JP6455134B2 - Novel glucose dehydrogenase - Google Patents

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Description

本発明はグルコースデヒドロゲナーゼ(「GDH」とも表す。)に関する。また、本発明は、フラビンアデニンジヌクレオチド(「FAD」とも表す。)を補酵素とするフラビンアデニンジヌクレオチド依存性グルコースデヒドロゲナーゼ(「FADGDH」とも表す。)、FADGDHの製造方法、及びFADGDHを用いたグルコース測定方法、グルコースセンサ及びグルコースアッセイキット等に関する。 The present invention relates to glucose dehydrogenase (also referred to as “GDH”). The present invention also uses a flavin adenine dinucleotide-dependent glucose dehydrogenase (also referred to as “FADGDH”), a method for producing FADGDH, and FADGDH using flavin adenine dinucleotide (also referred to as “FAD”) as a coenzyme. The present invention relates to a glucose measurement method, a glucose sensor, a glucose assay kit, and the like.

血糖自己測定(SMBG:Self−Monitoring of Blood Glucose)は糖尿病患者が自己の血糖値を管理し、治療に活用するために重要である。近年、SMBGのために、電気化学的バイオセンサを用いた簡易型の自己血糖測定器が広く用いられている。バイオセンサは、絶縁性の基板上に電極、酵素反応層を形成した装置である。 Self-monitoring of Blood Glucose (SMBG) is important for diabetic patients to manage their blood glucose level and utilize it for treatment. In recent years, a simple self-blood glucose meter using an electrochemical biosensor has been widely used for SMBG. A biosensor is an apparatus in which an electrode and an enzyme reaction layer are formed on an insulating substrate.

FAD依存型グルコースデヒドロゲナーゼ(EC 1.1.99.10)は、主に血中グルコース濃度測定に用いられる酵素であり、以下の反応を触媒する。
D−グルコース + 電子受容体(酸化型)
→ D−グルコノ−δ−ラクトン + 電子受容体(還元型)
FAD-dependent glucose dehydrogenase (EC 1.1.9.10.10) is an enzyme mainly used for blood glucose concentration measurement and catalyzes the following reaction.
D-glucose + electron acceptor (oxidized form)
→ D-glucono-δ-lactone + electron acceptor (reduced form)

血中グルコース定量用酵素としては、グルコースデヒドロゲナーゼ、及びグルコースオキシダーゼ(「GO」とも表す。)(EC 1.1.3.4)等が挙げられる。GOを用いた方法は、測定サンプル中の溶存酸素の影響を受けやすく、溶存酸素が測定結果に影響を及ぼすといった問題点が指摘されている。一方でGDHでもピロロキノリンキノン依存型グルコース脱水素酵素(「PQQGDH」とも表す。)(EC 1.1.5.2(旧EC 1.1.99.17))は、溶存酸素の影響を受けないが、マルトースやラクトースといったグルコース以外の糖類にも作用するため正確な血糖値の測定には適していない。フラビン結合型グルコース脱水素酵素(「FADGDH」とも表す)は、溶存酸素の影響を受けず、マルトースにもほとんど作用しない。代表的なものとして特許文献1記載のムコール属糸状菌由来FADGDHなどがある。   Examples of enzymes for quantifying blood glucose include glucose dehydrogenase and glucose oxidase (also referred to as “GO”) (EC 1.1.3.4). It has been pointed out that the method using GO is easily affected by dissolved oxygen in the measurement sample, and that dissolved oxygen affects the measurement result. On the other hand, pyrroloquinoline quinone-dependent glucose dehydrogenase (also referred to as “PQQGDH”) (EC 1.1.5.2 (formerly EC 1.1.9.17)) is also affected by dissolved oxygen. Although it acts on sugars other than glucose such as maltose and lactose, it is not suitable for accurate blood glucose measurement. Flavin-binding glucose dehydrogenase (also referred to as “FADGDH”) is not affected by dissolved oxygen and hardly acts on maltose. A representative example is the FADGDH derived from Mucor fungus described in Patent Document 1.

ところで、グルコースセンサが使用される環境は室内であり、グルコースセンサを使用する一般ユーザーがセンサストリップを使用する際に厳密な温度管理を行うことはまれである。従って、個人によって保管されるグルコースセンサが曝される温度は、気候の変化により広い(例えば0℃〜40℃)。   By the way, the environment where the glucose sensor is used is indoors, and it is rare that a general user who uses the glucose sensor performs strict temperature management when using the sensor strip. Accordingly, the temperature to which a glucose sensor stored by an individual is exposed is wider due to climate change (eg, 0 ° C. to 40 ° C.).

一般的に、酵素の反応性は反応条件が低温になるほど低くなる傾向が知られており、FADGDHも例外ではない。また、冬場はかなり低い温度(例えば、2〜10℃)で使用されることが想定される。かかる知見に基づくと、室温が低い状況で使用されるグルコースセンサは実際よりも低い血糖値を示す可能性がある。   In general, it is known that the reactivity of an enzyme tends to decrease as the reaction conditions become lower, and FADGDH is no exception. Further, it is assumed that the winter season is used at a considerably low temperature (for example, 2 to 10 ° C.). Based on this finding, a glucose sensor used in a situation where the room temperature is low may show a lower blood glucose level than actual.

実際に、「医療と検査機器・試薬」という業界紙において、『SMBG装置とPOCT対応血糖測定装置のすみ分け』(2009年32(6)P.707−713)の中で、SMBG装置の注意点として、環境温度条件が低温度域および高温度域の場合に、測定値がISO15197の許容範囲から外れる装置も多く、測定値が極端に低値や高値を示す場合は医療事故の要因になりうることが指摘されている。   In fact, in the industry paper “Medical and Testing Equipment / Reagents”, “SBGing of blood glucose measuring device and POCT compatible blood glucose measuring device” (2009 32 (6) P.707-713) On the other hand, when the environmental temperature conditions are low temperature range and high temperature range, there are many devices whose measured values fall outside the allowable range of ISO15197, and if the measured values show extremely low or high values, it may cause a medical accident. It has been pointed out.

一方、血糖センサ用チップの作製工程においては、加熱乾燥処理を施す場合があり、GDH溶液を反応層上に蒸発乾固させる工程を踏むことが少なくない。かかる加温処理は50℃以上の温度で実施され、製造の効率化に有効である。しかし、一般的にタンパク質は熱による変性が起こることが知られており、十分な熱安定性を有さない酵素は、大幅な熱失活をおこす危険性がある。 On the other hand, in the manufacturing process of the blood glucose sensor chip, a heat drying process may be performed, and a process of evaporating and drying the GDH solution on the reaction layer is often performed. Such heating treatment is carried out at a temperature of 50 ° C. or higher, which is effective for improving the efficiency of production. However, it is generally known that proteins are denatured by heat, and an enzyme that does not have sufficient heat stability has a risk of significant heat inactivation.

また作製後のセンサストリップは、通常においては室温程度の温度で最長2年の保証期間を設ける場合が多く、かかる要求を満たすためには、酵素自身の高い安定性が望まれることは想像に難くない。熱安定性に優れる酵素は、一般にその立体構造が安定であり、過酷な条件での長期保存により適しているといえる。 In addition, sensor strips after fabrication usually have a warranty period of up to two years at a temperature of about room temperature, and it is difficult to imagine that high stability of the enzyme itself is desired in order to satisfy such requirements. Absent. Enzymes with excellent thermal stability generally have a stable steric structure and can be said to be more suitable for long-term storage under harsh conditions.

FADGDHの反応性に由来する測定精度を改善すべく、反応温度の影響を受けにくいFADGDHとして、特許文献3〜5の出願がなされている。しかし、これらの特許文献記載のFADGDHは熱安定性が不足し、改善の余地を残している。
例えば、特許文献3記載のFADGDHは、その実施例によると50℃での残存活性が0〜40%であり、50℃以降の温度での大幅な失活が予測される。
また、特許文献4記載のFADGDHは、熱安定性に関する実施例がなく、40℃を超える温度における酵素特性について何ら言及されていないので、50℃付近またはそれ以上の温度では十分な安定性を有していない可能性が強く示唆される。
また、本発明者らが見出した特許文献5記載のFADGDHは、50℃での残存活性が80%弱となっており、実質安定とされる残存活性90%以上には届いていない。
In order to improve the measurement accuracy derived from the reactivity of FADGDH, patent documents 3 to 5 have been filed as FADGDH which is hardly affected by the reaction temperature. However, FADGDH described in these patent documents lacks thermal stability and leaves room for improvement.
For example, FADGDH described in Patent Document 3 has a residual activity of 0 to 40% at 50 ° C. according to the examples, and a significant deactivation at temperatures after 50 ° C. is expected.
In addition, FADGDH described in Patent Document 4 has no examples relating to thermal stability, and no mention is made of enzyme properties at temperatures exceeding 40 ° C., so that it has sufficient stability at temperatures around 50 ° C. or higher. It is strongly suggested that this is not done.
Further, FADGDH described in Patent Document 5 found by the present inventors has a residual activity of less than 80% at 50 ° C., and has not reached 90% or more of the residual activity which is considered to be substantially stable.

特開2013−116102JP2013-116102A 特許第4561764号Japanese Patent No. 4556164 WO2013―031664WO2013-031664 WO2013―147206WO2013-147206 特願2014―021623Japanese Patent Application No. 2014-021623

本発明の目的は、低温反応性に優れ、かつ、熱安定性にも優れたFADGDHにより、低温での血糖測定に影響を与えにくく、かつ、センサでの保存安定性が向上したFADGDHを提供することである。   An object of the present invention is to provide FADGDH that is less affected by blood glucose measurement at a low temperature and has improved storage stability in a sensor by FADGDH having excellent low-temperature reactivity and excellent thermal stability. That is.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、高い低温反応性を有し、かつ、従来知られている温度依存性改良型FADGDHよりも熱安定性に優れたFADGDHを見出し、当該FADGDHの種々の特性を調べ、本発明を完成させた。   As a result of diligent research to achieve the above object, the present inventors have obtained FADGDH having high low-temperature reactivity and superior thermal stability to the conventionally known temperature-dependent improved FADGDH. The headline and various characteristics of the FADGDH were investigated, and the present invention was completed.

すなわち、以下に代表される発明が提供される。
項1.
下記の(a)〜(c)を満たすフラビン結合型グルコース脱水素酵素;
(a)下記[1]〜[3]のいずれかのポリペプチドで構成される。
[1]配列番号1に示されるアミノ酸配列を有するポリペプチド
[2]配列番号1に示されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入および/または付加したアミノ酸配列を有し、且つ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチド
[3]配列番号1に示されるアミノ酸配列との同一性が80%以上であるアミノ酸配列を有し、且つ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチド
(b)25℃での作用性を100%としたときの5℃での作用性が35%以上である。
(c)50℃15分処理後の残存活性が90%以上である。
項2.
下記の(d)、(e)のうち少なくとも1つ以上を満たす、項1記載のフラビン結合型グルコース脱水素酵素;
(d)pH安定性:2U/mLの酵素を25℃で16時間処理した後の残存酵素活性が、少なくともpH4.5〜pH7.0の範囲で90%以上である。
(e)至適pH:pH6.0〜6.7の間で最も高い活性を示し、その範囲において、pH6.3(リン酸緩衝液)における活性を100%とした場合と比較して、80%以上の相対活性を示す。
項3.
ポリペプチド部分の分子量が約55kDaである、項1、又は、項2記載のグルコース脱水素酵素
項4.
メタリジウム属に属する糸状菌である、項1〜項3のいずれか1項記載のグルコース脱水素酵素
項5.
以下の(A)〜(H)のいずれかのDNA:
(A)配列番号1に示されるアミノ酸配列をコードするDNA、
(B)配列番号2に示される塩基配列からなるDNA、
(C)配列番号2に示される塩基配列との同一性が80%以上である塩基配列からなり、かつ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA、
(D)配列番号2に示される塩基配列に相補的な塩基配列に対してストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAであり、かつ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA、
(E)配列番号2に示される塩基配列において、1若しくは数個の塩基が置換、欠失、挿入、付加および/または逆位されている塩基配列であり、かつ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA、
(F)配列番号3に示される塩基配列からなるDNA、
(G)配列番号3に示される塩基配列との同一性が80%以上である塩基配列からなり、かつ、真核生物宿主での転写翻訳過程でスプライシングを受け、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA、
(H)配列番号1に示されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入、付加、又は逆位したアミノ酸配列からなり、かつ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA。
項6.
項5に記載のDNAを組み込んだベクター。
項7.
項5に記載のベクターが導入されている形質転換体。
項8.
項5に記載のDNAを保有する微生物を培養し、得られた培養液を精製する、項1に記載のフラビン結合型グルコース脱水素酵素を製造する方法。
項9.
項7に記載の形質転換体を培養し得られた培養液を精製する工程を含む、項8に記載のフラビン結合型グルコース脱水素酵素の製造方法。
項10.
項1に記載のフラビン結合型グルコース脱水素酵素をグルコースに作用させることを含む、グルコース濃度の測定方法。
項11.
項1に記載のフラビン結合型グルコース脱水素酵素を含むグルコースアッセイキット。
項12.
項1に記載のフラビン結合型グルコース脱水素酵素を含むグルコースセンサ。
That is, the invention represented by the following is provided.
Item 1.
A flavin-binding glucose dehydrogenase that satisfies the following (a) to (c):
(A) It is comprised with the polypeptide in any one of following [1]-[3].
[1] Polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 [2] Amino acid sequence in which one or several amino acid residues are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 A polypeptide having glucose dehydrogenase activity [3] having an amino acid sequence having an identity of 80% or more with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and having glucose dehydrogenase activity Polypeptide (b) having an activity at 5 ° C. of 35% or more when the activity at 25 ° C. is defined as 100%.
(C) The residual activity after treatment at 50 ° C. for 15 minutes is 90% or more.
Item 2.
The flavin-binding glucose dehydrogenase according to Item 1, which satisfies at least one of the following (d) and (e):
(D) pH stability: The residual enzyme activity after treatment of 2 U / mL enzyme at 25 ° C. for 16 hours is 90% or more in the range of at least pH 4.5 to pH 7.0.
(E) Optimum pH: The highest activity is shown between pH 6.0 and 6.7, and in that range, the activity at pH 6.3 (phosphate buffer) is 80%, compared with the case where the activity is 100%. % Relative activity.
Item 3.
Item 3. The glucose dehydrogenase according to Item 1 or 2, wherein the polypeptide portion has a molecular weight of about 55 kDa.
Item 4. The glucose dehydrogenase according to any one of Items 1 to 3, which is a filamentous fungus belonging to the genus Metalidium.
DNA of any of the following (A) to (H):
(A) DNA encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(B) DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2,
(C) DNA consisting of a base sequence having identity to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 of 80% or more and encoding a polypeptide having glucose dehydrogenase activity,
(D) a DNA that hybridizes under stringent conditions to a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 and that encodes a polypeptide having glucose dehydrogenase activity;
(E) In the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, one or several bases are substituted, deleted, inserted, added and / or inverted, and have glucose dehydrogenase activity DNA encoding a polypeptide,
(F) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 3,
(G) a polymorphism having a glucose dehydrogenase activity, comprising a nucleotide sequence having an identity of 80% or more with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3 and being spliced during transcription and translation in a eukaryotic host. DNA encoding the peptide,
(H) a polyamino acid sequence comprising one or several amino acid residues substituted, deleted, inserted, added or inverted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and having glucose dehydrogenase activity DNA encoding a peptide.
Item 6.
Item 6. A vector incorporating the DNA of Item 5.
Item 7.
A transformant into which the vector according to Item 5 has been introduced.
Item 8.
Item 6. A method for producing the flavin-binding glucose dehydrogenase according to Item 1, wherein the microorganism containing the DNA according to Item 5 is cultured, and the obtained culture solution is purified.
Item 9.
Item 9. The method for producing a flavin-binding glucose dehydrogenase according to Item 8, comprising a step of purifying a culture solution obtained by culturing the transformant according to Item 7.
Item 10.
A method for measuring a glucose concentration, comprising causing the flavin-binding glucose dehydrogenase according to Item 1 to act on glucose.
Item 11.
A glucose assay kit comprising the flavin-binding glucose dehydrogenase according to Item 1.
Item 12.
A glucose sensor comprising the flavin-binding glucose dehydrogenase according to Item 1.

本発明により、低温での血糖測定に影響を与えにくく、かつ、センサでの保存安定性が向上したFADGDHを提供が可能になる。また、大腸菌、酵母、力ビ等を宿主細胞とした効率的なフラビン結合型GDHが提供される。   According to the present invention, it is possible to provide FADGDH that hardly affects blood glucose measurement at a low temperature and has improved storage stability in a sensor. In addition, efficient flavin-binding GDH using Escherichia coli, yeast, vigor and the like as host cells is provided.

メタリジウム・エスピー・F2114株由来GDHの反応温度依存性を示す。The reaction temperature dependence of Metalidium sp. F2114 origin GDH is shown. メタリジウム・エスピー・F2114株由来GDHの熱安定性を示す。1 shows the thermal stability of GDH derived from Metalidium sp. F2114 strain. メタリジウム・エスピー・F2114株由来GDHの各pHにおける相対活性を示す。The relative activity in each pH of Metalidium sp. F2114 origin GDH is shown. メタリジウム・エスピー・F2114株由来GDHの各pHにおける16時間処理後の活性残存率を示す。The activity residual rate after 16-hour processing in each pH of Metalidium sp. F2114 origin GDH is shown.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の実施形態の一つは、下記の(a)〜(c)を満たすフラビン結合型グルコース脱水素酵素である;
(a)下記[1]〜[3]のいずれかのポリペプチドで構成される。
[1]配列番号1に示されるアミノ酸配列を有するポリペプチド
[2]配列番号1に示されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入および/または付加したアミノ酸配列を有し、且つ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチド
[3]配列番号1に示されるアミノ酸配列との同一性が80%以上であるアミノ酸配列を有し、且つ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチド
(b)25℃での作用性を100%としたときの5℃での作用性が35%以上である。
(c)50℃15分処理後の残存活性が90%以上である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
One of the embodiments of the present invention is a flavin-binding glucose dehydrogenase that satisfies the following (a) to (c):
(A) It is comprised with the polypeptide in any one of following [1]-[3].
[1] Polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 [2] Amino acid sequence in which one or several amino acid residues are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 A polypeptide having glucose dehydrogenase activity [3] having an amino acid sequence having an identity of 80% or more with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and having glucose dehydrogenase activity Polypeptide (b) having an activity at 5 ° C. of 35% or more when the activity at 25 ° C. is defined as 100%.
(C) The residual activity after treatment at 50 ° C. for 15 minutes is 90% or more.

1.フラビン結合型グルコース脱水素酵素(FADGDH)活性
本発明の酵素は、フラビンを補欠分子族として要求するフラビン結合型のGDH(FADGDH)である。GDHは、電子受容体存在下でグルコースの水酸基を酸化してグルコノ−δ−ラクトンを生成する反応を触媒する理化学的性質を有する酵素である。本書においては、この理化学的性質をグルコースデヒドロゲナーゼ活性といい、特に断りが無い限り、「酵素活性」又は「活性」とは、当該酵素活性を意味する。前記電子受容体は、GDHが触媒する反応において、電子の授受を担うことが可能である限り特に制限されないが、例えば、2,6−ジクロロフェノールインドフェノール(DCPIP)、フェナジンメトサルフェート(PMS)、1−メトキシ−5−メチルフェナジウムメチルサルフェート、及びフェリシアン化合物等を使用することができる。
1. Flavin-binding glucose dehydrogenase (FADGDH) activity The enzyme of the present invention is flavin-binding GDH (FADGDH) that requires flavin as a prosthetic group. GDH is an enzyme having physicochemical properties that catalyzes a reaction in which a hydroxyl group of glucose is oxidized to produce glucono-δ-lactone in the presence of an electron acceptor. In this document, this physicochemical property is referred to as glucose dehydrogenase activity, and unless otherwise specified, “enzyme activity” or “activity” means the enzyme activity. The electron acceptor is not particularly limited as long as it is capable of transferring electrons in a reaction catalyzed by GDH. For example, 2,6-dichlorophenolindophenol (DCPIP), phenazine methosulfate (PMS), 1-methoxy-5-methylphenadium methyl sulfate, a ferricyan compound, and the like can be used.

グルコースデヒドロゲナーゼ活性の測定方法としては、種々の方法が知られているが、本書では、DCPIPを電子受容体として用い、反応前後における600nmの波長における試料の吸光度の変化を指標に活性を測定する方法が用いられる。具体的な試薬組成や測定条件は、特にことわらない限り下記のとおりである。   Various methods are known as methods for measuring glucose dehydrogenase activity. In this document, DCPIP is used as an electron acceptor, and the activity is measured by using the change in absorbance of the sample at a wavelength of 600 nm before and after the reaction as an index. Is used. The specific reagent composition and measurement conditions are as follows unless otherwise specified.

グルコースデヒドロゲナーゼ活性の測定方法
<試薬>
1.300mM D−グルコースを含む100mM リン酸緩衝液pH6.5(0.1% TritonX−100を含む)
2.1.6mM 2,6−ジクロロフェノールインドフェノール(DCPIP)溶液
上記D−グルコースを含むリン酸緩衝液20mL、DCPIP溶液10mL、を混合して反応試薬とする。
Method for measuring glucose dehydrogenase activity <Reagent>
1. 100 mM phosphate buffer pH 6.5 containing 300 mM D-glucose (including 0.1% Triton X-100)
2.1.6 mM 2,6-dichlorophenolindophenol (DCPIP) solution 20 mL of phosphate buffer containing D-glucose and 10 mL of DCPIP solution are mixed to obtain a reaction reagent.

<測定条件>
反応試薬3mLを37℃で5分間予備加温する。GDH溶液0.1mLを添加しゆるやかに混和後、水を対照に37℃に制御された分光光度計で、600nmの吸光度変化を5分記録する。反応時間をX軸、吸光度をY軸として測定結果をプロットし、直線部分から(即ち、反応速度が一定になってから)1分間あたりの吸光度変化(ΔODTEST)を測定する。盲検はGDH溶液の代わりにGDHを溶解する溶媒を試薬混液に加えて同様に1分間あたりの吸光度変化(ΔODBLANK)を測定する。これらの値から次の式に従ってGDH活性を求める。ここでGDH活性における1単位(U)とは、濃度1MのD−グルコース存在下で1分間に1マイクロモルのDCPIPを還元する酵素量である。

活性(U/mL)=
{−(ΔODTEST−ΔODBLANK)×3.1×希釈倍率}/{0.85×0.1×1.0}

なお、式中の3.1は反応試薬+酵素溶液の液量(mL)、0.85は本活性測定条件におけるミリモル分子吸光係数(cm/マイクロモル)、0.1は酵素溶液の液量(mL)、1.0はセルの光路長(cm)を示す。本書においては、別段の表示をしない限り、酵素活性は上記の測定方法に従って、測定される。
<Measurement conditions>
Prewarm 3 mL of reaction reagent at 37 ° C. for 5 minutes. Add 0.1 mL of GDH solution and mix gently, then record the absorbance change at 600 nm for 5 minutes using a spectrophotometer controlled at 37 ° C. with water as a control. The measurement results are plotted with the reaction time as the X-axis and the absorbance as the Y-axis, and the change in absorbance per minute (ΔOD TEST ) is measured from the linear portion (that is, after the reaction rate becomes constant). In the blind test, a change in absorbance per minute (ΔOD BLANK ) is similarly measured by adding a solvent that dissolves GDH to the reagent mixture instead of the GDH solution. From these values, the GDH activity is determined according to the following formula. Here, 1 unit (U) in GDH activity is the amount of enzyme that reduces 1 micromole of DCPIP per minute in the presence of D-glucose at a concentration of 1M.

Activity (U / mL) =
{− (ΔOD TEST −ΔOD BLANK ) × 3.1 × dilution ratio} / {0.85 × 0.1 × 1.0}

In the formula, 3.1 is the amount of the reaction reagent + enzyme solution (mL), 0.85 is the molar molecular extinction coefficient (cm 2 / micromol) under the conditions for this activity measurement, and 0.1 is the solution of the enzyme solution. Amount (mL), 1.0 indicates the optical path length (cm) of the cell. In this document, unless otherwise indicated, enzyme activity is measured according to the measurement method described above.

2.低温反応性
本発明のFADGDHは、高い低温反応性を有する。本発明における低温反応性とは、25℃での酵素活性と比較した5℃での酵素活性の相対値として評価される。各温度での酵素反応性は、上記1.に記載のフラビン結合型グルコース脱水素酵素(FADGDH)活性測定法に準じて、その反応温度を5℃または25℃に変更して測定される。本発明のFADGDHの5℃における酵素活性は、25℃における酵素活性と比較して35%以上、好ましくは37%以上、さらに好ましくは39%以上、さらに好ましくは40%以上である。
2. Low temperature reactivity The FADGDH of the present invention has high low temperature reactivity. The low temperature reactivity in the present invention is evaluated as a relative value of the enzyme activity at 5 ° C compared to the enzyme activity at 25 ° C. The enzyme reactivity at each temperature is as described in 1. above. According to the method for measuring flavin-binding glucose dehydrogenase (FADGDH) activity described in 1., the reaction temperature is changed to 5 ° C. or 25 ° C. The enzyme activity at 5 ° C. of the FADGDH of the present invention is 35% or more, preferably 37% or more, more preferably 39% or more, more preferably 40% or more, compared with the enzyme activity at 25 ° C.

3.ポリペプチド
本発明のFADGDHは、上記1.および2.に記載の特性を有し、かつ、さらに下記[1]〜[3]のいずれかのポリペプチドで構成されることを特徴とする。
[1]配列番号1に示されるアミノ酸配列を有するポリペプチド
[2]配列番号1に示されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入および/または付加したアミノ酸配列を有し、且つ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチド
[3]配列番号1に示されるアミノ酸配列との同一性が80%以上であるアミノ酸配列を有し、且つ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチド
3. Polypeptide FADGDH of the present invention comprises the above-mentioned 1. And 2. And further comprising any one of the following polypeptides [1] to [3].
[1] Polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 [2] Amino acid sequence in which one or several amino acid residues are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 A polypeptide having glucose dehydrogenase activity [3] having an amino acid sequence having an identity of 80% or more with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and having glucose dehydrogenase activity Polypeptide having

配列番号1で示されるアミノ酸配列とは、後述する実施例1に示される通り、メタリジウム・エスピー・F2114株に由来するFADGDH(以下、MesGDHとも表す)のアミノ酸配列である。   The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is the amino acid sequence of FADGDH (hereinafter also referred to as MesGDH) derived from Metallicium sp. F2114 strain, as shown in Example 1 described later.

上記[2]のポリペプチドは、グルコース脱水素酵素活性を保持する限度で、配列番号1に示されるアミノ酸において、1若しくは数個のアミノ酸配残基が置換、欠失、挿入および/または付加(以下、これらを纏めて「変異」とも表す。)されたアミノ酸配列を有するポリペプチドである。   The polypeptide of [2] above has substitution, deletion, insertion and / or addition of one or several amino acid residues in the amino acid shown in SEQ ID NO: 1 as long as it retains glucose dehydrogenase activity ( Hereinafter, these are collectively referred to as “mutation”.) A polypeptide having an amino acid sequence.

当該変異がアミノ酸の置換である場合、置換の種類は、特に制限されないが、FADGDHの表現型に顕著な影響を与えないという観点から保存的アミノ酸置換が好ましい。「保存的アミノ酸置換」とは、あるアミノ酸残基を、その側鎖と性質が類似する側鎖を有するアミノ酸残基に置換することをいう。アミノ酸残基はその側鎖によって塩基性側鎖(例えばリシン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性側鎖(例えばアスパラギン酸、グルタミン酸)、非荷電極性側鎖(例えばグリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン)、非極性側鎖(例えばアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、β分岐側鎖(例えばスレオニン、バリン、イソロイシン)、芳香族側鎖(例えばチロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)のように、いくつかのファミリーに分類される。よって、同一のファミリー内のアミノ酸残基間で置換されることが好ましい。   When the mutation is an amino acid substitution, the type of substitution is not particularly limited, but conservative amino acid substitution is preferred from the standpoint that it does not significantly affect the FADGDH phenotype. “Conservative amino acid substitution” refers to substitution of an amino acid residue with an amino acid residue having a side chain similar in nature to the side chain. Depending on the side chain of the amino acid residue, a basic side chain (eg lysine, arginine, histidine), an acidic side chain (eg aspartic acid, glutamic acid), an uncharged polar side chain (eg glycine, asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine) Cysteine), non-polar side chains (eg alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan), β-branched side chains (eg threonine, valine, isoleucine), aromatic side chains (eg tyrosine, phenylalanine, (Tryptophan, histidine). Therefore, it is preferable to substitute between amino acid residues in the same family.

一又は数個の変異は、制限酵素処理、エキソヌクレアーゼやDNAリガーゼ等による処理、位置指定突然変異導入法やランダム突然変異導入法(Molecular Cloning, Third Edition, Chapter 13 ,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)など公知の手法を利用して、GDHをコードするDNAに変異を導入することによって実施することが可能である。また、紫外線照射など他の方法によってもバリアントを得ることができる。バリアントには、GDHを保持する微生物の個体差、種や属の違いに基づく場合などの天然に生じるバリアント(例えば、一塩基多型)も含まれる。   One or several mutations include restriction enzyme treatment, treatment with exonuclease, DNA ligase, etc., site-directed mutagenesis or random mutagenesis (Molecular Cloning, Third Edition, Chapter 13, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New (York) and the like can be carried out by introducing a mutation into DNA encoding GDH. Variants can also be obtained by other methods such as ultraviolet irradiation. Variants also include naturally occurring variants (eg, single nucleotide polymorphisms) such as those based on individual differences in microorganisms that retain GDH, differences in species or genera.

活性を維持するという観点からは、活性部位又は基質結合部位に影響を与えない部位において上記変異が存在することが好ましい。   From the viewpoint of maintaining the activity, it is preferable that the mutation is present at a site that does not affect the active site or the substrate binding site.

上記[3]のポリペプチドは、配列番号1に示されるアミノ酸配列と比較した同一性が80%以上であるアミノ酸配列からなるポリペプチドである。好ましくは、本発明のFADGDHが有するアミノ酸配列と配列番号1に示されるアミノ酸配列との同一性は、85%以上であり、より好ましくは88%以上、更に好ましくは90%以上、より更に好ましくは93%以上、一層好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である。このような一定以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドは、上述するような公知の遺伝子工学的手法に基づいて作成することができる。   The polypeptide [3] is a polypeptide comprising an amino acid sequence having an identity of 80% or more compared to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. Preferably, the identity between the amino acid sequence of FADGDH of the present invention and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is 85% or more, more preferably 88% or more, still more preferably 90% or more, and still more preferably 93% or more, more preferably 95% or more, particularly preferably 98% or more, and most preferably 99% or more. Such a polypeptide comprising an amino acid sequence having a certain identity or more can be prepared based on the known genetic engineering techniques as described above.

一実施形態において、上記[3]のポリペプチドは、配列番号1に示されるアミノ酸配列と完全に一致するアミノ酸配列を有していないことが、より改善された特性を備えるという観点から好ましい。また、同様の観点から、上記(c)のポリペプチドは、組換え発現によって得られたポリペプチドであることが好ましい。組換え発現によって得られるポリペプチドは、天然に存在するポリペプチドとは糖鎖結合等において異なるため、より好ましい特性を有していることが期待される。   In one embodiment, it is preferable from the viewpoint that the polypeptide of [3] does not have an amino acid sequence that completely matches the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 with improved properties. From the same viewpoint, the polypeptide (c) is preferably a polypeptide obtained by recombinant expression. A polypeptide obtained by recombinant expression is expected to have more favorable characteristics because it differs from a naturally occurring polypeptide in sugar chain bonding and the like.

アミノ酸配列の同一性を算出する方法としては、種々の方法が知られている。例えば、市販の又は電気通信回線(インターネット)を通じて利用可能な解析ツールを用いて算出することができる。本書では、全米バイオテクノロジー情報センター(NCBI)の相同性アルゴリズムBLAST(Basic local alignment search tool)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/においてデフォルト(初期設定)のパラメーターを用いることにより、アミノ酸配列の同一性を算出する。   Various methods are known as methods for calculating the identity of amino acid sequences. For example, it can be calculated using an analysis tool that is commercially available or available through a telecommunication line (Internet). In this document, the National Biotechnology Information Center (NCBI) homology algorithm BLAST (Basic local alignment search tool) http: // www. ncbi. nlm. nih. The amino acid sequence identity is calculated by using default (initial setting) parameters in gov / BLAST /.

なお、前記FADGDHを構成するポリペプチドは、シグナルペプチド部分を欠失していてもよい。The Technical University of DenmarkのThe Center for Biological Sequence Analysis(CBS)により提供されているSignalP 4.1(http://www.cbs.dtu.dk/services/signalp/)を用いて、デフォルトの設定での推定によれば、配列番号1に示すアミノ酸配列のうち、1番目から16番目までがシグナル配列と予想される。したがって、この部分を欠失することは酵素特性に不都合な影響をもたらさないと推察される。   In addition, the polypeptide which comprises the said FADGDH may have deleted the signal peptide part. Using SignalP 4.1 (http://www.cbs.dtud./default.) Of The Technical University of Denmark's The Center for Biological Sequence Analysis (CBS) According to the estimation, the first to the 16th amino acid sequence of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is predicted as the signal sequence. Therefore, it is speculated that deleting this part does not have an adverse effect on the enzyme properties.

4.熱安定性
本発明のFADGDHは、熱安定性に優れる。本発明における熱安定性とは、50mMのリン酸カリウム緩衝液(pH6.0)に、FADGDHを、上記1.に記載のFADGDH活性測定法で2U/mlとなるように添加し、各測定対象温度でそれぞれ15分間維持した後の残存酵素活性を比較して評価する。
前記条件において、本発明のFADGDHの各測定対象温度における残存酵素活性は、55℃以下(即ち、0℃〜55℃の温度範囲)において78%以上を示す。
また、前記条件において、本発明のFADGDHの各測定対象温度における残存酵素活性は、50℃以下(即ち、0℃〜50℃の温度範囲)において90%以上を示す。
4). Thermal stability The FADGDH of the present invention is excellent in thermal stability. The heat stability in the present invention means that FADGDH is added to 50 mM potassium phosphate buffer (pH 6.0) and 1. Are added so as to be 2 U / ml by the FADGDH activity measurement method described in 1., and the remaining enzyme activity after maintaining at each measurement target temperature for 15 minutes is compared and evaluated.
Under the above-mentioned conditions, the residual enzyme activity at each measurement target temperature of FADGDH of the present invention is 78% or higher at 55 ° C. or lower (that is, a temperature range of 0 ° C. to 55 ° C.).
Moreover, on the said conditions, the residual enzyme activity in each measuring object temperature of FADGDH of this invention shows 90% or more in 50 degrees C or less (namely, temperature range of 0 degree C-50 degree C).

5.熱安定性以外の諸特性
本発明のFADGDHは、下記5−1〜5−3に示す3つの特性のうち少なくとも1つ以上を備えていることが好ましく、より好ましくはその2つ以上を備え、更に好ましくはその3つの特性の全てを備える。本発明のFADGDHは、上記5−1〜5−3に示す特性を如何なる組合せで備えていても良い。
5). Various characteristics other than thermal stability FADGDH of the present invention preferably has at least one of the following three characteristics shown in 5-1 to 5-3, more preferably two or more of the following characteristics: More preferably, it has all three characteristics. The FADGDH of the present invention may have the characteristics shown in the above 5-1 to 5-3 in any combination.

5−1.分子量
ポリペプチド部分の分子量が、SDS−PAGEで測定した場合に55kDaであること。
「55kDa」とは、SDS−PAGEで分子量を測定した際に、当業者が、通常55kDaの位置にバンドがあると判断する範囲を含むことを意味する。「ポリペプチド部分」とは、実質的に糖鎖が結合していない状態のFADGDHを意味する。微生物によって生産された本発明のFADGDHが糖鎖結合型である場合は、それを熱処理や糖加水分解酵素によって処理することにより、糖鎖を除去した状態(即ち、「ポリペプチド部分」)にすることができる。実質的に糖鎖が結合していない状態とは、熱処理や糖加水分解酵素によって処理された糖鎖結合型FADGDHに不可避的に残存する糖鎖の存在を許容する。よって、FADGDHが本来的に糖鎖結合型でない場合は、それ自体が「ポリペプチド部分」に相当する。
5-1. The molecular weight of the molecular weight polypeptide moiety is 55 kDa as measured by SDS-PAGE.
The term “55 kDa” means that a range in which a person skilled in the art normally determines that there is a band at a position of 55 kDa when molecular weight is measured by SDS-PAGE is included. “Polypeptide moiety” means FADGDH in a state where sugar chains are not substantially bound. When the FADGDH of the present invention produced by a microorganism is a sugar chain-binding type, it is treated with heat treatment or a sugar hydrolase so that the sugar chain is removed (ie, “polypeptide portion”). be able to. The state in which the sugar chains are not substantially bound allows the presence of sugar chains unavoidably remaining in the sugar chain-binding FADGDH treated by heat treatment or sugar hydrolase. Therefore, when FADGDH is not inherently a sugar chain-binding type, it itself corresponds to a “polypeptide moiety”.

糖鎖結合型FADGDHから糖鎖を除去する手段としては、種々の方法が知られている。本書においては、後述する実施例に示すように、糖鎖結合型のFADGDHを100℃で10分間加熱処理をして変性させた後、N−グリコシダーゼEndo H(ニューイングランドバイオラボ社製)を用いて37℃で1時間以上処理する方法を使用することができる。   Various means are known as means for removing sugar chains from sugar chain-binding FADGDH. In this document, as shown in the examples described later, sugar chain-bound FADGDH was denatured by heat treatment at 100 ° C. for 10 minutes, and then N-glycosidase Endo H (manufactured by New England Biolabs) was used. A method of treating at 37 ° C. for 1 hour or longer can be used.

本発明のFADGDHに糖鎖が結合している場合、その分子量は、グルコース脱水素酵素活性、基質特異性、及び比活性などにネガティブに影響しない限り特に制限されない。例えば、糖鎖が結合した状態の本発明FADGDHの分子量は、SDS−PAGEでの測定において、60〜120kDaであることが好ましい。糖鎖結合型のFADGDHは、酵素をより安定にするという観点及び水溶性を高め、水に溶け易くするという観点から好ましい。   When a sugar chain is bound to FADGDH of the present invention, its molecular weight is not particularly limited as long as it does not negatively affect glucose dehydrogenase activity, substrate specificity, specific activity and the like. For example, the molecular weight of the FADGDH of the present invention in a state in which sugar chains are bound is preferably 60 to 120 kDa as measured by SDS-PAGE. Glycan-linked FADGDH is preferable from the viewpoint of making the enzyme more stable and increasing water solubility and facilitating solubility in water.

SDS−PAGEでの分子量の測定は、一般的な手法及び装置を用い、市販される分子量マーカーを用いて行うことができる。   The measurement of the molecular weight by SDS-PAGE can be performed using a commercially available molecular weight marker using a general method and apparatus.

5−2.至適活性pH
pH6.0〜6.7の間で最も高い活性を示し、その範囲において、pH6.3(リン酸緩衝液)における活性を100%とした場合と比較して、80%以上の相対活性を示すこと。
好ましくはpH6.3(リン酸緩衝液)において最も高い活性を示す。
5-2. Optimum active pH
Shows the highest activity between pH 6.0 and 6.7, and in that range shows relative activity of 80% or more compared to the case where the activity at pH 6.3 (phosphate buffer) is 100%. about.
Preferably, the highest activity is exhibited at pH 6.3 (phosphate buffer).

5−3.pH安定性
少なくともpH4.5〜7.0の範囲全体で安定であること。
本発明におけるpH安定性とは、特定のpH条件の下、2U/mLの酵素を25℃で16時間処理した後の残存酵素活性を、処理前の同じpH条件下での酵素活性と比較して評価する。
本発明のFADGDHの各測定対象pHにおける残存酵素活性は、少なくともpH4.5〜7.0の範囲全体で90%以上であることが好ましい。
5-3. pH stability Stable at least over the entire range of pH 4.5-7.0.
The pH stability in the present invention is a comparison between the enzyme activity under the same pH condition before the treatment after treating the 2 U / mL enzyme at 25 ° C. for 16 hours under a specific pH condition. To evaluate.
It is preferable that the residual enzyme activity in each measurement object pH of FADGDH of this invention is 90% or more in the whole range of pH 4.5-7.0 at least.

6.由来
本発明のFADGDHの由来は特に限定されないが、一実施形態において、本発明のFADGDHは、メタリジウム属に属する糸状菌であることが好ましい。さらには、メタリジウム・エスピー・F2114(Metarhizium sp. F2114)株に由来することが好ましい。メタリジウム・エスピー・F2114株は、株式会社ハイファジェネシス(HyphaGenesis Inc.)の微生物ライブラリーに保管されている菌株であり、そこから入手することができる。
6). Origin The origin of the FADGDH of the present invention is not particularly limited, but in one embodiment, the FADGDH of the present invention is preferably a filamentous fungus belonging to the genus Metalidium. Furthermore, it is preferably derived from a Metarhidium sp. F2114 (Metalhispium sp. F2114) strain. Metallicium sp. F2114 strain is a strain stored in a microbial library of Hypha Genesis Inc., and can be obtained therefrom.

本発明のFADGDHには、微生物から直接単離されるFADGDHだけでなく、単離されたFADGDHを蛋白質工学的な方法によりアミノ酸配列等を改変したものや、遺伝子工学的手法により改変したものも含まれる。例えば、前述の、メタリジウム・エスピー・F2114株から取得した酵素を基に明らかになったアミノ酸配列に改変を加えることによって、特性を付与した改変型の酵素であってもよい。   The FADGDH of the present invention includes not only FADGDH directly isolated from microorganisms, but also those obtained by modifying the isolated FADGDH by a protein engineering method or by modifying a genetic engineering method. . For example, it may be a modified enzyme imparted with characteristics by modifying the amino acid sequence revealed based on the enzyme obtained from the above-mentioned Metalidium sp. F2114 strain.

本発明のFADGDHは、単離されたFADGDH又は精製されたFADGDHであることが好ましい。また、本発明のFADGDHは、上記保存に適した溶液中に溶解した状態又は凍結乾燥された状態(例えば、粉末状)で存在してもよい。本発明のFADGDHに関して使用する場合の「単離された」とは、当該酵素以外の成分(例えば、宿主細胞に由来する夾雑タンパク質、他の成分、培養液等)を実質的に含まない状態をいう。具体的には例えば、本発明の単離された酵素は、夾雑タンパク質の含有量が重量換算で全体の約20%未満、好ましくは約10%未満、更に好ましくは約5%未満、より一層好ましくは約1%未満である。一方で、本発明のFADGDHは、保存又は酵素活性の測定に適した溶液(例えば、バッファー)中に存在してもよい。   The FADGDH of the present invention is preferably isolated FADGDH or purified FADGDH. Moreover, FADGDH of this invention may exist in the state melt | dissolved in the solution suitable for the said preservation | save, or the freeze-dried state (for example, powder form). “Isolated” when used in connection with the FADGDH of the present invention means a state that does not substantially contain components other than the enzyme (for example, contaminating proteins derived from host cells, other components, culture fluid, etc.). Say. Specifically, for example, the isolated enzyme of the present invention has a contaminant protein content of less than about 20% by weight, preferably less than about 10%, more preferably less than about 5%, even more preferably. Is less than about 1%. On the other hand, the FADGDH of the present invention may be present in a solution (for example, a buffer) suitable for storage or measurement of enzyme activity.

7.フラビン結合型グルコース脱水素酵素をコードするDNA
本発明の実施形態の一つは、上記の項1.のFADGDHをコードするDNAであり、具体的には以下の(A)〜(H)のいずれかのDNAである。
(A)配列番号1に示されるアミノ酸配列をコードするDNA、
(B)配列番号2に示される塩基配列からなるDNA、
(C)配列番号2に示される塩基配列との同一性が80%以上である塩基配列からなり、かつ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA、
(D)配列番号2に示される塩基配列に相補的な塩基配列に対してストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAであり、かつ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA、
(E)配列番号2に示される塩基配列において、一若しくは数個の塩基が置換、欠失、挿入、付加および/または逆位されている塩基配列であり、かつ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA、
(F)配列番号3に示される塩基配列からなるDNA、
(G)配列番号3に示される塩基配列との同一性が80%以上である塩基配列からなり、かつ、真核生物宿主での転写翻訳過程でスプライシングを受け、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA、
(H)配列番号1に示されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入、付加、又は逆位したアミノ酸配列からなり、かつ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA。
7). DNA encoding flavin-binding glucose dehydrogenase
One of the embodiments of the present invention is the above item 1.. The DNA encoding FADGDH, specifically, one of the following DNAs (A) to (H).
(A) DNA encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(B) DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2,
(C) DNA consisting of a base sequence having identity to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 of 80% or more and encoding a polypeptide having glucose dehydrogenase activity,
(D) a DNA that hybridizes under stringent conditions to a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 and that encodes a polypeptide having glucose dehydrogenase activity;
(E) In the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, one or several bases are substituted, deleted, inserted, added and / or inverted, and have glucose dehydrogenase activity DNA encoding a polypeptide,
(F) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 3,
(G) a polymorphism having a glucose dehydrogenase activity, comprising a nucleotide sequence having an identity of 80% or more with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3 and being spliced during transcription and translation in a eukaryotic host. DNA encoding the peptide,
(H) a polyamino acid sequence comprising one or several amino acid residues substituted, deleted, inserted, added or inverted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and having glucose dehydrogenase activity DNA encoding a peptide.

前記(A)において「タンパク質のアミノ酸配列(ポリペプチドまたはFADGDHなどと言うこともある)をコードするDNA」とは、それを発現させた場合に当該タンパク質が得られるDNA、即ち、当該タンパク質のアミノ酸配列に対応する塩基配列を有するDNAのことをいう。従ってコドンの縮重によって相違するDNAも含まれる。   In the above (A), “a DNA encoding an amino acid sequence of a protein (sometimes referred to as a polypeptide or FADGDH)” refers to a DNA obtained when the protein is expressed, that is, an amino acid of the protein A DNA having a base sequence corresponding to the sequence. Therefore, DNA that differs depending on codon degeneracy is also included.

前記(B)から(G)において、配列番号2は、全鎖長1782bpのメタリジウム・エスピー・F2114株由来GDHのcDNA配列である。また、配列番号3は、メタリジウム・エスピー・F2114株由来GDHの遺伝子配列であり、先頭から数えて348bp〜416bp及び、1640bp〜1697bpの領域はイントロンである。   In the above (B) to (G), SEQ ID NO: 2 is the cDNA sequence of GDH derived from Metallicium sp. F2114 strain having a total chain length of 1782 bp. Further, SEQ ID NO: 3 is the gene sequence of GDH derived from Metallicium sp. F2114 strain, and the region of 348 bp to 416 bp and 1640 bp to 1697 bp counted from the beginning is an intron.

前記(C)および(G)において、本発明のDNAは、それがコードするアミノ酸配列を有するタンパク質が、グルコース脱水素酵素活性を持つタンパク質である限り(好ましくは、さらに上記2.の低温反応性、および/または、上記4.の熱安定性を満たす限り)、前記(C)においては配列番号2に示される塩基配列との同一性が、前記(G)においては配列番号3に示される塩基配列との同一性が、それぞれ80%以上(好ましくは85%以上、より好ましくは88%以上、更に好ましくは90%以上、より更に好ましくは93%以上、一層好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上)である塩基配列を有する。   In the above (C) and (G), the DNA of the present invention is preferably a protein having an amino acid sequence encoded by the DNA as long as it is a protein having glucose dehydrogenase activity (preferably, the low-temperature reactivity described in 2 above). And / or as long as the thermal stability of 4. above is satisfied), the identity with the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in (C) is the same as the base shown in SEQ ID NO: 3 in (G). The identity with the sequence is 80% or more (preferably 85% or more, more preferably 88% or more, still more preferably 90% or more, still more preferably 93% or more, still more preferably 95% or more, particularly preferably 98% or more, most preferably 99% or more).

塩基配列の同一性を算出する方法としては、種々の方法が知られている。例えば、市販の又は電気通信回線(インターネット)を通じて利用可能な解析ツールを用いて算出することができる。本書では、全米バイオテクノロジー情報センター(NCBI)の相同性アルゴリズムBLASTにおいてデフォルト(初期設定)のパラメーターを用いることにより、塩基配列の同一性の値(%)を算出する。   Various methods are known for calculating the identity of base sequences. For example, it can be calculated using an analysis tool that is commercially available or available through a telecommunication line (Internet). In this document, base sequence identity values (%) are calculated by using default (initial setting) parameters in the National Biotechnology Information Center (NCBI) homology algorithm BLAST.

前記(D)において、本発明のDNAは、それがコードするタンパク質がグルコース脱水素活性をもつタンパク質である限り(好ましくは、さらに上記2.の低温反応性、および/または、上記4.の熱安定性を満たす限り)、配列番号2に示される塩基配列に相補的な塩基配列に対してストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAであっても良い。ここで「ストリンジェントな条件」とは、一般には、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。このようなストリンジェントな条件は当業者に公知であって、例えば、Molecular Cloning(Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)を参照して設定することができる。   In the above (D), the DNA of the present invention is preferably (as long as the protein encoded by it is a protein having glucose dehydrogenation activity (preferably, the low-temperature reactivity described in 2. above and / or the heat described in 4. above). DNA that hybridizes under stringent conditions to a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 may be used as long as the stability is satisfied. Here, “stringent conditions” generally refers to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. Such stringent conditions are known to those skilled in the art, and can be set with reference to, for example, Molecular Cloning (Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York).

本書では、「ストリンジェントな条件」とは、以下に示す条件を言う。ハイブリダイゼーション液として50%ホルムアミド、5×SSC(0.15M NaCl, 15mM sodium citrate, pH 7.0)、1×Denhardt溶液、1%SDS、10%デキストラン硫酸、10μg/mlの変性サケ精子DNA、50mMリン酸バッファー(pH7.5))を用いる。   In this document, “stringent conditions” refers to the following conditions. 50% formamide, 5 × SSC (0.15M NaCl, 15 mM sodium citrate, pH 7.0) as a hybridization solution, 1 × Denhardt solution, 1% SDS, 10% dextran sulfate, 10 μg / ml denatured salmon sperm DNA, 50 mM phosphate buffer (pH 7.5)) is used.

このような条件でハイブリダイズするDNAの中には途中にストップコドンが発生したものや、活性中心の変異により活性を失ったものも含まれ得るが、それらについては、市販の活性発現ベクターに組み込み、適当な宿主で発現させて、酵素活性を公知の手法で測定することによって容易に取り除くことができる。   DNA that hybridizes under such conditions may include those in which a stop codon has occurred in the middle or those that have lost activity due to mutations in the active center, but these are incorporated into commercially available active expression vectors. It can be easily removed by expressing it in a suitable host and measuring the enzyme activity by a known method.

前記(E)および(H)において、「数個」とは、特に制限されないが、例えば、全アミノ酸数または全塩基数の約20%未満に相当する数であり、好ましくは約15%未満に相当する数であり、さらに好ましくは約10%未満に相当する数であり、より一層好ましくは約5%未満に相当する数であり、最も好ましくは約1%未満に相当する数である。より具体的には、変異されるアミノ酸残基または塩基の個数は、例えば、2〜160個、好ましくは2〜120個、より好ましくは2〜80個、更に好ましくは2〜40個であり、更に好ましくは2〜10個であり、より更に好ましくは2〜5個である。 In the above (E) and (H), “several” is not particularly limited, but is, for example, a number corresponding to less than about 20% of the total number of amino acids or the total number of bases, preferably less than about 15%. It is a corresponding number, more preferably a number corresponding to less than about 10%, even more preferably a number corresponding to less than about 5%, and most preferably a number corresponding to less than about 1%. More specifically, the number of amino acid residues or bases to be mutated is, for example, 2 to 160, preferably 2 to 120, more preferably 2 to 80, still more preferably 2 to 40, More preferably, it is 2-10, and still more preferably 2-5.

好適な一実施形態において、本発明のFADGDHをコードするDNAは、単離された状態で存在するDNAである。ここで「単離されたDNA」とは、天然状態において共存するその他の核酸やタンパク質等の成分から分離された状態であることをいう。但し、単離されたDNAは、天然状態において隣接する核酸配列(例えばプロモーター領域の配列やターミネーター配列など)など一部の他の核酸成分を含んでいてもよい。例えば染色体DNAの場合の「単離された」状態とは、好ましくは、天然状態において共存する他のDNA成分を実質的に含まない。一方、cDNA分子など遺伝子工学的手法によって調製されるDNAの場合の「単離された」状態では、好ましくは、細胞成分や培養液などを実質的に含まない。同様に、化学合成によって調製されるDNAの場合の「単離された」状態では、好ましくは、dNTPなどの前駆体(原材料)や合成過程で使用される化学物質等を実質的に含まない。尚、それと異なる意味を表すことが明らかでない限り、本明細書において単に「DNA」と記載した場合には単離された状態のDNAを意味する。本発明のDNAには、上記(A)〜(H)のDNAと相補的なDNA(cDNA)も含まれる。   In a preferred embodiment, the DNA encoding FADGDH of the present invention is DNA present in an isolated state. Here, “isolated DNA” refers to a state separated from other components such as nucleic acids and proteins that coexist in the natural state. However, the isolated DNA may contain some other nucleic acid components such as a nucleic acid sequence adjacent in the natural state (for example, a promoter region sequence and a terminator sequence). For example, an “isolated” state in the case of chromosomal DNA is preferably substantially free of other DNA components that coexist in the natural state. On the other hand, the “isolated” state in the case of DNA prepared by genetic engineering techniques such as cDNA molecules is preferably substantially free of cell components, culture medium, and the like. Similarly, the “isolated” state in the case of DNA prepared by chemical synthesis is preferably substantially free of precursors (raw materials) such as dNTPs, chemical substances used in the synthesis process, and the like. In addition, unless it is clear that a different meaning is expressed, when simply described as “DNA” in this specification, it means DNA in an isolated state. The DNA of the present invention also includes DNA (cDNA) complementary to the above DNAs (A) to (H).

本発明のDNAは、本明細書又は添付の配列表が開示する配列情報(特に、配列番号2)を基に、化学的DNA合成法により製造、取得することができ、例えば、標準的な遺伝子工学的手法、分子生物学的手法、生化学的手法などを用いることによって容易に調製することができる(Molecular Cloning 3d Ed, Cold Spring Harbor Lab. Press (2001)等参照)。化学的DNA合成法としては、フォスフォアミダイト法による固相合成法を例示することができる。この合成法には自動合成機を利用することができる。   The DNA of the present invention can be produced and obtained by a chemical DNA synthesis method based on the sequence information disclosed in this specification or the attached sequence listing (particularly SEQ ID NO: 2). For example, a standard gene It can be easily prepared by using an engineering method, a molecular biological method, a biochemical method, or the like (see Molecular Cloning 3d Ed, Cold Spring Harbor Lab. Press (2001), etc.). As a chemical DNA synthesis method, a solid phase synthesis method by a phosphoramidite method can be exemplified. An automatic synthesizer can be used for this synthesis method.

また、本発明のGDH生産に用いるDNAの入手方法としては、化学的にDNA鎖を合成するか、もしくは合成した一部オーバーラップするオリゴDNA短鎖を、PCR法を利用して接続することにより、本発明のGDHの全長をコードするDNAを構築することも可能である。化学合成もしくはPCR法との組み合わせで全長DNAを構築することの利点は、該遺伝子を導入する宿主に合わせて使用コドンを遺伝子全長にわたり設計できる点にある。同一のアミノ酸をコードする複数のコドンは均一に使用されるわけではなく、生物種によってその使用頻度が異なる。一般にある生物種において高発現する遺伝子に含まれるコドンは、その生物種において使用頻度の高いコドンを多く含んでおり、逆に発現量の低い遺伝子は使用頻度の低いコドンの存在がボトルネックとなって高発現を妨げている例が少なくない。異種遺伝子の発現に際し、その遺伝子配列を宿主生物において使用頻度の高いコドンに置換することで該異種タンパク質発現量が増大した例はこれまでに多数報告されており、このような使用コドンの改変は異種遺伝子発現量の増大に効果があると期待される。   In addition, as a method for obtaining DNA used for GDH production of the present invention, a DNA strand is chemically synthesized or a synthesized partially overlapping oligo DNA short chain is connected by using a PCR method. It is also possible to construct a DNA encoding the full length of the GDH of the present invention. The advantage of constructing full-length DNA in combination with chemical synthesis or PCR is that the codons used can be designed over the entire length of the gene in accordance with the host into which the gene is introduced. A plurality of codons encoding the same amino acid are not used uniformly, and the frequency of use varies depending on the species. In general, codons contained in genes that are highly expressed in a given species contain many codons that are frequently used in that species, and conversely, the presence of codons that are used infrequently becomes a bottleneck for genes with low expression levels. There are many examples that prevent high expression. In the expression of a heterologous gene, many examples have been reported so far in which the expression level of the heterologous protein has been increased by replacing the gene sequence with a codon that is frequently used in the host organism. It is expected to be effective in increasing the expression level of heterologous genes.

上記の理由から、本発明のGDHをコードするDNAは、それが導入される宿主細胞により適したコドン(即ち、該宿主において使用頻度の高いコドン)に改変すること(最適化)が望ましい。各宿主のコドン使用頻度は、該宿主生物のゲノム配列上に存在する全遺伝子における各コドンの使用される割合で定義され、たとえば1000コドンあたりの使用回数で表される。またコドン使用頻度は、その全ゲノム配列の解明されていない生物にあっては代表的な複数遺伝子の配列から近似的に算出することも可能である。組換えようとする宿主生物におけるコドン使用頻度のデータは、例えば(財)かずさDNA研究所のホームページ(http://www.kazusa.or.jp)に公開されている遺伝暗号使用頻度データベースを用いることができ、または各生物におけるコドン使用頻度を記した文献を参照してもよく、あるいは使用する宿主生物のコドン使用頻度データを自ら決定してもよい。入手したデータと導入しようとする遺伝子配列を参照し、遺伝子配列に用いられているコドンの中で宿主生物において使用頻度の低いものを、同一のアミノ酸をコードし使用頻度の高いコドンに置換すればよい。このような使用頻度の高いコドンとしては、例えば宿主が大腸菌K12株である場合にあっては、GlyにはGGTまたはGGC、GluにはGAA、AspにはGAT、ValにはGTG、AlaにはGCG、ArgにはCGTまたはCGC、SerにはAGC、LysにはAAA、IleにはATTまたはATC、ThrにはACC、LeuにはCTG、GlnにはCAG、ProにはCCGなどが挙げられる。   For the above reasons, it is desirable to modify (optimize) the DNA encoding the GDH of the present invention into a codon more suitable for the host cell into which it is introduced (that is, a codon frequently used in the host). The codon usage frequency of each host is defined by the ratio of each codon used in all genes present on the genome sequence of the host organism, and is expressed, for example, by the number of times used per 1000 codons. In addition, the codon usage frequency can be approximately calculated from the sequence of a plurality of typical genes in an organism whose entire genome sequence has not been elucidated. The data on the frequency of codon usage in the host organism to be recombined uses, for example, the genetic code frequency database published on the website of Kazusa DNA Research Institute (http://www.kazusa.or.jp). Or you can refer to the literature describing the codon usage in each organism, or you can determine the codon usage data for the host organism you are using. By referring to the obtained data and the gene sequence to be introduced and replacing the codon used in the gene sequence that is not frequently used in the host organism with a codon that encodes the same amino acid and is frequently used Good. As such a frequently used codon, for example, when the host is E. coli K12, Gly is GGT or GGC, Glu is GAA, Asp is GAT, Val is GTG, and Ala is GCG and Arg are CGT or CGC, Ser is AGC, Lys is AAA, Ile is ATT or ATC, Thr is ACC, Leu is CTG, Gln is CAG, Pro is CCG, and the like.

標準的な遺伝子工学的手法としては、具体的には、本発明のFADGDHが発現される適当な起源微生物より、常法に従ってcDNAライブラリーを調製し、該ライブラリーから、本発明のDNA配列(例えば、配列番号2の塩基配列)に特有の適当なプローブや抗体を用いて所望クローンを選択することにより実施できる〔Proc. Natl. Acad. Sci., USA., 78, 6613(1981)等参照〕。   Specifically, as a standard genetic engineering technique, a cDNA library is prepared according to a conventional method from an appropriate source microorganism in which the FADGDH of the present invention is expressed, and the DNA sequence of the present invention ( For example, it can be carried out by selecting a desired clone using an appropriate probe or antibody peculiar to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 [Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 78, 6613 (1981) etc.].

cDNAライブラリーを調整するための起源微生物は、本発明のFADGDHを発現する微生物であれば特に制限されないが、好ましくは、メタリジウム属に分類される微生物である。   The source microorganism for preparing the cDNA library is not particularly limited as long as it is a microorganism that expresses FADGDH of the present invention, but is preferably a microorganism classified into the genus Metalidium.

微生物からの全RNAの分離、mRNAの分離や精製、cDNAの取得とそのクローニング等は、いずれも常法に従って実施することができる。本発明のDNAをcDNAライブラリーからスクリーニングする方法も、特に制限されず、通常の方法に従うことができる。例えば、cDNAによって産生されるポリペプチドに対して、該ポリペプチド特異抗体を使用した免疫的スクリーニングにより対応するcDNAクローンを選択する方法、目的のヌクレオチド配列に選択的に結合するプローブを用いたプラークハイブリダイゼーション、コロニーハイブリダイゼーション等やこれらの組合せ等を適宜選択して実施することができる。   Isolation of total RNA from microorganisms, isolation and purification of mRNA, acquisition of cDNA and its cloning, etc. can all be carried out according to conventional methods. The method for screening the DNA of the present invention from a cDNA library is not particularly limited, and can be performed according to a usual method. For example, for a polypeptide produced by cDNA, a method for selecting a corresponding cDNA clone by immunoscreening using the polypeptide-specific antibody, a plaque high using a probe that selectively binds to a target nucleotide sequence Hybridization, colony hybridization, etc., and combinations thereof can be selected as appropriate.

DNAの取得に際しては、PCR法またはその変法によるDNA若しくはRNA増幅法が好適に利用できる。殊に、ライブラリーから全長のcDNAが得られ難いような場合には、RACE法、特に5’−RACE法〔M.A. Frohman, et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA., 8, 8998 (1988)〕等の採用が好適である。   In obtaining DNA, a PCR method or a modified DNA or RNA amplification method thereof can be suitably used. In particular, when it is difficult to obtain a full-length cDNA from a library, the RACE method, particularly the 5'-RACE method [M. A. Frohman, et al. , Proc. Natl. Acad. Sci. USA. , 8, 8998 (1988)].

PCR法の採用に際して使用されるプライマーは、配列番号2の塩基配列に基づいて適宜設計し合成することができる。尚、増幅させたDNA若しくはRNA断片の単離精製は、前記の通り常法に従うことができ、例えばゲル電気泳動法、ハイブリダイゼーション法等によることができる。   Primers used for the PCR method can be appropriately designed and synthesized based on the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2. In addition, isolation and purification of the amplified DNA or RNA fragment can be carried out according to a conventional method as described above, for example, by gel electrophoresis, hybridization or the like.

本発明のDNAを使用することにより、本発明のFADGDHを容易に大量に、安定して製造することができる。   By using the DNA of the present invention, the FADGDH of the present invention can be easily and stably produced in large quantities.

7.ベクター
本発明のベクターは、上記7.で説明する本発明のFADGDHをコードするDNAが組み込まれたベクターである。ここで「ベクター」とは、それに挿入された核酸分子を細胞等のターゲット内へと輸送することができる核酸性分子(キャリアー)であり、適当な宿主細胞内で本発明のDNAを複製可能であり、且つ、その発現が可能である限り、その種類や構造は特に限定されない。即ち、本発明のベクターは発現ベクターである。ベクターの種類は、宿主細胞の種類を考慮して適当なベクターが選択される。ベクターの具体例としては、プラスミドベクター、コスミドベクター、ファージベクター、ウイルスベクター(アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、レトロウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター等)等を挙げることができる。また、糸状菌を宿主とする場合に適したベクターや、セルフクローニングに適したベクターを使用することも可能である。
7). Vector The vector of the present invention is the above-mentioned 7. The vector into which the DNA encoding FADGDH of the present invention described in the above is incorporated. Here, the “vector” is a nucleic acid molecule (carrier) capable of transporting a nucleic acid molecule inserted therein into a target such as a cell, and can replicate the DNA of the present invention in an appropriate host cell. The type and structure are not particularly limited as long as it can be expressed. That is, the vector of the present invention is an expression vector. As the type of vector, an appropriate vector is selected in consideration of the type of host cell. Specific examples of the vector include a plasmid vector, a cosmid vector, a phage vector, a virus vector (an adenovirus vector, an adeno-associated virus vector, a retrovirus vector, a herpes virus vector, etc.) and the like. It is also possible to use a vector suitable for using a filamentous fungus as a host or a vector suitable for self-cloning.

大腸菌を宿主とする場合は、例えば、M13ファージ又はその改変体、λファージ又はその改変体、pBR322又はその改変体(pB325、pAT153、pUC8など)など)を使用することができる。酵母を宿主とする場合は、pYepSec1、pMFa、pYES2等を使用することができる。糸状菌を宿主とするときは、pUN1、pUSC等を使用することができる。昆虫細胞を宿主とする場合は、例えば、pAc、pVL等が使用でき、哺乳類細胞を宿主とする場合は、例えば、pCDM8、pMT2PC等を使用することができるが、これらに限定される訳ではない。   When Escherichia coli is used as a host, for example, M13 phage or a variant thereof, λ phage or a variant thereof, pBR322 or a variant thereof (pB325, pAT153, pUC8, etc.) can be used. When yeast is used as a host, pYepSec1, pMFa, pYES2, etc. can be used. When a filamentous fungus is used as a host, pUN1, pUSC and the like can be used. When insect cells are used as hosts, for example, pAc and pVL can be used. When mammalian cells are used as hosts, for example, pCDM8 and pMT2PC can be used, but the present invention is not limited thereto. .

発現ベクターは通常、挿入された核酸の発現に必要なプロモーター配列や発現を促進させるエンハンサー配列等を含む。選択マーカーを含む発現ベクターを使用することもできる。かかる発現ベクターを用いた場合には選択マーカーを利用して発現ベクターの導入の有無(及びその程度)を確認することができる。本発明のDNAのベクターへの挿入、選択マーカー遺伝子の挿入(必要な場合)、プロモーターの挿入(必要な場合)等は標準的な組換えDNA技術(例えば、Molecular Cloning, Third Edition, 1.84, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New Yorkを参照することができる、制限酵素及びDNAリガーゼを用いた周知の方法)を用いて行うことができる。   Expression vectors usually contain a promoter sequence necessary for expression of the inserted nucleic acid, an enhancer sequence that promotes expression, and the like. An expression vector containing a selectable marker can also be used. When such an expression vector is used, the presence or absence of the expression vector (and the degree thereof) can be confirmed using a selection marker. Insertion of the DNA of the present invention into a vector, insertion of a selectable marker gene (if necessary), insertion of a promoter (if necessary), etc. are performed by standard recombinant DNA techniques (for example, Molecular Cloning, Third Edition, 1.84). , Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, which is a well-known method using restriction enzymes and DNA ligase).

8.形質転換体
本発明は、宿主細胞に本発明のDNAが導入された形質転換体に関する。本発明のDNAの宿主への導入手段は特に制限されないが、例えば、上記7.で説明するベクターに組み込まれた状態で宿主に導入される。宿主細胞は、本発明のDNAを発現してFADGDHを生産することが可能である限り、特に制限されない。具体的には、大腸菌、枯草菌等の原核細胞や、酵母、カビ、昆虫細胞、植物培養細胞、哺乳動物細胞等の真核細胞等を使用することができる。
8). Transformant The present invention relates to a transformant in which the DNA of the present invention is introduced into a host cell. The means for introducing the DNA of the present invention into the host is not particularly limited. And introduced into a host in a state of being incorporated into a vector described in 1. The host cell is not particularly limited as long as it can express the DNA of the present invention and produce FADGDH. Specifically, prokaryotic cells such as Escherichia coli and Bacillus subtilis, eukaryotic cells such as yeast, mold, insect cells, plant culture cells, and mammalian cells can be used.

宿主が原核細胞の場合は、エシェリヒア属、バチルス属、ブレビバチルス属、コリネバクテリウム属などが例として挙げられ、それぞれ、エシェリヒア・コリC600、エシェリヒア・コリHB101、エシェリヒア・コリDH5α、バチルス・サブチリス、ブレビバチルス・チョウシネンシス、コリネバクテリウム・グルタミカムなどが例として挙げられる。また、ベクターとしてはpBR322、pUC19、pBluescriptなどが例として挙げられる。   When the host is a prokaryotic cell, examples include the genus Escherichia, the genus Bacillus, the genus Brevibacillus, the genus Corynebacterium, and the like. Examples include Escherichia coli C600, Escherichia coli HB101, Escherichia coli DH5α, Bacillus subtilis, Examples include Brevibacillus choshinensis and Corynebacterium glutamicum. Examples of the vector include pBR322, pUC19, and pBluescript.

宿主が酵母の場合は、サッカロミセス属、シゾサッカロミセス属、キャンデイダ属、ピキア属、クリプトコッカス属などが例として挙げられ、それぞれ、サッカロミセス・セレビシエ、シゾサッカロミセス・ポンベ、キャンデイダ・ウチリス、ピキア・パストリス、クリプトコッカス・エスピーなどが例として挙げられる。ベクターとしてはpAUR101、pAUR224、pYE32などが挙げられる。宿主が糸状菌細胞である場合は、アスペルギルス属、トリコデルマ属、メタリジウム属などが例として挙げられ、それぞれ、アスペルギルス・オリゼー、アスペルギルス・ニガー、トリコデルマ・レセイ、メタリジウム・エスピー等を例示することができる。   When the host is yeast, examples include Saccharomyces genus, Schizosaccharomyces genus, Candida genus, Pichia genus, Cryptococcus genus, etc., respectively, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Candida utilis, Pichia pastoris, An example is Cryptococcus sp. Examples of the vector include pAUR101, pAUR224, and pYE32. When the host is a filamentous fungal cell, Aspergillus genus, Trichoderma genus, Metalidium genus and the like are mentioned as examples, and Aspergillus oryzae, Aspergillus niger, Trichoderma reesei, Metalidium sp.

本発明においては、FADGDHが単離されたメタリジウム・エスピー・F2114株を宿主とすることも好ましい。即ち、形質転換体では、通常、外来性のDNAが宿主細胞中に存在するが、DNAが由来する微生物を宿主とするいわゆるセルフクローニングによって得られる形質転換体も好適な実施形態である。   In the present invention, it is also preferable to use the Metalidium sp. F2114 strain from which FADGDH is isolated as a host. That is, in the transformant, exogenous DNA is usually present in the host cell, but a transformant obtained by so-called self-cloning using a microorganism from which the DNA is derived as a host is also a preferred embodiment.

本発明の形質転換体は、好ましくは、上記7.に示される発現ベクターを用いたトランスフェクション乃至はトランスフォーメーションによって調製される。形質転換は、一過性であっても安定的な形質転換であってもよい。トランスフェクション及びトランスフォーメーションはリン酸カルシウム共沈降法、エレクトロポーレーション、リポフェクション、マイクロインジェクション、Hanahanの方法、酢酸リチウム法、プロトプラスト−ポリエチレングリコール法、等を利用して実施することができる。   The transformant of the present invention is preferably the above-mentioned 7. It is prepared by transfection or transformation using the expression vector shown in 1. Transformation may be transient or stable. Transfection and transformation can be performed using calcium phosphate coprecipitation method, electroporation, lipofection, microinjection, Hanahan method, lithium acetate method, protoplast-polyethylene glycol method, and the like.

本発明の形質転換体は、本発明のFADGDHを産生する能力を有するため、それを用いて効率的に本発明のFADGDHを製造することが可能となる。   Since the transformant of the present invention has the ability to produce the FADGDH of the present invention, the FADGDH of the present invention can be efficiently produced using the transformant.

9.フラビン結合型グルコース脱水素酵素の製造方法
本発明のFADGDHは、典型的には、本発明のFADGDHの生産能を有する微生物を培養することで製造される。培養に供される微生物は、本発明のFADGDHを産生する能力を有する限り特に制限されず、例えば、上記6.に示すメタリジウム・エスピー・F2114株及び上記8.に示す形質転換体を好適に利用することができる。
9. Production method of flavin-binding glucose dehydrogenase The FADGDH of the present invention is typically produced by culturing a microorganism capable of producing the FADGDH of the present invention. The microorganism used for the culture is not particularly limited as long as it has the ability to produce FADGDH of the present invention. Metallicium sp. F2114 strain shown in the above and 8. The transformant shown in can be suitably used.

上記のメタリジウム・エスピー・F2114株は、株式会社ハイファジェネシスが保有する菌株である。   The above-mentioned Metalidium SP F2114 strain is a strain possessed by Hyphagenesis Co., Ltd.

培養方法及び培養条件は、本発明のFADGDHが生産される限り特に限定されない。即ち、FADGDHが生産されることを条件として、使用する微生物の生育に適合した方法及び条件を適宜設定できる。以下に、培養条件として、培地、培養温度、及び培養時間を例示する。   The culture method and culture conditions are not particularly limited as long as the FADGDH of the present invention is produced. That is, on the condition that FADGDH is produced, a method and conditions suitable for the growth of the microorganism to be used can be appropriately set. Hereinafter, examples of the culture conditions include a culture medium, a culture temperature, and a culture time.

培地としては、使用する微生物が生育可能な培地であれば、特に制限されない。例えば、グルコース、シュクロース、ゲンチオビオース、可溶性デンプン、グリセリン、デキストリン、糖蜜、有機酸等の炭素源、更に硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、あるいは、ペプトン、酵母エキス、コーンスティープリカー、カゼイン加水分解物、ふすま、肉エキス等の窒素源、更にカリウム塩、マグネシウム塩、ナトリウム塩、リン酸塩、マンガン塩、鉄塩、亜鉛塩等の無機塩を添加したものを用いることができる。使用する微生物の生育を促進するためにビタミン、アミノ酸などを培地に添加してもよい。   The medium is not particularly limited as long as the microorganism to be used can grow. For example, carbon sources such as glucose, sucrose, gentiobiose, soluble starch, glycerin, dextrin, molasses, organic acids, ammonium sulfate, ammonium carbonate, ammonium phosphate, ammonium acetate, or peptone, yeast extract, corn steep liquor, casein Nitrogen sources such as hydrolysates, bran and meat extracts, and further added with inorganic salts such as potassium salts, magnesium salts, sodium salts, phosphates, manganese salts, iron salts and zinc salts can be used. In order to promote the growth of the microorganisms to be used, vitamins, amino acids and the like may be added to the medium.

メタリジウム・エスピー・F2114株を培養して本発明のFADGDHを得る場合は、その微生物の栄養生理的性質を考慮して培養条件を選択すればよい。多くの場合は液体培養で行い、工業的には通気攪拌培養を行うのが有利である。ただし、生産性を考えた場合に、固体培養で行った方が有利な場合もある。   When culturing Metalidium sp. F2114 strain to obtain FADGDH of the present invention, culture conditions may be selected in consideration of the nutritional physiological properties of the microorganism. In many cases, it is advantageous to use liquid culture and industrially perform aeration and agitation culture. However, when productivity is considered, it may be advantageous to carry out by solid culture.

培地のpHは、培養する微生物の生育に適していればよく、例えば約3〜8、好ましくは約5〜7程度に調整し、培養温度は通常約10〜50℃、好ましくは約25〜35℃程度で、1〜15日間、好ましくは1〜7日間程度好気的条件下で培養する。培養法としては例えば振盪培養法、ジャー・ファーメンターによる好気的深部培養法が利用できる。   The pH of the medium is only required to be suitable for the growth of the microorganism to be cultured. For example, it is adjusted to about 3 to 8, preferably about 5 to 7, and the culture temperature is usually about 10 to 50 ° C., preferably about 25 to 35. Culturing is carried out under aerobic conditions at about 0 ° C. for 1 to 15 days, preferably about 1 to 7 days. As the culture method, for example, a shaking culture method or an aerobic deep culture method using a jar fermenter can be used.

上記のような条件で培養した後、培養液又は菌体よりFADGDHを回収することが好ましい。FADGDHを菌体外に分泌する微生物を用いる場合は、例えば培養上清をろ過、遠心処理等することによって不溶物を除去した後、限外ろ過膜による濃縮、硫安沈殿等の塩析、透析、各種クロマトグラフィーなどを適宜組み合わせて分離、精製を行うことにより本酵素を得ることができる。メタリジウム・エスピー・F2114株が産生するフラビン結合型グルコース脱水素酵素は基本的に分泌型のタンパク質である。   After culturing under the above conditions, FADGDH is preferably recovered from the culture solution or the bacterial cells. When using microorganisms that secrete FADGDH outside the cells, for example, the culture supernatant is filtered, centrifuged to remove insolubles, concentrated by ultrafiltration membrane, salting out such as ammonium sulfate precipitation, dialysis, The present enzyme can be obtained by performing separation and purification by appropriately combining various types of chromatography. The flavin-binding glucose dehydrogenase produced by Metalidium sp. F2114 strain is basically a secreted protein.

他方、菌体内から回収する場合には、例えば菌体を加圧処理、超音波処理、機械的手法、又はリゾチーム等の酵素を利用した手法等によって破砕した後、必要に応じて、EDTA等のキレート剤及び界面活性剤を添加してFADGDHを可溶化し、水溶液として分離採取し、分離、精製を行うことにより本酵素を得ることができる。ろ過、遠心処理などによって予め培養液から菌体を回収した後、上記一連の工程(菌体の破砕、分離、精製)を行ってもよい。   On the other hand, when recovering from the microbial cells, for example, the microbial cells are crushed by pressure treatment, ultrasonic treatment, mechanical method, or a method using an enzyme such as lysozyme, and if necessary, such as EDTA. This enzyme can be obtained by adding a chelating agent and a surfactant to solubilize FADGDH, separating and collecting the solution as an aqueous solution, and performing separation and purification. After the cells are collected from the culture solution in advance by filtration, centrifugation, or the like, the above series of steps (crushing, separating, and purifying the cells) may be performed.

精製は、例えば、減圧濃縮、膜濃縮、さらに硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウムなどの塩析処理、あるいは親水性有機溶媒、例えばメタノール、エタノール、アセトンなどによる分別沈殿法により沈殿処理、加熱処理や等電点処理、吸着剤あるいはゲルろ過剤などによるゲルろ過、吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー等を適宜組み合わせて実施することができる。   Purification includes, for example, concentration under reduced pressure, membrane concentration, salting-out treatment such as ammonium sulfate and sodium sulfate, or precipitation treatment by a fractional precipitation method using a hydrophilic organic solvent such as methanol, ethanol, acetone, etc., heat treatment or isoelectric point treatment. In addition, gel filtration using an adsorbent or a gel filtration agent, adsorption chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, and the like can be combined as appropriate.

カラムクロマトグラフィーを用いる場合は、例えば、セファデックス(Sephadex)ゲル(GEヘルスケア バイオサイエンス社製)などによるゲルろ過、DEAEセファロースCL−6B(GEヘルスケア バイオサイエンス社製)、オクチルセファロースCL−6B(GEヘルスケア バイオサイエンス社製)等を用いることができる。該精製酵素標品は、電気泳動(SDS−PAGE)的に単一のバンドを示す程度に純化されていることが好ましい。   When column chromatography is used, for example, gel filtration using Sephadex gel (manufactured by GE Healthcare Bioscience), DEAE Sepharose CL-6B (manufactured by GE Healthcare Bioscience), octyl Sepharose CL-6B (GE Healthcare Bioscience, Inc.) can be used. The purified enzyme preparation is preferably purified to the extent that it shows a single band on electrophoresis (SDS-PAGE).

なお、培養液からのグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質の採取(抽出、精製など)にあたっては、グルコース脱水素酵素活性、マルトース作用性、熱安定性などのうちいずれか1つ以上を指標に行ってもよい。   When collecting (extracting, purifying, etc.) a protein having glucose dehydrogenase activity from the culture solution, one or more of glucose dehydrogenase activity, maltose activity, thermal stability, etc. are used as indicators. May be.

各精製工程では原則としてGDH活性を指標として分画を行い、次のステップへと進む。但し、予備試験などによって、適切な条件を予め設定可能な場合にはこの限りでない。   In each purification process, in principle, fractionation is performed using GDH activity as an index, and the process proceeds to the next step. However, this does not apply when appropriate conditions can be set in advance by a preliminary test or the like.

組換えタンパク質として本酵素を得ることにすれば種々の修飾が可能である。例えば、本酵素をコードするDNAと他の適当なDNAとを同じベクターに挿入し、当該ベクターを用いて組換えタンパク質の生産を行えば、任意のペプチドないしタンパク質が連結された組換えタンパク質からなる本酵素を得ることができる。また、糖鎖及び/又は脂質の付加や、あるいはN末端若しくはC末端のプロセッシングが生ずるような修飾を施してもよい。以上のような修飾により、組換えタンパク質の抽出、精製の簡便化、又は生物学的機能の付加等が可能である。   If this enzyme is obtained as a recombinant protein, various modifications are possible. For example, if a DNA encoding this enzyme and other appropriate DNA are inserted into the same vector and a recombinant protein is produced using the vector, the peptide consists of a recombinant protein linked to any peptide or protein. This enzyme can be obtained. In addition, modification may be performed so that addition of sugar chain and / or lipid, or processing of N-terminal or C-terminal may occur. By the modification as described above, extraction of recombinant protein, simplification of purification, addition of biological function, and the like are possible.

10.グルコースの測定方法等
グルコースデヒドロゲナーゼを用いたグルコースの測定方法は既に当該技術分野において確立されている。よって、公知の方法に従い、本発明のFADGDHを用いて、各種試料中のグルコースの量又は濃度を測定することができる。本発明のFADGDHを用いてグルコースの濃度又は量が測定可能である限り、その態様は特に制限されないが、例えば、本発明のFADGDHを試料中のグルコースに作用させ、グルコースの脱水素反応に伴う電子受容体(例えば、DCPIP)の構造変化を吸光度で測定することにより実施することができる。より具体的には、上記1.に示す方法に従って、実施することができる。本発明に従った、グルコース濃度の測定は、試料に本発明のFADGDHを添加すること、又は添加して混合することにより実施することができる。グルコースを含有する試料は、特に制限されないが、例えば、血液、飲料、食品等を挙げることができる。グルコース濃度又は量の測定が可能である限り、試料に添加する酵素の量は特に制限されない。
10. A method for measuring glucose using glucose dehydrogenase, such as a method for measuring glucose, has already been established in the art. Therefore, according to a known method, the amount or concentration of glucose in various samples can be measured using the FADGDH of the present invention. As long as the concentration or amount of glucose can be measured using the FADGDH of the present invention, the mode thereof is not particularly limited. For example, the FADGDH of the present invention is allowed to act on glucose in a sample, and the electrons accompanying the glucose dehydrogenation reaction This can be done by measuring the structural change of a receptor (eg, DCPIP) by absorbance. More specifically, the above 1. According to the method shown in FIG. The measurement of the glucose concentration according to the present invention can be carried out by adding the FADGDH of the present invention to a sample or by adding and mixing them. The sample containing glucose is not particularly limited, and examples thereof include blood, beverages, and foods. The amount of enzyme added to the sample is not particularly limited as long as the glucose concentration or amount can be measured.

10−1.グルコースアッセイキット
本発明のグルコースアッセイキットは、本発明に従うFADGDHを少なくとも1回のアッセイに十分な量で含む。典型的には、本発明のFADGDH、緩衝液、メディエーターなど測定に必要な試薬、キャリブレーションカーブ作製のためのグルコース標準溶液、ならびに使用の指針を含む。本発明のキットは、例えば、凍結乾燥された試薬として、または適切な保存溶液中の溶液として提供することができる。また、FADGDHを含む試薬中には、安定化剤及び/又は活性化剤としてウシ血清アルブミン、セリシン等のタンパク質、TritonX−100、Tween20、コール酸塩、デオキシコール酸塩などの界面活性剤、グリシン、セリン、グルタミン酸、グルタミン、アスパラギン酸、アスパラギン、グリシルグリシン等のアミノ酸、トレハロース、イノシトール、ソルビトール、キシリトール、グリセロール、スクロース等の糖及び/又は糖アルコール類、塩化ナトリウム、塩化カリウム等の無機塩類、さらにはプルラン、デキストラン、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシメチルセルロース、ポリグルタミン酸などの親水性ポリマーを適宜添加してもよい。
10-1. Glucose Assay Kit The glucose assay kit of the present invention comprises FADGDH according to the present invention in an amount sufficient for at least one assay. Typically, it includes the FADGDH of the present invention, buffers, mediators and other necessary reagents for measurement, a glucose standard solution for creating a calibration curve, and usage guidelines. The kit of the invention can be provided, for example, as a lyophilized reagent or as a solution in a suitable storage solution. In addition, in the reagent containing FADGDH, as a stabilizer and / or an activator, proteins such as bovine serum albumin and sericin, surfactants such as Triton X-100, Tween 20, cholate and deoxycholate, glycine Amino acids such as serine, glutamic acid, glutamine, aspartic acid, asparagine, glycylglycine, sugars such as trehalose, inositol, sorbitol, xylitol, glycerol, sucrose and / or sugar alcohols, inorganic salts such as sodium chloride, potassium chloride, Furthermore, hydrophilic polymers such as pullulan, dextran, polyethylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, carboxymethyl cellulose, and polyglutamic acid may be added as appropriate.

10−2.グルコースセンサ
本発明に従うFADGDHを用いるグルコースセンサは、電極としては、カーボン電極、金電極、白金電極などを用い、この電極上に本発明の酵素を固定化する。固定化方法としては、架橋試薬を用いる方法、高分子マトリックス中に封入する方法、透析膜で被覆する方法、光架橋性ポリマー、導電性ポリマー、酸化還元ポリマーなどを用いる方法があり、NADもしくはNADPといった補酵素、あるいはフェロセンあるいはその誘導体に代表される電子メディエーターとともにポリマー中に固定あるいは電極上に吸着固定してもよく、またこれらを組み合わせて用いてもよい。典型的には、グルタルアルデヒドを用いて本発明のFADGDHをカーボン電極上に固定化した後、アミン基を有する試薬で処理してグルタルアルデヒドをブロッキングすることができる。使用する電子メディエーターとしては、GDHの補酵素であるFADから電子を受け取り、発色物質や電極に電子を供与しうるものが挙げられ、たとえばフェリシアン化物塩、フェナジンエトサルフェート、フェナジンメトサルフェート、フェニレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルフェニレンジアミン、1−メトキシ−フェナジンメトサルフェート、2,6−ジクロロフェノールインドフェノール、2,5−ジメチル−1,4−ベンゾキノン、2,6−ジメチル−1,4−ベンゾキノン、2,5−ジクロロ−1,4−ベンゾキノン、ニトロソアニリン、フェロセン誘導体、オスミウム錯体、ルテニウム錯体等が例示されるが、これらに限定されない。また、電極上のGDH組成物中には、安定化剤及び/又は活性化剤としてウシ血清アルブミン、セリシン等のタンパク質、TritonX−100、Tween20、コール酸塩、デオキシコール酸塩などの界面活性剤、グリシン、セリン、グルタミン酸、グルタミン、アスパラギン酸、アスパラギン、グリシルグリシン等のアミノ酸、トレハロース、イノシトール、ソルビトール、キシリトール、グリセロール、スクロース等の糖及び/又は糖アルコール類、塩化ナトリウム、塩化カリウム等の無機塩類、さらにはプルラン、デキストラン、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシメチルセルロース、ポリグルタミン酸などの親水性ポリマーを含んでもよい。
10-2. Glucose sensor A glucose sensor using FADGDH according to the present invention uses a carbon electrode, a gold electrode, a platinum electrode, or the like as an electrode, and the enzyme of the present invention is immobilized on this electrode. As immobilization methods, there are a method using a crosslinking reagent, a method of encapsulating in a polymer matrix, a method of coating with a dialysis membrane, a method of using a photocrosslinkable polymer, a conductive polymer, a redox polymer, etc. NAD or NADP Such a coenzyme or an electron mediator typified by ferrocene or a derivative thereof may be fixed in a polymer or adsorbed and fixed on an electrode, or may be used in combination. Typically, after the FADGDH of the present invention is immobilized on a carbon electrode using glutaraldehyde, the glutaraldehyde can be blocked by treatment with a reagent having an amine group. Examples of electron mediators that can be used include those that receive electrons from FAD, which is a coenzyme of GDH, and can donate electrons to color-developing substances and electrodes, such as ferricyanide salts, phenazine etsulfate, phenazine methosulfate, and phenylenediamine. N, N, N ′, N′-tetramethylphenylenediamine, 1-methoxy-phenazine methosulfate, 2,6-dichlorophenolindophenol, 2,5-dimethyl-1,4-benzoquinone, 2,6-dimethyl Examples include, but are not limited to, -1,4-benzoquinone, 2,5-dichloro-1,4-benzoquinone, nitrosoaniline, ferrocene derivatives, osmium complexes, ruthenium complexes and the like. Further, in the GDH composition on the electrode, as a stabilizer and / or an activator, a protein such as bovine serum albumin or sericin, a surfactant such as Triton X-100, Tween 20, cholate or deoxycholate , Glycine, serine, glutamic acid, glutamine, aspartic acid, asparagine, glycylglycine and other amino acids, trehalose, inositol, sorbitol, xylitol, glycerol, sucrose and other sugars and / or sugar alcohols, sodium chloride, potassium chloride and other inorganic substances It may contain a salt or a hydrophilic polymer such as pullulan, dextran, polyethylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, carboxymethyl cellulose, polyglutamic acid.

センサを用いたグルコース濃度の測定は、以下のようにして行うことができる。恒温セルに緩衝液を入れ、一定温度に維持する。メディエーターとしては、フェリシアン化カリウム、フェナジンメトサルフェートなどを用いることができる。作用電極として本発明のFADGDHを固定化した電極を用い、対極(例えば白金電極)および参照電極(例えばAg/AgCl電極)を用いる。カーボン電極に一定の電圧を印加して、電流が定常になった後、グルコースを含む試料を加えて電流の増加を測定する。標準濃度のグルコース溶液により作製したキャリブレーションカーブに従い、試料中のグルコース濃度を計算することができる。   Measurement of glucose concentration using a sensor can be performed as follows. Put buffer in constant temperature cell and maintain at constant temperature. As the mediator, potassium ferricyanide, phenazine methosulfate, or the like can be used. As a working electrode, an electrode on which FADGDH of the present invention is immobilized is used, and a counter electrode (for example, platinum electrode) and a reference electrode (for example, Ag / AgCl electrode) are used. After a constant voltage is applied to the carbon electrode and the current becomes steady, a sample containing glucose is added and the increase in current is measured. The glucose concentration in the sample can be calculated according to a calibration curve prepared with a standard concentration glucose solution.

以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。以下の実施例の記載はいかなる面においても本発明を限定しない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. The description of the following examples does not limit the invention in any way.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to a following example.

<実施例1>
メタリジウム・エスピー・F2114株GDH遺伝子の取得
(1)メタリジウム・エスピー・F2114株ゲノムDNAの調製
50mLのYPD培地(0.5重量%酵母エキス、1重量%ペプトン、2重量%グルコース)を500mL坂口フラスコに入れ、オートクレーブで滅菌し、前培養用の培地を調製した。予めDPプレート培地で復元したメタリジウム・エスピー・F2114株を前培養培地に一白金耳植菌し、25℃、180rpmで3日間振とう培養し、ミラクロスにより菌体を濾過することで菌体を取得した。
<Example 1>
Acquisition of Metalidium sp. F2114 strain GDH gene (1) Preparation of Metalidium sp. F2114 strain genomic DNA 50 mL YPD medium (0.5 wt% yeast extract, 1 wt% peptone, 2 wt% glucose) in 500 mL Sakaguchi flask And sterilized by autoclaving to prepare a medium for preculture. Metallicium sp. F2114 strain, which has been reconstituted in DP plate medium, is inoculated into a pre-culture medium with one platinum ear, shaken at 25 ° C and 180 rpm for 3 days, and the cells are obtained by filtering the cells with Miracloth. did.

取得した菌体を液体窒素中で凍結破砕し、5mlフェノール:クロロフォルム:イソアミルアルコール(25:24:1、pH7.2)5mlを加え、十分に懸濁した後、室温にて3000rpm20分遠心し、水層約4mlを試料とした。本試料を、MagExtoractor―PlantGenome−(東洋紡製)を用いて付属の説明書に従いゲノムDNAを取得した。   The obtained bacterial cells were frozen and crushed in liquid nitrogen, 5 ml of phenol: chloroform: isoamyl alcohol (25: 24: 1, pH 7.2) 5 ml was added and suspended sufficiently, and then centrifuged at 3000 rpm for 20 minutes at room temperature. About 4 ml of the aqueous layer was used as a sample. Genomic DNA was obtained from this sample using MagExtortor-PlantGenome (Toyobo) according to the attached instructions.

(2)メタリジウム・エスピー・F2114株ゲノム配列の決定
(1)で取得したゲノムDNAをNextera XT Sample prep kit(イルミナ社製)を用いて付属の説明書に従い断片化し、タグメンテーションを実施した。
(2) Determination of genomic sequence of Metalidium sp. F2114 strain The genomic DNA obtained in (1) was fragmented using Nextera XT Sample prep kit (manufactured by Illumina) according to the attached instructions, and tagged.

タグメンテーションした断片化されたゲノムDNAをMiseq Reagent kit v2 300サイクル(イルミナ社)を使用して、フローセル上にクラスタリングし、Miseq(イルミナ社)を用いてデータ取得を実施した。取得したFASTQファイルを元に、CLC GENOMICS Workbench Ver7.5を使用し定法にそってデノボアッセンブルを行うことで、メタリジウム・エスピー・F2114株のホールゲノム情報を取得した。 The tagged genomic DNA fragmented was clustered on a flow cell using Miseq Reagent kit v2 300 cycles (Illumina), and data acquisition was performed using Miseq (Illumina). Based on the acquired FASTQ file, de novo assembly was performed in accordance with a regular method using CLC GENOMICS Workbench Ver7.5, and the whole genome information of Metardium sp. F2114 strain was acquired.

(3)メタリジウム・エスピー・F2114株由来GDH遺伝子の取得
(2)で取得したホールゲノム情報をもとに、既存の麹菌由来FADGDHをQueryとしてBLASTサーチを実施したところ配列番号3記載のメタリジウム・エスピー・F2114株由来GDHの遺伝子配列を取得した。
(3) Acquisition of GDH gene derived from Metalidium sp. F2114 strain Based on the whole genome information obtained in (2), a BLAST search was performed using the existing gonococcal FADGDH as a query, and Metallicium sp described in SEQ ID NO: 3 was obtained. -A gene sequence of GDH derived from F2114 strain was obtained.

(4)メタリジウム・エスピー・F2114株由来GDH遺伝子の発現
配列番号3記載のメタリジウム・エスピー・F2114株由来GDHの遺伝子配列をpUSAベクターのアミラーゼプロモーター下に接続し、該ベクターにてアスペルギルス・オリゼーNS4株(Transformation System for Aspergillus oryzae with Double Auxotorophic Mutations, niaD and sC(Bioscience Biotechnology Biochemistry, 1997 Vol.61, 1367−1369))を形質転換した。形質転換は、文献Transformation of Filamentous Fungi Based on Hygromycin B and Phleomycin Registance Marker(METHODS IN ENZYMOLOGY, 1992, Vol.216, 447−457)記載の方法に準じてプロトプラストを調製し、プロトプラスト−ポリエチレングリコール法による形質転換を実施した。
(4) Expression of GDH gene derived from Metalidium sp. F2114 strain The gene sequence of GDH derived from Metallicium sp. F2114 strain described in SEQ ID NO: 3 was connected under the amylase promoter of pUSA vector, and Aspergillus oryzae NS4 strain was used with this vector. (Transformation System for Aspergillus oryzae with Double auxomorphic Mutations, niaD and sC (Bioscience Biotechnology Biochemistry, 1997, Vol. 13, 1997, Vol. 13). Transformation is based on the literature Transformation of Filamentous Fungi Based on Hygromycin B and Phlemycin Registration Marker (METHODS IN ENZYMOLOGY, 1992, Vol. 216-4). Conversion was carried out.

取得したアスペルギルス・オリゼーNS4株形質転換体を、50mLのマルトース培地(5重量%酵母エキス、5重量%マルトース)を500mL坂口フラスコに入れ、オートクレーブで滅菌したものに植菌し、30℃180rpmにて72時間培養した。菌体をミラクロスで除去し、培養上清を粗酵素液とした。取得した粗酵素液中のGDH活性を上記2.に示したFADGDHの活性測定法に従い確認したところ、10.71U/mlのGDH活性を確認した。   The obtained Aspergillus oryzae NS4 strain transformant is inoculated into 50 mL of maltose medium (5 wt% yeast extract, 5 wt% maltose) in a 500 mL Sakaguchi flask and sterilized by autoclave at 30 ° C. and 180 rpm. Cultured for 72 hours. The cells were removed with Miracloth, and the culture supernatant was used as a crude enzyme solution. The GDH activity in the obtained crude enzyme solution is measured according to 2. Was confirmed according to the method for measuring FADGDH activity shown in 1., and a GDH activity of 10.71 U / ml was confirmed.

(5)メタリジウム・エスピー・F2114株由来GDHのcDNA配列の取得
(4)で取得したアスペルギルス・オリゼーNS4株形質転換体を50mLのマルトース培地(5重量%酵母エキス、5重量%マルトース)を500mL坂口フラスコに入れ、オートクレーブで滅菌したものに植菌し、30℃180rpmにて72時間培養した。菌体をミラクロスで濾過した後、ISOGEN(ニッポンジーン社製)を使用して付属の説明書に従いトータルRNAを取得した。
(5) Acquisition of cDNA sequence of GDH derived from Metalidium sp. F2114 strain Aspergillus oryzae NS4 strain transformant obtained in (4) was added to 50 mL of maltose medium (5 wt% yeast extract, 5 wt% maltose) in 500 mL Sakaguchi. It put into the flask, inoculated into what was sterilized by the autoclave, and it culture | cultivated at 30 degreeC180rpm for 72 hours. After filtering the cells with Miracloth, total RNA was obtained using ISOGEN (Nippon Gene) according to the attached instructions.

取得したRNAより、Smarter RACE cDNA Amplification kit(クロンテック社製)を使用して付属の説明書に従い3’RACE、及び5’RACEを行った。前記の方法に従って得られた複数のプラスミド中に含まれるDNA断片の塩基配列解析を行った結果、配列番号2に示す全鎖長1782bpのメタリジウム・エスピー・F2114株由来GDHのcDNA配列が明らかとなった。当該遺伝子配列により予測した当該酵素遺伝子のアミノ酸配列を配列番号1に示す。   From the obtained RNA, 3'RACE and 5'RACE were performed using a Smart RACE cDNA Amplification kit (Clontech) according to the attached instructions. As a result of nucleotide sequence analysis of DNA fragments contained in a plurality of plasmids obtained in accordance with the above method, the cDNA sequence of GDH derived from Metalidium sp. F2114 strain having a total chain length of 1782 bp shown in SEQ ID NO: 2 was clarified. It was. The amino acid sequence of the enzyme gene predicted from the gene sequence is shown in SEQ ID NO: 1.

配列番号1記載のアミノ酸配列は、特許文献1記載のアミノ酸配列(Mucor hiemalis由来のFADGDH)とは相同性が31%、特許文献2記載のアミノ酸配列(Aspergillus oryzae由来のFADGDH)とは相同性が58%、特許文献3記載のアミノ酸配列(Botrytis tulipae、Dumontinia tuberose、およびOvulinia azaleae由来のFADGDH)とは相同性が51〜54%、特許文献4記載のアミノ酸配列(Aureobasidium pullulans NBRC4464、Aureobasidium pullulans、Cladosporium cladosporioides、Cladosporium funiculosum、Cladosporium oxysporum、Cladosporium sp. T799、Cladosporium sp. T806、Fusicladium carpophilum、Kabatiella caulivora、およびKabatiella zeae由来のFADGDH)とは相同性が45〜50%、特許文献5記載のアミノ酸配列(Taralomyces sp. FKI2725由来のFADGDH)とは相同性が50%、であり、新規な配列であるといえる。   The amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 is 31% homologous to the amino acid sequence described in Patent Document 1 (FADGDH derived from Mucor himalis), and the amino acid sequence described in Patent Document 2 (FADGDH derived from Aspergillus oryzae). 58%, amino acid sequence described in Patent Document 3 (Botrytis tulipae, Dumontinia tuberose, and FAGDDH derived from Ovulinia azaleae) 51-54% homologous, amino acid sequence described in Patent Document 4 (Aureobasidium pulbululumNulplumNulpululNulpululNulplumNulpululNulpululNulpululNulpululNulpululNulululNululululNulululNululululNulululNululululNulbulululNulbulululNulbulululNulbululNulbulum cladosporioides, cladosporium funiculosum, Ladosporium oxysporum, Cladosporia sp. T799, Cladosporum sp. FADGDDH) has 50% homology and can be said to be a novel sequence.

<実施例2>
メタリジウム・エスピー・F2114株由来GDHの取得
60mLのDP培地を500mL坂口フラスコに入れ、オートクレーブで滅菌し、前培養用の培地を調製した。予めDPプレート培地で復元したアスペルギルス・オリゼーNS4株形質転換体(実施例1(4)で取得)を前培養培地に一白金耳植菌し、25℃、180rpmで3日間振とう培養し、種培養液を得た。
<Example 2>
Acquisition of Metabolic SP sp. F2114-derived GDH 60 mL of DP medium was placed in a 500 mL Sakaguchi flask and sterilized by autoclave to prepare a medium for preculture. An Aspergillus oryzae NS4 strain transformant (previously obtained in Example 1 (4)) reconstituted in DP plate medium was inoculated into a pre-culture medium with one platinum ear, and cultured with shaking at 25 ° C. and 180 rpm for 3 days. A culture broth was obtained.

次に、6.0Lの生産培地(酵母エキス5.0重量%、マルトース重量5.0%、pH6.0)を10L容ジャー・ファーメンターに入れ、オートクレーブで滅菌し、本培養培地を調製した。50mLの種培養液を本培養培地に植菌し、培養温度25℃、攪拌速度350rpm、通気量2.0L/分、管内圧0.2MPaの条件で3日間培養した。その後、培養液を3Lまで濃縮し、粗酵素液を得た。   Next, 6.0 L production medium (yeast extract 5.0% by weight, maltose weight 5.0%, pH 6.0) was placed in a 10 L jar fermenter and sterilized by autoclaving to prepare a main culture medium. . 50 mL of the seed culture solution was inoculated into the main culture medium, and cultured for 3 days under conditions of a culture temperature of 25 ° C., a stirring speed of 350 rpm, an aeration rate of 2.0 L / min, and a tube pressure of 0.2 MPa. Thereafter, the culture solution was concentrated to 3 L to obtain a crude enzyme solution.

粗酵素液に40%飽和になるように硫酸アンモニウムを徐々に添加し、予め40%飽和の硫酸アンモニウムを含む50mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.0)で平衡化した500mLのフェニルセファロースFastFlow(GEヘルスケア製)カラムにかけ、50mMリン酸緩衝液(pH6.0)のリニアグラジエントで溶出させた。溶出されたGDH画分を分画分子量10,000の中空糸膜(スペクトラムラボラトリーズ製)で濃縮後、50mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.0)で平衡化したSuperdex G25(GEヘルスケア製)カラムにかけ、脱塩を実施した。その後、脱塩した画分を、50mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.0)で平衡化したDEAEセファロースFastFlow(GEヘルスケア製)カラムにかけ、夾雑タンパクのみを吸着させた。そして、得られた画分をSuperdex S−200(GEヘルスケア製)カラムにかけ、精製酵素を得た。以下、得られた精製GDHを「Mes−GDH」とも表する。   500 mL of phenyl sepharose FastFlow (GE Healthcare), which was gradually added to the crude enzyme solution to 40% saturation and equilibrated in advance with 50 mM potassium phosphate buffer (pH 6.0) containing 40% saturated ammonium sulfate. And eluted with a linear gradient of 50 mM phosphate buffer (pH 6.0). Superdex G25 column (manufactured by GE Healthcare) was prepared by concentrating the eluted GDH fraction with a hollow fiber membrane (manufactured by Spectrum Laboratories) having a molecular weight cut-off of 10,000 and equilibrating with 50 mM potassium phosphate buffer (pH 6.0). And desalting was carried out. Thereafter, the desalted fraction was applied to a DEAE Sepharose FastFlow (GE Healthcare) column equilibrated with 50 mM potassium phosphate buffer (pH 6.0) to adsorb only contaminating proteins. Then, the obtained fraction was applied to a Superdex S-200 (GE Healthcare) column to obtain a purified enzyme. Hereinafter, the obtained purified GDH is also referred to as “Mes-GDH”.

<実施例3>
低温反応性
実施例2で得られたMes−GDHについて上記2.に示したFADGDHの活性測定法に従い、5℃、25℃、37℃での活性を測定した。酵素濃度については最終濃度が4.8μg/mlとなるように調整した。
<Example 3>
Low-temperature reactivity Regarding Mes-GDH obtained in Example 2, the above-mentioned 2. The activity at 5 ° C., 25 ° C., and 37 ° C. was measured according to the FADGDH activity measurement method shown in FIG. The enzyme concentration was adjusted so that the final concentration was 4.8 μg / ml.

<比較例1>
既存のFADGDHの温度依存性を調べるべく特許文献2記載のAspergillus oryzae由来のFADGDHアミノ酸配列を麹菌で組み替え産生し、精製した酵素を比較例1として調製し、上記2.に示したFADGDHの活性測定法に従い、5℃、25℃、37℃での活性測定を行った。酵素濃度については最終濃度3.8μg/mlとなるように調製した。
<Comparative Example 1>
In order to examine the temperature dependence of the existing FADGDH, the FADGDH amino acid sequence derived from Aspergillus oryzae described in Patent Document 2 was produced by recombination in Aspergillus oryzae, and a purified enzyme was prepared as Comparative Example 1. The activity was measured at 5 ° C., 25 ° C., and 37 ° C. according to the FADGDH activity measurement method shown in FIG. The enzyme concentration was adjusted to a final concentration of 3.8 μg / ml.

<比較例2>
既存のFADGDHの温度依存性を調べるべく特許文献1記載のMucor hiemalis由来のFADGDHアミノ酸配列を酵母で組み替え産生し、精製した酵素を比較例2として調製し、上記2.に示したFADGDHの活性測定法に従い、5℃、25℃、37℃での活性測定を行った。酵素濃度については最終濃度4.7μg/mlとなるように調製した
<Comparative Example 2>
In order to examine the temperature dependence of the existing FADGDH, the FADGDH amino acid sequence derived from Mucor Himalis described in Patent Document 1 was produced by recombination in yeast, and a purified enzyme was prepared as Comparative Example 2. The activity was measured at 5 ° C., 25 ° C., and 37 ° C. according to the FADGDH activity measurement method shown in FIG. The enzyme concentration was adjusted to a final concentration of 4.7 μg / ml.

実施例3、比較例1、及び比較例2の5℃での酵素活性の25℃及び37℃での酵素活性に対する相対値を表2に示す。 Table 2 shows the relative values of the enzyme activity at 25 ° C. and 37 ° C. of the enzyme activity at 5 ° C. in Example 3, Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

表2に示される通り、実施例2で得られたMes−GDHは、25℃での作用性を100%としたときの5℃での作用性、および、37℃での作用性を100%としたときの5℃での作用性、のいずれにおいても、既存のFADGDHよりも高い数値を示した。 As shown in Table 2, the Mes-GDH obtained in Example 2 has an activity at 5 ° C. with an activity at 25 ° C. of 100%, and an activity at 37 ° C. of 100%. In all of the effects at 5 ° C., a higher numerical value than the existing FADGDH was shown.

<実施例4>
反応温度依存性・至適反応温度
実施例2で得られたMes−GDH酵素液(2.5μg/mL)を用いて、至適活性温度を調べた。5℃、10℃、25℃、30℃、37℃、45℃、50℃、55℃、60℃におけるMes−GDH活性を求めた。結果を図1に示す。
<Example 4>
Reaction temperature dependence / optimum reaction temperature Using the Mes-GDH enzyme solution (2.5 μg / mL) obtained in Example 2, the optimum activity temperature was examined. Mes-GDH activity was determined at 5 ° C, 10 ° C, 25 ° C, 30 ° C, 37 ° C, 45 ° C, 50 ° C, 55 ° C, and 60 ° C. The results are shown in FIG.

その結果、Mes−GDHは、60℃において最も高い活性値を示した。以上のことから、Mes−GDHの至適活性温度は60℃に至適活性をもつことが示された。 As a result, Mes-GDH showed the highest activity value at 60 ° C. From the above, it was shown that the optimum activity temperature of Mes-GDH has an optimum activity at 60 ° C.

<実施例5>
熱安定性
実施例2で得られたMes−GDHの熱安定性を調べた。50mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.0)に2U/mlとなるようにMes−GDHを添加し、各温度(4℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃)で15分間維持した後、上記1.に示したFADGDH活性測定方法を用いてGDH活性を測定し、処理前のGDH活性と比較して残存率を求めた。結果を図2に示す。
<Example 5>
Thermal stability The thermal stability of Mes-GDH obtained in Example 2 was examined. Mes-GDH was added to 50 mM potassium phosphate buffer (pH 6.0) at 2 U / ml, and each temperature (4 ° C, 40 ° C, 45 ° C, 50 ° C, 55 ° C, 60 ° C, 65 ° C, 70 ° C.) for 15 minutes, The GDH activity was measured using the FADGDH activity measurement method shown in Fig. 4, and the residual ratio was determined by comparison with the GDH activity before the treatment. The results are shown in FIG.

その結果、Mes−GDHは、4℃〜50℃の範囲の温度で処理した場合、90%以上の残存率を有していた。また、55℃処理後の残存活性は78.1%であった。 As a result, Mes-GDH had a residual rate of 90% or more when treated at a temperature in the range of 4 ° C to 50 ° C. The residual activity after treatment at 55 ° C. was 78.1%.

<実施例6>
pH依存性
実施例2で得られたMes−GDHの至適pHを調べた。100mM酢酸カリウム緩衝液(pH5.0−5.5、図3中■印でプロット)100mM MES−NaOH緩衝液(pH5.5−6.4、図3中□印でプロット)、100mM リン酸カリウム緩衝液(pH6.3−7.8、図3中▲でプロット)、100mMTris−HCl緩衝液(pH7.0−8.0、図2中△印でプロット)を用いた。それぞれのpHにおける37℃での活性を測定し、最も高い活性値を基準(100%)として、各pHにおける相対活性を求めた。結果を図3に示す。
<Example 6>
pH dependence The optimum pH of Mes-GDH obtained in Example 2 was examined. 100 mM potassium acetate buffer (pH 5.0-5.5, plotted with ■ in FIG. 3) 100 mM MES-NaOH buffer (pH 5.5-6.4, plotted with □ in FIG. 3), 100 mM potassium phosphate A buffer solution (pH 6.3-7.8, plotted with ▲ in FIG. 3) and a 100 mM Tris-HCl buffer solution (pH 7.0-8.0, plotted with Δ in FIG. 2) were used. The activity at 37 ° C. at each pH was measured, and the relative activity at each pH was determined using the highest activity value as a reference (100%). The results are shown in FIG.

その結果、Mes−GDHの至適活性pHは、リン酸カリウム緩衝液を使用した場合のpH6.3であった。また、pH6.0〜6.7の範囲で、pH6.3における活性を100%とした場合と比較して80%以上の相対活性を示した。以上のことから、Mes−GDHの至適活性pHはpH6.0〜6.7であることが確認された。   As a result, the optimum activity pH of Mes-GDH was pH 6.3 when a potassium phosphate buffer was used. Moreover, in the range of pH 6.0-6.7, the relative activity of 80% or more was shown compared with the case where the activity in pH 6.3 was 100%. From the above, it was confirmed that the optimal activity pH of Mes-GDH was pH 6.0 to 6.7.

<実施例7>
pH安定性
実施例2で得られたMes−GDH酵素液(2U/mL)を用いて、pH安定性を調べた。100mM Glycine−NaOH緩衝液(pH2.5−3.5、図4中■でプロット)、100mM 酢酸カリウム緩衝液(pH3.5−pH5.5:図4中□印でプロット)、100mM MES−NaOH緩衝液(pH5.5−pH6.5:図4中▲印でプロット)、100mM リン酸カリウム緩衝液(pH6.0−pH8.0:図4中△印でプロット)、100mM Tris−HCl緩衝液(pH7.5−pH9.0:図4中●印でプロット)、100mM Gricyne−NaOH緩衝液(pH8.5−pH10.5:図4中○印でプロット)を用い、25℃、16時間、各緩衝液中で酵素を維持した後のグルコースを基質とした場合の活性を測定した。処理後の活性値と処理前の同じ緩衝液中での活性値を比較し、残存活性率を求めた。結果を図4に示す。
<Example 7>
pH stability Using the Mes-GDH enzyme solution (2 U / mL) obtained in Example 2, pH stability was examined. 100 mM Glycine-NaOH buffer (pH 2.5-3.5, plotted with ■ in FIG. 4), 100 mM potassium acetate buffer (pH 3.5-pH 5.5: plotted with □ in FIG. 4), 100 mM MES-NaOH Buffer (pH 5.5-pH 6.5: plotted with ▲ in FIG. 4), 100 mM potassium phosphate buffer (pH 6.0-pH 8.0: plotted with △ in FIG. 4), 100 mM Tris-HCl buffer (PH 7.5-pH 9.0: plotted with ● in FIG. 4), 100 mM Gricyne-NaOH buffer solution (pH 8.5-pH 10.5: plotted with ○ in FIG. 4), 25 ° C., 16 hours, The activity was measured when glucose was used as a substrate after maintaining the enzyme in each buffer solution. The activity value after the treatment was compared with the activity value in the same buffer before the treatment, and the residual activity rate was determined. The results are shown in FIG.

その結果、改変型FADGDHは、pH4.5〜pH7.0の範囲で90%以上の活性残存率であった。以上のことから、改変型FADGDHの安定pH域はpH4.5〜pH7.0であることが確認された。   As a result, the modified FADGDH had an activity remaining rate of 90% or more in the range of pH 4.5 to pH 7.0. From the above, it was confirmed that the stable pH range of the modified FADGDH is pH 4.5 to pH 7.0.

<実施例8>
SDS−PAGEによる分子量の推定
実施例2で得られたMes−GDHについて100℃、10分間、加熱処理して変性させた後、5Uのエンドグリコシダーゼ(EndoH:ニューイングランドバイオラボ社製)で37℃、1時間処理し、タンパク質に付加している糖鎖を分解した。次に、糖鎖を分解した酵素について、Nu−PAGE 4−12% Bis−Tris Gel(Invitrogen社製)を用いたSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動を行った。その結果、主に55kDaにバンドが見られたため、それのバンドをゲルから切り出し、トリプシンで消化させた後LC/MS/MS解析による消化断片の分子量測定、およびMASCOT解析によるタンパク質の同定を行った。結果、55kDaのバンドから得られるペプチドが実施例1で取得した配列とヒットを示したため、このバンドがGDHであると推定した。
<Example 8>
Molecular weight estimation by SDS-PAGE The Mes-GDH obtained in Example 2 was denatured by heat treatment at 100 ° C. for 10 minutes, and then at 37 ° C. with 5 U of endoglycosidase (EndoH: New England Biolabs). After treatment for 1 hour, the sugar chain added to the protein was degraded. Next, SDS-polyacrylamide gel electrophoresis using Nu-PAGE 4-12% Bis-Tris Gel (manufactured by Invitrogen) was performed on the enzyme that decomposed the sugar chain. As a result, a band was mainly observed at 55 kDa. The band was cut out from the gel, digested with trypsin, and then the molecular weight of the digested fragment was measured by LC / MS / MS analysis, and the protein was identified by MASCOT analysis. . As a result, since the peptide obtained from the band of 55 kDa showed the sequence and hit obtained in Example 1, it was estimated that this band was GDH.

本発明により製造したグルコースデヒドロゲナーゼは、血糖値測定用試薬、血糖センサ並びにグルコース定量キットの原料としての供給が可能である。   The glucose dehydrogenase produced according to the present invention can be supplied as a raw material for a blood glucose level measurement reagent, a blood glucose sensor, and a glucose determination kit.

Claims (12)

下記の(a)〜(d)を満たすフラビン結合型グルコース脱水素酵素。
(a)下記[1]または[2]のいずれかのポリペプチドで構成される
[1]配列番号1に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド
[2]配列番号1に示されるアミノ酸配列との同一性が99%以上であるアミノ酸配列からなり、且つ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチド
(b)25℃での作用性を100%としたときの5℃での作用性が35%以上である
(c)50℃、15分処理後の残存活性が90%以上である
(d)至適活性温度が60℃である
A flavin-binding glucose dehydrogenase that satisfies the following (a) to (d).
(A) Polypeptide consisting of the following [1] or [2] polypeptide [1] Polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 [2] Same as the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 A polypeptide having an amino acid sequence of 99% or more and having glucose dehydrogenase activity (b) When the activity at 25 ° C is 100%, the activity at 5 ° C is 35% or more (C) Residual activity after treatment at 50 ° C. for 15 minutes is 90% or more (d) Optimal activity temperature is 60 ° C.
下記の(e)および(f)のうち少なくとも1つ以上を満たす、請求項1記載のフラビン結合型グルコース脱水素酵素;
(e)pH安定性:2U/mLの酵素を25℃で16時間処理した後の残存酵素活性が、少なくともpH4.5〜pH7.0の範囲で90%以上である
(f)至適pH:pH6.0〜6.7の間で最も高い活性を示し、その範囲において、pH6.3(リン酸緩衝液)における活性を100%とした場合と比較して、80%以上の相対活性を示す
The flavin-binding glucose dehydrogenase according to claim 1, which satisfies at least one of the following (e) and (f):
(E) pH stability: residual enzyme activity after treatment of 2 U / mL enzyme at 25 ° C. for 16 hours is at least 90% in the range of pH 4.5 to pH 7.0. (F) Optimal pH: Shows the highest activity between pH 6.0 and 6.7, and in that range shows relative activity of 80% or more compared to the case where the activity at pH 6.3 (phosphate buffer) is 100%.
ポリペプチド部分の分子量が約55kDaである、請求項1又は2に記載のグルコース脱水素酵素。 The glucose dehydrogenase according to claim 1 or 2, wherein the polypeptide portion has a molecular weight of about 55 kDa. メタリジウム属に属する糸状菌由来である、請求項1〜3のいずれかに記載のグルコース脱水素酵素。 The glucose dehydrogenase according to any one of claims 1 to 3, which is derived from a filamentous fungus belonging to the genus Metalidium. 以下の(A)〜(F)のいずれかのDNA。
(A)配列番号1に示されるアミノ酸配列をコードするDNA、
(B)配列番号2に示される塩基配列からなるDNA、
(C)配列番号2に示される塩基配列との同一性が99%以上である塩基配列からなり、かつ、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA、
(D)配列番号3に示される塩基配列からなるDNA、
(E)配列番号3に示される塩基配列との同一性が99%以上である塩基配列からなり、かつ、真核生物宿主での転写翻訳過程でスプライシングを受け、グルコース脱水素酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA
DNA of any of the following (A) to (F).
(A) DNA encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(B) DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2,
(C) a DNA comprising a nucleotide sequence having an identity of 99% or more with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2 and encoding a polypeptide having glucose dehydrogenase activity;
(D) DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 3,
(E) a polymorphism having a glucose dehydrogenase activity, comprising a nucleotide sequence having an identity with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 of 99% or more, spliced during transcription and translation in a eukaryotic host DNA encoding the peptide
請求項5に記載のDNAを組み込んだベクター。 A vector incorporating the DNA according to claim 5. 請求項6に記載のベクターが導入されている形質転換体。 A transformant into which the vector according to claim 6 has been introduced. 請求項5に記載のDNAを保有する微生物を培養し、得られた培養液を精製する、請求項1に記載のフラビン結合型グルコース脱水素酵素を製造する方法。 The method for producing the flavin-binding glucose dehydrogenase according to claim 1, wherein the microorganism containing the DNA according to claim 5 is cultured, and the obtained culture solution is purified. 請求項7に記載の形質転換体を培養し得られた培養液を精製する工程を含む、請求項8に記載のフラビン結合型グルコース脱水素酵素の製造方法。 The method for producing a flavin-binding glucose dehydrogenase according to claim 8, comprising a step of purifying a culture solution obtained by culturing the transformant according to claim 7. 請求項1に記載のフラビン結合型グルコース脱水素酵素をグルコースに作用させることを含む、グルコース濃度の測定方法。 A method for measuring a glucose concentration, comprising causing the flavin-binding glucose dehydrogenase according to claim 1 to act on glucose. 請求項1に記載のフラビン結合型グルコース脱水素酵素を含むグルコースアッセイキット。 A glucose assay kit comprising the flavin-binding glucose dehydrogenase according to claim 1. 請求項1に記載のフラビン結合型グルコース脱水素酵素を含むグルコースセンサ。 A glucose sensor comprising the flavin-binding glucose dehydrogenase according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7044709B2 (en) * 2016-09-28 2022-03-30 天野エンザイム株式会社 Glucose dehydrogenase
WO2018181980A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 Kikkoman Corporation Continuous glucose monitoring using an fad-dependent glucose dehydrogenase
JP7165493B2 (en) * 2017-06-05 2022-11-04 キッコーマン株式会社 Glucose dehydrogenase with excellent storage stability and continuous blood glucose measurement
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008154572A (en) * 2006-03-31 2008-07-10 Toyobo Co Ltd Method for producing filamentous fungus-derived glucose dehydrogenase
JP2010057427A (en) * 2008-09-04 2010-03-18 Toyobo Co Ltd Glucose dehydrogenase and method for electrochemical measurement of glucose
JP2011103770A (en) * 2009-11-12 2011-06-02 Toyobo Co Ltd Glucose dehydrogenase and method for electrochemically measuring glucose
JP5793835B2 (en) * 2010-07-16 2015-10-14 東洋紡株式会社 Glucose measurement method using flavin adenine dinucleotide-dependent glucose dehydrogenase
WO2013147206A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 池田食研株式会社 Flavin-binding glucose dehydrogenase and polynucleotide encoding same

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