JP6070180B2 - Enzyme screening method - Google Patents

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本発明は酵素のスクリーニング方法に関する。特に本発明は、遺伝子工学的手法により得られた、(1)RNA依存型DNAポリメラーゼ活性、(2)DNA依存型DNAポリメラーゼ活性、(3)リボヌクレアーゼH活性のうち、1以上の活性を有する酵素を発現可能な形質転換体から、所望の性能を有した酵素を効率的にスクリーニングする方法に関するものである。   The present invention relates to an enzyme screening method. In particular, the present invention relates to an enzyme having at least one of (1) RNA-dependent DNA polymerase activity, (2) DNA-dependent DNA polymerase activity, and (3) ribonuclease H activity obtained by genetic engineering techniques. The present invention relates to a method for efficiently screening for an enzyme having a desired performance from a transformant capable of expressing.

レトロウイルスの増殖に必須の因子として発見された逆転写酵素は、一本鎖RNAを鋳型としてDNAを合成(逆転写)する、RNA依存型DNAポリメラーゼ活性を有しており、cDNA合成等に必須な遺伝子工学試薬あるいは遺伝子診断用酵素として利用されている。   Reverse transcriptase, discovered as an essential factor for retrovirus growth, has RNA-dependent DNA polymerase activity that synthesizes DNA (reverse transcription) using single-stranded RNA as a template, and is essential for cDNA synthesis, etc. It is used as a genetic engineering reagent or gene diagnostic enzyme.

逆転写酵素の一つである、トリ骨髄芽球腫ウイルス(AMV)逆転写酵素は、分子量約63kDaのα鎖および分子量約95kDaのβ鎖からなるヘテロ複合体であり、ASLVファミリーとして知られている。このうちα鎖は、タンパク質分解性プロセシングによりβ鎖から形成されている(非特許文献1)。AMV逆転写酵素のα鎖とβ鎖のヘテロ複合体は、α鎖またはβ鎖のみの場合と比較して安定であり、有用であることが知られている(特許文献1)。   Avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase, one of the reverse transcriptases, is a heterocomplex composed of an α chain with a molecular weight of about 63 kDa and a β chain with a molecular weight of about 95 kDa, known as the ASLV family. Yes. Among these, the α chain is formed from the β chain by proteolytic processing (Non-patent Document 1). It is known that the hetero complex of α chain and β chain of AMV reverse transcriptase is more stable and useful than the case of only α chain or β chain (Patent Document 1).

逆転写酵素はRNA依存型DNAポリメラーゼ活性だけでなく、DNA依存型DNAポリメラーゼ活性やリボヌクレアーゼH(RNaseH)活性を併せ持つ酵素が知られており、前述のトリ骨髄芽球腫ウイルス(AMV)逆転写酵素が一例としてあげられる。このような複数の活性を持つ酵素は、1つの酵素で複数の反応を行なうことが出来るため、例えばTRC法、NASBA法などの遺伝子増幅法で用いる酵素として利用されている(特許文献2および3)。逆転写酵素を用いた反応ではその増幅の効率と正確性の向上のため、より高い温度で逆転写反応が可能な酵素が望まれている。   Reverse transcriptase is known to have not only RNA-dependent DNA polymerase activity but also DNA-dependent DNA polymerase activity and ribonuclease H (RNase H) activity. The above-mentioned avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase Is an example. Such an enzyme having a plurality of activities is used as an enzyme used in gene amplification methods such as the TRC method and NASBA method because it can perform a plurality of reactions with one enzyme (Patent Documents 2 and 3). ). In the reaction using reverse transcriptase, an enzyme capable of performing reverse transcription reaction at a higher temperature is desired in order to improve the efficiency and accuracy of amplification.

特開2003−334095号公報JP 2003-334095 A 特開2006−14632号公報JP 2006-14632 A 特表平4−507197号公報JP-T-4-507197 特開2012−120506号公報JP 2012-120506 A 特開2012−075418号公報JP 2012-074418 A

Le Grice S.F.J.,Reverse Transcriptase,Cold Spring Harbor,New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press,163(1993)Le Grice S. F. J. et al. , Reverse Transscriptase, Cold Spring Harbor, New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 163 (1993)

本発明の目的は、(1)RNA依存型DNAポリメラーゼ活性、(2)DNA依存型DNAポリメラーゼ活性、(3)リボヌクレアーゼH活性のうち、1以上の活性を有する、性能が向上した酵素を得るためのスクリーニング方法を提供することにある。   An object of the present invention is to obtain an enzyme having one or more activities among (1) RNA-dependent DNA polymerase activity, (2) DNA-dependent DNA polymerase activity, and (3) ribonuclease H activity with improved performance. A screening method is provided.

本発明者らは、(1)RNA依存型DNAポリメラーゼ活性、(2)DNA依存型DNAポリメラーゼ活性、(3)リボヌクレアーゼH(RNase H)活性のうち、1以上の活性を有する酵素をコードするポリヌクレオチドに変異を導入し、当該変異を導入したポリヌクレオチドを含むベクターで宿主を形質転換して得られる形質転換体から得られた酵素のスクリーニングにおいて、当該酵素を用いた核酸合成を行ない評価することで、所望の性能を有した当該酵素を得ることを見出し、本願発明を完成するに至った。   The inventors of the present invention have disclosed a polymorphism encoding an enzyme having one or more of (1) RNA-dependent DNA polymerase activity, (2) DNA-dependent DNA polymerase activity, and (3) ribonuclease H (RNase H) activity. In screening for an enzyme obtained from a transformant obtained by introducing a mutation into a nucleotide and transforming a host with a vector containing the polynucleotide into which the mutation has been introduced, nucleic acid synthesis using the enzyme is performed and evaluated. Thus, it was found that the enzyme having the desired performance was obtained, and the present invention was completed.

すなわち本発明の第一の態様は、
(A)(1)RNA依存型DNAポリメラーゼ活性、(2)DNA依存型DNAポリメラーゼ活性、(3)リボヌクレアーゼH(RNase H)活性のうち、1以上、好ましくは2以上の活性を有する酵素をコードするポリヌクレオチドに変異を導入する工程と、
(B)変異を導入した前記ポリヌクレオチドをベクターに挿入する工程と、
(C)前記ポリヌクレオチドを挿入したベクターで宿主を形質転換する工程と、
(D)得られた形質転換体を培養し、前記酵素を発現させる工程と、
(E)前記形質転換体の培養液から前記酵素を抽出する工程と、
(F)前記酵素の性能を評価する工程と、
を含む、前記酵素のスクリーニング方法において、前記(F)の工程における酵素の性能評価を、前記(1)から(3)のうち1以上、好ましくは2以上の活性を必要とする核酸合成を行なうことで評価する、前記スクリーニング方法である。
That is, the first aspect of the present invention is:
Encodes an enzyme having one or more, preferably two or more, of (A) (1) RNA-dependent DNA polymerase activity, (2) DNA-dependent DNA polymerase activity, and (3) ribonuclease H (RNase H) activity Introducing a mutation into the polynucleotide to be
(B) inserting the polynucleotide into which the mutation is introduced into a vector;
(C) transforming a host with a vector having the polynucleotide inserted therein;
(D) culturing the obtained transformant and expressing the enzyme;
(E) extracting the enzyme from the culture solution of the transformant;
(F) evaluating the performance of the enzyme;
In the method for screening an enzyme, the nucleic acid synthesis that requires one or more, preferably two or more of the activities (1) to (3) is performed for the performance evaluation of the enzyme in the step (F). It is the said screening method evaluated by this.

また本発明の第二の態様は、酵素が前記(1)から(3)の活性を全て有する酵素である、前記第一の態様に記載のスクリーニング方法である。   The second aspect of the present invention is the screening method according to the first aspect, wherein the enzyme is an enzyme having all the activities (1) to (3).

また本発明の第三の態様は、酵素がトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素である、前記第二の態様に記載のスクリーニング方法である。   The third aspect of the present invention is the screening method according to the second aspect, wherein the enzyme is avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase.

また本発明の第四の態様は、前記(F)の工程における酵素の性能評価を、特定塩基配列の一部と相同的な配列を有する第一のプライマーと、特定塩基配列の一部と相補的な配列を有する第二のプライマー(ここで前記第一または第二のプライマーのいずれか一方はその5’末端にRNAポリメラーゼのプロモーター配列を付加している)を用いて、下記(I)から(V)の工程により前記特定塩基配列又はその配列に相補的な配列を含むRNAを合成することで評価する、前記第一から第三の態様のいずれかに記載のスクリーニング方法である。
(I)RNA依存型DNAポリメラーゼ活性を有する酵素により、特定塩基配列又はその配列に相補的な配列に相補的なcDNAを合成する工程、
(II)RNase H活性を有する酵素による、RNA−DNA2本鎖のRNAを分解する工程(1本鎖DNAの生成)、
(III)DNA依存型DNAポリメラーゼ活性を有する酵素による、前記1本鎖DNAを鋳型とした特定塩基配列又はその配列に相補的な配列のRNAを転写可能なプロモーター配列を有する2本鎖DNAを生成する工程、
(IV)DNA依存型RNAポリメラーゼ活性を有する酵素により、前記プロモーター配列から前記2本鎖DNAを鋳型とするRNA転写産物を生成する工程、
(V)前記RNA転写産物が、前記(I)の工程におけるcDNA合成の鋳型となることで、連鎖的にRNA転写産物を生成する工程。
さらに本発明の第五の態様は、前記第一から第四の態様のいずれかに記載のスクリーニング方法で得られた酵素である。
In the fourth aspect of the present invention, the performance evaluation of the enzyme in the step (F) is complementary to the first primer having a sequence homologous to a part of the specific base sequence and the part of the specific base sequence. From the following (I), using a second primer having a typical sequence (wherein either one of the first or second primers has an RNA polymerase promoter sequence added to its 5 ′ end) The screening method according to any one of the first to third aspects, wherein the evaluation is performed by synthesizing an RNA containing the specific base sequence or a sequence complementary to the specific base sequence by the step (V).
(I) a step of synthesizing cDNA complementary to a specific base sequence or a sequence complementary to the sequence with an enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity;
(II) a step of degrading RNA-DNA double-stranded RNA by an enzyme having RNase H activity (generation of single-stranded DNA),
(III) A double-stranded DNA having a promoter sequence capable of transcribing a specific base sequence using the single-stranded DNA as a template or RNA complementary to the sequence is generated by an enzyme having DNA-dependent DNA polymerase activity. The process of
(IV) generating an RNA transcript using the double-stranded DNA as a template from the promoter sequence by an enzyme having DNA-dependent RNA polymerase activity;
(V) A step of generating RNA transcripts in a chain by using the RNA transcript as a template for cDNA synthesis in the step (I).
Furthermore, a fifth aspect of the present invention is an enzyme obtained by the screening method according to any one of the first to fourth aspects.

本発明は、RNA依存型DNAポリメラーゼ活性、DNA依存型DNAポリメラーゼ活性、リボヌクレアーゼH活性のうち、1以上の活性を有する酵素をコードするポリヌクレオチドに変異を導入する工程と、変異を導入した前記ポリヌクレオチドを発現ベクターに挿入する工程と、前記ポリヌクレオチドを挿入した発現ベクターで宿主を形質転換する工程と、得られた形質転換体を培養し前記酵素を発現させる工程と、
前記形質転換体の培養液から前記酵素を抽出する工程と、前記酵素の性能を評価する工程とを含む前記酵素のスクリーニング方法において、前記酵素の性能評価を、前記三つの活性のうち1以上の活性を必要とする核酸合成を行なうことで評価することを特徴としている。本発明により、前記核酸合成に必要な所望の性能を有した酵素の取得を可能とする。
The present invention includes a step of introducing a mutation into a polynucleotide encoding an enzyme having one or more of RNA-dependent DNA polymerase activity, DNA-dependent DNA polymerase activity, and ribonuclease H activity; A step of inserting a nucleotide into an expression vector, a step of transforming a host with the expression vector having the polynucleotide inserted therein, a step of culturing the obtained transformant and expressing the enzyme,
In the method for screening an enzyme comprising the steps of extracting the enzyme from the culture solution of the transformant and evaluating the performance of the enzyme, the performance evaluation of the enzyme is performed by measuring at least one of the three activities. It is characterized by performing nucleic acid synthesis that requires activity. According to the present invention, it is possible to obtain an enzyme having a desired performance necessary for the nucleic acid synthesis.

野生型のAMV逆転写酵素β鎖のアミノ酸配列(配列番号1、上段)と、本発明で例示される変異部位を示す図である。It is a figure which shows the mutation site | part illustrated by the amino acid sequence (sequence number 1, upper stage) of wild type AMV reverse transcriptase (beta) chain | strand, and this invention. プラスミドベクターpTrcAMVBの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of plasmid vector pTrcAMVB. 蛍光強度の増加時間から逆転写酵素のユニット数を見積もる検量線を示す図である。It is a figure which shows the calibration curve which estimates the number of units of reverse transcriptase from the increase time of fluorescence intensity. 野生型と本発明の改変または変異を有するトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素の耐熱性評価の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the heat resistance evaluation of the avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase which has a wild type and the modification or mutation of this invention.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、RNA依存型DNAポリメラーゼ活性とは、1本鎖のRNA鎖を鋳型として、それに相補的な塩基配列持つDNA鎖を合成する活性であり、酵素番号E.C.2.7.7.7に分類される酵素が持つ酵素活性である。本発明において、DNA依存型DNAポリメラーゼ活性とは、1本鎖のDNA鎖を鋳型として、それに相補的な塩基配列持つDNA鎖を合成する活性であり、酵素番号E.C.2.7.7.49に分類される酵素が持つ酵素活性である。本発明において、リボヌクレアーゼH(RNase H)活性とは、DNAとRNAのハイブリッド二本鎖を形成しているRNA鎖を切断し、一本鎖DNAを生じるリボヌクレアーゼであり、酵素番号E.C.3.1.26.4に分類される酵素が持つ酵素活性である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, RNA-dependent DNA polymerase activity is an activity of synthesizing a DNA strand having a complementary base sequence using a single-stranded RNA strand as a template. C. It is an enzyme activity possessed by an enzyme classified as 2.7.7.7. In the present invention, the DNA-dependent DNA polymerase activity is an activity of synthesizing a DNA strand having a base sequence complementary to a single-stranded DNA strand as a template. C. It is an enzyme activity possessed by an enzyme classified as 2.7.7.79. In the present invention, ribonuclease H (RNase H) activity is a ribonuclease that cleaves an RNA strand forming a hybrid duplex of DNA and RNA to produce a single-stranded DNA. C. This is an enzyme activity possessed by an enzyme classified as 3.1.26.4.

本発明における、(1)RNA依存型DNAポリメラーゼ活性、(2)DNA依存型DNAポリメラーゼ活性、(3)RNaseH活性の1以上の酵素活性を有する酵素は、(1)から(3)の任意の活性を有する酵素又は(1)から(3)の任意の活性の組合せを有する酵素であり、連鎖的に核酸合成する酵素をスクリーニングする観点から、(1)RNA依存型DNAポリメラーゼ活性と(2)DNA依存型DNAポリメラーゼ活性の組合せが好ましく、またRT−PCR法に有用な酵素を取得する観点では、(1)RNA依存型DNAポリメラーゼ活性と(3)RNaseH活性の組合せを有する酵素が好ましく、さらにはTRC法やNASBA法に用いる酵素として有用な酵素をスクリーニングする観点から、(1)から(3)の活性を全て有する酵素、例えばマウス白血病ウィルス(MMLV)逆転写酵素やトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素が好ましく、特にAMV逆転写酵素が好ましい。   In the present invention, the enzyme having one or more enzyme activities of (1) RNA-dependent DNA polymerase activity, (2) DNA-dependent DNA polymerase activity, and (3) RNase H activity is any of (1) to (3) From the viewpoint of screening an enzyme having an activity or an enzyme having any combination of (1) to (3), and synthesizing nucleic acid in a chain manner, (1) RNA-dependent DNA polymerase activity and (2) A combination of DNA-dependent DNA polymerase activity is preferred, and from the viewpoint of obtaining an enzyme useful for RT-PCR, an enzyme having a combination of (1) RNA-dependent DNA polymerase activity and (3) RNase H activity is preferred. From the viewpoint of screening for enzymes useful as enzymes used in the TRC method and NASBA method, the activities of (1) to (3) Enzymes with all, for example, murine leukemia virus (MMLV) reverse transcriptase or avian bone marrow neuroblastoma virus (AMV) reverse transcriptase are preferred, AMV reverse transcriptase is preferable.

AMVが本来有する、AMV逆転写酵素をコードするポリヌクレオチドの全長は2574塩基であり、そのヌクレオチド配列を配列番号3に示す。なお配列番号3に記載の塩基配列からなるトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素をコードするポリヌクレオチドは、AMV逆転写酵素遺伝子逆転写酵素β鎖をコードする遺伝子であるが、AMV逆転写酵素遺伝子逆転写酵素にはβ鎖よりも低分子のα鎖も存在し、そのヌクレオチド配列は、配列番号3に記載の塩基配列のうち5’末端側1716塩基からなる(配列番号4)。宿主が大腸菌の場合における、より好ましいAMV逆転写酵素をコードするポリヌクレオチドの一例として、特許文献4に記載された方法を用いて大腸菌コドンを用いて変換したβ鎖の遺伝子(配列番号5)の配列およびα鎖の遺伝子(配列番号6)が例示できる。   The total length of the polynucleotide encoding AMV reverse transcriptase inherent to AMV is 2574 bases, and the nucleotide sequence is shown in SEQ ID NO: 3. The polynucleotide encoding the avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3 is a gene encoding the AMV reverse transcriptase gene reverse transcriptase β chain, but the AMV reverse The transcriptase gene reverse transcriptase also has an α chain having a lower molecular weight than the β chain, and its nucleotide sequence consists of 1716 bases on the 5 ′ end side of the base sequence described in SEQ ID NO: 3 (SEQ ID NO: 4). As an example of a polynucleotide encoding a more preferable AMV reverse transcriptase when the host is Escherichia coli, a β-chain gene (SEQ ID NO: 5) converted using an E. coli codon using the method described in Patent Document 4 is used. Examples thereof include the gene for the sequence and α chain (SEQ ID NO: 6).

本発明のスクリーニング方法では、前記(1)から(3)のうち1以上の活性を有する酵素をスクリーニングする方法は、以下の工程(A)〜(F):
(A)前記(1)から(3)の活性のうち、1以上の活性を有する酵素をコードするポリヌクレオチドに変異を導入する工程と、
(B)変異を導入した前記ポリヌクレオチドをベクターに挿入する工程と、
(C)前記ポリヌクレオチドを挿入したベクターで宿主を形質転換する工程と、
(D)得られた形質転換体を培養し、前記酵素を発現させる工程と、
(E)前記形質転換体の培養液から前記酵素を抽出する工程と、
(F)前記酵素の性能を評価する工程と
を含んでおり、工程(F)における条件を適宜選択することにより、所望の性能、例えば向上した(1)から(3)のいずれか1以上の活性、向上した耐熱性、界面活性剤や有機溶剤の影響を受けない性能など、を有する酵素をスクリーニングすることができる。
In the screening method of the present invention, the method for screening an enzyme having one or more activities among the above (1) to (3) includes the following steps (A) to (F):
(A) introducing a mutation into a polynucleotide encoding an enzyme having one or more of the activities (1) to (3);
(B) inserting the polynucleotide into which the mutation is introduced into a vector;
(C) transforming a host with a vector having the polynucleotide inserted therein;
(D) culturing the obtained transformant and expressing the enzyme;
(E) extracting the enzyme from the culture solution of the transformant;
(F) a step of evaluating the performance of the enzyme, and by appropriately selecting the conditions in step (F), the desired performance, for example, any one or more of (1) to (3) improved Enzymes having activity, improved heat resistance, performance not affected by surfactants and organic solvents, etc. can be screened.

工程(A)は、野生型の酵素等をコードするポリヌクレオチドの任意の位置に変異を導入する工程である。野生型の酵素をコードするポリヌクレオチドの入手は、当業者のなし得る方法であればいかなる方法でもよく、例えば前記酵素のゲノム情報より作製した適切なプライマーを用いたPCRにより取得することができる。野生型の酵素等をコードするポリヌクレオチドとしては、野生型酵素をコードするポリヌクレオチドの他に、前記(1)から(3)のうち少なくともいずれか1つの活性を有する酵素をコードしていれば任意の欠失、置換、及び/又は付加を有するポリヌクレオチドを使用することができ、例えば特許文献4に記載される様に大腸菌コドン型を有するように改変されたポリヌクレオチドも用いることができる。変異を導入した前記ポリヌクレオチドは、部位特異的変異誘発法、縮重オリゴヌクレオチドを用いたPCR、エラープローンPCR、核酸を含む細胞の変異誘発剤、放射線への露出といった公知の技術を適宜使用することにより得られるが、ハイスループットで変異を導入したポリヌクレオチドを取得する観点から、エラープローンPCRが好ましい。エラープローンPCRは、公知の方法により行うことができるが、一般に、3’−5’エキソヌクレアーゼ活性(校正活性)を持たないポリメラーゼを、所望の程度の突然変異が生じるようにMn2+濃度、dNTP濃度、温度を選択して野生型の酵素等をコードするポリヌクレオチドに対してPCRを行なうことにより、変異を導入することができる。 Step (A) is a step of introducing a mutation at an arbitrary position of a polynucleotide encoding a wild-type enzyme or the like. The polynucleotide encoding the wild-type enzyme can be obtained by any method that can be obtained by those skilled in the art. For example, the polynucleotide can be obtained by PCR using appropriate primers prepared from the genome information of the enzyme. As a polynucleotide encoding a wild-type enzyme or the like, in addition to a polynucleotide encoding a wild-type enzyme, it encodes an enzyme having at least one of the activities (1) to (3). Polynucleotides having arbitrary deletions, substitutions, and / or additions can be used. For example, as described in Patent Document 4, a polynucleotide modified to have an E. coli codon type can also be used. The polynucleotide into which the mutation has been introduced appropriately uses known techniques such as site-directed mutagenesis, PCR using degenerate oligonucleotides, error-prone PCR, mutagenesis of nucleic acid-containing cells, and exposure to radiation. However, error-prone PCR is preferable from the viewpoint of obtaining a polynucleotide into which a mutation is introduced with high throughput. Error-prone PCR can be performed by a known method, but in general, a polymerase having no 3′-5 ′ exonuclease activity (proofreading activity) is converted into a Mn 2+ concentration such that a desired degree of mutation occurs. Mutations can be introduced by selecting a dNTP concentration and temperature and performing PCR on a polynucleotide encoding a wild-type enzyme or the like.

工程(B)は、変異を導入した前記ポリヌクレオチドをベクターに挿入する工程であり、これにより遺伝子ライブラリーを構築することができる。ポリヌクレオチドのベクターへの挿入は、本技術分野に公知の方法により、リガーゼを用いて行なうことができ、例えば予め制限酵素切断部位を付与したプライマーを制限酵素で切断し、リガーゼを用いてベクターの所望のクローニング部位に挿入することができる。挿入するベクターの種類は特に限定はなく、自律複製型ベクターでもよいし、宿主細胞に導入された際に宿主細胞のゲノムに組み込まれるベクターであってもよい。本発明に用いるベクターは、ベクターに組み込まれたポリヌクレオチドがコードする酵素を発現させる観点から、好ましくは発現ベクターであり、当該発現ベクターにおいて前記変異を導入したポリヌクレオチドは、プロモーターといった転写に必要な要素や、転写後のmRNAにおいて翻訳に必要なシャインダルガノ配列やコザック配列などの要素に機能的に連結されている。これらの要素は、宿主の種類に応じて適宜選択することができ、例えば、大腸菌を宿主とした場合、使用できるプロモーターにはlac、trpもしくはtacプロモーターなどがあげられる。発現ベクターとしては、大腸菌を宿主とした場合、pTrc99A(GenBank Accession No. U13872)、pCDF−1b(タカラバイオ製)といった発現用プラスミドが例示できるが、当業者が入手し得る一般的な大腸菌用ベクターの中から適宜選択して使用してもよい。さらに、前記変異を導入したポリヌクレオチドの5’末端又は3’末端、又はその両方に酵素の精製のために有用な配列を付加できるベクターが選択されてもよい。このようなベクターを選択することで、例えばシグナルペプチドを付加して細胞外分泌型酵素としたり、ヒスチジンタグ、FLAGタグ、又はMycタグなどのタグ配列を付加して酵素の精製を容易にすることができる。このような配列を付加できるベクターに、ポリヌクレオチドを挿入する場合、ポリヌクレオチドがこれらの要素に機能的に連結することが必要である。もっとも、シグナルペプチドやタグの種類や、これらのペプチドと本酵素の結合方法は上記方法に限定されることはなく、当業者が利用可能な任意のペプチドを利用することができる。   Step (B) is a step of inserting the polynucleotide into which a mutation has been introduced into a vector, whereby a gene library can be constructed. Insertion of a polynucleotide into a vector can be performed using a ligase by a method known in the art. For example, a primer previously provided with a restriction enzyme cleavage site is cleaved with a restriction enzyme, and the vector is ligated using the ligase. It can be inserted into the desired cloning site. The type of vector to be inserted is not particularly limited, and may be an autonomously replicating vector or a vector that is integrated into the host cell genome when introduced into the host cell. The vector used in the present invention is preferably an expression vector from the viewpoint of expressing an enzyme encoded by a polynucleotide incorporated in the vector, and the polynucleotide into which the mutation is introduced in the expression vector is necessary for transcription such as a promoter. It is operably linked to elements such as Shine-Dalgarno sequence and Kozak sequence necessary for translation in the mRNA after transcription. These elements can be appropriately selected depending on the type of host. For example, when Escherichia coli is used as a host, examples of promoters that can be used include lac, trp, and tac promoters. As an expression vector, when Escherichia coli is used as a host, expression plasmids such as pTrc99A (GenBank Accession No. U13872) and pCDF-1b (manufactured by Takara Bio Inc.) can be exemplified. You may use it selecting it suitably from. Furthermore, a vector capable of adding a sequence useful for enzyme purification to the 5 'end or 3' end of the polynucleotide into which the mutation has been introduced, or both may be selected. By selecting such a vector, for example, a signal peptide can be added to make an extracellular secretory enzyme, or a tag sequence such as a histidine tag, a FLAG tag, or a Myc tag can be added to facilitate purification of the enzyme. it can. When inserting a polynucleotide into a vector to which such sequences can be added, it is necessary that the polynucleotide be operably linked to these elements. However, the types of signal peptides and tags, and the method for binding these peptides and the present enzyme are not limited to the above methods, and any peptide available to those skilled in the art can be used.

工程(C)は、工程(B)に記載の方法で構築した遺伝子ライブラリー(変異を導入した前記ポリヌクレオチドを挿入したベクターの集合)で宿主を形質転換する工程である。工程(C)で用いる宿主としては、目的の酵素が発現する宿主であればいかなる宿主でも適宜使用できる。原核細胞においては大腸菌(Escherichia coli)、バチルス(Bacillus)属に属する菌、ロドコッカス(Rhodococcus)属に属する菌、ストレプトマイセス(Streptomyces)属に属する菌、スタフィロコッカス(Staphyrococcus)属に属する菌、真核細胞としては酵母のサッカロマイセス(Saccharomyces)に属する菌、キャンジダ(Candida)属に属する菌、ポンベ(Pombe)属に属する菌、糸状菌のアスペルギルス(Aspergillus)属する菌などを例示することができ、さらには、昆虫細胞や動物細胞を例示することができる。好ましい宿主細胞の一例として培養や取り扱いが容易な大腸菌があげられる。大腸菌株としては、遺伝子工学の分野において用いられる任意の株が使用されてもよいが、高い遺伝子転換能力を有するという観点から好ましくは大腸菌MV1184株、大腸菌GM31株、大腸菌HB101株、大腸菌JM101株、大腸菌W3110株であり、より好ましくは大腸菌W3110株が使用される。なお前述した大腸菌に対し、ニトロソグアニジンやメタンスルホン酸エチル等の化学物質、紫外線、放射線等の従来公知の手段により変異処理した大腸菌変異株を使用してもよい。プラスミドベクターを用いて大腸菌を形質転換する方法は、遺伝子工学の分野において使用される任意の方法を用いることができ、例えば、Method in Enzymology,216,p.469−631,1992,Academic PressやMethod in Enzymology,204,p.305−636,1991,Academic Pressに記載された方法により行なうことができる。   Step (C) is a step of transforming the host with the gene library constructed by the method described in step (B) (a set of vectors into which the polynucleotide into which the mutation has been introduced is inserted). As the host used in the step (C), any host that expresses the target enzyme can be appropriately used. Among prokaryotic cells, Escherichia coli, bacteria belonging to the genus Bacillus, bacteria belonging to the genus Rhodococcus, bacteria belonging to the genus Streptomyces, bacteria belonging to the genus Staphyrococcus, Examples of eukaryotic cells include bacteria belonging to the yeast Saccharomyces, bacteria belonging to the genus Candida, bacteria belonging to the genus Pombe, bacteria belonging to the filamentous fungus Aspergillus, and the like. Furthermore, insect cells and animal cells can be exemplified. An example of a preferred host cell is E. coli that is easy to culture and handle. As the E. coli strain, any strain used in the field of genetic engineering may be used, but from the viewpoint of having high gene conversion ability, preferably E. coli MV1184 strain, E. coli GM31 strain, E. coli HB101 strain, E. coli JM101 strain, E. coli strain W3110, more preferably E. coli strain W3110. In addition, E. coli mutant strains that have been subjected to mutation treatment by a conventionally known means such as chemical substances such as nitrosoguanidine and ethyl methanesulfonate, ultraviolet rays, radiation, etc. may be used. As a method for transforming Escherichia coli using a plasmid vector, any method used in the field of genetic engineering can be used. For example, Methods in Enzymology, 216, p. 469-631, 1992, Academic Press and Method in Enzymology, 204, p. 305-636, 1991, Academic Press.

工程(D)は、工程(C)から得られた形質転換体を培養し、酵素を発現させる工程である。形質転換体の培養条件は、ベクターに挿入した酵素をコードするポリヌクレオチドの発現を可能にする条件であれば任意の公知条件であってもよく、形質転換体を前培養した後に、発現ベクターに応じた誘導剤を添加することで酵素を発現させてもよい。例えば大腸菌を用いてトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素を発現させる方法として、2×YT−Pna培地(pH6.0)(16g/L トリプトン、10g/L 酵母エキス、5g/L 塩化ナトリウム、14.5g/L 第一リン酸ナトリウム・二水和物、2.5g/L 第二リン酸ナトリウム・十二水和物)、37℃・160rpmで3時間振とう培養を行ない、さらに培養液に誘導剤を添加し、25℃・160rpmで三晩振とう培養を行なう方法が例示できる。使用する誘導剤は、ベクターに用いられるプロモーターの種類により適宜選択することができ、例えばlacプロモーターを含むベクターであれば、IPTGを使用することができる。   Step (D) is a step of culturing the transformant obtained from step (C) to express an enzyme. The culture condition of the transformant may be any known condition as long as it allows the expression of the polynucleotide encoding the enzyme inserted into the vector, and after the transformant is precultured, The enzyme may be expressed by adding a corresponding inducer. For example, as a method for expressing avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase using E. coli, 2 × YT-Pna medium (pH 6.0) (16 g / L tryptone, 10 g / L yeast extract, 5 g / L chloride) Sodium, 14.5 g / L monobasic sodium phosphate dihydrate, 2.5 g / L dibasic sodium phosphate dodecahydrate), and cultured with shaking at 37 ° C./160 rpm for 3 hours. An example is a method in which an inducing agent is added to the culture solution and the culture is performed with shaking at 25 ° C. and 160 rpm for 3 nights. The inducer to be used can be appropriately selected depending on the type of promoter used in the vector. For example, IPTG can be used if it is a vector containing a lac promoter.

工程(E)は、前記形質転換体の培養液から前記酵素を抽出する工程であり、各宿主に適した公知の方法で発現した酵素を抽出すればよい。例えば大腸菌において適切な条件下で超音波破砕を行ない、未破砕の菌体を遠心分離により分離する方法や、シグナル配列を付けることで酵素が分泌される場合には、大腸菌を破砕することなく、遠心分離により菌体を分離する方法があげられる。なお界面活性剤を用いた抽出方法は、並列処理が容易な点で好ましい例としてあげられる。また前記酵素を抽出する工程において、抽出した前記酵素をさらに精製してもよい。酵素の精製は、後工程の核酸合成において阻害物質となる物質を酵素と分離できればいかなる精製方法でも良く、阻害物質が許容できる濃度であれば精製方法は希釈でも良い。ポリメラーゼをその他のタンパク質から分離するにはストレプトマイシン塩酸塩やポリミンPを添加することで核酸と共沈させることにより効率的に沈澱回収する方法が好ましい例としてあげられる。さらに、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、ゲルろ過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といったクロマトグラフィーを単独または組み合わせて適用することにより、より高純度に精製することができる。さらに、酵素にタグ配列が付加されている場合には、タグ配列に応じた精製法、例えばプルダウン法やアフィニティークロマトグラフィー法を用いて精製することができる。クロマトグラフィーは並列処理に適したバッチ法がより好ましい例としてあげられる。   Step (E) is a step of extracting the enzyme from the culture solution of the transformant, and the enzyme expressed by a known method suitable for each host may be extracted. For example, when E. coli is sonicated under appropriate conditions and undisrupted cells are separated by centrifugation, or when an enzyme is secreted by adding a signal sequence, E. coli is not disrupted. An example is a method of separating cells by centrifugation. An extraction method using a surfactant is a preferred example because parallel processing is easy. In the step of extracting the enzyme, the extracted enzyme may be further purified. For purification of the enzyme, any purification method may be used as long as a substance that becomes an inhibitor in the subsequent nucleic acid synthesis can be separated from the enzyme, and the purification method may be diluted as long as the inhibitor is acceptable. In order to separate the polymerase from other proteins, a preferred example is a method of efficiently precipitating and recovering by coprecipitation with nucleic acid by adding streptomycin hydrochloride or polymin P. Furthermore, by applying chromatography such as ion exchange chromatography, hydrophobic interaction chromatography, gel filtration chromatography, and affinity chromatography alone or in combination, purification can be performed with higher purity. Furthermore, when a tag sequence is added to the enzyme, it can be purified using a purification method according to the tag sequence, for example, a pull-down method or an affinity chromatography method. A more preferable example of the chromatography is a batch method suitable for parallel processing.

工程(F)は、酵素の性能を評価する工程であり、工程(E)で抽出された酵素を用いて、前記(1)から(3)のうちの1以上の活性を必要とする核酸合成を行なうことで、かかる酵素を評価する。核酸合成法は、(1)から(3)のうちいずれか1以上の活性を必要とする方法であれば特に限定はなく、例えばRT−PCR法などが挙げられる。好ましくは前記(1)から(3)のうちの2以上の活性の組合せを必要とする方法であり、さらに好ましくは(1)から(3)のうちの全てを必要とするTRC法やNASBA法である。これらの方法を用いて酵素の性能評価を行なうには、特定塩基配列を含む標的RNAと、特定塩基配列の一部と相同的な配列を有する第一のプライマーと、特定塩基配列の一部と相補的な配列を有する第二のプライマー(ここで前記第一または第二のプライマーのいずれか一方はその5’末端にRNAポリメラーゼのプロモーター配列を付加している)、並びに酵素群を用意し、下記(I)から(V)の工程により前記特定塩基配列又はその配列に相補的な配列を含むRNAを合成することで評価すればよい。
(I)RNA依存型DNAポリメラーゼ活性を有する酵素による、特定塩基配列又はその配列に相補的な配列に相補的なcDNAを合成する工程、
(II)RNase H活性を有する酵素による、RNA−DNA2本鎖のRNAを分解する工程(1本鎖DNAの生成)、
(III)DNA依存型DNAポリメラーゼ活性を有する酵素による、前記1本鎖DNAを鋳型とした特定塩基配列又はその配列に相補的な配列のRNAを転写可能なプロモーター配列を有する2本鎖DNAを生成する工程、
(IV)DNA依存型RNAポリメラーゼ活性を有する酵素により、前記プロモーター配列から、前記2本鎖DNAを鋳型とするRNA転写産物を生成する工程、
(V)前記RNA転写産物が、前記(I)の工程におけるcDNA合成の鋳型となることで、連鎖的にRNA転写産物を生成する工程。
Step (F) is a step of evaluating the performance of the enzyme. Using the enzyme extracted in step (E), nucleic acid synthesis that requires one or more of the activities (1) to (3) above To evaluate such an enzyme. The nucleic acid synthesis method is not particularly limited as long as it requires one or more of the activities (1) to (3), and examples thereof include an RT-PCR method. Preferably, it is a method that requires a combination of two or more of the activities (1) to (3), and more preferably a TRC method or NASBA method that requires all of (1) to (3). It is. In order to evaluate the performance of an enzyme using these methods, a target RNA containing a specific base sequence, a first primer having a sequence homologous to a part of the specific base sequence, a part of the specific base sequence, A second primer having a complementary sequence (wherein either one of the first or second primers has an RNA polymerase promoter sequence added to its 5 ′ end), and an enzyme group; What is necessary is just to evaluate by synthesize | combining RNA containing the said specific base sequence or a sequence complementary to the said sequence by the process of the following (I) to (V).
(I) a step of synthesizing a cDNA complementary to a specific base sequence or a sequence complementary to the sequence by an enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity;
(II) a step of degrading RNA-DNA double-stranded RNA by an enzyme having RNase H activity (generation of single-stranded DNA),
(III) A double-stranded DNA having a promoter sequence capable of transcribing a specific base sequence using the single-stranded DNA as a template or RNA complementary to the sequence is generated by an enzyme having DNA-dependent DNA polymerase activity. The process of
(IV) generating an RNA transcript using the double-stranded DNA as a template from the promoter sequence by an enzyme having DNA-dependent RNA polymerase activity;
(V) A step of generating RNA transcripts in a chain by using the RNA transcript as a template for cDNA synthesis in the step (I).

1の態様では、第一のプライマーの5’末端にRNAポリメラーゼのプロモーター配列が付加しており、その場合、下記(I’)〜(V’)の工程により前記特定塩基配列を含むRNAを合成することで評価すればよい。
(I’)第二のプライマーおよびRNA依存型DNAポリメラーゼ活性を有する酵素による、特定塩基配列に相補的なcDNAを合成する工程、
(II’)RNase H活性を有する酵素による、RNA−DNA2本鎖のRNAを分解する工程(1本鎖DNAの生成)、
(III’)第一のプライマーおよびDNA依存型DNAポリメラーゼ活性を有する酵素による、前記1本鎖DNAを鋳型とした特定塩基配列を転写可能なプロモーター配列を有する2本鎖DNAを生成する工程、
(IV’)DNA依存型RNAポリメラーゼ活性を有する酵素による、前記2本鎖DNAを鋳型とするRNA転写産物を生成する工程、
(V’)前記RNA転写産物が、前記(I)の工程におけるcDNA合成の鋳型となることで、連鎖的にRNA転写産物を生成する工程。
In one embodiment, an RNA polymerase promoter sequence is added to the 5 ′ end of the first primer. In that case, RNA comprising the specific base sequence is synthesized by the following steps (I ′) to (V ′). You can evaluate by doing.
(I ′) a step of synthesizing a cDNA complementary to a specific base sequence by the second primer and an enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity;
(II ′) a step of degrading RNA-DNA double-stranded RNA by an enzyme having RNase H activity (generation of single-stranded DNA);
(III ′) a step of generating a double-stranded DNA having a promoter sequence capable of transcribing a specific base sequence using the single-stranded DNA as a template by the first primer and an enzyme having a DNA-dependent DNA polymerase activity;
(IV ′) a step of generating an RNA transcript using the double-stranded DNA as a template by an enzyme having DNA-dependent RNA polymerase activity;
(V ′) A step of generating RNA transcripts in a chain by using the RNA transcript as a template for cDNA synthesis in the step (I).

別の態様では、第二のプライマーの5’末端にRNAポリメラーゼのプロモーター配列が付加しており、その場合、下記(I’’)〜(IX’’)工程により前記特定塩基配列に相補的な配列を含むRNAを合成することで評価すればよい。
(I’’)第二のプライマーおよびRNA依存型DNAポリメラーゼ活性を有する酵素による、特定塩基配列に相補的なcDNAを合成する工程、
(II’’)RNase H活性を有する酵素による、RNA−DNA2本鎖のRNAを分解する工程(1本鎖DNAの生成)、
(III’’)第一のプライマーおよびDNA依存型DNAポリメラーゼ活性を有する酵素による、前記1本鎖DNAを鋳型とした特定塩基配列に相補的配列を転写可能なプロモーター配列を有する2本鎖DNAを生成する工程、
(IV’’)DNA依存型RNAポリメラーゼ活性を有する酵素による、前記2本鎖DNAを鋳型とするRNA転写産物を生成する工程、
(V’’)前記RNA転写産物が、第一のプライマーおよびRNA依存型DNAポリメラーゼ活性を有する酵素による特定塩基配列のcDNAを合成する工程、
(VI’’)RNase H活性を有する酵素による、RNA−DNA2本鎖のRNAを分解する工程(1本鎖DNAの生成)、
(VII’’)第二のプライマーおよびDNA依存型DNAポリメラーゼ活性を有する酵素による、前記1本鎖DNAを鋳型とした特定塩基配列に相補的な配列を転写可能なプロモーター配列を有する2本鎖DNAを生成する工程、
(VIII’’)DNA依存型RNAポリメラーゼ活性を有する酵素による、前記2本鎖DNAを鋳型とするRNA転写産物を生成する工程、
(IX’’)前記(VIII’’)のRNA転写産物が、前記(V’’)の工程におけるcDNA合成の鋳型となることで、連鎖的に特定塩基配列に相補的な配列のRNA転写産物を生成する工程。
In another embodiment, an RNA polymerase promoter sequence is added to the 5 ′ end of the second primer. In this case, the second primer is complementary to the specific base sequence by the following steps (I ″) to (IX ″). What is necessary is just to evaluate by synthesize | combining RNA containing a sequence | arrangement.
(I ″) a step of synthesizing cDNA complementary to a specific base sequence by the second primer and an enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity;
(II ″) a step of degrading RNA-DNA double-stranded RNA by an enzyme having RNase H activity (generation of single-stranded DNA),
(III ″) a double-stranded DNA having a promoter sequence capable of transferring a complementary sequence to a specific base sequence using the single-stranded DNA as a template by the first primer and an enzyme having DNA-dependent DNA polymerase activity; Generating step,
(IV ″) generating an RNA transcript using the double-stranded DNA as a template by an enzyme having DNA-dependent RNA polymerase activity;
(V ″) a step of synthesizing a cDNA having a specific base sequence by the RNA transcript with an enzyme having a first primer and an RNA-dependent DNA polymerase activity;
(VI ″) a step of degrading RNA-DNA double-stranded RNA by an enzyme having RNase H activity (generation of single-stranded DNA),
(VII ″) a double-stranded DNA having a promoter sequence capable of transferring a sequence complementary to a specific base sequence using the single-stranded DNA as a template by the second primer and an enzyme having DNA-dependent DNA polymerase activity Generating a process,
(VIII ″) generating an RNA transcript using the double-stranded DNA as a template by an enzyme having DNA-dependent RNA polymerase activity;
(IX ″) The RNA transcript of the above (VIII ″) is used as a template for cDNA synthesis in the step (V ″), so that the RNA transcript having a sequence complementary to the specific base sequence in a chained manner. Generating.

上記の酵素群は、当該核酸合成反応に必要な活性、すなわち(1)RNA依存型DNAポリメラーゼ活性と(2)DNA依存型DNAポリメラーゼ活性、及び(3)リボヌクレアーゼH活性を有する1以上の酵素と、(4)DNA依存型RNAポリメラーゼ活性を有する酵素との組合せである。(1)から(3)のうちの1以上の活性について性能を評価する場合、評価対象の活性以外の活性を有する酵素を添加することが必要となる。例えば、(1)RNA依存型DNAポリメラーゼ活性と(2)DNA依存型DNAポリメラーゼ活性を評価するスクリーニング方法の場合、(4)DNA依存型RNAポリメラーゼ活性を有する酵素の他に、(3)リボヌクレアーゼH活性を有する酵素を添加する必要がある。   The above enzyme group includes one or more enzymes having activities necessary for the nucleic acid synthesis reaction, that is, (1) RNA-dependent DNA polymerase activity, (2) DNA-dependent DNA polymerase activity, and (3) ribonuclease H activity. (4) A combination with an enzyme having DNA-dependent RNA polymerase activity. When evaluating the performance of one or more activities among (1) to (3), it is necessary to add an enzyme having an activity other than the activity to be evaluated. For example, in the case of a screening method for evaluating (1) RNA-dependent DNA polymerase activity and (2) DNA-dependent DNA polymerase activity, (4) In addition to an enzyme having DNA-dependent RNA polymerase activity, (3) Ribonuclease H It is necessary to add an enzyme having activity.

工程(F)は、特定塩基配列を含む標的RNAと、特定塩基配列の一部と相同的な配列を有する第一のプライマーと、特定塩基配列の一部と相補的な配列を有する第二のプライマー(ここで前記第一または第二のプライマーのいずれか一方はその5’末端にRNAポリメラーゼのプロモーター配列を付加している)、並びに酵素群、さらには核酸合成反応に必要なその他の成分、例えばdNTPs、NTPs、並びに酵素活性に必要な緩衝液及び塩を含む1の反応容器内で連続的に行なわれる。この反応における温度は、公知のTRC法やNASBA法で用いられる温度を用いることができるが、所望の性能を有する酵素をスクリーニングする観点から、反応条件は適宜選択することができる。   The step (F) includes a target RNA containing a specific base sequence, a first primer having a sequence homologous to a part of the specific base sequence, and a second primer having a sequence complementary to a part of the specific base sequence. A primer (wherein either the first or second primer has an RNA polymerase promoter sequence added to its 5 ′ end), and an enzyme group, as well as other components necessary for the nucleic acid synthesis reaction, For example, it is carried out continuously in one reaction vessel containing dNTPs, NTPs, and buffers and salts required for enzyme activity. As the temperature in this reaction, a temperature used in a known TRC method or NASBA method can be used, but the reaction conditions can be appropriately selected from the viewpoint of screening an enzyme having a desired performance.

また工程(F)の後に更に工程(F)が繰り返し行なわれてもよい。2回目以降の工程(F)が行われる場合、工程(D)及び(E)を伴ってもよいし、工程(F)のみが繰り返されてもよい。工程(D)及び(E)を伴う場合には、さらに酵素の精製度を高める抽出若しくは精製工程が行なわれてもよい。最初の工程(F)と二回目以降の工程(F)は同じ性能評価工程であってもよいし、異なる性能評価工程であってもよい。例えば、最初の工程(F)は、いわゆる一次スクリーニングであり、(1)から(3)のうちの1以上の活性を有する酵素をスクリーニングし、2回目以降の工程(F)で、所望の性能を有した酵素をスクリーニングすることもできる。さらに別の態様では、スクリーニングで所望の性能を有する酵素を取得した後に、当該酵素のポリヌクレオチドに対してさらに工程(A)から(F)を行なうことにより、より優れた性能の酵素をスクリーニングすることもできる。   Further, the step (F) may be repeated after the step (F). When the second and subsequent steps (F) are performed, the steps (D) and (E) may be accompanied, or only the step (F) may be repeated. When the steps (D) and (E) are involved, an extraction or purification step that further increases the purity of the enzyme may be performed. The first step (F) and the second and subsequent steps (F) may be the same performance evaluation step, or may be different performance evaluation steps. For example, the first step (F) is a so-called primary screening, an enzyme having one or more activities among (1) to (3) is screened, and a desired performance is obtained in the second and subsequent steps (F). It is also possible to screen for enzymes having In yet another aspect, after obtaining an enzyme having a desired performance in the screening, the enzyme having higher performance is screened by further performing steps (A) to (F) on the polynucleotide of the enzyme. You can also.

核酸合成を行なった後は、合成した核酸量を測定することで、酵素活性を測定し、酵素の性能を評価すればよい。合成した核酸量の測定には、アガロース電気泳動とエチジウムブロミドによる核酸の分離と可視化、合成過程で生じる産物、例えばピロリン酸の定量などが例示できる。より好ましい例として蛍光プローブを用いたリアルタイム検出があげられ、目的の核酸合成により増幅した核酸を蛍光の増幅や減少で定量する方法が公知である。   After nucleic acid synthesis, the enzyme activity is measured by measuring the amount of synthesized nucleic acid, and the performance of the enzyme is evaluated. Examples of the measurement of the amount of synthesized nucleic acid include separation and visualization of nucleic acid by agarose electrophoresis and ethidium bromide, and quantitative determination of products generated during the synthesis process, such as pyrophosphate. A more preferable example is real-time detection using a fluorescent probe, and a method for quantifying nucleic acid amplified by target nucleic acid synthesis by amplification or reduction of fluorescence is known.

本発明のスクリーニング方法で得られる、所望の性能を有した変異体とは、前記の測定方法において差異として認められる機能であればいかなる機能でも適応可能であるが、発現量が向上した変異体、耐熱性が向上した変異体、界面活性剤の影響を受けない変異体、有機溶媒の影響を受けない変異体などが例示できる。例えば耐熱性が向上した変異体を取得したい場合には、前述の核酸合成の温度を通常よりも高くしたり、または核酸合成前の酵素を所定の時間、恒温の状態で放置したりすればよい。例えば、37℃より高い温度、好ましくは45℃より高い温度、より好ましくは50℃より高い温度、より好ましくは55℃より高い温度において酵素が働くために充分に長い時間、例えば、1分よりも長い時間、好ましくは5分より長い時間、より好ましくは10分より長い時間、より好ましくは20分より長い時間、より好ましくは30分より長い時間保持される。   The mutant having the desired performance obtained by the screening method of the present invention can be applied to any function as long as the function is recognized as a difference in the measurement method, Examples include mutants with improved heat resistance, mutants not affected by surfactants, mutants not affected by organic solvents, and the like. For example, when it is desired to obtain a mutant with improved heat resistance, the temperature of the nucleic acid synthesis described above may be set higher than usual, or the enzyme before nucleic acid synthesis may be left at a constant temperature for a predetermined time. . For example, a time sufficiently long for the enzyme to work at a temperature higher than 37 ° C., preferably higher than 45 ° C., more preferably higher than 50 ° C., more preferably higher than 55 ° C., for example more than 1 minute It is held for a long time, preferably longer than 5 minutes, more preferably longer than 10 minutes, more preferably longer than 20 minutes, more preferably longer than 30 minutes.

以下、所望の性能を有したトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素のスクリーニング法の実施例を用いて、本発明を詳細に説明するが、本実施例は本発明の実施の一形態を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail using an example of a screening method for avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase having desired performance. This example is an embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited thereto.

実施例1 トリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素遺伝子の変異体ライブラリーの作製
特許文献4に記載の方法で大腸菌コドン型のAMV逆転写酵素遺伝子(配列番号5)を持つプラスミドベクターpTrcAMVBを作製した。プラスミドベクターpTrcAMVBの塩基配列情報を配列番号7に示す。作製したプラスミドベクターpTrcAMVBのAMV逆転写酵素遺伝子に以下の手順で変異を導入した。
(1)プラスミドベクターpTrcAMVBを鋳型プラスミドとして、表1に示した反応液組成に基づいてエラープローンPCR反応を行なった。PCR反応は、サーマルサイクラー(エッペンドルフ社製)を用い、95℃で2分加熱後、95℃・30秒、55.7℃・30秒、72℃・3.5分の温度サイクルを40回繰り返した。

Figure 0006070180
(2)PCR産物を、1%アガロース電気泳動で泳動後、エチジウムブロマイド染色を行ない、染色後のゲルから目的産物のバンドを切り出すことで精製した。
(3)精製したAMV逆転写酵素遺伝子を含むDNAを制限酵素EcoRIおよびHindIIIで消化後、同酵素で消化したpTrc99aプラスミドにT4リガーゼを用いて4℃で30分反応させ、反応後のDNA溶液をAMV逆転写酵素遺伝子変異体ライブラリーとした。
(4)さらに作製したライブラリーを定法に従い大腸菌HB101株に形質転換し、37℃のLB/Crb寒天培地(10g/L ポリペプトン、5g/L 酵母エキス、10g/L NaCl、15g/L 精製寒天、0.1mg/mL カルベニシリン(pH7.4))で一晩培養し変異体候補株を得た。 Example 1 Preparation of Avian Myeloblastoma Virus (AMV) Reverse Transcriptase Gene Mutant Library Plasmid vector pTrcAMVB having the E. coli codon-type AMV reverse transcriptase gene (SEQ ID NO: 5) by the method described in Patent Document 4. Was made. The nucleotide sequence information of the plasmid vector pTrcAMVB is shown in SEQ ID NO: 7. A mutation was introduced into the AMV reverse transcriptase gene of the prepared plasmid vector pTrcAMVB by the following procedure.
(1) An error-prone PCR reaction was performed based on the reaction solution composition shown in Table 1 using the plasmid vector pTrcAMVB as a template plasmid. For the PCR reaction, a thermal cycler (Eppendorf) was used and heated at 95 ° C. for 2 minutes, and then a temperature cycle of 95 ° C./30 seconds, 55.7 ° C./30 seconds, 72 ° C./3.5 minutes was repeated 40 times. It was.
Figure 0006070180
(2) The PCR product was subjected to 1% agarose electrophoresis, purified by ethidium bromide staining, and the target product band was cut out from the stained gel.
(3) After digesting the DNA containing the purified AMV reverse transcriptase gene with restriction enzymes EcoRI and HindIII, the pTrc99a plasmid digested with the enzymes is reacted at 4 ° C. for 30 minutes using T4 ligase. An AMV reverse transcriptase gene mutant library was used.
(4) Further, the prepared library was transformed into E. coli strain HB101 according to a conventional method, and LB / Crb agar medium (10 g / L polypeptone, 5 g / L yeast extract, 10 g / L NaCl, 15 g / L purified agar, By culturing overnight with 0.1 mg / mL carbenicillin (pH 7.4), mutant candidate strains were obtained.

実施例2 変異体候補株の培養
96穴プレート(グライナー・ジャパン社製)に2×YT−Pna培地(pH6.0)(16g/L トリプトン、10g/L 酵母エキス、5g/L 塩化ナトリウム、14.5g/L 第一リン酸ナトリウム・二水和物、2.5g/L 第二リン酸ナトリウム・十二水和物、0.1mg/mL カルベニシリンナトリウム)200μL/well分注し、実施例1で作製した変異体候補株を1コロニーずつ植菌し、37℃・2000rpmで一晩振とう培養を行なうことで前培養を行なった。前培養液の一部はグリセロールストックとし−80℃で保存した。
96穴ディープウェルプレート(グライナー・ジャパン社製)に2×YT−Pna培地(pH6.0)(16g/L トリプトン、10g/L 酵母エキス、5g/L 塩化ナトリウム、14.5g/L 第一リン酸ナトリウム・二水和物、2.5g/L 第二リン酸ナトリウム・十二水和物、0.1mg/mL カルベニシリンナトリウム)500μL/well分注し、前培養液を50μLずつ植菌し、37℃・1500rpmで3時間振とう培養を行なった。さらに各ウェルに5mMになるようにIPTGを添加し、25℃・2000rpmで三晩振とう培養を行なうことでトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素の発現を促した。
培養菌体を4℃・2500rpmで30分間遠心分離を行ない、上清を捨てることで菌体を回収し、−30℃で保存した。
Example 2 Cultivation of Mutant Candidate Strain 2 × YT-Pna medium (pH 6.0) (16 g / L tryptone, 10 g / L yeast extract, 5 g / L sodium chloride) in a 96-well plate (manufactured by Greiner Japan) 0.5 g / L monobasic sodium phosphate dihydrate, 2.5 g / L dibasic sodium phosphate dodecahydrate, 0.1 mg / mL carbenicillin sodium) 200 μL / well, Example 1 The mutant candidate strain prepared in (1) was inoculated one colony at a time, and preculture was performed by shaking culture at 37 ° C. and 2000 rpm overnight. A part of the preculture was stored as a glycerol stock at -80 ° C.
2 × YT-Pna medium (pH 6.0) (16 g / L tryptone, 10 g / L yeast extract, 5 g / L sodium chloride, 14.5 g / L primary phosphorus in a 96-well deep well plate (made by Greiner Japan) Sodium phosphate dihydrate, 2.5 g / L dibasic sodium phosphate dodecahydrate, 0.1 mg / mL carbenicillin sodium) 500 μL / well, inoculate 50 μL each of the precultured solution, The shaking culture was performed at 37 ° C. and 1500 rpm for 3 hours. Furthermore, IPTG was added to each well so that it might be set to 5 mM, and it culture | cultivated by shaking overnight at 25 degreeC * 2000rpm, and the expression of the avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase was promoted.
The cultured cells were centrifuged at 4 ° C. and 2500 rpm for 30 minutes, the supernatant was discarded, and the cells were collected and stored at −30 ° C.

実施例3 トリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素抽出液の酵素活性評価
実施例2で回収した菌体に抽出液(BugBuster(商品名)(メルク社製)溶液、50mM Tris−HCl(pH7.2)、0.2mg/mL 卵白リゾチーム、25U/mL Benzonase(商品名)(メルク社製)、10mM DTT)を100μL/well加え、25℃・1500rpmで一時間振とうし、続いて4℃・2500rpmで20分間遠心分離を行ない、上清を回収し抽出液とした。
酵素活性の測定は、特許文献2に記載の核酸増幅法をもとに行なった。表2に記載した組成の反応液(ミックス試薬とする)15μLをPCR用96穴プレート(ABI社製)に分注し、前記抽出液を10mM DTT水溶液で10倍に希釈しものを5μL加えた。

Figure 0006070180
続いて各ウェルに開始溶液(18mM MgCl2、100mM KCl、3.8%(w/v) グリセロール、10.4%(v/v) DMSO)を10μL混合し、ABI7300RealTime−PCR装置(商品名)(Applied Biosystems社製)を用いて、46℃・15秒、47℃・30秒、46℃・15秒の温度サイクルを30回繰り返し、サイクルごとに蛍光強度を測定した。
野生型のAMV逆転写酵素と比較し蛍光強度の増加が早いサイクルで観察される変異体を耐熱性変異株として取得した。 Example 3 Evaluation of Enzyme Activity of Avian Myeloblastoma Virus (AMV) Reverse Transcriptase Extract The extract (BugBuster (trade name) (manufactured by Merck)) solution, 50 mM Tris-HCl ( pH 7.2), 0.2 mg / mL egg white lysozyme, 25 U / mL Benzonase (trade name) (manufactured by Merck & Co., 10 mM DTT) was added at 100 μL / well, and the mixture was shaken at 25 ° C. and 1500 rpm for 1 hour, followed by 4 Centrifugation was performed at 2500 ° C. for 20 minutes, and the supernatant was collected to obtain an extract.
The enzyme activity was measured based on the nucleic acid amplification method described in Patent Document 2. 15 μL of the reaction solution (mixed reagent) having the composition described in Table 2 was dispensed into a 96-well plate for PCR (manufactured by ABI), and the extract was diluted 10-fold with 10 mM DTT aqueous solution and 5 μL of the solution was added. .
Figure 0006070180
Subsequently, 10 μL of the starting solution (18 mM MgCl 2 , 100 mM KCl, 3.8% (w / v) glycerol, 10.4% (v / v) DMSO) was mixed in each well, and the ABI7300 RealTime-PCR apparatus (trade name) (Applied Biosystems) was used, and a temperature cycle of 46 ° C. for 15 seconds, 47 ° C. for 30 seconds, and 46 ° C. for 15 seconds was repeated 30 times, and the fluorescence intensity was measured for each cycle.
A mutant in which the increase in fluorescence intensity was observed in a cycle earlier than that of the wild type AMV reverse transcriptase was obtained as a heat-resistant mutant.

実施例4 トリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素の調製
実施例3で選択した耐熱性変異株について耐熱性の評価を行なうために、耐熱性変異株の培養と精製を行なった。
(1)試験管に2×YT−Pna培地(pH6.0)(16g/L トリプトン、10g/L 酵母エキス、5g/L 塩化ナトリウム、14.5g/L 第一リン酸ナトリウム・二水和物、2.5g/L 第二リン酸ナトリウム・十二水和物、0.1mg/mL カルベニシリンナトリウム)2mL分注し、実施例2で作製したグリセロールストックを20μL植菌し、37℃・160rpmで一晩振とう培養を行なうことで前培養を行なった。
Example 4 Preparation of Avian Myeloblastoma Virus (AMV) Reverse Transcriptase In order to evaluate the heat resistance of the heat resistant mutant selected in Example 3, the heat resistant mutant was cultured and purified.
(1) 2 × YT-Pna medium (pH 6.0) (16 g / L tryptone, 10 g / L yeast extract, 5 g / L sodium chloride, 14.5 g / L monobasic sodium phosphate dihydrate in a test tube , 2.5 g / L dibasic sodium phosphate twelve hydrate, 0.1 mg / mL carbenicillin sodium) was dispensed in 2 mL, and 20 μL of the glycerol stock prepared in Example 2 was inoculated at 37 ° C./160 rpm. Preculture was performed by overnight shaking culture.

(2)100mLフラスコに2×YT−Pna培地(pH6.0)(16g/L トリプトン、10g/L 酵母エキス、5g/L 塩化ナトリウム、14.5g/L 第一リン酸ナトリウム・二水和物、2.5g/L 第二リン酸ナトリウム・十二水和物、0.1mg/mL カルベニシリンナトリウム)20mL分注し、前培養液を200μL植菌し、37℃・160rpmで3時間振とう培養を行なった。さらに培養液に5mMになるようにIPTGを添加し、25℃・160rpmで三晩振とう培養を行なうことでAMV逆転写酵素の発現を促した。その後、培養液を4℃・8000rpmで30分間遠心分離することで菌体を回収し、−30℃で凍結保存した。   (2) 2 × YT-Pna medium (pH 6.0) (16 g / L tryptone, 10 g / L yeast extract, 5 g / L sodium chloride, 14.5 g / L monobasic sodium phosphate dihydrate in a 100 mL flask , 2.5 g / L dibasic sodium phosphate twelve hydrate, 0.1 mg / mL carbenicillin sodium) was dispensed 20 mL, inoculated 200 μL of the preculture, and cultured with shaking at 37 ° C./160 rpm for 3 hours. Was done. Furthermore, IPTG was added to the culture solution to 5 mM, and the culture was shaken overnight at 25 ° C. and 160 rpm to promote the expression of AMV reverse transcriptase. Thereafter, the cells were collected by centrifuging the culture solution at 4 ° C. and 8000 rpm for 30 minutes, and stored frozen at −30 ° C.

(3)凍結菌体を5mL/湿菌体質量のバッファーA(20mM Tris−HCl(pH7.2)、10%(w/v)グリセロール、4mM DTT)に懸濁し、ソニケーター(Insonator 201M、久保田製作所社製)を使用して150W・4℃の条件で超音波破砕を行なった後、4℃・8000rpmで30分間遠心分離することで未破砕の菌体を取り除き抽出液を得た。   (3) Frozen cells were suspended in 5 mL / wet cell mass of buffer A (20 mM Tris-HCl (pH 7.2), 10% (w / v) glycerol, 4 mM DTT), and sonicator (Insonator 201M, Kubota Seisakusho). Was subjected to ultrasonic crushing under conditions of 150 W and 4 ° C., and centrifuged at 4 ° C. and 8000 rpm for 30 minutes to remove unbroken cells and obtain an extract.

(4)(3)の抽出液に0.83%(w/v)になるようにストレプトマイシン塩酸塩(和光純薬社製)を溶解し、4℃で30分間撹拌した。その後、4℃・8000rpmで30分間遠心分離することでAMV逆転写酵素を沈澱として回収し、取り除いた上清と等量のバッファーAへ再度懸濁した。この再懸濁液をさらに4℃・8000rpmで30分間遠心分離した上清を回収した。この上清500μLとバッファーB(20mM Tris−HCl(pH7.2)、10%(w/v)グリセロール、4mM DTT、170g/L 硫酸アンモニウム)500μLを混和した後、バッファーC(20mM Tris−HCl(pH7.2)、10%(w/v)グリセロール、4mM DTT、85g/L 硫酸アンモニウム)で平衡化したトヨパールPPG−600M(東ソー社製)の50%スラリー500μLと混和し、4℃で10分間転倒撹拌することで吸着を行なった。4℃・5000rpmで1分間遠心分離した後、未吸着分を取り除いた。続いて、吸着させたゲルへ1.7mLのバッファーD(バッファーAとバッファーCを2:8で混和したバッファー)を加え、数回転倒撹拌した後4℃・5000rpmで1分間遠心分離を行ない、上清を取り除くことでゲルを洗浄した。さらにこの洗浄をさらにもう一度繰り返し、洗浄したゲルにバッファーAを250μL加え、4℃で10分間転倒撹拌しゲルから溶出させた後、4℃・5000rpmで1分間遠心分離を行ない、ゲルを取り除いた上清を各耐熱性変異株のAMV逆転写酵素液として回収し4℃で保存した。   (4) Streptomycin hydrochloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in the extract of (3) so that the concentration was 0.83% (w / v), and stirred at 4 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the AMV reverse transcriptase was recovered as a precipitate by centrifuging at 4 ° C. and 8000 rpm for 30 minutes, and resuspended in an equal amount of buffer A to the removed supernatant. The supernatant obtained by further centrifuging this resuspension at 4 ° C. and 8000 rpm for 30 minutes was recovered. 500 μL of this supernatant was mixed with 500 μL of buffer B (20 mM Tris-HCl (pH 7.2), 10% (w / v) glycerol, 4 mM DTT, 170 g / L ammonium sulfate), and then buffer C (20 mM Tris-HCl (pH 7)). .2) Mix with 500 μL of 50% slurry of Toyopearl PPG-600M (manufactured by Tosoh Corporation) equilibrated with 10% (w / v) glycerol, 4 mM DTT, 85 g / L ammonium sulfate), and invert for 10 minutes at 4 ° C. The adsorption was performed. After centrifuging at 4 ° C. and 5000 rpm for 1 minute, the unadsorbed portion was removed. Subsequently, 1.7 mL of buffer D (buffer mixed with buffer A and buffer C at 2: 8) was added to the adsorbed gel, and the mixture was stirred by inverting several times and then centrifuged at 4 ° C. and 5000 rpm for 1 minute. The gel was washed by removing the supernatant. This washing was repeated once more, 250 μL of buffer A was added to the washed gel, and the mixture was stirred by inverting at 4 ° C. for 10 minutes to elute from the gel, and then centrifuged at 4 ° C. and 5000 rpm for 1 minute to remove the gel. Kiyoshi was recovered as an AMV reverse transcriptase solution of each thermostable mutant and stored at 4 ° C.

実施例5 トリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素液の耐熱性評価
実施例4で調製した各耐熱性変異株由来のAMV逆転写酵素液の耐熱性評価を行なった。
(1)AMV逆転写酵素液3.2μLに対し40.3μLの滅菌水を加え、さらに5.2μLのDMSO(終濃度10.4%(v/v))を加え混和し酵素反応液とし4℃に保持した。この酵素反応液を非加熱酵素反応液とし、この非加熱酵素反応液の一部をサーマルサイクラー(エッペンドルフ社製)を用いて、46℃で10分加熱後、4℃で3分冷却し加熱酵素反応液とした。
(2)実施例3に記載した組成でミックス試薬を調製し15μLを0.5mL容PCR用チューブ(GeneAmp Thin−Walled Reaction Tubes、パーキンエルマー社製)に分注し、前記非加熱酵素反応液もしくは前記加熱酵素反応液を5μL加え、46℃で2分保温した。続いて各PCRチューブに開始溶液(18mM MgCl2、100mM KCl、3.8%(w/v) グリセロール、10.4%(v/v) DMSO)を10μL混合し、TRCRapid−160(東ソー社製)を用いて蛍光強度の変化を測定した。
Example 5 Evaluation of Heat Resistance of Avian Myeloblastoma Virus (AMV) Reverse Transcriptase Solution The heat resistance evaluation of the AMV reverse transcriptase solution derived from each heat resistant mutant prepared in Example 4 was performed.
(1) Add 40.3 μL of sterilized water to 3.2 μL of AMV reverse transcriptase solution, and then add 5.2 μL of DMSO (final concentration 10.4% (v / v)) and mix. Held at 0C. This enzyme reaction solution was used as a non-heated enzyme reaction solution, and a portion of this non-heated enzyme reaction solution was heated at 46 ° C. for 10 minutes using a thermal cycler (manufactured by Eppendorf), then cooled at 4 ° C. for 3 minutes and heated enzyme It was set as the reaction liquid.
(2) A mixed reagent is prepared with the composition described in Example 3, and 15 μL is dispensed into a 0.5 mL PCR tube (GeneAmp Thin-Walled Reaction Tubes, manufactured by PerkinElmer), and the non-heated enzyme reaction solution or 5 μL of the heated enzyme reaction solution was added and incubated at 46 ° C. for 2 minutes. Subsequently, 10 μL of the starting solution (18 mM MgCl 2 , 100 mM KCl, 3.8% (w / v) glycerol, 10.4% (v / v) DMSO) was mixed in each PCR tube, and TRCRapid-160 (manufactured by Tosoh Corporation). ) Was used to measure changes in fluorescence intensity.

(3)適宜バッファーA(20mM Tris−HCl(pH7.2)、10%(w/v)グリセロール、4mM DTT)で希釈したAMV逆転写酵素(Life Technology社製)を用いて同様の方法で蛍光強度の変化を測定し、蛍光強度が初期蛍光の1.2倍になる時間から逆転写酵素のユニット数を見積もる検量線を作成した(図3)。この検量線を用いて非加熱酵素反応液と加熱酵素反応液それぞれのトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素の活性を見積もり、加熱酵素反応液の活性を非加熱酵素反応液の活性で除することで残存活性を算出した。この残存活性を野生型由来と各耐熱性変異株由来のAMV逆転写酵素反応液と比較した結果、各耐熱性変異株由来の酵素は野生型由来と比較して耐熱性が向上していることが判った(図4)。   (3) Fluorescence in the same manner using AMV reverse transcriptase (manufactured by Life Technology) appropriately diluted with buffer A (20 mM Tris-HCl (pH 7.2), 10% (w / v) glycerol, 4 mM DTT) A change in intensity was measured, and a calibration curve was prepared to estimate the number of reverse transcriptase units from the time when the fluorescence intensity was 1.2 times the initial fluorescence (FIG. 3). Using this calibration curve, the activity of the avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase was estimated for each of the non-heated enzyme reaction solution and the heated enzyme reaction solution, and the activity of the heated enzyme reaction solution was determined by the activity of the non-heated enzyme reaction solution. The residual activity was calculated. As a result of comparing this residual activity with the AMV reverse transcriptase reaction solution derived from the wild type and each heat-resistant mutant, the heat resistance of the enzyme derived from each heat-resistant mutant is improved compared to that derived from the wild type. (Fig. 4).

実施例6 トリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素遺伝子の塩基配列決定
実施例4で培養した菌体の一部から、定法によりプラスミドを抽出し、抽出したプラスミドに含まれるトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素遺伝子の塩基配列決定を以下の方法で行なった。
(1)Big Dye Terminator v3.1 cycle Sequencing Kit(商品名)(Applied Biosystems社製)を用いて、添付のバッファー2.0μL、プレミックス4.0μL、合成DNAプライマー3.2pmol、鋳型プラスミド500ngを滅菌水にて20μLに調製し、サーマルサイクラー(エッペンドルフ社製)を用い、96℃で1分加熱後、96℃・10秒、50℃・5秒、60℃・4分の温度サイクルを25回繰り返した。
(2)(1)で調製した塩基配列決定用サンプルをCentri−Sepスピンカラム(商品名)(Applied Biosystems社製)を用いて、以下に示す方法で精製した。
(2−1)Centri−Sepスピンカラムに滅菌水を800μL加え、ボルテックスにより乾燥したゲルを十分に水和させた。
(2−2)カラムに気泡がないことを確認後、室温にて2時間以上放置した。
(2−3)上のキャップ、下のストッパーを順に外しカラム内の滅菌水をゲル表面まで自然落下させた後、730×gで2分間遠心分離を行なった。
(2−4)(2−1)から(2−3)により作製したスピンカラムの中央に塩基配列決定用サンプルをアプライし、730×gで2分間遠心分離によりサンプルをチューブに回収した。
(2−5)回収したサンプルについて減圧乾燥を行なった後、ホルムアミドに溶解した。
(3)(2)で調製した塩基配列決定用サンプルを95℃で2分間処理し、氷上で急冷後、ABI PRISM310−DNA Analyzer(商品名)(Applied Biosystems社製)で解析することで、塩基配列を決定した。塩基配列決定に使用した合成DNAプライマーは、配列番号15から22に記載のものを必要に応じて選択し使用した。
(4)決定した塩基配列はGENETYX ver.11.0.1(商品名)(ゼネティクス製)を使用して解析を行なった。
Example 6 Determination of base sequence of avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase gene A plasmid was extracted from a part of the cells cultured in Example 4 by a conventional method, and avian myeloblasts contained in the extracted plasmid The nucleotide sequence of the tumor virus (AMV) reverse transcriptase gene was determined by the following method.
(1) Using Big Dye Terminator v3.1 cycle Sequencing Kit (trade name) (Applied Biosystems), 2.0 μL of attached buffer, 4.0 μL of premix, 3.2 pmol of synthetic DNA primer, 500 ng of template plasmid Prepare to 20 μL with sterilized water, use a thermal cycler (Eppendorf) and heat at 96 ° C for 1 minute, then 25 cycles of 96 ° C for 10 seconds, 50 ° C for 5 seconds, 60 ° C for 4 minutes. Repeated.
(2) The sample for determining a base sequence prepared in (1) was purified by the method shown below using a Centri-Sep spin column (trade name) (manufactured by Applied Biosystems).
(2-1) 800 μL of sterilized water was added to the Centri-Sep spin column, and the gel dried by vortexing was fully hydrated.
(2-2) After confirming that there were no bubbles in the column, the column was allowed to stand at room temperature for 2 hours or more.
(2-3) The upper cap and the lower stopper were removed in order, and the sterilized water in the column was allowed to fall naturally onto the gel surface, and then centrifuged at 730 × g for 2 minutes.
(2-4) A base sequence determination sample was applied to the center of the spin column prepared in (2-1) to (2-3), and the sample was collected in a tube by centrifugation at 730 × g for 2 minutes.
(2-5) The collected sample was dried under reduced pressure and then dissolved in formamide.
(3) The base sequencing sample prepared in (2) was treated at 95 ° C. for 2 minutes, rapidly cooled on ice, and then analyzed with ABI PRISM310-DNA Analyzer (trade name) (Applied Biosystems) The sequence was determined. The synthetic DNA primers used for the base sequence determination were selected from those shown in SEQ ID NOs: 15 to 22 as necessary.
(4) The determined base sequence is GENETYX ver. Analysis was performed using 11.0.1 (trade name) (manufactured by Genetics).

解析の結果、耐熱性変異株から以下に示す7株の変異体がそれぞれ同定された。
(A)配列番号1記載の当該逆転写酵素アミノ酸配列の658番目のセリンがグリシンに置換されている変異体。この変異を有するトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素をS658G変異体とし、その遺伝子配列を配列番号23に、アミノ酸配列を配列番号24にそれぞれ示す。
(B)配列番号1記載の当該逆転写酵素アミノ酸配列の813番目のバリンがアラニンに置換されている変異体。この変異を有するトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素をV813A変異体とし、その遺伝子配列を配列番号25に、アミノ酸配列を配列番号26にそれぞれ示す。
(C)配列番号1記載の当該逆転写酵素アミノ酸配列の192番目のアスパラギン酸がグルタミン酸に置換された変異と、715番目のトレオニンがメチオニンに置換された変異を持つ変異体。この変異を有するトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素を(D192E,T715M)変異体とし、その遺伝子配列を配列番号27に、アミノ酸配列を配列番号28にそれぞれ示す。また、192番目のアスパラギン酸がグルタミン酸に置換された変異を有するトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素をD192E変異体とし、その遺伝子配列を配列番号29に、アミノ酸配列を配列番号30にそれぞれ示し、715番目のトレオニンがメチオニンに置換された変異を有するトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素をT715M変異体とし、その遺伝子配列を配列番号31に、アミノ酸配列を配列番号32にそれぞれ示す。
(D)配列番号1記載の当該逆転写酵素アミノ酸配列の583番目のアラニンがトレオニンに置換されている変異体。この変異を有するトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素をA583T変異体とし、その遺伝子配列を配列番号33に、アミノ酸配列を配列番号34にそれぞれ示す。
(E)配列番号1記載の当該逆転写酵素アミノ酸配列の65番目のセリンがグリシンに置換されている変異体。この変異を有するトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素をS65G変異体とし、その遺伝子配列を配列番号35に、アミノ酸配列を配列番号36にそれぞれ示す。
(F)配列番号1記載の当該逆転写酵素アミノ酸配列の113番目のフェニルアラニンがセリンに置換されている変異体。この変異を有するトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素をF113S変異体とし、その遺伝子配列を配列番号37に、アミノ酸配列を配列番号38にそれぞれ示す。
(G)配列番号1記載の当該逆転写酵素アミノ酸配列の689番目のアラニンがバリンに置換されている変異体。この変異を有するトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素をA689V変異体とし、その遺伝子配列を配列番号39に、アミノ酸配列を配列番号40にそれぞれ示す。
As a result of the analysis, the following seven mutants were identified from the heat-resistant mutants.
(A) A mutant in which the 658th serine of the reverse transcriptase amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 is substituted with glycine. The avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase having this mutation is an S658G mutant, the gene sequence of which is shown in SEQ ID NO: 23, and the amino acid sequence thereof is shown in SEQ ID NO: 24.
(B) A mutant in which the 813rd valine of the reverse transcriptase amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 is substituted with alanine. The avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase having this mutation is a V813A mutant, the gene sequence of which is shown in SEQ ID NO: 25, and the amino acid sequence thereof is shown in SEQ ID NO: 26.
(C) A mutant having the mutation in which the 192nd aspartic acid is replaced with glutamic acid and the 715th threonine in the mutation of the reverse transcriptase amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1. The avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase having this mutation is a (D192E, T715M) mutant, the gene sequence is shown in SEQ ID NO: 27, and the amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 28. Further, the avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase having a mutation in which the 192nd aspartic acid is replaced with glutamic acid is a D192E mutant, the gene sequence of which is SEQ ID NO: 29, and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 The avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase having a mutation in which the 715th threonine is replaced with methionine is used as a T715M mutant, the gene sequence is shown in SEQ ID NO: 31, and the amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 32. Each is shown.
(D) A mutant in which the 583rd alanine in the amino acid sequence of the reverse transcriptase described in SEQ ID NO: 1 is replaced with threonine. The avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase having this mutation is an A583T mutant, the gene sequence of which is shown in SEQ ID NO: 33, and the amino acid sequence thereof is shown in SEQ ID NO: 34.
(E) A mutant in which the 65th serine of the reverse transcriptase amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 is substituted with glycine. The avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase having this mutation is an S65G mutant, the gene sequence of which is shown in SEQ ID NO: 35, and the amino acid sequence thereof is shown in SEQ ID NO: 36.
(F) A mutant in which the 113th phenylalanine of the reverse transcriptase amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 is substituted with serine. The avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase having this mutation is an F113S mutant, the gene sequence of which is shown in SEQ ID NO: 37 and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 38.
(G) A mutant in which the 689th alanine in the amino acid sequence of the reverse transcriptase described in SEQ ID NO: 1 is substituted with valine. The avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase having this mutation is an A689V mutant, the gene sequence is shown in SEQ ID NO: 39, and the amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 40.

Claims (3)

(A)(1)RNA依存型DNAポリメラーゼ活性、(2)DNA依存型DNAポリメラーゼ活性、及び(3)リボヌクレアーゼH(RNase H)活性のうち全ての活性を有する酵素をコードするポリヌクレオチドに変異を導入する工程と、
(B)変異を導入した前記ポリヌクレオチドをベクターに挿入する工程と、
(C)前記ポリヌクレオチドを挿入したベクターで宿主を形質転換する工程と、
(D)得られた形質転換体を培養し、前記酵素を発現させる工程と、
(E)前記形質転換体の培養液から前記酵素を抽出する工程と、
(F)前記酵素の性能を評価する工程と、
を含む、前記酵素のスクリーニング方法において、前記(F)の工程における酵素の性能評価を、前記(1)から(3)のうち全ての活性を必要とする核酸合成を行なうことで評価する、前記スクリーニング方法。
(A) (1) RNA-dependent DNA polymerase activity, a mutation in a polynucleotide encoding an enzyme having all activity of (2) DNA-dependent DNA polymerase activity, and (3) the ribonuclease H (RNase H) activity Introducing the process;
(B) inserting the polynucleotide into which the mutation is introduced into a vector;
(C) transforming a host with a vector having the polynucleotide inserted therein;
(D) culturing the obtained transformant and expressing the enzyme;
(E) extracting the enzyme from the culture solution of the transformant;
(F) evaluating the performance of the enzyme;
In the method for screening an enzyme, the performance evaluation of the enzyme in the step (F) is evaluated by performing nucleic acid synthesis that requires all of the activities (1) to (3), Screening method.
酵素がトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素である、請求項に記載のスクリーニング方法。 The screening method according to claim 1 , wherein the enzyme is avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase. 前記(F)の工程における酵素の性能評価を、特定塩基配列の一部と相同的な配列を有する第一のプライマーと、特定塩基配列の一部と相補的な配列を有する第二のプライマー(ここで前記第一または第二のプライマーのいずれか一方はその5’末端にRNAポリメラーゼのプロモーター配列を付加している)を用いて、下記(I)から(V)の工程により前記特定塩基配列又はその配列に相補的な配列を含むRNAを合成することで評価する、請求項1又は2に記載のスクリーニング方法。
(I)RNA依存型DNAポリメラーゼ活性を有する酵素により、特定塩基配列又はその配列に相補的な配列に相補的なcDNAを合成する工程、
(II)RNase H活性を有する酵素による、RNA−DNA2本鎖のRNAを分解する工程(1本鎖DNAの生成)、
(III)DNA依存型DNAポリメラーゼ活性を有する酵素による、前記1本鎖DNAを鋳型とした特定塩基配列又はその配列に相補的な配列のRNAを転写可能なプロモーター配列を有する2本鎖DNAを生成する工程、
(IV)DNA依存型RNAポリメラーゼ活性を有する酵素により、前記プロモーター配列から前記2本鎖DNAを鋳型とするRNA転写産物を生成する工程、
(V)前記RNA転写産物が、前記(I)の工程におけるcDNA合成の鋳型となることで、連鎖的にRNA転写産物を生成する工程。
The performance evaluation of the enzyme in the step (F) was carried out using a first primer having a sequence homologous to a part of the specific base sequence and a second primer having a sequence complementary to a part of the specific base sequence ( Here, either one of the first and second primers has an RNA polymerase promoter sequence added to the 5 ′ end thereof, and the specific base sequence is subjected to the following steps (I) to (V): Alternatively, the screening method according to claim 1 or 2 , wherein the evaluation is performed by synthesizing RNA containing a sequence complementary to the sequence.
(I) a step of synthesizing cDNA complementary to a specific base sequence or a sequence complementary to the sequence with an enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity;
(II) a step of degrading RNA-DNA double-stranded RNA by an enzyme having RNase H activity (generation of single-stranded DNA),
(III) A double-stranded DNA having a promoter sequence capable of transcribing a specific base sequence using the single-stranded DNA as a template or RNA complementary to the sequence is generated by an enzyme having DNA-dependent DNA polymerase activity. The process of
(IV) generating an RNA transcript using the double-stranded DNA as a template from the promoter sequence by an enzyme having DNA-dependent RNA polymerase activity;
(V) A step of generating RNA transcripts in a chain by using the RNA transcript as a template for cDNA synthesis in the step (I).
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