5'- GCC ATC CTC AAG CTG CTT TC -3 '(SEQ ID NO: 12)

その結果、VvGT6遺伝子は、その生成物が蓄積する葉において顕著に発現していることが確認された(図11)。一方、VvGT1遺伝子については、果皮において特異的に発現しており、公知文献(Ford, C. M., et al., J. Biol. Chem., vol. 273, p. 9224-9233, 1998)に記載の結果と一致した。また、VvGT6遺伝子は果皮においても強い発現が認められたため、果皮及びワインにおいて存在しているフラボノール3位ガラクトース配糖体及びグルコース配糖体は、VvGT6によって生成していることが強く示された。VvGT5遺伝子とVvGT6遺伝子とは、類似した遺伝子発現パターンを示し、これらの遺伝子がゲノム上で近い位置に座位することが両遺伝子の協調的な遺伝子発現パターンに影響を与えていると推測された(図2)。   As a result, it was confirmed that the VvGT6 gene was remarkably expressed in the leaves where the product accumulated (FIG. 11). On the other hand, the VvGT1 gene is specifically expressed in the pericarp and is described in known literature (Ford, CM, et al., J. Biol. Chem., Vol. 273, p. 9224-9233, 1998). Consistent with the results. In addition, since the VvGT6 gene was also strongly expressed in the peel, it was strongly shown that the flavonol 3-position galactose glycoside and glucose glycoside present in the peel and wine were produced by VvGT6. The VvGT5 and VvGT6 genes show similar gene expression patterns, and it is speculated that the locus of these genes in close proximity on the genome affects the coordinated gene expression pattern of both genes ( Figure 2).

糖供与体選択性に関与するアミノ酸残基の同定
VvGT6(ブドウ由来フラボノイド3位ガラクトース・グルコース転移酵素)の特徴的な2種の糖供与体選択性を決定しているアミノ酸残基を同定するために、ブドウ由来フラボノイド3位グルコース転移酵素であるVvGT1(“Offen, W. et al. (2006) EMBO J. 25, 1396-1405.”参照)、ブドウ由来フラボノイド3位グルクロン酸転移酵素であるVvGT5、ウド由来フラボノイドガラクトース転移酵素であるACGalT(“Kubo, A. et al. (2004) ABB 429, 198-203.”参照)、及びペチュニア由来フラボノイド3位ガラクトース転移酵素であるPhF3GalT(“Miller, K. D. et al. (1999) J. Biol. Chem. 274, 34011-34019.”参照)について、Clustal-Wによるマルチプルアラメイントを行った。その結果を図12に示した。
図12に示す通り、VvGT6は、活性触媒残基であるVvGT1の20番目のヒスチジン残基(H20)の直前にユニークなプロリン残基(P19)を有していた(“Offen, W. et al. (2006) EMBO J. 25, 1396-1405.”参照)。この位置(P19)は、活性触媒残基のとなりであることから、基質が入り込む活性ポケット近辺に位置すると考えられた。また、VvGT6は、植物のUDP糖依存的配糖体化酵素(UGT)において高く保存されているPSPGボックスにおいて、フラボノイドガラクトース転移酵素において見出されている特徴的なヒスチジン残基を有しておらず、グルコースやグルクロン酸を転位するUGT酵素でみられるグルタミン残基(Q373)が保存されていた。
これら2つのアミノ酸残基(P19及びQ373)の、VvGT6の糖供与体選択性における役割を明らかにするために、VvGT6-P19T変異体及びVvGT6-Q373H変異体を作製し、その糖供与体選択性を検討した。VvGT6-P19T変異体は、野生型VvGT6のアミノ酸配列中の第19番目のプロリン残基(P)をスレオニン残基(T)に置換した変異体タンパク質であり、VvGT6-Q373H変異体は、野生型VvGT6のアミノ酸配列中のVvGT6の第373番目のグルタミン残基(Q)をヒスチジン残基(H)に置換した変異体タンパク質である。
各アミノ酸置換変異は下記プライマー(配列番号13〜18)を用い、“Noguchi, A. et al. (2009) Plant Cell. 21, 1556-1572”に記載の方法に従ってPCRにより導入した。PCR条件は、野生型VvGT6遺伝子のプラスミドを鋳型にし、KOD plus DNAポリメラーゼ(TOYOBO)を用いて96℃で30秒の熱変性後、95℃,30秒→58℃,1分→68℃,3分を1サイクルとする反応を、計25サイクル行った。
具体的には、VvGT6-P19T変異については、まず、VvGT6遺伝子のプラスミドを鋳型にし、配列番号13及び16のプライマーを用いたPCRと、配列番号14及び15のプライマーを用いたPCRとを行い、得られた2種のPCR断片を混合した。次いで、この混合物を希釈したものを鋳型にし、配列番号13及び14のプライマーを用いたPCRを行うことで当該変異(VvGT6-P19T変異)を導入した。
同様に、VvGT6-Q373H変異については、まず、VvGT6遺伝子のプラスミドを鋳型にし、配列番号13及び18のプライマーを用いたPCRと、配列番号14及び17のプライマーを用いたPCRとを行い、得られた2種のPCR断片を混合した。次いで、この混合物を希釈したものを鋳型にし、配列番号13及び14のプライマーを用いたPCRを行うことで、当該変異(VvGT6-Q373H変異)を導入した。
このように変異導入して得られたPCR産物(2種)は、それぞれ、製造業者が推奨する方法により、pENTR-Directional-TOPOベクター(Invitrogen)にサブクローニングし、目的の変異が導入されていることをシークエンシングにより確認した。

CACC-NdeI-VvGT6-Fw:
5'- CACCCATATGACTGCCACCGCGAGCTC -3'(配列番号13)

BglII-VvGT6-Rv:
5'- AGATCTCTACTTATTGGTATCCAA -3'(配列番号14)

VvGT6-P19T-Fw:
5'-TTCCCCACCCATGCAGCTA -3'(配列番号15)

VvGT6-P19T-Rv:
5'-TAGCTGCATGGGTGGGGAA -3'(配列番号16)

VvGT6-Q373H-Fw:
5'- TTCTTTGGAGATCATTGTATCGACA -3'(配列番号17)

VvGT6-Q373H-Rv:
5'-TGTCGATACAATGATCTCCAAAGAA -3'(配列番号18)

プライマー配列内に付加したNdeI及びBglIIの制限酵素部位(上記配列番号13及び14で示される塩基配列中の下線部を付した配列)を利用して、約1.4 kbのVvGT6断片をpENT-Directional-TOPOベクターから切り出し、大腸菌発現ベクターであるpET15b(Novagen)のNdeI及びBamHIサイト間へ連結し、各VvGT6の大腸菌発現ベクターを得た。なお、大腸菌ベクターの構築の際には、当該ベクターのNdeIサイト上流にあるHisタグとVvGT6のオープンリーディングフレームをあわせるようにし、Hisタグと融合したキメラVvGT6タンパク質が発現するよう設計した。
作製されたVvGT6-P19T及びVvGT6-Q373H変異体は、実施例2と同様の方法で大腸菌BL21株に形質転換し、IPTG 1 mM 添加後、18℃で20時間培養し、Hisタグ融合タンパク質として調製した。実施例2と同様の方法により、当該タンパク質の糖供与体選択性について検討した。
その結果、VvGT6-P19T変異体は、糖供与体選択性がUDP-ガラクトースからUDP-グルコースへとややシフトしていたため、P19残基はUDP-ガラクトースの認識に関与する残基であることが示された(下記表1)。また、VvGT6-Q373H変異体は、UDP-グルコースをほとんど糖供与体とせず、UDP-ガラクトースを主たる糖供与体としたことから、Q373残基はVvGT6のUDP-グルコースの認識に必須のアミノ酸残基であることが示された(下記表1)。
以上の結果から、VvGT6の特徴的な2種類の糖供与体に対する選択性に関与するアミノ酸残基(P19及びQ373)が明らかとなった。
Identification of amino acid residues involved in sugar donor selectivity
VvGT1, a grape-derived flavonoid 3-position glucose transferase, is used to identify the amino acid residues that determine the distinctive sugar donor selectivity of VvGT6 (the grape-derived flavonoid 3-position galactose-glucosyltransferase). (See “Offen, W. et al. (2006) EMBO J. 25, 1396-1405.”) Grape-derived flavonoid 3-glucuronyltransferase VvGT5, Udo-derived flavonoid galactose transferase ACGalT (“Kubo , A. et al. (2004) ABB 429, 198-203. ”) And PhF3GalT, a petunia-derived flavonoid 3-position galactose transferase (“ Miller, KD et al. (1999) J. Biol. Chem. 274 , 34011-34019. ”), Multiple alaminate was performed by Clustal-W. The results are shown in FIG.
As shown in FIG. 12, VvGT6 had a unique proline residue (P19) immediately before the 20th histidine residue (H20) of the active catalytic residue VvGT1 (“Offen, W. et al (2006) EMBO J. 25, 1396-1405. ”). Since this position (P19) is next to the active catalyst residue, it was considered to be located near the active pocket into which the substrate enters. In addition, VvGT6 does not have the characteristic histidine residue found in flavonoid galactosyltransferase in the PSPG box that is highly conserved in plant UDP sugar-dependent glycosylase (UGT). The glutamine residue (Q373) found in the UGT enzyme that translocates glucose and glucuronic acid was conserved.
In order to elucidate the role of these two amino acid residues (P19 and Q373) in the sugar donor selectivity of VvGT6, VvGT6-P19T mutant and VvGT6-Q373H mutant were prepared, and the sugar donor selectivity It was investigated. The VvGT6-P19T mutant is a mutant protein in which the 19th proline residue (P) in the amino acid sequence of wild-type VvGT6 is replaced with a threonine residue (T), and the VvGT6-Q373H mutant is a wild-type mutant. This is a mutant protein in which the 373rd glutamine residue (Q) of VvGT6 in the amino acid sequence of VvGT6 is substituted with a histidine residue (H).
Each amino acid substitution mutation was introduced by PCR according to the method described in “Noguchi, A. et al. (2009) Plant Cell. 21, 1556-1572” using the following primers (SEQ ID NOs: 13 to 18). PCR conditions were as follows: wild-type VvGT6 gene plasmid as a template, KOD plus DNA polymerase (TOYOBO) with heat denaturation at 96 ° C for 30 seconds, 95 ° C, 30 seconds → 58 ° C, 1 minute → 68 ° C, 3 A total of 25 reactions were performed with one minute as the cycle.
Specifically, for the VvGT6-P19T mutation, first, using a VvGT6 gene plasmid as a template, PCR using the primers of SEQ ID NOs: 13 and 16 and PCR using the primers of SEQ ID NOs: 14 and 15 were performed. The two PCR fragments obtained were mixed. Then, the mutation (VvGT6-P19T mutation) was introduced by PCR using the diluted mixture as a template and the primers of SEQ ID NOs: 13 and 14.
Similarly, the VvGT6-Q373H mutation was obtained by first performing PCR using the primers of SEQ ID NOs: 13 and 18 and PCR using the primers of SEQ ID NOs: 14 and 17 using the VvGT6 gene plasmid as a template. Two kinds of PCR fragments were mixed. Next, the mutation (VvGT6-Q373H mutation) was introduced by performing PCR using the diluted mixture as a template and using the primers of SEQ ID NOs: 13 and 14.
The PCR products (2 types) obtained by mutagenesis in this way must be subcloned into the pENTR-Directional-TOPO vector (Invitrogen) using the method recommended by the manufacturer, and the desired mutation has been introduced. Was confirmed by sequencing.

CACC-NdeI-VvGT6-Fw:
5'- CACC CATATG ACTGCCACCGCGAGCTC -3 '(SEQ ID NO: 13)

BglII-VvGT6-Rv:
5′- AGATCT CTACTTATTGGTATCCAA-3 ′ (SEQ ID NO: 14)

VvGT6-P19T-Fw:
5'-TTCCCCACCCATGCAGCTA-3 '(SEQ ID NO: 15)

VvGT6-P19T-Rv:
5'-TAGCTGCATGGGTGGGGAA-3 '(SEQ ID NO: 16)

VvGT6-Q373H-Fw:
5′-TTCTTTGGAGATCATTGTATCGACA-3 ′ (SEQ ID NO: 17)

VvGT6-Q373H-Rv:
5'-TGTCGATACAATGATCTCCAAAGAA-3 '(SEQ ID NO: 18)

Using the restriction enzyme sites of NdeI and BglII added in the primer sequence (sequences with the underlined portion in the base sequences shown in SEQ ID NOs: 13 and 14 above), an approximately 1.4 kb VvGT6 fragment was pENT-Directional- Cut out from the TOPO vector and ligated between the NdeI and BamHI sites of pET15b (Novagen), an E. coli expression vector, to obtain an E. coli expression vector for each VvGT6. In the construction of the E. coli vector, the His tag upstream of the NdeI site of the vector was matched with the open reading frame of VvGT6, and the chimeric VvGT6 protein fused with the His tag was designed to be expressed.
The prepared VvGT6-P19T and VvGT6-Q373H mutants were transformed into Escherichia coli BL21 by the same method as in Example 2, and after addition of 1 mM IPTG, cultured at 18 ° C. for 20 hours to prepare as His-tagged proteins. did. In the same manner as in Example 2, the sugar donor selectivity of the protein was examined.
As a result, the VvGT6-P19T mutant had a slightly shifted sugar donor selectivity from UDP-galactose to UDP-glucose, indicating that the P19 residue is a residue involved in UDP-galactose recognition. (Table 1 below). In addition, since the VvGT6-Q373H mutant hardly uses UDP-glucose as a sugar donor and UDP-galactose as the main sugar donor, the Q373 residue is an amino acid residue essential for the recognition of UDP-glucose in VvGT6. (Table 1 below).
From the above results, amino acid residues (P19 and Q373) involved in the selectivity for two characteristic sugar donors of VvGT6 were clarified.

以上のように、ブドウからフラボノイドの3位にグルコース及びガラクトースを転移する新規な活性を有するUGT酵素(F3Gal/GlcT)が単離できた。本発明を利用することによって人為的にフラボノイドの3位をグルコース及びガラクトースで配糖体化することが可能となるため、新しい機能性食品素材の開発や有用化合物を生産しうる植物の開発に貢献できる。
従って、本発明は、農業、食品産業、医薬品産業及びこれらの関連産業にわたる広範な利用が可能である点で、極めて有用なものである。
As described above, a UGT enzyme (F3Gal / GlcT) having a novel activity of transferring glucose and galactose from grape to the 3rd position of flavonoid could be isolated. By utilizing the present invention, it is possible to artificially glycosidate flavonoid 3-position with glucose and galactose, contributing to the development of new functional food materials and plants capable of producing useful compounds. it can.
Therefore, the present invention is extremely useful in that it can be widely used in agriculture, food industry, pharmaceutical industry and related industries.

配列番号1:合成DNA
配列番号2:合成DNA
配列番号5:合成DNA
配列番号6:合成DNA
配列番号7:合成DNA
配列番号8:合成DNA
配列番号9:合成DNA
配列番号10:合成DNA
配列番号11:合成DNA
配列番号12:合成DNA
配列番号13:合成DNA
配列番号14:合成DNA
配列番号15:合成DNA
配列番号16:合成DNA
配列番号17:合成DNA
配列番号18:合成DNA
SEQ ID NO: 1 synthetic DNA
Sequence number 2: Synthetic DNA
Sequence number 5: Synthetic DNA
Sequence number 6: Synthetic DNA
Sequence number 7: Synthetic DNA
Sequence number 8: Synthetic DNA
Sequence number 9: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 10: synthetic DNA
SEQ ID NO: 11: synthetic DNA
SEQ ID NO: 12: synthetic DNA
SEQ ID NO: 13: synthetic DNA
SEQ ID NO: 14: synthetic DNA
SEQ ID NO: 15: synthetic DNA
SEQ ID NO: 16: synthetic DNA
Sequence number 17: Synthetic DNA
Sequence number 18: Synthetic DNA

Claims (12)

以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のポリヌクレオチド:
(a)配列番号3で表される塩基配列からなるポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(b)配列番号4で表わされるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(c)配列番号4で表わされるアミノ酸配列において1〜15個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(d)配列番号4で表わされるアミノ酸配列に対して95%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;又は
(e)配列番号3で表される塩基配列に対して95%以上の同一性を有する塩基配列からなり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド。
The polynucleotide according to any one of the following (a) to (e):
(A) a polynucleotide comprising a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 3;
(B) a polynucleotide containing a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4;
(C) consisting of an amino acid sequence in which 1 to 15 amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, and UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity A polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a protein having
(D) a polynucleotide encoding a protein having an amino acid sequence having 95% or more identity to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and having UDP-galactosyltransferase activity and UDP-glucose transferase activity Or (e) a nucleotide sequence having 95% or more identity to the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3, and having UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity A polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a protein having the same.
前記(c)〜(e)に記載のポリヌクレオチドが、それぞれ、以下の(c’)〜(e’)に記載のポリヌクレオチドである、請求項1記載のポリヌクレオチド:
(c’)配列番号4で表わされるアミノ酸配列において第19番目及び/若しくは第373番目のアミノ酸を除く1〜15個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(d’)配列番号4で表わされるアミノ酸配列に対して95%以上の同一性を有するアミノ酸配列であって当該配列番号4で表わされるアミノ酸配列中の第19番目のアミノ酸に対応するアミノ酸がプロリンであるか及び/若しくは第373番目のアミノ酸に対応するアミノ酸がグルタミンであるアミノ酸配列を有し、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;又は
(e’)配列番号3で表わされる塩基配列に対して95%以上の同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドあって当該配列番号3で表わされる塩基配列中の第55〜57番目の塩基に対応する塩基がプロリンをコードする塩基であるか及び/若しくは第1117〜1119番目の塩基に対応する塩基がグルタミンをコードする塩基であるポリヌクレオチドであり、かつUDP-ガラクトース転移酵素活性及びUDP-グルコース転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド。
The polynucleotide according to claim 1, wherein the polynucleotides described in (c) to (e) are the polynucleotides described in (c ') to (e') below, respectively:
(C ′) consisting of an amino acid sequence in which 1 to 15 amino acids excluding the 19th and / or 373rd amino acid in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 have been deleted, substituted, inserted and / or added, And a polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a protein having UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity;
(D ′) an amino acid sequence having 95% or more identity to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and the amino acid corresponding to the 19th amino acid in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is proline And / or a polynucleotide encoding a protein having an amino acid sequence in which the amino acid corresponding to the 373rd amino acid is glutamine and having UDP-galactosyltransferase activity and UDP-glucose transferase activity polynucleotide; or (e ') a polynucleotide consisting of a nucleotide sequence having 95% or more identity the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 first 55 in the nucleotide sequence represented by the SEQ ID NO: 3 The base corresponding to the 57th base is a base encoding proline and / or corresponds to the 1117th to 1119th bases A polynucleotide comprising a polynucleotide wherein the base is a polynucleotide encoding glutamine and a protein encoding a protein having UDP-galactose transferase activity and UDP-glucose transferase activity.
UDP-ガラクトース転移酵素活性が、フラボノイド3位ガラクトース転移酵素活性である、請求項1又は2記載のポリヌクレオチド。   The polynucleotide according to claim 1 or 2, wherein the UDP-galactosyltransferase activity is flavonoid 3-position galactosyltransferase activity. UDP-グルコース転移酵素活性が、フラボノイド3位グルコース転移酵素活性である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。   The polynucleotide according to any one of claims 1 to 3, wherein the UDP-glucose transferase activity is a flavonoid 3-position glucose transferase activity. DNAである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。   The polynucleotide according to any one of claims 1 to 4, which is DNA. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリヌクレオチドにコードされるタンパク質。   A protein encoded by the polynucleotide according to any one of claims 1 to 5. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリヌクレオチドを含有するベクター。   A vector containing the polynucleotide according to any one of claims 1 to 5. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリヌクレオチドが導入された形質転換体。   A transformant into which the polynucleotide according to any one of claims 1 to 5 has been introduced. 請求項7に記載のベクターが導入された形質転換体。   A transformant into which the vector according to claim 7 has been introduced. 請求項8又は9に記載の形質転換体を用いる、請求項に記載のタンパク質の製造方法。 The method for producing a protein according to claim 6 , wherein the transformant according to claim 8 or 9 is used. 請求項6に記載のタンパク質を触媒として、UDP-ガラクトース及び/又はUDP-グルコースと糖受容体基質とからガラクトース配糖体及び/又はグルコース配糖体を生成する、ガラクトース配糖体及び/又はグルコース配糖体の製造方法。   A galactose glycoside and / or glucose which produces galactose glycoside and / or glucose glycoside from UDP-galactose and / or UDP-glucose and a sugar acceptor substrate using the protein according to claim 6 as a catalyst. A method for producing glycosides. 糖受容体基質がフラボノイドである、請求項11に記載の方法。   12. The method of claim 11, wherein the sugar receptor substrate is a flavonoid.
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