JP5697327B2 - Method for producing cis-hydroxy-L-proline - Google Patents

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Description

本発明は、放線菌由来のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼと、該ヒドロキシラーゼを使用するシス−ヒドロキシ−L−プロリンの製造方法と、前記ヒドロキシラーゼをエンコードするポリヌクレオチドを含む組換えベクターと、該組換えベクターを含む形質転換体とに関する。   The present invention relates to L-proline cis-hydroxylase derived from actinomycetes, a method for producing cis-hydroxy-L-proline using the hydroxylase, a recombinant vector comprising a polynucleotide encoding the hydroxylase, The present invention relates to a transformant containing the recombinant vector.

ヒドロキシ−L−プロリンは、L−プロリンにヒドロキシル基が導入された構造を有する修飾アミノ酸の一種である。ヒドロキシル基が導入される部位(3位又は4位の炭素原子)の違いと、ヒドロキシル基の空間的配置(トランス配置又はシス配置)の違いとにより4種類の異性体が存在する。ヒドロキシプロリンの異性体のうち、シス−4−ヒドロキシ−L−プロリンは、カルバペネム系抗生物質、消炎剤として利用されているN−アセチルヒドロキシプロリン等の医薬品の合成中間原料として有用な物質である。   Hydroxy-L-proline is a kind of modified amino acid having a structure in which a hydroxyl group is introduced into L-proline. There are four types of isomers depending on the difference in the site where the hydroxyl group is introduced (carbon atom at the 3rd or 4th position) and the spatial arrangement of the hydroxyl group (trans or cis configuration). Of the isomers of hydroxyproline, cis-4-hydroxy-L-proline is a substance useful as a synthetic intermediate material for pharmaceuticals such as carbapenem antibiotics and N-acetylhydroxyproline which is used as an anti-inflammatory agent.

シス−4−ヒドロキシ−L−プロリンの製造方法としては、トランス−4−ヒドロキシ−L−プロリン誘導体からシス−4−ヒドロキシ−L−プロリン誘導体を有機合成する方法(特許文献1)が提案されているが、合成の原料であるトランス−4−ヒドロキシ−L−プロリン誘導体自体が高価だという問題点を有する。ヘリコセラス属等の微生物を使用してL−プロリンからシス−4−ヒドロキシ−L−プロリンを生成する方法(特許文献2及び3)も提案されているが、生成量が0.65g/Lと極めて低く、実用的ではない。
特開2005−112761号公報 特許第3005085号公報 特許第3005086号公報
As a method for producing cis-4-hydroxy-L-proline, a method of organic synthesis of a cis-4-hydroxy-L-proline derivative from a trans-4-hydroxy-L-proline derivative has been proposed (Patent Document 1). However, the trans-4-hydroxy-L-proline derivative itself, which is a raw material for synthesis, has a problem that it is expensive. A method for producing cis-4-hydroxy-L-proline from L-proline using a microorganism such as Helicoceras has also been proposed (Patent Documents 2 and 3), but the production amount is extremely 0.65 g / L. Low and not practical.
JP 2005-112761 A Japanese Patent No. 3005085 Japanese Patent No. 3005086

産業上有用なシス−ヒドロキシ−L−プロリンを経済的・効率的に製造する方法を開発する必要がある。   There is a need to develop a process for economically and efficiently producing industrially useful cis-hydroxy-L-proline.

本発明は、L−プロリン シス−ヒドロキシラーゼを提供する。本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼは、(1)配列番号1のアミノ酸配列からなるタンパク質と、(2)配列番号1に記載のアミノ酸配列に1個若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、L−プロリン シス−3−ヒドロキシラーゼ活性及びL−プロリン シス−4−ヒドロキシラーゼ活性を有するタンパク質と、(3)配列番号1のアミノ酸配列と80%以上の相同性を示すアミノ酸配列からなり、かつ、L−プロリン シス−3−ヒドロキシラーゼ活性及びL−プロリン シス−4−ヒドロキシラーゼ活性を有するタンパク質と、(4)配列番号1のアミノ酸配列をエンコードするヌクレオチド配列と80%以上の相同性を示すヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドによってエンコードされるアミノ酸配列からなり、かつ、L−プロリン シス−3−ヒドロキシラーゼ活性及びL−プロリン シス−4−ヒドロキシラーゼ活性を有するタンパク質と、(5)配列番号1のアミノ酸配列をエンコードするヌクレオチド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と相補的なヌクレオチド配列によってエンコードされるアミノ酸配列からなり、かつ、L−プロリン シス−3−ヒドロキシラーゼ活性及びL−プロリン シス−4−ヒドロキシラーゼ活性を有するタンパク質と、(6)特異的結合タグペプチドが前記(1)ないし(5)のいずれかのタンパク質に連結した融合タンパク質とからなるグループから選択される少なくとも1種類のタンパク質の場合がある。   The present invention provides L-proline cis-hydroxylase. The L-proline cis-hydroxylase of the present invention comprises (1) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, and (2) one or several amino acids deleted or substituted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. Or a protein comprising an added amino acid sequence and having L-proline cis-3-hydroxylase activity and L-proline cis-4-hydroxylase activity, and (3) 80% or more of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 And a protein having L-proline cis-3-hydroxylase activity and L-proline cis-4-hydroxylase activity, and (4) encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. Encoding by a polynucleotide comprising a nucleotide sequence having a homology of 80% or more with the nucleotide sequence A protein comprising the encoded amino acid sequence and having L-proline cis-3-hydroxylase activity and L-proline cis-4-hydroxylase activity; and (5) a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. An amino acid sequence encoded by a nucleotide sequence complementary to a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising L-proline cis-3-hydroxylase activity and L-proline cis-4 -At least one protein selected from the group consisting of a protein having hydroxylase activity and (6) a fusion protein in which a specific binding tag peptide is linked to any of the proteins (1) to (5) There is a case.

本発明はシス−ヒドロキシ−L−プロリンの製造方法を提供する。本発明のシス−ヒドロキシ−L−プロリンの製造方法は、本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼと、L−プロリンとを用意するステップと、(2)前記L−プロリン シス−ヒドロキシラーゼを前記L−プロリンに対して作用させて、シス−3−ヒドロキシ−L−プロリン及びシス−4−ヒドロキシ−L−プロリンを得るステップとを含む。   The present invention provides a process for producing cis-hydroxy-L-proline. The method for producing cis-hydroxy-L-proline of the present invention comprises a step of preparing L-proline cis-hydroxylase of the present invention and L-proline, and (2) said L-proline cis-hydroxylase is prepared as described above. Acting on L-proline to obtain cis-3-hydroxy-L-proline and cis-4-hydroxy-L-proline.

本発明は、本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼをエンコードするポリヌクレオチドを含む組換えベクターを提供する。   The present invention provides a recombinant vector comprising a polynucleotide encoding the L-proline cis-hydroxylase of the present invention.

本発明は、本発明の組換えベクターを含む形質転換体を提供する。   The present invention provides a transformant comprising the recombinant vector of the present invention.

本明細書において「タンパク質」、「ペプチド」、「オリゴペプチド」又は「ポリペプチド」とは、2個以上のアミノ酸がペプチド結合で連結した化合物である。「タンパク質」、「ペプチド」、「オリゴペプチド」又は「ポリペプチド」は、メチル基を含むアルキル基、リン酸基、糖鎖、及び/又は、エステル結合その他の共有結合による修飾を含む場合がある。また、「タンパク質」、「ペプチド」、「オリゴペプチド」又は「ポリペプチド」は、金属イオン、補酵素、アロステリックリガンドその他の原子、イオン、原子団か、他の「タンパク質」、「ペプチド」、「オリゴペプチド」又は「ポリペプチド」か、糖、脂質、核酸等の生体高分子か、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリビニル、ポリエステルその他の合成高分子かを共有結合又は非共有結合により結合又は会合している場合がある。   In the present specification, “protein”, “peptide”, “oligopeptide” or “polypeptide” is a compound in which two or more amino acids are linked by peptide bonds. “Proteins”, “peptides”, “oligopeptides” or “polypeptides” may include alkyl groups including methyl groups, phosphate groups, sugar chains, and / or ester bonds and other covalent modifications. . In addition, “protein”, “peptide”, “oligopeptide” or “polypeptide” is a metal ion, coenzyme, allosteric ligand or other atom, ion, atomic group, or other “protein”, “peptide”, “ When `` oligopeptides '' or `` polypeptides '', biopolymers such as sugars, lipids, nucleic acids, etc., polystyrene, polyethylene, polyvinyl, polyester or other synthetic polymers are bound or associated by covalent or non-covalent bonds There is.

本明細書でアミノ酸を表す場合、L−アスパラギン、L−グルタミン等の化合物名で表す場合と、Asn、Gln等の慣用の3文字表記で表す場合とがある。化合物名で表す場合には、アミノ酸のα炭素に関する立体配置を示す接頭辞(L−又はD−)を用いて表す。慣用の3文字表記で表す場合には、該3文字表記は特に断りのない限りL体のアミノ酸を表す。本明細書において、アミノ酸は、アミノ基とカルボキシル基とが少なくとも1個の炭素原子を介して結合した化合物であって、ペプチド結合により重合することが可能ないずれかの化合物を指す。本明細書におけるアミノ酸は、生体内でメッセンジャーRNAからリボゾームで合成されるタンパク質の翻訳に用いられる20種類のL−アミノ酸とこれらの立体異性体であるD−アミノ酸とを含むがこれらに限定されない、いずれかの天然又は非天然のアミノ酸を含む場合がある。   In the present specification, an amino acid may be represented by a compound name such as L-asparagine or L-glutamine, or may be represented by a conventional three-letter code such as Asn or Gln. When represented by a compound name, it is represented using a prefix (L- or D-) indicating the configuration of the α-carbon of the amino acid. When expressed in conventional three-letter code, the three-letter code represents an L-amino acid unless otherwise specified. In the present specification, an amino acid refers to any compound in which an amino group and a carboxyl group are bonded via at least one carbon atom and can be polymerized by a peptide bond. Amino acids in the present specification include, but are not limited to, 20 types of L-amino acids used for translation of proteins synthesized in ribosomes from messenger RNA in vivo and D-amino acids that are stereoisomers thereof. It may contain any natural or non-natural amino acid.

本明細書では、ヒドロキシプロリン(以下、「Hyp」という。)の異性体について、ヒドロキシル基が導入される部位(3位又は4位の炭素原子)の違いと、ヒドロキシル基の空間的配置(トランス配置又はシス配置)の違いとにより、トランス−3−Hyp、シス−3−Hyp、トランス−4−Hyp、シス−4−Hypとそれぞれ表す場合がある。   In the present specification, regarding the isomer of hydroxyproline (hereinafter referred to as “Hyp”), the difference in the site where the hydroxyl group is introduced (carbon atom at the 3rd or 4th position) and the spatial arrangement of the hydroxyl group (trans Depending on the difference in the configuration or cis configuration, it may be represented as trans-3-Hyp, cis-3-Hyp, trans-4-Hyp, or cis-4-Hyp, respectively.

シス−4−ヒドロキシ−L−プロリン(シス−4−Hyp)の構造は化学式Iで表される。   The structure of cis-4-hydroxy-L-proline (cis-4-Hyp) is represented by Formula I.

Figure 0005697327
Figure 0005697327

本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼは、そのアミノ酸配列をエンコードするヌクレオチド配列からなるDNAを、無生物発現系か、宿主生物及び発現ベクターを使用する発現系かで発現させることにより産生される。前記宿主生物は、大腸菌、枯草菌等のような原核生物と、酵母、菌類、植物、動物等のような真核生物とを含む。本発明の宿主生物及び発現ベクターを使用する発現系は、細胞や組織のような生物の一部か、生物の個体全体かの場合がある。本発明の酵素タンパク質は、L−プロリン シス−3−ヒドロキシラーゼ活性及びL−プロリン シス−4−ヒドロキシラーゼ活性を有することを条件として、無生物発現系又は宿主生物及び発現ベクターを使用する発現系の他の成分が混在する状態で本発明のシス−3−Hyp及び/又はシス−4−Hypの製造方法に使用される場合がある。本発明の酵素タンパク質を前記宿主生物及び発現ベクターを使用する発現系で発現させる場合には、前記酵素タンパク質を発現する宿主生物、例えば本発明の形質転換体が生きた状態で本発明のシス−3−Hyp及び/又はシス−4−Hypの製造に用いられる場合がある。このとき、本発明のシス−3−Hyp及び/又はシス−4−Hypの製造は、休止菌体反応系や発酵法によって行うことができる。あるいは、前記酵素タンパク質は、精製された状態で本発明のシス−3−Hyp及び/又はシス−4−Hypの製造方法に使用されてもよい。   The L-proline cis-hydroxylase of the present invention is produced by expressing DNA consisting of a nucleotide sequence encoding its amino acid sequence in an inanimate expression system or an expression system using a host organism and an expression vector. The host organisms include prokaryotes such as E. coli and Bacillus subtilis and eukaryotes such as yeast, fungi, plants and animals. An expression system using the host organism and expression vector of the present invention may be a part of an organism such as a cell or tissue, or an entire individual of the organism. The enzyme protein of the present invention is an inanimate expression system or an expression system using a host organism and an expression vector, provided that it has L-proline cis-3-hydroxylase activity and L-proline cis-4-hydroxylase activity. It may be used in the production method of cis-3-Hyp and / or cis-4-Hyp of the present invention in a state where other components are mixed. When the enzyme protein of the present invention is expressed in an expression system using the host organism and an expression vector, the host organism that expresses the enzyme protein, for example, the transformant of the present invention is alive and the cis- It may be used for the production of 3-Hyp and / or cis-4-Hyp. At this time, cis-3-Hyp and / or cis-4-Hyp of the present invention can be produced by a resting cell reaction system or fermentation method. Alternatively, the enzyme protein may be used in the method for producing cis-3-Hyp and / or cis-4-Hyp of the present invention in a purified state.

配列番号1のアミノ酸配列は、放線菌ストレプトスポランギウム・ロセウムStreptosporangium roseum NBRC 3776株由来のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼのアミノ酸配列である。配列番号1のアミノ酸配列と同一のアミノ酸配列は、放線菌ストレプトスポランギウム・ロセウムStreptosporangium roseum DSM 43021株由来のアクセッション番号EEP13595として登録されており、2−オキソグルタル酸依存型ヒドロキシラーゼとしてアノテーションされていた。本発明の実施例で示すとおり、このL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼが、プロリンからシス−3−Hyp及びシス−4−Hypを生成するL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼ活性を有するとの発見から本発明が想到された。   The amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is the amino acid sequence of L-proline cis-hydroxylase derived from the actinomycetes Streptosporangium roseum Streptosporangium roseum NBRC 3776 strain. The amino acid sequence identical to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is registered under the accession number EEP13595 derived from the actinomycetes Streptosporangium roseum DSM 43021 strain and is annotated as 2-oxoglutarate-dependent hydroxylase It was. From the discovery that this L-proline cis-hydroxylase has L-proline cis-hydroxylase activity to produce cis-3-Hyp and cis-4-Hyp from proline as shown in the Examples of the present invention. The invention has been conceived.

本明細書においてヌクレオチド配列の相同性は、本発明のヌクレオチド配列と、比較対象のヌクレオチド配列との間でヌクレオチド配列が一致する部分が最も多くなるように整列させて、ヌクレオチド配列が一致する部分のヌクレオチドの数を本発明のヌクレオチド配列のヌクレオチドの総数で割った商の百分率で表される。同様に、本明細書においてアミノ酸配列の相同性は、本発明のアミノ酸配列と、比較対象のアミノ酸配列との間で配列が一致するアミノ酸残基の数が最も多くなるように整列させて、配列が一致するアミノ酸残基の数の合計を本発明のアミノ酸配列のアミノ酸残基の総数で割った商の百分率で表される。本発明のヌクレオチド配列及びアミノ酸配列の相同性は、当業者に周知の配列整列プログラムCLUSTALWを使用することにより算出することができる。   In the present specification, the homology of nucleotide sequences means that the nucleotide sequences of the present invention and the nucleotide sequence to be compared are aligned so that the number of nucleotide sequences that match is the largest. Expressed as a percentage of the quotient divided by the total number of nucleotides of the nucleotide sequence of the present invention. Similarly, in the present specification, amino acid sequence homology is determined by aligning the amino acid sequences of the present invention and the amino acid sequence to be compared so that the number of amino acid residues having the same sequence is the largest. Is expressed as a percentage of the quotient obtained by dividing the sum of the number of amino acid residues that match by the total number of amino acid residues of the amino acid sequence of the present invention. The homology of the nucleotide sequence and amino acid sequence of the present invention can be calculated by using the sequence alignment program CLUSTALW well known to those skilled in the art.

本明細書において「ストリンジェントな条件」とは、Sambrook、J.及びRussell、D.W.、Molecular Cloning A Laboratory Manual 3rd Edition,Cold Spring Harbor Laboratory Press(2001)に説明されるサザンブロット法で以下の実験条件で行うことを指す。比較対象のヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドをアガロース電気泳動によりバンドを形成させた上で毛管現象又は電気泳動によりニトロセルロースフィルターその他の固相に不動化する。6× SSC及び0.2% SDSからなる溶液で前洗浄する。本発明のヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドを放射性同位元素その他の標識物質で標識したプローブと前記固相に不動化された比較対象のポリヌクレオチドとの間のハイブリダイゼーション反応を6× SSC及び0.2% SDSからなる溶液中で65°C、終夜行う。その後前記固相を1× SSC及び0.1% SDSからなる溶液中で65°C、各30分ずつ2回洗浄し、0.2× SSC及び0.1% SDSからなる溶液中で65°C、各30分ずつ2回洗浄する。最後に前記固相に残存するプローブの量を前記標識物質の定量により決定する。本明細書において「ストリンジェントな条件」でハイブリダイゼーションをするとは、比較対象のヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドを不動化した固相に残存するプローブの量が、本発明のヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドを不動化した陽性対照実験の固相に残存するプローブの量の少なくとも25%、好ましくは少なくとも50%、より好ましくは少なくとも75%以上であることを指す。   As used herein, “stringent conditions” refers to Sambrook, J. et al. And Russell, D .; W. This refers to the following experimental conditions in the Southern blot method described in Molecular Cloning A Laboratory Manual 3rd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001). A polynucleotide having a nucleotide sequence to be compared is band-formed by agarose electrophoresis, and then immobilized on a nitrocellulose filter or other solid phase by capillary action or electrophoresis. Pre-wash with a solution consisting of 6x SSC and 0.2% SDS. A hybridization reaction between a probe obtained by labeling a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of the present invention with a radioisotope or other labeling substance and a comparison target polynucleotide immobilized on the solid phase was subjected to 6 × SSC and 0.2 % Overnight in a solution consisting of SDS at 65 ° C. Thereafter, the solid phase was washed twice at 65 ° C. in a solution consisting of 1 × SSC and 0.1% SDS at 30 ° C. for 30 minutes each, and 65 ° C. in a solution consisting of 0.2 × SSC and 0.1% SDS. C. Wash twice for 30 minutes each. Finally, the amount of the probe remaining on the solid phase is determined by quantifying the labeling substance. In this specification, “hybridization under stringent conditions” means that the amount of the probe remaining on the solid phase immobilized with the polynucleotide comprising the nucleotide sequence to be compared is equal to the polynucleotide comprising the nucleotide sequence of the present invention. It refers to at least 25%, preferably at least 50%, more preferably at least 75% or more of the amount of probe remaining in the immobilized solid phase of the positive control experiment.

本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼは、(1)配列番号1のアミノ酸配列からなるタンパク質と、(2)配列番号1に記載のアミノ酸配列に1個若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、L−プロリン シス−3−ヒドロキシラーゼ活性及びL−プロリン シス−4−ヒドロキシラーゼ活性を有するタンパク質と、(3)配列番号1のアミノ酸配列と80%以上の相同性を示すアミノ酸配列からなり、かつ、L−プロリン シス−3−ヒドロキシラーゼ活性及びL−プロリン シス−4−ヒドロキシラーゼ活性を有するタンパク質と、(4)配列番号1のアミノ酸配列をエンコードするヌクレオチド配列と80%以上の相同性を示すヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドによってエンコードされるアミノ酸配列からなり、かつ、L−プロリン シス−3−ヒドロキシラーゼ活性及びL−プロリン シス−4−ヒドロキシラーゼ活性を有するタンパク質と、(5)配列番号1のアミノ酸配列をエンコードするヌクレオチド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によってエンコードされるアミノ酸配列からなり、かつ、L−プロリン シス−3−ヒドロキシラーゼ活性及びL−プロリン シス−4−ヒドロキシラーゼ活性を有するタンパク質と、(6)特異的結合タグペプチドが前記(1)ないし(5)のいずれかのタンパク質に連結した融合タンパク質とからなるグループから選択される場合がある。   The L-proline cis-hydroxylase of the present invention comprises (1) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, and (2) one or several amino acids deleted or substituted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. Or a protein comprising an added amino acid sequence and having L-proline cis-3-hydroxylase activity and L-proline cis-4-hydroxylase activity, and (3) 80% or more of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 And a protein having L-proline cis-3-hydroxylase activity and L-proline cis-4-hydroxylase activity, and (4) encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. Encoding by a polynucleotide comprising a nucleotide sequence having a homology of 80% or more with the nucleotide sequence A protein comprising the encoded amino acid sequence and having L-proline cis-3-hydroxylase activity and L-proline cis-4-hydroxylase activity; and (5) a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. An amino acid sequence encoded by a polynucleotide that hybridizes with a polynucleotide under stringent conditions, and has L-proline cis-3-hydroxylase activity and L-proline cis-4-hydroxylase activity The protein may be selected from the group consisting of (6) a specific binding tag peptide and a fusion protein linked to any one of the proteins (1) to (5).

本発明の融合タンパク質は、特異的結合タグペプチドが前記(1)ないし(5)のいずれかのL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼのアミノ末端又はカルボキシル末端に連結したものである。   The fusion protein of the present invention is obtained by linking a specific binding tag peptide to the amino terminus or carboxyl terminus of any one of the above-mentioned (1) to (5) L-proline cis-hydroxylase.

本発明の特異的結合タグペプチドは、前記(1)ないし(5)のいずれかのL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼを調製する際に、発現したタンパク質の検出、分離又は精製をより容易に行うことを可能にするために、他のタンパク質、多糖類、糖脂質、核酸及びこれらの誘導体、樹脂等と特異的に結合するポリペプチドである。特異的結合タグと結合するリガンドは、水溶液中に溶解した遊離状態の場合も固体支持体に不動化される場合もある。そこで、本発明の融合タンパク質は固体支持体に不動化されたリガンドに特異的に結合するため、発現系の他の成分を洗浄除去することができる。その後、遊離状態のリガンドを添加したり、pH、イオン強度その他の条件を変えることにより、固体支持体から前記融合タンパク質を分離して回収することができる。本発明の特異的結合タグは、Hisタグ、mycタグ、HAタグ、インテインタグ、MBP、GSTその他これらに類するポリペプチドが含まれるが、これらに限定されない。本発明の特異的結合タグは、融合タンパク質がL−プロリン シス−3−ヒドロキシラーゼ活性及びL−プロリン シス−4−ヒドロキシラーゼ活性を保持することを条件としていかなるアミノ酸配列を有してもかまわない。   When preparing the L-proline cis-hydroxylase of any one of (1) to (5) above, the specific binding tag peptide of the present invention can more easily detect, separate or purify the expressed protein. In order to enable the above, it is a polypeptide that specifically binds to other proteins, polysaccharides, glycolipids, nucleic acids and their derivatives, resins and the like. The ligand that binds to the specific binding tag may be immobilized in a solid support, either in a free state dissolved in an aqueous solution. Therefore, since the fusion protein of the present invention specifically binds to the ligand immobilized on the solid support, other components of the expression system can be washed away. Thereafter, the fusion protein can be separated and recovered from the solid support by adding a ligand in a free state or changing pH, ionic strength and other conditions. Specific binding tags of the present invention include, but are not limited to, His tags, myc tags, HA tags, intein tags, MBP, GST and similar polypeptides. The specific binding tag of the present invention may have any amino acid sequence provided that the fusion protein retains L-proline cis-3-hydroxylase activity and L-proline cis-4-hydroxylase activity. .

本発明のタンパク質のL−プロリン シス−3−ヒドロキシラーゼ活性及びL−プロリン シス−4−ヒドロキシラーゼ活性は、本発明のタンパク質と、L−プロリンと、2−オキソグルタル酸と、2価鉄イオンと、L−アスコルビン酸とを含む反応液中で前記タンパク質をL−プロリンに対して作用させることにより生成したシス−3−Hyp及びシス−4−Hypを定量することにより評価される場合がある。   The L-proline cis-3-hydroxylase activity and L-proline cis-4-hydroxylase activity of the protein of the present invention are the same as the protein of the present invention, L-proline, 2-oxoglutarate, divalent iron ion, In some cases, cis-3-Hyp and cis-4-Hyp produced by reacting the protein with L-proline in a reaction solution containing L-ascorbic acid may be evaluated.

シス−3−Hyp及びシス−4−Hypの定量は、LC/MS等のような当業者に周知の分析機器の使用により実施される場合がある。   Quantification of cis-3-Hyp and cis-4-Hyp may be performed by use of analytical instruments well known to those skilled in the art, such as LC / MS.

本発明の製造方法のステップ(2)では、本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼとL−プロリンとに加えて、pH調整のための緩衝液成分を含む反応液を用いて実施される場合がある。好ましくは前記緩衝液成分としてHEPESが使用され、pHは7.0〜7.5に調整される場合がある。好ましくは前記反応液は、本発明のタンパク質による水酸化反応に電子供与体として関与する2−オキソグルタル酸をさらに含む場合がある。前記反応液は、2価鉄イオン、L−アスコルビン酸等をさらに含む場合がある。   Step (2) of the production method of the present invention is carried out using a reaction solution containing a buffer component for pH adjustment in addition to L-proline cis-hydroxylase and L-proline of the present invention. There is. Preferably, HEPES is used as the buffer component, and the pH may be adjusted to 7.0 to 7.5. Preferably, the reaction solution may further contain 2-oxoglutaric acid involved as an electron donor in the hydroxylation reaction by the protein of the present invention. The reaction solution may further contain divalent iron ions, L-ascorbic acid and the like.

本発明の製造方法のステップ(2)において本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼをL−プロリンに対して作用させるために、反応液が所定の反応時間及び反応温度でインキュベーションされる。本発明の製造方法において、本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼ、L−プロリン、2価鉄イオン、2−オキソグルタル酸等の反応液中における濃度か、反応液量か、反応時間か、反応温度か、その他の反応条件かは、シス−3−Hyp及びシス−4−Hypの目標とする製造量及び収率と、製造に要する時間、費用、設備等と、その他の条件との関係で当業者により決定される場合がある。本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼの反応温度は15°Cに設定されることが好ましく、前記L−プロリン シス−ヒドロキシラーゼの反応pH条件は、pH6.0に設定されることが好ましい。   In order to make the L-proline cis-hydroxylase of the present invention act on L-proline in step (2) of the production method of the present invention, the reaction solution is incubated at a predetermined reaction time and reaction temperature. In the production method of the present invention, the concentration of the L-proline cis-hydroxylase, L-proline, divalent iron ion, 2-oxoglutaric acid, etc. of the present invention in the reaction solution, the amount of the reaction solution, the reaction time, the reaction Whether it is temperature or other reaction conditions depends on the target production amount and yield of cis-3-Hyp and cis-4-Hyp, the time, cost, equipment, etc. required for production, and other conditions. May be determined by one skilled in the art. The reaction temperature of the L-proline cis-hydroxylase of the present invention is preferably set to 15 ° C, and the reaction pH condition of the L-proline cis-hydroxylase is preferably set to pH 6.0.

本発明の製造方法で取得されるシス−4−Hypは、遠心分離、カラムクロマトグラフィー、凍結乾燥等のような当業者に周知の操作の組合せにより回収される場合がある。また、本発明の製造方法で取得されるシス−3−Hyp及びシス−4−Hypは、LC/MSのような当業者に周知の分析技術を使用して生成量又は純度を評価される場合がある。   The cis-4-Hyp obtained by the production method of the present invention may be recovered by a combination of operations well known to those skilled in the art such as centrifugation, column chromatography, lyophilization and the like. In addition, when cis-3-Hyp and cis-4-Hyp obtained by the production method of the present invention are evaluated for production amount or purity using analytical techniques well known to those skilled in the art, such as LC / MS. There is.

本明細書において「組換えベクター」とは、所望の機能を有するタンパク質を宿主生物において発現させるために使用される、該所望の機能を有するタンパク質をエンコードするポリヌクレオチドが組み込まれたベクターである。   As used herein, the term “recombinant vector” refers to a vector that incorporates a polynucleotide encoding a protein having a desired function, which is used to express a protein having a desired function in a host organism.

本明細書において「ベクター」とは、所望の機能を有するタンパク質をエンコードするポリヌクレオチドを組み込み宿主生物へ導入することにより、所望の機能を有するタンパク質を該宿主生物において複製及び発現させるために用いられる遺伝因子であり、プラスミド、ウイルス、ファージ、コスミド等を含むがこれらに限定されない。好ましくは前記ベクターはプラスミドの場合がある。さらに好ましくは前記ベクターは、pET−21a(+)プラスミドの場合がある。   As used herein, the term “vector” is used to replicate and express a protein having a desired function in the host organism by introducing a polynucleotide encoding the protein having the desired function into the host organism. Genetic factors, including but not limited to plasmids, viruses, phages, cosmids and the like. Preferably the vector may be a plasmid. More preferably, the vector may be a pET-21a (+) plasmid.

本発明の組換えベクターは、制限酵素、DNA連結酵素等を使用する当業者に周知の遺伝子工学手法を用いて本発明のタンパク質をエンコードするポリヌクレオチドといずれかのベクターとを連結することにより作製される場合がある。   The recombinant vector of the present invention is prepared by ligating a polynucleotide encoding the protein of the present invention with any vector using genetic engineering techniques well known to those skilled in the art using restriction enzymes, DNA ligation enzymes, etc. May be.

本明細書において「形質転換体」とは、所望の機能を有するタンパク質をエンコードするポリヌクレオチドが組み込まれた組換えベクターが導入され、該所望の機能を有するタンパク質に関連する所望の形質を表すことができるようになった生物である。   In the present specification, the term “transformant” refers to a desired trait associated with a protein having a desired function by introducing a recombinant vector into which a polynucleotide encoding a protein having a desired function is incorporated. It is a creature that has become able to.

本明細書において「宿主生物」とは、形質転換体の作製において、所望の機能を有するタンパク質をエンコードするポリヌクレオチドが組み込まれた組換えベクターが導入される生物である。前記宿主生物は、大腸菌、枯草菌等のような原核生物と、酵母、菌類、植物、動物等のような真核生物とを含む。前記宿主生物は大腸菌の場合がある。   In the present specification, the “host organism” is an organism into which a recombinant vector incorporating a polynucleotide encoding a protein having a desired function is introduced in the production of a transformant. The host organisms include prokaryotes such as E. coli and Bacillus subtilis and eukaryotes such as yeast, fungi, plants and animals. The host organism may be E. coli.

本発明の形質転換体は、本発明の組換えベクターをいずれかの適切な宿主生物に導入することにより作製される。組換えベクターの導入は、電気刺激で細胞膜に空隙を作るエレクトロポレーション法、カルシウムイオン処理と併せて行うヒートショック法等を含む当業者に周知のさまざまな手法により実施される場合がある。   The transformant of the present invention is produced by introducing the recombinant vector of the present invention into any appropriate host organism. The introduction of the recombinant vector may be carried out by various techniques well known to those skilled in the art, including an electroporation method for creating a void in a cell membrane by electrical stimulation, a heat shock method performed in combination with calcium ion treatment, and the like.

本発明の組換えベクターのマップ。The map of the recombinant vector of this invention. 本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼの電気泳動図。The electropherogram of L-proline cis-hydroxylase of this invention. 水酸化反応試験についての反応停止とアミノ酸の誘導体化との手順を示す概念図。The conceptual diagram which shows the procedure of the reaction stop about the hydroxylation reaction test, and the derivatization of an amino acid. 本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼの2種類の産物のピークが分離できることを示すHPLC分析結果のクロマトグラム。The chromatogram of the HPLC analysis result which shows that the peak of two types of products of L-proline cis-hydroxylase of this invention can be isolate | separated. 本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼ活性の2−オキソグルタル酸依存性を示すグラフ。The graph which shows 2-oxoglutarate dependence of L-proline cis-hydroxylase activity of this invention. 本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼの反応温度依存性を示すグラフ。The graph which shows the reaction temperature dependence of L-proline cis-hydroxylase of this invention. 本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼの反応pH依存性を示すグラフ。The graph which shows the reaction pH dependence of L-proline cis-hydroxylase of this invention. 本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼの反応阻害剤特異性を示すグラフ。The graph which shows the reaction inhibitor specificity of L-proline cis-hydroxylase of this invention. 本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼは2種類の産物を同時に生成することを示すグラフ。The graph which shows that L-proline cis-hydroxylase of this invention produces | generates two types of products simultaneously.

以下の実施例によって本発明について詳細な説明を行なうが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。   The present invention will be described in detail by the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

1.L−プロリン シス−ヒドロキシラーゼをエンコードする遺伝子のクローニング、導入及び発現
1−1.方法
(遺伝子増幅の鋳型となる微生物染色体DNAの抽出)
放線菌ストレプトスポランギウム・ロセウムStreptosporangium roseum NBRC 3776株は独立行政法人製品評価技術基盤機構より入手し、この染色体DNAを遺伝子増幅の鋳型として使用した。
1. 1. Cloning, introduction and expression of gene encoding L-proline cis-hydroxylase 1-1. Method (Extraction of microbial chromosomal DNA as template for gene amplification)
The actinomycetes Streptosporangium roseum Streptosporangium roseum NBRC 3776 strain was obtained from National Institute of Technology and Evaluation, and this chromosomal DNA was used as a template for gene amplification.

前記放線菌を5mLのISP Medium no.2(1% Bacto Malt Extract、0.4% Bacto Yeast extract、0.4% グルコース)中で、28°C、2日間液体振とう培養を行なった。培養後遠心分離(4°C、5000×g、10分間)によって菌体を回収し、定法に従いそれぞれの微生物菌体から染色体DNAを抽出した。   The actinomycetes were added to 5 mL of ISP Medium no. In 2 (1% Bacto Malt Extract, 0.4% Bacto Yeast extract, 0.4% glucose), liquid shaking culture was performed at 28 ° C. for 2 days. After incubation, the cells were collected by centrifugation (4 ° C., 5000 × g, 10 minutes), and chromosomal DNA was extracted from each microorganism according to a conventional method.

(目的の遺伝子の増幅)
本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼをエンコードする遺伝子をストレプトスポランギウム・ロセウムStreptosporangium roseum NBRC 3776株の放線菌菌体の染色体DNAを鋳型としたポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により増幅した。前記PCRには、GC-RICH PCR システム(ロッシュ)を使用した。その反応条件は表1に示す。クローニング及び発現の条件を表2に示す。放線菌ストレプトスポランギウム・ロセウムStreptosporangium roseum NBRC 3776株を鋳型とするセンスプライマー及びアンチセンスプライマーは、それぞれ、配列番号2及び3に示す。
(Amplification of target gene)
The gene encoding the L-proline cis-hydroxylase of the present invention was amplified by polymerase chain reaction (PCR) using the chromosomal DNA of actinomycetes of Streptosporangium roseum NBRC 3776 strain as a template. A GC-RICH PCR system (Roche) was used for the PCR. The reaction conditions are shown in Table 1. The cloning and expression conditions are shown in Table 2. The sense primer and antisense primer using the actinomycetes Streptosporangium roseum Streptosporangium roseum NBRC 3776 as a template are shown in SEQ ID NOs: 2 and 3, respectively.

Figure 0005697327
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(組換えプラスミドの取得)
PCRにより増幅した目的のDNAをインサート用DNAとし、それぞれのインサート用DNA1μgとベクターであるpET−21a(+)1μgとを、制限酵素NdeI及びXhoIを使用する37°C、16時間の反応により切断した。切断産物をGFX PCR Purification Kit(GEヘルスケア)で精製した後、それぞれのインサート用DNAとベクターとを、DNA Ligation Kit<Mighty Mix>(タカラ)を使用する16°C、3時間の反応により連結した。ライゲーション産物を、塩化カルシウム処理した大腸菌JM109株にヒートショック法により導入した。それぞれの組換えプラスミドを保持した大腸菌JM109株を、LB−A寒天培地(1% Bacto Trypton、0.5% Bacto Yeast extract、1% NaCl、1.5% Bacto Agar、100μg/mL アンピシリン)で37°C、16時間培養し、次いでLB−A液体培地(1% Bacto Trypton、0.5% Bacto Yeast extract、1% NaCl、100μg/mL アンピシリン)5mL中で37°C、16時間培養し、その後QIAprep Spin Miniprep Kit(QIAGEN)を使用してプラスミドを抽出した。抽出したプラスミドの内部塩基配列をDNAシークエンサーにて解析し、所望のDNAが挿入されていることを確認した。作製した組換えプラスミドのプラスミドマップを図1に示す。
(Acquisition of recombinant plasmid)
The target DNA amplified by PCR is used as insert DNA, and 1 μg of each insert DNA and 1 μg of vector pET-21a (+) are digested by a reaction at 37 ° C. for 16 hours using restriction enzymes NdeI and XhoI. did. After purifying the cleavage product with GFX PCR Purification Kit (GE Healthcare), each insert DNA and vector were ligated by reaction at 16 ° C for 3 hours using DNA Ligation Kit <Mighty Mix> (Takara). did. The ligation product was introduced into Escherichia coli JM109 strain treated with calcium chloride by the heat shock method. Escherichia coli JM109 strain carrying each recombinant plasmid was cultured on LB-A agar medium (1% Bacto Trypton, 0.5% Bacto Yeast extract, 1% NaCl, 1.5% Bacto Agar, 100 μg / mL ampicillin). Incubate for 16 hours at ° C, then in LB-A liquid medium (1% Bacto Trypton, 0.5% Bacto Yeast extract, 1% NaCl, 100 μg / mL ampicillin) at 37 ° C for 16 hours, then Plasmids were extracted using QIAprep Spin Miniprep Kit (QIAGEN). The internal base sequence of the extracted plasmid was analyzed with a DNA sequencer, and it was confirmed that the desired DNA was inserted. A plasmid map of the prepared recombinant plasmid is shown in FIG.

(目的の遺伝子の発現)
本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼをエンコードするDNAの挿入が確認された組換えプラスミド(pESrP4H)を、塩化カルシウム処理した大腸菌Rosetta2(DE3)にヒートショック法により導入し、表3に示す手順で発現させた。すなわち前記大腸菌をLB−AC寒天培地(1% Bacto Trypton、0.5% Bacto Yeast extract、1% NaCl、1.5% Bacto Agar、100μg/mL アンピシリン、34μg/mL クロラムフェニコール)にて37°Cで一晩培養した。生育したシングルコロニーをLB−AC液体培地(1% Bacto Trypton、0.5% Bacto Yeast extract、1% NaCl、100μg/mL アンピシリン、34μg/mL クロラムフェニコール)5mLに接種し、37°C、200rpmで16時間振とう培養を行なった。その後、前記液体培地1mLを100mLの新鮮なLB−AC液体培地に接種し、37°C、200rpmで振とう培養を行なった。O.D.660=0.5に達した時点で、終濃度が0.1mMとなるようにイソプロピル−β−d−チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加し、25°C、100rpmで培養し遺伝子発現を誘導した。6時間後、培養菌体を遠心分離(4°C、5000×g、10分間)して回収し、20mM HEPES・NaOH緩衝液(pH7.5)5mLに懸濁した。前記懸濁液を超音波破砕(3分間)した後、遠心分離(4°C、20000×g、30分間)して上清(無細胞抽出液)を回収した。
(Expression of target gene)
A recombinant plasmid (pESrP4H) in which insertion of DNA encoding L-proline cis-hydroxylase of the present invention was confirmed was introduced into Escherichia coli Rosetta2 (DE3) treated with calcium chloride by the heat shock method, and the procedure shown in Table 3 It was expressed in. That is, the E. coli was cultured on LB-AC agar medium (1% Bacto Trypton, 0.5% Bacto Yeast extract, 1% NaCl, 1.5% Bacto Agar, 100 μg / mL ampicillin, 34 μg / mL chloramphenicol). Incubated overnight at ° C. The grown single colony was inoculated into 5 mL of LB-AC liquid medium (1% Bacto Trypton, 0.5% Bacto Yeast extract, 1% NaCl, 100 μg / mL ampicillin, 34 μg / mL chloramphenicol), 37 ° C., The shaking culture was performed at 200 rpm for 16 hours. Thereafter, 1 mL of the liquid medium was inoculated into 100 mL of a fresh LB-AC liquid medium, and cultured with shaking at 37 ° C. and 200 rpm. O. D. When 660 = 0.5 is reached, isopropyl-β-d-thiogalactopyranoside (IPTG) is added to a final concentration of 0.1 mM, and the gene expression is performed by culturing at 25 ° C. and 100 rpm. Induced. After 6 hours, the cultured cells were collected by centrifugation (4 ° C., 5000 × g, 10 minutes) and suspended in 5 mL of 20 mM HEPES / NaOH buffer (pH 7.5). The suspension was sonicated (3 minutes) and then centrifuged (4 ° C., 20000 × g, 30 minutes) to recover the supernatant (cell-free extract).

1−2.結果
上述の抽出及び増幅操作により、本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼをエンコードする遺伝子のクローニングに成功した。上述の組換え操作等により、前記遺伝子を含む組換えプラスミドを作製することができた。得られた組換えプラスミドのプラスミドマップを図1に示す。前記組換えプラスミドの導入操作により、該組換えプラスミドを有する形質転換体を作製することができた。前記形質転換体による前記遺伝子の発現操作により、本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼを含む無細胞抽出液をそれぞれ取得することができた。得られた無細胞抽出液を、ニッケルアフィニティークロマトグラフィー、およびゲルろ過クロマトグラフィーによって精製し、SDS―PAGEで単一バンドとして得られたタンパク質を図2に示す。前記タンパク質を精製酵素とし、以下の実験に使用した。
1-2. Results The gene encoding the L-proline cis-hydroxylase of the present invention was successfully cloned by the above-described extraction and amplification operations. A recombinant plasmid containing the gene could be prepared by the above-described recombination operation or the like. The plasmid map of the obtained recombinant plasmid is shown in FIG. By introducing the recombinant plasmid, a transformant having the recombinant plasmid could be prepared. Cell-free extracts containing the L-proline cis-hydroxylase of the present invention could be obtained by expressing the gene with the transformant. The obtained cell-free extract is purified by nickel affinity chromatography and gel filtration chromatography, and the protein obtained as a single band by SDS-PAGE is shown in FIG. The protein was used as a purified enzyme and used in the following experiments.

2.本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼによるL−プロリンの水酸化反応
2−1.方法
実施例1で得られた本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼによるL−プロリンの水酸化反応をそれぞれ実施した。表3に示す組成の反応液(以下、「標準反応液」という。)を調整し、1時間、25°Cで反応を行なった。反応後、図3の手順に従い反応停止と、マーフィー試薬(1−fluoro−2,4−dinitrophenyl−5−L−alaninamide)を使用して反応液中に含まれる全アミノ酸の誘導体化とを行なった。その後、0.45μmフィルターを用いて反応液をろ過し、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析に供した。HPLC分析の各種条件は表4(a)及び(b)に示す。
2. 2. Hydroxylation reaction of L-proline by L-proline cis-hydroxylase of the present invention 2-1. Method The hydroxylation reaction of L-proline by the L-proline cis-hydroxylase of the present invention obtained in Example 1 was carried out. A reaction solution having the composition shown in Table 3 (hereinafter referred to as “standard reaction solution”) was prepared, and the reaction was performed at 25 ° C. for 1 hour. After the reaction, the reaction was stopped and derivatization of all amino acids contained in the reaction solution was performed using Murphy reagent (1-fluoro-2,4-dinitrophenyl-5-L-alaninamide) according to the procedure of FIG. . Thereafter, the reaction solution was filtered using a 0.45 μm filter and subjected to high performance liquid chromatography (HPLC) analysis. Various conditions for the HPLC analysis are shown in Tables 4 (a) and (b).

Figure 0005697327
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Figure 0005697327
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2−2.結果
L−プロリンと、Hypの4種類の異性体との標準試料についてHPLC分析を行なったところ、Hypの異性体はいずれも分離された単一のピークとして検出された(図4)。そこで、ピーク物質の同定は保持時間により行なうこととした。
2-2. Results When HPLC analysis was performed on a standard sample of L-proline and four isomers of Hyp, all the isomers of Hyp were detected as separated single peaks (FIG. 4). Therefore, the peak substance was identified based on the retention time.

図5に精製酵素について反応の2−オキソグルタル酸依存性を検討した結果を示す。表3に示す反応混合液の組成から、プロリン、2−オキソグルタル酸(2−OG)、FeSO及び酵素のいずれを省いても、反応活性が完全に失われた。そこで、本発明の本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼの反応は2−オキソグルタル酸依存性であることが示された。 FIG. 5 shows the results of examining the 2-oxoglutarate dependence of the reaction for the purified enzyme. From the composition of the reaction mixture shown in Table 3, the reaction activity was completely lost even if any of proline, 2-oxoglutarate (2-OG), FeSO 4 and the enzyme was omitted. Thus, it was shown that the reaction of the L-proline cis-hydroxylase of the present invention is 2-oxoglutarate dependent.

図6に精製酵素について反応至適温度を検討した結果を示す。酵素活性は15°Cで最も高く、50°Cでは完全に失われた。   FIG. 6 shows the results of examining the optimum reaction temperature for the purified enzyme. The enzyme activity was highest at 15 ° C and was completely lost at 50 ° C.

図7に精製酵素について反応至適pHを検討した結果を示す。酵素活性はpH6.0で最も高く、pH7−10では50%ないし30%に低下し、pH5.5では完全に失われた。   FIG. 7 shows the results of examining the optimum reaction pH for the purified enzyme. The enzyme activity was highest at pH 6.0, decreased to 50% to 30% at pH 7-10, and completely lost at pH 5.5.

図8に精製酵素について反応阻害剤特異性を検討した結果を示す。酵素活性は、MgSOによっては阻害されなかった。ヒドロキシルアミン、MnCl及びFeClによって若干の阻害が認められた。EDTA、CoCl、ZnSO、CuSO及びNiSOによって反応が強く阻害された。 FIG. 8 shows the results of examining the reaction inhibitor specificity of the purified enzyme. Enzymatic activity was not inhibited by MgSO 4 . Some inhibition was observed with hydroxylamine, MnCl 2 and FeCl 3 . EDTA, the reaction was strongly inhibited by CoCl 2, ZnSO 4, CuSO 4 and NiSO 4.

図9に本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼは2種類の産物を同時に生成することを示す。本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼはL−プロリンを3位より4位に優先的に水酸化し、シス−3−Hypよりも約3倍多い量のシス−4−Hypを生成する水酸化酵素であることが示された。   FIG. 9 shows that the L-proline cis-hydroxylase of the present invention produces two types of products simultaneously. The L-proline cis-hydroxylase of the present invention preferentially hydroxylates L-proline from the 3rd position to the 4th position, and produces water about 3 times as much as cis-3-Hyp. It was shown to be an oxidase.

これらの結果より、本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼとL−プロリンとの存在下でシス−3−Hyp及びシス−4−Hypが生成されることから、前記タンパク質はL−プロリンを位置優先的及び立体選択的に水酸化しシス−3−Hyp及びシス−4−Hypを生成する水酸化酵素であることが確認された。Entrez Protein等のデータベースで公開されている推定タンパク質機能は「2−オキソグルタル酸依存型ヒドロキシラーゼ」であった。しかし、本実験の結果からは前記タンパク質の機能がL−プロリン シス−3−ヒドロキシラーゼ及びL−プロリン シス−4−ヒドロキシラーゼであることが確認された。また、本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼに触媒される反応では2−OGの存在下でシス−3−Hyp及びシス−4−Hypが生成されることから、本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼは2−OGの存在下でProの3位及び4位の炭素原子とそれに結合する水素原子との間に酸素原子を添加する2−OG依存型ジオキシゲナーゼであることが確認された。   From these results, since cis-3-Hyp and cis-4-Hyp are produced in the presence of L-proline cis-hydroxylase and L-proline of the present invention, the protein positions L-proline. It was confirmed to be a hydroxylase that preferentially and stereoselectively hydroxylates to produce cis-3-Hyp and cis-4-Hyp. The putative protein function disclosed in databases such as Entrez Protein was “2-oxoglutarate-dependent hydroxylase”. However, the results of this experiment confirmed that the functions of the protein were L-proline cis-3-hydroxylase and L-proline cis-4-hydroxylase. Further, in the reaction catalyzed by the L-proline cis-hydroxylase of the present invention, cis-3-Hyp and cis-4-Hyp are produced in the presence of 2-OG. -Hydroxylase was confirmed to be a 2-OG-dependent dioxygenase in which an oxygen atom is added between the 3- and 4-position carbon atoms of Pro and a hydrogen atom bonded thereto in the presence of 2-OG. .

表5に本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼを発現する形質転換体の大腸菌の休止菌体の反応液の組成を示す。   Table 5 shows the composition of the reaction solution of the resting cells of Escherichia coli, which is a transformant expressing L-proline cis-hydroxylase of the present invention.

Figure 0005697327
Figure 0005697327

表5に示す休止菌体反応液を用いても、本発明のL−プロリン シス−ヒドロキシラーゼは、L−プロリン シス−3−ヒドロキシラーゼ活性及びL−プロリン シス−4−ヒドロキシラーゼ活性を示した(図示されない)。   Even when the resting cell reaction solution shown in Table 5 was used, the L-proline cis-hydroxylase of the present invention exhibited L-proline cis-3-hydroxylase activity and L-proline cis-4-hydroxylase activity. (Not shown).

Claims (4)

以下の[1]もしくは[2]に記載の酵素タンパク質、または該酵素タンパク質を発現する宿主生物にL−プロリンを作用させて、ヒドロキシ−L−プロリンを取得することを特徴とする、ヒドロキシ−L−プロリンの製造法。
[1]配列番号1で表されるアミノ酸配列を有する酵素タンパク質
[2]配列番号1で表されるアミノ酸配列において、1個若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、L−プロリン シス−3−ヒドロキシラーゼ活性及びL−プロリン シス−4−ヒドロキシラーゼ活性を有する酵素タンパク
Hydroxy-L, characterized in that L-proline is obtained by allowing L-proline to act on the enzyme protein of the following [1] or [2] or a host organism that expresses the enzyme protein. -Proline production method.
[1] an enzyme protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 [2] consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and enzyme protein having L- proline cis-3-hydroxylase activity and L- proline cis-4-hydroxylase activity
請求項1の[1]もしくは[2]に記載の酵素タンパク質を発現する宿主生物が、以下の[3]に記載のポリヌクレオチドが宿主生物に組み込まれた形質転換体である、請求項1記載の製造法。
]請求項1の[1]もしくは[2]に記載の酵素タンパク質をエンコードするポリヌクレオチ
The host organism that expresses the enzyme protein according to [1] or [2] of claim 1 is a transformant in which the polynucleotide according to [ 3] below is incorporated into the host organism. Manufacturing method.
[3] polynucleotide encoding the enzyme protein according to [1] or [2] according to claim 1
請求項1の[1]もしくは[2]のいずれかに記載の酵素タンパク質を発現する宿主生物、または請求項2の[3]に記載のポリヌクレオチドが宿主に組み込まれた形質転換体を培養する発酵法によってヒドロキシ−L−プロリンを取得することを特徴とする、ヒドロキシ−L−プロリンの製造法。 A host organism that expresses the enzyme protein according to either [1] or [2] of claim 1 or a transformant in which the polynucleotide of [ 3] of claim 2 is incorporated into the host is cultured. A method for producing hydroxy-L-proline, wherein hydroxy-L-proline is obtained by a fermentation method. 宿主生物が原核生物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造法。   The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the host organism is a prokaryote.
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