JP6934720B2 - Flavin-bound glucose dehydrogenase with improved substrate specificity - Google Patents

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Description

本発明は、基質特異性が向上したフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ、その遺伝子および組換え体DNA、並びに基質特異性が向上したフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼの製造法に関する。 The present invention relates to a flavin-linked glucose dehydrogenase having improved substrate specificity, a gene and recombinant DNA thereof, and a method for producing a flavin-linked glucose dehydrogenase having improved substrate specificity.

血中グルコース濃度(血糖値)は、糖尿病の重要なマーカーである。糖尿病患者が自己の血糖値を管理するための装置としては、電気化学的バイオセンサを用いた自己血糖測定(Self Monitoring of Blood Glucose:SMBG)機器が広く利用されている。SMBG機器に用いられるバイオセンサには、従来、グルコースオキシダーゼ(GOD)等のD−グルコースを基質とする酵素が利用されている。しかしながら、GODは酸素を電子受容体とするという特性を備えているため、GODを用いたSMBG機器では、測定サンプル中の溶存酸素が測定値に影響を与え、正確な測定値が得られない場合が起こりうる。 Blood glucose concentration (blood glucose level) is an important marker of diabetes. As a device for a diabetic patient to control his / her own blood glucose level, a self-monitoring blood glucose measuring device (SELF Monitoring of Blood Glucose: SMBG) using an electrochemical biosensor is widely used. Conventionally, enzymes using D-glucose as a substrate, such as glucose oxidase (GOD), have been used in biosensors used in SMBG devices. However, since GOD has the property of using oxygen as an electron acceptor, in the SMBG device using GOD, when the dissolved oxygen in the measurement sample affects the measured value and an accurate measured value cannot be obtained. Can occur.

一方、D−グルコースを基質とするが、酸素を電子受容体としない別の酵素として、各種のグルコースデヒドロゲナーゼ(以下、GDH)が知られている。具体的には、ニコチンアミドジヌクレオチド(NAD)やニコチンアミドジヌクレオチドリン酸(NADP)を補酵素とするタイプのGDH(NAD(P)−GDH)や、ピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素とするGDH(PQQ−GDH)が見出されており、SMBG機器のバイオセンサに使用されている。しかしながら、NAD(P)−GDHは、酵素の安定性が乏しく、かつ、補酵素の添加が必要という問題を有し、また、PQQ−GDHは基質特異性が低く、測定対象であるD−グルコース以外にも、マルトース、D−ガラクトースおよびD−キシロースなどの糖化合物に対して作用してしまうため、測定サンプル中のD−グルコース以外の糖化合物が測定値に影響し、正確な測定値が得られないという問題点が存在する。 On the other hand, various glucose dehydrogenases (hereinafter, GDH) are known as another enzyme that uses D-glucose as a substrate but does not use oxygen as an electron acceptor. Specifically, GDH (NAD (P) -GDH) of the type that uses nicotinamide dinucleotide (NAD) or nicotinamide dinucleotide phosphate (NADP) as a coenzyme, and pyrroloquinoline quinone (PQQ) are used as coenzymes. GDH (PQQ-GDH) has been found and is used in biosensors of SMBG equipment. However, NAD (P) -GDH has a problem that the enzyme is poorly stable and a coenzyme needs to be added, and PQQ-GDH has low substrate specificity, and D-glucose to be measured. In addition, since it acts on sugar compounds such as maltose, D-galactose and D-xylose, sugar compounds other than D-glucose in the measurement sample affect the measured value, and an accurate measured value can be obtained. There is a problem that it cannot be done.

近年、PQQ−GDHをバイオセンサとして用いたSMBG機器を用いて、輸液投与を受けていた糖尿病患者の血糖値を測定する際に、PQQ−GDHが輸液中に含まれるマルトースにも作用して、実際の血糖値よりも高い測定値が得られ、この値に基づく処置が原因となって患者が低血糖等を発症した例が報告されている。また、同様の事象はガラクトース負荷試験およびキシロース吸収試験を実施中の患者にも起こり得ることも判明している(例えば、非特許文献1参照)。これを受け、厚生労働省医薬食品局は、D−グルコース溶液に各糖類を添加した場合における血糖測定値への影響を調査する目的で交差反応性試験を行ったところ、600mg/dLのマルトース、300mg/dLのD−ガラクトース、あるいは、200mg/dLのD−キシロース添加を行った場合には、PQQ−GDH法を用いた血糖測定キットの測定値は、実際のD−グルコース濃度より2.5〜3倍ほど高い値を示すことがわかった。すなわち、測定試料中に存在し得るマルトース、D−ガラクトース、D−キシロースにより測定値が不正確になることが判明し、このような測定誤差の原因となる糖化合物の影響を受けず、D−グルコースを特異的に測定可能な基質特異性の高いGDHの開発が切に望まれている。 In recent years, when measuring the blood glucose level of a diabetic patient who has been receiving an infusion solution using an SMBG device using PQQ-GDH as a biosensor, PQQ-GDH also acts on the maltose contained in the infusion solution. A measured value higher than the actual blood glucose level is obtained, and there have been reports of cases in which a patient develops hypoglycemia or the like due to treatment based on this value. It has also been found that similar events can occur in patients undergoing galactose stress testing and xylose absorption testing (see, eg, Non-Patent Document 1). In response to this, the Ministry of Health, Labor and Welfare's Pharmaceutical and Food Safety Bureau conducted a cross-reactivity test for the purpose of investigating the effect of each sugar added to the D-glucose solution on the blood glucose measurement value. When / dL of D-galactose or 200 mg / dL of D-xylose was added, the measured value of the blood glucose measurement kit using the PQQ-GDH method was 2.5 to 2.5 to the actual D-glucose concentration. It was found that the value was about 3 times higher. That is, it was found that the measured values were inaccurate due to maltose, D-galactose, and D-xylose that could be present in the measurement sample, and were not affected by the sugar compound that causes such measurement errors, and D- There is an urgent need for the development of GDH having high substrate specificity capable of specifically measuring glucose.

上記のような背景の下、上記以外の補酵素を利用するタイプのGDHが着目されるようになってきている。例えば、非特許文献2〜5にはAspergillus oryzae由来のGDHについての報告があり、例えば、特許文献1〜3にはAspergillus属由来のフラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)を補酵素とする、フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ(以下、FAD−GDH)が開示されている。 Against the background as described above, a type of GDH that utilizes a coenzyme other than the above has been attracting attention. For example, Non-Patent Documents 2 to 5 have reports on GDH derived from Aspergillus oryzae, and for example, Patent Documents 1 to 3 have a flavin-bound type using flavin adenine dinucleotide (FAD) derived from the genus Aspergillus as a coenzyme. Glucose dehydrogenase (FAD-GDH) is disclosed.

しかし、上記の酵素は、D−グルコースではない1種または数種の糖化合物に対して反応性が低いという特性を示すものの、マルトース、D−ガラクトース、D−キシロースのいずれに対しても反応性が十分に低いという特性を有してはいない。これらに対して、出願人は、ケカビの一種であるムコール(Mucor)属から見出されたFAD−GDHが、マルトース、D−ガラクトース、D−キシロースのいずれに対しても反応性が十分に低いという優れた特性を有することを見出している(例えば、特許文献4参照)。また、このGDHを用いれば、一定濃度範囲のマルトース、D−ガラクトース、D−キシロースが存在する条件下においても、それらの糖化合物による影響を受けることなくD−グルコース濃度を正確に測定することが可能であることを確認している(例えば、特許文献4参照)。このような優れた基質特異性は、Mucor属由来FAD−GDHの実用上の優位性を示す大きな特徴である。 However, although the above enzymes have the property of being less reactive with one or several sugar compounds other than D-glucose, they are also reactive with maltose, D-galactose, and D-xylose. Does not have the property of being low enough. In response to these, the applicant found that FAD-GDH found in the genus Mucor, which is a type of mucor, is sufficiently low in reactivity with maltose, D-galactose, and D-xylose. (See, for example, Patent Document 4). In addition, using this GDH, it is possible to accurately measure the D-glucose concentration even under the presence of maltose, D-galactose, and D-xylose in a certain concentration range without being affected by those sugar compounds. It has been confirmed that it is possible (see, for example, Patent Document 4). Such excellent substrate specificity is a major feature showing the practical superiority of FAD-GDH derived from the genus Mucor.

一方で、自己血糖測定における利便性をより向上させるために、測定感度のさらなる向上による測定時間短縮化や、測定系のさらなる小スケール化、必要とされる測定サンプルの少量化等が継続的に追求されている。例えば、測定感度を向上させるための一手段としては、グルコースセンサー上に搭載するグルコース測定酵素の量を増加させることも想定される。しかしながら、このような使用法において予測される、多量の酵素が存在する条件下では、前述のMucor属由来FAD−GDHを用いた場合においても、一定濃度以上で存在するマルトースやD−キシロースへの反応性が若干ながら確認され、D−グルコース以外の糖化合物に対する反応性を低下させる取り組みにおいては、依然として改善の余地が存在する。 On the other hand, in order to further improve the convenience in self-blood glucose measurement, the measurement time is shortened by further improving the measurement sensitivity, the measurement system is further reduced in scale, and the required measurement sample is continuously reduced. Being pursued. For example, as a means for improving the measurement sensitivity, it is assumed that the amount of the glucose measuring enzyme mounted on the glucose sensor is increased. However, under the condition where a large amount of enzyme is present, which is expected in such a usage, even when the above-mentioned FAD-GDH derived from the genus Mucor is used, maltose or D-xylose present at a certain concentration or higher can be obtained. Reactivity has been confirmed to some extent, and there is still room for improvement in efforts to reduce reactivity with sugar compounds other than D-glucose.

FAD−GDHの基質特異性を向上させることを目的として、既存のFAD−GDHを改変する試みとしては、Aspergillus属由来FAD−GDHに対してアミノ酸置換を導入することによりD−キシロースに対する作用性が低減したFAD−GDH改変体を得る方法が開示されている(例えば、特許文献5〜6参照)。しかしながら、Aspergillus属由来FAD−GDHは、天然型のMucor属由来FAD−GDHと比べてD−キシロースへの反応性がかなり高く、これまでに開示されているAspergillus属由来FAD−GDH改変体をもってしても、その基質特異性は十分であるとは言い難い。また、特許文献7では、Mucor属由来FAD−GDHに対してアミノ酸置換を導入することによりD−キシロース及びマルトースに対する作用性が低減したFAD−GDH改変体を得る方法が開示されているが、さらなる高い特異性を付与する試みは継続的に求められている。
一方で、高い比活性を持ったグルコース測定酵素はグルコースセンサー上に搭載するグルコース測定酵素の量を減らすことができるため、測定感度のさらなる向上による測定時間短縮化や、測定系のさらなる小スケール化、必要とされる測定サンプルの少量化等に有効であると考えられることから、比活性を維持したまま高い等異性を持つ酵素が求められている。
As an attempt to modify the existing FAD-GDH for the purpose of improving the substrate specificity of FAD-GDH, the activity on D-xylose is increased by introducing an amino acid substitution into FAD-GDH derived from the genus Aspergillus. A method for obtaining a reduced FAD-GDH variant is disclosed (see, for example, Patent Documents 5-6). However, FAD-GDH derived from the genus Aspergillus is considerably more reactive to D-xylose than the natural FAD-GDH derived from the genus Mucor, and has a FAD-GDH variant derived from the genus Aspergillus disclosed so far. However, it is hard to say that its substrate specificity is sufficient. Further, Patent Document 7 discloses a method for obtaining a FAD-GDH variant having reduced activity on D-xylose and maltose by introducing an amino acid substitution into FAD-GDH derived from the genus Mucor. Attempts to impart high specificity are continuously sought.
On the other hand, a glucose measuring enzyme having a high specific activity can reduce the amount of the glucose measuring enzyme mounted on the glucose sensor, so that the measurement time can be shortened by further improving the measurement sensitivity and the measurement system can be further reduced in scale. Since it is considered to be effective for reducing the amount of the required measurement sample, an enzyme having high isoisomerism while maintaining the specific activity is required.

特開2007−289148号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-289148 特許第4494978号公報Japanese Patent No. 4494978 国際公開第07/139013号International Publication No. 07/139013 特許第4648993号公報Japanese Patent No. 4648993 特開2008−237210号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-237210 国際公開第09/084616号International Publication No. 09/0846116 国際公開第13/065770号International Publication No. 13/06570

医薬品・医療用具等安全性情報206号(Pharmaceuticals and Medical Devices Safety Information No.206)、2004年10月、厚生労働省医薬食品局Safety Information No. 206 for Pharmaceuticals and Medical Devices (Pharmaceuticals and Medical Devices Safety Information No. 206), October 2004, Pharmaceutical and Food Safety Bureau, Ministry of Health, Labor and Welfare Studies on the glucose dehydrogenase of Aspergillus oryzae. I. Induction of its synthesis by p−benzoquinone and hydroquinone, T. C. Bak, and R. Sato, Biochim. Biophys. Acta, 139, 265−276 (1967).Studios on the glucose dehydrogenase of Aspergillus oryzae. I. Induction of it systems by p-benzoquinone and hydroquinone, T. et al. C. Bak, and R. Sato, Biochim. Biophyss. Acta, 139, 265-276 (1967). Studies on the glucose dehydrogenase of Aspergillus oryzae. II. Purification and physical and chemical properties, T.C. Bak, Biochim. Biophys. Acta, 139, 277−293 (1967).Studios on the glucose dehydrogenase of Aspergillus oryzae. II. Pharmaceutical and physical and chemical properties, T. et al. C. Bak, Biochim. Biophyss. Acta, 139, 277-293 (1967). Studies on the glucose dehydrogenase of Aspergillus oryzae. III. General enzymatic properties, T.C. Bak, Biochim. Biophys. Acta, 146, 317−327 (1967).Studios on the glucose dehydrogenase of Aspergillus oryzae. III. General enzymatic products, T.I. C. Bak, Biochim. Biophyss. Acta, 146, 317-327 (1967). Studies on the glucose dehydrogenase of Aspergillus oryzae. IV. Histidyl residue as an active site, T.C. Bak, and R. Sato, Biochim. Biophys. Acta, 146, 328−335 (1967).Studios on the glucose dehydrogenase of Aspergillus oryzae. IV. Histidyl reserve as an active site, T.I. C. Bak, and R. Sato, Biochim. Biophyss. Acta, 146, 328-335 (1967).

本発明では、D−グルコースに対する基質特異性に優れ、D−グルコース以外の糖化合物、例えば、D−キシロースやマルトース等に作用しにくく、D−グルコースの測定に用いたときに、これらのD−グルコース以外の糖化合物が共存したときにも影響を受けにくい新規なFAD−GDHを提供することを課題とする。 In the present invention, it has excellent substrate specificity for D-glucose, does not easily act on sugar compounds other than D-glucose, such as D-xylose and maltose, and when used for measuring D-glucose, these D- An object of the present invention is to provide a novel FAD-GDH that is not easily affected even when a sugar compound other than glucose coexists.

本発明者らは、前記課題解決のために鋭意研究を重ねた結果、Mucor属由来FAD−GDHにおける特定のアミノ酸残基を置換することによって得られる改変型FAD−GDHが、D−グルコースに対する特異性に優れ、D−キシロースやマルトースに作用しにくく、これらのD−グルコース以外の糖化合物が共存したときの影響を受けにくいことを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the modified FAD-GDH obtained by substituting a specific amino acid residue in FAD-GDH derived from the genus Mucor is specific to D-glucose. The present invention has been completed by finding that it has excellent properties, is less likely to act on D-xylose and maltose, and is less susceptible to the coexistence of sugar compounds other than D-glucose.

すなわち、本発明は以下の通りである。
(1) 配列番号1で示されるアミノ酸配列、または該アミノ酸配列と70%以上同一なアミノ酸配列、又は該アミノ酸配列において1もしくは数個アミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列を有し、
配列番号1記載のアミノ酸配列における42位のアラニンに対応する位置、
配列番号1記載のアミノ酸配列における83位のバリンに対応する位置、
配列番号1記載のアミノ酸配列における174位のセリンに対応する位置、
配列番号1記載のアミノ酸配列における367位のスレオニンに対応する位置、
配列番号1記載のアミノ酸配列における385位のアラニンに対応する位置、
配列番号1記載のアミノ酸配列における386位のスレオニンに対応する位置、
配列番号1記載のアミノ酸配列における391位のロイシンに対応する位置、
配列番号1記載のアミノ酸配列における460位のフェニルアラニンに対応する位置、
配列番号1記載のアミノ酸配列における461位のスレオニンに対応する位置、
配列番号1記載のアミノ酸配列における467位のセリンに対応する位置、および配列番号1記載のアミノ酸配列における468位のグリシンに対応する位置よりなる群から選択されるアミノ酸に対応する位置で1つまたはそれ以上のアミノ酸置換を有し、前記置換を行う前と比較して、D−グルコースへの反応性に対するD−キシロースへの反応性の割合(Xyl/Glc(%))が低減していることを特徴とする、フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ。
(2) 配列番号1で示されるアミノ酸配列、または該アミノ酸配列と90%以上同一なアミノ酸配列、又は該アミノ酸配列において1もしくは数個アミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列に対応する位置のアミノ酸が、
配列番号1記載のアミノ酸配列における42位のアラニンに対応する位置のアミノ酸がグリシンであるか、
配列番号1記載のアミノ酸配列における83位のバリンに対応する位置のアミノ酸がアラニン、グリシンのいずれかであるか、
配列番号1記載のアミノ酸配列における174位のセリンに対応する位置のアミノ酸がプロリン、ロイシンのいずれかであるか、
配列番号1記載のアミノ酸配列における367位のスレオニンに対応する位置のアミノ酸がアラニン、セリン、アスパラギンのいずれかであるか、
配列番号1記載のアミノ酸配列における385位のアラニンに対応する位置のアミノ酸が、スレオニン、アスパラギン酸、アルギニンのいずれかであるか、
配列番号1記載のアミノ酸配列における386位のスレオニンに対応する位置のアミノ酸がバリン、イソロイシン、グリシン、ロイシン、グルタミン酸、グルタミン、アスパラギン、セリンのいずれかであるか、
配列番号1記載のアミノ酸配列における391位のロイシンに対応する位置のアミノ酸がバリンであるか、
配列番号1記載のアミノ酸配列における460位のフェニルアラニンに対応する位置のアミノ酸がチロシン、ロイシンのいずれかであるか、
配列番号1記載のアミノ酸配列における461位のスレオニンに対応する位置のアミノ酸がメチオニン、フェニルアラニン、グリシン、アスパラギン酸、システインのいずれかであるか、
配列番号1記載のアミノ酸配列における467位のセリンに対応する位置のアミノ酸がロイシン、メチオニン、イソロイシン、バリン、アスパラギン酸、グルタミン酸のいずれかであるか、
または配列番号1記載のアミノ酸配列における468位のグリシンに対応する位置のアミノ酸がスレオニンであるフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ。
(3) D−グルコースへの反応性に対するD−キシロースへの反応性の割合(Xyl/Glc(%))が、前記の置換を導入する前と比較して10%以上低減していることを特徴とする(1)又は(2)記載のフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ。
(4) (1)〜(3)のいずれかに記載のフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼをコードするフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ遺伝子。
(5) (4)記載のフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ遺伝子を含む組換えベクター。
(6) (5)記載の組換え体ベクターを含む宿主細胞。
(7) フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを製造する方法であり、以下の工程を含む方法:
(a)(6)に記載の宿主細胞を培養する工程、
(b)前記宿主細胞中に含まれるフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ
遺伝子を発現させる工程、
(c)前記培養物からフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを単離する工程。
(8) (1)〜(3)に記載のフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを用いることを特徴とするグルコース測定方法。
(9) (1)〜(3)に記載のフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを含むグルコースアッセイキット。
(10) (1)〜(3)に記載のフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを含むグルコースセンサー。
That is, the present invention is as follows.
(1) It has an amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1, an amino acid sequence that is 70% or more identical to the amino acid sequence, or an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence.
The position corresponding to alanine at position 42 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
Position corresponding to valine at position 83 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
The position corresponding to serine at position 174 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
The position corresponding to threonine at position 367 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
The position corresponding to alanine at position 385 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
The position corresponding to threonine at position 386 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
The position corresponding to leucine at position 391 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
The position corresponding to phenylalanine at position 460 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
The position corresponding to threonine at position 461 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
One or one at the position corresponding to the amino acid selected from the group consisting of the position corresponding to serine at position 467 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 and the position corresponding to glycine at position 468 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. Having more amino acid substitutions, the ratio of reactivity to D-xylose to reactivity to D-glucose (Xyl / Glc (%)) is reduced as compared to before the substitution. Flavin-bound glucose dehydrogenase, characterized by.
(2) The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, the amino acid sequence 90% or more identical to the amino acid sequence, or the position corresponding to the amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence. Amino acids
Whether the amino acid at the position corresponding to alanine at position 42 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is glycine.
Whether the amino acid at the position corresponding to valine at position 83 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is either alanine or glycine.
Whether the amino acid at the position corresponding to serine at position 174 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is either proline or leucine.
Whether the amino acid at the position corresponding to threonine at position 367 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is alanine, serine, or asparagine.
Whether the amino acid at the position corresponding to alanine at position 385 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is threonine, aspartic acid, or arginine.
Whether the amino acid at the position corresponding to threonine at position 386 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is valine, isoleucine, glycine, leucine, glutamic acid, glutamine, asparagine, or serine.
Whether the amino acid at the position corresponding to leucine at position 391 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is valine.
Whether the amino acid at the position corresponding to phenylalanine at position 460 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is either tyrosine or leucine.
Whether the amino acid at the position corresponding to threonine at position 461 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is methionine, phenylalanine, glycine, aspartic acid, or cysteine.
Whether the amino acid at the position corresponding to serine at position 467 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is leucine, methionine, isoleucine, valine, aspartic acid, or glutamic acid.
Alternatively, flavin-linked glucose dehydrogenase in which the amino acid at the position corresponding to glycine at position 468 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is threonine.
(3) The ratio of the reactivity to D-xylose to the reactivity to D-glucose (Xyl / Glc (%)) is reduced by 10% or more as compared with that before the introduction of the above substitution. The flavin-bound glucose dehydrogenase according to (1) or (2).
(4) The flavin-linked glucose dehydrogenase gene encoding the flavin-linked glucose dehydrogenase according to any one of (1) to (3).
(5) A recombinant vector containing the flavin-linked glucose dehydrogenase gene according to (4).
(6) A host cell containing the recombinant vector according to (5).
(7) A method for producing a flavin-bound glucose dehydrogenase, which comprises the following steps:
(A) The step of culturing the host cell according to (6).
(B) A step of expressing a flavin-bound glucose dehydrogenase gene contained in the host cell.
(C) A step of isolating flavin-bound glucose dehydrogenase from the culture.
(8) A method for measuring glucose, which comprises using the flavin-bound glucose dehydrogenase according to (1) to (3).
(9) A glucose assay kit containing the flavin-bound glucose dehydrogenase according to (1) to (3).
(10) A glucose sensor containing the flavin-bound glucose dehydrogenase according to (1) to (3).

本発明によれば、比活性を維持し、かつD−キシロースおよび/またはマルトースへの反応性が低減した、基質特異性に優れたFAD−GDHを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide FAD-GDH having excellent substrate specificity, which maintains specific activity and has reduced reactivity with D-xylose and / or maltose.

(本発明のFAD−GDHの作用原理および活性測定法)
本発明のFAD−GDHは、公知の野生型または変異型FAD−GDH同様、電子受容体存在下でD−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。
本発明のFAD−GDHの活性は、この作用原理を利用し、例えば、電子受容体としてフェナジンメトサルフェート(PMS)および2,6−ジクロロインドフェノール(DCIP)を用いた以下の測定系を用いて測定することができる。
(反応1) D−グルコ−ス + PMS(酸化型)
→ D−グルコノ−δ−ラクトン + PMS(還元型)
(反応2) PMS(還元型) + DCIP(酸化型)
→ PMS(酸化型) + DCIP(還元型)
(Principle of action and activity measurement method of FAD-GDH of the present invention)
The FAD-GDH of the present invention, like the known wild-type or mutant FAD-GDH, catalyzes the reaction of oxidizing the hydroxyl group of D-glucose to produce glucono-δ-lactone in the presence of an electron acceptor.
The activity of FAD-GDH of the present invention utilizes this principle of action, for example, using the following measurement system using phenazinemethsulfate (PMS) and 2,6-dichloroindophenol (DCIP) as electron acceptors. Can be measured.
(Reaction 1) D-glucose + PMS (oxidized type)
→ D-glucono-δ-lactone + PMS (reduced type)
(Reaction 2) PMS (reduced type) + DCIP (oxidized type)
→ PMS (oxidized type) + DCIP (reduced type)

具体的には、まず、(反応1)において、D−グルコースの酸化に伴い、PMS(還元型)が生成する。そして、続いて進行する(反応2)により、PMS(還元型)が酸化されるのに伴ってDCIPが還元される。この「DCIP(酸化型)」の消失度合を波長600nmにおける吸光度の変化量として検知し、この変化量に基づいて酵素活性を求めることができる。
具体的には、フラビン結合型GDHの活性は、以下の手順に従って測定することができる。50mM リン酸緩衝液(pH6.5) 2.05mL、1M D−グルコース溶液 0.6mLおよび2mM DCIP溶液 0.15mLを混合し、37℃で5分間保温する。次いで、15mM PMS溶液 0.1mLおよび酵素サンプル溶液0.1mLを添加し、反応を開始する。反応開始時、および、経時的な吸光度を測定し、酵素反応の進行に伴う600nmにおける吸光度の1分間あたりの減少量(ΔA600)を求め、次式に従いフラビン結合型GDH活性を算出する。この際、フラビン結合型GDH活性は、37℃において濃度200mMのD−グルコース存在下で1分間に1μmolのDCIPを還元する酵素量を1Uと定義する。
Specifically, first, in (Reaction 1), PMS (reduced form) is produced with the oxidation of D-glucose. Then, as the PMS (reduced form) is oxidized by the subsequent progress (reaction 2), DCIP is reduced. The degree of disappearance of this "DCIP (oxidized type)" can be detected as the amount of change in absorbance at a wavelength of 600 nm, and the enzyme activity can be determined based on this amount of change.
Specifically, the activity of flavin-bound GDH can be measured according to the following procedure. Mix 2.05 mL of 50 mM phosphate buffer (pH 6.5), 0.6 mL of 1MD-glucose solution and 0.15 mL of 2 mM DCIP solution, and incubate at 37 ° C. for 5 minutes. Then 0.1 mL of 15 mM PMS solution and 0.1 mL of enzyme sample solution are added to initiate the reaction. The absorbance at the start of the reaction and over time is measured to determine the amount of decrease in absorbance (ΔA600) at 600 nm with the progress of the enzymatic reaction per minute, and the flavin-bound GDH activity is calculated according to the following formula. At this time, flavin-bound GDH activity defines 1 U as the amount of enzyme that reduces 1 μmol of DCIP per minute in the presence of D-glucose at a concentration of 200 mM at 37 ° C.

Figure 0006934720
Figure 0006934720

なお、式中の3.0は反応試薬+酵素試薬の液量(mL)、16.3は本活性測定条件におけるミリモル分子吸光係数(cm/μmol)、0.1は酵素溶液の液量(mL)、1.0はセルの光路長(cm)、ΔA600blankは10mM 酢酸緩衝液(pH5.0)を酵素サンプル溶液の代わりに添加して反応開始した場合の600nmにおける吸光度の1分間あたりの減少量、dfは希釈倍数を表す。In the formula, 3.0 is the liquid volume of the reaction reagent + enzyme reagent (mL), 16.3 is the mmol molecular extinction coefficient (cm 2 / μmol) under the present activity measurement conditions, and 0.1 is the liquid volume of the enzyme solution. (ML), 1.0 is the optical path length (cm) of the cell, ΔA600 blank is the absorbance at 600 nm per minute when the reaction was started by adding 10 mM acetate buffer (pH 5.0) instead of the enzyme sample solution. The amount of decrease in, df represents the dilution multiple.

(本発明のFAD−GDHのアミノ酸配列)
本発明のFAD−GDHは、配列番号1で示されるアミノ酸配列、または該アミノ酸配列と同一性の高い、例えば、好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上同一なアミノ酸配列、または該アミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、配列番号1記載のアミノ酸配列における42位に相当する位置、83位に相当する位置、174位に相当する位置、367位に相当する位置、385位に相当する位置、386位に相当する位置、391位に相当する位置、460位に相当する位置、461位に相当する位置、467位に相当する位置、および468位に相当する位置に相当する位置から選択される位置のアミノ酸に対応する位置で1つまたはそれ以上のアミノ酸置換を有することを特徴とする。
(Amino acid sequence of FAD-GDH of the present invention)
The FAD-GDH of the present invention has an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, or has a high identity with the amino acid sequence, for example, preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, and more. A sequence consisting of preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably 95% or more of the same amino acid sequence, or an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence. In the amino acid sequence described in No. 1, the position corresponding to the 42nd position, the position corresponding to the 83rd position, the position corresponding to the 174th position, the position corresponding to the 376th position, the position corresponding to the 385th position, the position corresponding to the 386th position, 391 At the position corresponding to the amino acid at the position selected from the position corresponding to the position 460, the position corresponding to the 461 position, the position corresponding to the 467 position, and the position corresponding to the 468th position. It is characterized by having one or more amino acid substitutions.

好ましくは、本発明のFAD−GDHにおける、上述の42位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、42位に相当する位置のアラニンがグリシンに置換される置換であり、上述の83位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、83位に相当する位置のバリンがアラニン、グリシンのいずれかに置換される置換であり、上述の174位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、174位に相当する位置のセリンがプロリン、ロイシンのいずれかに置換される置換であり、上述の367位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、367位に相当する位置のスレオニンがアラニン、セリン、アスパラギンのいずれかに置換される置換であり、上述の385位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、385位に相当する位置のスレオニンがアラニン、アスパラギン酸、アルギニンのいずれかに置換される置換であり、上述の386位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、386位に相当する位置のスレオニンがバリン、イソロイシン、グリシン、ロイシン、グルタミン酸、グルタミン、アスパラギン、セリンのいずれかに置換される置換であり、上述の391位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、391位に相当する位置のロイシンがバリンに置換される置換であり、上述の460位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、460位に相当する位置のフェニルアラニンがチロシン、ロイシンのいずれかに置換される置換であり、上述の461位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、461位に相当する位置のスレオニンがメチオニン、フェニルアラニン、グリシン、アスパラギン酸、システインのいずれかに置換される置換であるか、上述の467位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、467位に相当する位置のセリンがロイシン、メチオニン、イソロイシン、バリン、アスパラギン酸、グルタミン酸のいずれかに置換される置換であり、上述の468位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、468位に相当する位置のグリシンがスレオニンに置換される置換である。 Preferably, in FAD-GDH of the present invention, the amino acid substitution at the position corresponding to the 42-position described above is a substitution in which alanine at the position corresponding to the 42-position is replaced with glycine, which corresponds to the 83-position described above. The amino acid substitution at the position corresponding to the position 83 is a substitution in which valine at the position corresponding to the 83rd position is replaced with either alanine or glycine, and the amino acid substitution at the position corresponding to the above-mentioned position 174 is the substitution at the position 174. The substitution in which the serine at the corresponding position is replaced with either proline or leucine, and the amino acid substitution at the position corresponding to the above-mentioned 367 position means that the threonine at the position corresponding to the 367 position is alanine, serine, or asparagine. The amino acid substitution at the position corresponding to the 385th position is a substitution in which the threonine at the position corresponding to the 385th position is replaced with any of alanine, aspartic acid, and arginine. The above-mentioned amino acid substitution at the position corresponding to the 386 position is a substitution in which the threonine at the position corresponding to the 386 position is replaced with any one of valine, isoleucine, glycine, leucine, glutamic acid, glutamine, asparagine and serine. The amino acid substitution at the position corresponding to the 391 position described above is a substitution in which leucine at the position corresponding to the 391 position is replaced with valine, and the amino acid substitution at the position corresponding to the 460 position described above is 460. The phenylalanine at the position corresponding to the position is replaced with either tyrosine or leucine, and the amino acid substitution at the position corresponding to the above-mentioned 461 position means that the threonine at the position corresponding to the 461 position is methionine, phenylalanine, The substitution is substituted with any of glycine, aspartic acid, and cysteine, or the amino acid substitution at the position corresponding to the above-mentioned 467 position means that the serine at the position corresponding to the 467 position is leucine, methionine, isoleucine, valine, It is a substitution substituted with either aspartic acid or glutamate, and the amino acid substitution at the position corresponding to the above-mentioned 468 position is a substitution in which the glycine at the position corresponding to the 468 position is replaced with threonine.

本発明のFAD−GDHの中で、さらに好ましいものの例として、上記のような置換を複数組み合わせて有する多重変異体が挙げられる。例えば、上記のような置換を2箇所組み合わせて有する2重変異体、3箇組み合わせて有する3重変異体、さらに多数の変異を組み合わせて有する多重変異体が本発明に包含される。このような変異の蓄積により、D−キシロースおよび/またはマルトースへの作用性がさらに低減したFAD−GDHを作出することができる。
また、上記のような多重変異体を作出するにあたっては、上述の各種の置換以外の位置における置換を組み合わせることもできる。このような置換の位置は、単独で置換を導入した場合には、上述の置換部位におけるもののように顕著な効果を奏さないものであっても、上述の置換部位と組み合わせて導入することによって、相乗的に効果を奏するものであり得る。
Among the FAD-GDH of the present invention, an example of a more preferable one is a multiple mutant having a plurality of combinations of the above-mentioned substitutions. For example, the present invention includes a double mutant having two combinations of the above substitutions, a triple mutant having three combinations, and a multiple mutant having a large number of mutations in combination. Accumulation of such mutations can produce FAD-GDH with further reduced activity on D-xylose and / or maltose.
In addition, in producing the above-mentioned multiple mutants, substitutions at positions other than the above-mentioned various substitutions can be combined. When such a substitution position is introduced alone, even if it does not exert a remarkable effect as in the above-mentioned substitution site, it can be introduced in combination with the above-mentioned substitution site. It can be synergistically effective.

また、本発明のFAD−GDHには、上述のような、D−キシロースやマルトースに作用しにくいという変異のほかに、熱安定性を向上させる変異や、比活性を向上させる変異や、pHや特定の物質などへの耐性を向上させる効果などのような、別種の効果を奏することを目的とした公知の変異を任意に組み合わせてもよい。このような別種の変異を組み合わせた場合であっても、本発明の効果を発揮し得るものである限り、それらのFAD−GDHは本発明に包含される。 In addition to the above-mentioned mutations that do not easily act on D-xylose and maltose, the FAD-GDH of the present invention includes mutations that improve thermal stability, mutations that improve specific activity, and pH. Known mutations aimed at exerting different kinds of effects, such as an effect of improving resistance to a specific substance or the like, may be arbitrarily combined. Even when such different types of mutations are combined, those FAD-GDHs are included in the present invention as long as the effects of the present invention can be exerted.

後述のとおり、本発明のFAD−GDHは、例えば、まず任意の方法で、配列番号1のアミノ酸配列に近いアミノ酸配列をコードする遺伝子を入手し、配列番号1の所定の位置と同等の位置におけるいずれかの位置においてアミノ酸置換を導入することにより得ることもできる。
目的とするアミノ酸置換導入方法としては、例えばランダムに変異を導入する方法あるいは想定した位置に部位特異的変異を導入する方法が挙げられる。前者の方法としては、エラープローンPCR法(Techniques,1,11−15,(1989))や、増殖の際、プラスミドの複製にエラーを起こしやすく、改変を生じやすいXL1−Redコンピテントセル(STRATAGENE社製)を用いる方法等がある。また、後者の方法として、目的とするタンパク質の結晶構造解析により立体構造を構築し、その情報をもとに目的の効果を付与すると予想されるアミノ酸を選択し、市販のQuick Change Site Directed Mutagenesis Kit(STRATAGENE社製)等により部位特異的変異を導入する方法がある。あるいは、後者の方法として、目的とするタンパク質と相同性の高い公知のタンパク質の立体構造を用いて、目的の効果を付与すると予想されるアミノ酸を選択し、部位特異的変異を導入する方法もある。
As will be described later, in the FAD-GDH of the present invention, for example, a gene encoding an amino acid sequence close to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is first obtained by an arbitrary method, and at a position equivalent to a predetermined position of SEQ ID NO: 1. It can also be obtained by introducing an amino acid substitution at any position.
Examples of the target amino acid substitution introduction method include a method of randomly introducing a mutation or a method of introducing a site-specific mutation at a assumed position. The former method includes the error prone PCR method (Techniques, 1,11-15, (1989)) and the XL1-Red competent cell (STRATAGENE), which is prone to error in plasmid replication and modification during proliferation. There is a method using (manufactured by the company). In addition, as the latter method, a three-dimensional structure is constructed by crystal structure analysis of the target protein, amino acids that are expected to give the desired effect are selected based on the information, and a commercially available Quick Change Site Directed Mutagesis Kit is used. There is a method of introducing a site-directed mutagenesis by (manufactured by STRATAGENE) or the like. Alternatively, as the latter method, there is also a method of introducing a site-specific mutation by selecting an amino acid that is expected to give the desired effect by using the three-dimensional structure of a known protein having high homology with the target protein. ..

また、ここでいう、例えば、「配列番号1のアミノ酸配列と同等の位置」とは、配列番号1のアミノ酸配列と、配列番号1と相同性(好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上)を持つアミノ酸配列を有する他のFAD−GDHとをアラインさせた場合に、そのアラインメントにおける同一の位置を意味する。なお、アミノ酸配列の相同性は、GENETYX−Mac(Software Development社製)のマキシマムマッチングやサーチホモロジー等のプログラム、又はDNASIS Pro(日立ソフト社製)のマキシマムマッチングやマルチプルアライメント等のプログラムにより計算することができる。 Further, for example, "a position equivalent to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1" as used herein means the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and homology with SEQ ID NO: 1 (preferably 80% or more, more preferably 85% or more). , More preferably 90% or more, most preferably 95% or more) means the same position in the alignment when aligned with another FAD-GDH having an amino acid sequence. The amino acid sequence homology should be calculated by a program such as Maximum Matching or Search Homology of GENETYX-Mac (manufactured by Software Development) or a program such as Maximum Matching or Multiple Alignment of DNASIS Pro (manufactured by Hitachi Soft). Can be done.

「アミノ酸に対応する位置」を特定する方法としては、例えばリップマン−パーソン法等の公知のアルゴリズムを用いてアミノ酸配列を比較し、FAD−GDHのアミノ酸配列中に存在する保存アミノ酸残基に最大の相同性を与えることにより行うことができる。FAD−GDHのアミノ酸配列をこのような方法で整列させることにより、アミノ酸配列中にある挿入、欠失にかかわらず、相同アミノ酸残基の各FAD−GDH配列における配列中の位置を決めることが可能である。相同位置は、三次元構造中で同位置に存在すると考えられ、対象となるFAD−GDHの基質特異性に関して類似した効果を有することが推定できる。 As a method for specifying the "position corresponding to the amino acid", the amino acid sequences are compared using a known algorithm such as the Lipman-Person method, and the largest conserved amino acid residue present in the amino acid sequence of FAD-GDH is used. It can be done by giving homology. By aligning the amino acid sequence of FAD-GDH in this way, it is possible to determine the position of homologous amino acid residues in each FAD-GDH sequence in the sequence regardless of insertion or deletion in the amino acid sequence. Is. Homological positions are considered to be co-located in the three-dimensional structure and can be presumed to have similar effects on the substrate specificity of the FAD-GDH of interest.

本発明のFAD−GDHには、上記の同一性の範囲内で各種のバリエーションが想定されるが、各種FAD−GDHの酵素科学的性質が本明細書に記載する本発明のFAD―GDHと同様である限り、それらは全て本発明のFAG−GDHに含まれ得る。このようなアミノ酸配列を有するFAD−GDHは、基質特異性が高く、かつ、D−グルコース以外の糖化合物、例えば、D−キシロースやマルトース等が共存したときにも影響を受けにくく、産業上有用である。 Although various variations of the FAD-GDH of the present invention are assumed within the above-mentioned range of identity, the enzymatic scientific properties of the various FAD-GDH are the same as those of the FAD-GDH of the present invention described herein. As long as they are, they can all be included in the FAG-GDH of the present invention. FAD-GDH having such an amino acid sequence has high substrate specificity and is less susceptible to the coexistence of sugar compounds other than D-glucose, such as D-xylose and maltose, and is industrially useful. Is.

また、本発明のFAD−GDHにおいては、上述の42位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、42位に相当する位置のアラニンがグリシンに置換される置換であり、上述の83位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、83位に相当する位置のバリンがアラニン、グリシンのいずれかであること、または、174位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、174位に相当する位置のセリンがプロリン、ロイシンのいずれかであること、または、367位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、367位に相当する位置のスレオニンがアラニン、セリン、アスパラギンのいずれかであること、または、385位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、385位に相当する位置のスレオニンがアラニン、アスパラギン酸、アルギニンのいずれかであること、または、386位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、386位に相当する位置のスレオニンがバリン、イソロイシン、グリシン、ロイシン、グルタミン酸、グルタミン、アスパラギン、セリンのいずれかであること、または、391位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、391位に相当する位置のロイシンがバリンであること、または、460位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、460位に相当する位置のフェニルアラニンがチロシン、ロイシンのいずれかであること、または、461位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、461位に相当する位置のスレオニンがメチオニン、フェニルアラニン、グリシン、アスパラギン酸、システインのいずれかであること、467位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、467位に相当する位置のセリンがロイシン、メチオニン、イソロイシン、バリン、アスパラギン酸、グルタミン酸のいずれかであること、または、468位に相当する位置でのアミノ酸置換とは、468位に相当する位置のグリシンがスレオニンであることが重要なのであって、それが人為的な置換操作によるものか否かは重要でない。例えば、上記の位置のアミノ酸が本発明で所望される残基とは元々異なっているタンパク質を出発物質として、そこに公知の技術を用いて所望の置換を導入していく場合であれば、これらの所望されるアミノ残基は置換により導入される。一方、公知のペプチド全合成により所望のタンパク質を入手する場合、または、所望のアミノ酸配列を有するタンパク質をコードするように遺伝子配列を全合成し、これに基づき所望のタンパク質を入手する場合、あるいは、天然型として見出されたものの中に元々そのような配列を有するものがあった場合等には、人為的な置換という工程を経ることなく、本発明のFAD−GDHを得ることができる。 Further, in the FAD-GDH of the present invention, the amino acid substitution at the position corresponding to the above-mentioned 42 position is a substitution in which the alanine at the position corresponding to the 42 position is replaced with glycine, which corresponds to the above-mentioned 83 position. The amino acid substitution at the position corresponding to the position is that the valine at the position corresponding to the 83rd position is either alanine or glycine, or the amino acid substitution at the position corresponding to the 174th position is the position corresponding to the 174th position. The fact that serine is either proline or leucine, or the amino acid substitution at the position corresponding to position 376 means that the threonine at position corresponding to position 376 is either alanin, serine, or asparagine, or The amino acid substitution at the position corresponding to the 385 position means that the threonine at the position corresponding to the 385 position is any of alanine, aspartic acid, and arginine, or the amino acid substitution at the position corresponding to the 386 position means. The threonin at the position corresponding to position 386 is any of valine, isoleucine, glycine, leucine, glutamic acid, glutamine, asparagine, and serine, or the amino acid substitution at the position corresponding to position 391 corresponds to position 391. The amino acid substitution at the position corresponding to the 460 position means that the leucine at the position corresponding to the position is valine, or the phenylalanine at the position corresponding to the 460 position is either tyrosine or leucine, or corresponds to the position 461. The amino acid substitution at the position corresponding to the position 461 is that the threonine at the position corresponding to the position 461 is any of methionine, phenylalanine, glycine, aspartic acid, and cysteine, and the amino acid substitution at the position corresponding to the position 467 is the position 467. The serine at the position corresponding to is one of leucine, methionine, isoleucine, valine, aspartic acid, and glutamic acid, or the amino acid substitution at the position corresponding to the 468th position means that the glycine at the position corresponding to the 468th position is It is important that it is threonine, not whether it is due to an artificial replacement operation. For example, if a protein whose amino acid at the above position is originally different from the residue desired in the present invention is used as a starting material, and a desired substitution is introduced therein using a known technique, these are used. The desired amino residue of is introduced by substitution. On the other hand, when a desired protein is obtained by total synthesis of a known peptide, or when a gene sequence is totally synthesized so as to encode a protein having a desired amino acid sequence and a desired protein is obtained based on the gene sequence, or The FAD-GDH of the present invention can be obtained without going through a step of artificial replacement, for example, when some of those found as natural forms originally have such a sequence.

(本発明のFAD−GDHにおける基質特異性の向上)
本発明のFAD−GDHは、高い基質特異性を有することを特徴とする。具体的には、本発明のFAD−GDHは、本発明者らが先に見出した特許第4648993号公報に記載のケカビ由来FAD−GDHと同様に、マルトース、D−ガラクトース、D−キシロースに対する反応性が極めて低いことを特徴とする。具体的には、D−グルコースに対する反応性を100%とした場合に、マルトース、D−ガラクトースおよびD−キシロースに対する反応性がいずれも2%以下であることを特徴とする。本発明に用いるFAD−GDHは、このような高い基質特異性を有するため、マルトースを含む輸液の投与を受けている患者や、ガラクトース負荷試験およびキシロース吸収試験を実施中の患者の試料についても、測定試料に含まれるマルトース、D−ガラクトース、D−キシロース等の糖化合物の影響を受けることなく、正確にD−グルコース量を測定することが可能となる。さらに、本発明のFAD−GDHは、特許第4648993号公報に記載のケカビ由来FAD−GDHと比較して、さらに高いD−グルコースに対する基質特異性を有するものであるため、一層の産業上の有用性が期待される。
(Improvement of Substrate Specificity in FAD-GDH of the Present Invention)
The FAD-GDH of the present invention is characterized by having high substrate specificity. Specifically, the FAD-GDH of the present invention reacts to maltose, D-galactose, and D-xylose in the same manner as the mosquito-derived FAD-GDH described in Japanese Patent No. 4648993 previously found by the present inventors. It is characterized by extremely low sex. Specifically, when the reactivity with D-glucose is 100%, the reactivity with maltose, D-galactose and D-xylose is 2% or less. Since FAD-GDH used in the present invention has such high substrate specificity, it can be used for samples of patients receiving an infusion solution containing maltose and patients undergoing a galactose loading test and a xylose absorption test. The amount of D-glucose can be accurately measured without being affected by sugar compounds such as maltose, D-galactose, and D-xylose contained in the measurement sample. Furthermore, since the FAD-GDH of the present invention has a higher substrate specificity for D-glucose as compared with the mucor-derived FAD-GDH described in Japanese Patent No. 4648993, it is further industrially useful. Sex is expected.

また、本発明のFAD−GDHは、上述のようにD−グルコースの代わりにマルトース、D−ガラクトース、D−キシロース等の糖化合物を基質として測定を行った際の測定値が非常に低く、さらに、マルトース、D−ガラクトース、D−キシロース等の糖化合物が夾雑する条件下でも正確にD−グルコースを測定できることが好ましい。具体的には、それらの夾雑糖化合物が存在しない条件でのD−グルコースに対する反応性を100%とした場合に、夾雑糖化合物としてマルトース、D−ガラクトース、D−キシロースから選択される1以上が存在する場合の測定値が96%〜103%であり、夾雑糖化合物としてマルトース、D−ガラクトースおよびD−キシロースの3種が同時に存在する場合でも、測定値が96%〜104%であることが好ましい。
このような特性を有するFAD−GDHを用いた場合には、測定試料中にマルトースやD−ガラクトース、D−キシロースが存在している状況でも、D−グルコース量を正確に測定することが可能である。
Further, the FAD-GDH of the present invention has a very low measured value when measured using a sugar compound such as maltose, D-galactose, D-xylose as a substrate instead of D-glucose as described above, and further. , Maltose, D-galactose, D-xylose and the like, it is preferable that D-glucose can be accurately measured even under conditions congested with sugar compounds. Specifically, when the reactivity to D-glucose in the absence of these contaminating sugar compounds is 100%, one or more selected from maltose, D-galactose, and D-xylose are selected as the contaminating sugar compounds. The measured value when present is 96% to 103%, and the measured value is 96% to 104% even when three kinds of maltose, D-galactose and D-xylose are simultaneously present as the contaminating sugar compound. preferable.
When FAD-GDH having such characteristics is used, it is possible to accurately measure the amount of D-glucose even in the presence of maltose, D-galactose, and D-xylose in the measurement sample. be.

各種のFAD−GDHが有する酵素化学的性質は、酵素の諸性質を特定するための公知の手法、例えば、以下の実施例に記載の方法を用いて調べることができる。酵素の諸性質は、各種のFAD−GDHを生産する微生物の培養液や、精製工程の途中段階において、ある程度調べることもでき、より詳細には、精製酵素を用いて調べることができる。 The enzymatic chemistry of various FAD-GDHs can be investigated using known techniques for identifying the properties of the enzyme, eg, the methods described in the Examples below. Various properties of the enzyme can be investigated to some extent in the culture medium of microorganisms producing various FAD-GDH and in the middle of the purification process, and more specifically, can be investigated using the purified enzyme.

本発明の改変型FAD−GDHは、前述の活性測定方法に基づく反応条件下で、D−グルコースへの反応性に対する同モル濃度のD−キシロースへの反応性の割合(Xyl/Glc(%))および/または、D−グルコースへの反応性に対する同モル濃度のマルトースへの反応性の割合(Mal/Glc(%))が、アミノ酸置換を導入する前と比較して低減している、好ましくは20%以上、より好ましくは30%以上、さらに好ましくは40%以上、最も好ましくは50%以上低減していることを特徴とする。
本発明のFAD−GDHは、Xyl/Glc(%)またはMal/Glc(%)のいずれか片方のみがアミノ酸置換を導入する前のFAD−GDHと比べて好ましい程度に低減していてもよく、あるいは、その両方が、好ましい程度に低減していてもよい。両方の基質に対する反応性がいずれも低減しているものであれば、より好ましい。
The modified FAD-GDH of the present invention is the ratio of reactivity to D-xylose at the same molar concentration to reactivity to D-glucose under reaction conditions based on the above-mentioned activity measurement method (Xyl / Glc (%)). ) And / or the ratio of reactivity to maltose at the same molar concentration to reactivity to D-glucose (Mal / Glc (%)) is reduced compared to before the introduction of amino acid substitution, preferably. Is 20% or more, more preferably 30% or more, further preferably 40% or more, and most preferably 50% or more.
In the FAD-GDH of the present invention, only one of Xyl / Glc (%) and Mal / Glc (%) may be reduced to a preferable degree as compared with FAD-GDH before introducing the amino acid substitution. Alternatively, both may be reduced to a preferable degree. It is more preferable if the reactivity to both substrates is reduced.

また、上述のように、本発明のFAD−GDHは、元々D−グルコースに対する基質特異性が優れた酵素であるため、通常の空腹時血糖値(≦126mg/dL[7mM])と同程度のモル濃度のD−キシロース及びマルトースを用いて行う反応性の測定においては、その共存の影響を示唆する測定値がほとんど検出されないことが想定される。そこで、本発明のFAD−GDHにおけるD−キシロースおよびマルトースへの反応性を測定する際には、例えば、200mM等の過剰量の濃度でD−キシロースおよび/またはマルトースを共存させた条件下で、同モル濃度のD−グルコースへの反応性が2U/ml以上、好ましくは5U/ml以上、より好ましくは10U/ml以上である多量の酵素液を用いて測定を行うことが好ましい。このような条件で測定を行うことにより、グルコースセンサー上に多量の酵素を搭載した際と同等な条件を想定した、共存物質の影響を検討することができる。 Further, as described above, since FAD-GDH of the present invention is originally an enzyme having excellent substrate specificity for D-glucose, it is about the same as a normal fasting blood glucose level (≦ 126 mg / dL [7 mM]). In the measurement of reactivity using molar concentrations of D-xylose and maltose, it is assumed that almost no measured values suggesting the effect of their coexistence are detected. Therefore, when measuring the reactivity of D-xylose and maltose in FAD-GDH of the present invention, for example, under the condition that D-xylose and / or maltose coexist at an excessive concentration such as 200 mM. It is preferable to perform the measurement using a large amount of enzyme solution having the same molar concentration of D-glucose reactivity of 2 U / ml or more, preferably 5 U / ml or more, more preferably 10 U / ml or more. By performing the measurement under such conditions, it is possible to examine the influence of coexisting substances assuming the same conditions as when a large amount of enzyme is mounted on the glucose sensor.

なお、D−グルコースへの反応性に対する同モル濃度のD−キシロースへの反応性の割合(Xyl/Glc(%))、および、D−グルコースへの反応性に対する同モル濃度のマルトースへの反応性の割合(Mal/Glc(%))は、形質転換体の種類やその培養条件、あるいは酵素活性測定条件等によって異なるため、同一の条件下において、アミノ酸置換導入前後のそれぞれの値を比べる必要がある。 The ratio of reactivity to D-xylose at the same molar concentration to reactivity to D-glucose (Xyl / Glc (%)) and reaction to maltose at the same molar concentration to reactivity to D-glucose. Since the sex ratio (Mal / Glc (%)) differs depending on the type of transformant, its culture conditions, enzyme activity measurement conditions, etc., it is necessary to compare the respective values before and after the introduction of amino acid substitution under the same conditions. There is.

(本発明のFAD−GDHの由来となる天然型FAD−GDHの例)
本発明のFAD−GDHは、公知のFAD−GDHを改変することにより取得することもできる。公知のFAD−GDHの由来微生物の好適な例としては、ケカビ亜門、好ましくはケカビ綱、より好ましくはケカビ目、さらに好ましくはケカビ科に分類される微生物を挙げることができる。具体的には、ムコール(Mucor)属、アブシジア(Absidia)属、アクチノムコール(Actinomucor)属、シルシネラ(Circinella)属由来のFAD−GDH等が挙げられる。
Mucor属に分類される微生物であって、具体的な好ましい微生物の例としては、Mucor prainii、Mucor javanicus、Mucor circinelloides f. circinelloides、Mucor guilliermondii、Mucor hiemalis f. silvaticus、Mucor subtilissimus、Mucor dimorphosporus等が挙げられる。より具体的には、特許文献5に記載のMucor prainii、Mucor javanicus、Mucor circinelloides f. circinelloides、Mucor guilliermondii NBRC9403、Mucor hiemalis f. silvaticus NBRC6754、Mucor subtilissimus NBRC6338、Mucor RD056860、Mucor dimorphosporus NBRC5395等が挙げられる。Absidia属に分類される微生物であって、具体的な好ましい微生物の例としては、Absidia cylindrospora、Absidia hyalosporaを挙げることができる。より具体的には、特許文献5に記載のAbsidia cylindrospora、Absidia hyalosporaを挙げることができる。Actinomucor属に分類される微生物であって、具体的な好ましい微生物の例としては、Actinomucor elegansを挙げることができる。より具体的には、特許文献5に記載のActinomucor elegansを挙げることができる。Circinella属に分類される微生物であって、具体的な好ましい微生物の例としては、Circinella minor、Circinella mucoroides、Circinella muscae、Circinella rigida、Circinella simplex、Circinella umbellataを挙げることができる。より具体的には、Circinella minor NBRC6448、Circinella mucoroides NBRC4453、Circinella muscae NBRC6410、Circinella rigida NBRC6411、Circinella simplex NBRC6412、Circinella umbellata NBRC4452、Circinella umbellata NBRC5842、Circinella RD055423及びCircinella RD055422を挙げることができる。なお、NBRC菌株およびRD菌株はNBRC(独立行政法人製品評価技術基盤機構 バイオテクノロジーセンター)の保管菌株である。
(Example of natural FAD-GDH from which FAD-GDH of the present invention is derived)
The FAD-GDH of the present invention can also be obtained by modifying a known FAD-GDH. Preferable examples of known FAD-GDH-derived microorganisms include Mucoromycotina, preferably Mucorales, more preferably Mucorales, and even more preferably Mucorales. Specific examples thereof include FAD-GDH derived from the genus Mucor, Absidia, Actinomucor, and Circinella.
Examples of specific preferred microorganisms classified into the genus Mucor include Mucor plainii, Mucor javanicus, and Mucor circinelloides f. circinelloides, Mucor guilliermondii, Mucor hiemalis f. Examples thereof include silvaticus, Mucor subtilissimus, and Mucor dimorphosporus. More specifically, Mucor plainii, Mucor javanicus, and Mucor circinelliides described in Patent Document 5 f. circinelloides, Mucor guilliermondii NBRC9403, Mucor hiemalis f. Examples thereof include silvaticus NBRC6754, Mucor subtilissimus NBRC6338, Mucor RD056860, Mucor dimorphosporus NBRC5395 and the like. Examples of specific preferable microorganisms classified into the genus Absidia include Absidia cylindrospora and Absidia hyalospora. More specifically, Absidia cylindrospora and Absidia hyalospora described in Patent Document 5 can be mentioned. Examples of specific preferred microorganisms that are classified into the genus Actinomucor include Actinomucor elegans. More specifically, Actinomucor elegans described in Patent Document 5 can be mentioned. Examples of specific preferred microorganisms classified into the genus Circinella include Circinella minor, Circinella mucoroides, Circinella muscae, Circinella rigida, and Circinella circin. More specifically, mention may be made of Circinella minor NBRC6448, Circinella mucoroides NBRC4453, Circinella muscae NBRC6410, Circinella rigida NBRC6411, Circinella simplex NBRC6412, Circinella umbellata NBRC4452, Circinella umbellata NBRC5842, Circinella RD055423 and Circinella RD055422. The NBRC strain and the RD strain are stored strains of NBRC (Biotechnology Center, Product Evaluation Technology Infrastructure Organization).

(本発明のFAD−GDHをコードする遺伝子の取得)
本発明のFAD−GDHを効率よく取得するためには、遺伝子工学的手法を利用するのが好ましい。本発明のFAD−GDHをコードする遺伝子(以下、FAD−GDH遺伝子)を取得するには、通常一般的に用いられている遺伝子のクローニング方法を用いればよい。例えば、公知のFAD−GDHを出発物質とし、それを改変することにより本発明のFAD−GDHを取得するには、FAD−GDH生産能を有する公知の微生物菌体や種々の細胞から、常法、例えば、Current Protocols in Molecular Biology (WILEY Interscience,1989)記載の方法により、染色体DNA又はmRNAを抽出することができる。さらにmRNAを鋳型としてcDNAを合成することができる。このようにして得られた染色体DNA又はcDNAを用いて、染色体DNA又はcDNAのライブラリーを作製することができる。
(Acquisition of a gene encoding FAD-GDH of the present invention)
In order to efficiently obtain the FAD-GDH of the present invention, it is preferable to use a genetic engineering method. In order to obtain the gene encoding FAD-GDH of the present invention (hereinafter, FAD-GDH gene), a commonly used gene cloning method may be used. For example, in order to obtain the FAD-GDH of the present invention by using a known FAD-GDH as a starting material and modifying it, a conventional method is used from known microbial cells and various cells having the ability to produce FAD-GDH. For example, chromosomal DNA or mRNA can be extracted by the method described in Current Protocols in Molecular Biology (WILEY Interscience, 1989). Furthermore, cDNA can be synthesized using mRNA as a template. Using the chromosomal DNA or cDNA thus obtained, a library of chromosomal DNA or cDNA can be prepared.

次いで、公知のFAD−GDHのアミノ酸配列情報に基づき、適当なプローブDNAを合成して、これを用いて染色体DNA又はcDNAのライブラリーから基質特異性の高いFAD−GDH遺伝子を選抜する方法、あるいは、上記アミノ酸配列に基づき、適当なプライマーDNAを作製して、5’RACE法や3’RACE法などの適当なポリメラーゼ連鎖反応(PCR法)により、基質特異性の高いFAD−GDHをコードする目的の遺伝子断片を含むDNAを増幅させ、これらのDNA断片を連結させて、目的のFAD−GDH遺伝子の全長を含むDNAを得ることもできる。 Next, a method of synthesizing an appropriate probe DNA based on known FAD-GDH amino acid sequence information and using this to select a FAD-GDH gene having high substrate specificity from a library of chromosomal DNA or cDNA, or The purpose of encoding FAD-GDH with high substrate specificity by preparing an appropriate primer DNA based on the above amino acid sequence and performing an appropriate polymerase chain reaction (PCR method) such as the 5'RACE method or the 3'RACE method. It is also possible to amplify the DNA containing the gene fragment of the above gene and ligate these DNA fragments to obtain the DNA containing the full length of the target FAD-GDH gene.

公知のFAD−GDHを出発物質として、本発明の基質特異性が高いFAD−GDHを取得する方法として、出発物質であるFAD−GDHをコードする遺伝子に変異を導入し、各種の変異遺伝子から発現されるFAD−GDHの酵素科学的性質を指標に選択を行う方法を採用し得る。
出発物質であるFAD−GDH遺伝子の変異処理は、企図する変異形態に応じた、公知の任意の方法で行うことができる。すなわち、FAD−GDH遺伝子あるいは当該遺伝子の組み込まれた組換え体DNAと変異原となる薬剤とを接触・作用させる方法;紫外線照射法;遺伝子工学的手法;又は蛋白質工学的手法を駆使する方法等を広く用いることができる。
Using a known FAD-GDH as a starting material, as a method for obtaining FAD-GDH having high substrate specificity of the present invention, a mutation is introduced into a gene encoding the starting material FAD-GDH and expressed from various mutant genes. It is possible to adopt a method of making a selection using the enzymatic scientific properties of FAD-GDH to be used as an index.
Mutation treatment of the FAD-GDH gene, which is a starting material, can be carried out by any known method depending on the intended mutation form. That is, a method of contacting and acting the FAD-GDH gene or the recombinant DNA in which the gene is integrated with a drug that is a mutagen; an ultraviolet irradiation method; a genetic engineering method; or a method that makes full use of a protein engineering method, etc. Can be widely used.

上記変異処理に用いられる変異原となる薬剤としては、例えば、ヒドロキシルアミン、N−メチル−N’−ニトロ−N−ニトロソグアニジン、亜硝酸、亜硫酸、ヒドラジン、蟻酸、若しくは5−ブロモウラシル等を挙げることができる。
この接触・作用の諸条件は、用いる薬剤の種類等に応じた条件を採ることが可能であり、現実に所望の変異をMucor属由来FAD−GDH遺伝子において惹起することができる限り特に限定されない。通常、好ましくは0.5〜12Mの上記薬剤濃度において、20〜80℃の反応温度下で10分間以上、好ましくは10〜180分間接触・作用させることで、所望の変異を惹起可能である。紫外線照射を行う場合においても、上記の通り常法に従い行うことができる(現代化学、p24〜30、1989年6月号)。
Examples of the mutagen drug used in the above mutation treatment include hydroxylamine, N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine, nitrite, sulfite, hydrazine, formic acid, 5-bromouracil and the like. be able to.
The conditions for contact and action can be set according to the type of drug used and the like, and are not particularly limited as long as a desired mutation can actually be induced in the Mucor-derived FAD-GDH gene. Usually, the desired mutation can be induced by contacting and acting at the above drug concentration of preferably 0.5 to 12 M at a reaction temperature of 20 to 80 ° C. for 10 minutes or longer, preferably 10 to 180 minutes. Even when irradiating with ultraviolet rays, it can be carried out according to the conventional method as described above (Hyundai Chemistry, p24-30, June 1989 issue).

蛋白質工学的手法を駆使する方法としては、一般的に、Site−Specific Mutagenesisとして知られる手法を用いることができる。例えば、Kramer法 (Nucleic Acids Res.,12,9441(1984):Methods Enzymol.,154,350(1987):Gene,37,73(1985))、Eckstein法(Nucleic Acids Res.,13,8749(1985):Nucleic Acids Res.,13,8765(1985):Nucleic Acids Res,14,9679(1986))、Kunkel法(Proc. Natl. Acid. Sci. U.S.A.,82,488(1985):Methods Enzymol.,154,367(1987))等が挙げられる。DNA中の塩基配列を変換する具体的な方法としては、例えば市販のキット(Transformer Mutagenesis Kit;Clonetech社, EXOIII/Mung Bean Deletion Kit;Stratagene製, Quick Change Site Directed Mutagenesis Kit;Stratagene製など)の利用が挙げられる。 As a method that makes full use of the protein engineering method, a method known as Site-Specific Mutagenesis can be generally used. For example, the Kramer method (Nucleic Acids Res., 12,9441 (1984): Materials Enzymol., 154,350 (1987): Gene, 37,73 (1985)), the Eckstein method (Nucleic Acids Res., 13,8749). 1985): Nucleic Acids Res., 13, 8765 (1985): Nucleic Acids Res, 14, 9679 (1986)), Kunkel method (Proc. Natl. Acid. Sci. USA, 82, 488 (1985). ): Methods Enzymol., 154,367 (1987)) and the like. Specific methods for converting the base sequence in DNA include, for example, a commercially available kit (Transformer Mutagenesis Kit; Clonetech, EXOIII / Mung Bean Deletion Kit; Stratagen, Quick Change Site, etc.) Can be mentioned.

また、一般的なポリメラーゼチェインリアクション(Polymerase Chain Reaction)として知られる手法を用いることもできる(Technique,1,11(1989))。
なお、上記遺伝子改変法の他に、有機合成法又は酵素合成法により、直接所望の基質特異性の高い改変FAD−GDH遺伝子を合成することもできる。
It is also possible to use a technique known as the general Polymerase Chain Reaction (Technique, 1, 11 (1989)).
In addition to the above gene modification method, a modified FAD-GDH gene having high desired substrate specificity can be directly synthesized by an organic synthesis method or an enzyme synthesis method.

上記のような任意の方法により選択された本発明のFAD−GDH遺伝子のDNA塩基配列の決定または確認を行う場合には、例えば、マルチキャピラリーDNA解析システムCEQ2000(ベックマン・コールター社製)等を用いれば良い。 When determining or confirming the DNA base sequence of the FAD-GDH gene of the present invention selected by any method as described above, for example, a multicapillary DNA analysis system CEQ2000 (manufactured by Beckman Coulter) or the like can be used. Just do it.

(本発明のFAD−GDH遺伝子が挿入されたベクターおよび宿主細胞)
上述のように得られた本発明のFAD−GDH遺伝子を、常法により、バクテリオファージ、コスミド、又は原核細胞若しくは真核細胞の形質転換に用いられるプラスミド等のベクターに組み込み、各々のベクターに対応する宿主細胞を常法により、形質転換又は形質導入をすることができる。
原核宿主細胞の一例としては、エシェリシア属に属する微生物、例えば大腸菌K−12株、エシェリヒア・コリーBL21(DE3)、エシェリヒア・コリーJM109、エシェリヒア・コリーDH5α、エシェリヒア・コリーW3110、エシェリヒア・コリーC600等(いずれもタカラバイオ社製)が挙げられる。それらを形質転換し、または、それらに形質導入して、DNAが導入された宿主細胞(形質転換体)を得る。こうした宿主細胞に組み換えベクターを移入する方法としては、例えば宿主細胞がエシェリヒア・コリーに属する微生物の場合には、カルシウムイオンの存在下で組み換えDNAの移入を行う方法などを採用することができる、更にエレクトロポレーション法を用いても良い。更には市販のコンピテントセル(例えばECOS Competent エシェリヒア・コリーBL21(DE3);ニッポンジーン製)を用いても良い。
(Vector and host cell into which the FAD-GDH gene of the present invention has been inserted)
The FAD-GDH gene of the present invention obtained as described above is incorporated into a vector such as a bacteriophage, cosmid, or a plasmid used for transformation of prokaryotic cells or eukaryotic cells by a conventional method, and corresponds to each vector. The host cell to be transformed can be transformed or transduced by a conventional method.
Examples of prokaryotic host cells include microorganisms belonging to the genus Escherichia, such as Escherichia coli K-12 strain, Escherichia collie BL21 (DE3), Escherichia collie JM109, Escherichia collie DH5α, Escherichia collie W3110, Escherichia collie C600, etc. Both are manufactured by Takara Bio Co., Ltd.). They are transformed or transduced into them to obtain a host cell (transformant) into which DNA has been introduced. As a method for transferring the recombinant DNA into such a host cell, for example, in the case where the host cell is a microorganism belonging to Escherichia collie, a method of transferring the recombinant DNA in the presence of calcium ions can be adopted, and further. The electroporation method may be used. Further, a commercially available competent cell (for example, ECOS Compent Escherichia Collie BL21 (DE3); manufactured by Nippon Gene) may be used.

真核宿主細胞の一例としては、酵母が挙げられる。酵母に分類される微生物としては、例えば、チゴサッカロマイセス(Zygosaccharomyces)属、サッカロマイセス(Saccharomyces)属、ピキア(Pichia)属、カンジダ(Candida)属などに属する酵母が挙げられる。挿入遺伝子には、形質転換された細胞を選択することを可能にするためのマーカー遺伝子が含まれていてもよい。マーカー遺伝子としては、例えば、URA3、TRP1のような、宿主の栄養要求性を相補する遺伝子等が挙げられる。また、挿入遺伝子は、宿主細胞中で本発明の遺伝子を発現することのできるプロモーター又はその他の制御配列(例えば、エンハンサー配列、ターミネーター配列、ポリアデニル化配列等)を含むことが望ましい。プロモーターとしては、具体的には、例えば、GAL1プロモーター、ADH1プロモーター等が挙げられる。酵母への形質転換方法としては、公知の方法、例えば、酢酸リチウムを用いる方法(MethodsMol. Cell. Biol., 5, 255−269(1995))やエレクトロポレーション(J Microbiol Methods 55 (2003)481−484)等を好適に用いることができるが、これに限定されず、スフェロプラスト法やガラスビーズ法等を含む各種任意の手法を用いて形質転換を行えば良い。 An example of a eukaryotic host cell is yeast. Examples of the yeast classified into yeast include yeasts belonging to the genus Zygosaccharomyces, the genus Saccharomyces, the genus Pichia, the genus Candida, and the like. The insert gene may contain a marker gene that allows selection of transformed cells. Examples of the marker gene include genes that complement the auxotrophy of the host, such as URA3 and TRP1. In addition, it is desirable that the inserted gene contains a promoter or other control sequence (for example, enhancer sequence, terminator sequence, polyadenylation sequence, etc.) capable of expressing the gene of the present invention in a host cell. Specific examples of the promoter include a GAL1 promoter, an ADH1 promoter and the like. Known methods for transformation into yeast include, for example, a method using lithium acetate (MethodsMol. Cell. Biol., 5, 255-269 (1995)) and electroporation (J Microbiol Methods 55 (2003) 481). -484) and the like can be preferably used, but the transformation is not limited to this, and transformation may be carried out by using various arbitrary methods including the spheroplast method and the glass bead method.

真核宿主細胞の他の例としては、アスペルギルス(Aspergillus)属やトリコデルマ(Tricoderma)属のようなカビ細胞が挙げられる。挿入遺伝子は、宿主細胞中で本発明の遺伝子を発現することのできるプロモーター(例えばtef1プロモーター)及びその他の制御配列(例えば、分泌シグナル配列、エンハンサー配列、ターミネーター配列、ポリアデニル化配列等)を含むことが望ましい。また、挿入遺伝子には、形質転換された細胞を選択することを可能にするためのマーカー遺伝子、例えばniaD、pyrGが含まれていても良い。さらに、挿入遺伝子には、任意の染色体部位へ挿入するための相同組換え領域が含まれていても良い。糸状菌への形質転換方法としては、公知の方法、例えば、プロトプラスト化した後ポリエチレングリコール及び塩化カルシウムを用いる方法(Mol. Gen. Genet., 218, 99−104(1989))を好適に用いることができる。 Other examples of eukaryotic host cells include mold cells such as the genus Aspergillus and the genus Trichoderma. The inserted gene includes a promoter capable of expressing the gene of the present invention in a host cell (for example, tef1 promoter) and other control sequences (for example, secretory signal sequence, enhancer sequence, terminator sequence, polyadenylation sequence, etc.). Is desirable. In addition, the inserted gene may contain a marker gene for enabling selection of transformed cells, such as niaD and pyrG. Further, the inserted gene may contain a homologous recombination region for insertion into an arbitrary chromosomal site. As a method for transformation into filamentous fungi, a known method, for example, a method using polyethylene glycol and calcium chloride after protoplastization (Mol. Gen. Genet., 218, 99-104 (1989)) is preferably used. Can be done.

(本発明のFAD−GDHの製造)
本発明のFAD−GDHは、上述のように取得した本発明のFAD−GDHを生産する宿主細胞を培養し、前記宿主細胞中に含まれるフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ遺伝子を発現させ、次いで、前記培養物からフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを単離することにより、製造すればよい。
上記真核宿主細胞を培養するためには、例えば、Saccharomyces cerevisiaeの培養において広く用いられているYPD(バクトペプトン 2%,バクトイースト・エクストラクト 1%,グルコース 2%)液体培地を好適に用いることができると考えられるが、その他にも、添加することにより本発明に用いるフラビン結合型GDHの製造量を向上させることができる栄養源や成分があれば、単独で、あるいは組み合わせてそれらを添加してもよい。
培地に使用する炭素源としては、同化可能な炭素化合物であればよく、例えばグルコース、デンプン加水分解物、グリセリン、フラクトース、糖蜜などが挙げられる。窒素源としては、利用可能な窒素化合物であればよく、例えば、酵母エキス、ペプトン、肉エキス、コーンスチープリカー、大豆粉、マルツエキス、アミノ酸、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウムなどが挙げられる。無機物としては、例えば、食塩、塩化カリウム、硫酸マグネシウム、塩化マンガン、硫酸第1鉄、リン酸第1カリウム、リン酸第2カリウム、炭酸ナトリウム、塩化カルシウムなどの種々の塩が挙げられる。その他、必要に応じてビタミン類、消泡剤などを添加してもよい。
(Manufacturing of FAD-GDH of the present invention)
The FAD-GDH of the present invention is obtained by culturing a host cell producing the FAD-GDH of the present invention obtained as described above, expressing the flavin-bound glucose dehydrogenase gene contained in the host cell, and then the culture. It may be produced by isolating a flavin-bound glucose dehydrogenase from a substance.
In order to culture the eukaryotic host cells, for example, a YPD (Bactopeptone 2%, Bactate yeast extract 1%, Glucose 2%) liquid medium widely used in the culture of Saccharomyces cerevisiae is preferably used. However, if there are other nutrient sources or ingredients that can improve the production amount of flavine-bound GDH used in the present invention by adding them, they can be added alone or in combination. You may.
The carbon source used in the medium may be any assimilated carbon compound, and examples thereof include glucose, starch hydrolysate, glycerin, fructose, and molasses. The nitrogen source may be any available nitrogen compound, and examples thereof include yeast extract, peptone, meat extract, corn steep liquor, soybean flour, malt extract, amino acids, ammonium sulfate, ammonium nitrate and the like. Examples of the inorganic substance include various salts such as salt, potassium chloride, magnesium sulfate, manganese chloride, ferrous sulfate, primary potassium phosphate, dipotassium phosphate, sodium carbonate, and calcium chloride. In addition, vitamins, antifoaming agents and the like may be added as needed.

上記原核宿主細胞を培養する培地としては、例えば、酵母エキス、トリプトン、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカーあるいは大豆若しくは小麦ふすまの浸出液等の1種以上の窒素源に、塩化ナトリウム、リン酸第1カリウム、リン酸第2カリウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、塩化第2鉄、硫酸第2鉄あるいは硫酸マンガン等の無機塩類の1種以上を添加し、さらに必要により糖質原料、ビタミン等を適宜添加したものが用いられる。 As the medium for culturing the nuclear host cells, for example, sodium chloride, first phosphate, etc. are added to one or more nitrogen sources such as yeast extract, tripton, peptone, meat extract, corn steep liquor or leachate of soybean or wheat bran. Add one or more of inorganic salts such as potassium, dipotassium phosphate, magnesium sulfate, magnesium chloride, ferric chloride, ferric sulfate or manganese sulfate, and if necessary, add sugar raw materials, vitamins, etc. as appropriate. Is used.

培養条件は、培養する微生物により異なっても良いが、例えば、培地の初発pHは、pH5〜10に調整し、培養温度は、20〜40℃、培養時間は、15〜25時間、1〜2日間、あるいは10〜50時間等、適宜設定することができ、通気撹拌深部培養、振盪培養、静地培養などにより実施する。
例えば、チゴサッカロマイセス属の酵母を培養する場合の培地および培養条件の一例として、バクトペプトン 2%,バクトイースト・エクストラクト 1%,グルコース 2%の培地を用いた、30℃、200rpmで24時間の振盪が挙げられる。例えば、エシェリヒア・コリーの培養は、10〜42℃の培養温度、好ましくは25℃前後の培養温度で4〜24時間、さらに好ましくは25℃前後の培養温度で4〜8時間、通気攪拌深部培養、振盪培養、静置培養等により実施すればよい。
The culturing conditions may differ depending on the microorganism to be cultivated. For example, the initial pH of the medium is adjusted to pH 5 to 10, the culturing temperature is 20 to 40 ° C., and the culturing time is 15 to 25 hours, 1 to 2. It can be appropriately set for days, 10 to 50 hours, etc., and is carried out by aeration-stirring deep culture, shaking culture, static culture, or the like.
For example, as an example of the medium and culture conditions for culturing yeast of the genus Saccharomyces, a medium containing 2% bactopeptone, 1% bactoeast extract, and 2% glucose was used at 30 ° C. and 200 rpm for 24 hours. Shaking is mentioned. For example, the culture of Escherichia collie is carried out at a culture temperature of 10 to 42 ° C., preferably a culture temperature of about 25 ° C. for 4 to 24 hours, and more preferably a culture temperature of about 25 ° C. for 4 to 8 hours. , Shaking culture, static culture, etc.

培養終了後、該培養物あるいは培養菌体内部からフラビン結合型GDHを採取するには、通常の酵素の採取手段を用いることができる。
上記酵素が菌体内に存在する場合には、培養物から、例えば、濾過、遠心分離などの操作により菌体を分離し、この菌体から酵素を採取するのが好ましい。例えば、超音波破砕機、フレンチプレス、ダイノミルなどの、通常の破壊手段を用いて菌体を破壊する方法、リゾチームなどの細胞壁溶解酵素を用いて菌体細胞壁を溶解する方法、トリトンX−100などの界面活性剤を用いて菌体から酵素を抽出する方法などを単独または組み合わせて採用することができる。
上記酵素が菌体外に存在する場合には、例えば、濾過、遠心分離などの操作により菌体を分離し、上清を回収すればよい。次いで、濾過または遠心分離などにより不溶物を取りのぞき、酵素抽出液を得る。得られた抽出液から、フラビン結合型GDHを、必要に応じて単離、精製するには、必要により核酸を除去したのち、これに硫酸アンモニウム、アルコール、アセトンなどを添加して分画し、沈殿物を採取し、本発明のFAD−GDHの粗酵素を得ることができる。
After completion of the culture, in order to collect the flavin-bound GDH from the inside of the culture or the cultured cells, a usual enzyme collection means can be used.
When the enzyme is present in the cells, it is preferable to separate the cells from the culture by, for example, filtration, centrifugation, or the like, and collect the enzyme from the cells. For example, a method of destroying bacterial cells using a normal destruction means such as an ultrasonic crusher, a French press, or a dynomill, a method of lysing a bacterial cell wall using a cell wall lytic enzyme such as lysozyme, Triton X-100, etc. A method of extracting an enzyme from a cell using the above-mentioned surfactant can be adopted alone or in combination.
When the enzyme is present outside the cells, the cells may be separated by an operation such as filtration or centrifugation, and the supernatant may be collected. Then, the insoluble matter is removed by filtration or centrifugation to obtain an enzyme extract. In order to isolate and purify flavin-bound GDH from the obtained extract as necessary, nucleic acids are removed as necessary, and then ammonium sulfate, alcohol, acetone, etc. are added thereto for fractionation and precipitation. A product can be collected to obtain the crude enzyme of FAD-GDH of the present invention.

本発明のFAD−GDHの粗酵素を、公知の任意の手段を用いてさらに精製することもできる。精製された酵素標品を得るには、例えば、セファデックス、ウルトロゲル若しくはバイオゲル等を用いるゲル濾過法;イオン交換体を用いる吸着溶出法;ポリアクリルアミドゲル等を用いる電気泳動法;ヒドロキシアパタイトを用いる吸着溶出法;蔗糖密度勾配遠心法等の沈降法;アフィニティクロマトグラフィー法;分子ふるい膜若しくは中空糸膜等を用いる分画法等を適宜選択し、又はこれらを組み合わせて実施することにより、精製された本発明のFAD−GDH酵素標品を得ることができる。 The crude enzyme of FAD-GDH of the present invention can also be further purified by any known means. To obtain a purified enzyme preparation, for example, a gel filtration method using sephadex, ultrogel, biogel, etc .; an adsorption elution method using an ion exchanger; an electrophoresis method using a polyacrylamide gel, etc.; adsorption using hydroxyapatite. Elution method; Sedimentation method such as sucrose density gradient centrifugation method; Affinity chromatography method; Fractionation method using molecular sieving membrane or hollow fiber membrane, etc., or a combination thereof was carried out for purification. The FAD-GDH enzyme preparation of the present invention can be obtained.

(本発明のFAD−GDHを用いたD−グルコース測定方法)
本発明はまた、本発明のFAD−GDHを含むグルコースアッセイキットを開示し、例えば、このようなグルコースアッセイキットを用いることにより、本発明のFAD−GDHを用いて血中のD−グルコース(血糖値)を測定することができる。
本発明のグルコースアッセイキットは、本発明に従う改変型FAD−GDH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、本発明のグルコースアッセイキットは、本発明の改変型FAD−GDHに加えて、アッセイに必要な緩衝液、メディエーター、キャリブレーションカーブ作製のためのD−グルコース標準溶液、ならびに使用の指針を含む。本発明に従う改変型FAD−GDHは種々の形態で、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。
(D-glucose measuring method using FAD-GDH of the present invention)
The present invention also discloses a glucose assay kit containing the FAD-GDH of the present invention, for example, by using such a glucose assay kit, D-glucose (blood glucose) in blood using the FAD-GDH of the present invention. Value) can be measured.
The glucose assay kit of the present invention comprises a modified FAD-GDH according to the present invention in an amount sufficient for at least one assay. Typically, the glucose assay kits of the invention, in addition to the modified FAD-GDH of the invention, use the buffers required for the assay, mediators, D-glucose standard solution for making calibration curves, and use. Includes guidelines. Modified FAD-GDH according to the present invention can be provided in various forms, for example, as a lyophilized reagent or as a solution in a suitable storage solution.

D−グルコース濃度の測定は、比色式グルコースアッセイキットの場合は、例えば、以下のように行うことができる。グルコースアッセイキットの反応層にはFAD−GDH、電子受容体、そして反応促進剤としてN−(2−アセトアミド)イミド2酢酸(ADA)、ビス(2−ヒドロキシエチル)イミノトリス(ヒドロキシメチル)メタン(Bis−Tris)、炭酸ナトリウムおよびイミダゾールからなる群より選ばれる1以上の物質を含む液状もしくは固体状の組成物を保持させておく。ここで、必要に応じてpH緩衝剤、発色試薬を添加する。ここにD−グルコースを含む試料を加え、一定時間反応させる。この間、還元により退色する電子受容体もしくは電子受容体より電子を受け取ることによって重合し生成する色素の最大吸収波長に相当する吸光度をモニタリングする。レート法であれば、吸光度の時間あたりの変化率から、エンドポイント法であれば、試料中のD−グルコースがすべて酸化された時点までの吸光度変化から、予め標準濃度のD−グルコース溶液を用いて作製したキャリブレーションカーブを元にして、試料中のD−グルコース濃度を算出することができる。 In the case of the colorimetric glucose assay kit, the D-glucose concentration can be measured, for example, as follows. The reaction layer of the glucose assay kit contains FAD-GDH, electron acceptors, and N- (2-acetamido) imide diacetic acid (ADA) and bis (2-hydroxyethyl) iminotris (hydroxymethyl) methane (Bis) as reaction promoters. A liquid or solid composition containing one or more substances selected from the group consisting of −Tris), sodium carbonate and imidazole is retained. Here, a pH buffer and a color-developing reagent are added as needed. A sample containing D-glucose is added thereto, and the mixture is reacted for a certain period of time. During this period, the absorbance corresponding to the maximum absorption wavelength of the electron acceptor that fades due to reduction or the dye that is polymerized and produced by receiving an electron from the electron acceptor is monitored. In the case of the rate method, the rate of change in absorbance per hour, and in the case of the endpoint method, the change in absorbance up to the point when all D-glucose in the sample is oxidized, a standard concentration of D-glucose solution is used in advance. The D-glucose concentration in the sample can be calculated based on the calibration curve prepared in the above.

この方法において使用できるメディエーター及び発色試薬としては、たとえば2,6−ジクロロフェノールインドフェノール(DCIP)を電子受容体として添加し、600nmにおける吸光度の減少をモニタリングすることでD−グルコースの定量が可能である。また、電子受容体としてフェナジンメトサルフェート(PMS)を、さらに発色試薬としてニトロテトラゾリウムブルー(NTB)を加え、570nm吸光度を測定することにより生成するジホルマザンの量を決定し、D−グルコース濃度を算出することが可能である。なお、いうまでもなく、使用する電子受容体および発色試薬はこれらに限定されない。 As mediators and color-developing reagents that can be used in this method, for example, 2,6-dichlorophenol indophenol (DCIP) can be added as an electron acceptor, and D-glucose can be quantified by monitoring the decrease in absorbance at 600 nm. be. Further, phenazinemethsulfate (PMS) is added as an electron acceptor, and nitrotetrazolium blue (NTB) is added as a coloring reagent, and the amount of diformazan produced is determined by measuring the absorbance at 570 nm to calculate the D-glucose concentration. It is possible. Needless to say, the electron acceptor and the color-developing reagent used are not limited thereto.

(本発明のFAD−GDHを含むグルコースセンサー)
本発明はまた、本発明のFAD−GDHを用いるグルコースセンサーを開示する。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があり、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改変型FAD−GDH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。
(Glucose sensor containing FAD-GDH of the present invention)
The present invention also discloses a glucose sensor using the FAD-GDH of the present invention. As the electrode, a carbon electrode, a gold electrode, a platinum electrode, or the like is used, and the enzyme of the present invention is immobilized on the electrode. Immobilization methods include a method using a cross-linking reagent, a method of encapsulating in a polymer matrix, a method of coating with a dialysis membrane, a photocrosslinkable polymer, a conductive polymer, an oxidation-reduced polymer, etc., or a ferrocene or a derivative thereof. It may be fixed in a polymer or adsorbed and fixed on an electrode together with a representative electronic mediator, or these may be used in combination. Typically, the modified FAD-GDH of the present invention is immobilized on a carbon electrode with glutaraldehyde and then treated with a reagent having an amine group to block glutaraldehyde.

D−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改変型FAD−GDH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、D−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D−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D−グルコース濃度を計算することができる。 The D-glucose concentration can be measured as follows. Put the buffer solution in the constant temperature cell and keep it at a constant temperature. As the mediator, potassium ferricyanide, phenazinemethsulfate and the like can be used. As the working electrode, an electrode on which the modified FAD-GDH of the present invention is immobilized is used, and a counter electrode (for example, a platinum electrode) and a reference electrode (for example, an Ag / AgCl electrode) are used. A constant voltage is applied to the carbon electrode, and after the current becomes steady, a sample containing D-glucose is added and the increase in current is measured. The D-glucose concentration in the sample can be calculated according to the calibration curve prepared with the standard concentration D-glucose solution.

具体的な一例としては、グラッシーカーボン(GC)電極に本発明の1.5UのFAD−GDHを固定化し、D−グルコース濃度に対する応答電流値を測定する。電解セル中に、50mM リン酸カリウム緩衝液(pH6.0)1.8ml、及び、1M ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム(フェリシアン化カリウム)水溶液0.2mlを添加する。GC電極をポテンショスタットBAS100B/W(BAS製)に接続し、37℃で溶液を撹拌し、銀−塩化銀参照電極に対して+500mVを印加する。これらの系に1M D−D−グルコース溶液を終濃度が5、10、20、30、40、50mMになるよう添加し、添加ごとに定常状態の電流値を測定する。この電流値を既知のD−グルコース濃度(5、10、20、30、40、50mM)に対してプロットし、検量線が作成する。これより本発明のFAD結合型グルコース脱水素酵素を使用した酵素固定化電極でD−グルコースの定量が可能となる。 As a specific example, the 1.5 U FAD-GDH of the present invention is immobilized on a glassy carbon (GC) electrode, and the response current value with respect to the D-glucose concentration is measured. To the electrolytic cell, 1.8 ml of 50 mM potassium phosphate buffer (pH 6.0) and 0.2 ml of a 1 M potassium hexacyanoferrate (III) aqueous solution (potassium ferricyanide) are added. A GC electrode is connected to a potentiostat BAS100B / W (manufactured by BAS), the solution is stirred at 37 ° C. and + 500 mV is applied to the silver-silver chloride reference electrode. A 1MDD-glucose solution is added to these systems so that the final concentration is 5, 10, 20, 30, 40, 50 mM, and the steady-state current value is measured for each addition. This current value is plotted against a known D-glucose concentration (5, 10, 20, 30, 40, 50 mM) and a calibration curve is created. This makes it possible to quantify D-glucose with an enzyme-immobilized electrode using the FAD-bound glucose dehydrogenase of the present invention.

本発明のFAD−GDHは、従来のMucor属由来FAD−GDHと比較した場合でも、基質特異性が優れているために、特に、上記のようなグルコースセンサーに対し応用する場合に、優れた効果を奏することが期待される。グルコースセンサーにおいては、液状試薬キット等に応用する場合と比較して、より多量の酵素を搭載する特殊な条件下で酵素反応が行われることが想定され、このような条件下では、共存物質の影響を低減する必要性が特に高いことが求められるためである。 Since the FAD-GDH of the present invention has excellent substrate specificity even when compared with the conventional FAD-GDH derived from the genus Mucor, it has an excellent effect especially when applied to a glucose sensor as described above. Is expected to play. In the glucose sensor, it is assumed that the enzymatic reaction is carried out under special conditions in which a larger amount of enzyme is loaded, as compared with the case where it is applied to a liquid reagent kit or the like. This is because the need to reduce the impact is particularly high.

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明の技術的範囲は、それらの例により何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to those examples.

本発明において、改変型FAD−GDHの基質特異性および熱安定性の評価は、特に記載がない限り、以下の試験例の方法に従い行った。 In the present invention, the substrate specificity and thermal stability of the modified FAD-GDH were evaluated according to the methods of the following test examples unless otherwise specified.

[試験例]
(1)各種の改変型FAD−GDHを発現する酵母形質転換体の作製
特許文献7に記載の方法に準じ、配列番号2のMucor prainii由来FAD−GDH遺伝子(野生型MpGDH遺伝子)をコードする組換え体プラスミド(pYES2C−Mp(野生型))を取得した。
得られた組換え体プラスミドpYE2C−Mpを鋳型として、各アミノ酸置換導入用の合成ヌクレオチド、KOD−Plus−(東洋紡績社製)を用い、以下の条件でPCR反応を行った。
すなわち、10×KOD−Plus−緩衝液を5μl、dNTPが各2mMになるよう調製されたdNTPs混合溶液を5μl、25mMのMgSO溶液を2μl、鋳型となるpYE2C−Mpを50ng、上記合成オリゴヌクレオチドをそれぞれ15pmol、KOD−Plus−を1Unit加えて、滅菌水により全量を50μlとして「反応液」を調製した。サーマルサイクラー(エッペンドルフ社製)を用いて、調製した反応液を94℃で2分間インキュベートし、続いて、「94℃、15秒」−「55℃、30秒」−「68℃、8分」のサイクルを30回繰り返した。
[Test example]
(1) Preparation of yeast transformants expressing various modified FAD-GDHs A set encoding the Mucor plasmid-derived FAD-GDH gene (wild-type MpGDH gene) of SEQ ID NO: 2 according to the method described in Patent Document 7. A transformant plasmid (pYES2C-Mp (wild type)) was obtained.
Using the obtained recombinant plasmid pYE2C-Mp as a template, a synthetic nucleotide for introducing each amino acid substitution, KOD-Plus- (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), was used, and a PCR reaction was carried out under the following conditions.
That is, 5 μl of 10 × KOD-Plus-buffer solution, 5 μl of dNTPs mixed solution prepared to have dNTPs of 2 mM each, 2 μl of 25 mM sulfonyl 4 solution, 50 ng of pYE2C-Mp as a template, and the above synthetic oligonucleotide. To each of 15 pmol and 1 Unit of KOD-Plus- were added, and the total volume was adjusted to 50 μl with sterilized water to prepare a “reaction solution”. Incubate the prepared reaction solution at 94 ° C. for 2 minutes using a thermal cycler (manufactured by Eppendorf), followed by "94 ° C., 15 seconds"-"55 ° C., 30 seconds"-"68 ° C., 8 minutes". The cycle of was repeated 30 times.

上記処理後の反応液の一部を1.0%アガロースゲルで電気泳動し、約8kbpのDNAが特異的に増幅されていることを確認した。増幅されたDNAを、制限酵素DpnI(New England Biolabs社製)で処理後、添付のプロトコールに従って、大腸菌JM109株(ニッポンジーン社製)のコンピテントセルに混合することにより形質転換を行った。次いで、取得した形質転換体をそれぞれLB−amp寒天培地に塗布し、培養を行った。生育したコロニーをLB−amp液体培地に接種して振とう培養し、GenElute Plasmid Miniprep Kit(sigma社製)を用いて、添付のプロトコールに従って、約8kbpの増幅されたDNAを含む各種のプラスミドDNA(例えば、実施例1におけるpYE2C−Mp−V83A、pYE2C−Mp−V83G等)を単離した。次いで、これらの各種プラスミドDNA中のMpGDH遺伝子をコードするDNAの塩基配列を、マルチキャピラリーDNA解析システムCEQ2000(ベックマン・コールター社製)を用いて決定し、それぞれの配列において、配列番号1記載のアミノ酸配列における所定の位置のアミノ酸が置換されていることを確認した。このようにして、所定のアミノ酸が置換された改変型MpGDHをコードする酵母発現用ベクターpYE2C−Mp(改変型、例えば、実施例1におけるpYE2C−Mp−V83A、pYE2C−Mp−V83G等)を取得した。
その後、S.cerevisiae用形質転換キット(Invitrogen社製)を用いて、pYE2C−Mp(野生型)、および各種変異が導入されたpYES2C−Mp(改変型、例えば、実施例1におけるpYE2C−Mp−V83A、pYE2C−Mp−V83G等)をInv−Sc株(Invitrogen社製)に形質転換することにより、野生型MpGDHを発現する酵母形質転換体Sc−Mp(野生型)株、および各種の改変型MpGDHを発現する酵母形質転換株Sc−Mp(改変型、例えば、実施例1におけるSc−Mp−V83A、Sc−Mp−V83G等)株をそれぞれ取得した。
A part of the reaction solution after the above treatment was electrophoresed on a 1.0% agarose gel, and it was confirmed that about 8 kbp of DNA was specifically amplified. The amplified DNA was treated with a restriction enzyme DpnI (manufactured by New England Biolabs) and then transformed by mixing with competent cells of Escherichia coli JM109 strain (manufactured by Nippon Gene) according to the attached protocol. Then, each of the obtained transformants was applied to LB-amp agar medium and cultured. The grown colonies were inoculated into an LB-amp liquid medium, cultured with shaking, and various plasmid DNAs containing about 8 kbp of amplified DNA were prepared using a GenElute Plasmamid Miniprep Kit (manufactured by sigma) according to the attached protocol. For example, pYE2C-Mp-V83A, pYE2C-Mp-V83G, etc. in Example 1) were isolated. Next, the nucleotide sequence of the DNA encoding the MpGDH gene in these various plasmid DNAs was determined using the multicapillary DNA analysis system CEQ2000 (manufactured by Beckman Coulter), and in each sequence, the amino acid shown in SEQ ID NO: 1 was determined. It was confirmed that the amino acid at a predetermined position in the sequence was substituted. In this way, a yeast expression vector pYE2C-Mp (modified form, for example, pYE2C-Mp-V83A, pYE2C-Mp-V83G, etc. in Example 1) encoding a modified MpGDH in which a predetermined amino acid is substituted is obtained. bottom.
After that, S. Using a transformation kit for yeast (manufactured by Invitrogen), pYE2C-Mp (wild type) and pYES2C-Mp (modified type, for example, pYE2C-Mp-V83A, pYE2C- in Example 1) into which various mutations were introduced. By transforming Mp-V83G, etc.) into an Inv-Sc strain (manufactured by Invitrogen), a yeast transformant Sc-Mp (wild type) strain expressing wild-type MpGDH and various modified MpGDH are expressed. Yeast transformant Sc-Mp (modified type, for example, Sc-Mp-V83A, Sc-Mp-V83G, etc. in Example 1) strains were obtained, respectively.

(2)基質特異性評価
酵母形質転換体Sc−Mp(野生型)、および、各種の酵母形質転換体Sc−Mp(改変型、例えば、実施例1におけるSc−Mp−V83A、Sc−Mp−V83G等)を、各々、5mLの前培養用液体培地「0.67%(w/v)アミノ酸不含有イーストニトロゲンベース(BD)、0.192%(w/v)ウラシル不含有酵母合成ドロップアウト培地用添加物(sigma社製)、2.0%(w/v)ラフィノース」中で、30℃にて24時間培養した。その後、前培養液1mLを4mLの本培養用液体培地「0.67%(w/v)アミノ酸不含有イーストニトロゲンベース、0.192%(w/v)ウラシル不含有酵母合成ドロップアウト培地用添加物、2.5%(w/v)D−ガラクトース、0.75%(w/v)ラフィノース」に加えて、30℃で16時間培養する。この培養液を遠心分離(10,000×g、4℃、3分間)により菌体と培養上清に分離し、培養上清液を基質特異性の評価に用いた。
具体的には、上述の活性測定法の基質をD−グルコースから同モル濃度のD−キシロースとした系に変えてそれぞれの基質に対する活性を測定した。そして、これらの値から、「D−グルコースへの反応性に対するD−キシロースへの反応性の割合(Xyl/Glc(%))」を算出した。
Sc−Mp(野生型)株にて発現させた野生型MpGDHの(Xyl/Glc(%))は1.47%であった。このような基質特異性は、従来知られたその他のFAD-GDHと比較しても非常に優れており、測定目的物質であるD−グルコースを精度よく測定できることが期待される。
また、各種変異体における部位特異的変異導入前のMucor属由来FAD−GDHにおけるXyl/Glc(%)の値を100%とした時に部位特異的変異導入後の改変型FAD−GDHが示す相対的な基質特異性を表す「Xyl/Glc比率」を算出した。「Xyl/Glc比率が100を下回る改変型FAD−GDHにおいては、部位特異的変異導入前のFAD−GDHと比較して、D−キシロースへの反応性が低下し、基質特異性が高まっていることを示し、その度合は、数値が小さくなるほど大きい。
(2) Evaluation of substrate specificity Yeast transformant Sc-Mp (wild type) and various yeast transformants Sc-Mp (modified form, for example, Sc-Mp-V83A, Sc-Mp- in Example 1). V83G, etc.) in 5 mL of pre-culture liquid medium "0.67% (w / v) amino acid-free yeast nitrogen base (BD), 0.192% (w / v) uracil-free yeast synthetic drop, respectively. In the out medium additive (manufactured by sigma), 2.0% (w / v) raffinose, the cells were cultured at 30 ° C. for 24 hours. Then, 1 mL of the preculture solution was added to 4 mL of the liquid medium for main culture "0.67% (w / v) amino acid-free yeast nitrogen base, 0.192% (w / v) uracil-free yeast synthetic dropout medium. In addition to "additives, 2.5% (w / v) D-galactose, 0.75% (w / v) raffinose", incubate at 30 ° C. for 16 hours. This culture broth was separated into bacterial cells and culture supernatant by centrifugation (10,000 × g, 4 ° C., 3 minutes), and the culture supernatant was used for evaluation of substrate specificity.
Specifically, the activity of each substrate was measured by changing the substrate of the above-mentioned activity measurement method from D-glucose to a system of D-xylose having the same molar concentration. Then, from these values, "the ratio of reactivity to D-xylose to reactivity to D-glucose (Xyl / Glc (%))" was calculated.
The (Xyl / Glc (%)) of wild-type MpGDH expressed in the Sc-Mp (wild-type) strain was 1.47%. Such substrate specificity is extremely excellent as compared with other conventionally known FAD-GDH, and it is expected that D-glucose, which is a substance to be measured, can be measured accurately.
Further, when the value of Xyl / Glc (%) in Mucor-derived FAD-GDH before the introduction of the site-specific mutation in various mutants is set to 100%, the relative value of the modified FAD-GDH after the introduction of the site-specific mutation is shown. The "Xyl / Glc ratio" representing the specificity of the substrate was calculated. "In the modified FAD-GDH having an Xyl / Glc ratio of less than 100, the reactivity to D-xylose is decreased and the substrate specificity is increased as compared with FAD-GDH before the introduction of the site-specific mutation. The smaller the value, the greater the degree.

(3)比活性評価
酵母形質転換体Sc−Mp(野生型)、および、各種の酵母形質転換体Sc−Mp(改変型、例えば、実施例2におけるSc−Mp−T367A、Sc−Mp−A385T等)を、各々、10mLの前培養用液体培地「0.67%(w/v)アミノ酸不含有イーストニトロゲンベース(BD)、0.192%(w/v)ウラシル不含有酵母合成ドロップアウト培地用添加物(sigma社製)、2.0%(w/v)ラフィノース」中で、30℃にて24時間培養した。その後、前培養液10mLを40mLの本培養用液体培地「0.67%(w/v)アミノ酸不含有イーストニトロゲンベース、0.192%(w/v)ウラシル不含有酵母合成ドロップアウト培地用添加物、2.5%(w/v)D−ガラクトース、0.75%(w/v)ラフィノース」に加えて、30℃で14時間培養した。この培養液を遠心分離(10,000×g、4℃、3分間)により菌体と培養上清に分離し、培養上清液にGDH活性があることを確認し、以下の操作に用いた。
回収した評価対象のFAD−GDHを含む培養上清液を遠心式フィルターユニット(Amicon Ultra−15 30K、MERCK MILLIPORE社製)により濃縮後、20mMのリン酸カリウム緩衝液(pH6.0)に置換した。
次に、回収した濃縮液を、150mMの塩化ナトリウムを含む20mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.0)で予め平衡化したSuperdex 200 10/300GL(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)のカラムにかけ、活性画分を回収することで精製酵素を取得した。
精製した酵素の比活性は、280nmにおける吸光度(A280)あたりの活性(U/A280)として、上述のGDH活性測定法を用いて測定した。そして、野生型MpGDHの比活性を100とした際の改変型MpGDHにおける「相対比活性」を算出した。相対比活性が100よりあまり小さくないとき、その改変型MpGDHは比活性が大幅に低くなっていないことがわかる。
(3) Evaluation of specific activity Yeast transformant Sc-Mp (wild type) and various yeast transformants Sc-Mp (modified type, for example, Sc-Mp-T367A, Sc-Mp-A385T in Example 2) Etc.), respectively, in 10 mL of pre-culture liquid medium "0.67% (w / v) amino acid-free yeast nitrogen base (BD), 0.192% (w / v) uracil-free yeast synthetic dropout. Incubation was carried out at 30 ° C. for 24 hours in "addition for medium (manufactured by sigma), 2.0% (w / v) raffinose". Then, 10 mL of the preculture solution was added to 40 mL of the liquid medium for main culture "0.67% (w / v) amino acid-free yeast nitrogen base, 0.192% (w / v) uracil-free yeast synthetic dropout medium. In addition to the additive, 2.5% (w / v) D-galactose, 0.75% (w / v) raffinose, the cells were cultured at 30 ° C. for 14 hours. This culture broth was separated into cells and culture supernatant by centrifugation (10,000 × g, 4 ° C., 3 minutes), and it was confirmed that the culture supernatant had GDH activity and used in the following operations. ..
The collected culture supernatant containing FAD-GDH to be evaluated was concentrated with a centrifugal filter unit (Amicon Ultra-15 30K, manufactured by MERCK MILLIPORE), and then replaced with 20 mM potassium phosphate buffer (pH 6.0). ..
Next, the recovered concentrate was placed on a column of Superdex 200 10/300 GL (manufactured by GE Healthcare Bioscience) pre-equilibrium with 20 mM potassium phosphate buffer (pH 6.0) containing 150 mM sodium chloride to activate it. Purified enzyme was obtained by collecting the fraction.
The specific activity of the purified enzyme was measured as the activity (U / A280) per absorbance (A280) at 280 nm using the above-mentioned GDH activity measurement method. Then, the "relative specific activity" in the modified MpGDH when the specific activity of the wild-type MpGDH was set to 100 was calculated. When the relative specific activity is not much less than 100, it can be seen that the modified MpGDH does not have a significantly lower specific activity.

[実施例1]
(各種改変型MpGDHの調製と基質特異性評価)
上記試験例で記述した方法に従って、pYE2C−Mp(野生型)を鋳型プラスミドとして、表1に示した配列番号の合成ヌクレオチドの組み合わせでPCR反応を行った。次いで、増幅されたDNAを含むベクターを用いて大腸菌JM109株を形質転換し、生育したコロニーが保持するプラスミドDNA中のMpGDHをコードするDNAの塩基配列決定を行うことにより、配列番号1に記載のアミノ酸配列の83位のバリンがアラニンに、42位のアラニンがグリシンに、83位のバリンがグリシンに、174位のセリンがプロリンに、174位のセリンがロイシンに、367位のスレオニンがアラニンに、367位のスレオニンがセリンに、367位のスレオニンがアスパラギンに、385位のアラニンがスレオニンに、385位のアラニンがアスパラギン酸に、385位のアラニンがアルギニンに、386位のスレオニンがバリンに、386位のスレオニンがイソロイシンに、386位のスレオニンがグリシンに、386位のスレオニンがロイシンに、386位のスレオニンがグルタミン酸に、386位のスレオニンがグルタミンに、386位のスレオニンがアスパラギンに、386位のスレオニンがセリンに、391位のロイシンがバリンに、460位のフェニルアラニンがチロシンに、460位のフェニルアラニンがロイシンに、461位のスレオニンがメチオニンに、461位のスレオニンがフェニルアラニンに、461位のスレオニンがグリシンに、461位のスレオニンがアスパラギン酸に、461位のスレオニンがシステインに、467位のセリンがロイシンに、467位のセリンがメチオニンに、467位のセリンがイソロイシンに、467位のセリンがバリンに、467位のセリンがアスパラギン酸に、467位のセリンがグルタミン酸に、468位のグリシンがスレオニンに置換された組換え体プラスミドであるpYE2C−Mp−A42G、pYE2C−Mp−V83A、pYE2C−Mp−V83G、pYE2C−Mp−S174P、pYE2C−Mp−S174L、pYE2C−Mp−T367A、pYE2C−Mp−T367S、pYE2C−Mp−T367N、pYE2C−Mp−A385T、pYE2C−Mp−A385D、pYE2C−Mp−A385R、pYE2C−Mp−T386V、pYE2C−Mp−T386I、pYE2C−Mp−T386G、pYE2C−Mp−T386L、pYE2C−Mp−T386E、pYE2C−Mp−T386Q、pYE2C−Mp−T386N、pYE2C−Mp−T386S、pYE2C−Mp−L391V、pYE2C−Mp−F460Y、pYE2C−Mp−F460L、pYE2C−Mp−T461M、pYE2C−Mp−T461F、pYE2C−Mp−T461G、pYE2C−Mp−T461D、pYE2C−Mp−T461C、pYE2C−Mp−S467L、pYE2C−Mp−S467M、pYE2C−Mp−S467I、pYE2C−Mp−S467V、pYE2C−Mp−S467D、pYE2C−Mp−S467E、pYE2C−Mp−G468Tをそれぞれ取得した。
[Example 1]
(Preparation of various modified MpGDH and evaluation of substrate specificity)
According to the method described in the above test example, a PCR reaction was carried out using pYE2C-Mp (wild type) as a template plasmid with a combination of synthetic nucleotides having the SEQ ID NOs shown in Table 1. Next, the E. coli JM109 strain was transformed with a vector containing amplified DNA, and the base sequence of the DNA encoding MpGDH in the plasmid DNA retained by the grown colony was determined to determine the basis of the DNA according to SEQ ID NO: 1. Alanine at position 83 of the amino acid sequence is alanine, alanine at position 42 is glycine, valine at position 83 is glycine, serine at position 174 is proline, serine at position 174 is leucine, and threonine at position 376 is alanine. Threonin at position 376 is for serine, threonine at position 376 is for asparagine, alanine at position 385 is for aspartic acid, alanine at position 385 is for aspartic acid, alanine at position 385 is for arginine, and threonine at position 386 is for valine. 386th threonine is isoleucine, 386th threonine is glycine, 386th threonine is leucine, 386th threonine is glutamic acid, 386th threonine is glutamine, 386th threonine is aspartic acid, 386th. Threonine to serine, leucine at position 391 to valine, phenylalanine at position 460 to tyrosine, phenylalanine at position 460 to leucine, threonine at position 461 to methionine, threonine at position 461 to phenylalanine, threonine at position 461. Is glycine, threonine at position 461 is aspartic acid, threonine at position 461 is cysteine, serine at position 467 is leucine, serine at position 467 is methionine, serine at position 467 is isoleucine, and serine at position 467. PYE2C-Mp-A42G, pYE2C-Mp-V83A, pYE2C- which are recombinant plasmids in which serine at position 467 is replaced with aspartic acid, serine at position 467 is replaced with glutamic acid, and glycine at position 468 is replaced with alanine. Mp-V83G, pYE2C-Mp-S174P, pYE2C-Mp-S174L, pYE2C-Mp-T367A, pYE2C-Mp-T367S, pYE2C-Mp-T367N, pYE2C-Mp-A385T, pYE2C-Mp-A385T, pYE2C-Mp-A385T A385R, pYE2C-Mp-T386V, pYE2C-Mp-T386I, pYE2C-Mp-T386G, pYE2C-Mp-T386L, pYE2C-Mp-T386E, pYE2C-Mp-T386Q, pYE2C-Mp-T386Q, pYE2C-M. pYE2C-Mp-L39 1V, pYE2C-Mp-F460Y, pYE2C-Mp-F460L, pYE2C-Mp-T461M, pYE2C-Mp-T461F, pYE2C-Mp-T461G, pYE2C-Mp-T461D, pYE2C-Mp, pYE2C-Mp-T461D pYE2C-Mp-S467M, pYE2C-Mp-S467I, pYE2C-Mp-S467V, pYE2C-Mp-S467D, pYE2C-Mp-S467E, and pYE2C-Mp-G468T were obtained, respectively.

次いで、部位特異的変異を導入した上述の各種改変型MpGDHをコードする組換え体プラスミドpYE2C−Mp−A42G、pYE2C−Mp−V83A、pYE2C−Mp−V83G、pYE2C−Mp−S174P、pYE2C−Mp−S174L、pYE2C−Mp−T367A、pYE2C−Mp−T367S、pYE2C−Mp−T367N、pYE2C−Mp−A385T、pYE2C−Mp−A385D、pYE2C−Mp−A385R、pYE2C−Mp−T386V、pYE2C−Mp−T386I、pYE2C−Mp−T386G、pYE2C−Mp−T386L、pYE2C−Mp−T386E、pYE2C−Mp−T386Q、pYE2C−Mp−T386N、pYE2C−Mp−T386S、pYE2C−Mp−L391V、pYE2C−Mp−F460Y、pYE2C−Mp−F460L、pYE2C−Mp−T461M、pYE2C−Mp−T461F、pYE2C−Mp−T461G、pYE2C−Mp−T461D、pYE2C−Mp−T461C、pYE2C−Mp−S467L、pYE2C−Mp−S467M、pYE2C−Mp−S467I、pYE2C−Mp−S467V、pYE2C−Mp−S467D、pYE2C−Mp−S467E、pYE2C−Mp−G468Tを用いて、試験例(2)の項目に従って、Inv−Sc株の形質転換及び取得された形質転換株(Sc−Mp−A42G、Sc−Mp−V83A、Sc−Mp−V83G、Sc−Mp−S174P、Sc−Mp−S174L、Sc−Mp−T367A、Sc−Mp−T367S、Sc−Mp−T367N、Sc−Mp−A385T、Sc−Mp−A385D、Sc−Mp−A385R、Sc−Mp−T386V、Sc−Mp−T386I、Sc−Mp−T386G、Sc−Mp−T386L、Sc−Mp−T386E、Sc−Mp−T386Q、Sc−Mp−T386N、Sc−Mp−T386S、Sc−Mp−L391V、Sc−Mp−F460Y、Sc−Mp−F460L、Sc−Mp−T461M、Sc−Mp−T461F、Sc−Mp−T461G、Sc−Mp−T461D、Sc−Mp−T461C、Sc−Mp−S467L、Sc−Mp−S467M、Sc−Mp−S467I、Sc−Mp−S467V、Sc−Mp−S467D、Sc−Mp−S467E、Sc−Mp−G468T、)の培養を行い、培養上清中のGDH活性を測定した。 Then, the recombinant plasmids pYE2C-Mp-A42G, pYE2C-Mp-V83A, pYE2C-Mp-V83G, pYE2C-Mp-S174P, pYE2C-Mp- S174L, pYE2C-Mp-T367A, pYE2C-Mp-T367S, pYE2C-Mp-T367N, pYE2C-Mp-A385T, pYE2C-Mp-A385D, pYE2C-Mp-A385R, pYE2C-Mp-A385R, pYE2C-M. pYE2C-Mp-T386G, pYE2C-Mp-T386L, pYE2C-Mp-T386E, pYE2C-Mp-T386Q, pYE2C-Mp-T386N, pYE2C-Mp-T386S, pYE2C-Mp-T386S, pYE2C-Mp-Mp-L39 Mp-F460L, pYE2C-Mp-T461M, pYE2C-Mp-T461F, pYE2C-Mp-T461G, pYE2C-Mp-T461D, pYE2C-Mp-T461C, pYE2C-Mp-S467L, pYE2C-Mp-S467L Using S467I, pYE2C-Mp-S467V, pYE2C-Mp-S467D, pYE2C-Mp-S467E, pYE2C-Mp-G468T, the Inv-Sc strain was transformed and acquired according to the item of Test Example (2). Convertible strains (Sc-Mp-A42G, Sc-Mp-V83A, Sc-Mp-V83G, Sc-Mp-S174P, Sc-Mp-S174L, Sc-Mp-T367A, Sc-Mp-T367S, Sc-Mp-T367N , Sc-Mp-A385T, Sc-Mp-A385D, Sc-Mp-A385R, Sc-Mp-T386V, Sc-Mp-T386I, Sc-Mp-T386G, Sc-Mp-T386L, Sc-Mp-T386E, Sc -Mp-T386Q, Sc-Mp-T386N, Sc-Mp-T386S, Sc-Mp-L391V, Sc-Mp-F460Y, Sc-Mp-F460L, Sc-Mp-T461M, Sc-Mp-T461F, Sc-Mp -T461G, Sc-Mp-T461D, Sc-Mp-T461C, Sc-Mp-S467L, Sc-Mp-S467M, Sc-Mp-S467I, Sc-Mp-S467V, Sc-Mp-S467D, Sc-Mp-S467E , Sc-Mp-G468T,) Was cultured, and the GDH activity in the culture supernatant was measured.

続いて、GDH活性が確認された上述の各種変異体の培養上清を用いて、上記の試験例(2)の項目の手順に基づき、D−グルコースへの反応性に対するD−キシロースへの反応性の割合「Xyl/Glc(%)」及び「Xyl/Glc比率」を測定した。 Subsequently, using the culture supernatants of the above-mentioned various variants whose GDH activity was confirmed, the reaction to D-xylose with respect to the reactivity to D-glucose based on the procedure of the item of the above-mentioned test example (2). The sex ratios "Xyl / Glc (%)" and "Xyl / Glc ratio" were measured.

なお、例えば、表1において、「V83A」は83位のV(Val)をA(Ala)に置換することを意味する。 For example, in Table 1, "V83A" means that V (Val) at the 83rd position is replaced with A (Ala).

Figure 0006934720
Figure 0006934720

表1に示すとおり、配列番号1の野生型MpGDHに対する42位、83位、174位、367位、385位、386位、391位、460位、461位、467位、または468位への部位特異的変異導入、具体的には、A42G、V83A、V83G、S174P、S174L、T367A、T367S、T367N、A385T、A385D、A385R、T386V、T386I、T386G、T386L、T386E、T386Q、T386N、T386S、L391V、F460Y、F460L、T461M、T461F、T461G、T461D、T461C、S467L、S467M、S467I、S467V、S467D、S467E、G468Tの部位特異的変異を導入することにより、FAD−GDHのキシロースへの反応性が低下することが確認された。 As shown in Table 1, the sites of SEQ ID NO: 1 with respect to wild-type MpGDH at positions 42, 83, 174, 376, 385, 386, 391, 460, 461, 467, or 468. Specific mutagenesis, specifically A42G, V83A, V83G, S174P, S174L, T367A, T367S, T367N, A385T, A385D, A385R, T386V, T386I, T386G, T386L, T386E, T386Q, T386T Reactivity of FAD-GDH to xylose is reduced by introducing site-specific mutations in F460Y, F460L, T461M, T461F, T461G, T461D, T461C, S467L, S467M, S467I, S467V, S467D, S467E, G468T. It was confirmed that.

[実施例2]
(各種改変型MpGDHにおける比活性の評価)
実施例1で取得した変異体A42G、T367A、A385T、T386S、F460Y、S467V、S467D、S467Eの比活性を測定した。試験例(3)で記述した方法に従って、pYE2C−Mp(野生型)を鋳型プラスミドとして、表2に示した配列番号の合成ヌクレオチドの組み合わせでPCR反応を行った。次いで、増幅されたDNAを含むベクターを用いて大腸菌JM109株を形質転換し、生育したコロニーが保持するプラスミドDNA中のMpGDHをコードするDNAの塩基配列決定を行うことにより、配列番号1に記載のアミノ酸配列の367位のスレオニンがアラニンに、385位のアラニンがスレオニンに、386位のスレオニンがセリンに、460位のフェニルアラニンがチロシンに、467位のセリンがバリンに、467位のセリンがアスパラギン酸に、467位のセリンがグルタミン酸に置換された組換え体プラスミドであるpYE2C−Mp−A42G、pYE2C−Mp−T367A、pYE2C−Mp−A385T、pYE2C−Mp−T386S、pYE2C−Mp−F460Y、pYE2C−Mp−S467V、pYE2C−Mp−S467D、pYE2C−Mp−S467Eをそれぞれ取得した。
[Example 2]
(Evaluation of specific activity in various modified MpGDH)
The specific activities of the mutants A42G, T367A, A385T, T386S, F460Y, S467V, S467D, and S467E obtained in Example 1 were measured. According to the method described in Test Example (3), a PCR reaction was carried out using pYE2C-Mp (wild type) as a template plasmid with a combination of synthetic nucleotides having the SEQ ID NOs shown in Table 2. Next, the E. coli JM109 strain was transformed with a vector containing the amplified DNA, and the DNA encoding MpGDH in the plasmid DNA held by the grown colony was sequenced to determine the base sequence of the DNA according to SEQ ID NO: 1. Sleonine at position 367 in the amino acid sequence is alanine, alanine at position 385 is threonine, threonine at position 386 is serine, phenylalanine at position 460 is tyrosine, serine at position 467 is valine, and serine at position 467 is aspartic acid. In addition, pYE2C-Mp-A42G, pYE2C-Mp-T367A, pYE2C-Mp-A385T, pYE2C-Mp-T386S, pYE2C-Mp-F460Y, pYE2C, which are recombinant plasmids in which serine at position 467 is replaced with glutamic acid. Mp-S467V, pYE2C-Mp-S467D, and pYE2C-Mp-S467E were obtained, respectively.

次いで、部位特異的変異を導入した上述の各種改変型MpGDHをコードする組換え体プラスミドpYE2C−Mp−A42G、pYE2C−Mp−T367A、pYE2C−Mp−A385T、pYE2C−Mp−T386S、pYE2C−Mp−F460Y、pYE2C−Mp−S467V、pYE2C−Mp−S467D、pYE2C−Mp−S467Eを用いて、試験例(3)の項目に従って、Inv−Sc株の形質転換及び取得された形質転換株(Sc−Mp−A42G、Sc−Mp−T367A、Sc−Mp−A385T、Sc−Mp−T386S、Sc−Mp−F460Y、Sc−Mp−S467D、Sc−Mp−S467E)の培養を行い、培養上清中のGDH活性を測定した。 Then, the recombinant plasmids pYE2C-Mp-A42G, pYE2C-Mp-T367A, pYE2C-Mp-A385T, pYE2C-Mp-T386S, pYE2C-Mp- Inv-Sc strain was transformed and obtained transformant (Sc-Mp) using F460Y, pYE2C-Mp-S467V, pYE2C-Mp-S467D, pYE2C-Mp-S467E according to the item of Test Example (3). -A42G, Sc-Mp-T367A, Sc-Mp-A385T, Sc-Mp-T386S, Sc-Mp-F460Y, Sc-Mp-S467D, Sc-Mp-S467E) were cultured, and GDH in the culture supernatant was performed. The activity was measured.

続いて、GDH活性が確認された上述の各種変異体の培養上清を用いて、上記の試験例(2)の項目の手順に基づき、D−グルコースへの反応性に対するD−キシロースへの反応性の割合「Xyl/Glc(%)」及び「Xyl/Glc比率」を測定した。
続いて、GDH活性が確認された上述の各種変異体の培養上清を用いて、上記の試験例(3)の項目の手順に基づき、精製を行った上、精製した酵素の比活性を測定し「相対比活性」を計算した。
比較例として特許文献7記載のpYE2C−Mp−L121M、pYE2C−Mp−W123V、pYE2C−Mp−S612C、pYE2C−Mp−W569Yを試験例(1)の項目に従ってInv−Sc株の形質転換及び取得された形質転換株(Sc−Mp−L121、Sc−Mp−W123V、Sc−Mp−S612C、Sc−Mp−W569Y)の培養を行い、培養上清のGDH活性を測定した。
続いて、GDH活性が確認された上述の各種変異体の培養上清を用いて試験例(2)の項目の手順に基づき、D−グルコースへの反応性に対するD−キシロースへの反応性の割合「Xyl/Glc(%)」及び「Xyl/Glc比率」を測定した。
続いて、GDH活性が確認された上述の各種変異体の培養上清を用いて、上記の試験例(3)の項目の手順に基づき、精製を行った上、精製した酵素の「相対比活性(%)」を測定した。
比較例はいずれも基質特異性は34〜64%と低くなっているものの、相対比活性が60%程度であった。一方、本発明酵素は比活性65%以上を維持したまま、基質特異性が1割以上向上している。
Subsequently, using the culture supernatants of the above-mentioned various variants whose GDH activity was confirmed, the reaction to D-xylose with respect to the reactivity to D-glucose based on the procedure of the item of the above-mentioned test example (2). The sex ratios "Xyl / Glc (%)" and "Xyl / Glc ratio" were measured.
Subsequently, using the culture supernatants of the above-mentioned various variants whose GDH activity was confirmed, purification was performed based on the procedure of the item of Test Example (3) above, and the specific activity of the purified enzyme was measured. Then, the "relative specific activity" was calculated.
As a comparative example, pYE2C-Mp-L121M, pYE2C-Mp-W123V, pYE2C-Mp-S612C, and pYE2C-Mp-W569Y described in Patent Document 7 were transformed and obtained from the Inv-Sc strain according to the item of Test Example (1). The transformants (Sc-Mp-L121, Sc-Mp-W123V, Sc-Mp-S612C, Sc-Mp-W569Y) were cultured, and the GDH activity of the culture supernatant was measured.
Subsequently, the ratio of the reactivity to D-xylose to the reactivity to D-glucose based on the procedure of the item of Test Example (2) using the culture supernatants of the above-mentioned various variants whose GDH activity was confirmed. "Xyl / Glc (%)" and "Xyl / Glc ratio" were measured.
Subsequently, using the culture supernatants of the above-mentioned various mutants whose GDH activity was confirmed, purification was performed based on the procedure of the item of Test Example (3) above, and then the purified enzyme had "relative specific activity". (%) ”Was measured.
In all the comparative examples, the substrate specificity was as low as 34 to 64%, but the relative specific activity was about 60%. On the other hand, the enzyme of the present invention has improved substrate specificity by 10% or more while maintaining a specific activity of 65% or more.

Figure 0006934720
Figure 0006934720

[実施例3]
(各種改変型MrdGDHの調製と基質特異性評価)
特開2013−176363号公報において、MpGDHと73%の同一性を有する、配列番号56のMucor RD056860由来のGDH(以下、MrdGDH)の配列情報が公開されている。そこで、実施例1で見出したアミノ酸置換をMrdGDHに導入することで、同様にキシロースへの反応性が低減するかどうかを以下のように検証することにした。まず、配列番号56のアミノ酸をコードし、組み換え発現用にコドンを改変した配列番号57の塩基配列を全合成により取得した。これを鋳型として、配列番号58、59の合成ヌクレオチド、Prime STAR Max DNAポリメラーゼ(TaKaRa社製)を用い、添付のプロトコールに従ってPCR反応を行った。PCR反応液を1.0%アガロースゲルで電気泳動し、RECOCHIP(TakaRa社製)を用いて、約2kbの「インサート用DNA断片」を精製した。また、Saccharomyces cerevisiaeの発現用プラスミドpYES2/CT(Invitrogen社製)を制限酵素KpnI(New EnglandBiolabs社製)で処理し、制限酵素処理後の反応液を1.0%アガロースゲルで電気泳動し、RECOCHIP(TakaRa社製)を用いて、約6kbの「ベクター用DNA断片」を精製した。続いて、In−Fusion HD Cloning Kit(Clontech社製)を用いて添付のプロトコールに従って、精製した「インサート用DNA断片」および「ベクター用DNA断片」を連結し、GAL1プロモーター下でMpGDHを発現するための組換え体プラスミドpYE2C−Mrdを作製した。次に、上記試験例で記述した方法と同様にして、pYE2C−Mrd(野生型)を鋳型プラスミドとして、表3に示した配列番号の合成ヌクレオチドの組み合わせでPCR反応を行った。なお、MrdGDHにおけるMpGDHに対応する位置はWEB上のマルチプルアライメントプログラムClustalW(http://www.genome.jp/tools/clustalw/)を利用して決定した。これにより、MpGDHにおける386位のスレオニン、467位のセリンに対応する位置は、MrdGDHではそれぞれ383位のスレオニン、464位のスレオニンであった。次いで、増幅されたDNAを含むベクターを用いて大腸菌JM109株を形質転換し、生育したコロニーが保持するプラスミドDNA中のMrdGDHをコードするDNAの塩基配列決定を行うことにより、配列番号56に記載のアミノ酸配列の383位のスレオニンがセリンに、383位のスレオニンがアスパラギンに、464位のスレオニンがアスパラギン酸に、464位のスレオニンがグルタミン酸に置換された組換え体プラスミドであるpYE2C−Mrd−T383S、pYE2C−Mrd−T383N、pYE2C−Mrd−T464D、pYE2C−Mrd−T464Eをそれぞれ取得した。
[Example 3]
(Preparation of various modified MrdGDH and evaluation of substrate specificity)
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-176363 discloses the sequence information of GDH (hereinafter referred to as MrdGDH) derived from Mucor RD056860 of SEQ ID NO: 56, which has 73% identity with MpGDH. Therefore, it was decided to verify as follows whether or not the reactivity to xylose is similarly reduced by introducing the amino acid substitution found in Example 1 into MrdGDH. First, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 57, in which the amino acid of SEQ ID NO: 56 was encoded and the codon was modified for recombinant expression, was obtained by total synthesis. Using this as a template, the synthetic nucleotides of SEQ ID NOs: 58 and 59 and Prime STAR Max DNA polymerase (manufactured by TakaRa) were used, and a PCR reaction was carried out according to the attached protocol. The PCR reaction solution was electrophoresed on a 1.0% agarose gel, and about 2 kb of "DNA fragment for insert" was purified using RECOCHIP (manufactured by TakaRa). In addition, the plasmid pYES2 / CT (manufactured by Invitrogen) for expressing Saccharomyces cerevisiae was treated with the restriction enzyme KpnI (manufactured by New England Biolabs), and the reaction solution after the restriction enzyme treatment was electrophoresed on a 1.0% agarose gel and RECOCHIP. (Manufactured by TakaRa) was used to purify about 6 kb of "DNA fragment for vector". Subsequently, the purified "DNA fragment for insert" and "DNA fragment for vector" are ligated using the In-Fusion HD Cloning Kit (manufactured by Cloning) according to the attached plasmid, and MpGDH is expressed under the GAL1 promoter. Recombinant plasmid pYE2C-Mrd was prepared. Next, in the same manner as described in the above test example, a PCR reaction was carried out using pYE2C-Mrd (wild type) as a template plasmid with a combination of synthetic nucleotides having the SEQ ID NOs shown in Table 3. The position corresponding to MpGDH in MrdGDH was determined by using the multiple alignment program ClustalW (http://www.genome.jp/tools/crustalw/) on the WEB. As a result, the positions corresponding to threonine at position 386 and serine at position 467 in MpGDH were threonine at position 383 and threonine at position 464 in MrdGDH, respectively. Next, the E. coli JM109 strain was transformed with a vector containing the amplified DNA, and the DNA encoding MrdGDH in the plasmid DNA held by the grown colony was sequenced to determine the base sequence of the DNA according to SEQ ID NO: 56. PYE2C-Mrd-T383S, which is a recombinant plasmid in which threonine at position 383 of the amino acid sequence is replaced with serine, threonine at position 383 is replaced with aspartic acid, threonine at position 464 is replaced with aspartic acid, and threonine at position 464 is replaced with glutamic acid. pYE2C-Mrd-T383N, pYE2C-Mrd-T464D, and pYE2C-Mrd-T464E were obtained, respectively.

次いで、部位特異的変異を導入した上述の各種改変型MrdGDHをコードする組換え体プラスミドpYE2C−Mrd−T383S、pYE2C−Mrd−T383N、pYE2C−Mrd−T464D、pYE2C−Mrd−T464Eを用いて、試験例(2)の項目に従って、Inv−Sc株の形質転換及び取得された形質転換株(Sc−Mrd−T383S、Sc−Mrd−T383N、Sc−Mrd−T464D、Sc−Mrd−T464E)の培養を行い、培養上清中のGDH活性を測定した。 Then, the test was performed using the recombinant plasmids pYE2C-Mrd-T383S, pYE2C-Mrd-T383N, pYE2C-Mrd-T464D, and pYE2C-Mrd-T464E encoding the various modified MrdGDH described above into which site-specific mutations were introduced. According to the item of Example (2), the transformation of the Inv-Sc strain and the culture of the obtained transformants (Sc-Mrd-T383S, Sc-Mrd-T383N, Sc-Mrd-T464D, Sc-Mrd-T464E) are carried out. The GDH activity in the culture supernatant was measured.

続いて、GDH活性が確認された上述の各種変異体の培養上清を用いて、上記の試験例(2)の項目の手順に基づき、D−グルコースへの反応性に対するD−キシロースへの反応性の割合「Xyl/Glc(%)」及び「Xyl/Glc比率」を測定した。 Subsequently, using the culture supernatants of the above-mentioned various variants whose GDH activity was confirmed, the reaction to D-xylose with respect to the reactivity to D-glucose based on the procedure of the item of the above-mentioned test example (2). The sex ratios "Xyl / Glc (%)" and "Xyl / Glc ratio" were measured.

Figure 0006934720
Figure 0006934720

表3に示すとおり、配列番号56の野生型MrdGDHに対する383位、464位への部位特異的変異導入、具体的には、T383S、T383N、T464D、T464Eの部位特異的変異を導入することにより、MpGDHと同様にキシロースへの反応性が低下することが確認された。 As shown in Table 3, by introducing site-specific mutations at positions 383 and 464 to wild-type MrdGDH of SEQ ID NO: 56, specifically, by introducing site-specific mutations of T383S, T383N, T464D, and T464E. It was confirmed that the reactivity to xylose was reduced as in MpGDH.

また、上述のMrdGDHの変異体(T383S、T464D)の培養上清を用いて、上記の試験例(3)の項目の手順に基づき、精製した酵素の比活性を測定し「相対比活性」を計算した。その結果、T383S、T464Dの相対比活性はそれぞれ100%、123%であり、これらの変異はMrdGDHにおいても比活性を低下させることなく、キシロースへの反応性を低下させるために非常に有効であることがわかった。 Further, using the culture supernatant of the above-mentioned MrdGDH mutants (T383S, T464D), the specific activity of the purified enzyme was measured based on the procedure of the item of the above-mentioned test example (3), and the "relative specific activity" was determined. Calculated. As a result, the relative specific activities of T383S and T464D were 100% and 123%, respectively, and these mutations are very effective for reducing the reactivity to xylose without lowering the specific activity even in MrdGDH. I understand.

以上のように、本発明のFAD−GDHは、比活性を維持しつつ、D−グルコースへの基質特異性が十分に高いため、D−キシロース等のD−グルコース以外の糖化合物を多量に含有する条件下で試料中のD−グルコースを測定する場合や、酵素濃度の濃い条件下においても、D−グルコース濃度を正確に測定ができ、例えば、グルコースセンサーへの応用等において、従来のFAD−GDHを用いた場合に比べて、より高精度かつ高感度な測定が可能になることが期待される。 As described above, the FAD-GDH of the present invention contains a large amount of sugar compounds other than D-glucose such as D-xylose because the substrate specificity for D-glucose is sufficiently high while maintaining the specific activity. The D-glucose concentration can be accurately measured even when the D-glucose in the sample is measured under the above-mentioned conditions or when the enzyme concentration is high. For example, in the application to a glucose sensor, the conventional FAD- It is expected that more accurate and highly sensitive measurement will be possible as compared with the case of using GDH.

Claims (13)

(A)配列番号1で示されるアミノ酸配列において、
42位のアラニンに対応する位置のアミノ酸のグリシンへの変異、
83位のバリンに対応する位置のアミノ酸のアラニン又はグリシンへの変異、
174位のセリンに対応する位置のアミノ酸のプロリン又はロイシンへの変異、
367位のスレオニンに対応する位置のアミノ酸のアラニン、セリン又はアスパラギンへの変異、
385位のアラニンに対応する位置のアミノ酸のスレオニン、アスパラギン酸又はアルギニンへの変異、
386位のスレオニンに対応する位置のアミノ酸のバリン、イソロイシン、グリシン、ロイシン、グルタミン酸、グルタミン、アスパラギン又はセリンへの変異、
391位のロイシンに対応する位置のアミノ酸のバリンへの変異、
460位のフェニルアラニンに対応する位置のアミノ酸のチロシン又はロイシンへの変異、
461位のスレオニンに対応する位置のアミノ酸のメチオニン、フェニルアラニン、グリシン、アスパラギン酸又はシステインへの変異、
467位のセリンに対応する位置のアミノ酸のロイシン、メチオニン、イソロイシン、バリン、アスパラギン酸又はグルタミン酸への変異、および
468位のグリシンに対応する位置のアミノ酸のスレオニンへの変異
からなる群から選択される少なくとも1つの変異が導入されてなるアミノ酸配列、
(B)配列番号1で示されるアミノ酸配列と90%以上同一なアミノ酸配列であって、前記少なくとも1つの変異を保持するアミノ酸配列、又は
(C)(A)で示されるアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入もしくは付加され、かつ前記少なくとも1つの変異を保持するアミノ酸配列を含む、改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼであって、
前記変異を行う前と比較して、D−グルコースへの反応性に対するD−キシロースへの反応性の割合(Xyl/Glc(%))が低減しており、かつ
配列番号1で示されるアミノ酸配列からなる野生型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼのD−グルコースに対する比活性100%に対して、前記改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼのD−グルコースに対する比活性は65%以上である、改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ。
(A) In the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1,
Mutation of the amino acid at position 42 corresponding to alanine to glycine,
Mutation of the amino acid at the position corresponding to valine at position 83 to alanine or glycine,
Mutation of the amino acid at the position corresponding to serine at position 174 to proline or leucine,
Mutation of the amino acid at the position corresponding to threonine at position 367 to alanine, serine or asparagine,
Mutation of the amino acid corresponding to alanine at position 385 to threonine, aspartic acid or arginine,
Mutation of the amino acid corresponding to threonine at position 386 to valine, isoleucine, glycine, leucine, glutamic acid, glutamine, asparagine or serine,
Mutation of the amino acid corresponding to leucine at position 391 to valine,
Mutation of the amino acid at position 460 corresponding to phenylalanine to tyrosine or leucine,
Mutation of the amino acid corresponding to threonine at position 461 to methionine, phenylalanine, glycine, aspartic acid or cysteine,
Selected from the group consisting of mutations of the amino acid corresponding to serine at position 467 to leucine, methionine, isoleucine, valine, aspartic acid or glutamic acid, and mutation of the amino acid corresponding to glycine at position 468 to threonine. Amino acid sequence in which at least one mutation has been introduced,
(B) An amino acid sequence that is 90% or more identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 and that retains at least one mutation, or 1 or number in the amino acid sequence shown in (C) (A). A modified flavine-bound glucose dehydrogenase comprising an amino acid sequence in which an amino acid is deleted, substituted, inserted or added and retains at least one of the above mutations.
Compared with before the mutation, the ratio of reactivity to D-xylose to reactivity to D-glucose (Xyl / Glc (%)) was reduced, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 relative specific activity of 100% against D- glucose wild-type flavin-binding glucose dehydrogenase consisting of, specific activity against D- glucose of the modified flavin-binding glucose dehydrogenase is at least 65%, the modified flavin-binding glucose Dehydrogenase.
(A’)配列番号56で示されるアミノ酸配列において、
383位のスレオニンに対応する位置のアミノ酸のバリン、イソロイシン、グリシン、ロイシン、グルタミン酸、グルタミン、アスパラギン又はセリンへの変異、および
464位のスレオニンに対応する位置のアミノ酸のアスパラギン酸又はグルタミン酸への変異
からなる群から選択される少なくとも1つの変異が導入されてなるアミノ酸配列
を含む、改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼであって、
前記変異を行う前と比較して、D−グルコースへの反応性に対するD−キシロースへの反応性の割合(Xyl/Glc(%))が低減しており、かつ
配列番号56で示されるアミノ酸配列からなる野生型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼのD−グルコースに対する比活性100%に対して、前記改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼのD−グルコースに対する比活性は100%以上である、改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ。
(A') In the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 56,
Valine amino acid position corresponding to position 383 of threonine, isoleucine, glycine, leucine, glutamic acid, glutamine, asparagine or mutation to serine, and 464 of the threonine mutation to aspartate or glutamate of amino acid positions corresponding A modified flavin-linked glucose dehydrogenase comprising an amino acid sequence in which at least one mutation selected from the group consisting of is introduced.
The ratio of reactivity to D-xylose (Xyl / Glc (%)) to reactivity to D-glucose is reduced as compared to before the mutation, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 56. relative to a wild-type flavin-binding specific activity of 100% against D- glucose-glucose dehydrogenase consisting of specific activity against D- glucose of the modified flavin-binding glucose dehydrogenase is 100% or more, modified flavin-binding glucose Dehydrogenase.
D−グルコースへの反応性に対するD−キシロースへの反応性の割合(Xyl/Glc(%))が、前記の変異を導入する前と比較して10%以上低減していることを特徴とする請求項1に記載の改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ。 The ratio of reactivity to D-xylose to reactivity to D-glucose (Xyl / Glc (%)) is characterized by being reduced by 10% or more as compared with that before the introduction of the above-mentioned mutation. The modified flavin-bound glucose dehydrogenase according to claim 1. 請求項1〜3のいずれかに記載の改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼをコードする改変フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ遺伝子。 Modified flavin-binding glucose dehydrogenase gene encoding a modified flavin-binding glucose dehydrogenase according to any one of claims 1 to 3. 請求項4記載の改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ遺伝子を含む組換えベクター。 Recombinant vector comprising a modified flavin-binding glucose dehydrogenase gene according to claim 4, wherein. 請求項5記載の組換え体ベクターを含む宿主細胞。 A host cell containing the recombinant vector according to claim 5. 改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを製造する方法であり、
以下の工程を含む方法:
(a)請求項6に記載の宿主細胞を培養する工程、
(b)前記宿主細胞中に含まれる改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼ遺伝子を発現させる工程、
(c)前記培養物から改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを単離する工程。
A method for producing a modified flavin-bound glucose dehydrogenase.
Method including the following steps:
(A) The step of culturing the host cell according to claim 6.
(B) A step of expressing a modified flavin-bound glucose dehydrogenase gene contained in the host cell.
(C) A step of isolating a modified flavin-bound glucose dehydrogenase from the culture.
請求項1〜3のいずれかに記載の改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを用いることを特徴とするグルコース測定方法。 A method for measuring glucose, which comprises using the modified flavin-bound glucose dehydrogenase according to any one of claims 1 to 3. 請求項1〜3のいずれかに記載の改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを含むグルコースアッセイキット。 A glucose assay kit comprising the modified flavin-bound glucose dehydrogenase according to any one of claims 1 to 3. 請求項1〜3のいずれかに記載の改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを含むグルコースセンサー。 A glucose sensor comprising the modified flavin-bound glucose dehydrogenase according to any one of claims 1 to 3. (A)配列番号1で示されるアミノ酸配列において、
42位のアラニンに対応する位置のアミノ酸のグリシンへの変異、
83位のバリンに対応する位置のアミノ酸のアラニン又はグリシンへの変異、
174位のセリンに対応する位置のアミノ酸のプロリン又はロイシンへの変異、
367位のスレオニンに対応する位置のアミノ酸のアラニン、セリン又はアスパラギンへの変異、
385位のアラニンに対応する位置のアミノ酸のスレオニン、アスパラギン酸又はアルギニンへの変異、
386位のスレオニンに対応する位置のアミノ酸のバリン、イソロイシン、グリシン、ロイシン、グルタミン酸、グルタミン、アスパラギン又はセリンへの変異、
391位のロイシンに対応する位置のアミノ酸のバリンへの変異、
460位のフェニルアラニンに対応する位置のアミノ酸のチロシン又はロイシンへの変異、
461位のスレオニンに対応する位置のアミノ酸のメチオニン、フェニルアラニン、グリシン、アスパラギン酸又はシステインへの変異、
467位のセリンに対応する位置のアミノ酸のロイシン、メチオニン、イソロイシン、バリン、アスパラギン酸又はグルタミン酸への変異、および
468位のグリシンに対応する位置のアミノ酸のスレオニンへの変異
からなる群から選択される少なくとも1つの変異が導入されてなるアミノ酸配列、
(B)配列番号1で示されるアミノ酸配列と90%以上同一なアミノ酸配列であって、前記少なくとも1つの変異を保持するアミノ酸配列、又は
(C)(A)で示されるアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入もしくは付加され、かつ前記少なくとも1つの変異を保持するアミノ酸配列
を含む、評価対象の改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを準備する工程、および
前記評価対象の改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼから、前記変異を行う前と比較してD−グルコースへの反応性に対するD−キシロースへの反応性の割合(Xyl/Glc(%))が低減しておりかつ配列番号1で示されるアミノ酸配列からなる野生型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼのD−グルコースに対する比活性100%に対して65%以上のD−グルコースに対する比活性を有する改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを選択する工程を含む、改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼの製造方法。
(A) In the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1,
Mutation of the amino acid at position 42 corresponding to alanine to glycine,
Mutation of the amino acid at the position corresponding to valine at position 83 to alanine or glycine,
Mutation of the amino acid at the position corresponding to serine at position 174 to proline or leucine,
Mutation of the amino acid at the position corresponding to threonine at position 367 to alanine, serine or asparagine,
Mutation of the amino acid corresponding to alanine at position 385 to threonine, aspartic acid or arginine,
Mutation of the amino acid corresponding to threonine at position 386 to valine, isoleucine, glycine, leucine, glutamic acid, glutamine, asparagine or serine,
Mutation of the amino acid corresponding to leucine at position 391 to valine,
Mutation of the amino acid at position 460 corresponding to phenylalanine to tyrosine or leucine,
Mutation of the amino acid corresponding to threonine at position 461 to methionine, phenylalanine, glycine, aspartic acid or cysteine,
Selected from the group consisting of mutations of the amino acid corresponding to serine at position 467 to leucine, methionine, isoleucine, valine, aspartic acid or glutamic acid, and mutation of the amino acid corresponding to glycine at position 468 to threonine. Amino acid sequence in which at least one mutation has been introduced,
(B) An amino acid sequence that is 90% or more identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 and that retains at least one mutation, or 1 or number in the amino acid sequence shown in (C) (A). A step of preparing a modified flavin-linked glucose dehydrogenase to be evaluated, which comprises an amino acid sequence in which individual amino acids are deleted, substituted, inserted or added, and which retains at least one mutation, and the modified form to be evaluated. From the flavin-bound glucose dehydrogenase, the ratio of reactivity to D-xylose (Xyl / Glc (%)) to the reactivity to D-glucose was reduced as compared with before the mutation, and SEQ ID NO: 1 A step of selecting a modified flavin-linked glucose dehydrogenase having a specific activity of 65% or more for D-glucose with respect to 100% of the specific activity of the wild-type flavin-linked glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in A method for producing a modified flavin-bound glucose dehydrogenase, which comprises.
(A’)配列番号56で示されるアミノ酸配列において、
383位のスレオニンに対応する位置のアミノ酸のバリン、イソロイシン、グリシン、ロイシン、グルタミン酸、グルタミン、アスパラギン又はセリンへの変異、および
464位のスレオニンに対応する位置のアミノ酸のアスパラギン酸又はグルタミン酸への変異
からなる群から選択される少なくとも1つの変異が導入されてなるアミノ酸配列
を含む、評価対象の改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを準備する工程、および
前記評価対象の改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼから、前記変異を行う前と比較してD−グルコースへの反応性に対するD−キシロースへの反応性の割合(Xyl/Glc(%))が低減しておりかつ配列番号56で示されるアミノ酸配列からなる野生型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼのD−グルコースに対する比活性100%に対して100%以上のD−グルコースに対する比活性を有する改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼを選択する工程を含む、改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼの製造方法。
(A') In the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 56,
Valine amino acid position corresponding to position 383 of threonine, isoleucine, glycine, leucine, glutamic acid, glutamine, asparagine or mutation to serine, and 464 of the threonine mutation to aspartate or glutamate of amino acid positions corresponding From the step of preparing a modified flavin-linked glucose dehydrogenase to be evaluated, which comprises an amino acid sequence in which at least one mutation selected from the group consisting of is introduced, and the modified flavin-linked glucose dehydrogenase to be evaluated. The ratio of reactivity to D-xylose (Xyl / Glc (%)) to the reactivity to D-glucose is reduced as compared with that before the mutation, and it consists of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 56. Modified flavin-bound type, which comprises the step of selecting a modified flavin-bound glucose dehydrogenase having a specific activity of 100% or more of D-glucose with respect to 100% of the specific activity of wild-type flavin-bound glucose dehydrogenase to D-glucose. Method for producing glucose dehydrogenase.
請求項11又は12の製造方法により得られる改変型フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼをグルコースセンサーに用いることを特徴とする、グルコースセンサーの製造方法。 A method for producing a glucose sensor, which comprises using the modified flavin-bound glucose dehydrogenase obtained by the production method according to claim 11 or 12 for a glucose sensor.
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