JP7086107B2 - Glycosyltransferases, mutants and their use - Google Patents

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Description

本発明は、生物技術および植物生物学の分野に関し、具体的に、ジンセノサイドRh2を合成するための糖転移酵素、糖転移酵素の突然変異体およびその使用に関する。
The present invention relates to the fields of biotechnology and plant biology, and specifically to glycosyltransferases for synthesizing ginsenoside Rh2, mutants of glycosyltransferases and their use.

ジンセノサイドは、ウコギ科トチバニンジン属の植物(たとえばオタネニンジン、サンシチニンジン、アメリカニンジンなど)における主要活性物質で、近年、ウリ科植物のサンシチニンジンにもジンセノサイドが少し発見された。現在、国内外の科学者は既にオタネニンジン、サンシチニンジンなどの植物から100種類以上のサポニンが単離され、ジンセノサイドはトリテルペン系サポニンに属する。中では、一部のギンセノサイドは、抗腫瘍、免疫調節、抗疲労、心臓保護、肝臓保護などの機能を含む幅広い生理機能と薬用価値を有することが実証された。そのうち、いくつかのサポニンが既に臨床に使用され、たとえばジンセノサイドRg3単量体を主要成分とする薬物である参一カプセルは主要患者の気虚症状を改善し、生体の免疫機能を向上させることができる。ジンセノサイドRh2単量体を主要成分とする今幸カプセルは生体の免疫力を向上させ、抗病力を増強するための健康薬品である。 Ginsenosides are the main active substances in plants of the genus Panax notoginseng of the Araliaceae family (eg, Panax notoginseng, Panax notoginseng, American ginseng, etc.). Currently, domestic and foreign scientists have already isolated more than 100 types of saponins from plants such as Panax notoginseng and Panax notoginseng, and ginsenosides belong to the triterpene saponins. Among them, some ginsenosides have been demonstrated to have a wide range of physiological functions and medicinal value, including functions such as antitumor, immunomodulatory, antifatigue, cardiac protection and liver protection. Among them, some saponins have already been used clinically. For example, Ginsenoside Rg3 monomer-based drug, Sanichi Capsule, can improve the deficiency symptoms of major patients and improve the immune function of the living body. can. Imayuki Capsule, which contains ginsenoside Rh2 monomer as the main component, is a health drug for improving the immune system of the living body and enhancing the anti-disease power.

構造からみると、ギンセノサイドは、サポゲニンがグリコシル化によって形成する生物活性小分子である。ギンセノサイドのサポゲニンは種類が限られ、主にダンマラン型のプロトパナキサジオールとプロトパナキサトリオール、およびオレアナン型のレジノイドである。サポゲニンの違い以外、ギンセノサイドの間の構造上の違いは主にサポゲニンの異なるグリコシル化修飾に表れる。ギンセノサイドの糖鎖は、通常、サポゲニンのC3、C6、またはC20の水酸基に結合しており、グリコシル基は、グルコース、ラムノース、キシロースやアラビノースでもよい。 In terms of structure, ginsenosides are bioactive small molecules formed by glycosylation of sapogenins. Ginsenoside sapogenins are limited in variety and are predominantly dammarane-type protopanaxadiol and protopanaxatriol, and oleanane-type resinoids. Other than the differences in sapogenins, the structural differences between ginsenosides are primarily manifested in the different glycosylation modifications of sapogenins. The sugar chain of ginsenoside is usually attached to the hydroxyl group of C3, C6, or C20 of sapogenin, and the glycosyl group may be glucose, rhamnose, xylose or arabinose.

異なるグリコシル基の結合部位、糖鎖の組成および長さによって、ギンセノサイドは生理機能や薬用価値で大きく異なる。たとえば、ギンセノサイドRb1、RdおよびRcは、いずれもプロトパナキサジオールをサポゲニンとするサポニンで、これらの差はグリコシル基による修飾の差だけであるが、生理機能では大きく異なる。Rb1は、中枢神経系を安定化する機能を有するが、Rcの機能は中枢神経系を抑制することである。Rb1の生理機能は幅広いが、Rdは限られたいくつかの機能しかない。
希少ギンセノサイドとは、オタネニンジンにおける含有量が非常に低いサポニンである。ギンセノサイドRh2(3-O-β-(D-グルコピラノシル)-20(S)-プロトパナキサジオール、3-O-β-(D-glucopyranosyl)-20(S)-protopanaxadiol)は、プロトパナキサジオール系サポニンに属し、サポゲニンのC-3位の水酸基にグルコシル基が1つ結合している。ギンセノサイドRh2は、含有量がオタネニンジンの乾燥重量の一万分の一程度しかないが、優れた抗腫瘍活性を有し、オタネニンジンにおける最も主要な抗腫瘍活性成分の一つで、腫瘍細胞の生長を抑制し、腫瘍細胞のアポトーシスを誘導し、腫瘍転移を抑制することができる。研究によると、ギンセノサイドRh2は、肺癌細胞3LL(マウス)、Morris肝癌細胞(ラット)、B-16黒色腫細胞(マウス)、およびHeLa細胞(ヒト)の増殖を抑制することができる。臨床では、ギンセノサイドRh2を放射線治療または化学治療と併せて治療すると、放射線治療および化学治療の効果を向上させることができる。また、ギンセノサイドRh2は、さらに、抗アレルギー、生体の免疫力を向上させる機能、NOやPGEによる炎症を抑制するなどの作用を有する。
Ginsenosides vary greatly in physiology and medicinal value, depending on the binding sites of different glycosyl groups, the composition and length of the sugar chains. For example, ginsenosides Rb1, Rd, and Rc are all saponins with protopanaxadiol as a sapogenin, and the only difference between them is the difference in modification by glycosyl groups, but they differ greatly in physiological function. Rb1 has the function of stabilizing the central nervous system, while the function of Rc is to suppress the central nervous system. Rb1 has a wide range of physiological functions, but Rd has only a limited number of functions.
Rare ginsenoside is a saponin having a very low content in Panax ginseng. Ginsenoside Rh2 (3-O-β- (D-glucopyranosyl) -20 (S) -protopanaxadiol, 3-O-β- (D-glucopyranosyl) -20 (S) -protopanaxadiol) is a protopanaxadiol. It belongs to the system saponin, and one glucosyl group is bonded to the hydroxyl group at the C-3 position of sapogenin. Ginsenoside Rh2 has an excellent antitumor activity, although its content is only about 1 / 10,000 of the dry weight of Panax ginseng, and it is one of the most important antitumor active components in Panax ginseng and promotes tumor cell growth. It can suppress, induce apoptosis of tumor cells, and suppress tumor metastasis. Studies have shown that ginsenoside Rh2 can suppress the proliferation of lung cancer cells 3LL (mouse), Morris liver cancer cells (rats), B-16 melanoma cells (mouse), and HeLa cells (humans). In clinical practice, treatment of ginsenoside Rh2 in combination with radiation therapy or chemotherapy can improve the efficacy of radiation therapy and chemotherapy. In addition, ginsenoside Rh2 has further effects such as anti-allergy, a function of improving the immunity of the living body, and suppressing inflammation caused by NO and PGE.

糖転移酵素の機能は、糖ドナー(ヌクレオシド二リン酸糖、たとえばUDP-グリコース)におけるグリコシル基を別の糖アクセプターに転移させることである。アミノ酸配列の違いによって、現在、糖転移酵素は94のファミリーがある。配列決定された植物ゲノムにおいて、100種類以上の異なる糖転移酵素が発見された。これらの糖転移酵素の糖アクセプターは、糖、脂肪、タンパク質、核酸、抗生物質やほかの小分子を含む。オタネニンジンにおけるサポニンのグリコシル化に参与する糖転移酵素の作用は、糖ドナーにおけるグリコシル基をサポゲニンまたはアグリコンのC3、C6またはC20の水酸基に転移させることによって、異なる薬用価値を有するサポニンを形成させることである。
現在、本分野では、希少ギンセノサイドRh2、ギンセノサイドF2を生産する有効な方法がまだないため、多くの特異的で効率的な糖転移酵素の開発が切望されている。
The function of the glycosyltransferase is to transfer the glycosyl group in the sugar donor (nucleoside diphosphate sugar, eg UDP-glycose) to another sugar acceptor. There are currently 94 families of glycosyltransferases, depending on the amino acid sequence. Over 100 different glycosyltransferases have been discovered in the sequenced plant genome. Glycosyltransferase sugar acceptors include sugars, fats, proteins, nucleic acids, antibiotics and other small molecules. The action of glycosyltransferases involved in the glycosylation of saponins in Panax ginseng is to transfer glycosyl groups in sugar donors to the hydroxyl groups of C3, C6 or C20 of sapogenins or aglycones to form saponins with different medicinal values. be.
Currently, there is no effective method for producing the rare ginsenoside Rh2 and ginsenoside F2 in this field, so the development of many specific and efficient glycosyltransferases is eagerly desired.

本発明の目的は、希少ギンセノサイドRh2、ギンセノサイドF2を合成するための糖転移酵素およびその使用を提供することである。
It is an object of the present invention to provide glycosyltransferases for synthesizing rare ginsenoside Rh2, ginsenoside F2 and their use.

本発明の第一の側面では、単離されたポリペプチドであって、
(1)アミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の222番目に該当するアミノ酸残基がGln以外で、かつ/または配列番号19で示されるアミノ酸配列の322番目に該当するアミノ酸残基がAla以外であるポリペプチド、
(2)アミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の247番目に該当するアミノ酸残基がAsn(N)以外で、かつ/または配列番号19で示されるアミノ酸配列の280番目に該当するアミノ酸残基がLys(K)以外である、
ポリペプチドを提供する。
The first aspect of the invention is an isolated polypeptide, which is an isolated polypeptide.
(1) The amino acid residue corresponding to the 222nd position of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence is other than Gln, and / or the amino acid residue corresponding to the 322nd position of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 is Ala. Polypeptides other than,
(2) The amino acid residue corresponding to position 247 of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence is other than Asn (N), and / or the amino acid residue corresponding to position 280 of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19. The group is other than Lys (K),
Provide a polypeptide.

もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドは、
i).配列番号19で示されるアミノ酸配列を有し、かつ222番目のアミノ酸残基がGln以外で、かつ/または322番目のアミノ酸残基がAla以外であるポリペプチド、あるいは
ii).i)で限定された配列が1個または複数個のアミノ酸残基、好ましくは1~20個、より好ましくは1~15個、より好ましくは1~10個、より好ましくは1~3個、最も好ましくは1個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を経てなる配列を有し、かつ基本的にi)で限定された単離されたポリペプチドの機能を有する、i)から誘導されたポリペプチドである。
In another preferred example, the isolated polypeptide is
i). A polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 and having the 222nd amino acid residue other than Gln and / or the 322nd amino acid residue other than Ala, or
ii). The sequence limited in i) is one or more amino acid residues, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, more preferably 1 to 3, and most. Derived from i), preferably having a sequence consisting of substitutions, deletions or additions of one amino acid residue, and having the function of an isolated polypeptide essentially limited in i). It is a polypeptide.

もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドは、
i).配列番号19で示されるアミノ酸配列を有し、かつ247番目のアミノ酸残基がAsn(N)以外で、かつ/または280番目のアミノ酸残基がLys(K)以外であるポリペプチド、あるいは
ii).i)で限定された配列が1個または複数個のアミノ酸残基、好ましくは1~20個、より好ましくは1~15個、より好ましくは1~10個、より好ましくは1~3個、最も好ましくは1個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を経てなる配列を有し、かつ基本的にi)で限定された単離されたポリペプチドの機能を有する、i)から誘導されたポリペプチドである。
In another preferred example, the isolated polypeptide is
i). A polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 and having the 247th amino acid residue other than Asn (N) and / or the 280th amino acid residue other than Lys (K), or
ii). The sequence limited in i) is one or more amino acid residues, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, more preferably 1 to 3, and most. Derived from i), preferably having a sequence consisting of substitutions, deletions or additions of one amino acid residue, and having the function of an isolated polypeptide essentially limited in i). It is a polypeptide.

もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドは、i)で限定された配列が1個または複数個のアミノ酸残基、好ましくは1~20個、より好ましくは1~15個、より好ましくは1~10個、より好ましくは1~3個、最も好ましくは1個のアミノ酸残基の付加を経てなる配列を有し、かつ基本的にi)で限定された単離されたポリペプチドの機能を有する、i)から誘導されたポリペプチドである。
In another preferred example, the isolated polypeptide has one or more amino acid residues, preferably 1-20, more preferably 1-15, sequence limited in i). An isolated poly having a sequence consisting of the addition of 1 to 10 amino acid residues, more preferably 1 to 3 amino acid residues, and most preferably 1 amino acid residue, and basically limited to i). It is a polypeptide derived from i) having the function of a peptide.

もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の222番目に該当するアミノ酸残基がHis、Asn、Gln、 LysおよびArgから選ばれる少なくとも一種である。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の222番目に該当するアミノ酸残基がHisである。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の322番目に該当するアミノ酸残基がVal、Ile、Leu、 MetおよびPheから選ばれる少なくとも一種である。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の322番目に該当するアミノ酸残基がValである。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の222番目に該当するアミノ酸残基がHisで、配列番号19で示されるアミノ酸配列の322番目に該当するアミノ酸残基がValである。
In another preferred example, at least the amino acid residue corresponding to position 222 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is selected from His, Asn, Gln, Lys and Arg. It is a kind.
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 222 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is His.
In another preferred example, at least the amino acid residue corresponding to position 322 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is selected from Val, Ile, Leu, Met and Phe. It is a kind.
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 322 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is Val.
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 222 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is His, and 322 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19. The second corresponding amino acid residue is Val.

もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の247番目に該当するアミノ酸残基がSer(S)、Pro(P)、Ala(A)またはThr(T)から選ばれる少なくとも一種である。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の247番目に該当するアミノ酸残基がSer(S)である。

もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の280番目に該当するアミノ酸残基がIle(I)、Asn(N)、Ser(S)またはAla(A)から選ばれる少なくとも一種である。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の280番目に該当するアミノ酸残基がIle(I)である。
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 247 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is Ser (S), Pro (P), Ala (A). ) Or Thr (T).
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 247 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is Ser (S).

In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 280 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is Ile (I), Asn (N), Ser (S). ) Or Ala (A).
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 280 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is Ile (I).

もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の247番目に該当するアミノ酸残基がSer(S)で、配列番号19で示されるアミノ酸配列の280番目に該当するアミノ酸残基がIle(I)である。

もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドは、
iii).配列番号19で示されるアミノ酸配列を有し、かつ222番目のアミノ酸残基がGln以外で、かつ/または322番目のアミノ酸残基がAla以外であるポリペプチド、あるいは
iv).iii)で限定された配列が1個または複数個のアミノ酸残基、好ましくは1~20個、より好ましくは1~15個、より好ましくは1~10個、より好ましくは1~3個、最も好ましくは1個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を経てなる配列を有し、かつ基本的にiii)で限定された単離されたポリペプチドの機能を有する、iii)から誘導されたポリペプチドである。
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 247 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is Ser (S), and the amino acid represented by SEQ ID NO: 19 The amino acid residue corresponding to the 280th position in the sequence is Ile (I).

In another preferred example, the isolated polypeptide is
iii). A polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 and having the 222nd amino acid residue other than Gln and / or the 322nd amino acid residue other than Ala, or
iv). The sequence limited in iii) is one or more amino acid residues, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, more preferably 1 to 3, most preferably. It is preferably derived from iii) having a sequence consisting of substitutions, deletions or additions of one amino acid residue and having the function of an isolated polypeptide basically limited in iii). It is a polypeptide.

もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドは、
iii).配列番号19で示されるアミノ酸配列を有し、かつ247番目のアミノ酸残基がAsn(N)以外で、かつ/または280番目のアミノ酸残基がLys(K)以外であるポリペプチド、あるいは
iv).iii)で限定された配列が1個または複数個のアミノ酸残基、好ましくは1~20個、より好ましくは1~15個、より好ましくは1~10個、より好ましくは1~3個、最も好ましくは1個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を経てなる配列を有し、かつ基本的にiii)で限定された単離されたポリペプチドの機能を有する、iii)から誘導されたポリペプチドである。
In another preferred example, the isolated polypeptide is
iii). A polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 and having the 247th amino acid residue other than Asn (N) and / or the 280th amino acid residue other than Lys (K), or
iv). The sequence limited in iii) is one or more amino acid residues, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, more preferably 1 to 3, and most. It is preferably derived from iii) having a sequence consisting of substitutions, deletions or additions of one amino acid residue and having the function of an isolated polypeptide basically limited in iii). It is a polypeptide.

もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドは、iii)で限定された配列が1個または複数個のアミノ酸残基、好ましくは1~20個、より好ましくは1~15個、より好ましくは1~10個、より好ましくは1~3個、最も好ましくは1個のアミノ酸残基の付加を経てなる配列を有し、かつ基本的にiii)で限定された単離されたポリペプチドの機能を有する、iii)から誘導されたポリペプチドである。
In another preferred example, the isolated polypeptide has one or more amino acid residues, preferably 1-20, more preferably 1-15, of the sequence limited in iii). An isolated poly having a sequence consisting of the addition of 1 to 10 amino acid residues, more preferably 1 to 3 amino acid residues, and most preferably 1 amino acid residue, and basically limited to iii). It is a polypeptide derived from iii) having the function of a peptide.

もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の222番目に該当するアミノ酸残基がHis、Asn、Gln、LysおよびArgから選ばれる少なくとも一種である。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の222番目に該当するアミノ酸残基がHisである。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の322番目に該当するアミノ酸残基がVal、Ile、Leu、 MetおよびPheから選ばれる少なくとも一種である。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の322番目に該当するアミノ酸残基がValである。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の222番目に該当するアミノ酸残基がHisで、配列番号19で示されるアミノ酸配列の322番目に該当するアミノ酸残基がValである。
In another preferred example, at least the amino acid residue corresponding to position 222 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is selected from His, Asn, Gln, Lys and Arg. It is a kind.
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 222 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is His.
In another preferred example, at least the amino acid residue corresponding to position 322 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is selected from Val, Ile, Leu, Met and Phe. It is a kind.
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 322 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is Val.
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 222 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is His, and 322 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19. The second corresponding amino acid residue is Val.

もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の247番目に該当するアミノ酸残基がSer(S)、Pro(P)、Ala(A)またはThr(T)から選ばれる少なくとも一種である。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の247番目に該当するアミノ酸残基がSer(S)である。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の280番目に該当するアミノ酸残基がIle(I)、Asn(N)、Ser(S)またはAla(A)から選ばれる少なくとも一種である。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の280番目に該当するアミノ酸残基がIle(I)である。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の247番目に該当するアミノ酸残基がSer(S)で、配列番号19で示されるアミノ酸配列の280番目に該当するアミノ酸残基がIle(I)である。
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 247 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is Ser (S), Pro (P), Ala (A). ) Or Thr (T).
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 247 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is Ser (S).
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 280 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is Ile (I), Asn (N), Ser (S). ) Or Ala (A).
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 280 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is Ile (I).
In another preferred example, the amino acid residue corresponding to position 247 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is Ser (S), and the amino acid represented by SEQ ID NO: 19 The amino acid residue corresponding to the 280th position in the sequence is Ile (I).

もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドは糖転移酵素である。
もう一つの好適な例において、前記糖転移酵素はトチバニンジン属の植物由来のものである。
もう一つの好適な例において、前記糖転移酵素はオタネニンジン、アメリカニンジンおよび/またはサンシチニンジン由来のものである。
もう一つの好適な例において、前記のポリペプチドは以下の群から選ばれる:
(a)配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41で示されるアミノ酸配列を有するポリペプチド;
(b)配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41で示されるアミノ酸配列のポリペプチドが1個または複数個のアミノ酸残基、好ましくは1~20個、より好ましくは1~15個、より好ましくは1~10個、より好ましくは1~3個、最も好ましくは1個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を経てなるもの、あるいはシグナルペプチド配列を付加してなるもので、かつ糖転移酵素活性を有す誘導体ポリペプチド;
(c)配列に(a)または(b)に記載のポリペプチド配列が含まれる誘導体ポリペプチド;
(d)アミノ酸配列の配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41で示されるアミノ酸配列との相同性が≧85%(好ましくは≧90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%)で、かつ糖転移酵素活性を有す誘導体ポリペプチド。
In another preferred example, the isolated polypeptide is a glycosyltransferase.
In another preferred example, the glycosyltransferase is from a plant of the genus Panax japonicus.
In another preferred example, the glycosyltransferase is from Panax ginseng, American ginseng and / or Panax notoginseng.
In another preferred example, the polypeptide is selected from the following group:
(A) A polypeptide having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 41;
(B) The polypeptide of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 41 is one or more amino acid residues, preferably 1 to 20. Amino acid residues, more preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, more preferably 1 to 3, and most preferably 1 amino acid residue substituted, deleted or added, or a signal peptide. A derivative polypeptide having an added sequence and having glycosyltransferase activity;
(C) Derivative polypeptide containing the polypeptide sequence according to (a) or (b) in the sequence;
(D) The homology of the amino acid sequence with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 41 is ≧ 85% (preferably ≧ 90%, 91). %, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99%) and a derivative polypeptide having glycosyltransferase activity.

もう一つの好適な例において、前記の配列(c)は、(a)または(b)にタグ配列、シグナル配列または分泌シグナル配列が付加されて形成した融合タンパク質である。
もう一つの好適な例において、前記糖転移酵素の活性とは、糖ドナーのグリコシル基をテトラシクロトリテルペン系化合物のC-3位の水酸基に転移させる活性である。
もう一つの好適な例において、前記糖転移酵素はギンセノサイドRh2および/またはギンセノサイドF2の生産量を向上させることができる。
もう一つの好適な例において、人工的に構築された菌株において、前記糖転移酵素はギンセノサイドRh2の生産量を、好ましくは5~150%、より好ましくは10~100%、さらに好ましくは20~80%、最も好ましくは28~70%、向上させることができる。
もう一つの好適な例において、前記人工的に構築された菌株は、出芽酵母菌株、大腸菌菌株、ピキア・パストリス菌株、分裂酵母菌株、クルイウェロマイセス菌株からなる群から選ばれる。
In another preferred example, said sequence (c) is a fusion protein formed by adding a tag sequence, signal sequence or secretory signal sequence to (a) or (b).
In another preferred example, the activity of the glycosyltransferase is the activity of transferring the glycosyl group of the sugar donor to the hydroxyl group at the C-3 position of the tetracyclotriterpene compound.
In another preferred example, the glycosyltransferase can increase the production of ginsenoside Rh2 and / or ginsenoside F2.
In another preferred example, in an artificially constructed strain, the glycosyltransferase produces ginsenoside Rh2, preferably 5 to 150%, more preferably 10 to 100%, even more preferably 20 to 80. %, Most preferably 28-70%, can be improved.
In another preferred example, the artificially constructed strain is selected from the group consisting of Saccharomyces cerevisiae strains, Escherichia coli strains, Pichia pastoris strains, fission yeast strains, and Kruiwelomyces strains.

本発明の第二の側面では、単離されたポリヌクレオチドであって、以下の群から選ばれる配列のポリヌクレオチドを提供する:
(A) 本発明の第一の側面に記載のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列;
(B) 配列番号4または21で示されるポリペプチドまたは誘導体ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列;
(C) 配列番号3、配列番号22、配列番号36、配列番号38、配列番号40または配列番号42で示されるヌクレオチド配列;
(D) 配列番号3、配列番号22、配列番号36、配列番号38、配列番号40または配列番号42で示される配列との相同性が≧90%(好ましくは≧91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%)のヌクレオチド配列;
(E) 配列番号3、配列番号22、配列番号36、配列番号38、配列番号40または42で示されるヌクレオチド配列の5’末端および/または3’末端において1~60個(好ましくは1~30、より好ましくは1~10個)のヌクレオチドが削除または付加されてなるヌクレオチド配列;
(F) (A)~(E)のいずれかに記載のヌクレオチド配列と相補的なヌクレオチド配列。
A second aspect of the invention provides a polynucleotide that is an isolated polynucleotide and has a sequence selected from the following group:
(A) Nucleotide sequence encoding the polypeptide according to the first aspect of the present invention;
(B) Nucleotide sequence encoding the polypeptide or derivative polypeptide set forth in SEQ ID NO: 4 or 21;
(C) Nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 40 or SEQ ID NO: 42;
(D) Homology with the sequence represented by SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 40 or SEQ ID NO: 42 is ≧ 90% (preferably ≧ 91%, 92%, 93%). , 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99%) nucleotide sequence;
(E) 1 to 60 (preferably 1 to 30) at the 5'end and / or 3'end of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 40 or 42. , More preferably 1-10) nucleotide sequences deleted or added;
(F) A nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence according to any one of (A) to (E).

本発明の第三の側面では、本発明の第二の側面に記載のポリヌクレオチドを含むベクターを提供する。
もう一つの好適な例において、前記ベクターは、発現ベクター、シャトルベクター、組込みベクターを含む。
A third aspect of the invention provides a vector comprising the polynucleotide according to the second aspect of the invention.
In another preferred example, the vector comprises an expression vector, a shuttle vector, an integration vector.

本発明の第四の側面では、本発明の第一の側面に記載の単離されたポリペプチドの使用であって、以下の反応を触媒するため、あるいは以下の反応を触媒する触媒製剤の製造のための使用を提供する:
(i)糖ドナーからのグリコシル基をテトラシクロトリテルペン系化合物のC-3位の水酸基に転移させる反応。
A fourth aspect of the invention is the use of the isolated polypeptide according to the first aspect of the invention to catalyze the following reactions or to produce a catalytic formulation that catalyzes the following reactions. Provide use for:
(I) A reaction that transfers a glycosyl group from a sugar donor to the hydroxyl group at the C-3 position of a tetracyclotriterpene compound.

もう一つの好適な例において、前記の糖ドナーは、UDP-グルコース、ADP-グルコース、TDP-グルコース、CDP-グルコース、GDP-グルコース、UDP-アセチルグルコース、ADP-アセチルグルコース、TDP-アセチルグルコース、CDP-アセチルグルコース、GDP-アセチルグルコース、UDP-キシロース、ADP-キシロース、TDP-キシロース、CDP-キシロース、GDP-キシロース、UDP-キシロース、UDP-ガラクツロン酸、ADP-ガラクツロン酸、TDP-ガラクツロン酸、CDP-ガラクツロン酸、GDP-ガラクツロン酸、UDP-ガラクトース、ADP-ガラクトース、TDP-ガラクトース、CDP-ガラクトース、GDP-ガラクトース、UDP-アラビノース、ADP-アラビノース、TDP-アラビノース、CDP-アラビノース、GDP-アラビノース、UDP-ラムノース、ADP-ラムノース、TDP-ラムノース、CDP-ラムノース、GDP-ラムノース、あるいはほかのヌクレオシド二リン酸六炭糖またはヌクレオシド二リン酸五炭糖、あるいはこれらの組み合わせからなる群から選ばれるヌクレオシド二リン酸糖を含む。 In another preferred example, the sugar donors are UDP-glucose, ADP-glucose, TDP-glucose, CDP-glucose, GDP-glucose, UDP-acetylglucose, ADP-acetylglucose, TDP-acetylglucose, CDP. -Acetylglucose, GDP-Acetylglucose, UDP-xylose, ADP-xylose, TDP-xylose, CDP-xylose, GDP-xylose, UDP-xylose, UDP-galacturonic acid, ADP-galacturonic acid, TDP-galacturonic acid, CDP- Galacturonic acid, GDP-galacturonic acid, UDP-galactose, ADP-galactose, TDP-galactose, CDP-galactose, GDP-galactose, UDP-arabinose, ADP-arabinose, TDP-arabinose, CDP-arabinose, GDP-arabinose, UDP- Nucleoside dilinine selected from the group consisting of ramnorth, ADP-ramnorth, TDP-ramnorth, CDP-ramnorth, GDP-ramnose, or other nucleoside diphosphate hexacarbonate or nucleoside diphosphate pentacarbonate, or a combination thereof. Contains acid sugar.

もう一つの好適な例において、前記の糖ドナーは、UDP-グルコース、UDP-キシロース、UDP-ガラクツロン酸、UDP-ガラクトース、UDP-アラビノース、UDP-ラムノース、あるいはほかのウリジン二リン酸六炭糖またはウリジン二リン酸五炭糖、あるいはこれらの組み合わせからなる群から選ばれるウリジン二リン酸(UDP)糖を含む。
もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドは、下記の反応を触媒するため、あるいは下記の反応を触媒する触媒製剤の製造のために用いられる。

Figure 0007086107000001
(ただし、R1はHまたはOHで、R2はHまたはOHで、R3はHまたはグリコシル基で、R4はグリコシル基である。) In another preferred example, the sugar donor may be UDP-glucose, UDP-xylose, UDP-galacturonic acid, UDP-galactose, UDP-arabinose, UDP-ramnose, or other uridine diphosphate hexacarbonate or It contains uridine diphosphate pentacarbonate sugar, or uridine diphosphate (UDP) sugar selected from the group consisting of combinations thereof.
In another preferred example, the isolated polypeptide is used to catalyze the following reactions or to produce a catalytic formulation that catalyzes the following reactions.
Figure 0007086107000001
(However, R1 is H or OH, R2 is H or OH, R3 is H or glycosyl group, and R4 is glycosyl group.)

もう一つの好適な例において、前記単離されたポリペプチドは、下記の反応を触媒するため、あるいは下記の反応を触媒する触媒製剤の製造のために用いられる。

Figure 0007086107000002
前記のポリペプチドは、配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41で示されるポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドから選ばれる。 In another preferred example, the isolated polypeptide is used to catalyze the following reactions or to produce a catalytic formulation that catalyzes the following reactions.
Figure 0007086107000002
The polypeptide is selected from the polypeptides set forth in SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 41 or derivatives thereof.

もう一つの好適な例において、前記のグリコシル基は、グルコシル基、ガラクツロン酸基、キシロシル基、ガラクトシル基、アラビノシル基、ラムノシル基、およびほかの六炭糖または五炭糖から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記反応(A)および/または(B)の反応産物は、S配置またはR配置のダンマラン型テトラシクロトリテルペン系化合物、ラノスタン型テトラシクロトリテルペン系化合物、アポチルカラン(apotirucallane)型テトラシクロトリテルペン系化合物、チルカラン型テトラシクロトリテルペン系化合物、シクロアルタン型テトラシクロトリテルペン系化合物、ククルビタン型テトラシクロトリテルペン系化合物、またはメリアカン型テトラシクロトリテルペン系化合物を含むが、これらに限定されない。
In another preferred example, the glycosyl group is selected from a glucosyl group, a galacturonic acid group, a xylosyl group, a galactosyl group, an arabinosyl group, a ramnosyl group, and other hexa or pentacarbon sugars.
In another preferred example, the reaction products of the reactions (A) and / or (B) are Dammarane-type tetracyclotriterpene-based compounds, lanostane-type tetracyclotriterpene-based compounds, apotirukaran (apotirucallane) in the S or R configuration. It includes, but is not limited to, type tetracyclotriterpene compounds, tilkaran type tetracyclotriterpene compounds, cycloaltan type tetracyclotriterpene compounds, cucurbitane type tetracyclotriterpene compounds, or meliacan type tetracyclotriterpene compounds.

本発明の第五の側面では、in vitroでグリコシル化する方法であって、
糖転移酵素の存在下で、糖ドナーからのグリコシル基をテトラシクロトリテルペン系化合物のC-3位の水酸基に転移させることによって、グリコシル化されたテトラシクロトリテルペン系化合物を形成する工程を含み、
ここで、前記の糖転移酵素は、本発明の第一の側面に記載のポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドである、
方法を提供する。
もう一つの好適な例において、前記の誘導体ポリペプチドは、
配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41で示されるアミノ酸配列のポリペプチドが1個または複数個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を経てなるもの、もしくはシグナルペプチド配列を付加してなるもので、かつ糖転移酵素活性を有す誘導体ポリペプチド、あるいは
アミノ酸配列の配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41で示されるアミノ酸配列との相同性が≧85%(好ましくは≧90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%)で、かつ糖転移酵素活性を有す誘導体ポリペプチドから選ばれ、
ここで、前記糖転移酵素の活性とは、糖ドナーのグリコシル基をテトラシクロトリテルペン系化合物のC-3位の水酸基に転移させる活性である。
The fifth aspect of the present invention is a method of glycosylation in vitro.
It comprises the step of forming a glycosylated tetracyclotriterpene compound by transferring a glycosyl group from a sugar donor to the hydroxyl group at the C-3 position of the tetracyclotriterpene compound in the presence of a glycosyltransferase.
Here, the glycosyltransferase is the polypeptide according to the first aspect of the present invention or a derivative polypeptide thereof.
Provide a method.
In another preferred example, the derivative polypeptide is
The polypeptide of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 41 undergoes substitution, deletion or addition of one or more amino acid residues. , Or a derivative polypeptide having a glycosyltransferase activity, or an amino acid sequence SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39. Or the homology with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 41 is ≧ 85% (preferably ≧ 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99%). ) And selected from derivative polypeptides with glycosyltransferase activity,
Here, the activity of the glycosyltransferase is an activity of transferring the glycosyl group of the sugar donor to the hydroxyl group at the C-3 position of the tetracyclotriterpene compound.

本発明の第六の側面では、グリコシル触媒反応を行う方法であって、本発明の第一の側面に記載のポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドの存在下で、グリコシル触媒反応を行う方法を提供する。
もう一つの好適な例において、前記方法は、さらに、
糖ドナーおよび本発明の第一の側面に記載のポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドの存在下で、式(I)化合物を前記式(II)化合物に転化させる工程を含む。
もう一つの好適な例において、前記式(I)化合物はプロトパナキサジオールPPDで、かつ式(II)化合物はギンセノシドRh2であるか、あるいは
前記式(I)化合物はCompound Kで、かつ式(II)化合物はギンセノシドF2である。
もう一つの好適な例において、前記の方法は、さらに、前記のポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドをそれぞれ触媒反応に入れること、および/または
前記のポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドを同時に触媒反応に入れることを含む。
The sixth aspect of the present invention provides a method for carrying out a glycosyl-catalyzed reaction, which is a method for carrying out a glycosyl-catalyzed reaction in the presence of the polypeptide according to the first aspect of the present invention or a derivative polypeptide thereof. ..
In another preferred example, the method further comprises
Including the step of converting a compound of formula (I) into the compound of formula (II) in the presence of a sugar donor and the polypeptide according to the first aspect of the present invention or a derivative thereof.
In another preferred example, the compound of formula (I) is protopanaxadiol PPD and the compound of formula (II) is ginsenoside Rh2, or the compound of formula (I) is Compound K and formula ( II) The compound is ginsenoside F2.
In another preferred example, the method further comprises subjecting the polypeptide or derivative polypeptide thereof to the catalytic reaction, respectively, and / or simultaneously including the polypeptide or derivative polypeptide thereof into the catalytic reaction. Including that.

もう一つの好適な例において、前記の方法は、さらに、糖転移酵素をコードするヌクレオチド配列をダンマレンジオールおよび/またはプロトパナキサジオールの合成代謝経路における鍵遺伝子および/またはほかの糖転移酵素遺伝子と宿主細胞において共発現させ、前記の式(II)化合物を得る工程を含む。
もう一つの好適な例において、前記式(II)化合物はギンセノサイドRh2またはギンセノサイドF2である。
もう一つの好適な例において、前記の宿主細胞は酵母菌または大腸菌である。
もう一つの好適な例において、前記方法は、さらに、反応系に酵素活性を調節する添加物を提供することを含む。
もう一つの好適な例において、前記の酵素活性を調節する添加物は、酵素活性を向上するか、あるいは酵素活性を抑制する添加物である。
In another preferred example, the method further comprises the nucleotide sequence encoding the glycosyltransferase as a key gene and / or other glycosyltransferase gene in the synthetic metabolic pathway of dammarene diol and / or protopanaxadiol. The step of co-expressing with and in a host cell to obtain the above-mentioned compound of formula (II) is included.
In another preferred example, the compound of formula (II) is ginsenoside Rh2 or ginsenoside F2.
In another preferred example, the host cell is yeast or E. coli.
In another preferred example, the method further comprises providing the reaction system with an additive that regulates enzyme activity.
In another preferred example, the additive that regulates the enzyme activity is an additive that enhances or suppresses the enzyme activity.

もう一つの好適な例において、前記の酵素活性を調節する添加物は、Ca2+、Co2+、Mn2+、Ba2+、Al3+、Ni2+、Zn2+、またはFe2+からなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記の酵素活性を調節する添加物は、Ca2+、Co2+、Mn2+、Ba2+、Al3+、Ni2+、Zn2+、またはFe2+を生成することができる物質である。
もう一つの好適な例において、前記の糖ドナーはヌクレオシド二リン酸糖で、UDP-グルコース、ADP-グルコース、TDP-グルコース、CDP-グルコース、GDP-グルコース、UDP-アセチルグルコース、ADP-アセチルグルコース、TDP-アセチルグルコース、CDP-アセチルグルコース、GDP-アセチルグルコース、UDP-キシロース、ADP-キシロース、TDP-キシロース、CDP-キシロース、GDP-キシロース、UDP-キシロース、UDP-ガラクツロン酸、ADP-ガラクツロン酸、TDP-ガラクツロン酸、CDP-ガラクツロン酸、GDP-ガラクツロン酸、UDP-ガラクトース、ADP-ガラクトース、TDP-ガラクトース、CDP-ガラクトース、GDP-ガラクトース、UDP-アラビノース、ADP-アラビノース、TDP-アラビノース、CDP-アラビノース、GDP-アラビノース、UDP-ラムノース、ADP-ラムノース、TDP-ラムノース、CDP-ラムノース、GDP-ラムノース、あるいはほかのヌクレオシド二リン酸六炭糖またはヌクレオシド二リン酸五炭糖、あるいはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
In another preferred example, the additives that regulate the enzyme activity are Ca 2+ , Co 2+ , Mn 2+ , Ba 2+ , Al 3+ , Ni 2+ , Zn 2+ , or Fe 2 . Selected from the group consisting of + .
In another preferred example, the additives that regulate the enzyme activity are Ca 2+ , Co 2+ , Mn 2+ , Ba 2+ , Al 3+ , Ni 2+ , Zn 2+ , or Fe 2 . A substance that can produce + .
In another preferred example, the sugar donor is nucleoside diphosphate sugar, UDP-glucose, ADP-glucose, TDP-glucose, CDP-glucose, GDP-glucose, UDP-acetylglucose, ADP-acetylglucose, TDP-acetylglucose, CDP-acetylglucose, GDP-acetylglucose, UDP-xylose, ADP-xylose, TDP-xylose, CDP-xylose, GDP-xylose, UDP-xylose, UDP-galacturonic acid, ADP-galacturonic acid, TDP -Galacturonic acid, CDP-galacturonic acid, GDP-galacturonic acid, UDP-galactose, ADP-galactose, TDP-galactose, CDP-galactose, GDP-galactose, UDP-arabinose, ADP-arabinose, TDP-arabinose, CDP-arabinose, A group consisting of GDP-arabinose, UDP-ramnorth, ADP-ramnorth, TDP-ramnorth, CDP-ramnorth, GDP-ramnorth, or other nucleoside diphosphate hexacarbonate or nucleoside diphosphate pentacarbonate, or a combination thereof. Is selected from.

もう一つの好適な例において、前記の糖ドナーはウリジン二リン酸糖で、UDP-グルコース、UDP-キシロース、UDP-ガラクツロン酸、UDP-ガラクトース、UDP-アラビノース、UDP-ラムノース、あるいはほかのウリジン二リン酸六炭糖またはウリジン二リン酸五炭糖、あるいはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、反応系のpHは、pH4.0~10.0で、好ましくはpH5.5~9.0である。
もう一つの好適な例において、反応系の温度は、10℃~105℃で、好ましくは20℃~50℃である。
もう一つの好適な例において、前記のダンマレンジオールの合成代謝経路における鍵遺伝子は、ダンマレンジオール合成酵素遺伝子を含むが、これに限定されない。
In another preferred example, the sugar donor is uridine diphosphate sugar, UDP-glucose, UDP-xylose, UDP-galacturonic acid, UDP-galactose, UDP-arabinose, UDP-ramnose, or other uridine diphosphate. It is selected from the group consisting of hexacarbonic acid phosphate, pentacarbonic acid uridine diphosphate, or a combination thereof.
In another preferred example, the pH of the reaction system is pH 4.0 to 10.0, preferably pH 5.5 to 9.0.
In another preferred example, the temperature of the reaction system is 10 ° C to 105 ° C, preferably 20 ° C to 50 ° C.
In another preferred example, the key gene in the above-mentioned synthetic metabolic pathway of dammarendiol includes, but is not limited to, the dammarendiol synthase gene.

もう一つの好適な例において、前記のプロトパナキサジオールの合成代謝経路における鍵遺伝子は、ダンマレンジオール合成酵素遺伝子、プロトパナキサジオール合成のシトクロムP450遺伝子CYP716A47およびその還元酵素遺伝子、あるいはこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
もう一つの好適な例において、前記グリコシル触媒反応の基質は式(I)化合物で、かつ前記の産物は式(II)化合物である。
もう一つの好適な例において、前記式(I)化合物はプロトパナキサジオールPPDで、かつ式(II)化合物はギンセノシドRh2であるか、あるいは
前記式(I)化合物はCompound Kで、かつ式(II)化合物はギンセノシドF2である。
In another preferred example, the key genes in the synthetic metabolic pathway of protopanaxadiol are the dammarene diol synthase gene, the cytochrome P450 gene CYP716A47 for protopanaxadiol synthesis and its reductase gene, or a combination thereof. , But not limited to.
In another preferred example, the substrate for the glycosyl-catalyzed reaction is a compound of formula (I) and the product of which is a compound of formula (II).
In another preferred example, the compound of formula (I) is protopanaxadiol PPD and the compound of formula (II) is ginsenoside Rh2, or the compound of formula (I) is Compound K and formula ( II) The compound is ginsenoside F2.

本発明の第七の側面では、遺伝子操作された宿主細胞であって、本発明の第三の側面に記載のベクターを含むか、あるいはゲノムに本発明の第二の側面に記載のポリヌクレオチドが組み込まれた宿主細胞を提供する。
もう一つの好適な例において、前記の糖転移酵素は、本発明の第一の側面に記載のポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドである。
もう一つの好適な例において、前記糖転移酵素をコードするヌクレオチド配列は、本発明の第二の側面に記載のものである。
もう一つの好適な例において、前記の細胞は、原核細胞または真核細胞である。
A seventh aspect of the invention is a genetically engineered host cell that comprises the vector described in the third aspect of the invention or has the polynucleotide described in the second aspect of the invention in its genome. Provides integrated host cells.
In another preferred example, the glycosyltransferase is the polypeptide according to the first aspect of the invention or a derivative polypeptide thereof.
In another preferred example, the nucleotide sequence encoding the glycosyltransferase is described in the second aspect of the invention.
In another preferred example, the cell is a prokaryotic cell or a eukaryotic cell.

もう一つの好適な例において、前記の宿主細胞は真核細胞で、たとえば酵母細胞または植物細胞である。
もう一つの好適な例において、前記の宿主細胞は、出芽酵母細胞である。
もう一つの好適な例において、前記の宿主細胞は原核細胞で、たとえば大腸菌である。
もう一つの好適な例において、前記の宿主細胞は、オタネニンジン細胞である。
もう一つの好適な例において、前記の宿主細胞は、自然で式(II)化合物を生成する細胞ではない。
In another preferred example, the host cell is a eukaryotic cell, such as a yeast cell or a plant cell.
In another preferred example, the host cell is a budding yeast cell.
In another preferred example, the host cell is a prokaryotic cell, eg E. coli.
In another preferred example, the host cell is Panax ginseng cell.
In another preferred example, the host cell is not a cell that naturally produces compound (II).

もう一つの好適な例において、前記の宿主細胞は、自然でギンセノサイドRh2またはギンセノサイドF2を生成する細胞ではない。
もう一つの好適な例において、前記のダンマレンジオールの合成代謝経路における鍵遺伝子は、ダンマレンジオール合成酵素遺伝子を含むが、これに限定されない。
もう一つの好適な例において、前記の宿主細胞に含まれるプロトパナキサジオールの合成代謝経路における鍵遺伝子は、ダンマレンジオール合成酵素遺伝子、プロトパナキサジオール合成のシトクロムP450遺伝子CYP716A47およびその還元酵素遺伝子、あるいはこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
In another preferred example, the host cell is not a cell that spontaneously produces ginsenoside Rh2 or ginsenoside F2.
In another preferred example, the key gene in the above-mentioned synthetic metabolic pathway of dammarendiol includes, but is not limited to, the dammarendiol synthase gene.
In another preferred example, the key genes in the synthetic metabolic pathway of protopanaxadiol contained in the host cell are the dammalendiol synthase gene, the cytochrome P450 gene CYP716A47 for protopanaxadiol synthesis and its reductase gene. , Or combinations thereof, but not limited to these.

本発明の第八の側面では、本発明の第七の側面に記載の宿主細胞の使用であって、酵素触媒試薬を製造するため、あるいは糖転移酵素を生産するため、あるいは触媒細胞としてのため、あるいはグリコシル化されたテトラシクロトリテルペン系化合物を生成するための使用を提供する。
もう一つの好適な例において、前記テトラシクロトリテルペン系化合物は式(II)化合物である。
もう一つの好適な例において、前記の宿主細胞は、式(I)化合物に対するグリコシル化反応によって、式(II)化合物を生成するために使用される。
もう一つの好適な例において、前記の宿主細胞は、プロトパナキサジオールPPDおよび/またはCompound Kに対するグリコシル化反応によって、ギンセノサイドRh2および/またはギンセノサイドF2を生成するために使用される。
The eighth aspect of the invention is the use of the host cell according to the seventh aspect of the invention, for the production of enzyme-catalyzed reagents, for the production of glycosylated enzymes, or for catalytic cells. , Or use for producing glycosylated tetracyclotriterpene-based compounds.
In another preferred example, the tetracyclotriterpene compound is a compound of formula (II).
In another preferred example, the host cell is used to produce a compound of formula (II) by a glycosylation reaction to the compound of formula (I).
In another preferred example, the host cell is used to produce ginsenoside Rh2 and / or ginsenoside F2 by a glycosylation reaction to protopanaxadiol PPD and / or Compound K.

本発明の第九の側面では、遺伝子組み換え植物を生成する方法であって、本発明の第七の側面に記載の遺伝子操作された宿主細胞を植物に再生させ、かつ前記の遺伝子操作された宿主細胞が植物細胞である工程を含む方法を提供する。
もう一つの好適な例において、前記の遺伝子操作された宿主細胞は、オタネニンジン細胞、アメリカニンジン細胞、サンシチニンジン細胞、タバコ細胞から選ばれる。
The ninth aspect of the present invention is a method for producing a genetically modified plant, wherein the genetically engineered host cell according to the seventh aspect of the present invention is regenerated into a plant, and the genetically engineered host is described above. Provided is a method comprising a step in which the cell is a plant cell.
In another preferred example, the genetically engineered host cell is selected from Panax ginseng cells, American ginseng cells, Panax notoginseng cells, tobacco cells.

もちろん、本発明の範囲内において、本発明の上記の各技術特徴および下記(たとえば実施例)の具体的に記述された各技術特徴は互いに組み合わせ、新しい、または好適な技術方案を構成できることが理解される。紙数に限りがあるため、ここで逐一説明しない。
Of course, within the scope of the present invention, it is understood that the above technical features of the present invention and the specifically described technical features of the following (eg, Examples) can be combined with each other to form a new or suitable technical plan. Will be done. Since the number of papers is limited, I will not explain it here one by one.

図1は、糖転移酵素遺伝子Pn50のアガロースゲル電気泳動パターンである。FIG. 1 is an agarose gel electrophoresis pattern of the glycosyltransferase gene Pn50. 図2は、糖転移酵素遺伝子Pn50によるギンセノサイドの触媒のTLC分析図である。FIG. 2 is a TLC analysis diagram of a ginsenoside catalyst by the glycosyltransferase gene Pn50. 図3は、Pn50で組み換え出芽酵母菌株を構築して希少ギンセノサイドRh2を生産する場合のHPLC分析図である。FIG. 3 is an HPLC analysis diagram in the case of constructing a recombinant Saccharomyces cerevisiae strain with Pn50 to produce rare ginsenoside Rh2. 図4は、Pn50タンパク質の突然変異体であるPn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2以及UGT-MUT3で組み換え出芽酵母菌株を構築して希少ギンセノサイドRh2を生産する場合の発酵生産量の比較分析である。Figure 4 shows the fermentation production of rare ginsenoside Rh2 by constructing a recombinant Saccharomyces cerevisiae strain with Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2 and above and UGT-MUT3, which are mutants of the Pn50 protein. It is a comparative analysis.

具体的な実施形態
本発明者は幅広く深く研究したところ、初めてテルペン系化合物ののグルコシル化の触媒および新たなサポニンの合成におけるサンシチニンジン糖転移酵素Pn50(配列番号4)およびオタネニンジン由来の糖転移酵素UGTPg45の突然変異体8E7(配列番号21)、サンシチニンジン糖転移酵素の突然変異体Pn50-Q222H-VE(配列番号41)、UGT-MUT1(配列番号35)、UGT-MUT2(配列番号37)およびUGT-MUT3(配列番号39)の使用を提供することができた。
Specific Embodiments The present inventor has conducted extensive and in-depth research for the first time to catalyze the glucosylation of terpene compounds and to synthesize glucosyltransferases of sancithininjin glycosyltransferase Pn50 (SEQ ID NO: 4) and otaneninjin in the synthesis of new saponins. Enzyme UGTPg45 mutant 8E7 (SEQ ID NO: 21), Sancithinin gin Glucuronosyltransferase mutant Pn50-Q222H-VE (SEQ ID NO: 41), UGT-MUT1 (SEQ ID NO: 35), UGT-MUT2 (SEQ ID NO: 37) ) And UGT-MUT3 (SEQ ID NO: 39) could be provided.

具体的に、本発明の糖転移酵素は、特異的にかつ効率的にテトラシクロトリテルペン化合物の基質、および/または糖ドナーからのグリコシル基をテトラシクロトリテルペン系化合物のC-3位の水酸基に転移させるのを触媒することができる。特に効率的にプロトパナキサジオールPPDを抗腫瘍活性を有する希少ギンセノサイドRh2に、希少ギンセノサイドCompound K(PPDのC20位に一つのグルコシル基による修飾がある)を産物であるギンセノサイドF2に転化させることができる。意外なことに、プロトパナキサジオールを生産する出芽酵母菌株にサンシチニンジン由来の糖転移酵素遺伝子Pn50を導入して構成された組換え出芽酵母菌株ZWBY04RS-Pn50は希少ギンセノサイドRh2を合成することができ、そして野生型オタネニンジン由来の糖転移酵素遺伝子UGTPg45を導入された菌株ZWBY04RS-UGTPg45と比べ、菌株ZWBY04RS-Pn50のギンセノサイドRh2の生産量が28%向上し(45.55/35.66-1=28%)、ランダム突然変異によってUGTPg45を改造して得られた突然変異体遺伝子8E7で構造された希少ギンセノサイドRh2を人工的に合成する菌株ZWBY04RS-8E7は、Rh2生産量がUGTPg45で構築された菌株ZWBY04RS-UGTPg45の生産量よりも70%向上した(60.48/35.66-1=70%)。部位特異的突然変異によってPn50を改造して得られた突然変異体遺伝子Pn50-Q222H-VEで構築された希少ギンセノサイドRh2を人工的に合成する菌株ZWBY04RS-QEは、Rh2生産量がUGTPg45で構築された菌株ZWBY04RS-UGTPg45の生産量よりも66%向上した(59.09/35.66-1=66%)。部位特異的突然変異によってPn50-Q222H-VEをさらに改造して得られた突然変異体UGT-MUT1遺伝子で構築された希少ギンセノサイドRh2を人工的に合成する菌株ZWBY04RS-MUT1は、Rh2生産量がUGTPg45で構築された菌株ZWBY04RS-UGTPg45の生産量よりも90%向上した(67.96/35.66-1=90%)。部位特異的突然変異によってPn50-Q222H-VEをさらに改造して得られた突然変異体UGT-MUT2遺伝子で構築された希少ギンセノサイドRh2を人工的に合成する菌株ZWBY04RS-MUT2は、Rh2生産量がUGTPg45で構築された菌株ZWBY04RS-UGTPg45の生産量よりも120%向上した(78.29/35.66-1=120%)。部位特異的突然変異によってPn50-Q222H-VEをさらに改造して得られた突然変異体UGT-MUT3遺伝子で構築された希少ギンセノサイドRh2を人工的に合成する菌株ZWBY04RS-MUT3は、Rh2生産量がUGTPg45で構築された菌株ZWBY04RS-UGTPg45の生産量よりも134%向上した(83.53/35.66-1=134%)。 Specifically, the glycosyltransferase of the present invention specifically and efficiently transfers the substrate of the tetracyclotriterpene compound and / or the glycosyl group from the sugar donor to the hydroxyl group at the C-3 position of the tetracyclotriterpene-based compound. Can be catalyzed to cause. Particularly efficiently, protopanaxadiol PPD can be converted to the rare ginsenoside Rh2, which has antitumor activity, and the rare ginsenoside Compound K (modified by one glucosyl group at the C20 position of PPD) to the product ginsenoside F2. can. Surprisingly, the recombinant Saccharomyces cerevisiae strain ZWBY04RS-Pn50, which was constructed by introducing the saccharomyces cerevisiae-derived glycosyltransferase gene Pn50 into a Saccharomyces cerevisiae producing protopanaxadiol, can synthesize rare ginsenoside Rh2. The production of ginsenoside Rh2 in the strain ZWBY04RS-Pn50 was increased by 28% (45.55 / 35.66-1 = 28%) compared to the strain ZWBY04RS-UGTPg45 into which the saccharomyces cerevisiae gene UGTPg45 derived from wild-type Otaneninjin was introduced. The strain ZWBY04RS-8E7 that artificially synthesizes the rare ginsenoside Rh2 structured by the mutant gene 8E7 obtained by modifying UGTPg45 by random mutation is the strain ZWBY04RS-UGTPg45 whose Rh2 production is constructed by UGTPg45. 70% higher than production (60.48 / 35.66-1 = 70%). The strain ZWBY04RS-QE that artificially synthesizes the rare ginsenoside Rh2 constructed by the mutant gene Pn50-Q222H-VE obtained by modifying Pn50 by a site-specific mutation has a Rh2 production of UGTPg45. The production volume of the strain ZWBY04RS-UGTPg45 was improved by 66% (59.09 / 35.66-1 = 66%). The strain ZWBY04RS-MUT1 that artificially synthesizes the rare ginsenoside Rh2 constructed with the mutant UGT-MUT1 gene obtained by further modifying Pn50-Q222H-VE by site-specific mutation has an Rh2 production of UGTPg45. It was 90% higher than the production of the strain ZWBY04RS-UGTPg45 constructed in (67.96 / 35.66-1 = 90%). The strain ZWBY04RS-MUT2 that artificially synthesizes the rare ginsenoside Rh2 constructed with the mutant UGT-MUT2 gene obtained by further modifying Pn50-Q222H-VE by site-specific mutation has an Rh2 production of UGTPg45. It was 120% higher than the production of the strain ZWBY04RS-UGTPg45 constructed in (78.29/35.66-1 = 120%). The strain ZWBY04RS-MUT3 that artificially synthesizes the rare ginsenoside Rh2 constructed with the mutant UGT-MUT3 gene obtained by further remodeling Pn50-Q222H-VE by site-specific mutation has an Rh2 production of UGTPg45. The production volume of the strain ZWBY04RS-UGTPg45 constructed in 1 was improved by 134% (83.53 / 35.66-1 = 134%).

また、本発明は転化および触媒の方法も提供する。また、本発明の糖転移酵素は、ダンマレンジオールおよび/またはプロトパナキサジオールの合成代謝経路における鍵遺伝子(たとえばダンマレンジオール合成酵素遺伝子PgDDS、プロトパナキサジオール合成のシトクロムP450遺伝子CYP716A47およびその還元酵素遺伝子PgCPR1)と宿主細胞において共発現するか、あるいはギンセノサイドRh2を製造する遺伝子操作された細胞において、希少ギンセノサイドRh2を人工的に合成する菌株の構築に使用することができる。
また、本発明の糖転移酵素は、ダンマレンジオールおよび/またはプロトパナキサジオールの合成代謝経路における鍵遺伝子と宿主細胞において共発現させ、希少ギンセノサイドRh2を人工的に合成する菌株の構築に使用することができる。これに基づき、本発明を完成させた。
The present invention also provides conversion and catalytic methods. In addition, the glycosyltransferase of the present invention is a key gene in the synthetic metabolic pathway of danmalendiol and / or protopanaxadiol (for example, danmalendiol synthase gene PgDDS, cytochrome P450 gene CYP716A47 for protopanaxadiol synthesis and its reduction). It can be used to construct strains that co-express with the enzyme gene PgCPR1) in host cells or artificially synthesize rare ginsenoside Rh2 in genetically engineered cells that produce ginsenoside Rh2.
In addition, the glycosyltransferase of the present invention is used for constructing a strain that artificially synthesizes rare ginsenoside Rh2 by co-expressing it in a host cell with a key gene in the synthetic metabolic pathway of dammarene diol and / or protopanaxadiol. be able to. Based on this, the present invention has been completed.

定義
本明細書で用いられるように、用語「活性ポリペプチド」、「本発明のポリペプチドおよびその誘導体ポリペプチド」、「本発明の酵素」、「糖転移酵素」または「本発明の糖転移酵素」は、入れ替えて使用することができ、かつ当業者に理解される通常の意味を持つ。本発明の糖転移酵素は、糖ドナーのグリコシル基をテトラシクロトリテルペン系化合物のC-3位の水酸基に転移させる活性を有する。
Definitions As used herein, the terms "active polypeptide", "polypeptide of the invention and derivatives thereof", "enzyme of the invention", "glycotransferase" or "glycotransferase of the invention". "" Can be used interchangeably and has the usual meaning understood by those skilled in the art. The glycosyltransferase of the present invention has an activity of transferring the glycosyl group of a sugar donor to the hydroxyl group at the C-3 position of a tetracyclotriterpene-based compound.

本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素のアミノ酸配列は、配列番号19で示されるアミノ酸配列の222番目に該当するアミノ酸残基がGln以外で、かつ/または配列番号19で示されるアミノ酸配列の322番目に該当するアミノ酸残基がAla以外である。
本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素は、
i).配列番号19で示されるアミノ酸配列を有し、かつ222番目のアミノ酸残基がGln以外で、かつ/または322番目のアミノ酸残基がAla以外であるポリペプチド、あるいは
ii).i)で限定された配列が1個または複数個のアミノ酸残基、好ましくは1~20個、より好ましくは1~15個、より好ましくは1~10個、より好ましくは1~3個、最も好ましくは1個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を経てなる配列を有し、かつ基本的にi)で限定された単離されたポリペプチドの機能を有する、i)から誘導されたポリペプチドである。
本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素は、i)で限定された配列が1個または複数個のアミノ酸残基、好ましくは1~20個、より好ましくは1~15個、より好ましくは1~10個、より好ましくは1~3個、最も好ましくは1個のアミノ酸残基の付加を経てなる配列を有し、かつ基本的にi)で限定された単離されたポリペプチドの機能を有する、i)から誘導されたポリペプチドである。
In one preferred example of the present invention, the amino acid sequence of the glycosyltransferase of the present invention has an amino acid residue corresponding to the 222nd position of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 other than Gln and / or SEQ ID NO: 19. The amino acid residue corresponding to the 322nd position in the shown amino acid sequence is other than Ala.
In one preferred example of the invention, the glycosyltransferase of the invention is:
i). A polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 and having the 222nd amino acid residue other than Gln and / or the 322nd amino acid residue other than Ala, or
ii). The sequence limited in i) is one or more amino acid residues, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, more preferably 1 to 3, and most. Derived from i), preferably having a sequence consisting of substitutions, deletions or additions of one amino acid residue, and having the function of an isolated polypeptide essentially limited in i). It is a polypeptide.
In one preferred example of the invention, the glycosyltransferase of the invention has one or more amino acid residues, preferably 1-20, more preferably 1-15 sequences limited in i). , More preferably 1 to 10, more preferably 1 to 3, and most preferably 1 amino acid residue, and isolated in i). It is a polypeptide derived from i) having the function of a polypeptide.

本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素のアミノ酸配列は、配列番号19で示されるアミノ酸配列の222番目に該当するアミノ酸残基がHis、Asn、Gln、 LysおよびArgから選ばれる少なくとも一種である。
本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素のアミノ酸配列は、配列番号19で示されるアミノ酸配列の222番目に該当するアミノ酸残基がHisである。
本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素のアミノ酸配列は、配列番号19で示されるアミノ酸配列の322番目に該当するアミノ酸残基がVal、Ile、Leu、MetおよびPheから選ばれる少なくとも一種である。
本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素のアミノ酸配列は、配列番号19で示されるアミノ酸配列の322番目に該当するアミノ酸残基がValである。
本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素のアミノ酸配列は、配列番号19で示されるアミノ酸配列の222番目に該当するアミノ酸残基がHisで、配列番号19で示されるアミノ酸配列の322番目に該当するアミノ酸残基がValである。
In one preferred example of the present invention, in the amino acid sequence of the glycosyltransferase of the present invention, the amino acid residue corresponding to position 222 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 is selected from His, Asn, Gln, Lys and Arg. Is at least one kind.
In one preferred example of the present invention, in the amino acid sequence of the glycosyltransferase of the present invention, the amino acid residue corresponding to position 222 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 is His.
In one preferred example of the present invention, in the amino acid sequence of the glycosyltransferase of the present invention, the amino acid residue corresponding to position 322 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 is selected from Val, Ile, Leu, Met and Phe. Is at least one kind.
In one preferred example of the present invention, in the amino acid sequence of the glycosyltransferase of the present invention, the amino acid residue corresponding to position 322 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 is Val.
In one preferred example of the present invention, the amino acid sequence of the glycosyltransferase of the present invention is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, in which the amino acid residue corresponding to position 222 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 is His. The amino acid residue corresponding to the 322nd position of is Val.

本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素のアミノ酸配列は、配列番号19で示されるアミノ酸配列の247番目に該当するアミノ酸残基がAsn(N)以外で、かつ/または配列番号19で示されるアミノ酸配列の280番目に該当するアミノ酸残基がLys(K)以外である。
本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素は、
i).配列番号19で示されるアミノ酸配列を有し、かつ247番目のアミノ酸残基がAsn(N)以外で、かつ/または280番目のアミノ酸残基がLys(K)以外であるポリペプチド、あるいは
ii).i)で限定された配列が1個または複数個のアミノ酸残基、好ましくは1~20個、より好ましくは1~15個、より好ましくは1~10個、より好ましくは1~3個、最も好ましくは1個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を経てなる配列を有し、かつ基本的にi)で限定された単離されたポリペプチドの機能を有する、i)から誘導されたポリペプチドである。
In one preferred example of the present invention, the amino acid sequence of the glycosyltransferase of the present invention is such that the amino acid residue corresponding to position 247 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 is other than Asn (N) and / or the sequence. The amino acid residue corresponding to the 280th position of the amino acid sequence shown by No. 19 is other than Lys (K).
In one preferred example of the invention, the glycosyltransferase of the invention is:
i). A polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 and having the 247th amino acid residue other than Asn (N) and / or the 280th amino acid residue other than Lys (K), or
ii). The sequence limited in i) is one or more amino acid residues, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, more preferably 1 to 3, and most. Derived from i), preferably having a sequence consisting of substitutions, deletions or additions of one amino acid residue, and having the function of an isolated polypeptide essentially limited in i). It is a polypeptide.

本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素は、i)で限定された配列が1個または複数個のアミノ酸残基、好ましくは1~20個、より好ましくは1~15個、より好ましくは1~10個、より好ましくは1~3個、最も好ましくは1個のアミノ酸残基の付加を経てなる配列を有し、かつ基本的にi)で限定された単離されたポリペプチドの機能を有する、i)から誘導されたポリペプチドである。
本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素のアミノ酸配列は、配列番号19で示されるアミノ酸配列の247番目に該当するアミノ酸残基がSer(S)、Pro(P)、Ala(A)またはThr(T)から選ばれる少なくとも一種である。
本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素のアミノ酸配列は、配列番号19で示されるアミノ酸配列の247番目に該当するアミノ酸残基がSer(S)である。
In one preferred example of the invention, the glycosyltransferase of the invention has one or more amino acid residues, preferably 1-20, more preferably 1-15 sequences limited in i). , More preferably 1 to 10, more preferably 1 to 3, and most preferably 1 amino acid residue, and isolated in i). It is a polypeptide derived from i) having the function of a polypeptide.
In one preferred example of the present invention, in the amino acid sequence of the glycosyltransferase of the present invention, the amino acid residue corresponding to position 247 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 is Ser (S), Pro (P), Ala. At least one selected from (A) or Thr (T).
In one preferred example of the present invention, in the amino acid sequence of the glycosyltransferase of the present invention, the amino acid residue corresponding to position 247 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 is Ser (S).

本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素のアミノ酸配列は、配列番号19で示されるアミノ酸配列の280番目に該当するアミノ酸残基がIle(I)、Asn(N)、Ser(S)またはAla(A)から選ばれる少なくとも一種である。
本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素のアミノ酸配列は、配列番号19で示されるアミノ酸配列の280番目に該当するアミノ酸残基がIle(I)である。
本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素のアミノ酸配列は、配列番号19で示されるアミノ酸配列の247番目に該当するアミノ酸残基がSer(S)で、配列番号19で示されるアミノ酸配列の280番目に該当するアミノ酸残基がIle(I)である。
In one preferred example of the present invention, in the amino acid sequence of the glycosyltransferase of the present invention, the amino acid residue corresponding to the 280th position of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 is Ile (I), Asn (N), Ser. At least one selected from (S) or Ala (A).
In one preferred example of the present invention, in the amino acid sequence of the glycosyltransferase of the present invention, the amino acid residue corresponding to position 280 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 is Ile (I).
In one preferred example of the present invention, in the amino acid sequence of the glycosyltransferase of the present invention, the amino acid residue corresponding to position 247 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 is Ser (S), which is shown by SEQ ID NO: 19. The amino acid residue corresponding to the 280th position in the amino acid sequence is Ile (I).

本発明の一つの好適な例において、本発明の糖転移酵素は、以下の群から選ばれる:
(a)配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41で示されるアミノ酸配列を有するポリペプチド;
(b)配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41で示されるアミノ酸配列のポリペプチドが1個または複数個のアミノ酸残基、好ましくは1~20個、より好ましくは1~15個、より好ましくは1~10個、より好ましくは1~3個、最も好ましくは1個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を経てなるもの、あるいはシグナルペプチド配列を付加してなるもので、かつ糖転移酵素活性を有す誘導体ポリペプチド;
(c)配列に(a)または(b)に記載のポリペプチド配列が含まれる誘導体ポリペプチド、
(d)アミノ酸配列の配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41で示されるアミノ酸配列との相同性が≧85%(好ましくは≧90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%)で、かつ糖転移酵素活性を有す誘導体ポリペプチド。
In one preferred example of the invention, the glycosyltransferases of the invention are selected from the following group:
(A) A polypeptide having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 41;
(B) The polypeptide of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 41 is one or more amino acid residues, preferably 1 to 20. Amino acid residues, more preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, more preferably 1 to 3, and most preferably 1 amino acid residue substituted, deleted or added, or a signal peptide. A derivative polypeptide having an added sequence and having glycosyltransferase activity;
(C) A derivative polypeptide containing the polypeptide sequence according to (a) or (b) in the sequence,
(D) The homology of the amino acid sequence with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 41 is ≧ 85% (preferably ≧ 90%, 91). %, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99%) and a derivative polypeptide having glycosyltransferase activity.

具体的な実施形態において、本発明の糖転移酵素の活性とは、糖ドナーのグリコシル基をテトラシクロトリテルペン系化合物のC-3位の水酸基に転移させる活性である。
本発明の一つの好適な例において、サンシチニンジンからクローニングされた新たな糖転移酵素遺伝子Pn50を利用し、複数のダンマラン型ギンセノサイドのC位のグルコシル化を触媒することができる。
サンシチニンジン転写群のデータを分析したところ、その中から連結して一つの全長の糖転移酵素の遺伝子配列を得、Pn50と名付けた。クローンベクターPMDT-18Tにクローニングした後、発現プライマーを設計して大腸菌発現ベクターpET28aに構築し、大腸菌において誘導して発現させた。得られたタンパク質は、プロトパナキサジオールおよびCompound KのC3位の水酸基のグルコシル化を触媒することができる。
前記サンシチニンジン糖転移酵素遺伝子Pn50は、オタネニンジン由来のUGTPg45に代わってRh2生産量を大幅に向上させることができる(28%向上)。
In a specific embodiment, the activity of the glycosyltransferase of the present invention is an activity of transferring the glycosyl group of a sugar donor to the hydroxyl group at the C-3 position of a tetracyclotriterpene-based compound.
In one preferred example of the invention, a novel glycosyltransferase gene Pn50 cloned from Panax notoginseng can be utilized to catalyze the C-position glucosylation of multiple dammarane-type ginsenosides.
When the data of the Panax notoginseng transcription group was analyzed, the gene sequence of one full-length glycosyltransferase was obtained by linking them and named Pn50. After cloning into the clone vector PMDT-18T, an expression primer was designed, constructed on the E. coli expression vector pET28a, and induced and expressed in E. coli. The resulting protein can catalyze the glucosylation of the hydroxyl group at the C3 position of protopanaxadiol and Compound K.
The Panax notoginseng glycosyltransferase gene Pn50 can significantly improve Rh2 production (28% improvement) in place of UGTPg45 derived from Panax notoginseng.

本発明のもう一つの好適な例において、糖転移酵素突然変異体タンパク質8E7を提供する。前記糖転移酵素突然変異体タンパク質はオタネニンジン由来の野生型遺伝子UGTPg45の突然変異体タンパク質で、前記突然変異糖転移酵素遺伝子8E7はオタネニンジン由来の野生型遺伝子UGTPg45に代わってRh2生産量を大幅に向上させることができる(70%向上)。
本発明のもう一つの好適な例において、糖転移酵素突然変異体タンパク質Pn50-Q222H-VEを提供する。前記糖転移酵素突然変異体タンパク質はサンシチニンジン由来の野生型遺伝子Pn50の突然変異体タンパク質で、前記突然変異糖転移酵素遺伝子Pn50-Q222H-VEはオタネニンジン由来の野生型遺伝子UGTPg45に代わってRh2生産量を大幅に向上させることができる(66%向上)。
In another preferred example of the invention, the glycosyltransferase mutant protein 8E7 is provided. The glycosyltransferase mutant protein is a mutant protein of the wild-type gene UGTPg45 derived from Otaneninjin, and the mutant glycosyltransferase gene 8E7 replaces the wild-type gene UGTPg45 derived from Otaneninjin to significantly improve Rh2 production. Can be (70% improvement).
In another preferred example of the present invention, the glycosyltransferase mutant protein Pn50-Q222H-VE is provided. The glycosyltransferase mutant protein is a mutant protein of the wild-type gene Pn50 derived from Sanshitininjin, and the mutant glycosyltransferase gene Pn50-Q222H-VE produces Rh2 in place of the wild-type gene UGTPg45 derived from Otaneninjin. The amount can be significantly improved (66% improvement).

本発明のもう一つの好適な例において、糖転移酵素突然変異体タンパク質UGT-MUT1を提供する。前記糖転移酵素突然変異体タンパク質はサンシチニンジン由来の野生型遺伝子Pn50の突然変異体タンパク質で、前記突然変異糖転移酵素遺伝子UGT-MUT1はオタネニンジン由来の野生型遺伝子UGTPg45に代わってRh2生産量を大幅に向上させることができる(90%向上)。
本発明のもう一つの好適な例において、糖転移酵素突然変異体タンパク質UGT-MUT2を提供する。前記糖転移酵素突然変異体タンパク質はサンシチニンジン由来の野生型遺伝子Pn50の突然変異体タンパク質で、前記突然変異糖転移酵素遺伝子UGT-MUT2はオタネニンジン由来の野生型遺伝子UGTPg45に代わってRh2生産量を大幅に向上させることができる(120%向上)。
In another preferred example of the invention, the glycosyltransferase mutant protein UGT-MUT1 is provided. The glycosyltransferase mutant protein is a mutant protein of the wild-type gene Pn50 derived from Sanshitininjin, and the mutant glycosyltransferase gene UGT-MUT1 replaces the wild-type gene UGTPg45 derived from Otaneninjin to produce Rh2. Can be significantly improved (90% improvement).
In another preferred example of the invention, the glycosyltransferase mutant protein UGT-MUT2 is provided. The glycosyltransferase mutant protein is a mutant protein of the wild-type gene Pn50 derived from Sanshitininjin, and the mutant glycosyltransferase gene UGT-MUT2 replaces the wild-type gene UGTPg45 derived from Otaneninjin to produce Rh2. Can be significantly improved (120% improvement).

本発明のもう一つの好適な例において、糖転移酵素突然変異体タンパク質UGT-MUT3を提供する。前記糖転移酵素突然変異体タンパク質はサンシチニンジン由来の野生型遺伝子Pn50の突然変異体タンパク質で、前記突然変異糖転移酵素遺伝子UGT-MUT3はオタネニンジン由来の野生型遺伝子UGTPg45に代わってRh2生産量を大幅に向上させることができる(134%向上)。
当業者に周知のように、ポリペプチドの一部の領域、たとえば重要でない領域で少数のアミノ酸残基を変えても生物活性が変わらず、たとえば、適切にあるアミノ酸を置換した配列ではその活性が影響されない(Watsonら,Molecular Biology of The Gene,第四版,1987,The Benjamin/Cummings Pub. Co. P224を参照する)。そのため、当業者は、得られた分子が必要な生物活性を維持することを保証しながら、このような置換を行うことができる。
In another preferred example of the invention, the glycosyltransferase mutant protein UGT-MUT3 is provided. The glycosyltransferase mutant protein is a mutant protein of the wild-type gene Pn50 derived from Sanshitininjin, and the mutant glycosyltransferase gene UGT-MUT3 replaces the wild-type gene UGTPg45 derived from Otaneninjin to produce Rh2. Can be significantly improved (134% improvement).
As is well known to those skilled in the art, changing a small number of amino acid residues in some regions of a polypeptide, eg, unimportant regions, does not change the biological activity, for example, in a sequence substituted with a suitable amino acid. Not affected (see Watson et al., Molecular Biology of The Gene, 4th Edition, 1987, The Benjamin / Cummings Pub. Co. P224). As such, one of ordinary skill in the art can make such substitutions while ensuring that the resulting molecule maintains the required biological activity.

そのため、本発明のポリペプチドは、配列番号19で示されるアミノ酸配列の222番目に該当するアミノ酸残基がGln以外で、かつ/または配列番号19で示されるアミノ酸配列の322番目に該当するアミノ酸残基がAla以外であるものに基づき、さらに突然変異させながら、本発明の糖転移酵素の機能と活性を維持することができる。たとえば、本発明の糖転移酵素は、(a) アミノ酸配列が配列番号21で示されるもので、あるいは(b) (a)で限定された配列が1個または複数個のアミノ酸残基、好ましくは1~20個、より好ましくは1~15個、より好ましくは1~10個、より好ましくは1~3個、最も好ましくは1個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を経てなる配列を含み、かつ基本的に(a)で限定されたポリペプチドの機能を有する、(a)から誘導されたポリペプチドである。 Therefore, in the polypeptide of the present invention, the amino acid residue corresponding to the 222nd position of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 is other than Gln, and / or the amino acid residue corresponding to the 322nd position of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19. Based on a group other than Ala, the function and activity of the glycosyltransferase of the present invention can be maintained while further mutating. For example, in the glycosyltransferase of the present invention, (a) the amino acid sequence is shown by SEQ ID NO: 21, or (b) the sequence limited by (a) is one or more amino acid residues, preferably. Sequences consisting of 1 to 20, more preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, more preferably 1 to 3, and most preferably 1 amino acid residue substitution, deletion or addition. It is a polypeptide derived from (a) that contains and basically has the function of the polypeptide limited in (a).

本発明において、本発明の糖転移酵素は、アミノ酸配列が配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41で示される糖転移酵素と比較すると、20個以下、好ましくは10個以下、より好ましくは3個以下、さらに好ましくは2個以下、最も好ましくは1個のアミノ酸が類似または近い性質を持つアミノ酸に置換されてなる突然変異体を含む。これらの保存的突然変異体は、たとえば下記表に示されるようにアミノ酸の置換を行って生成することができる。 In the present invention, the glycosyltransferase of the present invention has 20 amino acid transferases as compared with the glycosyltransferases whose amino acid sequences are represented by SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 41. Hereinafter, it comprises a mutant in which 10 or less, more preferably 3 or less, still more preferably 2 or less, and most preferably 1 amino acid is replaced with an amino acid having similar or similar properties. These conservative mutants can be produced, for example, by substituting amino acids as shown in the table below.

Figure 0007086107000003
さらに、本発明は、本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを提供する。用語「ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド」は、このポリペプチドをコードするポリヌクレオチドでもよく、さらに付加のコードおよび/または非コード配列を含むポリヌクレオチドでもよい。
そのため、本発明書で用いられる「含有する」、「有する」または「含む」は、「含める」、「主に…で構成される」、「基本的に…で構成される」および「…で構成される」を含む。「主に…で構成される」、「基本的に…で構成される」および「…で構成される」は、「含有する」、「有する」または「含む」の下位概念に該当する。
Figure 0007086107000003
In addition, the invention provides polynucleotides encoding the polypeptides of the invention. The term "polynucleotide encoding a polypeptide" may be a polynucleotide encoding this polypeptide, as well as a polynucleotide comprising an additional coding and / or non-coding sequence.
Therefore, "contains", "has" or "includes" used in the present invention includes "includes", "mainly composed of ...", "basically composed of ..." and "...". Includes "composed". "Mainly composed of ...", "basically composed of ..." and "consisting of ..." correspond to the subordinate concepts of "contains", "has" or "contains".

配列番号19で示されるアミノ酸配列の222/322/247/280番目に該当するアミノ酸残基
当業者に周知のように、あるタンパク質のアミノ酸配列において一部のアミノ酸残基に対して様々な突然変異、たとえば置換、付加または欠失をさせながら、得られる突然変異体が元のタンパク質の機能や活性を維持するようにすることができる。そのため、当業者は、本発明で具体的に公開されたアミノ酸配列に対してある程度の変更を行って必要な活性を維持する突然変異体を得ることができるため、そうすると、このような突然変異体における配列番号19で示されるアミノ酸配列の222/322/247/280番目のアミノ酸残基に該当するアミノ酸残基が222/322/247/280番目ではなくなる場合があるが、このように得られる突然変異体も本発明の保護範囲に含まれる。
Amino acid residues corresponding to positions 222/322/247/280 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19, as is well known to those skilled in the art, various mutations in the amino acid sequence of a protein for some amino acid residues. , For example, substitutions, additions or deletions can be made to ensure that the resulting mutant maintains the function or activity of the original protein. Therefore, those skilled in the art can obtain a mutant that maintains the required activity by making some changes to the amino acid sequence specifically disclosed in the present invention, and thus such a mutant. The amino acid residue corresponding to the 222/322/247/280th amino acid residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 in the above may not be the 222/322/247/280th amino acid residue. Variants are also included in the scope of protection of the invention.

本明細書で用いられる用語「該当する」は、当業者に理解される通常の意味を持つ。具体的に、「該当する」とは、2つの配列に対し、相同性または配列同一性のアラインメントを行い、一方の配列のもう一方の配列における所定の位置に該当する位置である。そのため、「配列番号19で示されるアミノ酸配列の222/322/247/280番目のアミノ酸残基に該当するアミノ酸残基」の場合、配列番号19で示されるアミノ酸配列の一方の末端に6-Hisタグを付加すると、得られる突然変異体における配列番号19で示されるアミノ酸配列の222/322/247/280番目に該当する残基が228/328/253/286番目になり得る。また、配列番号19で示されるアミノ酸配列における少数のアミノ酸残基(たとえば2個)を削除すると、得られる突然変異体における配列番号19で示されるアミノ酸配列の222/322/247/280番目に該当する残基が220/320/245/278番目などになり得る。さらに、たとえば、400個のアミノ酸残基を有する配列が配列番号19で示されるアミノ酸配列の20~420番目と高い相同性または配列同一性を有すると、得られる変異体における配列番号19で示されるアミノ酸配列の222/322/247/280番目に該当する残基が202/302/227/260番目になり得る。
具体的な実施形態において、前記相同性または配列同一性は、80%以上でもよいが、好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%~98%、最も好ましくは99%以上である。
As used herein, the term "applicable" has the usual meaning understood by one of ordinary skill in the art. Specifically, "corresponding" is a position corresponding to a predetermined position in the other sequence of one sequence by aligning the two sequences with homology or sequence identity. Therefore, in the case of "amino acid residue corresponding to the 222/322/247/280th amino acid residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19, 6-His is located at one end of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19." When tagged, the residue corresponding to the 222/322/247/280 position of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 in the obtained mutant can be the 228/328/253/286 position. In addition, if a small number of amino acid residues (for example, 2) in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 are deleted, it corresponds to the 222/322/247/280 position of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 in the obtained mutant. Residues can be 220/320/245/278th and so on. Further, for example, a sequence having 400 amino acid residues has high homology or sequence identity with positions 20-420 of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 19, as shown by SEQ ID NO: 19 in the resulting variant. The residue corresponding to position 222/322/247/280 of the amino acid sequence can be position 202/302/227/260.
In a specific embodiment, the homology or sequence identity may be 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% to 98%, and most preferably 99% or more.

当業者に周知の配列の相同性または同一性の測定方法は、分子計算生物学(Computational Molecular Biology),Lesk,A.M.編集,オクスフォード大学出版社,ニューヨーク,1988、バイオコンピューティング:情報科学および ゲノムプロジェクト(Biocomputing:Informatics and Genome Projects),Smith,D.W.編集,アカデミック・プレス,ニューヨーク,1993、配列データのコンピューター分析(Computer Analysis of Sequence Data),第I部,Griffin,A.M.及びGriffin,H.G.編集,Humana Press,ニュージャージー,1994、分子生物学における配列分析(Sequence Analysis in Molecular Biology),von Heinje,G.,アカデミック・プレス,1987および配列分析プライマー(Sequence Analysis Primer),Gribskov,M.及びDevereux,J.編集M Stockton Press,ニューヨーク,1991およびCarillo,H.及びLipman,D.,SIAM J. Applied Math.,48:1073(1988)を含むが、これらに限定されない。同一性測定の好適な方法は、測定される配列の間で最大のマッチを得るものである。同一性の測定方法は、公衆に得られるコンピュータープログラムに組み込まれている。2つの配列の間の同一性の測定に好適なコンピュータープログラムは、GCGプログラムパック (Devereux,J.ら,1984)、BLASTP、BLASTNやFASTA(Altschul,S,F.ら,1990)を含むが、これらに限定されない。公衆は、NCBIやほかのリソースからBLASTXプログラム(BLASTマニュアル,Altschul,S.ら,NCBI NLM NIH Bethesda,Md.20894、Altschul,S.ら,1990)を得ることができる。よく知られるSmith Waterman法も同一性の測定に使用することができる。
Methods of measuring sequence homology or identity well known to those of skill in the art are Molecular Biology, Lesk, AM Editing, Oxford University Press, New York, 1988, Biocomputing: Information Science and Genome Projects. (Biocomputing: Informatics and Genome Projects), Smith, DW Editing, Academic Press, New York, 1993, Computer Analysis of Sequence Data, Part I, Griffin, AM and Griffin, HG Editing, Humana Press , New Jersey, 1994, Sequence Analysis in Molecular Biology, von Heinje, G., Academic Press, 1987 and Sequence Analysis Primer, Gribskov, M. and Devereux, J. M Stockton Press, New York, 1991 and Carillo, H. and Lipman, D., SIAM J. Applied Math., 48: 1073 (1988), but not limited to these. A preferred method of identity measurement is to obtain the maximum match between the sequences being measured. Identity measurement methods are built into publicly available computer programs. Computer programs suitable for measuring identity between two sequences include the GCG Program Pack (Devereux, J. et al., 1984), BLASTP, BLASTN and FASTA (Altschul, S, F. et al., 1990), although Not limited to these. The public can obtain BLASTX programs from NCBI and other resources (BLAST Manual, Altschul, S. et al., NCBI NLM NIH Bethesda, Md.20894, Altschul, S. et al., 1990). The well-known Smith Waterman method can also be used to measure identity.

特別に説明しない限り、ここに記載のギンセノシドとサポゲニンは、C20位がSおよび/またはR配置であるギンセノシドとサポゲニンである。
本明細書で用いられるように、「単離されたポリペプチド」とは、ポリペプチドに実質的に自然でそれに関連するほかのタンパク質、脂質、糖類またはほかの物質が含まれないことである。当業者は標準のタンパク質精製技術によって前記ポリペプチドを精製することができる。実質的に純粋なポリペプチドは、非還元ポリアクリルアミドゲルでは単一のメインバンドが現れる。前記ポリペプチドの純度は、アミノ酸配列でさらに分析することもできる。
本発明の活性ポリペプチドは、組み換えポリペプチド、天然ポリペプチド、合成ポリペプチドでもよい。本発明のポリペプチドは、天然精製の産物、あるいは化学合成の産物、あるいは組換え技術で原核または真核宿主(たとえば、細菌、酵母、植物)から生成するものでもよい。組み換え生産プロセスで用いられる宿主にによって、本発明のポリペプチドは、グリコシル化されたものでもよく、又はグリコシル化されていないものでもよい。また、本発明のポリペプチドは、開始のメチオニン残基を含有してもよく、含有しなくてもよい。
Unless otherwise stated, the ginsenosides and sapogenins described herein are ginsenosides and sapogenins in which the C20 position is the S and / or R configuration.
As used herein, "isolated polypeptide" means that the polypeptide is substantially free of other proteins, lipids, sugars or other substances associated with it. One of ordinary skill in the art can purify the polypeptide by standard protein purification techniques. Substantially pure polypeptides show a single main band on non-reducing polyacrylamide gels. The purity of the polypeptide can also be further analyzed by amino acid sequence.
The active polypeptide of the present invention may be a recombinant polypeptide, a natural polypeptide, or a synthetic polypeptide. The polypeptides of the invention may be naturally purified products, chemically synthesized products, or produced from prokaryotic or eukaryotic hosts (eg, bacteria, yeast, plants) by recombinant techniques. Depending on the host used in the recombinant production process, the polypeptides of the invention may be glycosylated or non-glycosylated. In addition, the polypeptide of the present invention may or may not contain an initiating methionine residue.

本発明は、さらに、前記ポリペプチドの断片、誘導体および類似体を含む。本明細書で用いられるように、用語の「断片」、「誘導体」および「類似体」とは、実質的に前記ポリペプチドと同じ生物学的機能または活性を維持するポリペプチドである。
本発明のポリペプチドの断片、誘導体や類似体は、(i)1個または複数個の保存的または非保存的なアミノ酸残基(好ましくは保存的なアミノ酸残基)が置換されたポリペプチドでもよく、置換されたアミノ酸残基が遺伝コードでコードされてもされていなくてもよく、または(ii)1個または複数個のアミノ酸残基に置換基があるポリペプチドでもよく、または(iii)成熟のポリペプチドと他の化合物(たとえば、ポリエチレングリコールようなポリペプチドの半減期を延ばす化合物)と融合したポリペプチドでもよく、または(iv)付加のアミノ酸配列がこのポリペプチドに融合したポリペプチド(たとえばリーダー配列または分泌配列またはこのポリペプチドを精製するための配列または蛋白質前駆体配列、あるいは抗原IgG断片と形成した融合蛋白質)でもよい。本明細書の開示に基づき、これらの断片、誘導体および類似体は当業者に公知の範囲に入っている。
本発明の活性ポリペプチドは、糖転移酵素活性を有し、かつ以下の1種類または2種類以上の反応を触媒することができる。

Figure 0007086107000004
The present invention further includes fragments, derivatives and analogs of said polypeptides. As used herein, the terms "fragment,""derivative," and "analog" are polypeptides that maintain substantially the same biological function or activity as said polypeptide.
Fragments, derivatives and analogs of the polypeptides of the invention may also be (i) polypeptides substituted with one or more conservative or non-conservative amino acid residues (preferably conservative amino acid residues). Often, the substituted amino acid residue may or may not be encoded by a genetic code, or (ii) a polypeptide having a substituent on one or more amino acid residues, or (iii). It may be a polypeptide in which a mature polypeptide is fused with another compound (eg, a compound that prolongs the half-life of the polypeptide, such as polyethylene glycol), or (iv) a polypeptide in which an additional amino acid sequence is fused to this polypeptide (i v). For example, a leader sequence or a secretory sequence or a sequence for purifying this polypeptide or a protein precursor sequence, or a fusion protein formed with an antigen IgG fragment) may be used. Based on the disclosure herein, these fragments, derivatives and analogs are within the range known to those of skill in the art.
The active polypeptide of the present invention has glycosyltransferase activity and can catalyze one or more of the following reactions.
Figure 0007086107000004

前記のポリペプチドは、配列が配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41あるいはその誘導体ポリペプチドで、この用語はさらに示されたポリペプチドと同じ機能を有する配列番号:4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41の配列の突然変異の様態を含む。これらの突然変異の様態は、1個または複数個(通常は1~50個、好ましくは1~30個、より好ましくは1~20個、最も好ましくは1~10個)のアミノ酸の欠失、挿入および/または置換、ならびにC末端および/またはN末端への1個または複数個(通常は20個以内、好ましくは10個以内、より好ましくは5個以内)のアミノ酸の付加を含むが、これらに限定されない。たとえば、本分野において、機能が近い、または類似のアミノ酸で置換する場合、通常、蛋白質の機能を変えることがない。また、C末端および/またはN末端への一つまたは複数のアミノ酸の付加も、通常、蛋白質の機能を変えることはない。この用語は、さらに、本発明のタンパク質の活性断片と活性誘導体を含む。また、本発明は前記ポリペプチドの類似体も提供する。これらの類似物と天然のポリペプチドの違いは、アミノ酸配列の違いでもよく、配列に影響を与えない修飾形態の違いでもよく、あるいは両者でもよい。これらのポリペプチドは、天然の変異体または誘導された変異体を含む。誘導変異体は、様々な技術、たとえば放射または突然変異原への露出によるランダム突然変異、また部位特異的変異法またはほかの既知の分子生物学の技術によって得られる。類似体は、さらに、天然L-アミノ酸と異なる残基(たとえばD-アミノ酸)を有する類似体、および非天然または合成のアミノ酸(たとえばβ、γ-アミノ酸)を有する類似体を含む。もちろん、本発明のポリペプチドは、上記で挙げられた代表的なポリペプチドに限定されない。 The above-mentioned polypeptide is a polypeptide whose sequence is SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 41 or a derivative thereof, and the term further indicates the same function as the polypeptide shown. Includes a variant of the sequence of SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 41. The mode of these mutations is the deletion of one or more amino acids (usually 1 to 50, preferably 1 to 30, more preferably 1 to 20, most preferably 1 to 10). Includes insertions and / or substitutions, and the addition of one or more (usually no more than 20, preferably no more than 10, more preferably no more than 5) amino acids to the C-terminus and / or N-terminus. Not limited to. For example, in the art, substitutions with amino acids of similar or similar function usually do not alter the function of the protein. Also, the addition of one or more amino acids to the C-terminus and / or N-terminus usually does not alter the function of the protein. The term further includes active fragments and derivatives of the proteins of the invention. The present invention also provides analogs of the polypeptide. The difference between these analogs and the natural polypeptide may be a difference in amino acid sequence, a difference in modified form that does not affect the sequence, or both. These polypeptides include native or induced variants. Induced variants are obtained by a variety of techniques, such as random mutations by radiation or exposure to mutagens, as well as site-specific mutations or other known molecular biology techniques. Analogs further include analogs with residues different from natural L-amino acids (eg D-amino acids) and analogs with unnatural or synthetic amino acids (eg β, γ-amino acids). Of course, the polypeptides of the invention are not limited to the representative polypeptides listed above.

修飾(通常は一次構造が変わらない)形態は、体内または体外のポリペプチドの化学的に誘導された形態、例えばアセチル化またはカルボキシ化を含む。修飾は、さらにグリコシル化、たとえばポリペプチドの合成および加工でまたはさらなる加工の工程でグリコシル化修飾を行ったポリペプチドも含む。このような修飾は、ポリペプチドをグルコシル化する酵素(たとえば哺乳動物のグリコシル化酵素または脱グリコシル化酵素)に露出させることによって完成する。修飾形態は、さらにリン酸化アミノ酸残基(たとえばリン酸チロシン、リン酸セリン、リン酸トレオニン)を有する配列を含む。さらに、修飾によって抗プロテアーゼ加水分解性を向上させたポリペプチドまたは溶解性を改善したポリペプチドを含む。
本発明のPn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドのアミノ末端またはカルボキシ末端にさらに1つまたは2つ以上のポリペプチド断片がタンパク質タグとして含まれてもよい。適切なタグであればどんなものでも本発明に使用できる。たとえば、前記のタグは、FLAG、HA、HA1、c-Myc、Poly-His、Poly-Arg、Strep-TagII、AU1、EE、T7、4A6、ε、B、gE、およびTy1でもよい。これらのタグはタンパク質に対する精製に使用することができる。表1にその一部のタグおよびその配列を示す。
Modified (usually unchanged primary structure) forms include chemically induced forms of the polypeptide inside or outside the body, such as acetylation or carboxylation. Modifications also include glycosylation modifications, such as polypeptides that have undergone glycosylation modification in the synthesis and processing of the polypeptide or in the process of further processing. Such modifications are completed by exposing the polypeptide to an enzyme that glucosylates (eg, a mammalian glycosylation or deglycosylation enzyme). The modified form further comprises a sequence having a phosphorylated amino acid residue (eg, tyrosine phosphate, serine phosphate, threonine phosphate). Further, it contains a polypeptide having improved antiprotease hydrolyzability or a polypeptide having improved solubility by modification.
One or more polypeptide fragments at the amino-terminus or carboxy-terminus of the Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptide or derivatives of the present invention It may be included as a protein tag. Any suitable tag can be used in the present invention. For example, the tags may be FLAG, HA, HA1, c-Myc, Poly-His, Poly-Arg, Strep-TagII, AU1, EE, T7, 4A6, ε, B, gE, and Ty1. These tags can be used for purification of proteins. Table 1 shows some of the tags and their sequences.

表1

Figure 0007086107000005
table 1
Figure 0007086107000005

翻訳されたタンパク質が分泌される(例えば細胞外に分泌される)ように、前記Pn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドのアミノ酸のアミノ末端にシグナルペプチド配列、例えばpelBシグナルペプチドを付加してもよい。シグナルペプチドは、ポリペプチドが細胞内から分泌される過程で切り取られてもよい。 Of the Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptide or its derivative polypeptide so that the translated protein is secreted (eg, extracellularly secreted). A signal peptide sequence, such as a pelB signal peptide, may be added to the amino end of the amino acid. The signal peptide may be excised during the process of secreting the polypeptide from the cell.

本発明のポリヌクレオチドは、DNA形態でもRNA形態でもよい。DNA形態は、cDNA、ゲノムDNAまたは人工合成のDNAを含む。DNAは、一本鎖でも二本鎖でもよい。DNAは、コード鎖でも非コード鎖でもよい。成熟ポリペプチドをコードするコード領域の配列は、配列番号3、配列番号22、配列番号36、配列番号38、配列番号40または配列番号42で示されるコード領域の配列と同様でもよく、あるいは縮重変異体でもよい。本明細書で用いられるように、本発明において「縮重変異体」とは、配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39、配列番号41で示されるアミノ酸配列を有するポリペプチド、またはその誘導体ポリペプチドをコードするが、配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39、配列番号41またはその誘導体ポリペプチドのコード配列、好ましくは配列番号3、配列番号22、配列番号36、配列番号38、配列番号40または配列番号42で示される配列と異なる核酸配列である。配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41で示されるポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドの成熟ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、成熟ポリペプチドだけをコードするコード配列、成熟ポリペプチドのコード配列および様々な付加コード配列、成熟ポリペプチドのコード配列(および任意の付加コード配列)および非コード配列を含む。 The polynucleotide of the present invention may be in the form of DNA or RNA. DNA morphology includes cDNA, genomic DNA or artificially synthesized DNA. The DNA may be single-stranded or double-stranded. The DNA may be a coding strand or a non-coding strand. The sequence of the coding region encoding the mature polypeptide may be similar to or reduced from the sequence of the coding region set forth in SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 40 or SEQ ID NO: 42. It may be a variant. As used herein, the "degenerate variant" in the present invention refers to the amino acid sequences set forth in SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 41. It encodes a polypeptide having, or a derivative thereof, the coding sequence of SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 41 or a derivative polypeptide thereof, preferably SEQ ID NO: 3. The nucleic acid sequence is different from the sequence shown in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 40 or SEQ ID NO: 42. The polynucleotide encoding the mature polypeptide of the polypeptide set forth in SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 41 or a derivative thereof, encodes only the mature polypeptide. Contains coding sequences to be used, coding sequences of mature polypeptides and various additional coding sequences, coding sequences of mature polypeptides (and any additional coding sequences) and non-coding sequences.

用語「ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド」は、このポリペプチドをコードするポリヌクレオチドでもよく、さらに付加のコードおよび/または非コード配列を含むポリヌクレオチドでもよい。
本発明は、さらに、本発明と同じアミノ酸配列を有するポリペプチドまたはポリペプチドの断片、類似体および誘導体をコードする上記ポリヌクレオチドの変異体に関する。このポリヌクレオチドの変異体は、天然に発生した対立遺伝子変異体でも非天然に発生した変異体でもよい。これらのヌクレオチド変異体は、置換変異体、欠失変異体および挿入変異体を含む。本分野で知られているように、対立遺伝子変異体は、ポリヌクレオチドの代替形態で、1つまたは2つ以上のヌクレオチドの置換、欠失または挿入でもよいが、実質的にコードするポリペプチドの機能を変えることはない。
The term "polynucleotide encoding a polypeptide" may be a polynucleotide encoding this polypeptide, as well as a polynucleotide comprising an additional coding and / or non-coding sequence.
The present invention further relates to a polypeptide having the same amino acid sequence as the present invention or a variant of the above polynucleotide encoding a fragment, analog or derivative of the polypeptide. The variant of this polynucleotide may be a naturally occurring allelic variant or a non-naturally occurring variant. These nucleotide variants include substitution variants, deletion variants and insertion variants. As is known in the art, an allelic variant is an alternative form of a polynucleotide, which may be a substitution, deletion or insertion of one or more nucleotides, but is a substantially encoding polypeptide. It does not change the function.

本発明は、さらに、上記の配列とハイブリダイズし、かつ2つの配列の間に少なくとも50%、好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%の相同性を有するポリヌクレオチドに関する。本発明は、特に、厳格な条件で本発明に係るポリヌクレオチドとハイブリダイズできるポリヌクレオチドに関する。本発明において、「厳格な条件」とは、(1)低いイオン強度および高い温度、たとえば0.2×SSC、0.1%SDS、60℃でのハイブリダイズおよび溶離、あるいは(2)ハイブリダイズ時変性剤、たとえば42℃で50%(v/v)ホルムアミド、0.1%ウシ胎児血清/0.1% Ficollなどを入れること、あるいは(3)2つの配列の間の相同性が少なくとも90%以上、好ましくは95%以上の時だけハイブリダイズすることである。そして、ハイブリダイズできるポリヌクレオチドがコードするポリペプチドは、配列番号4、配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41で示される成熟ポリペプチドと同じ生物学的機能および活性を有する。 The invention further relates to polynucleotides that hybridize to the above sequences and have at least 50%, preferably at least 70%, more preferably at least 80% homology between the two sequences. The present invention particularly relates to a polynucleotide that can hybridize with a polynucleotide according to the present invention under strict conditions. In the present invention, "strict conditions" refer to (1) low ionic strength and high temperature, for example, 0.2 × SSC, 0.1% SDS, hybridization and elution at 60 ° C, or (2) denaturing agent during hybridization. For example, 50% (v / v) formamide, 0.1% fetal bovine serum / 0.1% Ficoll, etc. at 42 ° C can be added, or (3) homology between the two sequences is at least 90%, preferably 95% or more. It is to hybridize only at the time of. And the polypeptide encoded by the hybridizable polynucleotide has the same biological function and the same biological function as the mature polypeptide set forth in SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 41. Has activity.

本発明は、さらに、上記の配列とハイブリダイズする核酸断片に関する。本明細書で用いられるように、「核酸断片」の長さは、少なくとも15個のヌクレオチド、好ましくは少なくとも30個のヌクレオチド、より好ましくは少なくとも50個のヌクレオチド、最も好ましくは少なくとも100個のヌクレオチド以上を含む。核酸断片は、核酸の増幅技術(たとえばPCR)に使用し、Pn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを同定および/または単離することができる。
本発明におけるポリペプチドおよびポリヌクレオチドは、好ましくは単離された形態で提供し、より好ましくは均質に精製される。
The present invention further relates to nucleic acid fragments that hybridize to the above sequences. As used herein, the length of a "nucleic acid fragment" is at least 15 nucleotides, preferably at least 30 nucleotides, more preferably at least 50 nucleotides, most preferably at least 100 nucleotides or more. including. Nucleic acid fragments are used in nucleic acid amplification techniques (eg, PCR) to contain polynucleotides encoding Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptides or derivatives thereof. Can be identified and / or isolated.
The polypeptides and polynucleotides in the present invention are preferably provided in isolated form and more preferably homogeneously purified.

本発明のPn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドのヌクレオチド全長配列あるいはの断片は、通常、PCR増幅法、組換え法または人工合成の方法で得られる。PCR増幅法について、本発明で公開された関連のヌクレオチド配列、特に読み枠によってプライマーを設計し、市販のcDNAライブラリーまたは当業者に既知の通常の方法によって調製されるcDNAライブラリーを鋳型とし、増幅して関連配列を得る。配列が長い場合、通常、2回または2回以上のPCR増幅を行った後、各回の増幅で得られた断片を正確な順でつなげる必要がある。
関連の配列を獲得すれば、組換え法で大量に関連配列を獲得することができる。この場合、通常、その配列をベクターにクローンした後、細胞に導入し、さらに通常の方法で増殖させた宿主細胞から関連配列を単離して得る。
また、特に断片の長さが短い場合、人工合成の方法で関連配列を合成してもよい。通常、まず多数の小さい断片を合成し、そして連接させることにより、配列の長い断片を得ることができる。
The nucleotide full-length sequence or fragment of the Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptide or derivative thereof of the present invention is usually used by PCR amplification, recombination or Obtained by an artificial synthesis method. For the PCR amplification method, primers are designed according to the related nucleotide sequences published in the present invention, particularly the reading frame, and a commercially available cDNA library or a cDNA library prepared by a conventional method known to those skilled in the art is used as a template. Amplify to obtain the relevant sequence. If the sequence is long, it is usually necessary to perform two or more PCR amplifications and then connect the fragments obtained from each amplification in the correct order.
If the related sequence is obtained, a large amount of the related sequence can be obtained by the recombination method. In this case, usually, the sequence is cloned into a vector, introduced into cells, and the related sequence is isolated and obtained from a host cell grown by a usual method.
Further, especially when the length of the fragment is short, the related sequence may be synthesized by an artificial synthesis method. Usually, by first synthesizing a large number of small fragments and then concatenating them, a long fragment of the sequence can be obtained.

現在、本発明のタンパク質(またはその断片、あるいはその誘導体)をコードするDNA配列は全部化学合成で獲得することがすでに可能である。さらに、このDNA配列を本分野で周知の各種の既知のDNA分子(あるいはベクターなど)や細胞に導入してもよい。また、化学合成で本発明のタンパク質配列に変異を導入することもできる。
本発明の遺伝子を得るには、PCR技術でDNA/RNAを増幅する方法が好適に使用される。特にライブラリーから全長のcDNAを得ることが困難な場合、好適にRACE法(RACE-cDNA末端快速増幅法)を使用し、PCRに使用されるプライマーはここで公開された本発明の配列情報によって適切に選択し、かつ通常の方法で合成することができる。通常の方法、たとえばゲル電気泳動によって増幅されたDNA/RNA断片を単離、精製することができる。
Currently, all DNA sequences encoding the proteins of the invention (or fragments thereof, or derivatives thereof) can already be obtained by chemical synthesis. Furthermore, this DNA sequence may be introduced into various known DNA molecules (or vectors, etc.) and cells well known in the art. Mutations can also be introduced into the protein sequences of the invention by chemical synthesis.
In order to obtain the gene of the present invention, a method of amplifying DNA / RNA by PCR technique is preferably used. Especially when it is difficult to obtain the full-length cDNA from the library, the RACE method (RACE-cDNA terminal rapid amplification method) is preferably used, and the primers used for PCR are based on the sequence information of the present invention published here. It can be properly selected and synthesized in the usual way. DNA / RNA fragments amplified by conventional methods, such as gel electrophoresis, can be isolated and purified.

本発明は、本発明のポリヌクレオチドを含むベクター、および本発明のベクターまたはPn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドのコード配列で遺伝子工学によって生成する宿主細胞、ならびに組み換え技術によって本発明に係るポリペプチドを生成する方法にも関する。
通常の組換えDNA技術によって、本発明のポリヌクレオチド配列を使用し、組換えたPn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドを発現または生産することができる。一般的に、以下の工程を含む:
(1)本発明のPn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド(または変異体)を使用し、あるいはこのポリヌクレオチドを含む組換え発現ベクターを使用し、適切な宿主細胞を形質転換または形質導入する;
(2)適切な培地において宿主細胞を培養する;
(3)培地または細胞からタンパク質を単離し、精製する。
本発明において、Pn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列は組換え発現ベクターに挿入してもよい。用語「組換え発現ベクター」とは、本分野でよく知られている細菌プラスミド、ファージ、酵母プラスミド、植物細胞ウイルス、哺乳動物ウイルス、たとえばアデノウイルス、レトロウイルスまたはほかのベクターである。宿主体内で安定して複製することができれば、どんなプラスミドおよびベクターでも使用できる。発現ベクターの重要な特徴の一つは、通常、複製起点、プロモーター、マーカー遺伝子および翻訳制御エレメントを含むことである。
The present invention relates to a vector containing the polynucleotide of the present invention, and a coding sequence of the vector of the present invention or a Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptide or a derivative polypeptide thereof. It also relates to a host cell produced by genetic engineering and a method of producing a polypeptide according to the present invention by a recombinant technique.
Recombinant Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptides or derivative polypeptides thereof can be obtained using the polynucleotide sequences of the present invention by conventional recombinant DNA techniques. Can be expressed or produced. In general, it involves the following steps:
(1) The polynucleotide (or variant) encoding the Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptide or its derivative polypeptide of the present invention is used or this. Recombinant expression vectors containing polynucleotides are used to transform or transduce appropriate host cells;
(2) Cultivate the host cells in an appropriate medium;
(3) Isolate and purify the protein from the medium or cells.
In the present invention, the polynucleotide sequence encoding the Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptide or a derivative polypeptide thereof may be inserted into a recombinant expression vector. The term "recombinant expression vector" is a well-known bacterial plasmid, phage, yeast plasmid, plant cell virus, mammalian virus such as adenovirus, retrovirus or other vector in the art. Any plasmid or vector can be used as long as it can be stably replicated in the host body. One of the key features of an expression vector is usually that it contains an origin of replication, a promoter, a marker gene and a translational control element.

Pn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドのコードDNA配列および適切な転写/翻訳制御シグナルを含む発現ベクターの構築に当業者によく知られている方法を使用することができる。これらの方法は、体外組換えDNA技術、DNA合成技術、体内組換え技術などを含む。前記のDNA配列は、有効に発現ベクターにおける適切なプロモーターに連結し、mRNA合成を指導することができる。これらのプロモーターの代表的な例として、大腸菌のlacまたはtrpプロモーター、λファージのPLプロモーター、CMV前初期プロモーター、HSVチミジンキナーゼプロモーター、初期および後期SV40プロモーターを含む真核プロモーター、レトロウイルスのLTRsやほかの既知の制御可能な遺伝子の原核または真核細胞あるいはそのウイルスにおける発現されるプロモーターが挙げられる。発現ベクターは、さらに、翻訳開始用リボゾーム結合部位および転写ターミネーターを含む。 For those skilled in the art to construct expression vectors containing the coding DNA sequences of Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptides or derivatives thereof and appropriate transcription / translation control signals. Well-known methods can be used. These methods include in vitro recombinant DNA technology, DNA synthesis technology, in vivo recombination technology and the like. The DNA sequence can be effectively linked to the appropriate promoter in the expression vector to direct mRNA synthesis. Typical examples of these promoters are the lac or trp promoter of Escherichia coli, the PL promoter of λ phage, the pre-CMV early promoter, the HSV thymidin kinase promoter, the eukaryotic promoter including the early and late SV40 promoters, the retrovirus LTRs and others. A promoter expressed in a prokaryotic or eukaryotic cell of a known controllable gene or its virus. The expression vector further comprises a translation initiation ribosome binding site and a transcription terminator.

また、発現ベクターは、好ましくは1つまたは2つ以上の選択性マーカー遺伝子を含み、形質転換された宿主細胞を選択するための形質、たとえば真核細胞培養用のジヒドロ葉酸レダクターゼ、ネオマイシン耐性および緑色蛍光タンパク質(GFP)、あるいは大腸菌用のテトラサイクリンまたはアンピシリン耐性を提供する。
上記の適切なDNA配列及び適切なプロモーターまたは制御配列を含むベクターは、適切な宿主細胞を形質転換し、タンパク質を発現するようにすることができる。
宿主細胞は、原核細胞、たとえば細菌細胞、あるいは、低等真核細胞、たとえば酵母細胞、あるいは、高等真核細胞、たとえば哺乳動物細胞でもよい。代表例として、大腸菌、ストレプトマイセス属、ネズミチフス菌のような細菌細胞、酵母のような真菌細胞、植物細胞、ミバエS2若しくはSf9のような昆虫細胞、CHO、COS、293細胞またはBowesメラノーマ細胞のような動物細胞などがある。
The expression vector also preferably contains one or more selectable marker genes and traits for selecting transformed host cells such as dihydrofolate reductase for eukaryotic cell culture, neomycin resistance and green. Provides resistance to fluorescent protein (GFP), or tetracycline or ampicillin for E. coli.
A vector containing the appropriate DNA sequence and the appropriate promoter or control sequence described above can transform the appropriate host cell to express the protein.
The host cell may be a prokaryotic cell, such as a bacterial cell, or a lower eukaryotic cell, such as a yeast cell, or a higher eukaryotic cell, such as a mammalian cell. Typical examples are Escherichia coli, Streptomyces, bacterial cells such as bacterium Streptomyces, fungal cells such as yeast, plant cells, insect cells such as Mibae S2 or Sf9, CHO, COS, 293 cells or Bowes melanoma cells. There are such animal cells.

本発明のポリヌクレオチドが高等真核細胞において発現される場合、ベクターにエンハンサー配列を挿入すると転写が強化される。エンハンサーは、DNAのシスエレメントで、通常、約10~300bpで、プロモーターに作用して遺伝子の転写を強化する。例を挙げると、複製起点の後期側にある100~270bpのSV40エンハンサー、複製起点の後期側にあるポリオーマエンハンサーおよびアデノウイルスエンハンサーなどを含む。
当業者は、どうやって適切なベクター、プロモーター、エンハンサーおよび宿主細胞を選択するか、よくわかる。
When the polynucleotide of the invention is expressed in higher eukaryotic cells, insertion of the enhancer sequence into the vector enhances transcription. Enhancers are cis-elements of DNA that act on promoters to enhance gene transcription, typically at about 10-300 bp. Examples include 100-270 bp SV40 enhancers on the late side of the origin of replication, polyoma enhancers and adenovirus enhancers on the late side of the origin of replication.
Those of skill in the art will be well aware of how to select the appropriate vector, promoter, enhancer and host cell.

DNA組換えによる宿主細胞の形質転換は当業者に熟知の通常の技術で行っても良い。宿主が原核細胞、たとえば大腸菌である場合、DNAを吸収できるコンピテントセルは指数成長期後収集でき、CaCl2法で処理し、用いられる工程は本分野では周知のものである。もう一つの方法は、MgCl2を使用する。必要により、形質転換はエレクトロポレーションの方法でもよい。宿主が真核生物の場合、リン酸カルシウム沈殿法、マイクロインジェクション、エレクトロポレーションのような通常の機械方法、リポフェクションなどのDNAトランスフェクションの方法が用いられる。
得られる形質転換体は通常の方法で培養し、本発明の遺伝子がコードするポリペプチドを発現することができる。用いられる宿主細胞によって、培養に用いられる培地は通常の培地を選んでもよい。宿主細胞の成長に適する条件で培養する。宿主細胞が適当の細胞密度に成長したら、適切な方法(たとえば温度転換もしくは化学誘導)で選んだプロモーターを誘導し、さらに細胞を培養する。
Transformation of host cells by DNA recombination may be performed by ordinary techniques familiar to those skilled in the art. If the host is a prokaryotic cell, such as E. coli, competent cells capable of absorbing DNA can be collected after the exponential growth phase, treated with the CaCl 2 method, and the steps used are well known in the art. Another method is to use MgCl 2 . If necessary, the transformation may be an electroporation method. If the host is a eukaryote, calcium phosphate precipitation, microinjection, conventional mechanical methods such as electroporation, and DNA transfection methods such as lipofection are used.
The resulting transformant can be cultured in a conventional manner to express the polypeptide encoded by the gene of the present invention. Depending on the host cell used, a normal medium may be selected as the medium used for culturing. Incubate under conditions suitable for the growth of host cells. Once the host cells have grown to the appropriate cell density, the promoter of choice is induced by the appropriate method (eg, temperature conversion or chemical induction) and the cells are further cultured.

上記の方法における組換えポリペプチドは細胞内または細胞膜で発現し、あるいは細胞外に分泌することができる。必要であれば、その物理・化学的特性およびほかの特性を利用して各種の単離方法で組換えタンパク質を単離・精製することができる。これらの方法は、本分野の技術者に熟知である。これらの方法の例として、通用の再生処理、タンパク質沈殿剤による処理(塩析法)、遠心、浸透圧ショック、超音波処理、超遠心、分子篩クロマトグラフィー(ゲルろ過)、吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)およびほかの各種の液体クロマトグラフィー技術、ならびにこれらの方法の組合せを含むが、これらに限定されない。
The recombinant polypeptide in the above method can be expressed intracellularly or at the cell membrane, or secreted extracellularly. If necessary, the recombinant protein can be isolated and purified by various isolation methods by utilizing its physical / chemical properties and other properties. These methods are familiar to engineers in this field. Examples of these methods are conventional regeneration treatment, treatment with protein precipitant (salting method), centrifugation, osmotic shock, ultrasonic treatment, ultracentrifugation, molecular sieve chromatography (gel filtration), adsorption chromatography, ion exchange. Includes, but is not limited to, chromatography, high performance liquid chromatography (HPLC) and various other liquid chromatography techniques, as well as combinations of these methods.

応用
本発明に係る活性ポリペプチドまたは糖転移酵素Pn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドの用途は、特異的にかつ効率的に糖ドナーからのグリコシル基をテトラシクロトリテルペン系化合物のC-3位の水酸基に転移させのを触媒することを含むが、これらに限定されない。特に式(I)化合物を前記式(II)化合物に、たとえばプロトパナキサジオールPPDを抗腫瘍活性がより優れた希少ギンセノサイドRh2に、Compound KをギンセノサイドF2に転化させることができる。
Applications The active polypeptide or glycosyltransferase Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptide or its derivative polypeptides according to the present invention are specifically and efficiently used. Includes, but is not limited to, catalyzing the transfer of glycosyl groups from sugar donors to the hydroxyl group at the C-3 position of tetracyclotriterpene compounds. In particular, the compound of formula (I) can be converted to the compound of formula (II), for example, protopanaxadiol PPD can be converted to rare ginsenoside Rh2 having better antitumor activity, and Compound K can be converted to ginsenoside F2.

前記のテトラシクロトリテルペン系化合物は、S配置またはR配置のダンマラン型、ラノスタン型、チルカラン型、シクロアルタン型、アポチルカラン型、ククルビタン型、メリアカン型などのテトラシクロトリテルペン系化合物を含むが、これらに限定されない。
本発明は、工業触媒方法であって、糖ドナーを提供する条件において、Pn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドを使用し、ギンセノサイドRh2およびギンセノサイドF2を得ることを含む方法を提供する。具体的に、前記の(A)反応で使用されるポリペプチドは、配列番号4または配列番号21で示されるポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドで、前記の(B)反応で使用されるポリペプチドは、配列番号4で示されるポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドである。
The above-mentioned tetracyclotriterpene compounds include, but are limited to, S- or R-arranged dammarane-type, lanostane-type, tilcalan-type, cycloaltan-type, apotylcalan-type, cucurbitane-type, and meliacan-type tetracyclotriterpene-based compounds. Not done.
The present invention is an industrial catalytic method that uses Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptides or derivative polypeptides thereof under conditions that provide a sugar donor. , Ginsenoside Rh2 and Ginsenoside F2 are provided. Specifically, the polypeptide used in the above reaction (A) is the polypeptide represented by SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 21 or a derivative polypeptide thereof, and the polypeptide used in the above reaction (B) is. , The polypeptide set forth in SEQ ID NO: 4 or a derivative thereof.

本発明の一つの好適な例において、前記サンシチニンジンの糖転移酵素Pn50および糖転移酵素突然変異体タンパク質8E7を使用して出芽酵母においてギンセノサイドRh2を合成する方法を提供する。
本発明の一つの好適な例において、前記サンシチニンジンの糖転移酵素Pn50の突然変異体タンパク質Pn50-Q222H-VEを使用して出芽酵母においてギンセノサイドRh2を合成する方法を提供する。
本発明の一つの好適な例において、前記サンシチニンジンの糖転移酵素Pn50の突然変異体タンパク質UGT-MUT1を使用して出芽酵母においてギンセノサイドRh2を合成する方法を提供する。
本発明の一つの好適な例において、前記サンシチニンジンの糖転移酵素Pn50の突然変異体タンパク質UGT-MUT2を使用して出芽酵母においてギンセノサイドRh2を合成する方法を提供する。
本発明の一つの好適な例において、前記サンシチニンジンの糖転移酵素Pn50の突然変異体タンパク質UGT-MUT3を使用して出芽酵母においてギンセノサイドRh2を合成する方法を提供する。
In one preferred example of the present invention, there is provided a method for synthesizing ginsenoside Rh2 in Saccharomyces cerevisiae using the glycosyltransferase Pn50 of Panax notoginseng and the glycosyltransferase mutant protein 8E7.
In one preferred example of the present invention, there is provided a method for synthesizing ginsenoside Rh2 in Saccharomyces cerevisiae using the mutant protein Pn50-Q222H-VE of the glycosyltransferase Pn50 of Panax notoginseng.
In one preferred example of the present invention, there is provided a method for synthesizing ginsenoside Rh2 in Saccharomyces cerevisiae using the mutant protein UGT-MUT1 of the glycosyltransferase Pn50 of Panax notoginseng.
In one preferred example of the present invention, there is provided a method for synthesizing ginsenoside Rh2 in Saccharomyces cerevisiae using the mutant protein UGT-MUT2 of the glycosyltransferase Pn50 of Panax notoginseng.
In one preferred example of the present invention, there is provided a method for synthesizing ginsenoside Rh2 in Saccharomyces cerevisiae using the mutant protein UGT-MUT3 of the glycosyltransferase Pn50 of Panax notoginseng.

前記の糖ドナーはヌクレオシド二リン酸糖で、UDP-グルコース、ADP-グルコース、TDP-グルコース、CDP-グルコース、GDP-グルコース、UDP-アセチルグルコース、ADP-アセチルグルコース、TDP-アセチルグルコース、CDP-アセチルグルコース、GDP-アセチルグルコース、UDP-キシロース、ADP-キシロース、TDP-キシロース、CDP-キシロース、UDP-キシロース、GDP-キシロース、UDP-ガラクツロン酸、ADP-ガラクツロン酸、TDP-ガラクツロン酸、CDP-ガラクツロン酸、GDP-ガラクツロン酸、UDP-ガラクトース、ADP-ガラクトース、TDP-ガラクトース、CDP-ガラクトース、GDP-ガラクトース、UDP-アラビノース、ADP-アラビノース、TDP-アラビノース、CDP-アラビノース、GDP-アラビノース、UDP-ラムノース、ADP-ラムノース、TDP-ラムノース、CDP-ラムノース、GDP-ラムノース、あるいはほかのヌクレオシド二リン酸六炭糖またはヌクレオシド二リン酸五炭糖、あるいはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。 The sugar donor is nucleoside diphosphate sugar, UDP-glucose, ADP-glucose, TDP-glucose, CDP-glucose, GDP-glucose, UDP-acetylglucose, ADP-acetylglucose, TDP-acetylglucose, CDP-acetyl. Glucose, GDP-acetylglucose, UDP-xylose, ADP-xylose, TDP-xylose, CDP-xylose, UDP-xylose, GDP-xylose, UDP-galacturonic acid, ADP-galacturonic acid, TDP-galacturonic acid, CDP-galacturonic acid , GDP-galacturonic acid, UDP-galactose, ADP-galactose, TDP-galactose, CDP-galactose, GDP-galactose, UDP-arabinose, ADP-arabinose, TDP-arabinose, CDP-arabinose, GDP-arabinose, UDP-lammonose, It is selected from the group consisting of ADP-ramnorth, TDP-ramnorth, CDP-ramnorth, GDP-ramnorth, or other nucleoside diphosphate hexacarbonate or nucleoside diphosphate pentacarbonate, or a combination thereof.

前記の糖ドナーは好ましくはウリジン二リン酸糖で、UDP-グルコース、UDP-キシロース、UDP-ラムノース、UDP-ガラクツロン酸、UDP-ガラクトース、UDP-アラビノース、あるいはほかのウリジン二リン酸六炭糖またはウリジン二リン酸五炭糖、あるいはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
前記方法において、さらに酵素活性添加物(酵素活性を向上するか、あるいは酵素活性を抑制する添加物)を添加してもよい。前記酵素活性添加物は、Ca2+、Co2+、Mn2+、Ba2+、Al3+、Ni2+、Zn2+、またはFe2+からなる群から選ばれてもよく、あるいはCa2+、Co2+、Mn2+、Ba2+、Al3+、Ni2+、Zn2+、または或Fe2+を生成することができる物質である。
前記方法のpH条件は、pH4.0~10.0で、好ましくはpH6.0~pH8.5で、より好ましくは8.5である。
前記方法の温度条件は、10℃~105℃で、好ましくは25℃~35℃で、より好ましくは35℃である。
The sugar donor is preferably uridine diphosphate sugar, UDP-glucose, UDP-xylose, UDP-rhamnose, UDP-galacturonic acid, UDP-galactose, UDP-arabinose, or other uridine diphosphate hexacarbonate or It is selected from the group consisting of uridine diphosphate pentacarbonate sugar or a combination thereof.
In the above method, an enzyme activity additive (an additive that improves the enzyme activity or suppresses the enzyme activity) may be further added. The enzyme-active additive may be selected from the group consisting of Ca 2+ , Co 2+ , Mn 2+ , Ba 2+ , Al 3+ , Ni 2+ , Zn 2+ , or Fe 2+ , or It is a substance capable of producing Ca 2+ , Co 2+ , Mn 2+ , Ba 2+ , Al 3+ , Ni 2+ , Zn 2+ , or Fe 2+ .
The pH condition of the method is pH 4.0 to 10.0, preferably pH 6.0 to pH 8.5, and more preferably 8.5.
The temperature condition of the method is 10 ° C to 105 ° C, preferably 25 ° C to 35 ° C, and more preferably 35 ° C.

また、本発明は、有効量の本発明の活性ポリペプチドまたは糖転移酵素Pn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチド、ならびに食品学的にまたは工業的に許容される担体または賦形剤を含む、組成物を提供する。このような担体は、水、緩衝液、ブドウ糖、水、グリセリン、エタノール、及びその組合せを含むが、これらに限定されない。
前記の組成物に、さらに、本発明の糖転移酵素の活性を調節する物質を添加してもよい。酵素活性を向上させる機能を有すれば、どうな物質でも使用できる。好ましくは、前記の本発明の糖転移酵素の活性を向上させる物質は、メルカプトエタノールから選ばれる。また、酵素活性を低下させる物質が多く、Ca2+、Co2+、Mn2+、Ba2+、Al3+、Ni2+、Zn2+およびFe2+、あるいは基質に添加すると加水分解してCa2+、Co2+、Mn2+、Ba2+、Al3+、Ni2+、Zn2+およびFe2+を形成することができる物質を含むが、これらに限定されない。
The present invention also relates to an effective amount of the active polypeptide or glycosyltransferase Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptide or its derivative polypeptide of the present invention, and foods. The composition comprises a carrier or excipient that is scientifically or industrially acceptable. Such carriers include, but are not limited to, water, buffers, glucose, water, glycerin, ethanol, and combinations thereof.
A substance that regulates the activity of the glycosyltransferase of the present invention may be further added to the above composition. Any substance can be used as long as it has the function of improving the enzyme activity. Preferably, the substance that enhances the activity of the glycosyltransferase of the present invention is selected from mercaptoethanol. In addition, many substances reduce enzyme activity, and when added to Ca 2+ , Co 2+ , Mn 2+ , Ba 2+ , Al 3+ , Ni 2+ , Zn 2+ and Fe 2+ , or substrates, they are hydrolyzed. It includes, but is not limited to, substances capable of forming Ca 2+ , Co 2+ , Mn 2+ , Ba 2+ , Al 3+ , Ni 2+ , Zn 2+ and Fe 2+ .

本発明のPn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドを得た後、当業者は簡単にこの酵素を使用して糖転移作用、特にダンマレンジオール、プロトパナキサジオールに対する糖転移作用を発揮させることができる。本発明の好適な形態として、希少ギンセノシドを形成する2種類の方法を提供し、その一つは、本発明に係るPn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドで糖転移される基質を処理することを含み、前記の基質はダンマレンジオール、プロトパナキサジオールおよびその誘導体などのテトラシクロトリテルペン系化合物を含む。好ましくは、pH3.5~10の条件で、前記のPn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドで糖転移される基質を処理する。好ましくは、温度30~105℃の条件で、前記のPn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドで糖転移される基質を処理する。 After obtaining the Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptide or its derivative polypeptide of the present invention, those skilled in the art can easily use this enzyme for gluconosylation. In particular, it can exert a gluconosyllation effect on dammarene diol and protopanaxadiol. As a preferred embodiment of the present invention, two methods for forming a rare ginsenoside are provided, one of which is Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT- according to the present invention. It comprises treating a substrate that is glycosylated with a MUT3 polypeptide or a derivative polypeptide thereof, wherein the substrate comprises a tetracyclotriterpene compound such as dammalendiol, protopanaxadiol and its derivatives. Preferably, the substrate to be glycosylated with the above-mentioned Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptide or a derivative polypeptide thereof is treated under the condition of pH 3.5 to 10. do. Preferably, the substrate to be glycosylated with the above-mentioned Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptide or a derivative polypeptide thereof is treated at a temperature of 30 to 105 ° C. do.

そのもう一つは、本発明に係るPn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドの遺伝子をプロトパナキサジオールPPDを合成することができるエンジニアリング菌(たとえば、酵母または大腸菌のエンジニアリング菌)に導入するか、あるいはPn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドの遺伝子をダンマレンジオール、プロトパナキサジオールの合成代謝経路における鍵遺伝子および任意のほかの糖転移酵素の遺伝子と宿主細胞(たとえば、酵母細胞または大腸菌)において共発現させ、直接希少ギンセノサイドRh2および/またはF2を生産する組換え菌を得ることを含む。あるいは、Pn50、8E7、Pn50-Q222H-VE、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3ポリペプチドまたはその誘導体ポリペプチドのコードヌクレオチド配列をダンマレンジオールおよび/またはプロトパナキサジオールPPDの合成代謝経路における鍵酵素とおよび任意のほかの糖転移酵素およびUDP-ラムノースを合成する鍵酵素と宿主細胞において共発現させ、希少ギンセノサイドRh2およびギンセノサイドF2を人工的に合成する組換え菌株の構築に使用する。 The other is to synthesize protopanaxadiol PPD from the genes of Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptide or its derivative polypeptide according to the present invention. Genes of Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptides or derivatives thereof Is co-expressed in host cells (eg, yeast cells or E. coli) with key genes in the synthetic metabolic pathways of dammarene diol, protopanaxadiol and any other glycosyltransferase gene, and is directly rare ginsenoside Rh2 and / or F2. Includes obtaining recombinant bacteria to produce. Alternatively, the coding nucleotide sequence of the Pn50, 8E7, Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, UGT-MUT3 polypeptide or a derivative polypeptide thereof can be sequenced into a synthetic metabolic pathway for dammarene diol and / or protopanaxadiol PPD. It is co-expressed in host cells with the key enzyme in and with any other gluconosylase and key enzyme that synthesizes UDP-ramnose, and is used to construct recombinant strains that artificially synthesize rare ginsenoside Rh2 and ginsenoside F2.

前記のダンマレンジオールの合成代謝経路における鍵遺伝子は、ダンマレンジオール合成酵素遺伝子を含むが、これに限定されない。
もう一つの好適な例において、前記のプロトパナキサジオールの合成代謝経路における鍵遺伝子は、ダンマレンジオール合成酵素遺伝子PgDDS、プロトパナキサジオール合成のシトクロムP450遺伝子CYP716A47およびその還元酵素遺伝子、あるいはこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。あるいは以上の各酵素の同位酵素およびその組み合わせである。ここで、ダンマレンジオール合成酵素はオキシドスクアレン(出芽酵母自身で合成)をダンマレンジオールに転化させ、シトクロムP450 CYP716A47およびその還元酵素はダンマレンジオールをさらにプロトパナキサジオールPPDに転化させる。(Hanら,plant & cell physiology,2011,52.2062-73)

The key genes in the above-mentioned synthetic metabolic pathway of danmalendiol include, but are not limited to, the danmalendiol synthase gene.
In another preferred example, the key genes in the synthetic metabolic pathway of protopanaxadiol are the dammarene diol synthase gene PgDDS, the cytochrome P450 gene CYP716A47 for protopanaxadiol synthesis and their reductase genes, or their reductase genes. Including, but not limited to, combinations. Alternatively, it is an isotope of each of the above enzymes and a combination thereof. Here, the dammarene diol synthase converts oxidosqualene (synthesized by Saccharomyces cerevisiae itself) to dammaren diol, and cytochrome P450 CYP716A47 and its reductase further convert dammaren diol to protopanaxadiol PPD. (Han et al., Plant & cell physiology, 2011, 52.2062-73)

本発明の主な利点は以下の通りである。
(1)本発明の出芽酵母を利用してギンセノサイドRh2を生産する方法は従来のトチバニンジン属植物の抽出およびグリコシル基の加水分解による方法と比べて低コスト、短周期、安定した品質などの利点がある。
(2)本発明は、初めてサンシチニンジンから得られた糖転移酵素Pn50はPPDからのRh2の合成、CKからのF2の合成を触媒することができ、そしてそれをPPD生産菌株に導入するとオタネニンジンにおける野生型糖転移酵素UGTPg45よりも効率的に希少ギンセノサイドRh2を合成することができる。
(3)本発明は、オタネニンジンにおける野生型糖転移酵素UGTPg45をランダムに突然変異させて得られた突然変異体遺伝子8E7またはサンシチニンジン糖転移酵素Pn50をPPD生産菌株に導入すると、オタネニンジンにおける野生型糖転移酵素UGTPg45と比べ、顕著に希少ギンセノサイドRh2の合成効率を向上させることができる。
(4)本発明は、サンシチニンジンにおける野生型糖転移酵素Pn50をランダムに突然変異させて得られた突然変異体遺伝子Pn50-Q222H-VE 、UGT-MUT1、UGT-MUT2、UGT-MUT3をPPD生産菌株に導入すると、サンシチニンジンにおける野生型糖転移酵素Pn50と比べ、顕著に希少ギンセノサイドRh2の合成効率を向上させることができる。
The main advantages of the present invention are as follows.
(1) The method for producing ginsenoside Rh2 using the budding yeast of the present invention has advantages such as low cost, short cycle, and stable quality as compared with the conventional method of extracting Panax japonicus and hydrolyzing glycosyl groups. be.
(2) In the present invention, the glycosyltransferase Pn50 obtained from Panax notoginseng for the first time can catalyze the synthesis of Rh2 from PPD and the synthesis of F2 from CK, and when it is introduced into a PPD-producing strain, Panax notoginseng Rare ginsenoside Rh2 can be synthesized more efficiently than the wild-type glycosyltransferase UGTPg45 in.
(3) In the present invention, when the mutant gene 8E7 obtained by randomly mutating the wild-type glycosyltransferase UGTPg45 in Otaneninjin or the Sancitininjin glycosyltransferase Pn50 is introduced into a PPD-producing strain, the wild-type in Otaneninjin is introduced. Compared with the glycosyltransferase UGTPg45, the synthesis efficiency of the rare ginsenoside Rh2 can be significantly improved.
(4) The present invention uses PPD for mutant genes Pn50-Q222H-VE, UGT-MUT1, UGT-MUT2, and UGT-MUT3 obtained by randomly mutating the wild-type gluconosylase Pn50 in sancithininjin. When introduced into a production strain, the synthesis efficiency of rare ginsenoside Rh2 can be significantly improved as compared with the wild-type gluconosylase Pn50 in sancithininjin.

以下、具体的な実施例によって、さらに本発明を説明する。これらの実施例は本発明を説明するために用いられるものだけで、本発明の範囲の制限にはならないと理解されるものである。以下の実施例で具体的な条件が示されていない実験方法は、通常、たとえばSambrookら、「モレキュラー・クローニング:研究室マニュアル」(ニューヨーク、コールド・スプリング・ハーバー研究所出版社、1989) に記載の条件などの通常の条件に、あるいは、メーカーのお薦めの条件に従う。特に断らない限り、%と部は、重量で計算された。

以下の具体的な実施方法によって、本発明の具体的な実施過程がさらに理解される。
Hereinafter, the present invention will be further described with reference to specific examples. It is understood that these examples are used only to illustrate the invention and do not limit the scope of the invention. Experimental methods for which specific conditions are not shown in the following examples are usually described, for example, in Sambrook et al., "Molecular Cloning: Laboratory Manual" (New York, Cold Spring Harbor Laboratory Publishing Co., Ltd., 1989). Follow the normal conditions, such as the conditions of, or the conditions recommended by the manufacturer. Unless otherwise noted,% and parts were calculated by weight.

The specific implementation process of the present invention is further understood by the following specific implementation methods.

実施例1.サンシチニンジン糖転移酵素遺伝子Pn50のクローニング
たとえば配列Pn50クローニングプライマーF、配列番号1(ATGGAGAGAGAAATGTTGAGCA)およびPn50クローニングプライマーR、配列番号2(TCAGGAGGAAACAAGCTTTGAA)の2つのプライマーを合成した。サンシチニンジンから抽出されたRNAを逆転写させて得られたcDNAを鋳型とし、上記のようなプライマーを利用してPCRを行った。DNAポリメラーゼは、タカラバイオ株式会社の高正確性のKOD DNAポリメラーゼを使用した。PCRの増幅プログラムは、94℃ 2minで、94℃ 15s、58℃ 30s、68℃ 2minの計35サイクルで、68℃ 10minで10℃に降温させた。PCR産物はアガロースゲル電気泳動によって検出され、結果を図1に示した。
Example 1. Cloning of Panax notoginseng glycotransferase gene Pn50 For example, two primers were synthesized: sequence Pn50 cloning primer F, SEQ ID NO: 1 (ATGGAGAGAGAAATGTTGAGCA) and Pn50 cloning primer R, SEQ ID NO: 2 (TCAGGAGGAAACAAGCTTTGAA). PCR was performed using the cDNA obtained by reverse transcription of RNA extracted from Panax notoginseng as a template and the above-mentioned primers. As the DNA polymerase, Takara Bio Inc.'s highly accurate KOD DNA polymerase was used. The PCR amplification program was a total of 35 cycles of 94 ° C for 2 min, 94 ° C for 15s, 58 ° C for 30s, and 68 ° C for 2 min, and the temperature was lowered to 10 ° C at 68 ° C for 10 min. The PCR product was detected by agarose gel electrophoresis and the results are shown in Figure 1.

紫外線の照射で、標的DNAバンドを切り取った。さらに、Axygen Gel Extraction Kit(AEYGEN社)でアガロースゲルから、DNA、すなわち、増幅された糖転移酵素遺伝子のDNA断片を回収した。宝生物工程(大連)有限公司(Takara)のPMD18-Tクローニングキットによって、回収されたPCR産物をPMDTベクターにクローニングし、構築されたベクターをPMDT-Pn50と名付けた。シークエンシングしたところ、Pn50の遺伝子配列が得られた。
Pn50遺伝子は配列番号3のヌクレオチド配列を有する。配列番号3の5’末端から1~1368番目のヌクレオチドはPn50の読み枠(Open Reading Frame、ORF)で、配列番号3の5’末端から1~3番目のヌクレオチドはPn50遺伝子の開始コドンATGで、配列番号3の5’末端から1366~1368番目のヌクレオチドはPn50遺伝子の終止コドンTGAである。糖転移酵素Pn50遺伝子は455個のアミノ酸を含むタンパク質Pn50をコードし、配列番号4のアミノ酸残基配列を有し、ソフトでこのタンパク質の理論分子量を予測したところ、51.1kDaで、等電点pIが5.10である。配列番号4のアミノ末端から332~375番目は糖転移酵素PSPGの保存的な機能領域である。
The target DNA band was cut off by irradiation with ultraviolet rays. Furthermore, DNA, that is, a DNA fragment of the amplified glycosyltransferase gene, was recovered from the agarose gel using the Axygen Gel Extraction Kit (AEYGEN). The recovered PCR product was cloned into a PMDT vector using the PMD18-T cloning kit from Bao Biology Engineering Co., Ltd. (Takara), and the constructed vector was named PMDT-Pn50. Sequencing gave the Pn50 gene sequence.
The Pn50 gene has the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3. The 1st to 1368th nucleotides from the 5'end of SEQ ID NO: 3 are the Pn50 reading frame (ORF), and the 1st to 3rd nucleotides from the 5'end of SEQ ID NO: 3 are the start codon ATG of the Pn50 gene. , The 1366 to 1368th nucleotide from the 5'end of SEQ ID NO: 3 is the stop codon TGA of the Pn50 gene. The glycosyltransferase Pn50 gene encodes a protein Pn50 containing 455 amino acids, has an amino acid residue sequence of SEQ ID NO: 4, and when the theoretical molecular weight of this protein was predicted by software, the isoelectric point pI was 51.1 kDa. Is 5.10. Positions 332 to 375 from the amino terminus of SEQ ID NO: 4 are conservative functional regions of the glycosyltransferase PSPG.

Pn50のヌクレオチド配列 配列番号3

Figure 0007086107000006
Figure 0007086107000007
Nucleotide sequence of Pn50 SEQ ID NO: 3
Figure 0007086107000006
Figure 0007086107000007

Pn50のアミノ酸配列 配列番号4

Figure 0007086107000008
Amino acid sequence of Pn50 SEQ ID NO: 4
Figure 0007086107000008

実施例2.サンシチニンジン糖転移酵素遺伝子Pn50の大腸菌における発現
たとえば配列Pn50発現プライマーF、配列番号5(GGATCCATGGAGAGAGAAATGTTGAGCA)およびPn50発現プライマーR、配列番号6(CTCGAGTCAGGAGGAAACAAGCTTTGAA)の2つのプライマーを合成した。合成されたプライマーF/RにそれぞれBamH IおよびXho Iの2つの酵素切断部位を入れることによって、植物から抽出されたcDNAを鋳型にPCRを行った。DNAポリメラーゼは、タカラバイオ株式会社の高正確性のKOD DNAポリメラーゼを使用した。PCRの増幅プログラムは、94℃ 2minで、94℃ 15s、58℃ 30s、68℃ 2minの計35サイクルで、68℃ 10minで10℃に降温させた。PCR産物はアガロースゲル電気泳動によって検出された。紫外線の照射で、標的DNAバンドを切り取った。さらに、Axygen Gel Extraction Kit(AEYGEN社)でアガロースゲルから、DNA、すなわち、増幅された糖転移酵素遺伝子のDNA断片を回収した。回収された2つのPCR産物をBamH IおよびXho Iで酵素切断した後、同様にBamH IおよびXho Iで酵素切断されたpET28aに連結し、連結産物で大腸菌EPI300感受性細胞を形質転換し、形質転換した大腸菌の菌液をカナマイシン50μg/mLを入れたLBプレートに塗布し、さらにPCRおよび酵素切断によって組換えクローンを検証した。それぞれその中から一つのクローンを選んで組換えプラスミドを抽出した後、シークエンシングで検証し、正確と確認されたら、組換えプラスミドで大腸菌BL21(DE3)を形質転換して発現を誘導し、発現を誘導する方法は、プレートから単一クローンを選んでカナマイシン50μg/mLを含有するLB試験管に接種して一晩培養し、1%取って50mL三角フラスコに接種して37℃でOD600が0.6~0.7になるまで培養して最終濃度が0.1mMのIPTGを入れて誘導し、18℃で16h誘導した。12000g、3minで菌体を収集して菌体の湿重量1gあたりに10mLのPBS緩衝液を入れて再懸濁させた後、菌体を分解させ、遠心で上清を取って粗製酵素液とした。
Example 2. Expression of the Panax notoginseng glycosyltransferase gene Pn50 in E. coli For example, two primers were synthesized: sequence Pn50 expression primer F, SEQ ID NO: 5 (GGATCCATGGAGAGAGAAATGTTGAGCA) and Pn50 expression primer R, and SEQ ID NO: 6 (CTCGAGTCAGGAGGAAACAAGCTTTGAA). PCR was performed using cDNA extracted from plants as a template by inserting two enzyme cleavage sites, BamH I and Xho I, into the synthesized primer F / R, respectively. As the DNA polymerase, Takara Bio Inc.'s highly accurate KOD DNA polymerase was used. The PCR amplification program was a total of 35 cycles of 94 ° C for 2 min, 94 ° C for 15s, 58 ° C for 30s, and 68 ° C for 2 min, and the temperature was lowered to 10 ° C at 68 ° C for 10 min. PCR products were detected by agarose gel electrophoresis. The target DNA band was cut off by irradiation with ultraviolet rays. Furthermore, DNA, that is, a DNA fragment of the amplified glycosyltransferase gene, was recovered from the agarose gel using the Axygen Gel Extraction Kit (AEYGEN). The two recovered PCR products were enzymatically cleaved with BamH I and Xho I, then ligated to pET28a, which was also enzymatically cleaved with BamH I and Xho I, and E. coli EPI300-sensitive cells were transformed and transformed with the ligation product. The Escherichia coli solution was applied to an LB plate containing 50 μg / mL of canamycin, and the recombinant clone was further verified by PCR and enzymatic cleavage. After selecting one clone from each clone and extracting the recombinant plasmid, it is verified by sequencing, and when it is confirmed to be accurate, Escherichia coli BL21 (DE3) is transformed with the recombinant plasmid to induce expression and expression. To induce E. coli, select a single clone from a plate, inoculate it into an LB test tube containing 50 μg / mL of canamycin, incubate overnight, take 1%, inoculate it into a 50 mL plasmid, and inject it into a 50 mL plasmid flask with 0.6 OD600 at 37 ° C. The cells were cultured until the temperature reached ~ 0.7, and IPTG having a final concentration of 0.1 mM was added to induce the cells, and the cells were induced at 18 ° C. for 16 hours. Collect the cells at 12000 g, 3 min, add 10 mL of PBS buffer per 1 g of wet weight of the cells and resuspend, then decompose the cells, remove the supernatant by centrifugation, and use the crude enzyme solution. did.

実施例3.サンシチニンジン糖転移酵素遺伝子Pn50による異なる基質の反応の触媒およびその産物の検出
以下のように糖転移酵素Pn50触媒反応系(100μL)を調製した。
Example 3. Detection of catalysts and products of reactions of different substrates by Panax notoginseng glycosyltransferase gene Pn50 A glycosyltransferase Pn50 catalytic reaction system (100 μL) was prepared as follows.

Figure 0007086107000009
Figure 0007086107000009

37℃の水浴で2h反応させた。反応終了後、等体積のn-ブタノールを入れて抽出し、n-ブタノール相を取り、真空濃縮後、反応産物を10μLのメタノールに溶解させ、TLCまたはHPLCによって結果を検出した。図2における結果から、本発明で使用された糖転移酵素Pn50はプロトパナキサジオールPPDを触媒して新たな産物を形成することができ(反応は式Aを参照)、TLCプレートにおける移動位置がRh2の移動位置と一致したことがわかり、この新たな産物がギンセノサイドRh2であることが証明された。また、Pn50はCompound Kを触媒することができ、生成した産物はTLCプレートにおける移動位置およびPn50の領域特異性によってギンセノサイドF2と推測された(図2)。

Figure 0007086107000010
The reaction was carried out in a water bath at 37 ° C for 2 hours. After completion of the reaction, an equal volume of n-butanol was added and extracted, the n-butanol phase was taken, and after vacuum concentration, the reaction product was dissolved in 10 μL of methanol, and the result was detected by TLC or HPLC. From the results in FIG. 2, the glycosyltransferase Pn50 used in the present invention can catalyze the protopanaxadiol PPD to form a new product (see formula A for the reaction), and the position of movement on the TLC plate is It was found to be consistent with the movement position of Rh2, proving that this new product is ginsenoside Rh2. In addition, Pn50 can catalyze Compound K, and the product produced was speculated to be ginsenoside F2 based on the position of migration on the TLC plate and the region specificity of Pn50 (Fig. 2).
Figure 0007086107000010

実施例4.サンシチニンジン由来の糖転移酵素遺伝子Pn50による出芽酵母における希少ギンセノサイドRh2の合成
(1)サンシチニンジン由来の糖転移酵素遺伝子Pn50はプロトパナキサジオールのC3位の水酸基のグルコシル化を触媒して希少ギンセノサイドRh2を合成することができ、出芽酵母における希少ギンセノサイドRh2の合成を実現させるために、本発明は、まず、プロトパナキサジオールを生産する出芽酵母基盤細胞を構築した。野生型出芽酵母にダンマレンジオール合成酵素遺伝子PgDDS、プロトパナキサジオール合成のシトクロムP450遺伝子CYP716A47およびその還元酵素遺伝子PgCPR1を導入し、出芽酵母自身のメバロン酸経路によって合成された2,3-エポキシスクアレンでダンマレンジオールを合成することができる。合成の律速ステップの最適化、前駆体の供給の最適化などを含む人工的に構築されたプロトパナキサジオール合成経路に対する最適化によって、高収率でプロトパナキサジオールを生産する出芽酵母菌株ZWBY04RSを得た。
Example 4. Synthesis of rare ginsenoside Rh2 in Saccharomyces cerevisiae by the glycosyltransferase gene Pn50 derived from Sancithininjin (1) The glycosyltransferase gene Pn50 derived from Sancithininjin is rare by catalyzing the glucosylation of the hydroxyl group at the C3 position of protopanaxadiol. In order to be able to synthesize ginsenoside Rh2 and realize the synthesis of rare ginsenoside Rh2 in Saccharomyces cerevisiae, the present invention first constructed a budding yeast basal cell that produces protopanaxadiol. 2,3-Epoxysqualene synthesized by the mevalonic acid pathway of Saccharomyces cerevisiae itself by introducing the dammalendiol synthase gene PgDDS, the cytochrome P450 gene CYP716A47 for protopanaxadiol synthesis and its reductase gene PgCPR1 into wild-type budding yeast. Can synthesize danmalendiol at. Saccharomyces cerevisiae ZWBY04RS produces high yields of protopanaxadiol by optimizing artificially constructed protopanaxadiol synthetic pathways, including optimization of rate-determining steps in synthesis, optimization of precursor supply, etc. Got

(2)たとえば配列番号7~18の12本のプライマーを合成し、PCRの方法によって糖転移酵素発現のプロモーター、ターミネーター、ORF、スクリーニングマーカー、上・下流ホモロジーアーム断片を得、PCR方法は実施例1と同様である。上記PCR断片およびUGTPg45のORFをそれぞれ100ng均一に混合した後、出芽酵母の通常のLiAc/ssDNA形質転換方法によって、組換え出芽酵母菌株ZWBY04RSを形質転換し、組換え出芽酵母菌株ZWBY04RS-UGTPg45を得た。同様に、上記PCR断片およびPn50のORFをそれぞれ100ng均一に混合した後、出芽酵母の通常のLiAc/ssDNA形質転換方法によって、組換え出芽酵母菌株ZWBY04RSを形質転換し、組換え出芽酵母菌株ZWBY04RS-Pn50を得た。 (2) For example, 12 primers of SEQ ID NOs: 7 to 18 were synthesized, and a promoter for glycosyltransferase expression, a terminator, an ORF, a screening marker, and an upstream / downstream homology arm fragment were obtained by the PCR method, and the PCR method was an example. Same as 1. After uniformly mixing 100 ng each of the above PCR fragment and ORF of UGTPg45, recombinant Saccharomyces cerevisiae strain ZWBY04RS was transformed by the usual method of transforming Saccharomyces cerevisiae ZWBY04RS-UGTPg45. rice field. Similarly, 100 ng of each of the above PCR fragment and Pn50 ORF was uniformly mixed, and then the recombinant Saccharomyces cerevisiae strain ZWBY04RS was transformed by the usual method of transforming Saccharomyces cerevisiae ZWBY04RS-. Obtained Pn50.

Figure 0007086107000011
Figure 0007086107000011

(3)固体培地の調製:培地:1% Yeast Extract(酵母エキス)、2% Peptone(ペプトン)、2% Dextrose(デキストロース)(グルコース)、2%寒天粉を調製した。
液体培地の調製:培地:1% Yeast Extract(酵母エキス)、2% Peptone(ペプトン)、2% Dextrose(デキストロース)(グルコース)を調製した。
固体培地プレートに画線した組換え出芽酵母菌ZWBY04RS-UGTPg45およびZWBY04RS-Pn50を取り、それぞれ5mL液体培地を含有する試験管に置いて一晩振とう培養し(30℃、250rpm、16h)、遠心で菌体を収集し、10mL 液体培地が入った50mL三角フラスコに移し、OD600が0.05になるように調整し、30℃、250rpmで4日振とう培養して発酵産物を得た。本方法は各組換え酵母に対して同時に一つの平行実験を設けた。
(3) Preparation of solid medium: Medium: 1% Yeast Extract (yeast extract), 2% Peptone (peptone), 2% Dextrose (dextrose) (glucose), 2% agar powder were prepared.
Preparation of liquid medium: Medium: 1% Yeast Extract, 2% Peptone, and 2% Dextrose (glucose) were prepared.
Take the recombinant budding yeasts ZWBY04RS-UGTPg45 and ZWBY04RS-Pn50 drawn on a solid medium plate, place them in a test tube containing 5 mL of liquid medium, and incubate them with shaking overnight (30 ° C, 250 rpm, 16 h) and centrifuge. The cells were collected in 1 and transferred to a 50 mL Erlenmeyer flask containing a 10 mL liquid medium, adjusted to an OD600 of 0.05, and cultured at 30 ° C. and 250 rpm for 4 days with shaking to obtain a fermented product. This method provided one parallel experiment for each recombinant yeast at the same time.

プロトパナキサジオールおよび希少ギンセノサイドRh2の抽出および検出:10mLの発酵液から100μLの発酵液を吸い取り、Fastprepで振とうして酵母を分解させ、等体積のn-ブタノールを入れて抽出した後、真空の条件においてn-ブタノールを蒸発させた。100μLのメタノールで溶解させた後、HPLCによって目的産物の生産量を検出した。HPLC結果は図3に示す。
プロトパナキサジオールを生産する出芽酵母菌株にオタネニンジン由来の糖転移酵素遺伝子UGTPg45で構築された組換え出芽酵母菌株ZWBY04RS-UGTPg45を導入して希少ギンセノサイドRh2を合成することができ、その生産量は35.66mg/Lであった。プロトパナキサジオールを生産する出芽酵母菌株にサンシチニンジン由来の糖転移酵素遺伝子Pn50で構築された組換え出芽酵母菌株ZWBY04RS-Pn50を導入して希少ギンセノサイドRh2を合成することができ、その生産量は45.55mg/Lであった。
Extraction and detection of protopanaxadiol and rare ginsenoside Rh2: Absorb 100 μL of fermented liquid from 10 mL of fermented liquid, shake with Fastprep to decompose yeast, add equal volume of n-butanol for extraction, and then vacuum. The n-butanol was evaporated under the conditions of. After dissolving in 100 μL of methanol, the production amount of the target product was detected by HPLC. The HPLC results are shown in Figure 3.
Rare ginsenoside Rh2 can be synthesized by introducing the recombinant Saccharomyces cerevisiae strain ZWBY04RS-UGTPg45 constructed by the glycosyltransferase gene UGTPg45 derived from Otaneninjin into the Saccharomyces cerevisiae producing protopanaxadiol, and the production amount is 35.66. It was mg / L. Rare ginsenoside Rh2 can be synthesized by introducing the recombinant Saccharomyces cerevisiae strain ZWBY04RS-Pn50 constructed by the glycosyltransferase gene Pn50 derived from Sansitininjin into the Saccharomyces cerevisiae producing protopanaxadiol, and its production amount. Was 45.55 mg / L.

実施例5.オタネニンジン由来の糖転移酵素UGTPg45のランダム突然変異ライブラリーの構築
プラスミドUGTPg45-pMD18Tを鋳型とし、GeneMorph II Random Mutagenesis Kit(Agilent Technology)によって、UGTPg45ランダム突然変異プライマーFの配列番号23(Gcatagcaatctaatctaagttttaattacaaaatggagagagaaatgttgagcaaaac)およびUGTPg45ランダム突然変異の配列番号24(Gaaaagaagataatatttttatataattatattaatctcaggaggaaacaagctttgaa)をプライマーとしてエラープローンPCRを行い、プログラムは、95℃ 2minで予備変性し、95℃で30s変性、58℃で30sアニーリング、72℃で3min 15s伸長を30サイクル行い、72℃で10min最終伸長した。キットの説明書に従って1ug、1.5μg、2μgの鋳型を入れて突然変異率を模索した。ゲルを切り出してPCR産物を回収し、Taq酵素でAを加え、ベクターpMD18Tに連結し、大腸菌TOP10を形質転換した。ランダムに10個の陽性クローンを選んでシークエンシングし、突然変異率が1~2塩基で遺伝子に相応する鋳型の使用量が1.5μgであった。後続の実験で当該条件をエラープローンPCRを行い、すなわち、UGTPg45のランダム突然変異ライブラリーを構築した。
Example 5. Construction of random mutation library of glycosyltransferase UGTPg45 derived from Otaneninjin Using the plasmid UGTPg45-pMD18T as a template, UGTPg45 random mutation primer F SEQ ID NO: 23 (Gcatagcaatctaatctaagttttaattacaaaatggagagagaaatgtg) Error prone PCR was performed using the mutation SEQ ID NO: 24 (Gaaaagaagataatatttttatataattataatctcaggaggaaacaagctttgaa) as a primer, and the program was pre-denatured at 95 ° C for 2 min, denatured for 30 s at 95 ° C, annealed at 58 ° C for 30 s, and extended for 3 min at 72 ° C for 30 cycles. The final elongation was performed at 72 ° C for 10 min. According to the instructions of the kit, 1ug, 1.5 μg, and 2 μg templates were put in and the mutation rate was sought. The gel was cut out to recover the PCR product, A was added with Taq enzyme, and the gel was ligated to the vector pMD18T to transform Escherichia coli TOP10. Ten positive clones were randomly selected and sequenced, and the mutation rate was 1 to 2 bases, and the amount of the template corresponding to the gene was 1.5 μg. In subsequent experiments, the conditions were subjected to error-prone PCR, i.e., a random mutation library of UGTPg45 was constructed.

プライマーの配列番号25(断片7プライマーF)(Acactggggcaataggctgtcgccattcaagagcagatagcttcaaaatgtttctactc)および配列番号26(断片7プライマーR)(Cataatgtgagttttgctcaacatttctctctccattttgtaattaaaacttagattag)を使用し、出芽酵母ゲノムDNAを鋳型としてPCRによって断片7を、プライマーの配列番号27(断片8プライマーF)(Ttgatgagttcatttcaaagcttgtttcctcctgagattaatataattatataaaaata)および配列番号28(断片8プライマーR)(Actgtcaaggagggtattctgggcctccatgtcgctgctatataacagttgaaatttgg)を使用し、出芽酵母ゲノムDNAを鋳型としてPCRによって断片8を、プライマーの配列番号29(断片9プライマーF)(Cccaaagctaagagtcccattttattc)および配列番号30(断片9プライマーR)(Gaagagtaaaaaaggagtagaaacattttgaagctatctgctcttgaatggcgacagcc)、配列番号31(断片10プライマーF)(Tgtcgattcgatactaacgccgccatccagtgtcgagaattacaatagtatgtctgatg)および配列番号32(断片10プライマーR)(Tctggtgaggatttacggtatg)出芽酵母ゲノムDNAを鋳型としてPCRによって断片9および10を得た。プライマーの配列番号33(断片11プライマーF)(Aagatgttcttatccaaatttcaactgttatatagcagcgacatggaggcccagaatac)および配列番号34(断片11プライマーR)(tacttcttgcagacatcagacatactattgtaattctcgacactggatggcggcgttag)を使用し、プラスミドPLKANを鋳型としてPCRによって断片11を得た。上記断片7~11を等モル比で混合し、PPD高生産菌株ZWBY04RSを形質転換し、YPDプレート(100 μg/ml G418入り)に塗布し、UGTPg45突然変異遺伝子を発現する酵母形質転換体が得られるように、30℃で2日培養した。同様に、野生型UGTPg45を形質転換して酵母形質転換体を構築して対照とした。 Primer SEQ ID NO: 25 (Fragment 7 Primer F) (Acactggggcaataggctgtcgccattcaagagcagatagcttcaaaatgtttctactc) and SEQ ID NO: 26 (Fragment 7 Primer R) (Cataatgtgagttttgctcaacatttctctctccattttgtaattaaaacttagattag) Fragment 8 Primer F) (Ttgatgagttcatttcaaagcttgtttcctcctgagattaatataattatataaaaata) and SEQ ID NO: 28 (Fragment 8 Primer R) (Actgtcaaggagggtattctgggcctccatgtcgctgctatataacagttgaaatttgg) Cccaaagctaagagtcccattttattc) and SEQ ID NO: 30 (Fragment 9 Primer R) (Gaagagtaaaaaaggagtagaaacattttgaagctatctgctcttgaatggcgacagcc), SEQ ID NO: 31 (Fragment 10 Primer F) (Tgtcgattcgatactaacgccgccatccagtgtcgagaattacaatagttgg) Fragments 9 and 10 were obtained. Primer SEQ ID NO: 33 (Fragment 11 Primer F) (Aagatgttcttatccaaatttcaactgttatatagcagcgacatggaggcccagaatac) and SEQ ID NO: 34 (Fragment 11 Primer R) (tacttcttgcagacatcagacatactattgtaattctcgacactggatggcggcgttag) were used to obtain the plasmid PLKAN. The above fragments 7 to 11 are mixed at an equimolar ratio, PPD high-producing strain ZWBY04RS is transformed, and applied to a YPD plate (containing 100 μg / ml G418) to obtain a yeast transformant expressing the UGTPg45 mutant gene. The cells were cultured at 30 ° C. for 2 days. Similarly, wild-type UGTPg45 was transformed to construct a yeast transformant and used as a control.

96ウェルプレートにYPD培地(100μg/mL G418入り)を600μL/ウェル入れ、酵母の単一クローンを選んで培地に接種し、30℃、280rpmで1日振とう培養した。6μLの培養物を600μLのYPD培地を含有する新たな96ウェルプレートに移し、30℃、280rpmで3日振とう培養した。各ウェルにn-ブタノールを600μLずつ入れ、ゴム栓をしてテープで封じ、回転させて3h抽出した。4000rpmで10min遠心し、150μLのn-ブタノール相を吸い取って新たな96ウェルプレートに入れ、HPLCによって産物の測定を行った。
突然変異体遺伝子8E7で構築された希少ギンセノサイドRh2菌株ZWBY04RS-8E7のRh2生産量はUGTPg45で構築された菌株ZWBY04RS-UGTPg45の生産量よりも70%向上し、60.48mg/Lに達した。
600 μL / well of YPD medium (containing 100 μg / mL G418) was placed in a 96-well plate, a single clone of yeast was selected, inoculated into the medium, and cultured with shaking at 30 ° C. and 280 rpm for 1 day. 6 μL of culture was transferred to a new 96-well plate containing 600 μL of YPD medium and cultured with shaking at 30 ° C. and 280 rpm for 3 days. 600 μL of n-butanol was added to each well, the mixture was sealed with a rubber stopper, and the mixture was rotated to extract for 3 hours. Centrifugation was performed at 4000 rpm for 10 min, 150 μL of n-butanol phase was aspirated and placed in a new 96-well plate, and the product was measured by HPLC.
The Rh2 production of the rare ginsenoside Rh2 strain ZWBY04RS-8E7 constructed with the mutant gene 8E7 increased by 70% from the production of the strain ZWBY04RS-UGTPg45 constructed with UGTPg45, reaching 60.48 mg / L.

前記野生型遺伝子UGTPg45は配列番号20のヌクレオチド配列を有する。配列番号20の5’末端から1~1374番目のヌクレオチドはUGTPg45の読み枠で、配列番号20の5’末端から1~3番目のヌクレオチドはUGTPg45遺伝子の開始コドンATGで、配列番号20の5’末端から1371~1374番目のヌクレオチドはUGTPg45遺伝子の終止コドンTGAである。糖転移酵素UGTPg45遺伝子は457個のアミノ酸を含むタンパク質UGTPg45をコードし、配列番号19のアミノ酸残基配列を有し、ソフトでこのタンパク質の理論分子量を予測したところ、51.1kDaで、等電点pIが5.10である。配列番号19のアミノ末端から332~375番目は糖転移酵素PSPGの保存的な機能領域である。
UGTPg45のアミノ酸配列 配列番号19

Figure 0007086107000012

The wild-type gene UGTPg45 has the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 20. The 5'-1374th nucleotide from the 5'end of SEQ ID NO: 20 is the reading frame of UGTPg45, and the 1st to 3rd nucleotide from the 5'end of SEQ ID NO: 20 is the start codon ATG of the UGTPg45 gene, 5'of SEQ ID NO: 20. The 1371 to 1374th nucleotide from the end is the stop codon TGA of the UGTPg45 gene. The glycosyltransferase UGTPg45 gene encodes a protein UGTPg45 containing 457 amino acids, has an amino acid residue sequence of SEQ ID NO: 19, and when the theoretical molecular weight of this protein was predicted by software, the isoelectric point pI was 51.1 kDa. Is 5.10. Positions 332 to 375 from the amino terminus of SEQ ID NO: 19 are conservative functional regions of the glycosyltransferase PSPG.
Amino acid sequence of UGTPg45 SEQ ID NO: 19
Figure 0007086107000012

UGTPg45のヌクレオチド配列 配列番号20

Figure 0007086107000013
Nucleotide sequence of UGTPg45 SEQ ID NO: 20
Figure 0007086107000013

前記突然変異体遺伝子8E7は配列番号22のヌクレオチド配列を有する。配列番号22の5’末端から1~1374番目のヌクレオチドは8E7の読み枠で、配列番号22の5’末端から1~3番目のヌクレオチドは8E7遺伝子の開始コドンATGで、配列番号22の5’末端から1371~1374番目のヌクレオチドは8E7遺伝子の終止コドンTGAである。糖転移酵素遺伝子8E7は、457個のアミノ酸を含むタンパク質8E7をコードし、配列番号21でのアミノ酸残基配列を有する。
8E7のアミノ酸配列 配列番号21

Figure 0007086107000014
The mutant gene 8E7 has the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 22. The 5'-1374th nucleotide from the 5'end of SEQ ID NO: 22 is the reading frame of 8E7, and the 1st to 3rd nucleotide from the 5'end of SEQ ID NO: 22 is the start codon ATG of the 8E7 gene, 5'of SEQ ID NO: 22. The 1371 to 1374th nucleotide from the end is the stop codon TGA of the 8E7 gene. The glycosyltransferase gene 8E7 encodes a protein 8E7 containing 457 amino acids and has the amino acid residue sequence of SEQ ID NO: 21.
Amino acid sequence of 8E7 SEQ ID NO: 21
Figure 0007086107000014

8E7のヌクレオチド配列 配列番号22

Figure 0007086107000015
8E7 Nucleotide Sequence SEQ ID NO: 22
Figure 0007086107000015

上記結果から、本発明において、オタネニンジン由来の糖転移酵素遺伝子UGTPg45の代わりに、サンシチニンジン由来の糖転移酵素遺伝子Pn50または野生型糖転移酵素遺伝子を改造して得られた突然変異体遺伝子を使用すると、いずれも大幅に希少ギンセノサイドRh2の合成効率および生産量を向上させ、顕著な有益効果があることが示された。
From the above results, in the present invention, instead of the glycosyltransferase gene UGTPg45 derived from Otaneninjin, a mutant gene obtained by modifying the glycosyltransferase gene Pn50 derived from Sancithininjin or the wild-type glycosyltransferase gene is used. Then, it was shown that all of them significantly improved the synthesis efficiency and the production amount of the rare ginsenoside Rh2, and had a remarkable beneficial effect.

実施例6.サンシチニンジンPn50の糖転移酵素突然変異体遺伝子Pn50-Q222H-VEによる出芽酵母におけるRh2の合成
発明者はPn50の222番目のアミノ酸残基QをHに突然変異させ、同時にPn50の322および323番目のアミノ酸残基を欠失させ、321番目の後ろに2つのアミノ酸のVEを挿入してPn50の突然変異体Pn50-Q222H-VEを得た。
(1)たとえば配列番号7~18の12本のプライマーを合成し、PCRの方法によって糖転移酵素発現のプロモーター、ターミネーター、ORF、スクリーニングマーカー、上・下流ホモロジーアーム断片を得、PCR方法は実施例1と同様である。上記PCR断片およびPn50-Q222H-VEのORFをそれぞれ100ng均一に混合した後、出芽酵母の通常のLiAc/ssDNA形質転換方法によって、組換え出芽酵母菌株ZWBY04RSを形質転換し、組換え出芽酵母菌株ZWBY04RS-QEを得た。
Example 6. Synthesis of Rh2 in sprouting yeast by glycosyltransferase mutant gene Pn50-Q222H-VE of Sanshitininjin Pn50 The inventor mutated amino acid residue Q at position 222 of Pn50 to H, and at the same time at positions 322 and 323 of Pn50. The amino acid residue of Pn50 was deleted and the VE of two amino acids was inserted after the 321st to obtain the mutant Pn50-Q222H-VE of Pn50.
(1) For example, 12 primers of SEQ ID NOs: 7 to 18 were synthesized, and a promoter for glycosyltransferase expression, a terminator, an ORF, a screening marker, and an upstream / downstream homology arm fragment were obtained by a PCR method, and the PCR method was an example. Same as 1. After uniformly mixing 100 ng each of the above PCR fragment and ORF of Pn50-Q222H-VE uniformly, the recombinant Saccharomyces cerevisiae strain ZWBY04RS was transformed by the usual method of transforming Saccharomyces cerevisiae ZWBY04RS. -I got a QE.

(2)固体培地プレートに画線した組換え出芽酵母菌ZWBY04RS-QEを取り、それぞれ5mL液体培地を含有する試験管に置いて一晩振とう培養し(30℃、250rpm、16h)、遠心で菌体を収集し、10mL 液体培地が入った50mL三角フラスコに移し、OD600が0.05になるように調整し、30℃、250rpmで4日振とう培養して発酵産物を得た。本方法は各組換え酵母に対して同時に一つの平行実験を設けた。
プロトパナキサジオールおよび希少ギンセノサイドRh2の抽出および検出:10mLの発酵液から100μLの発酵液を吸い取り、Fastprepで振とうして酵母を分解させ、等体積のn-ブタノールを入れて抽出した後、真空の条件においてn-ブタノールを蒸発させた。100μLのメタノールで溶解させた後、HPLCによって目的産物の生産量を検出した。
プロトパナキサジオールを生産する出芽酵母菌株にサンシチニンジン由来の糖転移酵素遺伝子Pn50-Q222H-VEで構築された組換え出芽酵母菌株ZWBY04RS-QEを導入して希少ギンセノサイドRh2を合成することができ、その生産量は59.09 mg/Lであった(図4)。
(2) Take the recombinant budding yeast ZWBY04RS-QE drawn on a solid medium plate, place it in a test tube containing 5 mL of liquid medium, shake and culture overnight (30 ° C, 250 rpm, 16 h), and centrifuge. The cells were collected, transferred to a 50 mL Erlenmeyer flask containing 10 mL of liquid medium, adjusted to an OD600 of 0.05, and cultured with shaking at 30 ° C. and 250 rpm for 4 days to obtain a fermented product. This method provided one parallel experiment for each recombinant yeast at the same time.
Extraction and detection of protopanaxadiol and rare ginsenoside Rh2: Absorb 100 μL of fermented liquid from 10 mL of fermented liquid, shake with Fastprep to decompose yeast, add equal volume of n-butanol for extraction, and then vacuum. The n-butanol was evaporated under the conditions of. After dissolving in 100 μL of methanol, the production amount of the target product was detected by HPLC.
Rare ginsenoside Rh2 can be synthesized by introducing the recombinant Saccharomyces cerevisiae strain ZWBY04RS-QE constructed by the glycosyltransferase gene Pn50-Q222H-VE derived from Sanshitininjin into the Saccharomyces cerevisiae producing protopanaxadiol. The production volume was 59.09 mg / L (Fig. 4).

Pn50-Q222H-VEのアミノ酸配列 配列番号41

Figure 0007086107000016
Amino acid sequence of Pn50-Q222H-VE SEQ ID NO: 41
Figure 0007086107000016

Pn50-Q222H-VEの核酸配列 配列番号42

Figure 0007086107000017
Nucleic acid sequence of Pn50-Q222H-VE SEQ ID NO: 42
Figure 0007086107000017

実施例7.糖転移酵素突然変異体遺伝子UGT-MUT1、UGT-MUT2およびUGT-MUT3による出芽酵母におけるRh2の合成
発明者はPn50-Q222H-VEの280番目のアミノ酸残基Kおよび/または247番目のアミノ酸残基Nを飽和突然変異させることによって、3つの触媒効率が向上した突然変異体UGT-MUT1、UGT-MUT2およびUGT-MUT3を得た。UGT-MUT1はPn50-Q222H-VEの280番目のアミノ酸残基Kをアミノ酸残基Iに、UGT-MUT2はPn50-Q222H-VEの247番目のアミノ酸残基Nをアミノ酸残基Sに、UGT-MUT3はPn50-Q222H-VEの280番目のアミノ酸残基Kをアミノ酸残基Iに、かつ247番目のアミノ酸残基Nをアミノ酸残基Sに突然変異させた。
Example 7. Synthesis of Rh2 in sprouting yeast by the glucotransferase mutant genes UGT-MUT1, UGT-MUT2 and UGT-MUT3 Saturation mutation of N resulted in three catalytically efficient mutants, UGT-MUT1, UGT-MUT2 and UGT-MUT3. UGT-MUT1 has the 280th amino acid residue K of Pn50-Q222H-VE as the amino acid residue I, and UGT-MUT2 has the 247th amino acid residue N of Pn50-Q222H-VE as the amino acid residue S, UGT- MUT3 mutated the 280th amino acid residue K of Pn50-Q222H-VE to the amino acid residue I and the 247th amino acid residue N to the amino acid residue S.

(1)たとえば配列番号7~18の12本のプライマーを合成し、PCRの方法によって糖転移酵素発現のプロモーター、ターミネーター、ORF、スクリーニングマーカー、上・下流ホモロジーアーム断片を得、PCR方法は実施例1と同様である。上記PCR断片ならびにUGT-MUT1(Pn50-Q222H-VE-K280I)、UGT-MUT2(Pn50-Q222H-VE-N247S)およびUGT-MUT3(Pn50-Q222H-VE-K280I-N247S)のORFをそれぞれ100ng均一に混合した後、出芽酵母の通常のLiAc/ssDNA形質転換方法によって、組換え出芽酵母菌株ZWBY04RSを形質転換し、組換え出芽酵母菌株ZWBY04RS-MUT1、ZWBY04RS-MUT2およびZWBY04RS-MUT3を得た。 (1) For example, 12 primers of SEQ ID NOs: 7 to 18 were synthesized, and a promoter for glycosyltransferase expression, a terminator, an ORF, a screening marker, and an upstream / downstream homology arm fragment were obtained by a PCR method, and the PCR method was an example. Same as 1. Uniform 100 ng each of the above PCR fragments and ORF of UGT-MUT1 (Pn50-Q222H-VE-K280I), UGT-MUT2 (Pn50-Q222H-VE-N247S) and UGT-MUT3 (Pn50-Q222H-VE-K280I-N247S). After mixing with Saccharomyces cerevisiae, the recombinant Saccharomyces cerevisiae strain ZWBY04RS was transformed by the usual method of transforming Saccharomyces cerevisiae to obtain ZWBY04RS-MUT1, ZWBY04RS-MUT2 and ZWBY04RS-MUT3.

(2)固体培地プレートに画線した組換え出芽酵母菌ZWBY04RS-MUT1、ZWBY04RS-MUT2およびZWBY04RS-MUT3を取り、それぞれ5mL液体培地を含有する試験管に置いて一晩振とう培養し(30℃、250rpm、16h)、遠心で菌体を収集し、10mL 液体培地が入った50mL三角フラスコに移し、OD600が0.05になるように調整し、30℃、250rpmで4日振とう培養して発酵産物を得た。本方法は各組換え酵母に対して同時に一つの平行実験を設けた。
プロトパナキサジオールおよび希少ギンセノサイドRh2の抽出および検出:10mLの発酵液から100μLの発酵液を吸い取り、Fastprepで振とうして酵母を分解させ、等体積のn-ブタノールを入れて抽出した後、真空の条件においてn-ブタノールを蒸発させた。100μLのメタノールで溶解させた後、HPLCによって目的産物の生産量を検出した。HPLC結果は図4に示す。
(2) Take the recombinant budding yeasts ZWBY04RS-MUT1, ZWBY04RS-MUT2 and ZWBY04RS-MUT3 drawn on a solid medium plate, place them in a test tube containing 5 mL of liquid medium, and incubate them overnight with shaking (30 ° C). , 250 rpm, 16 h), centrifuge, collect cells, transfer to a 50 mL Erlenmeyer flask containing 10 mL liquid medium, adjust to an OD600 of 0.05, shake and culture at 30 ° C, 250 rpm for 4 days to fermented product. Got This method provided one parallel experiment for each recombinant yeast at the same time.
Extraction and detection of protopanaxadiol and rare ginsenoside Rh2: Absorb 100 μL of fermented liquid from 10 mL of fermented liquid, shake with Fastprep to decompose yeast, add equal volume of n-butanol for extraction, and then vacuum. The n-butanol was evaporated under the conditions of. After dissolving in 100 μL of methanol, the production amount of the target product was detected by HPLC. The HPLC results are shown in Figure 4.

プロトパナキサジオールを生産する出芽酵母菌株にサンシチニンジン由来の糖転移酵素遺伝子UGT-MUT1で構築された組換え出芽酵母菌株ZWBY04RS-MUT1を導入して希少ギンセノサイドRh2を合成することができ、その生産量は67.96 mg/Lであった。プロトパナキサジオールを生産する出芽酵母菌株にサンシチニンジン由来の糖転移酵素遺伝子UGT-MUT2で構築された組換え出芽酵母菌株ZWBY04RS-MUT2を導入して希少ギンセノサイドRh2を合成することができ、その生産量は78.29 mg/Lであった。プロトパナキサジオールを生産する出芽酵母菌株にサンシチニンジン由来の糖転移酵素遺伝子UGT-MUT3で構築された組換え出芽酵母菌株ZWBY04RS-MUT3を導入して希少ギンセノサイドRh2を合成することができ、その生産量は83.53 mg/Lであった。
Rare ginsenoside Rh2 can be synthesized by introducing the recombinant Saccharomyces cerevisiae strain ZWBY04RS-MUT1 constructed by the glycosyltransferase gene UGT-MUT1 derived from Sansitininjin into the Saccharomyces cerevisiae producing protopanaxadiol. The production was 67.96 mg / L. Rare ginsenoside Rh2 can be synthesized by introducing the recombinant Saccharomyces cerevisiae strain ZWBY04RS-MUT2 constructed by the glycosyltransferase gene UGT-MUT2 derived from Sansitininjin into the Saccharomyces cerevisiae producing protopanaxadiol. The production was 78.29 mg / L. Rare ginsenoside Rh2 can be synthesized by introducing the recombinant Saccharomyces cerevisiae strain ZWBY04RS-MUT3 constructed by the glycosyltransferase gene UGT-MUT3 derived from Sansitininjin into the Saccharomyces cerevisiae producing protopanaxadiol. The production was 83.53 mg / L.

糖転移酵素突然変異体遺伝子UGT-MUT1のアミノ酸配列 配列番号35

Figure 0007086107000018
Amino acid sequence of glycosyltransferase mutant gene UGT-MUT1 SEQ ID NO: 35
Figure 0007086107000018

糖転移酵素突然変異体遺伝子UGT-MUT1のヌクレオチド配列 配列番号36

Figure 0007086107000019
Nucleotide sequence of glycosyltransferase mutant gene UGT-MUT1 SEQ ID NO: 36
Figure 0007086107000019

糖転移酵素突然変異体遺伝子UGT-MUT2のアミノ酸配列 配列番号37

Figure 0007086107000020
Amino acid sequence of glycosyltransferase mutant gene UGT-MUT2 SEQ ID NO: 37
Figure 0007086107000020

糖転移酵素突然変異体遺伝子UGT-MUT2のヌクレオチド配列 配列番号38

Figure 0007086107000021
Nucleotide sequence of glycosyltransferase mutant gene UGT-MUT2 SEQ ID NO: 38
Figure 0007086107000021

糖転移酵素突然変異体遺伝子UGT-MUT3のアミノ酸配列 配列番号39

Figure 0007086107000022
Amino acid sequence of glycosyltransferase mutant gene UGT-MUT3 SEQ ID NO: 39
Figure 0007086107000022

糖転移酵素突然変異体遺伝子UGT-MUT3のヌクレオチド配列 配列番号40

Figure 0007086107000023
Nucleotide sequence of glycosyltransferase mutant gene UGT-MUT3 SEQ ID NO: 40
Figure 0007086107000023

検討
現在、オタネニンジン、サンシチニンジンおよびアメリカニンジンに対するトランスクリプトーム分析によって、研究者らは既に大量の糖転移酵素の候補遺伝子を発見したが、極少数の糖転移酵素しかギンセノサイドの合成に参与することが実証されなかった。サンシチニンジンにおけるギンセノサイドの合成に参与する糖転移酵素はまだ報告されていない。サンシチニンジンにおいても同様のギンセノサイドが合成されるため、サンシチニンジン由来の糖転移酵素を探索することによってこの2つの植物のギンセノサイドの合成経路をより理解できるようになると同時に、ギンセノサイドの合成生物学の研究により充実なツールを提供することができ、非常に有意義である。
Study Currently, by transcriptome analysis of Panax notoginseng, Panax notoginseng and American ginseng, researchers have already found a large number of candidate genes for glycosyltransferases, but only a very small number of glycosyltransferases participate in the synthesis of ginsenosides. Was not demonstrated. Glycosyltransferases involved in the synthesis of ginsenosides in Panax notoginseng have not yet been reported. Since similar ginsenosides are synthesized in Panax notoginseng, searching for glycosyltransferases derived from Panax notoginseng will help us to better understand the synthetic pathways of ginsenosides in these two plants, and at the same time, the synthetic biology of ginsenosides. It is very meaningful to be able to provide a full range of tools through this research.

各文献がそれぞれ単独に引用されるように、本発明に係るすべての文献は本出願で参考として引用する。また、本発明の上記の内容を読み終わった後、当業者が本発明を各種の変動や修正をすることができるが、それらの等価の形態のものは本発明の請求の範囲に含まれることが理解されるはずである。 All documents relating to the present invention are cited as references in this application, just as each document is cited independently. Further, after reading the above contents of the present invention, those skilled in the art may make various variations and modifications to the present invention, but those equivalent forms thereof are included in the claims of the present invention. Should be understood.

Claims (13)

単離されたポリペプチドであって、
(1)アミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の222番目に該当するアミノ酸残基がGln以外であり、および配列番号19で示されるアミノ酸配列の322番目に該当するアミノ酸残基がAla以外であるか、あるいは
(2)アミノ酸配列における配列番号41で示されるアミノ酸配列の247番目に該当するアミノ酸残基がAsn(N)以外であり、および/または配列番号41で示されるアミノ酸配列の280番目に該当するアミノ酸残基がLys(K)以外であり、
ここで、
前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の222番目に該当するアミノ酸残基がHisであり;
前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号19で示されるアミノ酸配列の322番目に該当するアミノ酸残基がValであり;
前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号41で示されるアミノ酸配列の247番目に該当するアミノ酸残基がSer(S)であり;
前記単離されたポリペプチドのアミノ酸配列における配列番号41で示されるアミノ酸配列の280番目に該当するアミノ酸残基がIle(I)である、
前記ポリペプチド。
An isolated polypeptide
(1) The 222nd amino acid residue of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 is other than Gln, and the 322nd amino acid residue of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 is other than Ala. Or (2) the amino acid residue corresponding to position 247 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 41 in the amino acid sequence is other than Asn (N), and / or 280 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 41. The second corresponding amino acid residue is other than Lys (K),
here,
His is the amino acid residue corresponding to position 222 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide;
The amino acid residue corresponding to position 322 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is Val.
Ser (S ) is the amino acid residue corresponding to position 247 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 41 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide;
The 280th amino acid residue of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 41 in the amino acid sequence of the isolated polypeptide is Ile (I ) .
The polypeptide.
単離されたポリペプチドであって、以下:
(a)配列番号21、配列番号35、配列番号37、配列番号39または配列番号41で示されるアミノ酸配列を有するポリペプチド;および
(c)(a)記載のポリペプチド配列が含まれるポリペプチ
からなる群から選ばれる、前記ポリペプチド
An isolated polypeptide, the following:
(A) A polypeptide having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 41 ; and
(C) A polypeptide containing the polypeptide sequence according to (a).
The polypeptide selected from the group consisting of .
単離されたポリヌクレオチドであって、以下:
(A)請求項1または2に記載のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列;
(B)配列番号21で示されるポリペプチドをコードするヌクレオチド配列;
(C)配列番号22、配列番号36、配列番号38、配列番号40または配列番号42で示されるヌクレオチド配列および
(F)(A)~(C)のいずれかに記載のヌクレオチド配列と相補的なヌクレオチド配列
からなる群ら選ばれる、前記ポリヌクレオチド。
An isolated polynucleotide, which is:
(A) Nucleotide sequence encoding the polypeptide according to claim 1 or 2;
(B) Nucleotide sequence encoding the polypeptide set forth in SEQ ID NO: 21;
(C) Nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 40 or SEQ ID NO: 42 ; and complementary to the nucleotide sequence set forth in any of (F) (A) to (C) . The polynucleotide selected from the group consisting of various nucleotide sequences.
請求項3に記載のポリヌクレオチドを含む、ベクター。 A vector comprising the polynucleotide according to claim 3. 請求項1または2に記載の単離されたポリペプチドの使用であって、以下の反応を触媒するため、あるいは以下の反応を触媒する触媒製剤の製造のために用いられる、前記使用:
(i)糖ドナーからのグリコシル基をテトラシクロトリテルペン系化合物のC-3位の水酸基に転移させる反応。
The use of the isolated polypeptide according to claim 1 or 2, wherein the use is used to catalyze the following reaction or to produce a catalytic formulation that catalyzes the following reaction:
(I) A reaction that transfers a glycosyl group from a sugar donor to the hydroxyl group at the C-3 position of a tetracyclotriterpene compound.
前記単離されたポリペプチドが、以下の反応を触媒するため、あるいは以下の反応を触媒する触媒製剤の製造のために用いられる、請求項5に記載の使用。
Figure 0007086107000024

式中、R1はHまたはOHであり、R2はHまたはOHであり、R3はHまたはグリコシル基であり、R4はグリコシル基である。
The use according to claim 5, wherein the isolated polypeptide is used to catalyze the following reaction or to produce a catalytic formulation that catalyzes the following reaction.
Figure 0007086107000024

In the formula, R1 is H or OH, R2 is H or OH, R3 is an H or glycosyl group, and R4 is a glycosyl group.
in vitroでグリコシル化する方法であって、
糖転移酵素の存在下で、糖ドナーからのグリコシル基をテトラシクロトリテルペン系化合物のC-3位の水酸基に転移させることによって、グリコシル化されたテトラシクロトリテルペン系化合物を形成することを含み、
ここで、前記糖転移酵素が、請求項1または2に記載のポリペプチドである、前記方法。
A method of glycosylation in vitro
In the presence of a glycosyltransferase, the glycosylation group from a sugar donor is transferred to the hydroxyl group at the C-3 position of the tetracyclotriterpene compound to form a glycosylated tetracyclotriterpene compound.
Here, the method, wherein the glycosyltransferase is the polypeptide according to claim 1 or 2.
前記糖転移酵素の活性が、糖ドナーのグリコシル基をテトラシクロトリテルペン系化合物のC-3位の水酸基に転移させる活性である、請求項7に記載の方法。 The method according to claim 7, wherein the activity of the glycosyltransferase is an activity of transferring the glycosyl group of a sugar donor to the hydroxyl group at the C-3 position of a tetracyclotriterpene-based compound. 請求項1または2に記載のポリペプチドの存在下で、グリコシル触媒反応を行う工程を含む、グリコシル触媒反応を行う方法。 A method for carrying out a glycosyl-catalyzed reaction, which comprises a step of carrying out a glycosyl-catalyzed reaction in the presence of the polypeptide according to claim 1 or 2. 前記グリコシル触媒反応の基質が式(I)化合物であり、前記反応の産物が式(II)化合物である、請求項9に記載の方法。
Figure 0007086107000025

式中、R1はHまたはOHであり、R2はHまたはOHであり、R3はHまたはグリコシル基であり、R4はグリコシル基である。
The method of claim 9, wherein the substrate for the glycosyl-catalyzed reaction is a compound of formula (I) and the product of the reaction is a compound of formula (II).
Figure 0007086107000025

In the formula, R1 is H or OH, R2 is H or OH, R3 is an H or glycosyl group, and R4 is a glycosyl group.
請求項4に記載のベクターを含むか、あるいはゲノムに請求項3に記載のポリヌクレオチドが組み込まれている、遺伝子操作された宿主細胞。 A genetically engineered host cell comprising the vector according to claim 4 or having the polynucleotide according to claim 3 integrated into the genome. 酵素触媒試薬の製造、あるいは糖転移酵素の生産、あるいは触媒細胞またはグリコシル化されたテトラシクロトリテルペン系化合物の生成に用いられる、請求項11に記載の宿主細胞の使用。 The use of the host cell according to claim 11, which is used for the production of an enzyme-catalyzed reagent, the production of a glycosyltransferase, or the production of a catalytic cell or a glycosylated tetracyclotriterpene-based compound. 請求項11に記載の遺伝子操作された宿主細胞を植物に再生させる工程を含み、前記の遺伝子操作された宿主細胞が植物細胞である、遺伝子組換え植物を生成する方法。 The method for producing a genetically modified plant, which comprises the step of regenerating the genetically engineered host cell according to claim 11 to a plant, wherein the genetically engineered host cell is a plant cell.
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