JP6270110B2 - Sequencer-derived flavonoid-O-methyltransferase (FOMT) and use thereof - Google Patents

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本発明は、各種フラボノイド類の水酸基をメチル化してメトキシ基に変換する活性を有する、シークヮーサー由来フラボノイド-O-メチル転移酵素(以下、FOMTと略記することがある)に関する。さらに本発明は、前記フラボノイドO-メチル転移酵素をコードするDNA、前記DNAによりコードされるタンパク質、前記タンパク質の製造方法等に関する。さらに本発明は、前記タンパク質又はFOMTをコードするDNAを含むベクターで形質転換された形質転換細胞を利用したメチル化フラボノイドの製造方法に関する。   The present invention relates to a seeker-derived flavonoid-O-methyltransferase (hereinafter sometimes abbreviated as FOMT) having an activity of methylating hydroxyl groups of various flavonoids to convert them into methoxy groups. The present invention further relates to a DNA encoding the flavonoid O-methyltransferase, a protein encoded by the DNA, a method for producing the protein, and the like. Furthermore, the present invention relates to a method for producing methylated flavonoids using transformed cells transformed with a vector containing the protein or DNA encoding FOMT.

フラボノイドは植物に広く存在する二次代謝産物であり、およそ8000種が知られている。その中でもメチル化フラボノイドは、抗ガン作用や高脂血症予防、抗炎症作用などの生理活性をもつことが近年明らかになり、機能性食品素材や医薬品としての利用が期待されている。ケルセチンの7位がメチル化したラムネチンは、ケルセチンよりもMDA-MB-231ヒト乳癌細胞中でのアポトーシス誘導能が高い。メチル化フラボノイドは、柑橘類の果皮や茶、ポプラなどに多く含まれる。しかし、植物体におけるメチル化フラボノイドの含量は低く、代謝されやすいことから高価であり、利用の障害になっている。   Flavonoids are secondary metabolites widely present in plants, and about 8000 species are known. Among them, methylated flavonoids have recently been found to have physiological activities such as anticancer action, hyperlipidemia prevention and anti-inflammatory action, and are expected to be used as functional food materials and pharmaceuticals. Rhamnetin methylated at position 7 of quercetin is more capable of inducing apoptosis in MDA-MB-231 human breast cancer cells than quercetin. Methylated flavonoids are abundant in citrus peel, tea, poplar and the like. However, the content of methylated flavonoids in plants is low and is easily metabolized, which is expensive and hinders utilization.

フラボノイドのメチル化は、主にS-アデノシルメチオニン(SAM)依存型メチル基転移酵素(FOMT)によって触媒される。これまでに、フラボノイドメチル転移酵素の研究は盛んになされており、その配列や基質特異性により大きく二つのクラスに大別されている。すなわち、カフェ酸CoAエステルに対してメチル化活性を示す金属イオン依存型(クラスI)と、フラボノイドやアルカロイド類に活性を示す金属イオン非依存型(クラスII)に分けられる。ポプラ由来7-O-メチル転移酵素(POMT7)やトマト由来3-O-メチル転移酵素(3-OMT)(非特許文献1、2)などが知られている。その他にも植物由来のメチル転移酵素は知られている(特許文献1、2)。   Flavonoid methylation is catalyzed primarily by S-adenosylmethionine (SAM) -dependent methyltransferase (FOMT). So far, research on flavonoid methyltransferases has been extensively conducted, and they are roughly divided into two classes depending on their sequences and substrate specificities. That is, it can be divided into a metal ion dependent type (class I) showing methylation activity for caffeic acid CoA ester and a metal ion independent type (class II) showing activity for flavonoids and alkaloids. Poplar-derived 7-O-methyltransferase (POMT7) and tomato-derived 3-O-methyltransferase (3-OMT) (Non-patent Documents 1 and 2) are known. In addition, plant-derived methyltransferases are known (Patent Documents 1 and 2).

ところで、ポリメトキシフラボノイドの一種であるノビレチンは、シークヮーサーなどの柑橘類の未成熟果実の果皮に多く含まれており、生理活性について様々な研究がなされている。しかしながら、シークヮーサーにおけるノビレチン生合成経路はいまだ解明されていない。   By the way, nobiletin, which is a kind of polymethoxyflavonoid, is abundantly contained in the peels of immature fruits of citrus fruits such as shikwasa, and various studies have been conducted on physiological activity. However, the nobiletin biosynthetic pathway in the seeker has not yet been elucidated.

WO2003/062428(メチルトランスフェラーゼ活性を有する遺伝子配列及びそのための使用)WO2003 / 062428 (Gene sequence having methyltransferase activity and use therefor) WO2010/069004(変更された花部を有する植物)WO2010 / 069004 (Plant with modified flower part)

B. G. Kima, H. Kima, H. G. Hurb, Y. Lima, and J. H. Ahna,(2006) Regioselectivity of 7-O-methyltransferase of poplar to flavones. J. Biotechnol., 126, 241-247.B. G. Kima, H. Kima, H. G. Hurb, Y. Lima, and J. H. Ahna, (2006) Regioselectivity of 7-O-methyltransferase of poplar to flavones. J. Biotechnol., 126, 241-247. A. Schmids, C. Li, A. D. Jones, and E. Pichersky, (2012) Characterization of a flavonol 3-O-methyltransferase in the trichomes of the wild tomato species Solanum habrochaites. Plant, 236, 839-849.A. Schmids, C. Li, A. D. Jones, and E. Pichersky, (2012) Characterization of a flavonol 3-O-methyltransferase in the trichomes of the wild tomato species Solanum habrochaites.Plant, 236, 839-849. Lavid, N., et al., 2002. O-Methyltransferases involved in the biosynthesis of volatile phenolic derivatives in rose petala. Plant Physiology, 129:1899-1907.Lavid, N., et al., 2002. O-Methyltransferases involved in the biosynthesis of volatile phenolic derivatives in rose petala.Plant Physiology, 129: 1899-1907. Tuskan, G.A., et al., 2006. The genome of black cottonwood, Populus trichocarpa (Torr. & Gray). Science, 313:1596-1604.Tuskan, G.A., et al., 2006. The genome of black cottonwood, Populus trichocarpa (Torr. & Gray). Science, 313: 1596-1604. Pellegrini, L., et al., 1993. Molecular cloning and expression of a new class of orth-diphenol-O-methyltransferases induced in Tobacco leaves by infection or elicitor treatment. Plant Physiology, 103:509-517.Pellegrini, L., et al., 1993. Molecular cloning and expression of a new class of orth-diphenol-O-methyltransferases induced in Tobacco leaves by infection or elicitor treatment.Plant Physiology, 103: 509-517. GenBank: ABP94018: Lluch,Y.P., et al., 2007. O-methyltransferase [Citrus sinensis x Citrus reticulata].GenBank: ABP94018: Lluch, Y.P., et al., 2007. O-methyltransferase [Citrus sinensis x Citrus reticulata].

植物由来FOMTはそのメチル化部位の選択性が高いことから、高度にメチル化を受けたフラボノイド類(ポリメトキシフラボノイド)の生合成には、部位選択性の異なる複数のFOMTが関与していると推測される。しかし、シークヮーサーにおけるノビレチン生合成経路はいまだ解明されておらず、シークヮーサーに由来するFOMTも知られていない。   Since plant-derived FOMT has high selectivity for its methylation site, the biosynthesis of highly methylated flavonoids (polymethoxyflavonoids) involves multiple FOMTs with different site selectivity. Guessed. However, the nobiletin biosynthetic pathway in sequencer has not yet been elucidated, nor is FOMT derived from sequencer known.

そこで本発明の目的は、植物由来の新規FOMT遺伝子を単離すること、得られたFOMT遺伝子を発現する形質転換体を得ること、得られた形質転換体から植物由来FOMTを得ること、得られたFOMT又は形質転換体を用いてメチル化フラボノイドの製造方法を提供すること、並びにそれらに付随する技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to isolate a novel plant-derived FOMT gene, obtain a transformant expressing the obtained FOMT gene, obtain a plant-derived FOMT from the obtained transformant, It is an object of the present invention to provide a method for producing methylated flavonoids using FOMT or transformants, and to provide a technique associated therewith.

得られた植物由来FOMTを用いることにより、種々のメチル化フラボノイド(天然型及び非天然型のメチル化フラボノイド)の創出が期待される。非天然型のメチル化フラボノイドは天然型と比較し、より高い生理活性を持つ可能性がある。   Creation of various methylated flavonoids (natural and unnatural methylated flavonoids) is expected by using the obtained plant-derived FOMT. Non-naturally occurring methylated flavonoids may have higher bioactivity than natural forms.

本発明者らは、各種植物からのフラボノイド類のメチル転移酵素の単離・解析を行ってきた。その過程において沖縄産シークヮーサー(Citrus depressa)より2種類の新規メチル転移酵素(CdFOMT5及びCdFOMT6と命名)を発見した。さらにこのメチル転移酵素が各種フラボノイドのメチル転移反応を触媒することを見出し、この事実が本発明を完成する基礎となった。   The present inventors have isolated and analyzed methyltransferases of flavonoids from various plants. In the process, two new methyltransferases (named CdFOMT5 and CdFOMT6) were discovered from the Okinawan seeker (Citrus depressa). Furthermore, this methyltransferase was found to catalyze the methyltransferase reaction of various flavonoids, and this fact was the basis for completing the present invention.

従前より、フラボノイド、カテキン、コーヒー酸などのフェノール性水酸基をメチル化する酵素は知られている(非特許文献3、4、5)。しかし、本発明の新規メチル転移酵素の遺伝子は、その何れとも同一性が低く明らかに異なるものであった。特許文献1及び2に記載の植物由来のメチル転移酵素は、クラスI型のMg2+を要求する酵素であり、本発明の酵素との同一性は6-15%程度であった。また、本発明の一方のメチル転移酵素(CdFOMT5)は、遺伝子配列からの機能推定においてO-メチル転移酵素と推定されたアミノ酸配列(非特許文献6)と同一性が95%のものがある。しかし、その翻訳産物の基質特異性は知られておらず、またフラボノイド-O-メチル転移酵素であったとしても、そのメチル転移の位置選択性等についても全く知られていない。
本発明は、以下を提供する。
Enzymes that methylate phenolic hydroxyl groups such as flavonoids, catechins, and caffeic acids have been known (Non-Patent Documents 3, 4, and 5). However, the novel methyltransferase genes of the present invention were clearly different from each other with low identity. The plant-derived methyltransferases described in Patent Documents 1 and 2 are enzymes that require class I type Mg 2+ , and the identity with the enzyme of the present invention was about 6-15%. In addition, one methyltransferase (CdFOMT5) of the present invention has 95% identity with the amino acid sequence (Non-patent Document 6) estimated to be O-methyltransferase in the function estimation from the gene sequence. However, the substrate specificity of the translation product is not known, and even if it is a flavonoid-O-methyltransferase, the regioselectivity of the methyl transfer is not known at all.
The present invention provides the following.

[1]以下(a)から(f)のいずれかに記載のポリヌクレオチド;
(a)配列番号:1に記載の塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b)配列番号:1に記載の塩基配列と96%以上の同一性を有し、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(c)配列番号:1に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチドに対して、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(d)配列番号:2に記載のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド;
(e)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において、1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列を含み、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;及び
(f)配列番号:2に記載のアミノ酸配列と96%以上の同一性を有し、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(1)ケルセチンに作用して、ケルセチンの少なくとも1箇所の水酸基をメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性。
[2](1)に記載の活性が、ケルセチンの少なくとも1〜3箇所の水酸基をメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性である、[1]に記載のポリヌクレオチド。
[3]以下(g)から(l)のいずれかに記載のポリヌクレオチド;
(g)配列番号:3に記載の塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(h)配列番号:3に記載の塩基配列と90%以上の同一性を有し、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(i)配列番号:3に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチドに対して、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(j)配列番号:4に記載のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド;
(k)配列番号:4に記載のアミノ酸配列において、1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列を含み、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;及び
(l)配列番号:4に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有し、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(2)ケルセチンに作用して、ケルセチンの3'位の水酸基を選択的にメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性。
[4][1]から[3]のいずれかに記載のポリヌクレオチドによってコードされる、タンパク質。
[5]下記の(m)から(p)のいずれかのアミノ酸配列を有するタンパク質。
(m)配列表の配列番号2又は4に記載のアミノ酸配列;
(n)配列表の配列番号2又は4に記載のアミノ酸配列において1から数個のアミノ酸の欠失、置換及び/又は付加を有するアミノ酸配列を有し、かつ下記(1)又は(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするアミノ酸配列;
(o)配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列に対して96%以上の同一性を有し、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするアミノ酸配列;又は
(p)配列表の配列番号4に記載のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有し、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするアミノ酸配列;
(1)ケルセチンに作用して、ケルセチンの少なくとも1箇所の水酸基をメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性。
(2)ケルセチンに作用して、ケルセチンの3'位の水酸基を選択的にメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性。
[6](1)に記載の活性が、ケルセチンの少なくとも1〜3箇所の水酸基をメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性である、[5]に記載のタンパク質。
[7][1]から[3]のいずれかに記載のポリヌクレオチドを含むベクター。
[8][1]から[3]のいずれかに記載のポリヌクレオチド又は[7]に記載のベクターが導入された、形質転換細胞。
[9]8に記載の形質転換細胞を培養し、その培養物から[1]から[3]のいずれかに記載のポリヌクレオチドによってコードされるタンパク質を回収する工程を含む、[1]から[3]のいずれかに記載のポリヌクレオチドによってコードされるタンパク質又は[4]から[6]のいずれかに記載のタンパク質の、製造方法。
[10][4]から[6]のいずれかに記載のタンパク質又は[8]に記載の形質転換細胞を、フラボノイド及び/又はその類似体に作用させる工程、及び生成される化合物を回収する工程を含む、メトキシフラボノイド及び/又はその類似体の製造方法。
[11]フラボノイド及び/又はその類似体が、ケンフェロール、ケルセチン、ミリセチン、フィセチン、ガランギン、ゴシペチン、モリン、アピゲニン、ルテオリン、ナリンゲニン、タキシフォリン、ブチン、エリオジクチオール、ピノセムブリン、シアニジン、デルフィニジン、カテキン、エピカテキン、エピガロカテキン、エピカテキンガレート、エピガロカテキンガレート、エピアフゼレキン、フィセチニドール、グイブルチニドール、メスキトール、ロビネチニドール/又はその類似体、から成る群から選ばれる少なくとも1種の化合物である、[10]に記載の製造方法。
[12][1]から[3]のいずれかに記載のポリヌクレオチドによってコードされるタンパク質又は[4]から[6]のいずれかに記載のタンパク質を含む、酵素剤。
[1] The polynucleotide according to any one of (a) to (f) below;
(A) a polynucleotide comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1;
(B) a polynucleotide encoding a flavonoid-O-methyltransferase having 96% or more identity with the base sequence described in SEQ ID NO: 1 and having the activity described in (1) below;
(C) A flavonoid-O-methyltransferase that hybridizes to the polynucleotide comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 under highly stringent conditions and has the activity described in (1) below. A polynucleotide encoding
(D) a polynucleotide encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2;
(E) a flavonoid having the activity described in (1) below, comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 A polynucleotide encoding O-methyltransferase; and (f) a flavonoid -O- having 96% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having the activity described in (1) below A polynucleotide encoding a methyltransferase;
(1) The activity of acting on quercetin to produce methoxyquercetin in which at least one hydroxyl group of quercetin is methylated.
[2] The polynucleotide according to [1], wherein the activity according to (1) is an activity to produce methoxyquercetin in which at least one to three hydroxyl groups of quercetin are methylated.
[3] The polynucleotide according to any one of (g) to (l) below;
(G) a polynucleotide comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3;
(H) a polynucleotide encoding a flavonoid-O-methyltransferase having 90% or more identity with the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3 and having the activity described in (2) below;
(I) A flavonoid-O-methyltransferase that hybridizes to a polynucleotide comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 3 under highly stringent conditions and has the activity described in (2) below. A polynucleotide encoding
(J) a polynucleotide encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4;
(K) a flavonoid having an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 4 and having the activity described in (2) below: A polynucleotide encoding O-methyltransferase; and (l) a flavonoid-O— having 90% or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and having the activity set forth in (2) below: A polynucleotide encoding a methyltransferase;
(2) The activity of acting on quercetin to produce methoxyquercetin in which the hydroxyl group at the 3 ′ position of quercetin is selectively methylated.
[4] A protein encoded by the polynucleotide according to any one of [1] to [3].
[5] A protein having any one of the following amino acid sequences (m) to (p):
(M) the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or 4 in the sequence listing;
(N) an amino acid sequence having 1 to several amino acid deletions, substitutions and / or additions in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or 4 in the sequence listing, and the following (1) or (2) An amino acid sequence encoding a flavonoid-O-methyltransferase having the described activity;
(O) an amino acid sequence encoding a flavonoid-O-methyltransferase having 96% or more identity to the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing and having the activity described in (1) below Or (p) encodes a flavonoid-O-methyltransferase having 90% or more identity to the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 4 in the Sequence Listing and having the activity described in (2) below Amino acid sequence;
(1) The activity of acting on quercetin to produce methoxyquercetin in which at least one hydroxyl group of quercetin is methylated.
(2) The activity of acting on quercetin to produce methoxyquercetin in which the hydroxyl group at the 3 ′ position of quercetin is selectively methylated.
[6] The protein according to [5], wherein the activity according to (1) is an activity to produce methoxyquercetin in which at least one to three hydroxyl groups of quercetin are methylated.
[7] A vector comprising the polynucleotide according to any one of [1] to [3].
[8] A transformed cell into which the polynucleotide according to any one of [1] to [3] or the vector according to [7] has been introduced.
[9] The method includes the steps of culturing the transformed cell according to 8, and recovering a protein encoded by the polynucleotide according to any one of [1] to [3] from the culture. [3] A method for producing a protein encoded by the polynucleotide according to any one of [4] or [4] to [6].
[10] A step of allowing the protein according to any one of [4] to [6] or the transformed cell according to [8] to act on a flavonoid and / or an analog thereof, and a step of recovering the produced compound A process for producing methoxyflavonoids and / or analogs thereof.
[11] Flavonoids and / or analogs thereof are kaempferol, quercetin, myricetin, fisetin, galangin, gosipetin, morin, apigenin, luteolin, naringenin, taxifolin, butyne, eriodictol, pinocembrin, cyanidin, delphinidin, catechin, epi [10] is at least one compound selected from the group consisting of catechin, epigallocatechin, epicatechin gallate, epigallocatechin gallate, epiafzerekin, fisetinidol, guibrutinidol, mesquitol, robinetinidol / or analogues thereof. The manufacturing method as described in.
[12] An enzyme agent comprising a protein encoded by the polynucleotide according to any one of [1] to [3] or the protein according to any one of [4] to [6].

本発明の2種類のFOMTは、フラボノイドを基質とするO-メチル転移酵素である点では共通する。しかし、フラボノイドの位置選択性に大きな違いがある。詳細は後述するが、CdFOMT5 は、ケルセチン(5箇所の水酸基を有する)に対して、複数の水酸基においてメチル転移反応を触媒する活性を有する。一方、CdFOMT6は、ケルセチンに対して、そのB環の3'位の水酸基のみに対し特異的にメチル転移反応を示す。
これらの酵素触媒は、メチル化フラボノイドの工業的生産に極めて有用である。
The two types of FOMTs of the present invention are common in that they are O-methyltransferases using flavonoids as substrates. However, there are significant differences in the regioselectivity of flavonoids. Although details will be described later, CdFOMT5 has an activity of catalyzing a methyl transfer reaction at a plurality of hydroxyl groups with respect to quercetin (having five hydroxyl groups). On the other hand, CdFOMT6 exhibits a methyl transfer reaction specifically with respect to quercetin only for the hydroxyl group at the 3 ′ position of the B ring.
These enzyme catalysts are extremely useful for the industrial production of methylated flavonoids.

組換えCdFOMT5 及びCdFOMT6 発現プラスミドRecombinant CdFOMT5 and CdFOMT6 expression plasmids 組換えCdFOMT5 及びCdFOMT6 のSDS-PAGE による分析(A: pET-CdFOMT5及びpET-CdFOMT6 発現菌体 細胞破砕液(M: 分子量マーカー、H: 宿主 (E. coli BL21(DE3))、C:コントロール(pET-21b(+)/E. coli BL21(DE3))、Cd5: pET-CdFOMT5/E. coli BL21(DE3)、Cd6: pET-CdFOMT6/E. coli BL21(DE3))、B: pMAL-CdFOMT6発現菌体 細胞破砕液(M: 分子量マーカー、C:コントロール(pMAL-c5x/E. coli JM109)、H: 宿主(E. coli JM109)、Cd6: pMALc5-CdFOMT6/E. coli JM109))Analysis of recombinant CdFOMT5 and CdFOMT6 by SDS-PAGE (A: pET-CdFOMT5 and pET-CdFOMT6 expressing cells Cell disruption fluid (M: molecular weight marker, H: host (E. coli BL21 (DE3)), C: control ( pET-21b (+) / E. coli BL21 (DE3)), Cd5: pET-CdFOMT5 / E. coli BL21 (DE3), Cd6: pET-CdFOMT6 / E. coli BL21 (DE3)), B: pMAL-CdFOMT6 Expression cells Cell disruption fluid (M: molecular weight marker, C: control (pMAL-c5x / E. Coli JM109), H: host (E. coli JM109), Cd6: pMALc5-CdFOMT6 / E. Coli JM109)) 精製CdFOMT5 及びCdFOMT6 のSDS-PAGE 分析(A: pET-CdFOMT5発現菌体 Niカラム精製(M: 分子量マーカー、C: 細胞破砕液上清、U: 非吸着画分、Cd5: 精製CdFOMT6)、B: pMAL-CdFOMT6発現菌体 アミロースカラム精製(M: 分子量マーカー、C: 細胞破砕液上清、U: 非吸着画分、Cd6: 精製CdFOMT6(溶出画分1-4)))SDS-PAGE analysis of purified CdFOMT5 and CdFOMT6 (A: pET-CdFOMT5 expressing cells Ni column purification (M: molecular weight marker, C: cell lysate supernatant, U: non-adsorbed fraction, Cd5: purified CdFOMT6), B: pMAL-CdFOMT6 expressing cells Amylose column purification (M: molecular weight marker, C: cell lysate supernatant, U: non-adsorbed fraction, Cd6: purified CdFOMT6 (elution fraction 1-4))) CdFOMT5及び6によるケルセチンのメチル化(Q: ケルセチン、3MQ: 3-メトキシケルセチン、A: アザレアチン(5-メトキシケルセチン)、R: ラムネチン(7-メトキシケルセチン)、I: イソラムネチン(3’-メトキシケルセチン)Quercetin methylation with CdFOMT5 and 6 (Q: quercetin, 3MQ: 3-methoxy quercetin, A: azareatin (5-methoxy quercetin), R: rhamnetine (7-methoxy quercetin), I: isorhamnetin (3'-methoxy quercetin) CdFOMT5によるケルセチンメチル化産物のLC-MS分析結果(最上段: HPLC クロマトグラム(UV254 nm)、A-D: 各ピークにおけるマススペクトル)LC-MS analysis result of quercetin methylation product by CdFOMT5 (top: HPLC chromatogram (UV254 nm), A-D: mass spectrum at each peak) CdFOMT5及びCdFOMT6のメチル化活性へのpHの影響(A: CdFOMT5、B: CdFOMT6)Effect of pH on methylation activity of CdFOMT5 and CdFOMT6 (A: CdFOMT5, B: CdFOMT6) CdFOMT5及びCdFOMT6の反応至適温度(A: CdFOMT5、B: CdFPMT6)Optimal reaction temperature for CdFOMT5 and CdFOMT6 (A: CdFOMT5, B: CdFPMT6) CdFOMT5のフラボン骨格化合物に対するメチル化部位検討(A: 5-ヒドロキシフラボン、B: 6-ヒドロキシフラボン、C: 7-ヒドロキシフラボン、D: 7,8-ジヒドロキシフラボン)Examination of methylation sites for flavone skeleton compounds of CdFOMT5 (A: 5-hydroxyflavone, B: 6-hydroxyflavone, C: 7-hydroxyflavone, D: 7,8-dihydroxyflavone) CdFOMT6の基質特異性(A: ミリセチン、B: ルテオリン、C: エピガロカテキン3-O-ガレート、D: エピカテキン)Substrate specificity of CdFOMT6 (A: myricetin, B: luteolin, C: epigallocatechin 3-O-gallate, D: epicatechin) CdFOMT5 発現菌体によるケルセチンメチル化産物のLC-MS分析(最上段: HPLCクロマトグラム(UV254 nm)、A〜C: ピークA〜Cのマススペクトル)LC-MS analysis of quercetin methylation products by CdFOMT5 expressing cells (top: HPLC chromatogram (UV254 nm), A to C: mass spectra of peaks A to C) CdFOMT5及びCdFOMT6の配列CdFOMT5 and CdFOMT6 sequences CdFOMT1、CdFOMT3、及びCdFOMT4の配列CdFOMT1, CdFOMT3, and CdFOMT4 sequences

[フラボノイドO-メチル転移酵素(FOMT)]
本発明は、シークヮーサーに由来するフラボノイドを基質とするO-メチル転移酵素(flavonoid:S-adenosyl L-methionine O-methyltransferase)であるCdFOMT5 及びCdFOMT6並びにそれらに関連するタンパク質に関する。このタンパク質は、下記のいずれかのアミノ酸配列を有するタンパク質である。なお、本明細書では、CdFOMT5 及びCdFOMT6並びにそれらに関連するタンパク質を、「本発明のタンパク質」ということがある。
(m)配列表の配列番号2又は4に記載のアミノ酸配列;
(n)配列表の配列番号2又は4に記載のアミノ酸配列において1から数個のアミノ酸の欠失、置換及び/又は付加を有するアミノ酸配列を有し、かつ下記(1)又は(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするアミノ酸配列;
(o)配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列に対して96%以上の同一性を有し、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするアミノ酸配列;又は
(p)配列表の配列番号4に記載のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有し、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするアミノ酸配列;
(1)ケルセチンに作用して、ケルセチンの少なくとも1箇所の水酸基をメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性。
(2)ケルセチンに作用して、ケルセチンの3'位の水酸基を選択的にメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性。
[Flavonoid O-methyltransferase (FOMT)]
The present invention relates to CdFOMT5 and CdFOMT6, which are O-methyltransferases (flavonoids: S-adenosyl L-methionine O-methyltransferase) using flavonoids derived from seeker as a substrate, and proteins related thereto. This protein is a protein having any of the following amino acid sequences. In the present specification, CdFOMT5 and CdFOMT6 and proteins related thereto are sometimes referred to as “protein of the present invention”.
(M) the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or 4 in the sequence listing;
(N) an amino acid sequence having 1 to several amino acid deletions, substitutions and / or additions in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or 4 in the sequence listing, and the following (1) or (2) An amino acid sequence encoding a flavonoid-O-methyltransferase having the described activity;
(O) an amino acid sequence encoding a flavonoid-O-methyltransferase having 96% or more identity to the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing and having the activity described in (1) below Or (p) encodes a flavonoid-O-methyltransferase having 90% or more identity to the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 4 in the Sequence Listing and having the activity described in (2) below Amino acid sequence;
(1) The activity of acting on quercetin to produce methoxyquercetin in which at least one hydroxyl group of quercetin is methylated.
(2) The activity of acting on quercetin to produce methoxyquercetin in which the hydroxyl group at the 3 ′ position of quercetin is selectively methylated.

CdFOMT5及びCdFOMT6は、フラボノイドを基質とするO-メチル転移酵素である点では共通する。しかし、フラボノイドの位置選択性に大きな違いがある。詳細は後述する。   CdFOMT5 and CdFOMT6 are common in that they are O-methyltransferases that use flavonoids as substrates. However, there are significant differences in the regioselectivity of flavonoids. Details will be described later.

CdFOMT5は、上記(m)の配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質であり、CdFOMT5に関連するタンパク質は、上記(n)の配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列において1から数個のアミノ酸の欠失、置換及び/又は付加を有するアミノ酸配列を有し、かつ上記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするアミノ酸を有するタンパク質、及び上記(o)の配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列に対して96%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ上記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするアミノ酸配列を有するタンパク質である。   CdFOMT5 is a protein having the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 in the sequence table of (m) above, and the protein related to CdFOMT5 is 1 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 of the sequence table of (n) above. A protein having an amino acid sequence having a deletion, substitution and / or addition of several amino acids from and having an amino acid encoding a flavonoid-O-methyltransferase having the activity described in (1) above, and A flavonoid-O-methyltransferase having an amino acid sequence having 96% or more identity to the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing of (o) and having the activity described in (1) above Is a protein having an amino acid sequence encoding

(1)に記載の活性は、ケルセチンに作用して、ケルセチンの少なくとも1箇所の水酸基をメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性であり、この活性は、ケルセチンの少なくとも1〜3箇所の水酸基をメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性であることができる。ケルセチンに作用して、ケルセチンの少なくとも1箇所の水酸基をメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性の測定は、後述の実験方法の「1.9 FOMT活性測定」の項に記載の方法に従って、基質としてケルセチンを用いることで実施できる。   The activity described in (1) is an activity that acts on quercetin to produce methoxyquercetin in which at least one hydroxyl group of quercetin is methylated, and this activity is obtained by methylating at least one to three hydroxyl groups of quercetin. It can be an activity to produce methoxy quercetin. Measurement of the activity to act on quercetin to produce methoxyquercetin in which at least one hydroxyl group of quercetin is methylated is carried out as a substrate according to the method described in “1.9 Measurement of FOMT activity” in the experimental method described later. It can be carried out by using quercetin.

本発明のCdFOMT5の酵素学的性質を以下に説明する。なおCdFOMT5と酵素学的性質が同一であるタンパク質も本発明の範囲に含まれる。
(1) 作用、基質特異性
CdFOMT5は、後述する実施例において具体的に記載するように、ケルセチン(5箇所の水酸基を有する)に対して、複数の水酸基においてメチル転移反応を触媒する活性を有する。実施例においては、最大4箇所の水酸基をメチル化(メトキシ化)したケルセチンの生成が確認されている。さらにCdFOMT5は、5-ハイドロキシフラボン、6-ハイドロキシフラボン、7-ハイドロキシフラボン及び7,8-ジハイドロキシフラボンが有する水酸基に対するメチル転移反応を触媒する活性を有することも実施例において確認されている。実施例の結果は、CdFOMT5は少なくともフラボンの3,5,6,7位のOH基をメチル化することを示唆する。
The enzymological properties of CdFOMT5 of the present invention are described below. Proteins having the same enzymatic properties as CdFOMT5 are also included in the scope of the present invention.
(1) Action, substrate specificity
CdFOMT5 has an activity of catalyzing a methyl transfer reaction at a plurality of hydroxyl groups with respect to quercetin (having five hydroxyl groups), as specifically described in Examples described later. In the examples, it was confirmed that quercetin was formed by methylating (methoxylating) hydroxyl groups at a maximum of four locations. Furthermore, it has been confirmed in the Examples that CdFOMT5 has an activity of catalyzing a methyl transfer reaction with respect to a hydroxyl group of 5-hydroxyflavone, 6-hydroxyflavone, 7-hydroxyflavone and 7,8-dihydroxyflavone. The results of the examples suggest that CdFOMT5 methylates at least the 3, 5, 6, 7 OH groups of flavones.

(2) 至適反応pH、温度
CdFOMT5の、ケルセチンを基質としたときの至適なpHは、5.5〜8.0であり、より特定するとpH6.0〜7.8である。最適pHは7.0付近である。またCdFOMT5は、至適pHにおいては、ケルセチンを基質として、25〜60℃で、最大時の約60%以上の活性を発揮しうる。より特定すると、35〜55℃で、最大時の約80%以上の活性を発揮しうる。さらに特定すると、42〜52℃で、最大時の約90%以上の活性を発揮しうる。最適温度は45℃付近である。
(2) Optimum reaction pH and temperature
The optimum pH of CdFOMT5 when quercetin is used as a substrate is 5.5 to 8.0, and more specifically, pH 6.0 to 7.8. The optimum pH is around 7.0. CdFOMT5 can exhibit about 60% or more of the maximum activity at 25 to 60 ° C. using quercetin as a substrate at an optimum pH. More specifically, it can exhibit about 80% or more of the maximum activity at 35 to 55 ° C. More specifically, it can exhibit about 90% or more of the maximum activity at 42-52 ° C. The optimum temperature is around 45 ° C.

(3) 分子質量
CdFOMT5の分子質量は、SDS-PAGEから約40kDaと算出される。
(3) Molecular mass
The molecular mass of CdFOMT5 is calculated to be about 40 kDa from SDS-PAGE.

(4) その他
CdFOMT5は、ケルセチンを基質としたときには、3か所のメチル基(3,5,7 OH)がメチル化したトリメトキシケルセチンを生成することができる。CdFOMT5精製酵素によるヒドロキシフラボンのメチル化では、3,5,6,7位OHへのメチル化が確認されている。さらに、CdFOMT5発現大腸菌としてケルセチンに作用させると、3,3’,5,7-テトラメトキシケルセチンを生成することができる。連続的なケルセチンのメチル化反応には、SAM(S-アデノシルメチオニン)の供給が好ましい。
CdFOMT5は、Citrus属に属する生物、より特定するとシークヮーサー(Citrus depressa)に由来する。
(4) Other
CdFOMT5 can produce trimethoxyquercetin in which three methyl groups (3,5,7 OH) are methylated when quercetin is used as a substrate. In methylation of hydroxyflavone by CdFOMT5 purified enzyme, methylation to 3, 5, 6, 7-position OH has been confirmed. Furthermore, when CdFOMT5-expressing E. coli is allowed to act on quercetin, 3,3 ′, 5,7-tetramethoxyquercetin can be produced. For continuous quercetin methylation reaction, it is preferable to supply SAM (S-adenosylmethionine).
CdFOMT5 is derived from an organism belonging to the genus Citrus, more specifically a squeaker (Citrus depressa).

CdFOMT6は、上記(m)の配列表の配列番号4に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質であり、CdFOMT6に関連するタンパク質は、上記(n)の配列表の配列番号4に記載のアミノ酸配列において1から数個のアミノ酸の欠失、置換及び/又は付加を有するアミノ酸配列を有し、かつ上記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするアミノ酸を有するタンパク質、及び上記(o)の配列表の配列番号4に記載のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ上記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするアミノ酸配列を有するタンパク質である。   CdFOMT6 is a protein having the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 4 in the sequence table of (m) above, and the protein related to CdFOMT6 is 1 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 4 of the sequence table of (n) above. A protein having an amino acid sequence having a deletion, substitution and / or addition of several amino acids from and having an amino acid encoding a flavonoid-O-methyltransferase having the activity described in (2) above, and A flavonoid-O-methyltransferase having an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing of (o) and having the activity described in (2) above Is a protein having an amino acid sequence encoding

(2)に記載の活性は、ケルセチンに作用して、ケルセチンの3'位の水酸基を選択的にメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性である。ケルセチンに作用して、ケルセチンの3'位の水酸基を選択的にメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性の測定は、後述の実験方法の「1.9 FOMT活性測定」の項に記載の方法に従って、基質としてケルセチンを用いることで実施できる。 The activity described in (2) is an activity that acts on quercetin to produce methoxyquercetin in which the hydroxyl group at the 3 ′ position of quercetin is selectively methylated. The activity of producing methoxyquercetin that acts on quercetin to selectively methylate the 3′-position hydroxyl group of quercetin is determined according to the method described in “1.9 Measurement of FOMT activity” in the experimental method described later. It can be carried out by using quercetin as a substrate.

本発明のCdFOMT6の酵素学的性質を以下に説明する。なおCdFOMT6と酵素学的性質が同一であるタンパク質も本発明の範囲に含まれる。
(1) 作用、基質特異性
CdFOMT6は、後述する実施例において具体的に記載するように、ケルセチン(5箇所の水酸基を有する)に対して、3'位の水酸基のメチル転移反応を選択的に触媒する活性を有する。実施例においては、ケルセチンの3'位の水酸基をメチル化(メトキシ化)したケルセチン(イソラムネチン(3'-メトキシケルセチン))の生成が確認されている。さらにCdFOMT6は、フラボン類としてケルセチン、ミリセチン、ルテオリン、フラバノール類としてエピカテキン、エピガロカテキン3-O-ガレート(EGCg)が有する水酸基に対するメチル転移反応を触媒する活性を有することも実施例において確認されている。しかし、フラボン類としてケンフェロール(3,5,7,4'-テトラヒドロキシフラボン)、その他の基質としてカフェ酸、レスベラトロール、没食子酸メチルエステルに対してメチル化活性を示さなかった。ケンフェロール(3,5,7,4'-テトラヒドロキシフラボン)に対してメチル化活性を示さなかったことから、CdFOMT6はフラボン及びフラバン類の3'OHを特異的にメチル化することが示唆された。また、フラボノイドのB環に2つの水酸基を有するルテオリン及びエピカテキンに対する活性が、3つの水酸基を有するミリセチン及びEGCgに対する活性よりも高いことから、B環のOH基が2つの基質に対して高い基質特異性を示すことが示唆される。
The enzymological properties of CdFOMT6 of the present invention are described below. Proteins having the same enzymatic properties as CdFOMT6 are also included in the scope of the present invention.
(1) Action, substrate specificity
CdFOMT6 has an activity of selectively catalyzing the methyl transfer reaction of the hydroxyl group at the 3 ′ position with respect to quercetin (having five hydroxyl groups), as specifically described in Examples described later. In the examples, the production of quercetin (isoramnetin (3′-methoxyquercetin)) in which the hydroxyl group at the 3 ′ position of quercetin is methylated (methoxylated) has been confirmed. Furthermore, it was also confirmed in the Examples that CdFOMT6 has an activity of catalyzing a methyl transfer reaction to the hydroxyl group of catechin, myricetin, luteolin and flavanol as epicatechin and epigallocatechin 3-O-gallate (EGCg) as flavones. ing. However, methylation activity was not shown for kaempferol (3,5,7,4′-tetrahydroxyflavone) as flavones and caffeic acid, resveratrol and gallic acid methyl ester as other substrates. The lack of methylation activity against kaempferol (3,5,7,4'-tetrahydroxyflavone) suggests that CdFOMT6 specifically methylates the 3'OH of flavones and flavans. It was. In addition, since the activity for luteolin and epicatechin having two hydroxyl groups in the B-ring of flavonoids is higher than that for myricetin and EGCg having three hydroxyl groups, the OH group of the B-ring is a high substrate for two substrates. It is suggested to show specificity.

(2) 至適反応pH、温度
CdFOMT6の、ケルセチンを基質としたときの至適なpHは、7.0〜9.6であり、より特定するとpH7.5〜8.5である。最適pHは8.0付近である。またCdFOMT6は、至適pHにおいては、ケルセチンを基質として、37〜53℃で、最大時の約60%以上の活性を発揮しうる。より特定すると、38〜51℃で、最大時の約80%以上の活性を発揮しうる。さらに特定すると、40〜49℃で、最大時の約90%以上の活性を発揮しうる。最適温度は45℃付近である。
(2) Optimum reaction pH and temperature
The optimum pH of CdFOMT6 when quercetin is used as a substrate is 7.0 to 9.6, and more specifically, pH 7.5 to 8.5. The optimum pH is around 8.0. CdFOMT6 can exhibit about 60% or more of the maximum activity at 37 to 53 ° C. using quercetin as a substrate at an optimum pH. More specifically, it can exhibit an activity of about 80% or more at the maximum at 38 to 51 ° C. More specifically, it can exhibit about 90% or more of the maximum activity at 40-49 ° C. The optimum temperature is around 45 ° C.

(3) 融合タンパクとしての分子質量
マルトース結合タンパク(MBP:分子質量 42.5 kDa)との融合タンパクとして発現させたCdFOMT6の分子質量は、SDS-PAGEから約80kDaと算出される。
(3) Molecular mass as fusion protein The molecular mass of CdFOMT6 expressed as a fusion protein with maltose binding protein (MBP: molecular mass 42.5 kDa) is calculated to be about 80 kDa from SDS-PAGE.

(4) その他
連続的なケルセチンのメチル化反応には、SAM(S-アデノシルメチオニン)の供給が好ましい。
CdFOMT5は、Citrus属に属する生物、より特定するとシークヮーサー(Citrus depressa)に由来する。
(4) Others For continuous quercetin methylation reaction, it is preferable to supply SAM (S-adenosylmethionine).
CdFOMT5 is derived from an organism belonging to the genus Citrus, more specifically a squeaker (Citrus depressa).

上記(l)における「1から数個のアミノ酸の欠失、置換及び/又は付加を有するアミノ酸配列」における「1から数個」の範囲は特には限定されないが、例えば、1から20個、好ましくは1から10個、より好ましくは1から7個、さらに好ましくは1から5個、特に好ましくは1個、2個、3個又は4個を意味する。   The range of “1 to several” in “amino acid sequence having deletion, substitution and / or addition of 1 to several amino acids” in the above (l) is not particularly limited, but for example, 1 to 20, preferably Means from 1 to 10, more preferably from 1 to 7, even more preferably from 1 to 5, particularly preferably 1, 2, 3 or 4.

タンパク質においてアミノ酸残基を置換する場合、特に、側鎖の化学的性質が類似したアミノ酸による置換、いわゆる保存的なアミノ酸置換を行うことが好ましい。アミノ酸は、それらの側鎖の化学的性質に従い、例えば、次のように分類される:
(1)中性疎水性側鎖(アラニン、トリプトファン、バリン、フェニルアラニン、プロリン、メチオニン、ロイシン);
(2)中性極性側鎖(アスパラギン、グリシン、グルタミン、システイン、セリン、チロシン、トレオニン);
(3)塩基性側鎖(アルギニン、ヒスチジン、リシン);
(4)酸性側鎖(アスパラギン酸、グルタミン酸);
(5)脂肪族側鎖(アラニン、イソロイシン、グリシン、バリン、ロイシン);
(6)脂肪族水酸基側鎖(セリン、トレオニン);
(7)アミン含有側鎖(アスパラギン、アルギニン、グルタミン、ヒスチジン、リシン);
(8)芳香族側鎖(チロシン、トリプトファン、フェニルアラニン);及び
(9)硫黄含有側鎖(システイン、メチオニン)。
When substituting amino acid residues in proteins, it is particularly preferable to perform so-called conservative amino acid substitutions with amino acids having similar side chain chemical properties. Amino acids are classified according to their side chain chemistry, for example:
(1) Neutral hydrophobic side chain (alanine, tryptophan, valine, phenylalanine, proline, methionine, leucine);
(2) Neutral polar side chain (asparagine, glycine, glutamine, cysteine, serine, tyrosine, threonine);
(3) basic side chains (arginine, histidine, lysine);
(4) acidic side chains (aspartic acid, glutamic acid);
(5) aliphatic side chain (alanine, isoleucine, glycine, valine, leucine);
(6) Aliphatic hydroxyl side chain (serine, threonine);
(7) amine-containing side chains (asparagine, arginine, glutamine, histidine, lysine);
(8) aromatic side chains (tyrosine, tryptophan, phenylalanine); and
(9) Sulfur-containing side chains (cysteine, methionine).

本発明でアミノ酸配列に関し「同一性」というときは、特に記載した場合を除き、2つの配列を最適の態様で整列させた場合に、2つの配列間で共有する一致したアミノ酸の個数の百分率を意味する。すなわち、同一性=(一致した位置の数/位置の全数)×100で算出でき、市販されているアルゴリズムを用いて計算することができる。また、このようなアルゴリズムは、Altschul et al.,J.Mol.Biol.215(1990)403−410に記載されるNBLASTおよびXBLASTプログラム中に組込まれている。より詳細には、アミノ酸配列の同一性に関する検索・解析は、当業者には周知のアルゴリズムまたはプログラム(例えば、BLASTN、BLASTP、BLASTX、ClustalW)により行うことができる。プログラムを用いる場合のパラメーターは、当業者であれば適切に設定することができ、また各プログラムのデフォルトパラメーターを用いてもよい。これらの解析方法の具体的な手法もまた、当業者には周知である。   In the present invention, when referring to `` identity '' with respect to amino acid sequences, except when specifically described, when the two sequences are aligned in an optimal manner, the percentage of the number of matched amino acids shared between the two sequences is calculated. means. That is, identity = (number of matched positions / total number of positions) × 100, which can be calculated using a commercially available algorithm. Such an algorithm is also described in Altschul et al. , J .; Mol. Biol. 215 (1990) 403-410, incorporated into the NBLAST and XBLAST programs. More specifically, search / analysis regarding amino acid sequence identity can be performed by algorithms or programs (for example, BLASTN, BLASTP, BLASTX, ClustalW) well known to those skilled in the art. Those skilled in the art can appropriately set parameters when using a program, and the default parameters of each program may be used. Specific techniques for these analysis methods are also well known to those skilled in the art.

上記(o)における「配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列に対して96%以上の同一性を有するアミノ酸配列」における同一性は、96%以上であれば特に限定されないが、さらに好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%である。   The identity in the “o amino acid sequence having 96% or more identity to the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing” in the above (o) is not particularly limited as long as it is 96% or more, but more preferably 97% or more, more preferably 98% or more, and further preferably 99%.

上記(p)における「配列表の配列番号4に記載のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列」における同一性は、90%以上であれば特に限定されないが、さらに好ましくは95%以上、さらに好ましくは96%以上、さらに好ましくは97%、さらに好ましくは98%、特に好ましくは99%以上である。   The identity in the “amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing” in the above (p) is not particularly limited as long as it is 90% or more, but more preferably It is 95% or more, more preferably 96% or more, further preferably 97%, more preferably 98%, and particularly preferably 99% or more.

本発明のタンパク質の取得方法は特に制限されず、化学合成により合成したタンパク質でもよいし、遺伝子組み換え技術により作製した組み換えタンパク質でもよい。組み換えタンパク質を作製する場合には、先ず、後述する本発明のタンパク質をコードするポリヌクレオチドを取得する。このポリヌクレオチドを適当な発現系に導入して得られた形質転換細胞を用いることにより、本発明のタンパク質を産生することができる。発現系でのタンパク質の発現についても本明細書中で後記する。   The method for obtaining the protein of the present invention is not particularly limited, and may be a protein synthesized by chemical synthesis or a recombinant protein produced by a gene recombination technique. When producing a recombinant protein, first, a polynucleotide encoding the protein of the present invention described later is obtained. The protein of the present invention can be produced by using a transformed cell obtained by introducing this polynucleotide into an appropriate expression system. The expression of the protein in the expression system is also described later in this specification.

遺伝子工学的な手法により製造されたタンパク質は、当該タンパク質を含む生物材料から回収される。例えば、タンパク質が宿主細胞外に分泌される場合には、当該細胞を培養した培地からタンパク質が回収される。宿主がトランスジェニック生物の場合にはその体液から目的のタンパク質を回収できる。あるいは細胞内に産生される場合には細胞を溶解した溶解物よりタンパク質を回収する。   Proteins produced by genetic engineering techniques are recovered from biological materials containing the proteins. For example, when the protein is secreted outside the host cell, the protein is recovered from the medium in which the cell is cultured. When the host is a transgenic organism, the target protein can be recovered from the body fluid. Alternatively, when the protein is produced intracellularly, the protein is recovered from the lysate obtained by lysing the cell.

回収されたタンパク質は、該タンパク質を天然において産生する細胞から精製する場合と同様の手段により精製することができる。すなわち、公知の塩析、蒸留、各種クロマトグラフィー、ゲル電気泳動、ゲル濾過、限外濾過、再結晶、酸抽出、透析、免疫沈降、溶媒沈澱、溶媒抽出、硫安又はエタノール沈澱等の精製手法を組み合わせて、目的とするタンパク質を精製することができる。当業者は、例えば次のような各種のクロマトグラフィーを組み合わせて利用することができる。これらのクロマトグラフィーには、HPLC及びFPLC等の液相クロマトグラフィーシステムを用いることができる。
アフィニティークロマトグラフィー、
アニオン又はカチオン交換等のイオン交換クロマトグラフィー、
逆相クロマトグラフィー、
吸着クロマトグラフィー、
ゲル濾過、
疎水性クロマトグラフィー、
ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー
The recovered protein can be purified by the same means as when the protein is purified from cells that naturally produce the protein. In other words, known purification methods such as salting out, distillation, various chromatography, gel electrophoresis, gel filtration, ultrafiltration, recrystallization, acid extraction, dialysis, immunoprecipitation, solvent precipitation, solvent extraction, ammonium sulfate or ethanol precipitation, etc. In combination, the target protein can be purified. A person skilled in the art can use, for example, the following various types of chromatography in combination. For these chromatography, liquid phase chromatography systems such as HPLC and FPLC can be used.
Affinity chromatography,
Ion exchange chromatography such as anion or cation exchange,
Reverse phase chromatography,
Adsorption chromatography,
Gel filtration,
Hydrophobic chromatography,
Hydroxyapatite chromatography

また、本発明のタンパク質(FOMT)をタグとの融合タンパク質として発現させれば、タグに結合するカラムを利用して回収することができる。例えばGSTタグを有する融合タンパク質は、グルタチオンカラムを用いて容易に分離することができる。あるいはヒスチジンタグとの融合タンパク質は、ニッケルカラムを用いて精製することができる。タグとタンパク質(FOMT)の間にプロテアーゼ認識配列を挿入することができる。プロテアーゼには、例えばトロンビンやファクターXa等を利用することができる。融合タンパク質をカラムに結合させた後、必要に応じてカラムを洗浄する。次いでこれらのプロテアーゼを作用させると、目的とするタンパク質がタグから切断される。その後、切断されたタンパク質を回収することによって、目的とするタンパク質を容易に精製することができる。   Moreover, if the protein of the present invention (FOMT) is expressed as a fusion protein with a tag, it can be recovered using a column that binds to the tag. For example, a fusion protein having a GST tag can be easily separated using a glutathione column. Alternatively, the fusion protein with a histidine tag can be purified using a nickel column. A protease recognition sequence can be inserted between the tag and the protein (FOMT). For example, thrombin or factor Xa can be used as the protease. After binding the fusion protein to the column, the column is washed if necessary. Subsequently, when these proteases are allowed to act, the target protein is cleaved from the tag. Thereafter, the target protein can be easily purified by recovering the cleaved protein.

本発明のタンパク質は、安定剤、緩衝剤、溶解補助剤、酸化防止剤、希釈剤等の酵素以外の成分を加えて、酵素剤(酵素およびそれ以外の成分を含む組成物)とすることができる。   The protein of the present invention may be made into an enzyme agent (a composition containing an enzyme and other components) by adding components other than the enzyme such as a stabilizer, a buffer, a solubilizing agent, an antioxidant, and a diluent. it can.

[フラボノイドO-メチル転移酵素(FOMT)遺伝子]
本発明は、CdFOMT5及びCdFOMT6並びにそれらに関連するタンパク質のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドに関する。
[Flavonoid O-methyltransferase (FOMT) gene]
The present invention relates to polynucleotides encoding the amino acid sequences of CdFOMT5 and CdFOMT6 and their associated proteins.

CdFOMT5及びそれらに関連するタンパク質のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドは、以下(a)から(f)のいずれかに記載のポリヌクレオチドである。
(a)配列番号:1に記載の塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b)配列番号:1に記載の塩基配列と96%以上の同一性を有し、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(c)配列番号:1に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチドに対して、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(d)配列番号:2に記載のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド;
(e)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において、1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列を含み、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;及び
(f)配列番号:2に記載のアミノ酸配列と96%以上の同一性を有し、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(1)ケルセチンに作用して、ケルセチンの少なくとも1箇所の水酸基をメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性。
The polynucleotide encoding the amino acid sequence of CdFOMT5 and related proteins is the polynucleotide described in any of (a) to (f) below.
(A) a polynucleotide comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1;
(B) a polynucleotide encoding a flavonoid-O-methyltransferase having 96% or more identity with the base sequence described in SEQ ID NO: 1 and having the activity described in (1) below;
(C) A flavonoid-O-methyltransferase that hybridizes to the polynucleotide comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 under highly stringent conditions and has the activity described in (1) below. A polynucleotide encoding
(D) a polynucleotide encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2;
(E) a flavonoid having the activity described in (1) below, comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 A polynucleotide encoding O-methyltransferase; and (f) a flavonoid -O- having 96% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having the activity described in (1) below A polynucleotide encoding a methyltransferase;
(1) The activity of acting on quercetin to produce methoxyquercetin in which at least one hydroxyl group of quercetin is methylated.

(e)の配列番号:2に記載のアミノ酸配列において、1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列を含み、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素、並びに(e)配列番号:2に記載のアミノ酸配列と96%以上の同一性を有し、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素は、さらには(1)に記載の活性については、前述のタンパク質としてのCdFOMT5の説明で記載した通りである。   A flavonoid comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 of (e) and having the activity described in (1) below -O-methyltransferase, and (e) a flavonoid-O-methyltransferase having 96% or more identity with the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 and having the activity described in (1) below: Furthermore, the activity described in (1) is as described in the description of CdFOMT5 as a protein.

(c)に記載の「配列番号:1に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチドに対して、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズし」における「高度にストリンジェントな条件」とは、例えばECL direct nucleic acid labeling and detection system(Amersham Pharmacia Biotech社製)を用いて、マニュアルに記載の条件(例えば、wash:42℃、0.5×SSCを含むprimary wash buffer。なお、1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mM塩化ナトリウム、15mMクエン酸ナトリウムよりなる)においてハイブリダイズすることを言う。より具体的な「高度にストリンジェントな条件」とは、例えば、通常、42℃、2×SSC、 0.1%SDSの条件であり、好ましくは50℃、2×SSC、0.1%SDSの条件であり、さらに好ましくは、65℃、0.1×SSC及び0.1% SDSの条件である。あるいは、2×SSCおよび50%ホルムアミドの存在下、45℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1×SSCを用い、60℃でフィルターを洗浄する条件を用いるか、または2×SSCおよび50%ホルムアミドの存在下、50℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1×SSC溶液を用い、65℃でフィルターを洗浄する条件を用いればよい。これら塩濃度、温度に加えて、プローブ濃度、プローブの長さ、反応時間を含む複数の要素がハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する。当業者であればこれら要素を適宜選択することでストリンジェンシーを調節することができる。   “Highly stringent conditions” in “hybridizes under high stringency conditions to the polynucleotide consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1” described in (c) is, for example, ECL Using direct nucleic acid labeling and detection system (Amersham Pharmacia Biotech), the conditions described in the manual (for example, wash: 42 ° C, primary wash buffer containing 0.5 × SSC. Is hybridized in 150 mM sodium chloride and 15 mM sodium citrate). More specific “highly stringent conditions” are, for example, usually 42 ° C., 2 × SSC, 0.1% SDS conditions, preferably 50 ° C., 2 × SSC, 0.1% SDS conditions. More preferably, the conditions are 65 ° C., 0.1 × SSC and 0.1% SDS. Alternatively, hybridization can be performed at 45 ° C. in the presence of 2 × SSC and 50% formamide followed by washing the filter at 60 ° C. with 0.1 × SSC, or 2 × SSC and 50% formamide. After hybridization at 50 ° C. in the presence, a condition of washing the filter at 65 ° C. using a 0.1 × SSC solution may be used. In addition to the salt concentration and temperature, multiple factors including probe concentration, probe length, and reaction time affect the stringency of hybridization. Those skilled in the art can adjust stringency by appropriately selecting these elements.

例えばハイブリダイゼーションに使用するプローブの塩基配列は、配列番号:1又は3に記載の塩基配列から選択することができる。例えば、少なくとも20個、好ましくは少なくとも30個、例えば40、60又は100個の連続した塩基配列を有するポリヌクレオチドをプローブとすることができる。あるいは、配列番号:1に記載した塩基配列の全長を有するポリヌクレオチドをプローブとすることもできる。   For example, the base sequence of the probe used for hybridization can be selected from the base sequences described in SEQ ID NO: 1 or 3. For example, a polynucleotide having at least 20, preferably at least 30, for example, 40, 60, or 100 consecutive base sequences can be used as a probe. Alternatively, a polynucleotide having the full length of the base sequence described in SEQ ID NO: 1 can be used as a probe.

高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズできるポリヌクレオチドは、配列番号:2に記載のアミノ酸配列と高い同一性(相同性)を有するアミノ酸配列をコードしている可能性が高い。具体的には、配列番号:2に示されるアミノ酸配列と96%以上の同一性を有するアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドは、本発明におけるポリヌクレオチドに含まれる。このような高い同一性を有するタンパク質同士は、同じ又は類似した活性を有する可能性が高い。   A polynucleotide that can hybridize under highly stringent conditions is likely to encode an amino acid sequence having high identity (homology) with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2. Specifically, a polynucleotide encoding an amino acid sequence having 96% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is included in the polynucleotide of the present invention. Such proteins with high identity are likely to have the same or similar activities.

CdFOMT6及びそれらに関連するタンパク質のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドは、以下(g)から(l)のいずれかに記載のポリヌクレオチドである。
(g)配列番号:3に記載の塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(h)配列番号:3に記載の塩基配列と90%以上の同一性を有し、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(i)配列番号:3に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチドに対して、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(j)配列番号:4に記載のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド;
(k)配列番号:4に記載のアミノ酸配列において、1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列を含み、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;及び
(l)配列番号:4に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有し、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(2)ケルセチンに作用して、ケルセチンの3'位の水酸基を選択的にメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性。
The polynucleotide encoding the amino acid sequence of CdFOMT6 and related proteins is the polynucleotide described in any of (g) to (l) below.
(G) a polynucleotide comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3;
(H) a polynucleotide encoding a flavonoid-O-methyltransferase having 90% or more identity with the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3 and having the activity described in (2) below;
(I) A flavonoid-O-methyltransferase that hybridizes to a polynucleotide comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 3 under highly stringent conditions and has the activity described in (2) below. A polynucleotide encoding
(J) a polynucleotide encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4;
(K) a flavonoid having an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 4 and having the activity described in (2) below: A polynucleotide encoding O-methyltransferase; and (l) a flavonoid-O— having 90% or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and having the activity set forth in (2) below: A polynucleotide encoding a methyltransferase;
(2) The activity of acting on quercetin to produce methoxyquercetin in which the hydroxyl group at the 3 ′ position of quercetin is selectively methylated.

(k)に記載の配列番号:4に記載のアミノ酸配列において、1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列を含み、かつ(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素、並びに(j)配列番号:4に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有し、かつ(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素は、さらには(2)に記載の活性については、前述のタンパク質としてのCdFOMT6の説明で記載した通りである。   The amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 described in (k) includes an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or added, and has the activity described in (2) Flavonoid-O-methyltransferase and (j) a flavonoid-O-methyltransferase having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 and having the activity of (2) Further, the activity described in (2) is as described in the description of CdFOMT6 as the above-mentioned protein.

(i)に記載の「配列番号:4に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチドに対して、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズし」における「高度にストリンジェントな条件」は、CdFOMT5の(c)についての「高度にストリンジェントな条件」と同様である。   “Highly stringent conditions” in “hybridize under high stringency conditions to the polynucleotide consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 4” described in (i) is CdFOMT5 ( Same as “Highly stringent conditions” for c).

高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズできるポリヌクレオチドは、配列番号:4に記載のアミノ酸配列と高い同一性(相同性)を有するアミノ酸配列をコードしている可能性が高い。具体的には、配列番号:4に示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドは、本発明におけるポリヌクレオチドに含まれる。このような高い同一性を有するタンパク質同士は、同じ又は類似した活性を有する可能性が高い。   A polynucleotide capable of hybridizing under highly stringent conditions is likely to encode an amino acid sequence having high identity (homology) with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4. Specifically, a polynucleotide encoding an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 is included in the polynucleotide of the present invention. Such proteins with high identity are likely to have the same or similar activities.

本発明で塩基配列(ヌクレオチド配列ということもある。)に関し「同一性」というときは、特に記載した場合を除き、2つの配列を最適の態様で整列させた場合に、2つの配列間で共有する一致したヌクレオチドの個数の百分率を意味する。すなわち、同一性=(一致した位置の数/位置の全数)×100で算出でき、市販されているアルゴリズムを用いて計算することができる。また、このようなアルゴリズムは、Altschul et al.,J.Mol.Biol.215(1990)403−410に記載されるNBLASTおよびXBLASTプログラム中に組込まれている。より詳細には、塩基配列の同一性に関する検索・解析は、当業者には周知のアルゴリズムまたはプログラム(例えば、BLASTN、BLASTP、BLASTX、ClustalW)により行うことができる。プログラムを用いる場合のパラメーターは、当業者であれば適切に設定することができ、また各プログラムのデフォルトパラメーターを用いてもよい。これらの解析方法の具体的な手法もまた、当業者には周知である。   In the present invention, when referring to “identity” with respect to a base sequence (sometimes referred to as a nucleotide sequence), it is shared between two sequences when the two sequences are aligned in an optimal manner, unless otherwise specified. Means the percentage of the number of matched nucleotides. That is, identity = (number of matched positions / total number of positions) × 100, which can be calculated using a commercially available algorithm. Such an algorithm is also described in Altschul et al. , J .; Mol. Biol. 215 (1990) 403-410, incorporated into the NBLAST and XBLAST programs. More specifically, search / analysis regarding nucleotide sequence identity can be performed by algorithms or programs (for example, BLASTN, BLASTP, BLASTX, ClustalW) well known to those skilled in the art. Those skilled in the art can appropriately set parameters when using a program, and the default parameters of each program may be used. Specific techniques for these analysis methods are also well known to those skilled in the art.

上記(b)における同一性は、96%以上であれば特に限定されないが、さらに好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%である。   The identity in the above (b) is not particularly limited as long as it is 96% or more, but is more preferably 97% or more, further preferably 98% or more, and more preferably 99%.

上記(h)における同一性は、90%以上であれば特に限定されないが、さらに好ましくは95%以上、さらに好ましくは96%以上、さらに好ましくは97%、さらに好ましくは98%、特に好ましくは99%以上である。   The identity in the above (h) is not particularly limited as long as it is 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more, further preferably 97%, more preferably 98%, particularly preferably 99. % Or more.

本発明のポリヌクレオチドの取得方法は特に限定されない。本明細書中の配列表の配列番号1から4に記載したアミノ酸配列及び塩基配列の情報に基づいて適当なブローブやプライマーを調製し、それらを用いてシークヮーサーのcDNAライブラリーをスクリーニングすることにより本発明のポリヌクレオチドを単離することができる。cDNAライブラリーは、シークヮーサーの葉などの細胞から常法により作製することができる。   The method for obtaining the polynucleotide of the present invention is not particularly limited. By preparing appropriate probes and primers based on the amino acid sequence and nucleotide sequence information described in SEQ ID NOs: 1 to 4 in the sequence listing in the present specification, and using them to screen a cDNA library of seeker, The polynucleotides of the invention can be isolated. A cDNA library can be prepared from cells such as a seeker leaf by a conventional method.

PCR法により本発明のポリヌクレオチドを取得することもできる。シークヮーサーの染色体DNAライブラリー又はcDNAライブラリーを鋳型として使用し、配列番号1又は2に記載した塩基配列を増幅できるように設計した1対のプライマーを用いてPCRを行う。PCRの反応条件は適宜設定することができ、例えば、94℃で30秒間(変性)、55℃で30秒〜1分間(アニーリング)、72℃で2分間(伸長)からなる反応工程を1サイクルとして、例えば30サイクル行った後、72℃で7分間反応させる条件などを挙げることができる。次いで、増幅されたDNA断片を、大腸菌等の宿主で増幅可能な適切なベクター中にクローニングすることができる。   The polynucleotide of the present invention can also be obtained by PCR. PCR is carried out using a chromosomal DNA library or cDNA library of a sequencer as a template and a pair of primers designed to amplify the base sequence described in SEQ ID NO: 1 or 2. PCR reaction conditions can be set as appropriate. For example, one cycle of a reaction step consisting of 94 ° C for 30 seconds (denaturation), 55 ° C for 30 seconds to 1 minute (annealing), and 72 ° C for 2 minutes (extension) As an example, there may be mentioned conditions for carrying out the reaction at 72 ° C. for 7 minutes after 30 cycles. The amplified DNA fragment can then be cloned into a suitable vector that can be amplified in a host such as E. coli.

上記したプローブ又はプライマーの調製、cDNAライブラリーの構築、cDNAライブラリーのスクリーニング、並びに目的遺伝子のクローニングなどの操作は当業者に既知であり、常法に準じて行うことができる。   Operations such as preparation of the probe or primer, construction of the cDNA library, screening of the cDNA library, and cloning of the target gene are known to those skilled in the art and can be performed according to conventional methods.

また、配列表の配列番号3又は4に記載のアミノ酸配列において1から数個のアミノ酸の欠失、置換及び/又は付加を有するアミノ酸配列を有し、所定のメチル転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;並びに配列表の配列番号1又は2に記載の塩基配列において1から数個の塩基の欠失、置換及び/又は付加を有する塩基配列を有し、所定のメチル転移酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子(以下、これらの遺伝子を変異遺伝子と称する)については、配列番号1〜4に記載のアミノ酸配列及び塩基配列の情報に基づいて、化学合成、遺伝子工学的手法又は突然変異誘発などの当業者に既知の任意の方法で作製することができる。   In addition, it encodes a protein having an amino acid sequence having a deletion, substitution and / or addition of 1 to several amino acids in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3 or 4 in the sequence listing and having a predetermined methyltransferase activity And a nucleotide sequence having a deletion, substitution and / or addition of one to several bases in the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 2 in the sequence listing, and encodes a predetermined methyltransferase For genes having base sequences (hereinafter, these genes are referred to as mutant genes), chemical synthesis, genetic engineering techniques or mutagenesis based on the amino acid sequence and base sequence information described in SEQ ID NOs: 1 to 4 Or any other method known to those skilled in the art.

例えば、配列表の配列番号1又は2に記載の塩基配列を有するDNAに対し、変異原となる薬剤と接触作用させる方法、紫外線を照射する方法、遺伝子工学的手法等を用いて行うことができる。遺伝子工学的手法の一つである部位特異的変異誘発法は特定の位置に特定の変異を導入できる手法であることから有用である。   For example, it can be carried out using a method of contacting a DNA having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 2 in the sequence listing with a drug that becomes a mutagen, a method of irradiating with ultraviolet rays, a genetic engineering method, . Site-directed mutagenesis, which is one of genetic engineering techniques, is useful because it can introduce a specific mutation at a specific position.

[組み換えベクター]
本発明のポリヌクレオチドは適当なベクター中に挿入して使用することができる。本発明で用いるベクターの種類は特に限定されず、例えば、自立的に複製するベクター(例えばプラスミド等)でもよいし、あるいは、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、組み込まれた染色体と共に複製されるものであってもよい。好ましくは、本発明で用いるベクターは発現ベクターである。適当なベクターとして、プラスミド、コスミド、ウイルス、バクテリオファージ等の種々のベクターを挙げることができる。発現ベクターにおいて本発明の遺伝子は、転写に必要な要素(例えば、プロモーター等)が機能的に連結されている。プロモーターは宿主細胞において転写活性を示すDNA配列であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。
[Recombinant vector]
The polynucleotide of the present invention can be used by inserting it into an appropriate vector. The type of vector used in the present invention is not particularly limited. For example, the vector may be a self-replicating vector (for example, a plasmid), or may be integrated into the host cell genome when introduced into the host cell. It may be replicated together with other chromosomes. Preferably, the vector used in the present invention is an expression vector. Examples of suitable vectors include various vectors such as plasmids, cosmids, viruses, and bacteriophages. In the expression vector, the gene of the present invention is functionally linked to elements necessary for transcription (for example, a promoter and the like). A promoter is a DNA sequence that exhibits transcriptional activity in a host cell, and can be appropriately selected depending on the type of host.

本発明の組換えベクターは、分子生物学、生物工学及び遺伝子工学の分野において慣用されている技術に準じて構築することができる。微生物等を宿主として、本発明のポリヌクレオチドを発現させるためには、まず、当該微生物中において安定に存在するプラスミドベクター又はファージベクター中に該DNAを導入し、その遺伝情報を転写・翻訳させる必要がある。そのためには、通常、プロモーターを本発明のポリヌクレオチドの5’側上流に配置する。プロモーターは、転写・翻訳を制御するユニットである。   The recombinant vector of the present invention can be constructed according to techniques commonly used in the fields of molecular biology, biotechnology and genetic engineering. In order to express the polynucleotide of the present invention using a microorganism or the like as a host, it is first necessary to introduce the DNA into a plasmid vector or a phage vector stably present in the microorganism, and to transcribe and translate the genetic information. There is. For that purpose, a promoter is usually arranged 5 'upstream of the polynucleotide of the present invention. A promoter is a unit that controls transcription and translation.

そして本発明のポリヌクレオチドの3’側下流には、ターミネーターを配置するのが好ましい。プロモーター及びターミネーターとしては、宿主として利用する微生物中において機能するものを選択することができる。その他、必要に応じて、エンハンサー、オペレーター配列、開始シグナル、ポリアデニル化シグナル、リボソーム結合部位等の転写及び/又は翻訳に必要な制御配列を組込むことができる。本発明のベクターは、好ましくは、挿入された本発明のポリヌクレオチドの発現に必要とされる制御配列の全ての構成成分を含むものである。さらに、本発明のベクターは、該ベクターが導入された宿主細胞を選択するための選択マーカーを含むことができる。   And it is preferable to arrange | position a terminator 3 'downstream of the polynucleotide of this invention. As the promoter and terminator, those that function in the microorganism used as the host can be selected. In addition, control sequences necessary for transcription and / or translation such as enhancer, operator sequence, initiation signal, polyadenylation signal, and ribosome binding site can be incorporated as necessary. The vector of the present invention preferably contains all the components of the regulatory sequences required for the expression of the inserted polynucleotide of the present invention. Furthermore, the vector of the present invention can contain a selection marker for selecting a host cell into which the vector has been introduced.

本発明においては、本発明のポリヌクレオチドに、シグナルペプチドをコードする配列を付加することもできる。シグナルペプチドの付加によって、宿主細胞内で発現されたタンパク質を小胞体内腔に移行させることができる。あるいは、グラム陰性菌を宿主とする場合には、シグナルペプチドによって、宿主細胞内で発現されたタンパク質を、ペリプラズム内、又は細胞外へと移行させることができる。利用する宿主細胞において機能することができる任意のシグナルペプチドを利用することができる。従って、宿主にとって異種由来のシグナルペプチドを利用することもできる。さらに必要に応じ、本発明のポリヌクレオチドのベクターへの導入に当たって、リンカー、開始コドン(ATG)、終止コドン(TAA、TAG又はTGA)等を付加することもできる。   In the present invention, a sequence encoding a signal peptide can also be added to the polynucleotide of the present invention. By adding a signal peptide, proteins expressed in the host cell can be transferred to the endoplasmic reticulum lumen. Alternatively, when a gram-negative bacterium is used as a host, a protein expressed in the host cell can be transferred into the periplasm or out of the cell by a signal peptide. Any signal peptide that can function in the host cell utilized can be utilized. Therefore, a signal peptide derived from a different species for the host can be used. Furthermore, a linker, an initiation codon (ATG), a termination codon (TAA, TAG or TGA), etc. can be added when introducing the polynucleotide of the present invention into a vector, if necessary.

[宿主、形質転換細胞]
本発明のポリヌクレオチドを発現させるための宿主は、該ポリヌクレオチドを含む組換えベクターによって形質転換することができ、かつメチル転移酵素を有するタンパク質を発現することができる生物であれば特に制限されない。本発明は、本発明のポリヌクレオチド、又は本発明のベクターにより形質転換された形質転換体(形質転換細胞)を提供する。本発明の形質転換体の対象となる微生物としては、例えば以下のような微生物を示すことができる。
(1)宿主ベクター系の開発されている細菌
・エシェリヒア(Escherichia)属
・バチルス(Bacillus)属
・シュードモナス(Pseudomonas)属
・セラチア(Serratia)属
・ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属
・コリネバクテリイウム(Corynebacterium)属
・ストレプトコッカス(Streptococcus)属
・ラクトバチルス(Lactobacillus)属など
(2)宿主ベクター系の開発されている放線菌
・ロドコッカス(Rhodococcus)属
・ストレプトマイセス(Streptomyces)属など
(3)宿主ベクター系の開発されている酵母
・サッカロマイセス(Saccharomyces)属
・クライベロマイセス(Kluyveromyces)属
・シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyces)属
・チゴサッカロマイセス(Zygosaccharomyces)属
・ヤロウイア(Yarrowia)属
・トリコスポロン(Trichosporon)属
・ロドスポリジウム(Rhodosporidium)属
・ピキア(Pichia)属
・キャンディダ(Candida)属など
(4)宿主ベクター系の開発されているカビ
・ノイロスポラ(Neurospora)属
・アスペルギルス(Aspergillus)属
・セファロスポリウム(Cephalosporium)属
・トリコデルマ(Trichoderma)属など
[Host and transformed cells]
The host for expressing the polynucleotide of the present invention is not particularly limited as long as it is an organism that can be transformed with a recombinant vector containing the polynucleotide and can express a protein having a methyltransferase. The present invention provides a transformant (transformed cell) transformed with the polynucleotide of the present invention or the vector of the present invention. Examples of the microorganism that is a target of the transformant of the present invention include the following microorganisms.
(1) Bacteria for which host vector systems have been developed: Escherichia genus, Bacillus genus, Pseudomonas genus, Serratia genus, Brevibacterium genus, Corynebacterium genus ( Corynebacterium genus, Streptococcus genus, Lactobacillus genus, etc.
(2) Actinomycetes, Rhodococcus genus, Streptomyces genus, etc. for which host vector systems have been developed
(3) Yeast, Saccharomyces genus, Kluyveromyces genus, Schizosaccharomyces genus, Zygosaccharomyces genus, Yarrowia genus, Trichosporon (Trichosporon) genus, Rhodosporidium genus, Pichia genus, Candida genus, etc.
(4) Host vectors have been developed, such as molds, Neurospora, Aspergillus, Cephalosporium, Trichoderma

例えばエシェリヒア属、特に大腸菌(Escherichia coli)においては、プラスミドベクターとして、pET、pBR、pUC系プラスミドを利用でき、lac(β-ガラクトシダーゼ)、trp(トリプトファンオペロン)、tac、trc (lac、trpの融合)、λファージ PL、PR等に由来するプロモーターが利用できる。また、ターミネーターとしては、trpA由来、ファージ由来、rrnBリボソーマルRNA由来のターミネーターを用いることができる。特に、市販のpSE420(Invitrogen製)のマルチクローニングサイトを一部改変したベクターpSE420Dは、エシェリヒア属細菌を宿主とした場合の好適なベクターである。   For example, in the genus Escherichia, especially Escherichia coli, plasmid vectors such as pET, pBR, and pUC can be used, and lac (β-galactosidase), trp (tryptophan operon), tac, trc (lac, trp fusion) ), Promoters derived from λ phage PL, PR, etc. can be used. Moreover, as the terminator, a terminator derived from trpA, phage, or rrnB ribosomal RNA can be used. In particular, a vector pSE420D obtained by partially modifying the multicloning site of commercially available pSE420 (manufactured by Invitrogen) is a suitable vector when an Escherichia bacterium is used as a host.

バチルス属においては、ベクターとしてpUB110系プラスミド、pC194系プラスミド等が利用可能であり、これらのベクターを利用した場合、本発明のポリヌクレオチドを宿主染色体にインテグレートすることもできる。また、プロモーター、ターミネーターとしては、apr(アルカリプロテアーゼ)、npr(中性プロテアーゼ)、amy(α-アミラーゼ)等が利用できる。   In the genus Bacillus, pUB110 series plasmids, pC194 series plasmids and the like can be used as vectors. When these vectors are used, the polynucleotide of the present invention can be integrated into the host chromosome. As the promoter and terminator, apr (alkaline protease), npr (neutral protease), amy (α-amylase) and the like can be used.

シュードモナス属においては、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)、シュードモナス・セパシア(Pseudomonas cepacia) 等で宿主ベクター系が開発されている。トルエン化合物の分解に関与するプラスミドTOLプラスミドを基本にした広宿主域ベクター(RSF1010等に由来する自律的複製に必要な遺伝子を含む)pKT240等が利用可能であり、プロモーター・ターミネーターとして、リパーゼ遺伝子由来のものが利用できる。   In the genus Pseudomonas, host vector systems have been developed for Pseudomonas putida, Pseudomonas cepacia, and the like. Wide host range vector (including genes necessary for autonomous replication derived from RSF1010 etc.) based on plasmid TOL plasmid involved in degradation of toluene compounds pKT240 etc. can be used, derived from lipase gene as promoter / terminator Can be used.

ブレビバクテリウム属、特にブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)においては、pAJ43(Gene (1985) 39:281)等のプラスミドベクターが利用可能である。プロモーター・ターミネーターとしては、大腸菌で使用されているプロモーター、ターミネーターがそのまま利用可能である。   In the genus Brevibacterium, particularly Brevibacterium lactofermentum, plasmid vectors such as pAJ43 (Gene (1985) 39: 281) can be used. As the promoter / terminator, the promoter and terminator used in Escherichia coli can be used as they are.

コリネバクテリウム属、特にコリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)においては、pCS11(特開昭57-183799)、pCB101(Mol Gen Genet (1984) 196:175)等のプラスミドベクターが利用可能である。   In the genus Corynebacterium, particularly Corynebacterium glutamicum, plasmid vectors such as pCS11 (Japanese Patent Laid-Open No. 57-183799) and pCB101 (Mol Gen Genet (1984) 196: 175) can be used.

ストレプトコッカス属においては、pHV1301(FEMS Microbiol Lett (1985) 26:239)、pGK1(Appl Environ Microbiol (1985) 50:94)等がプラスミドベクターとして利用可能である。   In the genus Streptococcus, pHV1301 (FEMS Microbiol Lett (1985) 26: 239), pGK1 (Appl Environ Microbiol (1985) 50:94) and the like can be used as plasmid vectors.

ラクトバチルス属においては、ストレプトコッカス属用に開発されたpAMβ1(J Bacteriol (1979) 137: 614)等がベクターとして利用可能であり、プロモーターとしては、大腸菌で利用されているものが利用可能である。   In the genus Lactobacillus, pAMβ1 (J Bacteriol (1979) 137: 614) developed for Streptococcus can be used as a vector, and a promoter used in Escherichia coli can be used.

ロドコッカス属においては、Rhodococcus opacusやRhodococcus erythropolisに加え、ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)から単離されたプラスミドベクターが使用可能である (J Gen Microbiol (1992) 138:1003)。   In the genus Rhodococcus, plasmid vectors isolated from Rhodococcus rhodochrous can be used in addition to Rhodococcus opacus and Rhodococcus erythropolis (J Gen Microbiol (1992) 138: 1003).

ストレプトマイセス属においては、HopwoodらのGenetic Manipulation of Streptomyces: A Laboratory Manual Cold Spring Harbor Laboratories (1985) に記載の方法に従って、プラスミドを構築することができる。特に、ストレプトマイセス・リビダンス(Streptomyces lividans) においては、pIJ486 (Mol Gen Genet (1986) 203: 468-78)、pKC1064(Gene (1991) 103:97-9)、pUWL-KS (Gene (1995) 165:149-50)が使用できる。また、ストレプトマイセス・バージニア(Streptomyces virginiae)においても、同様のプラスミドを使用することができる(Actinomycetol (1997) 11:46-53)。   In the genus Streptomyces, a plasmid can be constructed according to the method described in Hopwood et al., Genetic Manipulation of Streptomyces: A Laboratory Manual Cold Spring Harbor Laboratories (1985). In particular, in Streptomyces lividans, pIJ486 (Mol Gen Genet (1986) 203: 468-78), pKC1064 (Gene (1991) 103: 97-9), pUWL-KS (Gene (1995) 165: 149-50) can be used. A similar plasmid can also be used in Streptomyces virginiae (Actinomycetol (1997) 11: 46-53).

サッカロマイセス属、特にサッカロマイセス・セレビジアエ(Saccharomyces cerevisiae)においては、YRp系、YEp系、YCp系、YIp系プラスミドが利用可能である。また、染色体内に多コピー存在するリボソームDNAとの相同組換えを利用したインテグレーションベクター(EP537456等)は、多コピーで遺伝子を導入でき、かつ安定に遺伝子を保持できるため極めて有用である。また、 ADH(アルコール脱水素酵素)、GAPDH(グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素)、PHO(酸性フォスファターゼ)、GAL(β-ガラクトシダーゼ)、PGK(ホスホグリセレートキナーゼ)、ENO(エノラーゼ)等のプロモーター・ターミネーターが利用可能である。   In the genus Saccharomyces, particularly Saccharomyces cerevisiae, YRp, YEp, YCp, and YIp plasmids can be used. In addition, an integration vector (such as EP537456) using homologous recombination with ribosomal DNA present in multiple copies in a chromosome is extremely useful because it can introduce a gene in multiple copies and can stably hold the gene. ADH (alcohol dehydrogenase), GAPDH (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase), PHO (acid phosphatase), GAL (β-galactosidase), PGK (phosphoglycerate kinase), ENO (enolase) Promoter terminators such as are available.

クライベロマイセス属、特にクライベロマイセス・ラクティス(Kluyveromyces lactis)においては、サッカロマイセス・セレビジアエ由来2μm系プラスミド、pKD1系プラスミド(J Bacteriol (1981) 145:382-90)、キラー活性に関与するpGKl1由来プラスミド、クライベロマイセス属における自律増殖遺伝子KARS系プラスミド、リボソーム DNA等との相同組換えにより染色体中にインテグレート可能なベクタープラスミド(EP537456等)等が利用可能である。また、ADH、PGK等に由来するプロモーター・ターミネーターが利用可能である。   In the genus Klyberomyces, particularly Kluyveromyces lactis, a 2 μm-derived plasmid derived from Saccharomyces cerevisiae, a pKD1-based plasmid (J Bacteriol (1981) 145: 382-90), pGKl1 involved in killer activity A plasmid derived from the gene, an autonomously proliferating gene KARS plasmid in the genus Kleiberymyces, a vector plasmid (EP537456, etc.) that can be integrated into the chromosome by homologous recombination with ribosomal DNA and the like can be used. In addition, promoter / terminators derived from ADH, PGK and the like can be used.

シゾサッカロマイセス属においては、シゾサッカロマイセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe) 由来のARS (自律複製に関与する遺伝子)及びサッカロマイセス・セレビジアエ由来の栄養要求性を相補する選択マーカーを含むプラスミドベクターが利用可能である(Mol Cell Biol (1986) 6:80)。また、シゾサッカロマイセス・ポンベ由来のADHプロモーター等が利用できる(EMBO J (1987) 6:729)。特に、pAUR224は、宝酒造から市販されており容易に利用できる。   In the genus Schizosaccharomyces, plasmid vectors containing ARS (genes involved in autonomous replication) derived from Schizosaccharomyces pombe and selection markers that complement the auxotrophy derived from Saccharomyces cerevisiae are available. (Mol Cell Biol (1986) 6:80). Further, an ADH promoter derived from Schizosaccharomyces pombe can be used (EMBO J (1987) 6: 729). In particular, pAUR224 is commercially available from Takara Shuzo and can be easily used.

チゴサッカロマイセス属においては、チゴサッカロマイセス・ロウキシ(Zygosaccharomyces rouxii)由来のpSB3(Nucleic Acids Res. 13:4267(1985))等に由来するプラスミドベクターが利用可能であり、サッカロマイセス・セレビジアエ由来 PHO5 プロモーター、及びチゴサッカロマイセス・ロウキシ由来 GAP-Zr(グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素)のプロモーター(Agri Biol Chem (1990) 54:2521)等が利用可能である。   In the genus Tigosaccharomyces, plasmid vectors derived from pSB3 (Nucleic Acids Res. 13: 4267 (1985)) derived from Zygosaccharomyces rouxii can be used, and the PHO5 promoter derived from Saccharomyces cerevisiae, and Tigo A promoter of Saccharomyces rouxi-derived GAP-Zr (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase) (Agri Biol Chem (1990) 54: 2521) and the like can be used.

ピキア属においては、ピキア・アンガスタ(Pichia angusta;旧名:ハンゼヌラ・ポリモルファ(Hansenula polymorpha))を用いた宿主ベクター系が開発されている。ベクターとしては、ピキア・アンガスタ由来自律複製に関与する遺伝子(HARS1、HARS2)も利用可能であるが、比較的不安定であるため、染色体への多コピーインテグレーションが有効である(Yeast (1991) 7:431-43)。また、メタノール等で誘導されるAOX(アルコールオキシダーゼ)、FDH(ギ酸脱水素酵素)のプロモーター等が利用可能である。また、ピキア・パストリス(Pichia pastoris)等について、ピキア由来自律複製に関与する遺伝子(PARS1、PARS2)等を利用した宿主ベクター系が開発されており(Mol Cell Biol (1985) 5:3376)、高濃度培養とメタノールで誘導可能なAOX等の強いプロモーターが利用できる(Nucleic Acids Res (1987) 15:3859)。   In the genus Pichia, a host vector system using Pichia angusta (former name: Hansenula polymorpha) has been developed. As vectors, genes involved in autonomous replication derived from Pichia Angusta (HARS1, HARS2) can be used, but they are relatively unstable, so multicopy integration into the chromosome is effective (Yeast (1991) 7 : 431-43). In addition, AOX (alcohol oxidase), FDH (formate dehydrogenase) promoter, etc. induced by methanol or the like can be used. In addition, for Pichia pastoris, etc., a host vector system utilizing genes (PARS1, PRS2), etc. involved in Pichia-derived autonomous replication has been developed (Mol Cell Biol (1985) 5: 3376). A strong promoter such as AOX that can be induced by concentration culture and methanol can be used (Nucleic Acids Res (1987) 15: 3859).

キャンディダ属においては、キャンディダ・マルトーサ(Candida maltosa)、キャンディダ・アルビカンス(Candida albicans)、キャンディダ・トロピカリス(Candida tropicalis)、キャンディダ・ウチルス(Candida utilis) 等について宿主ベクター系が開発されている。キャンディダ・マルトーサにおいては、キャンディダ・マルトーサ由来ARSがクローニングされ(Agri Biol Chem (1987) 51:1587)、これを利用したベクターが開発されている。また、キャンディダ・ウチルスにおいては、染色体インテグレートタイプのベクターでは、強力なプロモーターが開発されている(特開平08-173170)。   In the genus Candida, host vector systems have been developed for Candida maltosa, Candida albicans, Candida tropicalis, Candida utilis, etc. ing. In Candida maltosa, ARS derived from Candida maltosa has been cloned (Agri Biol Chem (1987) 51: 1587), and a vector using this has been developed. Further, in Candida utilis, a strong promoter has been developed for a chromosome integration type vector (Japanese Patent Laid-Open No. 08-173170).

アスペルギルス属においては、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、アスペルギルス・オリジー(Aspergillus oryzae) 等が最もよく研究されている。これらを宿主とするプラスミドが利用可能であり、染色体への所望遺伝子のインテグレーションを行うことができる。菌体外プロテアーゼ及びアミラーゼ由来のプロモーターも利用可能である(Trends in Biotechnology (1989) 7:283-7)。   In the genus Aspergillus, Aspergillus niger, Aspergillus oryzae and the like have been most studied. Plasmids using these as hosts can be used, and integration of desired genes into chromosomes can be performed. Promoters derived from extracellular proteases and amylases are also available (Trends in Biotechnology (1989) 7: 283-7).

トリコデルマ属においては、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)を利用した宿主ベクター系が開発されており、菌体外セルラーゼ遺伝子由来プロモーター等が利用できる(Biotechnology (1989) 7:596-603)。   In the genus Trichoderma, a host vector system using Trichoderma reesei has been developed, and an extracellular cellulase gene-derived promoter or the like can be used (Biotechnology (1989) 7: 596-603).

また、微生物以外でも、植物及び動物を宿主とする様々な宿主ベクター系が開発されている。例えば、大量に異種タンパク質を発現させる系として、蚕を用いた昆虫ベクター系(Nature (1985) 315:592-4)、並びに、菜種、トウモロコシ及びジャガイモ等の植物ベクター系が開発されており、好適に利用できる。   In addition to microorganisms, various host vector systems using plants and animals as hosts have been developed. For example, insect vector systems using moths (Nature (1985) 315: 592-4) and plant vector systems such as rapeseed, corn and potato have been developed as systems for expressing large amounts of heterologous proteins. Available to:

ベクターへの本発明のポリヌクレオチドの導入は、制限酵素サイトを利用したリガーゼ反応により行うことができる。また、使用する宿主のコドン使用頻度を考慮し、必要に応じ本発明のポリヌクレオチド配列の改変を行い、発現効率の高いベクターを設計するようにしてもよい。   Introduction of the polynucleotide of the present invention into a vector can be performed by a ligase reaction utilizing a restriction enzyme site. In addition, in consideration of the codon usage frequency of the host to be used, the polynucleotide sequence of the present invention may be modified as necessary to design a vector having high expression efficiency.

上述のように、様々な細胞が宿主細胞株として確立されている。そして、各細胞株に適した発現ベクターの導入法も公知であり、当業者であれば、各選択した宿主細胞に好適な導入法を選択することができる。例えば、原核細胞については、カルシウム処理、エレクトポレーションによる形質転換等が知られている。また、植物細胞については、アグロバクテリウムを用いた方法が公知であり、哺乳動物細胞についてはリン酸カルシウム沈降法を例示することができる。本発明は特にこれらの方法に限定されるわけではなく、選択した宿主に応じ、その他公知の核マイクロインジェクション、プロトプラスト融合、DEAE-デキストラン法、細胞融合、電気パルス穿孔法、リポフェクタミン法(GIBCO BRL)、FuGENE6試薬(Boehringer-Mannheim)を用いた方法をはじめとする種々の公知の方法により発現ベクターの導入を行うことができる。   As described above, various cells have been established as host cell lines. Methods for introducing an expression vector suitable for each cell line are also known, and those skilled in the art can select a method suitable for each selected host cell. For example, for prokaryotic cells, calcium treatment, transformation by electroporation and the like are known. For plant cells, methods using Agrobacterium are known, and for mammalian cells, calcium phosphate precipitation can be exemplified. The present invention is not particularly limited to these methods, and other known nuclear microinjection, protoplast fusion, DEAE-dextran method, cell fusion, electric pulse perforation method, lipofectamine method (GIBCO BRL) depending on the selected host. The expression vector can be introduced by various known methods including a method using FuGENE6 reagent (Boehringer-Mannheim).

以上のようにして本発明のポリヌクレオチドを含む組換えベクターにより形質転換された形質転換体を培養することにより、本発明の所定のメチル転移活性を有するタンパク質を製造することができる。よって、本発明の好ましい一態様として、本発明の上記形質転換体を培養し、その培養物から前記ポリヌクレオチドによってコードされる蛋白質を回収する工程を含む、メチル転移酵素の製造方法が提供される。形質転換体の培養方法は特に限定されず、選択した各宿主細胞の生育に適し、かつ、本発明の酵素の生産に最も適した培地、温度、時間等の条件を選択することが望ましい。例えば実施例に記載の条件が挙げられるがこれに限定されない。   By culturing the transformant transformed with the recombinant vector containing the polynucleotide of the present invention as described above, the protein having the predetermined methyl transfer activity of the present invention can be produced. Therefore, as a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a methyltransferase, comprising the steps of culturing the transformant of the present invention and recovering the protein encoded by the polynucleotide from the culture. . The method for culturing the transformant is not particularly limited, and it is desirable to select conditions such as a medium, temperature, and time that are suitable for the growth of each selected host cell and most suitable for the production of the enzyme of the present invention. For example, the conditions described in the examples can be mentioned, but the present invention is not limited thereto.

[タンパク質の製造方法]
本発明は、
上記本発明の形質転換細胞を培養し、その培養物から本発明のポリヌクレオチドによってコードされるタンパク質を回収する工程を含む、本発明のポリヌクレオチドによってコードされるタンパク質又は本発明のタンパク質(FOMT)の製造方法に関する。
[Protein production method]
The present invention
The protein encoded by the polynucleotide of the present invention or the protein of the present invention (FOMT), comprising the step of culturing the transformed cell of the present invention and recovering the protein encoded by the polynucleotide of the present invention from the culture. It relates to the manufacturing method.

[メトキシフラボノイド及び/又はその類似体の製造方法]
本発明は、本発明のタンパク質又は本発明の形質転換細胞をフラボノイド及び/又はその類似体に作用させる工程、及び生成される化合物を回収する工程を含む、メトキシフラボノイド及び/又はその類似体の製造方法に関する。
[Method for producing methoxyflavonoid and / or its analog]
The present invention provides a process for producing a methoxyflavonoid and / or an analog thereof, comprising the steps of causing the protein of the present invention or the transformed cell of the present invention to act on a flavonoid and / or an analog thereof, and recovering the produced compound. Regarding the method.

フラボノイド及び/又はその類似体は、ケンフェロール、ケルセチン、ミリセチン、フィセチン、ガランギン、ゴシペチン、モリン、アピゲニン、ルテオリン、ナリンゲニン、タキシフォリン、ブチン、エリオジクチオール、ピノセムブリン、シアニジン、デルフィニジン、カテキン、エピカテキン、エピガロカテキン、エピカテキンガレート、エピガロカテキンガレート、エピアフゼレキン、フィセチニドール、グイブルチニドール、メスキトール、ロビネチニドール/又はその類似体、から成る群から選ばれる少なくとも1種の化合物である。   Flavonoids and / or analogs thereof include kaempferol, quercetin, myricetin, fisetin, galangin, gosipetin, morin, apigenin, luteolin, naringenin, taxifolin, butyne, eriodictyol, pinocembrin, cyanidin, delphinidin, catechin, epicatechin, epicatechin It is at least one compound selected from the group consisting of gallocatechin, epicatechin gallate, epigallocatechin gallate, epiafzerequin, fisetinidol, guiburtinidol, mesquitol, robinetinidol / analogues thereof.

本発明のタンパク質又は本発明の形質転換細胞をフラボノイド及び/又はその類似体に作用させる工程は、例えば、以下の条件で実施することができる。
溶媒:M9最少培地(1%グルコース、10mM L−メチオニン含有)
pH:7.0
温度:30℃
時間:3時間
タンパク質又は本発明の形質転換細胞の使用量:1%(w/v)
基質:100μM〜10mM
The step of allowing the protein of the present invention or the transformed cell of the present invention to act on a flavonoid and / or an analog thereof can be performed, for example, under the following conditions.
Solvent: M9 minimal medium (containing 1% glucose and 10 mM L-methionine)
pH: 7.0
Temperature: 30 ° C
Time: 3 hours Use amount of protein or transformed cell of the present invention: 1% (w / v)
Substrate: 100 μM to 10 mM

前記工程で生成される化合物を回収する工程は、具体的に以下のように実施できる。
反応終了した反応液に、等量の酢酸エチルを加えて混和後、酢酸エチル相を分離・回収する。これを数回繰り返し、回収した酢酸エチル相を合わせて硫酸ナトリウムにより脱水後、減圧下において溶媒を除去することにより乾燥物を得る。得られた乾燥物を再度酢酸エチルに溶解後、シリカゲルクロマトグラフィーなどを用いて分離・精製することにより目的のメトキシフラボノイドを得ることができる。
このようにして、メトキシフラボノイド及び/又はその類似体の製造することができる。
The step of recovering the compound produced in the above step can be specifically performed as follows.
An equal amount of ethyl acetate is added to the reaction solution after completion of the reaction and mixed, and then the ethyl acetate phase is separated and recovered. This is repeated several times, and the recovered ethyl acetate phases are combined, dehydrated with sodium sulfate, and then the solvent is removed under reduced pressure to obtain a dried product. The obtained dried product is again dissolved in ethyl acetate, and then separated and purified using silica gel chromatography or the like to obtain the desired methoxyflavonoid.
In this way, methoxyflavonoids and / or analogs thereof can be produced.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

1 実験方法
1.1 使用宿主、ベクター
FOMT遺伝子源としては沖縄県産のシークヮーサーを用いた。クローニング宿主として大腸菌Escherichia coli JM109を、発現宿主としてE. coli JM109 及びE. coli BL21(DE3)をそれぞれ用いた。クローニングベクターとしてpGEM-T Easy(プロメガ)を、発現ベクターとしてpET-21b(+) (Novagen)及びpMAL-c5x (New England BioLabs)をそれぞれ用いた。
1 Experimental method
1.1 Host used, vector
As a FOMT gene source, a seeker from Okinawa Prefecture was used. Escherichia coli JM109 was used as a cloning host, and E. coli JM109 and E. coli BL21 (DE3) were used as expression hosts. PGEM-T Easy (Promega) was used as a cloning vector, and pET-21b (+) (Novagen) and pMAL-c5x (New England BioLabs) were used as expression vectors, respectively.

1.2 ゲノムDNAの調製
シークヮーサーからのゲノムDNAの調製はDellaportaらの手法に従い行った。シークヮーサーの葉10グラムを液体窒素下、乳鉢乳棒で磨砕し、CTAB 抽出溶液40 mlを添加・混和した。65℃で60分間保温後、等量のクロロホルム-イソアミルアルコール(24:1)を添加し混和した。遠心(7,500 rpm, 5 分間)により分離し、上層の水相を新しいチューブに回収した。回収した水相に1/10 容のCTAB/NaCl 溶液 を添加し、65℃で30分間保温・撹拌した。等量のクロロホルム-イソアミルアルコールを添加・混和し、遠心(7,500 rpm, 5分間) により分離、上層を回収した。上層に等量のCTAB沈殿溶液を加え混和し、65℃で30分間保温した。遠心(500 x g, 4℃, 5分間)により核酸を沈殿させ、上清を取り除いた。核酸ペレットに高塩TE緩衝液1 mlを添加し、溶解した。ペレットを溶解後、0.6倍容のイソプロピルアルコールを加えて混和し、遠心(7,500 rpm, 4℃, 5分間)により核酸を沈殿させた。核酸のペレットを80%エタノール溶液で洗い、乾燥後TE緩衝液1 mlに溶解し、ゲノムDNAサンプルとした。
1.2 Preparation of genomic DNA Genomic DNA was prepared from a sequencer according to the technique of Dellaporta et al. 10 grams of Sikuwasa leaves were ground with a mortar pestle under liquid nitrogen, and 40 ml of CTAB extract solution was added and mixed. After incubating at 65 ° C. for 60 minutes, an equal volume of chloroform-isoamyl alcohol (24: 1) was added and mixed. The mixture was separated by centrifugation (7,500 rpm, 5 minutes), and the upper aqueous phase was collected in a new tube. 1/10 volume of CTAB / NaCl solution was added to the recovered aqueous phase, and the mixture was kept warm and stirred at 65 ° C for 30 minutes. An equal amount of chloroform-isoamyl alcohol was added and mixed, separated by centrifugation (7,500 rpm, 5 minutes), and the upper layer was recovered. An equal amount of CTAB precipitation solution was added to the upper layer, mixed, and kept at 65 ° C. for 30 minutes. Nucleic acid was precipitated by centrifugation (500 × g, 4 ° C., 5 minutes), and the supernatant was removed. 1 ml of high salt TE buffer was added to the nucleic acid pellet and dissolved. After dissolving the pellet, 0.6 volumes of isopropyl alcohol was added and mixed, and the nucleic acid was precipitated by centrifugation (7,500 rpm, 4 ° C., 5 minutes). The nucleic acid pellet was washed with an 80% ethanol solution, dried, dissolved in 1 ml of TE buffer, and used as a genomic DNA sample.

1.3 Total RNA の調製
シークヮーサーからのTotal RNA の調製は、コスモバイオ社のTRI ReagentTM を用いて行った。抽出作業はコスモバイオ社の推奨プロトコルに従い行った。
1.3 Preparation of Total RNA Total RNA was prepared from Sequencer using TRI Reagent from Cosmo Bio. The extraction work was performed according to the recommended protocol of Cosmo Bio.

1.4 PCRによるFOMT遺伝子の単離
データベースより取得した各種植物由来FOMTのアミノ酸配列を基にアライメントを作成し、保存領域に対応する縮重プライマーを作成した。作成した縮重プライマーを表1に記載する。これらのプライマーを任意の組合せで用いてシークヮーサーのゲノムDNAを鋳型としてPCRを行い、FOMT遺伝子の部分配列を含む遺伝子断片の増幅を行った。増幅したDNA断片をアガロースゲル電気泳動により分離後、ゲルより抽出・回収した。回収したPCR断片をpGEM-T Easy ベクター(プロメガ社)へクローニングし、E. coli JM109へ形質転換した。得られた形質転換体よりプラスミドを抽出し、シークエンスにより挿入したPCR増幅断片の配列を確認した。既知のFOMTと類似する配列を持つ断片がクローニングできていることを確認後、得られたDNA配列を基にTAIL-PCR (Thermal Asymmetric Interlaced PCR)に用いるプライマーを作成した(表1)。TAIL-PCR により5種のFOMT(FOMT1,3,4,5,6)に対応する遺伝子の全長配列を決定後、推定されるORF両末端配列を基にプライマーを設計し、シークヮーサーTotal RNA に対してRT-PCRを行った。RT-PCRにより各FOMTのcDNA断片を増幅、クローニングし、配列の決定とイントロンの決定を行った。
1.4 Isolation of FOMT gene by PCR Alignment was made based on the amino acid sequence of FOMT derived from various plants obtained from the database, and degenerate primers corresponding to the conserved region were made. The generated degenerate primers are listed in Table 1. Using these primers in any combination, PCR was performed using the genomic DNA of the seeker as a template, and a gene fragment containing a partial sequence of the FOMT gene was amplified. The amplified DNA fragments were separated by agarose gel electrophoresis and then extracted and collected from the gel. The collected PCR fragment was cloned into pGEM-T Easy vector (Promega) and transformed into E. coli JM109. A plasmid was extracted from the obtained transformant, and the sequence of the PCR amplified fragment inserted by sequencing was confirmed. After confirming that the fragment having a sequence similar to known FOMT is be cloned, based on the obtained DNA sequence was created primers used in TAIL-PCR (T hermal A symmetric I nter l aced PCR) ( Table 1). After determining the full-length sequence of the genes corresponding to 5 types of FOMT (FOMT1,3,4,5,6) by TAIL-PCR, a primer was designed based on the putative ORF both end sequences and RT-PCR was performed. Each FOMT cDNA fragment was amplified and cloned by RT-PCR, and the sequence and intron were determined.

1.5 組換えCdFOMT5, CdFOMT6発現プラスミドの構築
表1に示したcDNA 増幅用プライマーを用いて増幅したCdFOMT5及びCdFOMT6 PCR断片をそれぞれ制限酵素BamH I/Sal I(CdFOMT5)及びSma I/BamH I(CdFOMT6)で処理し、同様に制限酵素処理を行ったpET-21b(+)及びpMAL-c5x とそれぞれライゲーションした。ライゲーションしたDNAサンプルをE. coli JM109 にエレクトロポレーション法により導入し、抗生物質を含むLB寒天培地にまいて37℃で培養した。得られた形質転換体を単離、プラスミド抽出及び制限酵素処理により目的のインサートが任意のベクターに挿入されていることを確認した。構築した発現プラスミドをそれぞれpET-CdFOMT5及びpMAL-CdFOMT6 とし、pET-CdFOMT5は発現用宿主であるE. coli BL21(DE3)へ形質転換した。pMAL-CdFOMT6はE. coli JM109をそのまま発現宿主として用いた。得られた形質転換体を単離し、以降の発現実験へ供した。
1.5 Construction of Recombinant CdFOMT5 and CdFOMT6 Expression Plasmids CdFOMT5 and CdFOMT6 PCR fragments amplified using the cDNA amplification primers shown in Table 1 were restricted with restriction enzymes BamH I / Sal I (CdFOMT5) and Sma I / BamHI ( CdFOMT6) and ligated with pET-21b (+) and pMAL-c5x which were similarly treated with restriction enzymes. The ligated DNA sample was introduced into E. coli JM109 by electroporation, spread on LB agar medium containing antibiotics and cultured at 37 ° C. The obtained transformant was isolated, extracted with a plasmid, and treated with a restriction enzyme to confirm that the target insert was inserted into an arbitrary vector. The constructed expression plasmids were designated as pET-CdFOMT5 and pMAL-CdFOMT6, respectively, and pET-CdFOMT5 was transformed into E. coli BL21 (DE3) as an expression host. pMAL-CdFOMT6 used E. coli JM109 as an expression host as it was. The obtained transformant was isolated and subjected to subsequent expression experiments.

1.6 組換え酵素の発現
pET-CdFOMT5及びpMAL-CdFOMT6を含む形質転換大腸菌の培養及び組換え酵素の発現誘導は下記の手順に従い行った。
1.6 Recombinant enzyme expression
Culture of transformed Escherichia coli containing pET-CdFOMT5 and pMAL-CdFOMT6 and induction of expression of the recombinant enzyme were performed according to the following procedures.

1.6.1 組換えCdFOMT5の発現誘導
E. coli BL21(DE3)/pET-CdFOMT5組換え菌体を4 mlのLB培地(50μg/ml アンピシリン)に一白金耳稙菌し、37℃で一晩前培養した。前培養液500μlを500 ml LB培地(50μg/ml アンピシリン)に稙菌し、37℃、200 rpmで培養した。OD660 が0.5に到達した時点で誘導物質であるIPTG(イソプロピル-β-チオ-D-ガラクトシド)を終濃度0.1 mMになるように添加し、18℃、200 rpmで24時間誘導を行った。誘導終了後、菌体を遠心(4℃、12,000 rpm、10分間)で回収し、50 mM リン酸カリウムバッファー(KPB, pH 7.2)で洗菌した。洗菌後、再度遠心により菌体を回収し、以降の実験に供した。
1.6.1 Induction of recombinant CdFOMT5 expression
E. coli BL21 (DE3) / pET-CdFOMT5 recombinant cells were platinized in 4 ml of LB medium (50 μg / ml ampicillin) and pre-cultured overnight at 37 ° C. 500 μl of the preculture solution was inoculated into 500 ml LB medium (50 μg / ml ampicillin) and cultured at 37 ° C. and 200 rpm. When OD 660 reached 0.5, IPTG (isopropyl-β-thio-D-galactoside) as an inducer was added to a final concentration of 0.1 mM, and induction was performed at 18 ° C. and 200 rpm for 24 hours. After the induction, the cells were collected by centrifugation (4 ° C., 12,000 rpm, 10 minutes) and washed with 50 mM potassium phosphate buffer (KPB, pH 7.2). After washing, the cells were collected again by centrifugation and used for the subsequent experiments.

1.6.2 組換えCdFOMT6 の発現誘導
E. coli JM109/pMAL-CdFOMT6 組換え菌体を4 mlのLB培地(50μg/ml アンピシリン、2%(w/v)グルコース)に一白金耳稙菌し、30℃で一晩前培養した。前培養液500μlを500 ml LB培地(50μg/ml アンピシリン、2%(w/v) グルコース)に稙菌し、30℃、200 rpmで培養した。OD660 が2.0に到達した時点で誘導物質であるIPTGを終濃度0.3 mMになるように添加し、18℃、200 rpmで24時間誘導を行った。誘導終了後、菌体を遠心(4℃、12,000 rpm、10分間)で回収し、50 mM KPB (pH 7.5)で洗菌した。洗菌後、再度遠心により菌体を回収し、以降の実験に供した。
1.6.2 Induction of recombinant CdFOMT6 expression
E. coli JM109 / pMAL-CdFOMT6 Recombinant cells were platinized in 4 ml of LB medium (50 μg / ml ampicillin, 2% (w / v) glucose) and pre-cultured at 30 ° C. overnight. 500 μl of the preculture solution was inoculated into 500 ml LB medium (50 μg / ml ampicillin, 2% (w / v) glucose) and cultured at 30 ° C. and 200 rpm. When OD 660 reached 2.0, IPTG as an inducer was added to a final concentration of 0.3 mM, and induction was performed at 18 ° C. and 200 rpm for 24 hours. After the induction, the cells were collected by centrifugation (4 ° C., 12,000 rpm, 10 minutes) and washed with 50 mM KPB (pH 7.5). After washing, the cells were collected again by centrifugation and used for the subsequent experiments.

1.7 組換え酵素の精製
組換えCdFOMT5及びCdFOMT6の精製は以下の通り行った。
1.7 Purification of recombinant enzyme Recombinant CdFOMT5 and CdFOMT6 were purified as follows.

1.7.1 組換えCdFOMT5の精製
1.6.1で発現誘導を行った組換え菌体を、Ni-Sepharose binding buffer(50 mM KPB, 200 mM NaCl, 10% glycerol, 10 mM imidazole, pH 7.2)に懸濁し、超音波処理により菌体を破砕した。細胞破砕液を遠心し(4℃、17,000 rpm、20分間)、上清を新しいチューブに移した。再度同条件により遠心処理を行い、上清を回収した。細胞破砕液上清をbinding buffer で平衡化したNi-Sepharose カラム(10 ml ベッド)にアプライし、目的タンパクを吸着させた。カラムを100 mlのbinding bufferで洗浄後、elution buffer(50 mM KPB, 200 mM NaCl, 10% glycerol, 250 mM imidazole, pH 7.2)で目的タンパク質を溶出した。分画は10 ml x 10本とした。Brad-ford法によりタンパク濃度を定量後、目的タンパク溶出画分を以降のSDS-PAGE及び活性測定実験に供した。
1.7.1 Purification of recombinant CdFOMT5
1. Recombinant cells whose expression was induced in 1.6.1 were suspended in Ni-Sepharose binding buffer (50 mM KPB, 200 mM NaCl, 10% glycerol, 10 mM imidazole, pH 7.2) and sonicated. The cells were crushed. The cell lysate was centrifuged (4 ° C., 17,000 rpm, 20 minutes), and the supernatant was transferred to a new tube. Centrifugation was performed again under the same conditions, and the supernatant was collected. The cell lysate supernatant was applied to a Ni-Sepharose column (10 ml bed) equilibrated with binding buffer to adsorb the target protein. After washing the column with 100 ml of binding buffer, the target protein was eluted with an dilution buffer (50 mM KPB, 200 mM NaCl, 10% glycerol, 250 mM imidazole, pH 7.2). Fractionation was 10 ml x 10. After quantifying the protein concentration by the Brad-ford method, the target protein elution fraction was subjected to subsequent SDS-PAGE and activity measurement experiments.

1.7.2 組換えCdFOMT6 の精製
1.6.2で発現誘導を行った組換え菌体を、amylose resin binding buffer(20 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, 10% glycerol, 1 mM EDTA, 1 mM DTT, pH 7.4)に懸濁し、1.7.1と同様に超音波処理による細胞破砕、上清の回収を行った。Amylose resin binding buffer で平衡化したamylose regin カラム(2 ml ベッド)に破砕液上清をアプライし、非吸着画分を回収した。カラムを12 ml のbinding bufferで洗浄後、20 mM maltose を含む溶出バッファーを用いて吸着タンパクの溶出を行った。分画は2 ml x 10本とした。Brad-ford法によりタンパク濃度を定量後、目的タンパクを含む画分を以降のSDS-PAGE及び活性測定実験に供した。
1.7.2 Purification of recombinant CdFOMT6
1. Recombinant bacterial cells whose expression has been induced in 1.6.2 are suspended in amylose resin binding buffer (20 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, 10% glycerol, 1 mM EDTA, 1 mM DTT, pH 7.4). In the same manner as in 1.7.1, the cells were disrupted by sonication and the supernatant was collected. The lysate supernatant was applied to an amylose regin column (2 ml bed) equilibrated with Amylose resin binding buffer, and the non-adsorbed fraction was collected. After washing the column with 12 ml binding buffer, the adsorbed protein was eluted using an elution buffer containing 20 mM maltose. Fractionation was 2 ml x 10. After quantifying the protein concentration by the Brad-ford method, the fraction containing the target protein was subjected to subsequent SDS-PAGE and activity measurement experiments.

1.8 SDS-PAGEによる組換えタンパクの確認
1.7にて精製した組換えCdFOMTタンパクをSDS-PAGEにより確認した。SDS-PAGEは常法に従い行い、アクリルアミドゲル濃度はそれぞれ12.5%(CdFOMT5)及び10%(CdFOMT6)とした。それぞれ20μg タンパク相当の細胞破砕液、カラム非吸着画分及び2μg タンパク相当の精製画分をSDS-PAGEに供した。泳動後、ゲルはクマシーブリリアントブルー染色を行い、目的タンパクの発現及び精製を確認した。
1.8 Confirmation of recombinant protein by SDS-PAGE
The recombinant CdFOMT protein purified in 1.7 was confirmed by SDS-PAGE. SDS-PAGE was performed according to a conventional method, and the acrylamide gel concentrations were 12.5% (CdFOMT5) and 10% (CdFOMT6), respectively. The cell lysate corresponding to 20 μg protein, the non-adsorbed column fraction, and the purified fraction corresponding to 2 μg protein were each subjected to SDS-PAGE. After electrophoresis, the gel was stained with Coomassie Brilliant Blue to confirm the expression and purification of the target protein.

1.9 FOMT活性測定
FOMTの活性測定は以下の反応条件を基本として行い、実験項目ごとに適宜条件を変更して行った。
1.9 Measurement of FOMT activity
The activity of FOMT was measured based on the following reaction conditions, and the conditions were changed appropriately for each experimental item.

反応液組成
50 mM KPB (pH 7.5)
100μM 基質 (10 mM DMF溶液5μlを添加)
500μM SAM (S-アデノシルメチオニン)
100μl 酵素サンプル
Total 500μl
Reaction solution composition
50 mM KPB (pH 7.5)
100 μM substrate (add 5 μl of 10 mM DMF solution)
500μM SAM (S-adenosylmethionine)
100 μl enzyme sample
Total 500μl

30℃、1時間反応後、500μlのメタノールを添加・ボルテックスをして反応停止。
4℃、15,000 rpm、20分間遠心後、上清を回収し、HPLCで分析した。
After reacting at 30 ° C for 1 hour, add 500 µl of methanol and vortex to stop the reaction.
After centrifugation at 4 ° C., 15,000 rpm for 20 minutes, the supernatant was collected and analyzed by HPLC.

HPLC条件
HPLC分析には島津社製LC-10システムを用いた。
分析カラムにはIntakt社のCadenza CD-C18(4.6 mm x 75 mm, 粒子径3μm)を用いた。
分析は下記の条件を基本として行った。
HPLC conditions
The Shimadzu LC-10 system was used for HPLC analysis.
Intakt Cadenza CD-C18 (4.6 mm × 75 mm, particle size 3 μm) was used as the analytical column.
The analysis was performed based on the following conditions.

移動相 A: 0.01% ギ酸
B: 100% アセトニトリル
流速 0.5 ml/min
カラム温度 40℃
サンプル注入量 1μl
プログラム 0-10 min 15%
(% B) 10-25 min 15-55%
25-40 min 55-75%
40-45 min 75-15%
45-55 min 15%
検出器 UV 254 nm ないし375 nm
Mobile phase A: 0.01% formic acid
B: 100% acetonitrile flow rate 0.5 ml / min
Column temperature 40 ° C
Sample injection volume 1 μl
Program 0-10 min 15%
(% B) 10-25 min 15-55%
25-40 min 55-75%
40-45 min 75-15%
45-55 min 15%
Detector UV 254 nm to 375 nm

1.10 LC-MSによるメチル化産物の分析
LC-MS分析はMicrOTOF (Burker daltonics)及びAgilent HPLC 1200を用いて行った。HPLCは1.9と同じ条件で行った。イオン源にはESIを用い、ポジティブモードにてデータ採取を行った。
1.10 Analysis of methylated products by LC-MS
LC-MS analysis was performed using MicrOTOF (Burker daltonics) and Agilent HPLC 1200. HPLC was performed under the same conditions as in 1.9. ESI was used as the ion source, and data was collected in positive mode.

1.11 CdFOMT5 発現菌体を用いたポリメトキシケルセチンの生産
1.6.1により培養、誘導を行ったCdFOMT5発現菌体を用いて、ケルセチンのメチル化反応を行った。回収した菌体をM9培地で洗浄後、遠心回収し再度M9培地に懸濁した。この際菌体濃度が1%(wet weight/vol)になるように調製した。変換反応は下記の組成により行った。
1.11 Production of polymethoxyquercetin using cells expressing CdFOMT5
Quercetin methylation reaction was performed using CdFOMT5-expressing cells cultured and induced according to 1.6.1. The collected cells were washed with M9 medium, centrifuged and collected, and suspended again in M9 medium. At this time, the bacterial cell concentration was adjusted to 1% (wet weight / vol). The conversion reaction was performed with the following composition.

M9培地
10 mM L-メチオニン
100 μM ケルセチン
1%(w/v) グルコース
1%(w/v) CdFOMT5 組換え菌体
(有機溶媒・界面活性剤)
total 50 mL
M9 medium
10 mM L-methionine
100 μM quercetin
1% (w / v) glucose
1% (w / v) CdFOMT5 recombinant cell
(Organic solvent / surfactant)
total 50 mL

反応は30℃、200 rpm、3時間行った。
サンプル500μlを回収して等量のメタノールを添加、ボルテックスして反応を停止し、4℃、15,000 rpm、10分間遠心して上清を回収した。上清を再度遠心後、HPLCサンプルとして分析した。
The reaction was carried out at 30 ° C. and 200 rpm for 3 hours.
500 μl of the sample was collected, an equal amount of methanol was added, the reaction was stopped by vortexing, and the supernatant was collected by centrifugation at 4 ° C., 15,000 rpm for 10 minutes. The supernatant was centrifuged again and analyzed as an HPLC sample.

1.12 NMR 分析
メチル化産物のNMR分析は、Bruker 社の400 MHz NMR分光器を用いて行った。溶媒には重メタノール(0.01% TMS含有)を用いた。
2 実験結果
2.1 シークヮーサーからのFOMT 遺伝子の単離
表1に記載した縮重プライマーを任意の組合せで用いて、シークヮーサーの本葉より調製したゲノムDNAを鋳型としたPCRを行った(1st PCR)。その結果、複数のバンドの増幅が確認された。そこでさらに内部配列を基にしたプライマーを組合せ、1st PCR産物を鋳型としたnested PCRを行い、増幅バンドの絞り込みを行った(2nd PCR)。2回のPCR操作により絞り込まれたバンドを精製後、pGEM-T Easy ベクターにクローニングし塩基配列の確認を行った。この結果、いくつかのPCR断片が既知の植物由来FOMTのアミノ酸配列と相同性を示すことが明らかとなった。そこでこれらの塩基配列を基にプライマーを設計し、TAIL-PCRによる周辺領域のクローニングを行った。これにより、4種類のFOMT遺伝子の全長配列を取得することができた(CdFOMT1,3,4,5)。推定されたアミノ酸配列より開始コドン及び終止コドンを推測し、全長cDNA 配列を取得するためのプライマーを設計した。シークヮーサー本葉より調製したtotal RNA を用いて逆転写反応を行い、合成した1st strand cDNA を鋳型としてPCRを行った。RT-PCRを行った結果、CdFOMT3のホモログと考えられるCdFOMT6が新たにクローニングされ、これにより5種のFOMTの全長cDNA 配列とアミノ酸配列が決定された(図11および12)。また、先に決定したゲノム配列とcDNA 配列との比較からイントロンの挿入位置を決定した。
1.12 NMR analysis NMR analysis of methylated products was performed using a Bruker 400 MHz NMR spectrometer. Heavy methanol (containing 0.01% TMS) was used as the solvent.
2 Experimental results
2.1 Isolation of FOMT gene from sequencer PCR was carried out using the degenerate primers listed in Table 1 in any combination and using genomic DNA prepared from the true leaf of sequencer as a template (1st PCR). As a result, amplification of a plurality of bands was confirmed. Therefore, primers based on the internal sequence were further combined, nested PCR was performed using the 1st PCR product as a template, and the amplification band was narrowed down (2nd PCR). The band narrowed down by the two PCR operations was purified and then cloned into the pGEM-T Easy vector to confirm the base sequence. As a result, it was clarified that some PCR fragments showed homology with known plant-derived FOMT amino acid sequences. Therefore, primers were designed based on these nucleotide sequences, and the surrounding region was cloned by TAIL-PCR. As a result, the full-length sequences of four types of FOMT genes could be obtained (CdFOMT1,3,4,5). From the deduced amino acid sequence, a start codon and a stop codon were estimated, and a primer for obtaining a full-length cDNA sequence was designed. Reverse transcription reaction was performed using total RNA prepared from Sequoccer true leaves, and PCR was performed using the synthesized 1st strand cDNA as a template. As a result of RT-PCR, CdFOMT6, which is considered to be a homologue of CdFOMT3, was newly cloned, and thereby the full-length cDNA sequence and amino acid sequence of five types of FOMT were determined (FIGS. 11 and 12). Moreover, the insertion position of the intron was determined by comparing the previously determined genomic sequence with the cDNA sequence.

CdFOMT1は内部に1ヶ所のイントロンを含む全長1254塩基対のORFからなり、362アミノ酸残基(推定40505.9 Da)をコードしていた。CdFOMT3は内部に3ヶ所のイントロンを含む全長2514塩基対のORFからなり、352アミノ酸残基(推定38849.9 Da)をコードしていた。CdFOMT4は内部に1ヶ所のイントロンを含む全長1664塩基対のORFからなり、335アミノ酸残基(推定37459.8 Da)をコードしていた。CdFOMT5は内部に3ヶ所のイントロンを含む全長1586塩基対のORFからなり、353アミノ酸残基(推定38977.6 Da)をコードしていた。CdFOMT6は1056塩基対のORFからなり、352アミノ酸残基(推定39024.4 Da)をコードしていた。それぞれのアミノ酸配列をBLAST検索(NCBI BLAST.P, Matrix.: BLOSUM62, Gap lots: Existence 11, Extension 1)により解析した結果、既知の植物由来FOMT及びカテコールメチル転移酵素と約60〜95%の同一性を有することが明らかとなった(表2)。これら遺伝子のアミノ酸配列は、既知の植物由来O-メチル基転移酵素と約60〜95%の同一性を示した。また、CdFOMTはそれぞれ互いに30〜80%程度の同一性を有していた。また、これらのFOMTはすべて金属イオン非依存性のクラスII O-メチル転移酵素群に属していた。   CdFOMT1 consisted of an ORF with a total length of 1254 base pairs containing one intron inside and encoded 362 amino acid residues (presumed 40505.9 Da). CdFOMT3 consisted of an ORF with a total length of 2514 base pairs including three introns inside, and encoded 352 amino acid residues (presumed 38849.9 Da). CdFOMT4 consisted of an ORF with a total length of 1664 base pairs including one intron inside and encoded 335 amino acid residues (presumed 37459.8 Da). CdFOMT5 consisted of a 1586 base pair ORF with 3 introns inside and encoded 353 amino acid residues (presumed 38977.6 Da). CdFOMT6 consisted of an ORF of 1056 base pairs and encoded 352 amino acid residues (presumed 39024.4 Da). Each amino acid sequence was analyzed by BLAST search (NCBI BLAST.P, Matrix .: BLOSUM62, Gap lots: Existence 11, Extension 1). As a result, it was about 60-95% identical to known plant-derived FOMT and catechol methyltransferase. (Table 2). The amino acid sequences of these genes showed about 60-95% identity with known plant-derived O-methyltransferases. In addition, CdFOMT had about 30 to 80% identity with each other. All of these FOMTs belonged to the class II O-methyltransferase group independent of metal ions.

2.2 組換えCdFOMTの異宿主発現
構築した発現プラスミド(図1)を宿主であるE. coli BL21(DE3) 及びE. coli JM109にてそれぞれ発現させた。当初、両遺伝子ともpET-21b(+)による発現を試みたが、CdFOMT5でのみ目的とする約40 kDa のバンドが確認され、CdFOMT6については可溶性タンパク画分に有意な組換え酵素を得ることができなかった(図2a)。そこでより組換えタンパクの可溶化能が高いマルトース結合タンパク(MBP)との融合タンパクとして発現することができる、pMAL-c5xを発現ベクターとして用いたところ、約80 kDa付近に有意な可溶性タンパクのバンドを得ることができた(図2b)。これらの組換えタンパクをアフィニティーカラムを用いて精製したところ、それぞれ約40 kDa 及び80 kDaの精製タンパクを得ることができた(図3ab)。これらの精製酵素を用いて以降の活性測定を行った。
2.2 Different host expression of recombinant CdFOMT The constructed expression plasmid (FIG. 1) was expressed in E. coli BL21 (DE3) and E. coli JM109 as hosts. Initially, both genes attempted to be expressed by pET-21b (+), but the target band of approximately 40 kDa was confirmed only with CdFOMT5, and CdFOMT6 could obtain a significant recombinant enzyme in the soluble protein fraction. Could not (Fig. 2a). Therefore, when using pMAL-c5x as an expression vector that can be expressed as a fusion protein with maltose binding protein (MBP), which has a higher solubilizing ability of the recombinant protein, a significant soluble protein band around 80 kDa. Could be obtained (Figure 2b). When these recombinant proteins were purified using an affinity column, purified proteins of about 40 kDa and 80 kDa could be obtained, respectively (FIG. 3ab). Subsequent activity measurements were performed using these purified enzymes.

2.3 組換えCdFOMT のフラボノイドメチル化活性
各精製組換え酵素を用いて、ケルセチンを基質としてメチル化活性を確認した。HPLCによる酵素反応サンプルの分析の結果、両酵素ともケルセチンのメチル化によると推測される特異的なピークが得られた(図4)。標準化合物との比較から、CdFOMT6 はケルセチンの3'位のOH基をメチル化し、イソラムネチン(3'-O-メトキシケルセチン)へと変換することが明らかとなった。一方、CdFOMT5 は複数のピークが確認されたことから、1か所ではなく複数ヶ所のOH基をメチル化していることが示唆された。これらのピークは標準化合物との比較から、3-O-メトキシケルセチン、アザレアチン(5-O-メトキシケルセチン)ないしラムネチン(7-O-メトキシケルセチン)であることが示唆された(アザレアチン及びラムネチンはHPLCによるピーク分離が困難なため同定に至っていない)。また、その他にもCdFOMT5 との反応産物に特異的な複数のピークが見出されたことから、複数ヶ所のOH基がメチル化されたポリメトキシケルセチンが生産されていることが示唆された。
2.3 Flavonoid methylation activity of recombinant CdFOMT Using purified recombinant enzymes, methylation activity was confirmed using quercetin as a substrate. As a result of the analysis of the enzyme reaction sample by HPLC, both enzymes obtained specific peaks presumed to be due to quercetin methylation (Fig. 4). Comparison with the standard compound revealed that CdFOMT6 methylated the OH group at the 3 ′ position of quercetin and converted it into isorhamnetin (3′-O-methoxyquercetin). On the other hand, CdFOMT5 was confirmed to have multiple peaks, suggesting that OH groups were methylated at multiple sites rather than at one site. These peaks were compared with the standard compounds, suggesting that they were 3-O-methoxy quercetin, azareatine (5-O-methoxy quercetin) or rhamnetin (7-O-methoxy quercetin) (Azaleatine and rhamnetin are HPLC It has not been identified due to difficulty in peak separation by In addition, multiple peaks specific to the reaction product with CdFOMT5 were found, suggesting the production of polymethoxyquercetin with methylated OH groups at multiple sites.

2.4 CdFOMT5によるケルセチンメチル化産物のLC-MS分析
CdFOMT5 によるケルセチンの複数ヶ所のOH基のメチル化活性を確認するため、反応サンプルのLC-MS分析を行った(図5)。ポジティブモードによる測定のため、ケルセチンの分子量は302.24 + 1である。よってメチル化された産物は303.24 + 14n(n=メチル化のヶ所)の分子量になると推測される。LC-MS による分子量の解析の結果、317, 331, 345 の分子量を示すピークが得られた。このことから、CdFOMT5反応産物における特異的ピークは、1〜3か所のOH基がメチル化されたものであることが示唆される。
2.4 LC-MS analysis of quercetin methylation products with CdFOMT5
In order to confirm the methylation activity of OH groups at several locations in quercetin by CdFOMT5, LC-MS analysis of the reaction sample was performed (Fig. 5). Due to the positive mode measurement, the molecular weight of quercetin is 302.24 + 1. Therefore, it is estimated that the methylated product has a molecular weight of 303.24 + 14n (n = methylation site). As a result of analyzing the molecular weight by LC-MS, peaks indicating molecular weights of 317, 331, and 345 were obtained. This suggests that the specific peak in the CdFOMT5 reaction product is obtained by methylation of 1 to 3 OH groups.

2.5 CdFOMT5及びCdFOMT6のメチル化活性へのpHの影響
ケルセチンを基質としたときの、各酵素の至適pHを検討した(図6)。ケルセチンを基質としたときにCdFOMT5及びCdFOMT6 はそれぞれpH7及び8が至適pHであった。
2.5 Effect of pH on methylation activity of CdFOMT5 and CdFOMT6 The optimum pH of each enzyme when quercetin was used as a substrate was examined (Fig. 6). When quercetin was used as a substrate, CdFOMT5 and CdFOMT6 had pH 7 and pH 8, respectively.

2.6 CdFOMT5及びCdFOMT6 のメチル化活性への温度の影響
ケルセチンを基質としたとき、各酵素はそれぞれ45℃が反応指摘温度であった(図7)。
2.6 Effect of temperature on methylation activity of CdFOMT5 and CdFOMT6 When quercetin was used as a substrate, each enzyme had a reaction temperature of 45 ° C (Fig. 7).

2.7 CdFOMT5のメチル化部位特異性
CdFOMT5に対し、各種基質を用いてメチル化部位の検討を行った。基質として5-ハイドロキシフラボン、6-ハイドロキシフラボン、7-ハイドロキシフラボン及び7,8-ジハイドロキシフラボンを用いた。各基質においてCdFOMT5 と反応させたとき、特異的なピークが見出された。これらは標準化合物との比較から、対応する各OH基がメチル化されたモノメトキシフラボンであることが明らかとなった。これらの結果から、CdFOMT5 は少なくともフラボンの3,5,6,7位のOH基をメチル化することが示唆される。
2.7 Methylation site specificity of CdFOMT5
For CdFOMT5, methylation sites were examined using various substrates. As substrates, 5-hydroxyflavone, 6-hydroxyflavone, 7-hydroxyflavone and 7,8-dihydroxyflavone were used. Specific peaks were found when reacted with CdFOMT5 on each substrate. From comparison with standard compounds, it was revealed that each corresponding OH group was a monomethoxyflavone methylated. These results suggest that CdFOMT5 methylates at least the 3, 5, 6, and 7 OH groups of flavones.

2.8 CdFOMT6 の基質特異性
CdFOMT6を用いて、各種フラボノイドに対するメチル化活性を検討した。フラボン類としてケンフェロール、ケルセチン、ミリセチン、ルテオリンを、フラバノール類としてエピカテキン及びエピガロカテキン3-O-ガレート(EGCg)を用いた。またその他の基質としてカフェ酸、レスベラトロール、没食子酸メチルエステルを用いた。これらのうち、ケルセチン、ミリセチン、ルテオリン、エピカテキン、EGCgに対してメチル化されたとみられるピークが反応産物中に見出された(図9)。ケンフェロール(3,5,7,4'-テトラヒドロキシフラボン)に対してメチル化活性を示さなかったことから、CdFOMT6はフラボン及びフラバン類の3'OHを特異的にメチル化することが示唆された。また、ルテオリン・エピカテキンに対する活性がミリセチン・EGCgに対する活性よりも高いことから、フラボノイドのB環のOH基が2つの基質に対して高い活性を示すことが示唆される。
2.8 Substrate specificity of CdFOMT6
Using CdFOMT6, methylation activity against various flavonoids was examined. Kaempferol, quercetin, myricetin and luteolin were used as flavones, and epicatechin and epigallocatechin 3-O-gallate (EGCg) were used as flavanols. As other substrates, caffeic acid, resveratrol, and gallic acid methyl ester were used. Among these, peaks that appeared to be methylated with respect to quercetin, myricetin, luteolin, epicatechin, and EGCg were found in the reaction product (FIG. 9). The lack of methylation activity against kaempferol (3,5,7,4'-tetrahydroxyflavone) suggests that CdFOMT6 specifically methylates the 3'OH of flavones and flavans. It was. In addition, the activity against luteolin and epicatechin is higher than the activity against myricetin and EGCg, suggesting that the OH group of the B ring of the flavonoid shows high activity against two substrates.

2.9 CdFOMT5発現菌体を用いたポリメトキシケルセチンの生産
CdFOMT5発現菌体を用いたケルセチンのメチル化反応を行い、ポリメトキシケルセチンの生産を試みた。メチル化を受けていると推測される複数のピークが得られたことから、LC-MSによる分析を行った。その結果、1〜4か所のOH基がメチル化されたポリメトキシフラボノイドの生産が確認された(図10)。CdFOMT5精製酵素によるヒドロキシフラボンのメチル化では、3,5,6,7位OHへのメチル化が確認されている。このことから、ケルセチンを基質としたときに本来ならば3か所のメチル基(3,5,7 OH)がメチル化したトリメトキシケルセチンが得られるはずである。しかしながら、E. coli BL21(DE3) をコントロールとした反応において、3'位OHがメチル化されたイソラムネチンのピークが見出されたことから(図4)、E. coli 自身がもつカテコールメチル転移酵素などの反応により3'OHがメチル化されていることが示唆される。そこで、この産物の構造を確認するため、4か所のOH基がメチル化を受けていると推測される反応産物をHPLCにより精製し、NMRによる分析を行った。分析結果を以下に示す。
2.9 Production of polymethoxyquercetin using CdFOMT5-expressing cells
A quercetin methylation reaction was carried out using CdFOMT5-expressing cells, and polymethoxyquercetin production was attempted. Since multiple peaks presumed to have undergone methylation were obtained, analysis by LC-MS was performed. As a result, production of polymethoxyflavonoids in which 1 to 4 OH groups were methylated was confirmed (FIG. 10). In methylation of hydroxyflavone by CdFOMT5 purified enzyme, methylation to 3, 5, 6, 7-position OH has been confirmed. From this, when quercetin is used as a substrate, trimethoxyquercetin in which three methyl groups (3,5,7 OH) are methylated should be obtained. However, in the reaction using E. coli BL21 (DE3) as a control, the peak of isorhamnetin methylated at the 3 'OH was found (Fig. 4), indicating that E. coli itself has a catecholmethyltransferase. These reactions suggest that 3'OH is methylated. Therefore, in order to confirm the structure of this product, the reaction product presumed to be methylated at four OH groups was purified by HPLC and analyzed by NMR. The analysis results are shown below.

1H NMR (acetone-d6, 400 MHz), δ(ppm): 7.79 (dd, J = 2.1, 8.6 Hz, 1H), 7.74 (d, J = 2.1 Hz, 1H), 7.13 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 6.66 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 6.36 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 3.93 (s, 3H), 3.92 (s, 3H), 3.90 (s, 3H), 3.83 (s, 3H). 1 H NMR (acetone-d 6 , 400 MHz), δ (ppm): 7.79 (dd, J = 2.1, 8.6 Hz, 1H), 7.74 (d, J = 2.1 Hz, 1H), 7.13 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 6.66 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 6.36 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 3.93 (s, 3H), 3.92 (s, 3H), 3.90 (s, 3H) , 3.83 (s, 3H).

NMRスペクトル分析の結果、メトキシ基に由来するピークが3.83〜3.93 ppmに4本得られた。このことから、分離した化合物はケルセチンの4か所のOH基がメチル化されたテトラメトキシケルセチンであることが明らかとなった。CdFOMT5が示す部位選択性及びE. coli 自身がケルセチンの3'OHをメチル化することから、単離した産物は3,3',5,7-テトラメトキシケルセチンであることが推測される。   As a result of NMR spectrum analysis, four peaks derived from a methoxy group were obtained at 3.83 to 3.93 ppm. From this, it was revealed that the separated compound was tetramethoxyquercetin in which four OH groups of quercetin were methylated. Since the site selectivity exhibited by CdFOMT5 and E. coli itself methylates 3′OH of quercetin, it is speculated that the isolated product is 3,3 ′, 5,7-tetramethoxyquercetin.

ケルセチンは水溶性が低く、メチル化反応が起こりにくい一つの要因であると推測される。そこで水溶性を上げるための補助溶剤として各種添加剤(有機溶媒、界面活性剤)の効果を検討した。各添加剤存在下において3-メトキシケルセチンの生産量を比較した時、0.1% MEGA-9 を添加したサンプルにおいて最も高い生産量が得られた。その一方で、3,3',5,7-テトラメトキシケルセチンと推測される反応産物の生産量は低下した。他の極性有機溶媒を添加した場合、コントロールサンプルと比較して両生産物とも顕著な増加は見られないか、もしくは生産性の低下が確認された(表3)。   Quercetin is presumed to be one of the factors that has low water solubility and is difficult to cause methylation reaction. Therefore, the effects of various additives (organic solvents, surfactants) as auxiliary solvents for increasing water solubility were examined. When comparing the production of 3-methoxyquercetin in the presence of each additive, the highest production was obtained in the sample to which 0.1% MEGA-9 was added. On the other hand, the production amount of the reaction product presumed to be 3,3 ′, 5,7-tetramethoxyquercetin decreased. When other polar organic solvents were added, there was no significant increase in both products compared to the control sample, or a decrease in productivity was confirmed (Table 3).

本発明は、フラボノイド-O-メチル転移酵素(FOMT)に関する技術分野に有用である。   The present invention is useful in the technical field relating to flavonoid-O-methyltransferase (FOMT).

SEQ ID NO:1 CdFOMT5 cDNA配列
SEQ ID NO:2 CdFOMT5 アミノ酸配列
SEQ ID NO:3 CdFOMT6 cDNA配列
SEQ ID NO:4 CdFOMT5 アミノ酸配列
SEQ ID NO:71 CdFOMT1 cDNA配列
SEQ ID NO:72 CdFOMT1 アミノ酸配列
SEQ ID NO:73 CdFOMT3 cDNA配列
SEQ ID NO:74 CdFOMT3 アミノ酸配列
SEQ ID NO:75 CdFOMT4 cDNA配列
SEQ ID NO:76 CdFOMT4 アミノ酸配列
SEQ ID NO: 1 CdFOMT5 cDNA sequence
SEQ ID NO: 2 CdFOMT5 amino acid sequence
SEQ ID NO: 3 CdFOMT6 cDNA sequence
SEQ ID NO: 4 CdFOMT5 amino acid sequence
SEQ ID NO: 71 CdFOMT1 cDNA sequence
SEQ ID NO: 72 CdFOMT1 amino acid sequence
SEQ ID NO: 73 CdFOMT3 cDNA sequence
SEQ ID NO: 74 CdFOMT3 amino acid sequence
SEQ ID NO: 75 CdFOMT4 cDNA sequence
SEQ ID NO: 76 CdFOMT4 amino acid sequence

Claims (11)

以下(a)から(f)のいずれかに記載のポリヌクレオチドにコードされるタンパク質又は以下の(g)から(i)のいずれかのアミノ酸配列を有するタンパク質を含む、フラボノイドの少なくとも1〜3箇所の水酸基をメチル化する酵素剤。
(a)配列番号:1に記載の塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b)配列番号:1に記載の塩基配列と96%以上の同一性を有し、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(c)配列番号:1に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチドに対して、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(d)配列番号:2に記載のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド;
(e)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列を含み、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;及び
(f)配列番号:2に記載のアミノ酸配列と96%以上の同一性を有し、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(g)配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列;
(h)配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列において1から数個のアミノ酸の欠失、置換及び/又は付加を有するアミノ酸配列を有し、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするアミノ酸配列;及び
(i)配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列に対して96%以上の同一性を有し、かつ下記(1)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするアミノ酸配列;
(1)ケルセチンに作用して、ケルセチンの少なくとも1箇所の水酸基をメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性。
At least 1 to 3 flavonoids comprising a protein encoded by the polynucleotide according to any one of (a) to (f) below or a protein having any one of the following amino acid sequences from (g) to (i): Enzyme agent that methylates the hydroxyl group.
(A) a polynucleotide comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1;
(B) a polynucleotide encoding a flavonoid-O-methyltransferase having 96% or more identity with the base sequence described in SEQ ID NO: 1 and having the activity described in (1) below;
(C) A flavonoid-O-methyltransferase that hybridizes to the polynucleotide comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 under highly stringent conditions and has the activity described in (1) below. A polynucleotide encoding
(D) a polynucleotide encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2;
(E) A flavonoid having the activity described in (1) below, including an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or added in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 A polynucleotide encoding -O-methyltransferase; and (f) a flavonoid-O having 96% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having the activity described in (1) below A polynucleotide encoding a methyltransferase;
(G) the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing;
(H) a flavonoid having an amino acid sequence having a deletion, substitution and / or addition of one to several amino acids in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing and having the activity described in (1) below An amino acid sequence encoding -O-methyltransferase; and
(I) an amino acid sequence encoding a flavonoid-O-methyltransferase having 96% or more identity to the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing and having the activity described in (1) below ;
(1) The activity of acting on quercetin to produce methoxyquercetin in which at least one hydroxyl group of quercetin is methylated.
(1)に記載の活性が、ケルセチンの少なくとも1〜3箇所の水酸基をメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性である、請求項1に記載の酵素剤2. The enzyme agent according to claim 1, wherein the activity described in (1) is an activity for producing methoxy quercetin in which at least one to three hydroxyl groups of quercetin are methylated. 請求項1又は2に記載の酵素剤を、フラボノイド及び/又はその類似体に作用させる工程、及び生成される化合物を回収する工程を含む、メトキシフラボノイド及び/又はその類似体の製造方法。A method for producing a methoxyflavonoid and / or an analog thereof, comprising the steps of causing the enzyme agent according to claim 1 or 2 to act on a flavonoid and / or an analog thereof, and recovering a produced compound. 以下(j)から(o)のいずれかに記載のポリヌクレオチド;
j)配列番号:3に記載の塩基配列を含むポリヌクレオチド;
k)配列番号:3に記載の塩基配列と90%以上の同一性を有し、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
l)配列番号:3に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチドに対して、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
m)配列番号:4に記載のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド;
n)配列番号:4に記載のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列を含み、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;及び
o)配列番号:4に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有し、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするポリヌクレオチド;
(2)ケルセチンに作用して、ケルセチンの3'位の水酸基を選択的にメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性。
The polynucleotide according to any one of ( j ) to ( o ) below:
( J ) a polynucleotide comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3;
( K ) a polynucleotide encoding a flavonoid-O-methyltransferase having 90% or more identity with the base sequence described in SEQ ID NO: 3 and having the activity described in (2) below;
( L ) A flavonoid-O-methyltransferase that hybridizes to a polynucleotide comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 3 under highly stringent conditions and has the activity described in (2) below. A polynucleotide encoding
( M ) a polynucleotide encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4;
( N ) A flavonoid comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, wherein one or several amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or added, and have the activity described in (2) below A polynucleotide encoding -O-methyltransferase; and ( o ) a flavonoid -O having 90% or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 and having the activity set forth in (2) below A polynucleotide encoding a methyltransferase;
(2) The activity of acting on quercetin to produce methoxyquercetin in which the hydroxyl group at the 3 ′ position of quercetin is selectively methylated.
下記の(p)から(r)のいずれかのアミノ酸配列を有するタンパク質。
p)配列表の配列番号4に記載のアミノ酸配列;
q)配列表の配列番号4に記載のアミノ酸配列において1から数個のアミノ酸の欠失、置換及び/又は付加を有するアミノ酸配列を有し、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするアミノ酸配列;
r)配列表の配列番号4に記載のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有し、かつ下記(2)に記載の活性を有するフラボノイド-O-メチル転移酵素をコードするアミノ酸配列;
(2)ケルセチンに作用して、ケルセチンの3'位の水酸基を選択的にメチル化したメトキシケルセチンを生成する活性。
A protein having any one of the following amino acid sequences ( p ) to ( r ):
( P ) the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing;
( Q ) A flavonoid having an amino acid sequence having a deletion, substitution and / or addition of 1 to several amino acids in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 in the Sequence Listing and having the activity described in (2) below An amino acid sequence encoding -O-methyltransferase;
( R ) an amino acid sequence encoding a flavonoid-O-methyltransferase having 90% or more identity to the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 4 of the Sequence Listing and having the activity described in (2) below ;
(2) The activity of acting on quercetin to produce methoxyquercetin in which the hydroxyl group at the 3 ′ position of quercetin is selectively methylated.
請求項4に記載のポリヌクレオチドを含む、ベクター。 A vector comprising the polynucleotide of claim 4 . 請求項4に記載のポリヌクレオチド又は請求項6に記載のベクターが導入された、形質転換細胞。 A transformed cell into which the polynucleotide according to claim 4 or the vector according to claim 6 has been introduced. 請求項7に記載の形質転換細胞を培養し、その培養物から請求項4に記載のポリヌクレオチドによってコードされるタンパク質を回収する工程を含む、請求項4に記載のポリヌクレオチドによってコードされるタンパク質又は請求項5に記載のタンパク質の製造方法。 Culturing the transformed cell according to claim 7, comprising the step of recovering the protein encoded by the polynucleotide of claim 4 from the culture, the protein encoded by the polynucleotide of claim 4 Or the manufacturing method of the protein of Claim 5 . 請求項5に記載のタンパク質又は請求項7に記載の形質転換細胞を、フラボノイド及び/又はその類似体に作用させる工程、及び生成される化合物を回収する工程を含む、メトキシフラボノイド及び/又はその類似体の製造方法。 A step of allowing the protein of claim 5 or the transformed cell of claim 7 to act on a flavonoid and / or an analog thereof, and a step of recovering the produced compound, and a methoxyflavonoid and / or an analog thereof Body manufacturing method. フラボノイド及び/又はその類似体が、ケンフェロール、ケルセチン、ミリセチン、フィセチン、ガランギン、ゴシペチン、モリン、アピゲニン、ルテオリン、ナリンゲニン、タキシフォリン、ブチン、エリオジクチオール、ピノセムブリン、シアニジン、デルフィニジン、カテキン、エピカテキン、エピガロカテキン、エピカテキンガレート、エピガロカテキンガレート、エピアフゼレキン、フィセチニドール、グイブルチニドール、メスキトール、ロビネチニドール/又はその類似体、から成る群から選ばれる少なくとも1種の化合物である、請求項3又は9に記載の製造方法。 Flavonoids and / or analogs thereof are kaempferol, quercetin, myricetin, fisetin, galangin, gosipetin, morin, apigenin, luteolin, naringenin, taxifolin, butyne, eriodictyol, pinocembrin, cyanidin, delphinidin, catechin, epicatechin, epicatechin 10. At least one compound selected from the group consisting of gallocatechin, epicatechin gallate, epigallocatechin gallate, epiafzerequin, fisetinidol, guibrutinidol, mesquitol, robinetinidol / or an analogue thereof, according to claim 3 or 9 . The manufacturing method as described. 求項5に記載のタンパク質を含む、酵素剤。 , Enzyme preparation comprising the protein according to Motomeko 5.
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