JP6120066B2 - Novel nuclease and its gene - Google Patents

Novel nuclease and its gene Download PDF

Info

Publication number
JP6120066B2
JP6120066B2 JP2013101501A JP2013101501A JP6120066B2 JP 6120066 B2 JP6120066 B2 JP 6120066B2 JP 2013101501 A JP2013101501 A JP 2013101501A JP 2013101501 A JP2013101501 A JP 2013101501A JP 6120066 B2 JP6120066 B2 JP 6120066B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protein
dna
seq
amino acid
base sequence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013101501A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014221015A (en
Inventor
ふみ 大野
ふみ 大野
文昭 渡辺
文昭 渡辺
恵子 喜多
恵子 喜多
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2013101501A priority Critical patent/JP6120066B2/en
Publication of JP2014221015A publication Critical patent/JP2014221015A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6120066B2 publication Critical patent/JP6120066B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

本発明は、遺伝子工学試薬として有用な新規ヌクレアーゼ、当該酵素タンパク質をコードする遺伝子及び当該酵素の製造方法に関する。   The present invention relates to a novel nuclease useful as a genetic engineering reagent, a gene encoding the enzyme protein, and a method for producing the enzyme.

ヌクレアーゼ(Nuclease)は核酸の糖とリン酸の間のホスホジエステル結合を加水分解してヌクレオチドとする酵素である。分解の型式により、エンドヌクレアーゼとエキソヌクレアーゼに分類できる。   Nuclease is an enzyme that hydrolyzes a phosphodiester bond between a nucleic acid sugar and a phosphate into nucleotides. Depending on the type of degradation, it can be classified into endonuclease and exonuclease.

エキソヌクレアーゼ(Exonuclease)は、核酸配列の外側(exo−)から、すなわち核酸の5’端又は3’端から削るように分解する。一方、エンドヌクレアーゼ(Endonuclease)は核酸配列の内部(endo−)で核酸を切断する。   Exonuclease degrades from the outside (exo-) of the nucleic acid sequence, ie, from the 5 'end or 3' end of the nucleic acid. On the other hand, endonuclease cleaves a nucleic acid inside the nucleic acid sequence (endo-).

エンドヌクレアーゼとしては、制限酵素とニッキング酵素の2種類の酵素が知られており、制限酵素は、現在遺伝子工学技術において幅広く用いられている有用な酵素である。   Two types of endonucleases are known, restriction enzymes and nicking enzymes. Restriction enzymes are useful enzymes that are currently widely used in genetic engineering technology.

ニッキング酵素(Nicking enzymeあるいはNicking endonuclease)は、二本鎖DNAのうち一方の鎖だけホスホジエステル結合が切断されたニックを生じさせるエンドヌクレアーゼである。ニッキング酵素によって生じる通常のニック(3’−ヒドロキシ、5’−リン酸)は、様々な酵素反応の基点となるため、ニッキング酵素はDNAの加工に用いられる。   Nicking enzyme (Nicking enzyme or Nicking endonuclease) is an endonuclease that generates a nick in which only one strand of double-stranded DNA is cleaved. Since a normal nick (3'-hydroxy, 5'-phosphate) generated by a nicking enzyme serves as a starting point for various enzyme reactions, the nicking enzyme is used for DNA processing.

例えば、ニッキング酵素を用いて二本鎖DNAの片方にニックを形成させ、生じたニックをプライミングサイトとして、鎖置換型DNAポリメラーゼにより15塩基程度の短い核酸を等温増幅する方法が知られている(非特許文献1)。また、当該方法の改良技術として、鎖置換型DNAポリメラーゼとニッキング酵素を用いて、21塩基以上の核酸を等温増幅する方法も開発されている(特許文献1)。
これまでにニッキング酵素は1000種以上が報告されているが、ロドコッカス(Rhodococcus)属に属する細菌においては11例の報告があるのみで、これらは全て推定的(putative)なものである(http://rebase.neb.com/)。
For example, a method is known in which a nick is formed on one side of a double-stranded DNA using a nicking enzyme, and a short nucleic acid of about 15 bases is isothermally amplified with a strand displacement DNA polymerase using the resulting nick as a priming site ( Non-patent document 1). As an improved technique of the method, a method of isothermally amplifying a nucleic acid having 21 bases or more using a strand displacement DNA polymerase and a nicking enzyme has been developed (Patent Document 1).
To date, more than 1000 kinds of nicking enzymes have been reported, but there are only 11 reports of bacteria belonging to the genus Rhodococcus, all of which are putative (http: //Rebase.neb.com/).

本発明者らは、これまでにロドコッカス ロドクロウスJ−1株から幾つかのヌクレアーゼを単離し、ミスマッチ配列を認識するニッキング酵素を見出している(特許文献2、特許文献3)。   The present inventors have so far isolated several nucleases from Rhodococcus rhodochrous J-1 strain and have found nicking enzymes that recognize mismatched sequences (Patent Documents 2 and 3).

特開2008−136451号公報JP 2008-136451 A 特開2007−259853号公報JP 2007-259853 A 特開2013−005791号公報JP 2013-005791 A

Jeffrey Van Ness,et al., (2003) “Isothermal reactions for the amplification of oligonucleotides” Proc.Natl.Acad.Sci.USA, Vol.100, No.8, 4504-4509Jeffrey Van Ness, et al., (2003) “Isothermal reactions for the amplification of oligonucleotides” Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 100, No. 8, 4504-4509

遺伝子工学の分野では様々な機能を有する酵素が求められており、これまで以上の多くの種類のニッキング活性を有する酵素が求められている。   Enzymes having various functions are required in the field of genetic engineering, and more types of enzymes having nicking activity than before are required.

本発明の主な目的は、遺伝子工学の分野で有用な新規なヌクレアーゼ及びその遺伝子を提供するとともに、当該ヌクレアーゼの製造方法を提供することにある。   The main object of the present invention is to provide a novel nuclease and its gene useful in the field of genetic engineering, and to provide a method for producing the nuclease.

発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、ロドコッカス属に属する細菌:ロドコッカス ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)J−1株より、新規なヌクレアーゼ(RrhJ1III)を単離した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors have isolated a novel nuclease (RrhJ1III) from a strain belonging to the genus Rhodococcus: Rhodococcus rhodochrous J-1.

本発明は、下記の通りである。
以下の(A)、(B)又は(C)のタンパク質。
(A)配列番号2に示されるアミノ酸配列を含むタンパク質
(B)配列番号2に示されるアミノ酸配列において、1又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を含み、かつニッキング酵素活性を有するタンパク質
(C)配列番号2に示されるアミノ酸配列と相同性が80%以上のアミノ酸配列からなり、かつニッキング酵素活性を有するタンパク質
The present invention is as follows.
The following protein (A), (B) or (C).
(A) a protein containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 (B) an amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 containing an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added, and a nicking enzyme Protein having activity (C) A protein consisting of an amino acid sequence of 80% or more homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and having nicking enzyme activity

本発明により、遺伝子工学の分野で有用なニッキング酵素活性を有するエンドヌクレアーゼ及びこれをコードする遺伝子を提供することができる。本発明の新規ヌクレアーゼは、当該遺伝子を用いた組換え製造により、簡便かつ大量に生産することができる。   According to the present invention, an endonuclease having nicking enzyme activity useful in the field of genetic engineering and a gene encoding the same can be provided. The novel nuclease of the present invention can be produced easily and in large quantities by recombinant production using the gene.

本発明の新規ヌクレアーゼは、ニッキング酵素活性を有するため、鎖置換型等温核酸増幅や、染色体DNAの蛍光標識による可視化、生体内遺伝子ターゲティングのための相同組換えを誘発するための一本鎖DNA切断反応などに利用できる。   Since the novel nuclease of the present invention has nicking enzyme activity, single-strand DNA cleavage for inducing homologous recombination for strand displacement isothermal nucleic acid amplification, visualization of chromosomal DNA by fluorescent labeling, and in vivo gene targeting It can be used for reactions.

ロドコッカス属細菌の産生するエンドヌクレアーゼのホモロジー解析結果を示す図である。It is a figure which shows the homology analysis result of the endonuclease which Rhodococcus genus bacteria produce. RrhJ1III発現プラスミドpRR03の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of RrhJ1III expression plasmid pRR03. RrhJ1IIIの酵素活性を示す図である。It is a figure which shows the enzyme activity of RrhJ1III.

(1)本発明の新規ヌクレアーゼ(RrhJ1IIIヌクレアーゼ)
本発明に係る新規ヌクレアーゼは、ロドコッカス ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)J−1株から、本発明者らにより初めて単離された。ロドコッカス ロドクロウスJ−1株(以下、「J1菌」ともいう)は、FERM BP−1478として独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)に寄託されている。
(1) Novel nuclease (RrhJ1III nuclease) of the present invention
The novel nuclease according to the present invention was first isolated by the present inventors from Rhodococcus rhodochrous J-1 strain. Rhodococcus rhodochrous J-1 strain (hereinafter also referred to as “J1 fungus”) has been established as FERM BP-1478 by the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Depositary Center (1st, 1st East, 1-chome, Tsukuba City, Ibaraki) It has been deposited.

本発明者らは、このJ1菌由来の新規ヌクレアーゼを「RrhJ1III」と命名した。RrhJ1IIIヌクレアーゼは、pBR322のclosed circularをopen circularにするニッキング酵素活性を有する。本明細書では、このRrhJ1IIIヌクレアーゼが有するニッキング酵素活性を「RrhJ1IIIヌクレアーゼ活性」という。   The present inventors named this novel nuclease derived from J1 bacteria as “RrhJ1III”. The RrhJ1III nuclease has a nicking enzyme activity that turns the closed circuit of pBR322 into an open circuit. In the present specification, the nicking enzyme activity possessed by the RrhJ1III nuclease is referred to as “RrhJ1III nuclease activity”.

本明細書において、「エンドヌクレアーゼ活性」とは、核酸配列の内部(endo−)で核酸を切断する酵素活性を意味し、「ニッキング酵素活性」とは、特定の配列を有する二本鎖DNAの片方の鎖のみを切断するエンドヌクレアーゼ活性を意味する。RrhJ1IIIヌクレアーゼによる認識部位と切断部位とは、同一でも異なっていてもどちらでもよい。   In the present specification, the “endonuclease activity” means an enzyme activity that cleaves a nucleic acid inside the nucleic acid sequence (endo-), and the “nicking enzyme activity” means a double-stranded DNA having a specific sequence. It means an endonuclease activity that cleaves only one strand. The recognition site and cleavage site by the RrhJ1III nuclease may be the same or different.

本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼによって切断されるDNAが二本鎖DNAの場合は、その一方の鎖のみにニックを入れる。また、切断されるDNAは、認識部位と切断部位にミスマッチ構造(例えば、C/Tミスマッチ)を含んでいても含んでいなくてもよい。   When the DNA cleaved by the RrhJ1III nuclease of the present invention is a double-stranded DNA, a nick is introduced into only one of the strands. Further, the DNA to be cleaved may or may not include a mismatch structure (for example, C / T mismatch) at the recognition site and the cleavage site.

ニッキング酵素活性は、RrhJ1IIIヌクレアーゼをDNAと接触させ、接触後のDNAの分子量又はDNA断片数を測定することにより評価することができる。接触前のDNAの分子量と接触後のDNAの分子量を比較したり、接触前のDNAの断片数と接触後のDNA断片数とを比較したりすることにより、ニッキング酵素活性を評価することができる。当業者であれば、基質となるDNA、接触時の酵素量、温度、溶液組成又は接触時間などの条件は適宜設定することができる。DNAの分子量は、例えばアガロース電気泳動によって測定することができる。   Nicking enzyme activity can be evaluated by contacting RrhJ1III nuclease with DNA and measuring the molecular weight or the number of DNA fragments after the contact. The nicking enzyme activity can be evaluated by comparing the molecular weight of DNA before contact with the molecular weight of DNA after contact, or by comparing the number of DNA fragments before contact with the number of DNA fragments after contact. . A person skilled in the art can appropriately set conditions such as DNA serving as a substrate, enzyme amount at the time of contact, temperature, solution composition, or contact time. The molecular weight of DNA can be measured, for example, by agarose electrophoresis.

本発明者らは、J1菌由来のRrhJ1IIIヌクレアーゼが配列番号2又は4に示されるアミノ酸配列を有することを同定した。しかしながら、本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼは、これらの配列を有するものに限定されるものではなく、配列番号2又は4に示されるアミノ酸配列と約80%以上、好ましくは約85%以上、より好ましくは約90%以上、特に好ましくは約95%以上、最も好ましくは約98%以上の相同性又は同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつニッキング酵素活性を有するタンパク質も、本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼに含まれる。   The present inventors have identified that RrhJ1III nuclease derived from J1 bacteria has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4. However, the RrhJ1III nuclease of the present invention is not limited to those having these sequences, and is not less than about 80%, preferably not less than about 85%, more preferably not less than about 80% of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4. A protein containing an amino acid sequence having homology or identity of 90% or more, particularly preferably about 95% or more, most preferably about 98% or more, and having nicking enzyme activity is also included in the RrhJ1III nuclease of the present invention.

本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼは、当該酵素をコードする遺伝子が2つの開始コドンを有するため、N末端近傍の3アミノ酸残基の有無のみが異なる2種のヌクレアーゼ(RrhJ1IIIヌクレアーゼ)が存在することが明らかになった。これら2種のヌクレアーゼはいずれも野生型ヌクレアーゼであるが、本明細書において両者を区別する場合は、最初の開始コドンから翻訳されたアミノ酸配列(配列番号2)からなるヌクレアーゼを「RrhJ1III(1st)」、2番目の開始コドン(次に登場するメチオニン)から翻訳されたアミノ酸配列(配列番号4)からなるヌクレアーゼを「RrhJ1III(2nd)」とする。   The RrJ1III nuclease of the present invention clearly has two types of nuclease (RrhJ1III nuclease) that differ only in the presence or absence of 3 amino acid residues near the N-terminus because the gene encoding the enzyme has two initiation codons. became. Both of these two nucleases are wild-type nucleases. In the present specification, when distinguishing between the two, the nuclease consisting of the amino acid sequence (SEQ ID NO: 2) translated from the first initiation codon is referred to as “RrhJ1III (1st)”. The nuclease consisting of the amino acid sequence (SEQ ID NO: 4) translated from the second start codon (next methionine) is referred to as “RrhJ1III (2nd)”.

また、本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼタンパク質には、配列番号2又は4に示されるアミノ酸配列において、1個又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を含み、かつニッキング酵素活性を有するタンパク質も含まれる。   The RrhJ1III nuclease protein of the present invention includes an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4, and has nicking enzyme activity. Protein is also included.

具体的には、(i)配列番号2又は4に示されるアミノ酸配列において、数個、例えば1〜20個(好ましくは1〜10個、よろい好ましくは1〜5個、さらに好ましくは1〜2個)のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列、(ii)配列番号2又は4に示されるアミノ酸配列の数個、例えば1〜20個(好ましくは1〜10個、より好ましくは1〜5個、さらに好ましくは1〜2個)のアミノ酸が他のアミノ酸に置換されたアミノ酸配列、(iii)配列番号2又は4に示されるアミノ酸配列に数個、例えば、1〜20個(好ましくは1〜10個、より好ましくは1〜5個、さらに好ましくは1〜2個)のアミノ酸が付加されたアミノ酸配列、(iv)配列番号2又は4に示されるアミノ酸配列に数個、例えば1〜20個(好ましくは1〜10個、より好ましくは1〜5個、さらに好ましくは1〜2個)のアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列、(v)上記(i)〜(iv)のいずれかを組み合わせたアミノ酸配列が挙げられる。   Specifically, (i) in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4, several, for example, 1 to 20 (preferably 1 to 10, preferably 1 to 5, more preferably 1 to 2) Amino acid sequence from which amino acids have been deleted, (ii) several amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2 or 4, for example 1 to 20 (preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, more (Preferably 1 to 2) amino acid sequence substituted with other amino acids, (iii) several, for example 1 to 20 (preferably 1 to 10) amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4 More preferably 1 to 5, more preferably 1 to 2 amino acid sequences added, (iv) several, for example 1 to 20 (preferably amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2 or 4) 1-10 , More preferably 1-5, more preferably amino acids are inserted in one to two), and the amino acid sequence of a combination of any of (v) above (i) ~ (iv).

アミノ酸の置換は、類似するアミノ酸残基間の保存的置換が好ましい。アミノ酸は、その側鎖の性質に基づいて、疎水性アミノ酸(A,I,L,M,F,P,W,Y,V)、親水性アミノ酸(R,D,N,C,E,Q,G,H,K,S,T)、脂肪族側鎖を有するアミノ酸(G,A,V,L,I,P)、水酸基含有側鎖を有するアミノ酸(S,T,Y)、硫黄原子含有側鎖を有するアミノ酸(C,M),カルボン酸及びアミド含有側鎖を有するアミノ酸(D,N,E,Q),塩基含有側鎖を有するアミノ酸(R,K,H)、芳香族含有側鎖を有するアミノ酸(H,F,Y,W)に分類される。各群に分類されたアミノ酸は、相互に置換したときに、当該ポリペプチドの活性が維持される可能性が高いことが知られており、そのようなアミノ酸相互の置換が好ましい。例えば、グリシンとプロリン、グリシンとアラニン又はバリン、ロイシンとイソロイシン、グルタミン酸とグルタミン、アスパラギン酸とアスパラギン、システインとスレオニン、スレオニンとセリン又はアラニン、リジンとアルギニン間での置換を挙げることができる。   The amino acid substitution is preferably a conservative substitution between similar amino acid residues. Amino acids are hydrophobic amino acids (A, I, L, M, F, P, W, Y, V), hydrophilic amino acids (R, D, N, C, E, Q) based on the properties of their side chains. , G, H, K, S, T), an amino acid having an aliphatic side chain (G, A, V, L, I, P), an amino acid having a hydroxyl group-containing side chain (S, T, Y), a sulfur atom Amino acids (C, M) containing side chains, amino acids (D, N, E, Q) containing side chains containing carboxylic acids and amides, amino acids (R, K, H) containing side chains containing bases, aromatics It is classified into amino acids (H, F, Y, W) having side chains. It is known that the amino acids classified into each group are likely to maintain the activity of the polypeptide when substituted with each other, and such mutual substitution of amino acids is preferred. Examples include substitution between glycine and proline, glycine and alanine or valine, leucine and isoleucine, glutamic acid and glutamine, aspartic acid and asparagine, cysteine and threonine, threonine and serine or alanine, and lysine and arginine.

(2)本発明の新規ヌクレアーゼ遺伝子(RrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子)
本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子は、上述したRrhJ1IIIヌクレアーゼタンパク質をコードする遺伝子である。本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子は、配列番号1又は3に示される塩基配列からなるDNAを含む。配列番号1に示される塩基配列はRrhJ1III(1st)をコードする遺伝子であり、配列番号3に示される塩基配列はRrhJ1III(2nd)をコードする遺伝子である。
(2) Novel nuclease gene of the present invention (RrhJ1III nuclease gene)
The RrhJ1III nuclease gene of the present invention is a gene encoding the aforementioned RrhJ1III nuclease protein. The RrhJ1III nuclease gene of the present invention comprises DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 3. The base sequence shown in SEQ ID NO: 1 is a gene encoding RrhJ1III (1st), and the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 is a gene encoding RrhJ1III (2nd).

本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子は上記配列に限定されるものではなく、配列番号1又は3に示される塩基配列と約80%以上、好ましくは約85%以上、より好ましくは約90%以上、さらに好ましくは約95%以上、最も好ましくは約98%以上の相同性(同一性)を有する塩基配列を有するDNAも、それがRrhJ1IIIヌクレアーゼとしての機能(ニッキング酵素活性)を有するタンパク質をコードする限り、本発明の遺伝子に含まれる。   The RrhJ1III nuclease gene of the present invention is not limited to the above sequence, and is about 80% or more, preferably about 85% or more, more preferably about 90% or more, more preferably the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 3. DNA having a base sequence having a homology (identity) of about 95% or more, and most preferably about 98% or more is not limited as long as it encodes a protein having a function (Ricking enzyme activity) as an RrhJ1III nuclease. Included in the gene of the invention.

また、前述したアミノ酸配列の欠失、置換又は付加に対応して、配列番号1又は3記載の塩基配列において、数個の塩基に欠失、置換又は付加等の変異が生じた塩基配列も、それが本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼとしての機能(ニッキング酵素活性)を有するタンパク質をコードする限り、本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子に含まれる。なお、欠失、置換又は付加される塩基の個数は、30個以下、好ましくは15個以下、特に好ましくは6個以下である。   Further, in response to the deletion, substitution or addition of the amino acid sequence described above, in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or 3, a nucleotide sequence in which mutation such as deletion, substitution or addition has occurred in several bases, As long as it encodes a protein having a function (nicking enzyme activity) as the RrhJ1III nuclease of the present invention, it is included in the RrhJ1III nuclease gene of the present invention. The number of bases to be deleted, substituted or added is 30 or less, preferably 15 or less, particularly preferably 6 or less.

さらに、配列番号1又は3に記載の塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAも、これがニッキング酵素活性を有するタンパク質をコードする限り、本発明の遺伝子に含まれる。   Furthermore, a DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a base sequence complementary to the DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 3 may also be used as long as it encodes a protein having nicking enzyme activity. Included in the gene of the invention.

ここで、ストリンジェントな条件としては、例えば、DNAを固定したナイロン膜を、6×SSC(1×SSCは、塩化ナトリウム8.76g、クエン酸ナトリウム4.41gを1リットルの水に溶かしたもの)、1%SDS、100μg/mLサケ精子DNA、0.1%ウシ血清アルブミン、0.1%ポリビニルピロリドン、0.1%フィコールを含む溶液(本明細書において、「%」は「w/v」を意味する。)中で65℃にて20時間プローブとともに保温してハイブリダイゼーションを行う条件を挙げることができる。しかし、この条件に限定されず、当業者であれば、このような緩衝液の塩濃度、温度等の条件に加えて、その他のプローブ濃度、プローブの長さ、反応時間等の諸条件を加味し、ハイブリダイゼーションの条件を設定することができる。   Here, as stringent conditions, for example, a nylon membrane on which DNA is immobilized is 6 × SSC (1 × SSC is 8.76 g of sodium chloride and 4.41 g of sodium citrate dissolved in 1 liter of water. ) A solution containing 1% SDS, 100 μg / mL salmon sperm DNA, 0.1% bovine serum albumin, 0.1% polyvinylpyrrolidone, 0.1% ficoll (in this specification, “%” means “w / v And the conditions under which hybridization is carried out with a probe at 65 ° C. for 20 hours. However, the present invention is not limited to these conditions, and those skilled in the art can consider other conditions such as probe concentration, probe length, and reaction time in addition to conditions such as salt concentration and temperature of the buffer solution. Then, hybridization conditions can be set.

ハイブリダイゼーション法の詳細な手順については、Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd ed.(Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989))等を参照することができる。   For details of the hybridization procedure, see Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd ed. (Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)) and the like can be referred to.

以下に、ハイブリダイゼーションによりRrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子を得る方法の一例を示すが、本発明はこれに限定されない。   An example of a method for obtaining the RrhJ1III nuclease gene by hybridization is shown below, but the present invention is not limited to this.

まず、適当な遺伝子源から得たDNAを定法に従ってプラスミドやファージベクターに接続してDNAライブラリを作製する。このライブラリを適当な宿主に導入して得られる形質転換体をプレート上で培養し、生育したコロニー又はプラークをニトロセルロースやナイロンの膜にうつしとり、変性処理の後にDNAを膜に固定する。この膜をあらかじめ32P等で標識したプローブを含む上記の組成の溶液中、上記のストリンジェントな条件で保温し、ハイブリダイゼーションを行う。プローブとしては、配列番号1又は3に記載したアミノ酸配列の全部又は一部をコードするポリヌクレオチドを使用することができる。 First, DNA obtained from an appropriate gene source is connected to a plasmid or phage vector according to a conventional method to prepare a DNA library. A transformant obtained by introducing this library into an appropriate host is cultured on a plate, and the grown colonies or plaques are transferred onto a nitrocellulose or nylon membrane, and after denaturation treatment, the DNA is immobilized on the membrane. This membrane is incubated in a solution having the above composition containing a probe previously labeled with 32 P or the like under the above stringent conditions, and hybridization is performed. As the probe, a polynucleotide encoding all or part of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 or 3 can be used.

ハイブリダイゼーションの終了後、非特異的に吸着したプローブを洗い流し、オートラジオグラフィ等によりプローブとハイブリッドを形成したクローンを同定する。この操作をハイブリッド形成クローンが単離できるまで繰り返す。最後に、得られたクローンの中から、目的の酵素活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を選択する。遺伝子の単離は、アルカリ法等の公知のポリヌクレオチド抽出法により実施できる。   After completion of hybridization, the non-specifically adsorbed probe is washed away, and a clone that has hybridized with the probe is identified by autoradiography or the like. This operation is repeated until a hybridizing clone can be isolated. Finally, a gene encoding a protein having the target enzyme activity is selected from the obtained clones. The gene can be isolated by a known polynucleotide extraction method such as an alkali method.

本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子は、当該酵素を発現する微生物から単離することもできる。例えば、ロドコッカス ロドクロウスJ−1株由来のゲノムDNAを鋳型として、既知のアミノ酸配列情報から遺伝子の縮重を考慮して設計したプライマーもしくはプローブ又は既知の塩基配列情報に基づいて設計したプライマー又はプローブを用いたPCR又はハイブリダイゼーション法により、前記微生物のゲノムから目的の遺伝子を単離することができる。   The RrhJ1III nuclease gene of the present invention can also be isolated from a microorganism that expresses the enzyme. For example, using a genomic DNA derived from Rhodococcus rhodochrous J-1 as a template, a primer or probe designed in consideration of gene degeneracy from known amino acid sequence information or a primer or probe designed based on known base sequence information The gene of interest can be isolated from the genome of the microorganism by the PCR or hybridization method used.

このように種々のDNAが本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子の範囲内に含まれるのは、コドンの縮重に由来する。すなわち、遺伝子上でアミノ酸を指定するコドン(3つの塩基の組み合わせ)は、アミノ酸の種類ごとに1〜6種類存在することが知られている。従って、あるアミノ酸配列をコードする遺伝子は多数存在しうる。   The fact that various DNAs are included within the scope of the RrhJ1III nuclease gene of the present invention is derived from codon degeneracy. That is, it is known that there are 1 to 6 codons (a combination of three bases) for designating amino acids on a gene for each amino acid type. Therefore, there can be many genes encoding a certain amino acid sequence.

遺伝子は自然界において安定に存在しているものではなく、その塩基配列に変異が起こることは稀ではない。遺伝子上に起こった変異によっては、コードされるアミノ酸配列に変化を与えない変異(サイレント変異と呼ばれる)もあり、この場合には同じアミノ酸配列をコードする、異なる遺伝子が生じたと言える。従って、ある特定のアミノ酸配列をコードする遺伝子が単離されても、それを含有する生物が継代されていくうちに同じアミノ酸配列をコードする多種類の遺伝子ができて行く可能性は否定できない。   Genes do not exist stably in nature, and it is not uncommon for mutations to occur in their base sequences. Depending on the mutation that has occurred on the gene, there is also a mutation that does not change the encoded amino acid sequence (called a silent mutation). In this case, it can be said that different genes encoding the same amino acid sequence have occurred. Therefore, even if a gene encoding a specific amino acid sequence is isolated, there is no denying the possibility that many kinds of genes encoding the same amino acid sequence will be created as the organism containing it is passaged. .

さらに、同じアミノ酸配列をコードする多種類の遺伝子を人為的に作製することは、種々の遺伝子工学的手法を用いれば困難なことではない。例えば、遺伝子工学的なタンパク質の生産において、目的のタンパク質をコードする本来の遺伝子上で使用されているコドンが宿主中では使用頻度の低いものであった場合には、タンパク質の発現量が低いことがある。このような場合にはコードされているアミノ酸配列に変化を与えることなく、コドンを宿主で繁用されているものに人為的に変換することにより、目的タンパク質の高発現を図ることが行われている。   Furthermore, it is not difficult to artificially create many kinds of genes that encode the same amino acid sequence using various genetic engineering techniques. For example, in the production of genetically engineered proteins, if the codons used on the original gene that encodes the target protein are infrequently used in the host, the protein expression level should be low. There is. In such a case, the target protein is highly expressed by artificially converting the codon to that frequently used in the host without changing the encoded amino acid sequence. Yes.

このように、特定のアミノ酸配列をコードする多種類の遺伝子は人為的に作製可能なことは言うまでもなく、自然界においても生成されうるものである。従って、本発明中に開示された塩基配列と同一の遺伝子ではなくても、RrhJ1IIIと同等の活性を示すタンパク質をコードするDNAである限り、本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子に含まれる。   Thus, it goes without saying that many kinds of genes encoding specific amino acid sequences can be artificially produced, and can also be generated in nature. Therefore, even if it is not the same gene as the nucleotide sequence disclosed in the present invention, it is included in the RrhJ1III nuclease gene of the present invention as long as it is a DNA encoding a protein exhibiting the same activity as RrhJ1III.

遺伝子に変異を導入し、人為的にアミノ酸配列を改変する方法としては、Kunkel法やGapped duplex法等の公知の手法や、部位特異的突然変異誘発法を利用した変異導入キット、例えば、QuikChangeTM Site−Directed Mutagenesis Kit(ストラタジーン社)、GeneTailorTM Site−Directed Mutagenesis System(インビトロジェン社)、TaKaRa Site−Directed Mutagenesis System(Mutan−K,Mutan−Super Express Km等:タカラバイオ社)等を用いることができる。 Methods for introducing mutations into genes and artificially modifying amino acid sequences include known methods such as the Kunkel method and Gapped duplex method, and mutation introduction kits using site-directed mutagenesis methods such as QuikChange ™. Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratagene), GeneTailor Site-Directed Mutagenesis System (Invitrogen), TaKaRa Site-Directed Mutagenism System (Mut-K, etc.) it can.

DNAの塩基配列の確認は、慣用の方法により配列決定することにより行うことができる。例えば、ジデオキシヌクレオチドチェーンターミネーション法(Sanger et al.(1977) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 74:5463)等により行うことができる。また、適当なDNAシークエンサーを利用して配列を解析することも可能である。   Confirmation of the base sequence of DNA can be performed by sequencing by a conventional method. For example, a dideoxynucleotide chain termination method (Sanger et al. (1977) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74: 5463) can be used. It is also possible to analyze the sequence using an appropriate DNA sequencer.

塩基配列の決定は、プラスミドベクターを用いて作製された形質転換体の場合、宿主がエシェリヒア コリ(Escherichia coli)であれば試験管等で培養を行い、定法に従ってプラスミドを調製する。得られたプラスミドをそのまま鋳型とするか、あるいは挿入断片を取り出してM13ファージベクター等にサブクローニングした後に、ジデオキシ法により塩基配列を決定する。ファージベクターで作製された形質転換体の場合も基本的に同様な操作により塩基配列を決定することができる。これら培養から塩基配列決定までの基本的な実験法については、例えば前述のT.ManiatisらのMolecular Cloning, A Laboratory Manual等に記載されている。   For the determination of the nucleotide sequence, in the case of a transformant prepared using a plasmid vector, if the host is Escherichia coli, culture is performed in a test tube or the like, and a plasmid is prepared according to a standard method. The obtained plasmid is used as a template as it is, or the inserted fragment is taken out and subcloned into an M13 phage vector or the like, and then the base sequence is determined by the dideoxy method. In the case of a transformant prepared with a phage vector, the base sequence can be determined by basically the same operation. The basic experimental method from the culture to the determination of the base sequence is described in, for example, the aforementioned T.C. In Maniatis et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual.

得られた遺伝子が目的のRrhJ1IIIヌクレアーゼをコードする遺伝子であるかどうかの確認は、決定された塩基配列を配列番号1又は3に記載の塩基配列と比較して行うことができる。あるいは決定された塩基配列より推定されるアミノ酸配列を配列番号2又は4に記載のアミノ酸配列と比較して行うことができる。   Whether the obtained gene is a gene encoding the target RrhJ1III nuclease can be confirmed by comparing the determined base sequence with the base sequence described in SEQ ID NO: 1 or 3. Alternatively, the amino acid sequence deduced from the determined nucleotide sequence can be compared with the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 or 4.

(3)本発明の新規ヌクレアーゼ遺伝子を含む組換えベクター
本発明は、RrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子を含む組換えベクターも提供する。本発明の組換えベクターは、上記酵素をコードする遺伝子の上流に転写プロモーター、場合によっては下流にターミネーターを挿入して発現カセットを構築し、このカセットを発現ベクターに挿入することにより作製することができる。あるいは、発現ベクターに転写プロモーター及び/又はターミネーターがすでに存在する場合には、発現カセットを構築することなく、ベクター中のプロモーター及び/又はターミネーターを利用して、その間に当該酵素をコードする遺伝子を挿入すればよい。
(3) Recombinant vector containing the novel nuclease gene of the present invention The present invention also provides a recombinant vector containing the RrhJ1III nuclease gene. The recombinant vector of the present invention can be produced by constructing an expression cassette by inserting a transcription promoter upstream of a gene encoding the above enzyme and optionally a terminator downstream, and inserting this cassette into the expression vector. it can. Alternatively, when a transcription promoter and / or terminator already exists in the expression vector, a gene encoding the enzyme is inserted between the promoter and / or terminator in the vector without constructing an expression cassette. do it.

本明細書において、プロモーターは、例えば、trcプロモーター、lacプロモーターなどをあげることができるが、これに限定されるわけではない。本明細書において、ターミネーターは、例えば、trpオペロンターミネータを挙げることができるが、これに限定されるわけではない。   In the present specification, examples of the promoter include, but are not limited to, trc promoter, lac promoter, and the like. In the present specification, examples of the terminator include, but are not limited to, a trp operon terminator.

ベクターに本発明の遺伝子を挿入するには、制限酵素を用いる方法、トポイソメラーゼを用いる方法等を利用することができる。また、挿入の際に必要であれば、適当なリンカーを付加してもよい。また、アミノ酸への翻訳にとって重要な塩基配列として、SD配列やKozak配列などのリボソーム結合配列が知られており、これらの配列を遺伝子の上流に挿入することもできる。挿入にともない、遺伝子がコードするアミノ酸配列の一部を置換してもよい。   In order to insert the gene of the present invention into a vector, a method using a restriction enzyme, a method using topoisomerase, or the like can be used. Further, if necessary at the time of insertion, an appropriate linker may be added. Ribosome binding sequences such as an SD sequence and a Kozak sequence are known as base sequences important for translation into amino acids, and these sequences can be inserted upstream of the gene. A part of the amino acid sequence encoded by the gene may be substituted with the insertion.

本発明において使用されるベクターは、本発明の遺伝子を保持するものであれば特に限定されず、それぞれの宿主に適したベクターを用いることができる。ベクターとしては、例えば、プラスミドDNA、バクテリオファージDNA、レトロトランスポゾンDNA、人工染色体DNAなどが挙げられる。例えば、大腸菌を宿主とする場合には、pTrc99A(GEヘルスケア バイオサイエンス)、pACYC184(ニッポンジーン)、pMW118(ニッポンジーン)などを挙げることができる。また、必要に応じて、これらのベクターを改変したものを用いることもできる。   The vector used in the present invention is not particularly limited as long as it retains the gene of the present invention, and a vector suitable for each host can be used. Examples of the vector include plasmid DNA, bacteriophage DNA, retrotransposon DNA, artificial chromosome DNA and the like. For example, when Escherichia coli is used as a host, pTrc99A (GE Healthcare Bioscience), pACYC184 (Nippon Gene), pMW118 (Nippon Gene) and the like can be mentioned. Moreover, what modified these vectors can also be used as needed.

(4)本発明のベクターを導入した形質転換体
本発明の組換えベクターを宿主に導入することで、本発明の形質転換体を作製することができる。
(4) Transformant Introducing the Vector of the Present Invention The transformant of the present invention can be produced by introducing the recombinant vector of the present invention into a host.

形質転換体に使用する宿主は、上記組換えベクターが導入された後、目的の制限酵素又は修飾酵素を発現することができる限り、特に限定されるものではない。宿主としては、例えば、大腸菌(エシェリヒア コリ)、枯草菌(バチルス ズブチリス(Bacillus subtilis))、ロドコッカス菌(Rhodococcus)、放線菌などの細菌、酵母(サッカロミセス セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae))、カビ、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞などが挙げられる。本発明において、宿主は好ましくは大腸菌である。   The host used for the transformant is not particularly limited as long as the desired restriction enzyme or modification enzyme can be expressed after the introduction of the recombinant vector. Examples of the host include bacteria such as Escherichia coli (Escherichia coli), Bacillus subtilis (Bacillus subtilis), Rhodococcus, actinomycetes, yeast (Saccharomyces cerevisiae cells, Saccharomyces cerevisiae cells, Examples include plant cells and insect cells. In the present invention, the host is preferably E. coli.

本発明において、大腸菌は、例えば、大腸菌K12株やB株、あるいはそれらの野生株由来の派生株であるJM109株、XL1−Blue株(例えば、XL1−Blue MRF’)、K802株、C600株などを挙げることができる。   In the present invention, Escherichia coli is, for example, Escherichia coli K12 strain or B strain, or JM109 strain, XL1-Blue strain (for example, XL1-Blue MRF ′), a derivative strain derived from the wild strain, K802 strain, C600 strain, etc. Can be mentioned.

宿主への組換えベクターの導入方法としては、宿主に適した方法であれば特に限定されるものではなく、当業者であれば公知技術から適宜選択することができる。このような方法としては、例えば、エレクトロポレーション法、カルシウムイオンを用いる方法、スフェロプラスト法、酢酸リチウム法、リン酸カルシウム法、リポフェクション法等が挙げられる。   The method of introducing the recombinant vector into the host is not particularly limited as long as it is a method suitable for the host, and those skilled in the art can appropriately select from known techniques. Examples of such a method include an electroporation method, a method using calcium ions, a spheroplast method, a lithium acetate method, a calcium phosphate method, and a lipofection method.

(5)本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼの製造方法
(5−1)細胞系による製造
本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼは、形質転換体を培養して、培養物中よりRrhJ1IIIヌクレアーゼの特徴(例えば、ニッキング酵素活性)を有する活性を有するタンパク質を採取することにより、RrhJ1IIIヌクレアーゼを製造することができる。
(5) Production method of RrhJ1III nuclease of the present invention (5-1) Production by cell line RrhJ1III nuclease of the present invention is obtained by culturing a transformant, and features of RrhJ1III nuclease from the culture (for example, nicking enzyme activity) By collecting a protein having an activity having RhJ1III nuclease, RrJ1III nuclease can be produced.

本発明において「培養物」とは、菌体、培養液、無細胞抽出液、細胞膜などの培養により得られるものを意味する。無細胞抽出液は、培養後の菌体を、例えばリン酸ナトリウム緩衝液を加えてホモジナイザーなどで物理的に破砕した後、遠心(15,000rpm、10min、4℃)し、破砕できない菌体(細胞)が存在しないように上清を回収して得ることができる。細胞膜は、上記遠心で得られたペレットとして得ることができ、また、ペレットを溶解バッファで懸濁することにより得ることもできる。   In the present invention, the “culture” means a product obtained by culturing cells, a culture solution, a cell-free extract, a cell membrane and the like. The cell-free extract is prepared by adding the sodium phosphate buffer solution to the cell-free extract and physically crushing it with a homogenizer, etc., and then centrifuging (15,000 rpm, 10 min, 4 ° C.) to prevent crushing cells ( The supernatant can be recovered so that no cells are present. The cell membrane can be obtained as a pellet obtained by the above centrifugation, or can be obtained by suspending the pellet in a lysis buffer.

本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼは、培養物をそのまま用いてもよいし、透析や硫安沈殿などの公知の方法、あるいは公知の方法を単独又は適宜組み合わせることによって、培養物から濃縮、精製したものを用いてもよい。この場合、酵素活性、分子量、等電点などを指標に濃縮、精製することができる。   As the RrhJ1III nuclease of the present invention, a culture may be used as it is, or a known method such as dialysis or ammonium sulfate precipitation, or a method obtained by concentrating and purifying from a culture by singly or appropriately combining known methods. Also good. In this case, the enzyme activity, molecular weight, isoelectric point, etc. can be used for concentration and purification.

たとえば、形質転換体の培養物からRrhJ1IIIヌクレアーゼ及びその修飾酵素を採取するにあたっては、培養物より菌体を集菌後、超音波破砕、超遠心分離等により酵素を抽出し、ついで除核酸法、塩析法、アフィニティクロマトグラフィ法、ゲル濾過法、イオン交換クロマトグラフィ法等を組み合わせて精製すればよい。この方法により、RrhJ1IIIヌクレアーゼを大量に得ることができる。   For example, in collecting RrhJ1III nuclease and its modified enzyme from a culture of a transformant, after collecting the cells from the culture, the enzyme is extracted by ultrasonic disruption, ultracentrifugation, etc. What is necessary is just to refine | purify combining the salting-out method, the affinity chromatography method, the gel filtration method, the ion exchange chromatography method etc. By this method, a large amount of RrhJ1III nuclease can be obtained.

用いる発現系によっては、形質転換体中で発現された酵素タンパク質が不溶物[封入体(inclusionbody)]として蓄積される場合がある。この場合にはこの不溶物を回収し、穏和な変性条件、たとえば尿素等の変性剤存在下で可溶化した後に変性剤を除くことによって活性型のタンパク質を得ることができる。さらに上記のようなクロマトグラフィ操作を行って目的とする酵素タンパク質を精製することができる。   Depending on the expression system used, the enzyme protein expressed in the transformant may accumulate as an insoluble matter [inclusion body]. In this case, the insoluble matter is recovered, solubilized in a mild denaturing condition, for example, in the presence of a denaturing agent such as urea, and then the denaturing agent is removed to obtain an active protein. Furthermore, the target enzyme protein can be purified by performing the chromatography operation as described above.

(5−2)無細胞タンパク質合成系による製造
本発明においては、無細胞タンパク質合成系を用いて、本発明のRrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子又は本発明のベクターから、RrhJ1IIIヌクレアーゼを製造することも可能である。
(5-2) Production by cell-free protein synthesis system In the present invention, it is also possible to produce RrhJ1III nuclease from the RrJ1III nuclease gene of the present invention or the vector of the present invention using a cell-free protein synthesis system.

無細胞タンパク質合成系とは、細胞抽出液を用いて試験管等の人工容器内でタンパク質を合成する系である。すなわち、無細胞タンパク質合成系は、生物を用いた組換えタンパク質発現とは異なり、細胞を使用せずに試験管内で転写・翻訳という一連のタンパク質合成の流れを行う合成系であるため、細胞にとって毒性となるタンパク質を生産できるという利点がある。なお、本発明において使用される無細胞タンパク質合成系にはDNAを鋳型としてRNAを合成する無細胞転写系も含まれる。   The cell-free protein synthesis system is a system that synthesizes a protein in an artificial container such as a test tube using a cell extract. In other words, cell-free protein synthesis systems, unlike recombinant protein expression using living organisms, are a synthesis system that performs a series of protein synthesis flows such as transcription and translation in vitro without using cells. There is an advantage that a protein that becomes toxic can be produced. The cell-free protein synthesis system used in the present invention includes a cell-free transcription system that synthesizes RNA using DNA as a template.

無細胞タンパク質合成系の細胞抽出液としては、真核細胞由来又は原核細胞由来の抽出液、例えば小麦胚芽、大腸菌等の抽出液を使用することができる。これらの細胞抽出液は濃縮されたものであっても濃縮されていないものであってもよい。   As the cell extract of the cell-free protein synthesis system, eukaryotic cell-derived or prokaryotic cell-derived extract, for example, wheat germ, Escherichia coli extract or the like can be used. These cell extracts may be concentrated or not concentrated.

細胞抽出液は、例えば限外濾過、透析、ポリエチレングリコール(PEG)沈殿等によって得ることができる。さらに本発明において、無細胞タンパク質合成は、市販のキットを用いて行うこともできる。そのようなキットとしては、例えば試薬キットPROTEIOSTM(東洋紡)、TNTTM System(プロメガ)、合成装置のPG−MateTM(東洋紡)、RTS(ロシュ ダイアグノスティクス)等が挙げられる。 The cell extract can be obtained by, for example, ultrafiltration, dialysis, polyethylene glycol (PEG) precipitation or the like. Furthermore, in the present invention, cell-free protein synthesis can also be performed using a commercially available kit. Examples of such kits include reagent kits PROTEIOS (Toyobo), TNT System (Promega), synthesizer PG-Mate (Toyobo), RTS (Roche Diagnostics) and the like.

こうした細胞抽出液に代えて、タンパク質合成に関与するすべての因子を精製し、それらをリボソーム、ATP、tRNA、アミノ酸などとともに再構成して作成された「再構成された無細胞タンパク質合成系」を用いることもできる。   Instead of these cell extracts, all the factors involved in protein synthesis are purified and reconstituted together with ribosomes, ATP, tRNA, amino acids, etc. It can also be used.

通常の無細胞タンパク質合成系に用いられる細胞抽出液には、ATPを加水分解する酵素などの混在によりタンパク質合成以外に無駄に消費されるエネルギー量が多く、エネルギー効率が低く、また細胞抽出液中に存在するプロテアーゼやヌクレアーゼなどの阻害因子によりンパク質合成の効率が低下する場合がある。   Cell extracts used in normal cell-free protein synthesis systems consume a lot of energy other than protein synthesis due to coexistence of enzymes that hydrolyze ATP, resulting in low energy efficiency. Protein synthesis efficiency may be reduced by inhibitors such as proteases and nucleases.

「再構成された無細胞タンパク質合成系」は、こうした阻害的要因の問題がなく、また構成成分を自由に操作することができるため、目的や標的タンパク質に応じた自由なシステム設計が可能である。また系の自由度が高く、反応系を微小化したり、自動化装置と組み合わせてハイスループットにすることも可能である。   The “reconstituted cell-free protein synthesis system” does not have the problem of such an inhibitory factor, and can freely manipulate the constituent components, so that it is possible to design a system freely according to the purpose and target protein. . Further, the degree of freedom of the system is high, and the reaction system can be miniaturized or combined with an automation device to achieve high throughput.

「再構成された無細胞タンパク質合成系」の一例としてPURESYSTEM(登録商標)を挙げることができる。PURESYSTEM(登録商標)は大腸菌から再構成されているが、無細胞タンパク質合成系で用いられる他の公知の細胞、昆虫細胞、小麦胚芽、ウサギ網状赤血球のいずれを用いても、同様の系は構成可能である。   An example of “reconstructed cell-free protein synthesis system” is PURESYSTEM (registered trademark). PURESYSTEM (registered trademark) is reconstituted from E. coli, but the same system can be constructed using any of the other known cells, insect cells, wheat germ, and rabbit reticulocytes used in the cell-free protein synthesis system. Is possible.

上記のように無細胞タンパク質合成系によって得られる本発明のヌクレアーゼは前述のように適宜クロマトグラフィを選択して、濃縮、精製することができる。   As described above, the nuclease of the present invention obtained by the cell-free protein synthesis system can be concentrated and purified by appropriately selecting chromatography as described above.

(6)RrhJ1IIIヌクレアーゼ活性の解析
RrhJ1IIIヌクレアーゼ酵素活性を調べるために、まずJ1菌を培養し、培養した菌体を集めて超音波処理にて破砕した後、超遠心分離を行って上清を集め、これを活性測定用の試料とする。また、上述したように細胞系による製造又は無細胞系タンパク質合成系により得られたものも試料とすることができる。
(6) Analysis of RrhJ1III nuclease activity To examine RrhJ1III nuclease activity, first culture J1 bacteria, collect the cultured cells and crush them by sonication, then collect the supernatant by ultracentrifugation. This is used as a sample for activity measurement. Further, as described above, a sample produced by a cell system or a cell-free protein synthesis system can also be used.

この試料の適当量を、基質であるclosed circular pBR322 DNA(pBR322)とともに37℃でインキュベートした後、基質DNAの分解をアガロースゲル電気泳動により確認する。   After an appropriate amount of this sample is incubated at 37 ° C. with the substrate closed circular pBR322 DNA (pBR322), the degradation of the substrate DNA is confirmed by agarose gel electrophoresis.

当該方法を用いてJ1菌のRrhJ1IIIヌクレアーゼ酵素活性を調べると、当該酵素活性は、pBR322を切断してopen circularにする活性として検出される。種々のプラスミドを基質DNAとして使用してRrhJ1IIIヌクレアーゼによる切断パターンを解析すると、RrhJ1IIIヌクレアーゼの認識配列を決定することができる。   When the RrJ1III nuclease enzyme activity of J1 bacteria is examined using this method, the enzyme activity is detected as an activity that cleaves pBR322 into an open circuit. By analyzing the cleavage pattern by the RrhJ1III nuclease using various plasmids as substrate DNA, the recognition sequence of the RrhJ1III nuclease can be determined.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。本明細書において「%」とは「w/v」を意味するものとする。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In this specification, “%” means “w / v”.

[実施例1]
J1菌染色体DNAの調製
ロドコッカス ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)J−1株を100mLのMYKG培地中、30℃にて72時間振盪培養した。
[Example 1]
Preparation of chromosomal DNA of J1 strain Rhodococcus rhodochrous J-1 strain was cultured with shaking in 100 mL of MYKG medium at 30 ° C. for 72 hours.

培養後、集菌し、集菌された菌体をSaline−EDTA溶液(0.1M EDTA、0.15M NaCl(pH8.0))4mLに懸濁した。懸濁液にリゾチーム40mgを加えて37℃で1〜2時間振盪した後、−20℃で凍結した。   After the culture, the cells were collected, and the collected cells were suspended in 4 mL of a Saline-EDTA solution (0.1 M EDTA, 0.15 M NaCl (pH 8.0)). After adding 40 mg of lysozyme to the suspension and shaking at 37 ° C. for 1-2 hours, the suspension was frozen at −20 ° C.

次に、10mLのTris−SDS液(1%SDS、0.1M NaCl、0.1M Tris−HCl(pH9.0))を穏やかに振盪しながら加え、さらにプロテイナーゼK(メルク社)(10mg/mL)を10μL加えて37℃で1時間振盪した。   Next, 10 mL of Tris-SDS solution (1% SDS, 0.1 M NaCl, 0.1 M Tris-HCl (pH 9.0)) was added with gentle shaking, and proteinase K (Merck) (10 mg / mL) was added. ) Was added and shaken at 37 ° C. for 1 hour.

次に、等量のTE(10mM Tris−HCl、1mM EDTA(pH8.0))飽和フェノールを加え、攪拌後、遠心した。上層を採取し、2倍量のエタノールを加えた後、ガラス棒でDNAを巻き取り、90%、80%、70%のエタノールで順次フェノールを取り除いた。   Next, an equal amount of TE (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA (pH 8.0)) saturated phenol was added, and after stirring, centrifuged. After collecting the upper layer and adding twice the amount of ethanol, the DNA was wound up with a glass rod, and phenol was sequentially removed with 90%, 80%, and 70% ethanol.

次に、DNAを3mLのTE緩衝液に溶解させ、リボヌクレアーゼA溶液(100℃、15分間の加熱処理済)を10μg/mLになるように加え、37℃で30分間振盪した。さらに、プロテイナーゼKを加え37℃で30分間振盪した後、等量のTE飽和フェノールを加えて遠心し、上層と下層に分離させた。   Next, the DNA was dissolved in 3 mL of TE buffer, ribonuclease A solution (100 ° C., heat-treated for 15 minutes) was added to 10 μg / mL, and the mixture was shaken at 37 ° C. for 30 minutes. Furthermore, after adding proteinase K and shaking at 37 ° C. for 30 minutes, an equal amount of TE saturated phenol was added and centrifuged to separate the upper layer and the lower layer.

上層についてこの操作を2回繰り返した後、同量のクロロホルム(4%イソアミルアルコール含有)を加え、同様の抽出操作を繰り返した。その後、上層に2倍量のエタノールを加え、ガラス棒でDNAを巻き取り回収し、染色体DNA標品を得た。   After repeating this operation twice for the upper layer, the same amount of chloroform (containing 4% isoamyl alcohol) was added, and the same extraction operation was repeated. Thereafter, twice the amount of ethanol was added to the upper layer, and the DNA was wound up and collected with a glass rod to obtain a chromosomal DNA preparation.

[実施例2]
RrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子のPCR
RrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子をPCRで増幅するためのプライマーを以下の方法で設計した。
[Example 2]
PCR of the RrhJ1III nuclease gene
Primers for amplifying the RrhJ1III nuclease gene by PCR were designed by the following method.

図1はロドコッカス属細菌の産生する推定ヌクレアーゼのアミノ酸ホモロジー解析結果を示す。図1中でホモロジー解析を行ったヌクレアーゼとその由来は以下のとおりである。   FIG. 1 shows the results of amino acid homology analysis of a putative nuclease produced by Rhodococcus bacteria. The nucleases subjected to homology analysis in FIG. 1 and their origins are as follows.

A:HNH endonuclease family protein(Rhodococcus sp.JVH1)
B:hypothetical protein W59_10709(Rhodococcus imtechensis RKJ300)
C:hypothetical protein RHA1_ro03393(Rhodococcus jostii RHA1)
D:hypothetical protein AK37_14191(Rhodococcus pyridinivorans AK37)
図1中、特に保存されている2つの領域を選んで配列番号5及び配列番号6のデジェネレイトプライマーを設計し、実施例1で調製したJ1菌ゲノムDNAを鋳型としてデジェネレイトPCRを以下の条件で実施した。その結果、約280bのバンドの増幅が確認された。

反応液組成
鋳型DNA(J1菌染色体DNA,実施例1) 1μL
10×Ex Buffer(タカラバイオ社) 10μL
150μMプライマーDG−01(配列番号5) 1μL
150μMプライマーDG−02(配列番号6) 1μL
2.5mM dNTP 8μL
DMSO 10μL
滅菌水 18μL
ExTaq DNAポリメラーゼ(タカラバイオ社) 1μL
総量 50μL

温度サイクル:94℃:30秒、65℃:30秒及び72℃:1分の反応を30サイクル
プライマー
DG−01:5’−GGIAG(A/G)TGCTT(A/G)TGGTG(C/T)GGIAGG−3’(配列番号5)
DG−02:5’−CCT(T/C)AACTGICCGCT(T/C)AAGTA−3’(配列番号6)。
A: HNH endonuclease family protein (Rhodococcus sp. JVH1)
B: hypothetical protein W59_10709 (Rhodococcus imtechensis RKJ300)
C: hypothetical protein RHA1_ro03393 (Rhodococcus jostii RHA1)
D: hypothetical protein AK37_14191 (Rhodococcus pyridinivorans AK37)
In FIG. 1, two particularly conserved regions are selected and degenerate primers of SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 are designed, and degenerate PCR is performed under the following conditions using J1 bacterial genomic DNA prepared in Example 1 as a template. It carried out in. As a result, amplification of a band of about 280b was confirmed.

Reaction solution composition
Template DNA (J1 bacterial chromosomal DNA, Example 1) 1 μL
10 × Ex Buffer (Takara Bio Inc.) 10 μL
150 μM primer DG-01 (SEQ ID NO: 5) 1 μL
150 μM primer DG-02 (SEQ ID NO: 6) 1 μL
2.5 mM dNTP 8 μL
DMSO 10μL
Sterile water 18μL
ExTaq DNA polymerase (Takara Bio) 1 μL
Total volume 50μL

Temperature cycle: 94 ° C .: 30 seconds, 65 ° C .: 30 seconds and 72 ° C .: 1 minute reaction with 30 cycles primer DG-01: 5′-GGIAG (A / G) TGCTT (A / G) TGGGTG (C / T ) GGIAGG-3 ′ (SEQ ID NO: 5)
DG-02: 5'-CCT (T / C) AACTGICCGCT (T / C) AAGTA-3 '(SEQ ID NO: 6).

次に、増幅された配列のダイレクトシークエンシングをPCRで使用したプライマーを用いて実施した。その結果、配列番号7に示す配列が得られ、ホモロジー検索の結果、前述のエンドヌクレアーゼとの相同性が認められた。   Next, direct sequencing of the amplified sequence was performed using the primers used in PCR. As a result, the sequence shown in SEQ ID NO: 7 was obtained. As a result of homology search, homology with the above-mentioned endonuclease was confirmed.

[実施例3]
RrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子のクローニング
(1)ゲノミックサザンハイブリダイゼーション
ApaLI、BamHI、ClaI、Eco52I、EcoT14I、KpnI、MluI、NcoI、NotI、PvuII、SalI、XbaIそれぞれで消化したJ1菌ゲノムDNAに対し、後述の方法で調製したRrhJ1IIIのプローブを用いてサザンハイブリダイゼーションを行ったところ、BamHIで消化した断片から、約1.6kbの単一シグナルが得られた。
[Example 3]
Cloning of RrhJ1III nuclease gene (1) Genomic Southern hybridization ApaLI, BamHI, ClaI, Eco52I, EcoT14I, KpnI, MluI, NcoI, NotI, PvuII, SalI, and XbaI were digested by the methods described below. When Southern hybridization was performed using the prepared RrhJ1III probe, a single signal of about 1.6 kb was obtained from the fragment digested with BamHI.

なお、RrhJ1IIIのプローブは以下のようにして調製した。   The probe of RrhJ1III was prepared as follows.

実施例2で調製したPCR産物をGFX PCR DNA band and Gel Band Purification kit(GEヘルスケア バイオサイエンス社)を用いて精製した。精製したPCR産物に対してAlkPhos Direct Labeling kit(GEヘルスケア バイオサイエンス社)を用い、添付のマニュアルにしたがってラベリングを行い、RrhJ1IIIのプローブとした。   The PCR product prepared in Example 2 was purified using the GFX PCR DNA band and Gel Band Purification kit (GE Healthcare Bioscience). The purified PCR product was labeled using an AlkPhos Direct Labeling kit (GE Healthcare Bioscience) according to the attached manual, and used as a probe for RrhJ1III.

(2)コロニーハイブリダイゼーション
J1菌ゲノムDNAを制限酵素BamHIで分解して0.7%アガロースゲル電気泳動で分離し、ゲルからGFX PCR DNA band and Gel Band Purification kit(GEヘルスケア バイオサイエンス社)を使用して約1.6kbの断片を回収した。得られた断片は、pBluescriptII SK(+)ベクター(Stratagene社製)にDNA ligation kit<Mighty mix>(タカラバイオ社製)を用いて連結した。反応条件は以下の通りである。

反応液組成:
ligation mighty mix(タカラバイオ社製) 5μL
J1菌ゲノムDNA/BamHI切断断片 4μL
pBluescriptII SK(+)/BamHI切断断片 1μL
総量 10μL
反応:16℃、1時間。
(2) Colony hybridization J1 bacterial genomic DNA was digested with restriction enzyme BamHI, separated by 0.7% agarose gel electrophoresis, and GFX PCR DNA band and Gel Band Purification kit (GE Healthcare Bioscience) was removed from the gel. Used to recover about 1.6 kb fragment. The obtained fragment was ligated to pBluescript II SK (+) vector (Stratagene) using a DNA ligation kit <Mighty mix> (Takara Bio). The reaction conditions are as follows.

Reaction solution composition:
Ligation light mix (manufactured by Takara Bio Inc.) 5 μL
J1 bacteria genomic DNA / BamHI fragment 4 μL
pBluescript II SK (+) / BamHI cleavage fragment 1 μL
Total volume 10μL
Reaction: 16 ° C., 1 hour.

上記ライゲーション産物の全量を、後述の方法で調製した大腸菌JM109株コンピテントセル200μLに加え、0℃で30分放置した。続いて、前述コンピテントセルに42℃で45秒間ヒートショックを与え、0℃で2分間冷却した。その後、SOC培地(20 mMグルコース、2%バクトトリプトン、0.5%バクトイーストエキス、10mM NaCl、2.5mM KCl、1mM MgSO、1mM MgCl)を1mL添加し、37℃にて1時間振盪培養した。 The total amount of the ligation product was added to 200 μL of Escherichia coli JM109 strain competent cell prepared by the method described below and allowed to stand at 0 ° C. for 30 minutes. Subsequently, the competent cell was subjected to a heat shock at 42 ° C. for 45 seconds and cooled at 0 ° C. for 2 minutes. Thereafter, 1 mL of SOC medium (20 mM glucose, 2% bactotryptone, 0.5% bacto yeast extract, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 1 mM MgSO 4 , 1 mM MgCl 2 ) was added, and the mixture was incubated at 37 ° C. for 1 hour. Cultured with shaking.

培養後の培養液を200μLずつ、LB AIXプレート(100μg/Lアンピシリン、100μM IPTG、50μg/L X−galを含むLB寒天培地)に塗布し、37℃で一晩放置した。   200 μL of the culture solution after the culture was applied to an LB AIX plate (LB agar medium containing 100 μg / L ampicillin, 100 μM IPTG, 50 μg / L X-gal) and left overnight at 37 ° C.

プレート上に生育した白色の組換コロニーを新しいLB AIXプレートに、プレート1枚に付き94個、プレート10枚分単離した。各プレートにはインサートを含まないpBluescriptII SK(+)で形質転換したJM109株を2コロニー/プレート植菌した。   94 white recombinant colonies grown on the plate were isolated on a new LB AIX plate for 10 plates per plate. Each plate was inoculated with 2 colonies / plate of JM109 strain transformed with pBluescript II SK (+) without insert.

コロニー単離したプレートを37℃で一晩放置した後、Hybond−N+(GEヘルスケア バイオサイエンス社)膜にコロニーを写し取り、実施例3(1)で調製したRrhJ1IIIのプローブを用いてコロニーハイブリダイゼーションを行った。   After the colony-isolated plate was left overnight at 37 ° C., the colony was copied onto a Hybond-N + (GE Healthcare Bioscience) membrane and colony high was obtained using the probe of RrhJ1III prepared in Example 3 (1). Hybridization was performed.

検出されたコロニーを培養して得られた培養液を集菌後、QIAprep miniprep kit(QIAGEN社製)を用いて組換えプラスミドを回収した。キャピラリーDNAシーケンサーCEQ2000(ベックマン・コールター社製)を用いて、添付のマニュアルに従って、プラスミド中にクローニングされているゲノムDNA断片の塩基配列を解析した。   A culture solution obtained by culturing the detected colonies was collected, and then the recombinant plasmid was recovered using QIAprep miniprep kit (manufactured by QIAGEN). Using a capillary DNA sequencer CEQ2000 (manufactured by Beckman Coulter), the base sequence of the genomic DNA fragment cloned in the plasmid was analyzed according to the attached manual.

その結果、配列番号8に示される塩基配列が得られた。配列番号8に示される塩基配列中に、配列番号1に示す393bpのオープンリーディングフレーム(ORF1)、及び配列番号3に示す384bpのオープンリーディングフレーム(ORF2)を見出した。このORF1及びORF2のコードするアミノ酸配列は、図1中に示したA〜Dのロドコッカス属細菌由来エンドヌクレアーゼに対して68%〜94%の相同性を持っていることから、ORF1及びORF2はエンドヌクレアーゼをコードしていることが推定されたため、ORF1及びORF2のコードするエンドヌクレアーゼをそれぞれRrhJ1IIIヌクレアーゼ(1st)及びRrhJ1IIIヌクレアーゼ(2nd)と命名した。また、本実施例3(2)で得られたORF1及びORF2を含むプラスミドをpBRrhJ1IIIと命名した。   As a result, the base sequence represented by SEQ ID NO: 8 was obtained. In the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 8, the 393 bp open reading frame (ORF1) shown in SEQ ID NO: 1 and the 384 bp open reading frame (ORF2) shown in SEQ ID NO: 3 were found. Since the amino acid sequences encoded by ORF1 and ORF2 have 68% to 94% homology to the endonucleases derived from Rhodococcus bacteria A to D shown in FIG. 1, ORF1 and ORF2 are endonucleases. Since it was presumed to encode a nuclease, the endonucleases encoded by ORF1 and ORF2 were designated as RrhJ1III nuclease (1st) and RrhJ1III nuclease (2nd), respectively. In addition, the plasmid containing ORF1 and ORF2 obtained in Example 3 (2) was named pBRrhJ1III.

なお、大腸菌JM109株のコンピテントセルは以下の方法で調製した。   A competent cell of Escherichia coli JM109 strain was prepared by the following method.

大腸菌 JM109株をLB培地1mLに接種し、37℃で5時間好気的に前培養した。次に、前培養液0.4mLをSOB培地40mL(2%バクトトリプトン、0.5%バクトイーストエキス、10mM NaCl、2.5mM KCl、1mM MgSO、1mM MgCl)に加え、18℃で20時間培養した。得られた培養物を遠心分離(3,700×g、10分間、4℃)により集菌した後、冷TF溶液(20mM PIPES−KOH(pH6.0)、200mM KCl、10mM CaCl、40mM MnCl)を13mL加え、0℃で10分間放置し、再度遠心分離(3,700×g、10分間、4℃)して上清を除いた。得られた大腸菌菌体を冷TF溶液3.2mLに懸濁し、0.22mLのジメチルスルホキシドを加え、0℃で10分間放置した後、液体窒素を用いて凍結したものをコンピテントセルとした。 E. coli strain JM109 was inoculated into 1 mL of LB medium and pre-cultured aerobically at 37 ° C. for 5 hours. Next, 0.4 mL of the preculture solution is added to 40 mL of SOB medium (2% bactotryptone, 0.5% bacto yeast extract, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 1 mM MgSO 4 , 1 mM MgCl 2 ) at 18 ° C. Cultured for 20 hours. The obtained culture was collected by centrifugation (3,700 × g, 10 minutes, 4 ° C.), and then cooled TF solution (20 mM PIPES-KOH (pH 6.0), 200 mM KCl, 10 mM CaCl 2 , 40 mM MnCl). 2 ) 13 mL was added, left at 0 ° C. for 10 minutes, and centrifuged again (3,700 × g, 10 minutes, 4 ° C.) to remove the supernatant. The obtained Escherichia coli cells were suspended in 3.2 mL of a cold TF solution, 0.22 mL of dimethyl sulfoxide was added, the mixture was allowed to stand at 0 ° C. for 10 minutes, and then frozen with liquid nitrogen to obtain a competent cell.

[実施例4]
大腸菌組換体によるRrhJ1IIIヌクレアーゼの生産
(1)RrhJ1IIIヌクレアーゼ発現プラスミドの構築
RrhJ1IIIヌクレアーゼを得るために、実施例1で得られたJ1菌染色体DNAを鋳型として使用し、以下に示す反応液組成及びプライマーを用いてPCRを行った。この際、RrhJ1IIIヌクレアーゼをHis−tag融合タンパクとして発現させるため、RrhJ1IIIヌクレアーゼ遺伝子上流にSD配列とHis−tag配列を付加した。

反応液組成
鋳型DNA(J1菌染色体DNA) 3μL
2×PrimeSTAR MaxDNA Polymerase(タカラバイオ社)25μL
10μMプライマーN(配列番号9) 2μL
10μMプライマーC(配列番号10) 2μL
総量 50μL
温度サイクル:98℃:10秒、55℃:5秒及び72℃:5秒の反応を30サイクル

プライマー
N:5’−GCGAATTCAAGGAGATATAGATATGCGTCACGATCGGAGGATG−3’(配列番号9)
C:5’−GTAAGCTTTCAATGGTGATGGTGATGATGTCCCCACGACGGTCGCCGCAACCGCC−3’(配列番号10)。
[Example 4]
Production of RrhJ1III Nuclease by E. coli Recombinant (1) Construction of RrhJ1III Nuclease Expression Plasmid To obtain RrhJ1III nuclease, the J1 bacterial chromosomal DNA obtained in Example 1 was used as a template, and the reaction solution composition and primers shown below were used. PCR was performed. At this time, in order to express RrhJ1III nuclease as a His-tag fusion protein, an SD sequence and a His-tag sequence were added upstream of the RrhJ1III nuclease gene.

Reaction solution composition
Template DNA (J1 bacterial chromosome DNA) 3μL
2 × PrimeStar MaxDNA Polymerase (Takara Bio) 25 μL
10 μM primer N (SEQ ID NO: 9) 2 μL
10 μM primer C (SEQ ID NO: 10) 2 μL
Total volume 50μL
Temperature cycle: 98 ° C: 10 seconds, 55 ° C: 5 seconds and 72 ° C: 5 seconds of reaction 30 cycles

Primer N: 5'-GCGAATTCAAGGAGATATAGATATGCGTCACGATCCGGAGATG-3 '(SEQ ID NO: 9)
C: 5′-GTAAGCTTTCAATGGTGGATGGTGATGATCCTCACCACGCGTCGCCGCAACCCGCC-3 ′ (SEQ ID NO: 10).

反応終了後、反応液5μLを1%アガロースゲルにおける電気泳動に供し、約0.4kbのPCR産物の検出を行った。PCR産物を確認した後、反応液からPCR産物をDNA/RNA extactionKit(VIOGENE社)で精製した。   After completion of the reaction, 5 μL of the reaction solution was subjected to electrophoresis on a 1% agarose gel, and a PCR product of about 0.4 kb was detected. After confirming the PCR product, the PCR product was purified from the reaction solution using a DNA / RNA extension Kit (VIOGENE).

得られたPCR産物を、制限酵素EcoRIとHindIIIで切断した。制限酵素処理を行ったPCR産物を1%アガロースゲルにおける電気泳動に供し、約0.5kb付近のバンドを回収した。回収したPCR産物をベクターpUC18のEcoRI−HindIII部位に連結し、プラスミドを作製した。得られたプラスミドをpRR03と名づけた。図2はプラスミドpRR03の構造を示す模式図である。   The obtained PCR product was cleaved with restriction enzymes EcoRI and HindIII. The PCR product subjected to the restriction enzyme treatment was subjected to electrophoresis on a 1% agarose gel, and a band around about 0.5 kb was recovered. The collected PCR product was ligated to the EcoRI-HindIII site of the vector pUC18 to prepare a plasmid. The resulting plasmid was named pRR03. FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of plasmid pRR03.

このプラスミドで大腸菌JM109を形質転換し、100μg/mLアンピシリン、1mM IPTG、50μg/mL X−galを含むLB寒天培地上でコロニーを形成させた。得られた白色のコロニーを100μg/mLアンピシリンを含むLB液体培地に植菌し、37℃で一晩培養した後Plasmid DNA Extraction Miniprep Syste(Viogene社)を使用してプラスミドを回収し、シークエンス解析を行って目的のDNA断片が挿入されていることを確認した。   E. coli JM109 was transformed with this plasmid, and colonies were formed on an LB agar medium containing 100 μg / mL ampicillin, 1 mM IPTG, and 50 μg / mL X-gal. The obtained white colonies were inoculated into an LB liquid medium containing 100 μg / mL ampicillin, cultured overnight at 37 ° C., and then the plasmid was collected using Plasmid DNA Extraction Miniprep System (Viogene), and sequence analysis was performed. It was confirmed that the target DNA fragment was inserted.

(2)ヌクレアーゼ活性の確認
(1)で作製したRrhJ1IIIヌクレアーゼ発現ベクターを含む大腸菌組換体(JM109/pRR03)を、100μg/mLアンピシリンを含むLB液体培地10mLで37℃、5時間培養した後、1mLを100μg/mLアンピシリン、1mM IPTGを含むLB液体培地200mL×1本に植菌し、25℃、150rpm、20時間培養した。
(2) Confirmation of nuclease activity The E. coli recombinant (JM109 / pRR03) containing the RrJ1III nuclease expression vector prepared in (1) was cultured at 37 ° C. for 5 hours in 10 mL of LB liquid medium containing 100 μg / mL ampicillin. Was inoculated into 200 mL × 1 LB liquid medium containing 100 μg / mL ampicillin and 1 mM IPTG, and cultured at 25 ° C. and 150 rpm for 20 hours.

培養液を遠心分離によって回収し、回収した菌体を破砕用緩衝液(組成:20 mM Potassium phosphate(pH7.4)、500 mM NaCl)に懸濁した後4℃で30分間超音波による破砕(Insonator(KUBOTA社)200W)を行った。破砕液を遠心分離し、得られた上清を無細胞抽出液とした。   The culture solution is collected by centrifugation, and the collected cells are suspended in a disruption buffer solution (composition: 20 mM Potassium phosphate (pH 7.4), 500 mM NaCl) and then disrupted by ultrasonic waves at 4 ° C. for 30 minutes ( Insulator (KUBOTA) 200W). The disrupted solution was centrifuged, and the resulting supernatant was used as a cell-free extract.

無細胞抽出液からHisTrap カラム(Amersham Biosciences)を用いて目的タンパク質を部分精製し、0.5μg の基質DNA を含む20μl の反応液中、37℃で酵素反応を行った。酵素処理したプラスミドDNAをアガロースゲル電気泳動で分離した結果、閉環状pBR322 が開環状へ変化していることが示された(図3)。   The target protein was partially purified from the cell-free extract using a HisTrap column (Amersham Biosciences), and an enzyme reaction was performed at 37 ° C. in 20 μl of a reaction solution containing 0.5 μg of substrate DNA. As a result of separating the enzyme-treated plasmid DNA by agarose gel electrophoresis, it was shown that the closed circle pBR322 was changed to an open circle (FIG. 3).

本発明の新規ヌクレアーゼ及びその遺伝子は、遺伝子工学の分野で有用であり、鎖置換型恒温核酸増幅や、染色体DNAの蛍光標識による可視化、生体内遺伝子ターゲティングのための相同組換えを誘発するための一本鎖DNA切断反応などに利用できる。   The novel nuclease and its gene of the present invention are useful in the field of genetic engineering, for inducing homologous recombination for strand displacement constant temperature nucleic acid amplification, visualization of chromosomal DNA by fluorescent labeling, and in vivo gene targeting. It can be used for single-strand DNA cleavage reaction.

配列番号5:プライマーDG−01
配列番号6:プライマーDG−02
配列番号7:His−tagプライマーHIS
配列番号8:Strept−tagプライマーSTREP
配列番号9:転写開始シグナルプライマー(フォワード)NH
配列番号10:転写開始シグナルプライマー(リバース)CS
Sequence number 5: Primer DG-01
Sequence number 6: Primer DG-02
Sequence number 7: His-tag primer HIS
SEQ ID NO: 8: Strept-tag primer STREP
SEQ ID NO: 9: transcription initiation signal primer (forward) NH
SEQ ID NO: 10: transcription initiation signal primer (reverse) CS

Claims (8)

以下の(A)、(B)又は(C)のタンパク質。
(A)配列番号2に示されるアミノ酸配列を含むタンパク質
(B)配列番号2に示されるアミノ酸配列において、1〜5個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列を含み、かつニッキング酵素活性を有するタンパク質
(C)配列番号2に示されるアミノ酸配列との同一性95%以上のアミノ酸配列からなり、かつニッキング酵素活性を有するタンパク質
The following protein (A), (B) or (C).
In the amino acid sequence shown in Protein (B) SEQ ID NO: 2 comprising the amino acid sequence shown in (A) SEQ ID NO: 2, 1-5 amino acids are deleted, substituted, looking contains additional or inserted amino acid sequence, and identity with the amino acid sequence shown in proteins (C) SEQ ID NO: 2 with a nicking enzyme activity Ri Do 95% or more amino acid sequences, and that having a nicking enzyme active protein
以下の(D)、(E)又は(F)のタンパク質。
(D)配列番号4に示されるアミノ酸配列を含むタンパク質
(E)配列番号4に示されるアミノ酸配列において、1〜5個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列を含み、かつニッキング酵素活性を有するタンパク質
(F)配列番号4に示されるアミノ酸配列と同一性95%以上のアミノ酸配列からなり、かつニッキング酵素活性を有するタンパク質
The following protein (D), (E) or (F).
In the amino acid sequence shown in proteins (E) SEQ ID NO: 4 comprising the amino acid sequence shown in (D) SEQ ID NO: 4, 1-5 amino acids are deleted, substituted, looking contains additional or inserted amino acid sequence, and nicking amino acid sequence identity with shown in protein (F) SEQ ID NO: 4 having an enzymatic activity Ri Do 95% or more amino acid sequences, and that having a nicking enzyme active protein
以下の(a)から(d)のいずれかのDNAを含む遺伝子。
(a)配列番号1に示される塩基配列からなるDNA
(b)配列番号1に示される塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつニッキング酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
(c)配列番号1に示される塩基配列からなるDNAとの同一性95%以上の塩基配列からなり、かつニッキング酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号1に示される塩基配列に1〜15個の塩基の置換、欠失又は付加された塩基配列からなり、かつニッキング酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
A gene comprising any of the following DNAs (a) to (d):
(A) DNA comprising the base sequence shown in SEQ ID NO: 1
(B) a DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a base sequence complementary to the DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and encodes a protein having nicking enzyme activity
(C) the identity of the DNA comprising the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 is Ri Do 95% or more of the base sequence, and that encoding a protein having a nicking enzyme activity DNA
(D) DNA encoding a protein consisting of a base sequence of 1 to 15 bases substituted, deleted or added to the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and having nicking enzyme activity
以下の(e)から(h)のいずれかのDNAを含む遺伝子。
(e)配列番号3に示される塩基配列からなるDNA
(f)配列番号3に示される塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつニッキング酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
(g)配列番号3に示される塩基配列からなるDNAと同一性95%以上の塩基配列からなり、かつニッキング酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
(h)配列番号3に示される塩基配列に1〜15個の塩基の置換、欠失又は付加された塩基配列からなり、かつニッキング酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
A gene comprising any of the following DNAs (e) to (h):
(E) DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 3
(F) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a base sequence complementary to the DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 and encodes a protein having nicking enzyme activity
(G) DNA and identity of the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 is Ri Do 95% or more of the base sequence, and that encoding a protein having a nicking enzyme activity DNA
(H) DNA encoding a protein consisting of a base sequence of 1 to 15 bases substituted, deleted or added to the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 and having nicking enzyme activity
請求項3又は4記載の遺伝子を含む組換ベクター。   A recombinant vector comprising the gene according to claim 3 or 4. 請求項5記載の組換ベクターを含む形質転換体。   A transformant comprising the recombinant vector according to claim 5. 請求項6記載の形質転換体を培養し、得られる培養物からニッキング酵素活性を有するタンパク質を採取する工程を含む、タンパク質の製造方法。   A method for producing a protein comprising culturing the transformant according to claim 6 and collecting a protein having nicking enzyme activity from the obtained culture. 請求項1又は2記載のニッキング酵素活性を有するタンパク質を、無細胞タンパク質合成法を用いて合成し、反応液より当該ニッキング酵素活性を有するタンパク質を採取することを特徴とする、タンパク質の製造方法。   A method for producing a protein, comprising synthesizing the protein having nicking enzyme activity according to claim 1 or 2 using a cell-free protein synthesis method, and collecting the protein having the nicking enzyme activity from a reaction solution.
JP2013101501A 2013-05-13 2013-05-13 Novel nuclease and its gene Active JP6120066B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013101501A JP6120066B2 (en) 2013-05-13 2013-05-13 Novel nuclease and its gene

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013101501A JP6120066B2 (en) 2013-05-13 2013-05-13 Novel nuclease and its gene

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014221015A JP2014221015A (en) 2014-11-27
JP6120066B2 true JP6120066B2 (en) 2017-04-26

Family

ID=52120993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013101501A Active JP6120066B2 (en) 2013-05-13 2013-05-13 Novel nuclease and its gene

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6120066B2 (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5935382B2 (en) * 2011-05-24 2016-06-15 三菱レイヨン株式会社 RrhJ1II nuclease and its gene

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014221015A (en) 2014-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102647766B1 (en) Class II, type V CRISPR systems
JP2016136970A (en) Variant reverse transcriptase
US10308925B2 (en) Methionine lyase, encoding gene and biosynthetic method thereof
KR20240055073A (en) Class II, type V CRISPR systems
JPWO2012036241A1 (en) Novel extracellular secretory nuclease
CN106520733B (en) Beta-xylosidase enzyme aggregate and preparation method thereof
JP4815219B2 (en) DNA containing an alkalophilic cyclodextran synthase gene, recombinant DNA, and method for producing an alkalophilic cyclodextran synthase
CN109486779B (en) DNA methyltransferase and soluble heterologous expression and separation and purification method thereof
JP5210530B2 (en) RrhJ1I restriction / modification enzyme and its gene
JP5094461B2 (en) Gene encoding hyaluronic acid hydrolase
EP1318197B1 (en) Thermotolerant ribonuclease h
JP5935382B2 (en) RrhJ1II nuclease and its gene
JP6120066B2 (en) Novel nuclease and its gene
CN110819620A (en) Method for carrying out gene mutation on rhodobacter sphaeroides
US20110020896A1 (en) Mutant dna polymerases and their genes
JP4903004B2 (en) Methods for transforming bacteria belonging to the genus Rhodococcus
JP6171406B2 (en) DNA modifying enzyme and gene thereof
Kim et al. Enhanced stability of tyrosine phenol-lyase from Symbiobacterium toebii by DNA shuffling
WO2004020621A1 (en) Thermostable ribonuclease h
JP5626263B2 (en) RrhJ1I modifying enzyme and gene thereof
JP3463951B2 (en) Thermostable pyroglutamyl peptidase and its gene
KR20060100370A (en) Polypeptide having rnase iii activity
JP6101442B2 (en) Method for preparing recombinant human m-calpain
JP2014221028A (en) Methods for introducing nick into double-stranded deoxyribonucleic acid and proteins having nicking enzyme activity
JP2006288400A (en) Thermostable ribonuclease h

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160112

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161031

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161110

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170105

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170302

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170315

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6120066

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151