JP7311496B2 - Modified esterase and use thereof - Google Patents

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Description

本発明は改変型エステラーゼに関する。詳しくは、特性が向上した改変型エステラーゼ及びその用途が提供される。本出願は、2018年5月2日に出願された日本国特許出願第2018-088943号に基づく優先権を主張するものであり、当該特許出願の全内容は参照により援用される。 The present invention relates to modified esterases. Specifically, a modified esterase with improved properties and uses thereof are provided. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-088943 filed on May 2, 2018, the entire contents of which are incorporated by reference.

エステラーゼはエステルを加水分解する酵素であり、様々な生物から数多くのエステラーゼが単離されている。ユニーク且つ幅広い基質特異性を有するアシネトバクター・カルコアセティカス(Acinetobacter calcoaceticus)由来のエステラーゼは産業上の有用性が高く、例えば、医薬品やファインケミカル分野などで利用される有機化合物の合成や食品中の有害化合物の分解まで、多岐に渡る用途で利用可能である(例えば非特許文献1を参照)。 Esterases are enzymes that hydrolyze esters, and many esterases have been isolated from various organisms. Esterases derived from Acinetobacter calcoaceticus, which have unique and broad substrate specificities, are highly useful industrially. It can be used in a wide variety of applications, including decomposition of compounds (see, for example, Non-Patent Document 1).

Appl Microbial Biotechnol (2002) 60:288-292Appl Microbial Biotechnol (2002) 60:288-292

しかしながら、エステラーゼもアミノ酸で構成されるタンパク質である以上、使用条件(強酸・強アルカリ、高温、高濃度有機溶媒など)によってはタンパク変性により触媒機能を発揮できないため、適用範囲が限られる場合がある。例えば、医薬中間体の合成反応は酵素にとって厳しい条件下(例えば、高温下の反応、有機溶媒中での反応、酸性pH域での反応)で行われることが多く、特に安定性が問題となる。そのため、反応条件によっては十分な酵素活性が得られず、反応効率(収率)が低下する。 However, since esterase is also a protein composed of amino acids, depending on the conditions of use (strong acid/strong alkali, high temperature, high concentration organic solvent, etc.), the catalytic function cannot be exhibited due to protein denaturation, so the range of application may be limited. . For example, synthetic reactions of pharmaceutical intermediates are often performed under severe conditions for enzymes (e.g., reactions at high temperatures, reactions in organic solvents, reactions in the acidic pH range), and stability is a particular problem. . Therefore, depending on the reaction conditions, sufficient enzymatic activity cannot be obtained, resulting in a decrease in reaction efficiency (yield).

そこで本発明は、アシネトバクター・カルコアセティカス由来のエステラーゼの特性を改善することで幅広い基質特異性を様々な使用条件下で最大限に発揮することを可能とし、それによって当該エステラーゼの有用性ないし利用価値を高めることを課題とする。特性の改善は、既存の用途においては反応効率等の向上をもたらす一方、新たな用途の創出(即ち用途の拡大)を可能とする。 Therefore, the present invention makes it possible to maximize the wide substrate specificity under various usage conditions by improving the properties of the esterase derived from Acinetobacter calcoaceticus, thereby increasing the usefulness of the esterase. The challenge is to increase the utility value. The improvement in properties brings about improvements in reaction efficiency and the like in existing uses, while enabling creation of new uses (that is, expansion of uses).

上記課題を解決すべく本発明者らは、アシネトバクター・カルコアセティカス由来のエステラーゼの改変を試みた。試行錯誤の末、その特性(比活性、高温安定性、高温反応性、pH安定性)の向上に有効な変異点(アミノ酸残基)を特定することに成功し、有用性の高い変異体(改変型エステラーゼ)が得られた。この成果は、特性の向上という目的を達成し得る変異体を設計、取得するための情報・手段を提供する点においても重要である。 In order to solve the above problems, the present inventors attempted to modify an esterase derived from Acinetobacter calcoaceticus. After trial and error, we succeeded in identifying mutation points (amino acid residues) that are effective in improving its properties (specific activity, high-temperature stability, high-temperature reactivity, pH stability), and developed highly useful mutants ( A modified esterase) was obtained. This achievement is also important in terms of providing information and means for designing and obtaining mutants that can achieve the purpose of improving characteristics.

ところで、効果的な二つの変異を組み合わせることによって相加的又は相乗的効果が生まれる可能性が高いことも多く経験するところである。また、同種の酵素については構造(一次構造、立体構造)の類似性が高く、同様の変異が同様の効果を生む蓋然性が高いという技術常識に鑑みれば、配列番号1のアミノ酸配列を有するアシネトバクター・カルコアセティカス由来のエステラーゼにおいて見出された有用な変異を、当該エステラーゼとの間で構造上の類似性が高い他のエステラーゼに対して適用すれば、同等の効果が奏される蓋然性が高く、また、当業者であれば、このような適用が有効であることを認識し得る。 By the way, we often experience that the combination of two effective mutations is likely to produce an additive or synergistic effect. In addition, in view of the common general knowledge that the same type of enzyme has a high degree of similarity in structure (primary structure, three-dimensional structure) and that similar mutations are highly likely to produce similar effects, Acinetobacter having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. If the useful mutations found in the esterase derived from calcoaceticus are applied to other esterases that have high structural similarity with the esterase, it is highly probable that equivalent effects will be achieved. , and those skilled in the art may recognize that such applications are useful.

以下の発明は以上の成果及び考察に基づく。
[1]配列番号1のアミノ酸配列において、K7P、F13Y、V107M、L222M、V229I及びS235Tからなる群より選択される一又は二以上のアミノ酸置換を含むアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列を有し、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼに比較して比活性、高温安定性、高温反応性及びpH安定性からなる群より選択される一以上の特性が向上した改変型エステラーゼ。
[2]改変型エステラーゼのアミノ酸配列に含まれるアミノ酸置換がS235Tであり、比活性が向上している、[1]に記載の改変型エステラーゼ。
[3]改変型エステラーゼのアミノ酸配列に含まれるアミノ酸置換がK7P、F13Y、L222M又はV229Iであり、高温安定性が向上している、[1]に記載の改変型エステラーゼ。
[4]改変型エステラーゼのアミノ酸配列に含まれるアミノ酸置換がV229I又はS235Tであり、高温反応性が向上している、[1]に記載の改変型エステラーゼ。
[5]改変型エステラーゼのアミノ酸配列に含まれるアミノ酸置換がF13Y、V107M、L222M、V229I及びS235Tであり、pH安定性が向上している、[1]に記載の改変型エステラーゼ。
[6]配列番号2~7のいずれかのアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列であり(但し、同一性の基準が配列番号2のアミノ酸配列の場合は7位プロリン以外の位置、同一性の基準が配列番号3のアミノ酸配列の場合は13位チロシン以外の位置、同一性の基準が配列番号4のアミノ酸配列の場合は107位メチオニン以外の位置、同一性の基準が配列番号5のアミノ酸配列の場合は222位メチオニン以外の位置、同一性の基準が配列番号6のアミノ酸配列の場合は229位イソロイシン以外の位置、同一性の基準が配列番号7のアミノ酸配列の場合は235位トレオニン以外の位置、においてアミノ酸配列の相違は生じている)、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼに比較して比活性、高温安定性、高温反応性及びpH安定性からなる群より選択される一以上の特性が向上した改変型エステラーゼ。
[7][1]~[6]のいずれか一項に記載の改変型エステラーゼをコードする遺伝子。
[8]配列番号8~13のいずれかの塩基配列を含む、[7]に記載の遺伝子。
[9][7]又は[8]に記載の遺伝子を含む組換えDNA。
[10][9]に記載の組換えDNAを保有する微生物。
[11]宿主が、エシェリヒア・コリ、バチルス・サチルス、バチルス・リケニフォルミス、バチルス・アミノリクファシエンス、ブレビバチルス・チョウシネンシスである、[10]に記載の微生物。
[12][1]~[6]のいずれか一項に記載の改変型エステラーゼを含む酵素剤。
[13]以下のステップ(I)~(III)を含む、改変型エステラーゼの調製法:
(I)配列番号2~7のいずれかのアミノ酸配列をコードする核酸を用意するステップ;
(II)前記核酸を発現させるステップ、及び
(III)発現産物を回収するステップ。
The following inventions are based on the above results and considerations.
[1] In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, an amino acid sequence containing one or more amino acid substitutions selected from the group consisting of K7P, F13Y, V107M, L222M, V229I and S235T, or 91% or more identical to the amino acid sequence having an amino acid sequence exhibiting a specific activity, and having improved one or more properties selected from the group consisting of specific activity, high-temperature stability, high-temperature reactivity, and pH stability, compared to the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. Modified esterase.
[2] The modified esterase of [1], wherein the amino acid substitution contained in the amino acid sequence of the modified esterase is S235T and the specific activity is improved.
[3] The modified esterase of [1], wherein the amino acid substitution in the amino acid sequence of the modified esterase is K7P, F13Y, L222M or V229I, and the high-temperature stability is improved.
[4] The modified esterase of [1], wherein the amino acid substitution contained in the amino acid sequence of the modified esterase is V229I or S235T, and the high-temperature reactivity is improved.
[5] The modified esterase of [1], wherein the amino acid substitutions contained in the amino acid sequence of the modified esterase are F13Y, V107M, L222M, V229I and S235T, and the pH stability is improved.
[6] An amino acid sequence of any of SEQ ID NOs: 2 to 7 or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence (however, if the identity criterion is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, position 7 A position other than proline, a position other than 13th tyrosine when the identity criterion is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3, a position other than 107th methionine when the identity criterion is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, and the identity Position other than methionine at position 222 when the reference is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5, position other than isoleucine at position 229 when the reference of identity is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6, and amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 as the reference for identity In the case of , there is a difference in the amino acid sequence at positions other than position 235 threonine), compared to the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, specific activity, high temperature stability, high temperature reactivity and pH stability A modified esterase with improved one or more properties selected from the group.
[7] A gene encoding the modified esterase of any one of [1] to [6].
[8] The gene of [7], comprising any one of the nucleotide sequences of SEQ ID NOS:8-13.
[9] A recombinant DNA containing the gene of [7] or [8].
[10] A microorganism carrying the recombinant DNA of [9].
[11] The microorganism of [10], wherein the host is Escherichia coli, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus aminorrhifaciens, or Brevibacillus choshinensis.
[12] An enzymatic agent containing the modified esterase of any one of [1] to [6].
[13] A method for preparing a modified esterase, comprising the following steps (I) to (III):
(I) providing a nucleic acid encoding the amino acid sequence of any of SEQ ID NOs: 2-7;
(II) expressing the nucleic acid, and
(III) Recovering the expression product.

変異体の比活性。変異体の比活性を野生型酵素と比較した。Specific activity of mutants. The specific activity of the mutants was compared with the wild-type enzyme. 変異体の高温での安定性。80℃で30分間処理した場合の残存活性率を野生型酵素と比較した。High temperature stability of mutants. The residual activity rate after treatment at 80°C for 30 minutes was compared with that of the wild-type enzyme. 変異体の高温での反応性。相対活性(30℃での酵素活性に対する60℃での酵素活性の比率)を野生型酵素と比較した。High temperature reactivity of mutants. Relative activity (ratio of enzymatic activity at 60°C to enzymatic activity at 30°C) was compared to the wild-type enzyme. 変異体のpH安定性。pH4.0の条件で30分間処理した場合の残存活性率を野生型酵素と比較した。pH stability of the mutants. After 30 minutes of treatment at pH 4.0, the residual activity was compared with that of the wild-type enzyme.

説明の便宜上、本発明に関して使用する用語の一部について以下で定義する。
(用語)
用語「改変型エステラーゼ」とは、基準となるエステラーゼ(以下、「基準エステラーゼ」と呼ぶ)を改変ないし変異して得られる酵素である。基準エステラーゼは、典型的には、配列番号1のアミノ酸配列を有する、アシネトバクター・カルコアセティカス(Acinetobacter calcoaceticus)由来のエステラーゼである。
For convenience of explanation, some of the terms used in connection with the present invention are defined below.
(the term)
The term "modified esterase" refers to an enzyme obtained by modifying or mutating a standard esterase (hereinafter referred to as "standard esterase"). The reference esterase is typically an esterase from Acinetobacter calcoaceticus having the amino acid sequence of SEQ ID NO:1.

用語「アシネトバクター・カルコアセティカス由来のエステラーゼ」とは、その起源がアシネトバクター・カルコアセティカスであるエステラーゼのことであり、アシネトバクター・カルコアセティカスが産生するエステラーゼ又は当該エステラーゼの遺伝情報を利用して他の微生物等で発現させたエステラーゼなどを含む。 The term "esterase derived from Acinetobacter calcoaceticus" refers to an esterase whose origin is Acinetobacter calcoaceticus, and the esterase produced by Acinetobacter calcoaceticus or the genetic information of the esterase is used. and esterases expressed in other microorganisms.

本発明では、改変ないし変異として「アミノ酸の置換」が行われる。従って、改変型エステラーゼと基準エステラーゼを比較すると、一部のアミノ酸残基に相違が認められる。尚、本明細書では、改変型エステラーゼのことを改変型酵素又は変異体とも呼ぶ。 In the present invention, "amino acid substitution" is performed as modification or mutation. Therefore, when the modified esterase and the standard esterase are compared, some amino acid residues are different. In the present specification, the modified esterase is also referred to as modified enzyme or variant.

本明細書では慣例に従い、以下の通り、各アミノ酸を1文字で表記する。
メチオニン:M、セリン:S、アラニン:A、トレオニン:T、バリン:V、チロシン:Y、ロイシン:L、アスパラギン:N、イソロイシン:I、グルタミン:Q、プロリン:P、アスパラギン酸:D、フェニルアラニン:F、グルタミン酸:E、トリプトファン:W、リジン:K、システイン:C、アルギニン:R、グリシン:G、ヒスチジン:H
In this specification, according to convention, each amino acid is represented by one letter as follows.
Methionine: M, Serine: S, Alanine: A, Threonine: T, Valine: V, Tyrosine: Y, Leucine: L, Asparagine: N, Isoleucine: I, Glutamine: Q, Proline: P, Aspartic acid: D, Phenylalanine : F, glutamic acid: E, tryptophan: W, lysine: K, cysteine: C, arginine: R, glycine: G, histidine: H

本明細書では、N末端のアミノ酸残基を1番目としてN末端からC末端に向かって付けた番号によって変異点の位置を特定する。 In this specification, the positions of mutation points are specified by numbers assigned from the N-terminus to the C-terminus, with the N-terminal amino acid residue being the first.

慣例に従い、アミノ酸置換を施すアミノ酸残基、即ち「変異点」を、アミノ酸の種類を表す1文字とアミノ酸の位置を表す数字との組合せで表現する。また、アミノ酸置換による「変異」を、変異点の表示の右に置換後のアミノ酸の種類を表す1文字を追加したものによって表現する。従って、例えば、7位のリジンが変異点であれば「K7」と表現され、7位のリジンがプロリンに置換される変異であれば「K7P」と表現される。 In accordance with conventional practice, an amino acid residue to be subjected to amino acid substitution, that is, a "mutation point" is represented by a combination of one letter representing the type of amino acid and a number representing the position of the amino acid. In addition, "mutation" by amino acid substitution is expressed by adding one letter representing the type of amino acid after substitution to the right of the display of the mutation point. Therefore, for example, a mutation at position 7 lysine is expressed as "K7", and a mutation in which lysine at position 7 is substituted with proline is expressed as "K7P".

1.改変型エステラーゼ
本発明の第1の局面は改変型エステラーゼ(改変型酵素)に関する。本発明の改変型酵素は、典型的には、配列番号1のアミノ酸配列において、K7P、F13Y、V107M、L222M、V229I及びS235Tからなる群より選択される一又は二以上のアミノ酸置換を含むアミノ酸配列を有する。当該特徴により、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼに比較して比活性、高温安定性、高温反応性又はpH安定性、或いはこれらの中の二つ以上が向上している。尚、配列番号1のアミノ酸配列は、アシネトバクター・カルコアセティカス由来のエステラーゼの配列である。
1. Modified Esterase A first aspect of the present invention relates to a modified esterase (modified enzyme). The modified enzyme of the present invention is typically an amino acid sequence containing one or more amino acid substitutions selected from the group consisting of K7P, F13Y, V107M, L222M, V229I and S235T in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. have Due to these characteristics, the specific activity, high temperature stability, high temperature reactivity, pH stability, or two or more of these are improved compared to the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO:1. The amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is the sequence of an esterase derived from Acinetobacter calcoaceticus.

改変型酵素の高温安定性及び高温反応性の理解や判断/判定を容易にするため、高温安定性における高温は「75℃~85℃」、高温反応性における高温は「55℃~65℃」、とする。また、pH安定性は酸性pH領域での安定性を意味する。pH安定性の理解や判断/判定を容易にするため、ここでの酸性pH領域は3~5とする。 In order to facilitate understanding and judgment/judgment of high-temperature stability and high-temperature reactivity of modified enzymes, the high temperature for high-temperature stability is "75-85℃" and the high temperature for high-temperature reactivity is "55-65℃". , and Moreover, pH stability means stability in an acidic pH range. In order to facilitate understanding and judgment/judgment of pH stability, the acidic pH range here is 3 to 5.

比活性は、例えば、後述の実施例に示す測定法で算出した活性に基づき評価することができる。比活性が向上した改変型酵素では、その比活性が基準エステラーゼ(即ち、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼ)よりも高くなる。改変型酵素の比活性は、例えば、基準エステラーゼの比活性の1.1倍~1.3倍である。 The specific activity can be evaluated, for example, based on the activity calculated by the measurement method shown in Examples below. The modified enzyme with improved specific activity has a higher specific activity than the standard esterase (that is, the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1). The specific activity of the modified enzyme is, for example, 1.1- to 1.3-fold that of the standard esterase.

高温安定性は、例えば、80℃で30分間処理した場合の残存活性に基づき評価できる。高温安定性が向上した改変型酵素では、その活性残存率が基準エステラーゼ(即ち、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼ)よりも高くなる。改変型酵素の活性残存率は、例えば、基準エステラーゼの活性残存率の2倍~10倍である。好ましくは、3倍~10倍である。尚、活性残存率は、以下の通り算出される。
活性残存率=(熱処理後の酵素活性/熱処理前の酵素活性)×100(%)
High-temperature stability can be evaluated, for example, based on residual activity after treatment at 80°C for 30 minutes. The modified enzyme with improved high-temperature stability has a higher residual activity rate than the standard esterase (that is, the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1). The residual activity rate of the modified enzyme is, for example, 2 to 10 times the residual activity rate of the standard esterase. Preferably, it is 3 to 10 times. The active residual rate is calculated as follows.
Activity residual rate = (enzyme activity after heat treatment/enzyme activity before heat treatment) x 100 (%)

高温反応性は、例えば、30℃での酵素活性に対する60℃での酵素活性の比率(30℃での活性を基準とした60℃での相対活性)に基づき評価できる。高温反応性が向上した改変型酵素では、その相対活性が基準エステラーゼ(即ち、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼ)よりも高くなる。改変型酵素の相対活性は、例えば、基準エステラーゼの相対活性の1.2倍~2倍である。好ましくは、1.5倍~2倍である。尚、相対活性は、以下の通り算出される。
相対活性=(60℃での酵素活性/30℃での酵素活性)×100(%)
High-temperature reactivity can be evaluated, for example, based on the ratio of enzyme activity at 60°C to enzyme activity at 30°C (relative activity at 60°C based on activity at 30°C). The modified enzyme with improved high-temperature reactivity has a higher relative activity than the standard esterase (that is, the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1). The relative activity of the modified enzyme is, for example, 1.2-2 times the relative activity of the standard esterase. Preferably, it is 1.5 times to 2 times. Relative activity is calculated as follows.
Relative activity = (enzyme activity at 60°C/enzyme activity at 30°C) x 100 (%)

pH安定性は、例えば、pH4の条件で30分間処理した場合の残存活性に基づき評価できる。pH安定性が向上した改変型酵素では、その活性残存率が基準エステラーゼ(即ち、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼ)よりも高くなる。改変型酵素の活性残存率は、例えば、基準エステラーゼの活性残存率の1.08倍~1.3倍である。好ましくは、1.15倍~3倍である。尚、活性残存率は、以下の通り算出される。
活性残存率=(処理後の酵素活性/処理前の酵素活性)×100(%)
pH stability can be evaluated, for example, based on the residual activity when treated at pH 4 for 30 minutes. The modified enzyme with improved pH stability has a higher residual activity rate than the standard esterase (that is, the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1). The residual activity rate of the modified enzyme is, for example, 1.08 to 1.3 times the residual activity rate of the standard esterase. Preferably, it is 1.15 times to 3 times. The active residual rate is calculated as follows.
Activity residual rate = (enzyme activity after treatment/enzyme activity before treatment) x 100 (%)

本明細書において「アミノ酸置換を含む」とは、変異点(即ち、特定のアミノ酸置換が生ずるアミノ酸残基の位置)が置換後のアミノ酸になっていることを意味する。従って、アミノ酸置換を含むアミノ酸配列(変異アミノ酸配列)を、アミノ酸置換を含まない配列番号1のアミノ酸配列(基準アミノ酸配列)と比較すれば、当該アミノ酸置換の位置においてアミノ酸残基の相違が認められることになる。 As used herein, “including amino acid substitution” means that the mutation point (that is, the position of the amino acid residue where a specific amino acid substitution occurs) is the amino acid after substitution. Therefore, when an amino acid sequence containing an amino acid substitution (variant amino acid sequence) is compared with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 not containing an amino acid substitution (reference amino acid sequence), a difference in amino acid residue is observed at the position of the amino acid substitution. It will be.

K7Pは配列番号1のアミノ酸配列における7位アミノ酸(リジン)がプロリンに置換される変異を表す。F13Yは配列番号1のアミノ酸配列における13位アミノ酸(フェニルアラニン)がチロシンに置換される変異を表す。V107Mは配列番号1のアミノ酸配列における107位アミノ酸(バリン)がメチオニンに置換される変異を表す。L222Mは配列番号1のアミノ酸配列における222位アミノ酸(ロイシン)がメチオニンに置換される変異を表す。V229Iは配列番号1のアミノ酸配列における229位アミノ酸(バリン)がイソロイシンに置換される変異を表す。S235Tは配列番号1のアミノ酸配列における235位アミノ酸(セリン)がトレオニンに置換される変異を表す。 K7P represents a mutation in which the 7th amino acid (lysine) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is substituted with proline. F13Y represents a mutation in which the 13th amino acid (phenylalanine) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is substituted with tyrosine. V107M represents a mutation in which the 107th amino acid (valine) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is replaced with methionine. L222M represents a mutation in which the 222nd amino acid (leucine) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is replaced with methionine. V229I represents a mutation in which the 229th amino acid (valine) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is replaced with isoleucine. S235T represents a mutation in which the 235th amino acid (serine) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is substituted with threonine.

本発明の改変型酵素の具体例として、配列番号2~7のいずれかのアミノ酸配列からなるエステラーゼ(順に、変異体1(K7P)、変異体2(F13Y)、変異体3(V107M)、変異体4(L222M)、変異体5(V229I)、変異体6(S235T)が対応する)を挙げることができる。後述の実施例に示す通り、配列番号2のアミノ酸配列からなるエステラーゼ(変異体1(K7P))は高温安定性が向上していること、配列番号3のアミノ酸配列からなるエステラーゼ(変異体2(F13Y))は高温安定性とpH安定性が向上していること、配列番号4のアミノ酸配列からなるエステラーゼ(変異体3(V107M))はpH安定性が向上していること、配列番号5のアミノ酸配列からなるエステラーゼ(変異体4(L222M))は高温安定性とpH安定性が向上していること、配列番号6のアミノ酸配列からなるエステラーゼ(変異体5(V229I))は高温安定性、高温反応性及びpH安定性が向上していること、配列番号7のアミノ酸配列からなるエステラーゼ(変異体6(S235T))は比活性、高温反応性及びpH安定性が向上していること、が確認されている。 As a specific example of the modified enzyme of the present invention, an esterase consisting of the amino acid sequence of any of SEQ ID NOs: 2 to 7 (mutant 1 (K7P), mutant 2 (F13Y), mutant 3 (V107M), mutant variant 4 (L222M), variant 5 (V229I) and variant 6 (S235T) correspond). As shown in Examples below, the esterase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (mutant 1 (K7P)) has improved high-temperature stability, and the esterase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 (mutant 2 ( F13Y)) has improved high temperature stability and pH stability, the esterase (mutant 3 (V107M)) consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 has improved pH stability, The esterase consisting of the amino acid sequence (mutant 4 (L222M)) has improved high temperature stability and pH stability, the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 (mutant 5 (V229I)) has high temperature stability, High-temperature reactivity and pH stability are improved, and the esterase (mutant 6 (S235T)) consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 has improved specific activity, high-temperature reactivity, and pH stability. Confirmed.

一般に、あるタンパク質のアミノ酸配列の一部を変異させた場合において変異後のタンパク質が変異前のタンパク質と同等の機能を有することがある。即ちアミノ酸配列の変異がタンパク質の機能に対して実質的な影響を与えず、タンパク質の機能が変異前後において維持されることがある。一方、二つのタンパク質のアミノ酸配列の同一性が高い場合、両者が同等の特性を示す蓋然性が高い。これらの技術常識を考慮すれば、上記改変型酵素のアミノ酸配列、即ち、「配列番号1のアミノ酸配列において、K7P、F13Y、V107M、E132P、S155P、L222M、V229I及びS235Tからなる群より選択される一又は二以上のアミノ酸置換を含むアミノ酸配列(当該アミノ酸配列の具体例は配列番号2~7のアミノ酸配列)」と完全に同一(即ち100%の同一性)でないものの、高い同一性を示すアミノ酸配列を有し、且つ所望の特性が向上しているものであれば、上記改変型酵素と実質的に同一の酵素(実質同一エステラーゼ)であると見なすことができる。ここでの同一性は好ましくは90%以上、より好ましくは91%以上、更に好ましくは92%以上、一層好ましくは93%以上、より一層好ましくは95%以上、更に一層好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である。上記改変型酵素と実質同一エステラーゼを比較すれば、アミノ酸配列の僅かな相違が認められることになる。但し、アミノ酸配列の相違は上記アミノ酸置換が施された位置以外の位置で生ずることとする。従って、同一性の基準が配列番号2のアミノ酸配列の場合は7位プロリン以外の位置、同一性の基準が配列番号3のアミノ酸配列の場合は13位チロシン以外の位置、同一性の基準が配列番号4のアミノ酸配列の場合は107位メチオニン以外の位置、同一性の基準が配列番号5のアミノ酸配列の場合は222位メチオニン以外の位置、同一性の基準が配列番号6のアミノ酸配列の場合は229位イソロイシン以外の位置、同一性の基準が配列番号7のアミノ酸配列の場合は235位トレオニン以外の位置、においてアミノ酸配列の相違が生じることになる。換言すれば、配列番号2のアミノ酸配列と90%以上の同一性を示すアミノ酸配列では、7位アミノ酸はプロリンである。同様に、配列番号3のアミノ酸配列と90%以上の同一性を示すアミノ酸配列では13位アミノ酸はチロシンであり、配列番号4のアミノ酸配列と90%以上の同一性を示すアミノ酸配列では107位アミノ酸はメチオニンであり、配列番号5のアミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列では222位アミノ酸はメチオニンであり、配列番号6のアミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列では229位アミノ酸はイソロイシンであり、配列番号7のアミノ酸配列と90%以上の同一性を示すアミノ酸配列では235位アミノ酸はトレオニンである。 In general, when part of the amino acid sequence of a certain protein is mutated, the protein after mutation may have the same function as the protein before mutation. That is, amino acid sequence mutations do not substantially affect protein function, and protein function may be maintained before and after the mutation. On the other hand, when the amino acid sequences of two proteins are highly identical, there is a high probability that the two will exhibit similar properties. Considering these common technical knowledge, the amino acid sequence of the modified enzyme, that is, "the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, selected from the group consisting of K7P, F13Y, V107M, E132P, S155P, L222M, V229I and S235T An amino acid sequence containing one or more amino acid substitutions (specific examples of such amino acid sequences are the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 2 to 7)”, but not completely identical (i.e., 100% identical), but exhibiting a high degree of identity If it has the sequence and the desired properties are improved, it can be regarded as an enzyme that is substantially the same as the modified enzyme (substantially the same esterase). The identity here is preferably 90% or more, more preferably 91% or more, still more preferably 92% or more, still more preferably 93% or more, even more preferably 95% or more, even more preferably 98% or more, and most preferably 98% or more. Preferably it is 99% or more. A slight difference in amino acid sequence will be observed when comparing the above modified enzyme with the substantially identical esterase. However, differences in amino acid sequences shall occur at positions other than the positions where the above amino acid substitutions have been made. Therefore, when the identity criterion is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, positions other than proline at position 7, when the identity criterion is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3, positions other than position 13 tyrosine, and the identity criterion is the sequence Position other than methionine at position 107 in the case of the amino acid sequence of number 4, position other than methionine at position 222 in the case of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5 with the identity standard, and position other than the methionine at position 222 in the case of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 with the identity standard Amino acid sequence differences occur at positions other than isoleucine at position 229, and at positions other than threonine at position 235 when the identity criterion is the amino acid sequence of SEQ ID NO:7. In other words, in the amino acid sequence showing 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO:2, amino acid 7 is proline. Similarly, in the amino acid sequence showing 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3, the 13th amino acid is tyrosine, and in the amino acid sequence showing 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, the 107th amino acid. is methionine, amino acid 222 is methionine in the amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5, and 229 in the amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 The amino acid at position 235 is isoleucine, and in the amino acid sequence showing 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO:7, the amino acid at position 235 is threonine.

ここでの「アミノ酸配列の僅かな相違」は、アミノ酸の欠失、置換、付加、挿入、又はこれらの組合せにより生じる。典型的には、アミノ酸配列を構成する1~数個(上限は例えば3個、5個、7個、10個)のアミノ酸の欠失、置換、若しくは1~数個(上限は例えば3個、5個、7個、10個)のアミノ酸の付加、挿入、又はこれらの組合せによりアミノ酸配列に変異(変化)が生じていることをいう。「アミノ酸配列の僅かな相違」は、好ましくは保存的アミノ酸置換により生じている。ここでの「保存的アミノ酸置換」とは、あるアミノ酸残基を、同様の性質の側鎖を有するアミノ酸残基に置換することをいう。アミノ酸残基はその側鎖によって塩基性側鎖(例えばリシン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性側鎖(例えばアスパラギン酸、グルタミン酸)、非荷電極性側鎖(例えばグリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン)、非極性側鎖(例えばアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、β分岐側鎖(例えばスレオニン、バリン、イソロイシン)、芳香族側鎖(例えばチロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)のように、いくつかのファミリーに分類されている。保存的アミノ酸置換は好ましくは、同一のファミリー内のアミノ酸残基間の置換である。尚、アシネトバクター・カルコアセティカス由来のエステラーゼ(配列番号1)の活性中心を構成するアミノ酸残基は97位セリン、226位アスパラギン酸及び256位ヒスチジンであることが知られていることから、変異を施す際にはこれらのアミノ酸残基に影響がないようにするとよい。アミノ酸配列の僅かな相違がタンパク質の機能に対して実質的な影響を与えず、タンパク質の機能が変異前後において維持されている例として、配列番号1のアミノ酸配列における132位アミノ酸(グルタミン酸)がプロリンであるアミノ酸配列、配列番号1のアミノ酸配列における192位アミノ酸(グリシン)がセリンであるアミノ酸配列又は配列番号1のアミノ酸配列における244位アミノ酸(ロイシン)がプロリンであるアミノ酸配列が挙げられる。これらのアミノ酸配列を有するエステラーゼに関して、比活性と高温安定性を比較した結果、配列番号1と同等であった。 A "slight difference in amino acid sequence" herein is caused by deletion, substitution, addition, insertion, or a combination thereof. Typically, one to several (upper limit is, for example, 3, 5, 7, 10) amino acids constituting the amino acid sequence are deleted or substituted, or one to several (upper limit is, for example, 3, A mutation (change) in an amino acid sequence due to the addition or insertion of 5, 7, or 10) amino acids, or a combination thereof. "Minor amino acid sequence differences" are preferably caused by conservative amino acid substitutions. As used herein, "conservative amino acid substitution" refers to substitution of an amino acid residue with an amino acid residue having a side chain with similar properties. Amino acid residues can have, depending on their side chain, a basic side chain (e.g. lysine, arginine, histidine), an acidic side chain (e.g. aspartic acid, glutamic acid), an uncharged polar side chain (e.g. glycine, asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine). , cysteine), non-polar side chains (e.g. alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan), beta-branched side chains (e.g. threonine, valine, isoleucine), aromatic side chains (e.g. tyrosine, phenylalanine, Tryptophan, histidine) are classified into several families. Conservative amino acid substitutions are preferably between amino acid residues within the same family. In addition, since it is known that the amino acid residues constituting the active center of Acinetobacter calcoaceticus-derived esterase (SEQ ID NO: 1) are serine at position 97, aspartic acid at position 226 and histidine at position 256, mutation should not affect these amino acid residues when applying As an example in which a slight difference in the amino acid sequence does not substantially affect the function of the protein and the function of the protein is maintained before and after the mutation, amino acid 132 (glutamic acid) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is proline. , an amino acid sequence in which the 192nd amino acid (glycine) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is serine, or an amino acid sequence in which the 244th amino acid (leucine) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is proline. As a result of comparing the specific activity and high-temperature stability of the esterases having these amino acid sequences, they were equivalent to those of SEQ ID NO:1.

ところで、二つのアミノ酸配列又は二つの塩基配列(以下、これらを含む用語として「二つの配列」を使用する)の同一性(%)は例えば以下の手順で決定することができる。まず、最適な比較ができるよう二つの配列を並べる(例えば、第一の配列にギャップを導入して第二の配列とのアライメントを最適化してもよい)。第一の配列の特定位置の分子(アミノ酸残基又はヌクレオチド)が、第二の配列における対応する位置の分子と同じであるとき、その位置の分子が同一であるといえる。二つの配列の同一性は、その二つの配列に共通する同一位置の数の関数であり(すなわち、同一性(%)=同一位置の数/位置の総数 × 100)、好ましくは、アライメントの最適化に要したギャップの数およびサイズも考慮に入れる。 By the way, the identity (%) of two amino acid sequences or two base sequences (hereinafter the term "two sequences" is used as a term including these) can be determined, for example, by the following procedure. First, the two sequences are aligned for optimal comparison (eg, gaps may be introduced in the first sequence to optimize alignment with the second sequence). When a molecule (amino acid residue or nucleotide) at a particular position in the first sequence is the same as the molecule at the corresponding position in the second sequence, the molecules at that position are said to be identical. The identity of two sequences is a function of the number of identical positions common to the two sequences (i.e., % identity = number of identical positions/total number of positions x 100), and is preferably optimized for alignment. Also take into account the number and size of gaps required for conversion.

二つの配列の比較及び同一性の決定は数学的アルゴリズムを用いて実現可能である。配列の比較に利用可能な数学的アルゴリズムの具体例としては、KarlinおよびAltschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:2264-68に記載され、KarlinおよびAltschul (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:5873-77において改変されたアルゴリズムがあるが、これに限定されることはない。このようなアルゴリズムは、Altschulら (1990) J. Mol. Biol. 215:403-10に記載のNBLASTプログラムおよびXBLASTプログラム(バージョン2.0)に組み込まれている。等価なヌクレオチド配列を得るには例えば、NBLASTプログラムでscore = 100、wordlength = 12としてBLASTヌクレオチド検索を行えばよい。等価なアミノ酸配列を得るには例えば、XBLASTプログラムでscore = 50、wordlength = 3としてBLASTポリペプチド検索を行えばよい。比較のためのギャップアライメントを得るためには、Altschulら (1997) Amino Acids Research 25(17):3389-3402に記載のGapped BLASTが利用可能である。BLASTおよびGapped BLASTを利用する場合は、対応するプログラム(例えばXBLASTおよびNBLAST)のデフォルトパラメータを使用することができる。詳しくはhttp://www.ncbi.nlm.nih.govを参照されたい。配列の比較に利用可能な他の数学的アルゴリズムの例としては、MyersおよびMiller (1988) Comput Appl Biosci. 4:11-17に記載のアルゴリズムがある。このようなアルゴリズムは、例えばGENESTREAMネットワークサーバー(IGH Montpellier、フランス)またはISRECサーバーで利用可能なALIGNプログラムに組み込まれている。アミノ酸配列の比較にALIGNプログラムを利用する場合は例えば、PAM120残基質量表を使用し、ギャップ長ペナルティ=12、ギャップペナルティ=4とすることができる。 The comparison of two sequences and determination of identity can be accomplished using a mathematical algorithm. Specific examples of mathematical algorithms that can be used for sequence comparison are described in Karlin and Altschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:2264-68 and Karlin and Altschul (1993) Proc. Acad. Sci. USA 90:5873-77 includes, but is not limited to, a modified algorithm. Such algorithms are incorporated into the NBLAST and XBLAST programs (version 2.0) described by Altschul et al. (1990) J. Mol. Biol. 215:403-10. To obtain equivalent nucleotide sequences, for example, BLAST nucleotide searches can be performed with the NBLAST program, score=100, wordlength=12. To obtain equivalent amino acid sequences, for example, BLAST polypeptide searches can be performed with the XBLAST program, score=50, wordlength=3. To obtain gapped alignments for comparison purposes, Gapped BLAST can be used as described in Altschul et al. (1997) Amino Acids Research 25(17):3389-3402. When utilizing BLAST and Gapped BLAST, the default parameters of the corresponding programs (eg, XBLAST and NBLAST) can be used. See http://www.ncbi.nlm.nih.gov for more information. Another example of a mathematical algorithm that can be used for sequence comparison is the algorithm described in Myers and Miller (1988) Comput Appl Biosci. 4:11-17. Such algorithms are embedded in the ALIGN program available, for example, on the GENESTREAM network server (IGH Montpellier, France) or on the ISREC server. For example, when utilizing the ALIGN program for comparing amino acid sequences, a PAM120 residue mass table can be used, gap length penalty=12, gap penalty=4.

二つのアミノ酸配列の同一性を、GCGソフトウェアパッケージのGAPプログラムを用いて、Blossom 62マトリックスまたはPAM250マトリックスを使用し、ギャップ加重=12、10、8、6、又は4、ギャップ長加重=2、3、又は4として決定することができる。また、二つの塩基配列の同一性を、GCGソフトウェアパッケージ(http://www.gcg.comで利用可能)のGAPプログラムを用いて、ギャップ加重=50、ギャップ長加重=3として決定することができる。 The identity of two amino acid sequences was determined using the GAP program of the GCG software package using the Blossom 62 matrix or the PAM250 matrix, gap weight = 12, 10, 8, 6, or 4, gap length weight = 2, 3. , or can be determined as 4. The identity of two base sequences can also be determined using the GAP program of the GCG software package (available at http://www.gcg.com) with gap weight = 50 and gap length weight = 3. can.

典型的には、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼ、即ち、アシネトバクター・カルコアセティカス由来のエステラーゼが変異(上記K7P、F13Y、V107M、L222M、V229I及びS235Tの中の一つ又は二以上の組合せによる)することによって、本発明の改変型酵素となる。上記の実質同一エステラーゼについては、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼが変異(上記K7P、F13Y、V107M、L222M、V229I及びS235Tの中の一つ又は二以上の組合せによる)したものに更に変異を加えること、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼを産生するアシネトバクター・カルコアセティカス株と同種同属由来のエステラーゼ等、配列番号1のアミノ酸配列と同一性の高いアミノ酸配列からなるエステラーゼに対して同等の変異を加えること、又は当該変異によって得られるものに更に変異を加えること、によって得ることができる。ここでの「同等の変異」では、配列番号1のアミノ酸配列と同一性の高いアミノ酸配列において、本発明における変異点(配列番号1のアミノ酸配列の7位、13位、107位、222位、229位又は235位)のアミノ酸残基に相当するアミノ酸残基が置換されることになる。尚、配列番号1のアミノ酸配列と同一性の高いアミノ酸配列からなるエステラーゼの例として、アシネトバクター・ギロイエ(Acinetobacter guillouiae)に由来し、配列番号15のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性98%)、アシネトバクター・バウマニABNIH3(Acinetobacter baumannii ABNIH3)に由来し、配列番号16のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性97%)、アシネトバクター・セイフェルティ(Acinetobacter seifertii)に由来し、配列番号17のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性90%)、シュードモナス・エルジノーサ(Pseudomonas aeruginosa)に由来し、配列番号18のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性80%)、シュードモナス・エルジノーサ(Pseudomonas aeruginosa)に由来し、配列番号19のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性80%)、シュードモナス・エルジノーサ(Pseudomonas aeruginosa)に由来し、配列番号20のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性80%)、バークホルデリア・ユボネンシス(Burkholderia ubonensis)に由来し、配列番号21のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性81%)、パラバークホルデリア・フェラリエ(Paraburkholderia ferrariae)に由来し、配列番号22のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性81%)、バークホルデリア・シュードマルチボランス(Burkholderia pseudomultivorans)に由来し、配列番号23のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性81%)、アシネトバクター sp. NBRC 110496(Acinetobacter sp. NBRC 110496)に由来し、配列番号24のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性81%)、アシネトバクター・セイフェルティ(Acinetobacter seifertii)に由来し、配列番号25のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性90%)、アシネトバクター sp. NIPH809(Acinetobacter sp. NIPH809)に由来し、配列番号26のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性80%)、シュードモナス・フルオレセンスA506(A506Pseudomonas fluorescens A506)に由来し、配列番号27のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性80%)、シュードモナス sp. ABAC61(Pseudomonas sp. ABAC61)に由来し、配列番号28のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性79%)、シュードモナス・プチダIFO12996(Pseudomonas putida IFO12996)に由来し、配列番号29のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性76%)、シュードモナス・プチダMR2068(Pseudomonas putida MR2068)に由来し、配列番号30のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性76%)、シュードモナス・エルジノーサ(Pseudomonas aeruginosa)に由来し、配列番号31のアミノ酸配列を有するエステラーゼ(アミノ酸配列の同一性80%)、を挙げることができる。 Typically, the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, that is, the esterase derived from Acinetobacter calcoaceticus is mutated (one or more of the above K7P, F13Y, V107M, L222M, V229I and S235T combination) results in the modified enzyme of the present invention. With respect to the above substantially identical esterase, the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is mutated (by one or a combination of two or more of the above K7P, F13Y, V107M, L222M, V229I and S235T) and is further mutated. In addition, it is equivalent to an esterase consisting of an amino acid sequence highly identical to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, such as an esterase derived from the same species and genus as Acinetobacter calcoaceticus strain that produces an esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. or by adding further mutations to those obtained by said mutations. In the "equivalent mutation" here, in the amino acid sequence highly identical to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, the mutation points in the present invention (positions 7, 13, 107, 222, 229 or 235) will be substituted. An example of an esterase having an amino acid sequence highly identical to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is an esterase derived from Acinetobacter guillouiae and having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 15 (98% amino acid sequence identity). ), an esterase derived from Acinetobacter baumannii ABNIH3 (Acinetobacter baumannii ABNIH3) and having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16 (97% amino acid sequence identity), derived from Acinetobacter seifertii and having SEQ ID NO: 17 Esterase having an amino acid sequence (90% amino acid sequence identity), derived from Pseudomonas aeruginosa and having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 (80% amino acid sequence identity), Pseudomonas aeruginosa aeruginosa) and having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 19 (80% amino acid sequence identity), an esterase derived from Pseudomonas aeruginosa and having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 20 (amino acid sequence identity) sex 80%), derived from Burkholderia ubonensis, an esterase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 21 (81% amino acid sequence identity), derived from Paraburkholderia ferrariae , an esterase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 (81% amino acid sequence identity), an esterase derived from Burkholderia pseudomultivorans and having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 23 (amino acid sequence identity NBRC 110496 (Acinetobacter sp. NBRC 110496), an esterase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 24 (81% amino acid sequence identity), derived from Acinetobacter seifertii and an esterase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 25 (90% amino acid sequence identity), an esterase derived from Acinetobacter sp. NIPH809 (Acinetobacter sp. NIPH809) having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 26 (amino acid sequence 80%), derived from Pseudomonas fluorescens A506 (A506), an esterase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 27 (80% amino acid sequence identity), derived from Pseudomonas sp. ABAC61 (Pseudomonas sp. ABAC61) and an esterase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 28 (amino acid sequence identity of 79%), an esterase derived from Pseudomonas putida IFO12996 and having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 29 (amino acid sequence identity of 76%). %), an esterase derived from Pseudomonas putida MR2068 (Pseudomonas putida MR2068) and having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 (amino acid sequence identity 76%), derived from Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa) and having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 31 Esterases with amino acid sequences (80% amino acid sequence identity) can be mentioned.

本明細書においてアミノ酸残基について使用する場合の用語「相当する」とは、比較されるタンパク質(酵素)間においてその機能の発揮に同等の貢献をしていることを意味する。例えば、基準エステラーゼのアミノ酸配列(配列番号1のアミノ酸配列)に対して比較対象のアミノ酸配列を、一次構造(アミノ酸配列)の部分的な相同性を考慮しつつ、最適な比較ができるように並べたときに(このときに必要に応じてギャップを導入し、アライメントを最適化してもよい)、基準のアミノ酸配列中の特定のアミノ酸に対応する位置のアミノ酸を「相当するアミノ酸」として特定することができる。一次構造同士の比較に代えて、又はこれに加えて立体構造(三次元構造)同士の比較によって「相当するアミノ酸」を特定することもできる。立体構造情報を利用することによって信頼性の高い比較結果が得られる。この場合は、複数の酵素の立体構造の原子座標を比較しながらアライメントを行っていく手法を採用できる。変異対象酵素の立体構造情報は例えばProtein Data Bank(http://www.pdbj.org/index_j.html)より取得することができる。 The term "corresponding" as used herein with respect to amino acid residues means that they contribute equally to the function of the compared proteins (enzymes). For example, the amino acid sequence to be compared is arranged with respect to the amino acid sequence of the reference esterase (amino acid sequence of SEQ ID NO: 1) so as to enable optimal comparison while considering partial homology of the primary structure (amino acid sequence). (At this time gaps may be introduced to optimize the alignment if necessary), identifying the amino acid at the position corresponding to the specific amino acid in the reference amino acid sequence as the "corresponding amino acid" can be done. "Corresponding amino acids" can also be identified by comparison between conformations (three-dimensional structures) instead of or in addition to comparison between primary structures. The use of conformational information provides highly reliable comparison results. In this case, a method of performing alignment while comparing the atomic coordinates of the three-dimensional structures of a plurality of enzymes can be adopted. The three-dimensional structure information of the enzyme to be mutated can be obtained from Protein Data Bank (http://www.pdbj.org/index_j.html), for example.

X線結晶構造解析によるタンパク質立体構造の決定方法の一例を以下に示す。
(1)タンパク質を結晶化する。結晶化は、立体構造決定のためには欠かせないが、それ以外にも、タンパク質の高純度の精製法、高密度で安定な保存法として産業上の有用性もある。この場合、リガンドとして基質もしくはそのアナログ化合物を結合したタンパク質を結晶化すると良い。
(2)作製した結晶にX線を照射して回折データを収集する。なお、タンパク質結晶はX線照射によりダメージを受け回折能が劣化するケースが多々ある。その場合、結晶を急激に-173℃程度に冷却し、その状態で回折データを収集する低温測定技術が最近普及してきた。なお、最終的に、構造決定に利用する高分解能データを収集するために、輝度の高いシンクロトロン放射光が利用される。
(3)結晶構造解析を行うには、回折データに加えて、位相情報が必要になる。目的のタンパク質に対して、類縁のタンパク質の結晶構造が未知の場合、分子置換法で構造決定することは不可能であり、重原子同型置換法により位相問題が解決されなくてはならない。重原子同型置換法は、水銀や白金等原子番号が大きな金属原子を結晶に導入し、金属原子の大きなX線散乱能のX線回折データへの寄与を利用して位相情報を得る方法である。決定された位相は、結晶中の溶媒領域の電子密度を平滑化することにより改善することが可能である。溶媒領域の水分子は揺らぎが大きいために電子密度がほとんど観測されないので、この領域の電子密度を0に近似することにより、真の電子密度に近づくことができ、ひいては位相が改善されるのである。また、非対称単位に複数の分子が含まれている場合、これらの分子の電子密度を平均化することにより位相が更に大幅に改善される。このようにして改善された位相を用いて計算した電子密度図にタンパク質のモデルをフィットさせる。このプロセスは、コンピューターグラフィックス上で、MSI社(アメリカ)のQUANTA等のプログラムを用いて行われる。この後、MSI社のX-PLOR等のプログラムを用いて、構造精密化を行い、構造解析は完了する。目的のタンパク質に対して、類縁のタンパク質の結晶構造が既知の場合は、既知タンパク質の原子座標を用いて分子置換法により決定できる。分子置換と構造精密化はプログラム CNS_SOLVE ver.11などを用いて行うことができる。
An example of a method for determining protein conformation by X-ray crystal structure analysis is shown below.
(1) Crystallize the protein. Crystallization is indispensable for three-dimensional structure determination, but it is also industrially useful as a method for purifying proteins with high purity and as a method for high-density, stable storage. In this case, it is preferable to crystallize a protein bound with a substrate or an analogue thereof as a ligand.
(2) Irradiate X-rays to the produced crystal and collect diffraction data. It should be noted that there are many cases in which protein crystals are damaged by X-ray irradiation and their diffraction performance deteriorates. In that case, cryogenic measurement technology, which rapidly cools the crystal to about -173°C and collects diffraction data in that state, has recently become popular. Ultimately, high-brightness synchrotron radiation is used to collect high-resolution data for structural determination.
(3) Crystal structure analysis requires phase information in addition to diffraction data. If the crystal structure of a protein related to the target protein is unknown, it is impossible to determine the structure by the molecular replacement method, and the phase problem must be solved by the heavy atom isomorphic replacement method. The heavy atom isomorphic replacement method is a method of introducing metal atoms with large atomic numbers such as mercury and platinum into crystals and obtaining phase information by utilizing the contribution of the large X-ray scattering power of the metal atoms to the X-ray diffraction data. . The determined phase can be improved by smoothing the electron density of the solvent regions in the crystal. Since the water molecules in the solvent region fluctuate greatly, the electron density is hardly observed, so by approximating the electron density in this region to 0, the true electron density can be approached, and the phase is improved. . Also, if the asymmetric unit contains multiple molecules, averaging the electron densities of these molecules further improves the phase significantly. A model of the protein is fitted to the electron density map calculated using the phase improved in this way. This process is performed on computer graphics using programs such as QUANTA from MSI (USA). After this, structural refinement is performed using programs such as MSI's X-PLOR, and the structural analysis is completed. If the crystal structure of a protein related to the protein of interest is known, it can be determined by molecular replacement using the atomic coordinates of the known protein. Molecular replacement and structural refinement can be performed using programs such as CNS_SOLVE ver.11.

2.改変型エステラーゼをコードする核酸等
本発明の第2の局面は本発明の改変型酵素に関連する核酸を提供する。即ち、改変型酵素をコードする遺伝子、改変型酵素をコードする核酸を同定するためのプローブとして用いることができる核酸、改変型酵素をコードする核酸を増幅又は突然変異等させるためのプライマーとして用いることができる核酸が提供される。
2. Nucleic Acid Encoding Modified Esterase, etc. The second aspect of the present invention provides a nucleic acid related to the modified enzyme of the present invention. That is, it can be used as a gene encoding a modified enzyme, a nucleic acid that can be used as a probe for identifying a nucleic acid encoding a modified enzyme, or a primer for amplifying or mutating a nucleic acid encoding a modified enzyme. Nucleic acids are provided that are capable of

改変型酵素をコードする遺伝子は典型的には改変型酵素の調製に利用される。改変型酵素をコードする遺伝子を用いた遺伝子工学的調製法によれば、より均質な状態の改変型酵素を得ることが可能である。また、当該方法は大量の改変型酵素を調製する場合にも好適な方法といえる。尚、改変型酵素をコードする遺伝子の用途は改変型酵素の調製に限られない。例えば、改変型酵素の作用機構の解明などを目的とした実験用のツールとして、或いは酵素の更なる改変体をデザイン又は作製するためのツールとして、当該核酸を利用することもできる。 A gene encoding a modified enzyme is typically used to prepare the modified enzyme. According to the genetic engineering preparation method using the gene encoding the modified enzyme, it is possible to obtain the modified enzyme in a more homogeneous state. In addition, the method can also be said to be a suitable method for preparing a large amount of modified enzyme. The use of genes encoding modified enzymes is not limited to the preparation of modified enzymes. For example, the nucleic acid can be used as an experimental tool for elucidating the mechanism of action of the modified enzyme, or as a tool for designing or producing further modified enzymes.

本明細書において「改変型酵素をコードする遺伝子」とは、それを発現させた場合に当該改変型酵素が得られる核酸のことをいい、当該改変型酵素のアミノ酸配列に対応する塩基配列を有する核酸は勿論のこと、そのような核酸にアミノ酸配列をコードしない配列が付加されてなる核酸をも含む。また、コドンの縮重も考慮される。 As used herein, the term "gene encoding a modified enzyme" refers to a nucleic acid from which the modified enzyme is obtained when expressed, and has a base sequence corresponding to the amino acid sequence of the modified enzyme. Nucleic acids, of course, also include nucleic acids in which a sequence that does not encode an amino acid sequence is added to such nucleic acids. Codon degeneracy is also taken into account.

改変型酵素をコードする遺伝子の配列(塩基配列)の例を配列番号8~13に示す。これらの配列は、下記の通り、後述の実施例に示した変異体をコードする。
配列番号8:変異体1(K7P)
配列番号9:変異体2(F13Y)
配列番号10:変異体3(V107M)
配列番号11:変異体4(L222M)
配列番号12:変異体5(V229I)
配列番号13:変異体6(S235T)
Examples of sequences (nucleotide sequences) of genes encoding modified enzymes are shown in SEQ ID NOS:8-13. These sequences, as described below, encode the variants shown in the Examples below.
SEQ ID NO: 8: Mutant 1 (K7P)
SEQ ID NO: 9: Mutant 2 (F13Y)
SEQ ID NO: 10: Mutant 3 (V107M)
SEQ ID NO: 11: Mutant 4 (L222M)
SEQ ID NO: 12: Mutant 5 (V229I)
SEQ ID NO: 13: Mutant 6 (S235T)

本発明の酵素はシグナル配列を持たないため通常は菌体外に分泌されないが、菌体外に分泌させたい場合には、上記の配列(配列番号8~13のいずれか)の5'末端側にシグナルペプチドをコードする配列(シグナル配列)を付加した遺伝子コンストラクトで宿主に導入しても良い。シグナル配列は宿主に応じて選択すればよい。目的とする変異体を発現可能なシグナル配列である限り、本発明に使用できる。利用可能なシグナル配列として、α-因子のシグナルペプチドをコードする配列(Protein Engineering, 1996, vol9, p.1055-1061)、α-因子受容体のシグナルペプチドをコードする配列、SUC2タンパク質のシグナルペプチドをコードする配列、PHO5タンパク質のシグナルペプチドをコードする配列、BGL2タンパク質のシグナルペプチドをコードする配列、AGA2タンパク質のシグナルペプチドをコードする配列、TorA(トリメチルアミンN-オキシドレダクターゼ)のシグナルペプチドをコードする配列、バチルス・サチルス由来のPhoD(ホスホエステラーゼ)のシグナルペプチドをコードする配列、バチルス・サチルス由来のLipA(エステラーゼ)のシグナルペプチドをコードする配列、アスペルギルス・オリゼ由来タカアミラーゼのシグナルペプチドをコードする配列(特開2009-60804号公報)、バチルス・アミロリケファシエンス由来のα-アミラーゼのシグナルペプチドをコードする配列(Eur. J. Biochem. 155, 577-581 (1986))、バチルス・サチルス由来の中性プロテアーゼのシグナルペプチドをコードする配列(APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, Apr. 1995, p. 1610-1613 Vol. 61, No. 4)、Bacillus属細菌由来セルラーゼのシグナルペプチドをコードする配列(特開2007-130012号公報)を例示することができる。 Since the enzyme of the present invention does not have a signal sequence, it is normally not secreted outside the cells. may be introduced into the host with a gene construct to which a sequence encoding a signal peptide (signal sequence) is added. A signal sequence may be selected according to the host. Any signal sequence capable of expressing the desired mutant can be used in the present invention. Available signal sequences include the sequence encoding the signal peptide of α-factor (Protein Engineering, 1996, vol9, p.1055-1061), the sequence encoding the signal peptide of α-factor receptor, the signal peptide of SUC2 protein. sequence encoding the signal peptide of the PHO5 protein, sequence encoding the signal peptide of the BGL2 protein, sequence encoding the signal peptide of the AGA2 protein, sequence encoding the signal peptide of TorA (trimethylamine N-oxidoreductase) , sequence encoding PhoD (phosphoesterase) signal peptide derived from Bacillus subtilis, sequence encoding LipA (esterase) signal peptide derived from Bacillus subtilis, sequence encoding signal peptide of Taka-amylase derived from Aspergillus oryzae ( Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-60804), a sequence encoding a signal peptide of α-amylase derived from Bacillus amyloliquefaciens (Eur. J. Biochem. 155, 577-581 (1986)), a medium derived from Bacillus subtilis sequence encoding the signal peptide of sexual protease (APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, Apr. 1995, p. 1610-1613 Vol. 61, No. 4), sequence encoding the signal peptide of cellulase derived from bacteria belonging to the genus Bacillus (JP-A-2007- 130012) can be exemplified.

本発明の核酸は、本明細書又は添付の配列表が開示する配列情報を参考にし、標準的な遺伝子工学的手法、分子生物学的手法、生化学的手法、化学合成などを用いることによって、単離された状態に調製することができる。 The nucleic acid of the present invention can be obtained by referring to the sequence information disclosed in this specification or the attached sequence listing and using standard genetic engineering techniques, molecular biological techniques, biochemical techniques, chemical synthesis, etc. It can be prepared in an isolated state.

本発明の他の態様では、本発明の改変型酵素をコードする遺伝子の塩基配列と比較した場合にそれがコードするタンパク質の機能は同等であるものの一部において塩基配列が相違する核酸(以下、「相同核酸」ともいう。また、相同核酸を規定する塩基配列を「相同塩基配列」ともいう)が提供される。相同核酸の例として、本発明の改変型酵素をコードする核酸の塩基配列を基準として1若しくは複数の塩基の置換、欠失、挿入、付加、又は逆位を含む塩基配列からなり、改変型酵素に特徴的な酵素活性(即ちエステラーゼ活性)を有するタンパク質をコードするDNAを挙げることができる。塩基の置換や欠失などは複数の部位に生じていてもよい。ここでの「複数」とは、当該核酸がコードするタンパク質の立体構造におけるアミノ酸残基の位置や種類によっても異なるが例えば2~40塩基、好ましくは2~20塩基、より好ましくは2~10塩基である。 In another aspect of the present invention, a nucleic acid having a partly different base sequence (hereinafter referred to as a Also referred to as a "homologous nucleic acid."Also, a nucleotide sequence that defines a homologous nucleic acid is also referred to as a "homologous nucleotide sequence." An example of a homologous nucleic acid is a nucleotide sequence containing one or more base substitutions, deletions, insertions, additions, or inversions based on the nucleotide sequence of the nucleic acid encoding the modified enzyme of the present invention. DNA encoding a protein having an enzymatic activity (ie esterase activity) characteristic of . Substitution or deletion of bases may occur at multiple sites. The term "plurality" as used herein means, for example, 2 to 40 bases, preferably 2 to 20 bases, more preferably 2 to 10 bases, although it varies depending on the positions and types of amino acid residues in the three-dimensional structure of the protein encoded by the nucleic acid. is.

相同核酸は、基準となる塩基配列に対して、例えば60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、より一層好ましくは85%以上、さらに好ましくは約90%以上、更に一層好ましくは95%以上、最も好ましくは99%以上の同一性を有する。 Homologous nucleic acid is, for example, 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, even more preferably 85% or more, still more preferably about 90% or more, even more preferably about 90% or more, relative to the reference base sequence share 95% or greater, most preferably 99% or greater identity.

以上のような相同核酸は例えば、制限酵素処理、エキソヌクレアーゼやDNAリガーゼ等による処理、位置指定突然変異導入法(Molecular Cloning, Third Edition, Chapter 13 ,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)やランダム突然変異導入法(Molecular Cloning, Third Edition, Chapter 13 ,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)による変異の導入などによって得られる。また、紫外線照射など他の方法によっても相同核酸を得ることができる。 Homologous nucleic acids such as those described above can be obtained by, for example, restriction enzyme treatment, treatment with exonuclease or DNA ligase, site-directed mutagenesis (Molecular Cloning, Third Edition, Chapter 13, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York) or random mutation. It can be obtained by introducing a mutation by a mutagenesis method (Molecular Cloning, Third Edition, Chapter 13, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York). Homologous nucleic acids can also be obtained by other methods such as ultraviolet irradiation.

本発明の他の態様は、本発明の改変型酵素をコードする遺伝子の塩基配列に対して相補的な塩基配列を有する核酸に関する。本発明の更に他の態様は、本発明の改変型酵素をコードする遺伝子の塩基配列、或いはそれに相補的な塩基配列に対して少なくとも約60%、70%、80%、90%、95%、99%、99.9%同一な塩基配列を有する核酸を提供する。 Another aspect of the present invention relates to a nucleic acid having a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of the gene encoding the modified enzyme of the present invention. Still another aspect of the present invention is that at least about 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, Nucleic acids having 99% and 99.9% identical base sequences are provided.

本発明の更に別の態様は、本発明の改変型酵素をコードする遺伝子の塩基配列又はその相同塩基配列に相補的な塩基配列に対してストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列を有する核酸に関する。ここでの「ストリンジェントな条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。このようなストリンジェントな条件は当業者に公知であって例えばMolecular Cloning(Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)やCurrent protocols in molecular biology(edited by Frederick M. Ausubel et al., 1987)を参照して設定することができる。ストリンジェントな条件として例えば、ハイブリダイゼーション液(50%ホルムアミド、10×SSC(0.15M NaCl, 15mM sodium citrate, pH 7.0)、5×Denhardt溶液、1% SDS、10% デキストラン硫酸、10μg/mlの変性サケ精子DNA、50mMリン酸バッファー(pH7.5))を用いて約42℃~約50℃でインキュベーションし、その後0.1×SSC、0.1% SDSを用いて約65℃~約70℃で洗浄する条件を挙げることができる。更に好ましいストリンジェントな条件として例えば、ハイブリダイゼーション液として50%ホルムアミド、5×SSC(0.15M NaCl, 15mM sodium citrate, pH 7.0)、1×Denhardt溶液、1%SDS、10%デキストラン硫酸、10μg/mlの変性サケ精子DNA、50mMリン酸バッファー(pH7.5))を用いる条件を挙げることができる。 Still another aspect of the present invention is a nucleic acid having a nucleotide sequence that hybridizes under stringent conditions to a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of the gene encoding the modified enzyme of the present invention or its homologous nucleotide sequence. Regarding. The term "stringent conditions" as used herein refers to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. Such stringent conditions are known to those skilled in the art and can be found, for example, in Molecular Cloning (Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York) and Current protocols in molecular biology (edited by Frederick M. Ausubel et al., 1987). can be set by referring to Stringent conditions include, for example, a hybridization solution (50% formamide, 10xSSC (0.15M NaCl, 15mM sodium citrate, pH 7.0), 5x Denhardt solution, 1% SDS, 10% dextran sulfate, 10μg/ml denaturation Conditions of incubation with salmon sperm DNA, 50 mM phosphate buffer (pH 7.5) at about 42° C. to about 50° C., followed by washing with 0.1×SSC, 0.1% SDS at about 65° C. to about 70° C. can be mentioned. More preferred stringent conditions include, for example, a hybridization solution of 50% formamide, 5×SSC (0.15M NaCl, 15 mM sodium citrate, pH 7.0), 1×Denhardt solution, 1% SDS, 10% dextran sulfate, 10 μg/ml. denatured salmon sperm DNA, 50 mM phosphate buffer (pH 7.5)).

本発明の更に他の態様は、本発明の改変型酵素をコードする遺伝子の塩基配列、或いはそれに相補的な塩基配列の一部を有する核酸(核酸断片)を提供する。このような核酸断片は、本発明の改変型酵素をコードする遺伝子の塩基配列を有する核酸などを検出、同定、及び/又は増幅することなどに用いることができる。核酸断片は例えば、本発明の改変型酵素をコードする遺伝子の塩基配列において連続するヌクレオチド部分(例えば約10~約100塩基長、好ましくは約20~約100塩基長、更に好ましくは約30~約100塩基長)にハイブリダイズする部分を少なくとも含むように設計される。プローブとして利用される場合には核酸断片を標識化することができる。標識化には例えば、蛍光物質、酵素、放射性同位元素を用いることができる。 Yet another aspect of the present invention provides a nucleic acid (nucleic acid fragment) having a nucleotide sequence of a gene encoding the modified enzyme of the present invention, or a portion of the nucleotide sequence complementary thereto. Such a nucleic acid fragment can be used for detecting, identifying and/or amplifying a nucleic acid having the base sequence of the gene encoding the modified enzyme of the present invention. A nucleic acid fragment is, for example, a continuous nucleotide portion (for example, about 10 to about 100 bases long, preferably about 20 to about 100 bases long, more preferably about 30 to about 100 bases long). Nucleic acid fragments can be labeled when used as probes. For example, fluorescent substances, enzymes, and radioactive isotopes can be used for labeling.

本発明のさらに他の局面は、本発明の遺伝子(改変型酵素をコードする遺伝子)を含む組換えDNAに関する。本発明の組換えDNAは例えばベクターの形態で提供される。本明細書において用語「ベクター」は、それに挿入された核酸を細胞等のターゲット内へと輸送することができる核酸性分子をいう。 Yet another aspect of the present invention relates to a recombinant DNA containing the gene of the present invention (the gene encoding the modified enzyme). The recombinant DNA of the present invention is provided, for example, in the form of a vector. As used herein, the term "vector" refers to a nucleic acid molecule capable of transporting a nucleic acid inserted into it into a target such as a cell.

使用目的(クローニング、タンパク質の発現)に応じて、また宿主細胞の種類を考慮して適当なベクターが選択される。大腸菌を宿主とするベクターとしてはM13ファージ又はその改変体、λファージ又はその改変体、pBR322又はその改変体(pB325、pAT153、pUC8など)、pET21等、酵母を宿主とするベクターとしてはpYepSec1、pMFa、pYES2、pPIC3.5K等、昆虫細胞を宿主とするベクターとしてはpAc、pVL等、哺乳類細胞を宿主とするベクターとしてはpCDM8、pMT2PC等を例示することができる。 A suitable vector is selected depending on the purpose of use (cloning, expression of protein) and in consideration of the type of host cell. Examples of E. coli host vectors include M13 phage or its variants, λ phage or variants thereof, pBR322 or variants thereof (pB325, pAT153, pUC8, etc.), pET21, etc. Yeast hosts include pYepSec1 and pMFa. , pYES2, pPIC3.5K and the like, pAc, pVL and the like for insect cell host vectors, and pCDM8, pMT2PC and the like for mammalian cell host vectors.

本発明のベクターは好ましくは発現ベクターである。「発現ベクター」とは、それに挿入された核酸を目的の細胞(宿主細胞)内に導入することができ、且つ当該細胞内において発現させることが可能なベクターをいう。発現ベクターは通常、挿入された核酸の発現に必要なプロモーター配列や、発現を促進させるエンハンサー配列等を含む。選択マーカーを含む発現ベクターを使用することもできる。かかる発現ベクターを用いた場合には、選択マーカーを利用して発現ベクターの導入の有無(及びその程度)を確認することができる。 The vectors of the invention are preferably expression vectors. The term “expression vector” refers to a vector into which a nucleic acid inserted therein can be introduced into a target cell (host cell) and expressed in the cell. An expression vector usually contains a promoter sequence required for expression of the inserted nucleic acid, an enhancer sequence that promotes expression, and the like. Expression vectors containing selectable markers can also be used. When such an expression vector is used, the presence or absence (and degree of introduction) of the expression vector can be confirmed using a selection marker.

本発明の核酸のベクターへの挿入、選択マーカー遺伝子の挿入(必要な場合)、プロモーターの挿入(必要な場合)等は標準的な組換えDNA技術(例えば、Molecular Cloning, Third Edition, 1.84, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New Yorkを参照することができる、制限酵素及びDNAリガーゼを用いた周知の方法)を用いて行うことができる。 Insertion of the nucleic acid of the present invention into a vector, insertion of a selectable marker gene (if necessary), insertion of a promoter (if necessary), etc. can be performed using standard recombinant DNA techniques (e.g., Molecular Cloning, Third Edition, 1.84, Cold well-known methods using restriction enzymes and DNA ligase, see Spring Harbor Laboratory Press, New York).

宿主細胞としては、取り扱いの容易さの点から、麹菌(例えばアスペルギルス・オリゼ)、バチルス属細菌(例えばバチルス・サチルス、バチルス・リケニフォルミス、バチルス・アミノリクファシエンス)、ブレビバチルス属細菌(例えばブレビバチルス・チョウシネンシス)、大腸菌(エシェリヒア・コリ)、出芽酵母(サッカロマイセス・セレビシエ)などの微生物を用いることができるが、組換えDNAが複製可能で且つ改変型酵素の遺伝子が発現可能な宿主細胞であれば利用可能である。好ましくは大腸菌(エシェリヒア・コリ)、出芽酵母(サッカロマイセス・セレビシエ)を用いることができる。アシネトバクター属微生物(例えばアシネトバクター・カルコアセティカスを宿主にすることもできる。また、大腸菌の例としてT7系プロモーターを利用する場合は大腸菌BL21(DE3)、そうでない場合は大腸菌JM109を挙げることができる。また、出芽酵母の例として出芽酵母SHY2、出芽酵母AH22あるいは出芽酵母INVSc1(インビトロジェン社)を挙げることができる。 As the host cell, from the viewpoint of ease of handling, Aspergillus oryzae (for example, Aspergillus oryzae), Bacillus spp.・Microorganisms such as Choshinensis), Escherichia coli (Escherichia coli), and budding yeast (Saccharomyces cerevisiae) can be used. is available. Escherichia coli (Escherichia coli) and budding yeast (Saccharomyces cerevisiae) are preferably used. Microorganisms of the genus Acinetobacter (for example, Acinetobacter calcoaceticus can also be used as hosts. Examples of E. coli include E. coli BL21 (DE3) when using a T7 promoter, and E. coli JM109 when not. Examples of budding yeast include budding yeast SHY2, budding yeast AH22, and budding yeast INVSc1 (Invitrogen).

本発明の他の局面は、本発明の組換えDNAを保有する微生物(即ち形質転換体)に関する。本発明の微生物は、上記本発明のベクターを用いたトランスフェクション乃至はトランスフォーメーションによって得ることができる。例えば、塩化カルシウム法(ジャーナル オブ モレキュラー バイオロジー(J.Mol. Biol.)、第53巻、第159頁 (1970))、ハナハン(Hanahan)法(ジャーナル オブ モレキュラー バイオロジー、第166巻、第557頁 (1983))、SEM法(ジーン(Gene)、第96巻、第23頁(1990))、チャング(Chung)らの方法(プロシーディングズ オブ ザ ナショナル アカデミー オブ サイエンシーズ オブ ザ USA、第86巻、第2172頁(1989))、リン酸カルシウム共沈降法、エレクトロポーレーション(Potter,H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 81, 7161-7165(1984))、リポフェクション(Felgner, P.L. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84,7413-7417(1984))等によって実施することができる。尚、本発明の微生物は、本発明の改変型酵素を生産することに利用することができる。 Another aspect of the invention relates to microorganisms (ie, transformants) harboring recombinant DNAs of the invention. The microorganism of the present invention can be obtained by transfection or transformation using the vector of the present invention. For example, the calcium chloride method (J. Mol. Biol., Vol. 53, p. 159 (1970)), the Hanahan method (J. Mol. Biology, Vol. 166, No. 557). (1983)), the SEM method (Gene, Vol. 96, p. 23 (1990)), the method of Chung et al. (Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, No. 86). 2172 (1989)), calcium phosphate coprecipitation method, electroporation (Potter, H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 81, 7161-7165 (1984)), lipofection (Felgner, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84, 7413-7417 (1984)). In addition, the microorganism of the present invention can be used to produce the modified enzyme of the present invention.

3.改変型エステラーゼを含む酵素剤
本発明の改変型酵素は例えば酵素剤の形態で提供される。酵素剤は、有効成分(本発明の改変型酵素)の他、賦形剤、緩衝剤、懸濁剤、安定剤、保存剤、防腐剤、生理食塩水などを含有していてもよい。賦形剤としてはデンプン、デキストリン、マルトース、トレハロース、乳糖、D-グルコース、ソルビトール、D-マンニトール、白糖、グリセロール等を用いることができる。緩衝剤としてはリン酸塩、クエン酸塩、酢酸塩等を用いることができる。安定剤としてはプロピレングリコール、アスコルビン酸等を用いることができる。保存剤としてはフェノール、塩化ベンザルコニウム、ベンジルアルコール、クロロブタノール、メチルパラベン等を用いることができる。防腐剤としてはエタノール、塩化ベンザルコニウム、パラオキシ安息香酸、クロロブタノール等を用いることができる。
3. Enzyme Agent Containing Modified Esterase The modified enzyme of the present invention is provided, for example, in the form of an enzyme agent. In addition to the active ingredient (the modified enzyme of the present invention), the enzymatic agent may contain excipients, buffers, suspending agents, stabilizers, preservatives, preservatives, physiological saline, and the like. As excipients, starch, dextrin, maltose, trehalose, lactose, D-glucose, sorbitol, D-mannitol, sucrose, glycerol and the like can be used. Phosphate, citrate, acetate and the like can be used as buffers. Propylene glycol, ascorbic acid and the like can be used as stabilizers. Preservatives that can be used include phenol, benzalkonium chloride, benzyl alcohol, chlorobutanol, methylparaben, and the like. Ethanol, benzalkonium chloride, paraoxybenzoic acid, chlorobutanol, etc. can be used as antiseptics.

4.改変型エステラーゼの用途
本発明の更なる局面は改変型酵素及び酵素剤の用途に関し、本発明の改変型酵素又は酵素剤を用いた各種反応やそれを利用した各種化合物の生産/製造方法等が提供される。具体的には、本発明の改変型酵素又は酵素剤は、(1)医薬品などに利用される有機化合物の製造、(2)ファインケミカル分野での利用が考えられるエステル化合物の製造、(3)ラクトン化合物の加水分解、等に利用可能である。(1)の例として、アンジオテンシン変換酵素阻害薬(ACE阻害薬)の1つであるカプトプリルやアラセプリルの医薬中間体であるDAT(D-β-Acetylthioisobutyric acid)のDL-MATI(DL-β-acetylthioisobutyrate)のエナンチオ選択的加水分解よる生成(Jounal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 38 (2006) 163-170を参照)を挙げることができる。一方、(2)の例として、側鎖に様々な置換基を有した直鎖のエステル化合物(Methyl (R)-3-bromo-2-methylpropionate、Methyl cetraxate hydrochlorideなど)の製造(Appl Microbiol Biotechnol (2002) 60: 288-292を参照)が挙げられる。また、(3)の例として、アルドンラクトン(D-ガラクトノ-γ-ラクトン、L-マンノノ-γ-ラクトンなど)や芳香族ラクトン(3,4-ジヒドロクマリン、ホモゲンチジン酸γ-ラクトンなど)の分解(Eur. J. Biochem. 267, 3-10 (2000)を参照)が挙げられる。
4. Use of Modified Esterase A further aspect of the present invention relates to the use of the modified enzyme and enzyme agent, and various reactions using the modified enzyme or enzyme agent of the present invention and methods for producing/manufacturing various compounds using the reaction. provided. Specifically, the modified enzyme or enzymatic agent of the present invention can be used for (1) production of organic compounds that are used in pharmaceuticals, (2) production of ester compounds that can be used in the field of fine chemicals, (3) lactone It can be used for hydrolysis of compounds, etc. As an example of (1), DL-MATI (DL-β-acetylthioisobutyrate ) by enantioselective hydrolysis (see Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 38 (2006) 163-170). On the other hand, as an example of (2), production of linear ester compounds (Methyl (R)-3-bromo-2-methylpropionate, Methyl cetraxate hydrochloride, etc.) with various substituents on the side chain (Appl Microbiol Biotechnol ( 2002) 60: 288-292). As examples of (3), decomposition of aldone lactones (D-galactono-γ-lactone, L-mannono-γ-lactone, etc.) and aromatic lactones (3,4-dihydrocoumarin, homogentisic acid γ-lactone, etc.) (see Eur. J. Biochem. 267, 3-10 (2000)).

5.改変型エステラーゼの調製法
本発明の更なる局面は改変型酵素の調製法に関する。本発明の調製法の一態様では、本発明者らが取得に成功した改変型酵素を遺伝子工学的手法で調製する。この態様の場合、配列番号2~7のいずれかのアミノ酸配列をコードする核酸を用意する(ステップ(I))。ここで、「特定のアミノ酸配列をコードする核酸」は、それを発現させた場合に当該アミノ酸配列を有するポリペプチドが得られる核酸であり、当該アミノ酸配列に対応する塩基配列からなる核酸は勿論のこと、そのような核酸に余分な配列(アミノ酸配列をコードする配列であっても、アミノ酸配列をコードしない配列であってもよい)が付加されていてもよい。また、コドンの縮重も考慮される。「配列番号2~7のいずれかのアミノ酸配列をコードする核酸」は、本明細書又は添付の配列表が開示する配列情報を参考にし、標準的な遺伝子工学的手法、分子生物学的手法、生化学的手法などを用いることによって、単離された状態に調製することができる。ここで、配列番号2~7のアミノ酸配列はいずれも、アシネトバクター・カルコアセティカス由来エステラーゼのアミノ酸配列に変異を施したものである。従って、アシネトバクター・カルコアセティカス由来エステラーゼをコードする遺伝子に対して必要な変異を加えることによっても、配列番号2~7のいずれかのアミノ酸配列をコードする核酸(遺伝子)を得ることができる。位置特異的塩基配列置換のための方法は当該技術分野において数多く知られており(例えば、Molecular Cloning, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New Yorkを参照)、その中から適切な方法を選択して用いることができる。位置特異的変異導入法として、位置特異的アミノ酸飽和変異法を採用することができる。位置特異的アミノ酸飽和変異法は、タンパクの立体構造を基に、求める機能の関与する位置を推定し、アミノ酸飽和変異を導入する「Semi-rational,semi-random」手法である(J.Mol.Biol.331,585-592(2003))。例えば、Quick change(ストラタジーン社)等のキット、Overlap extention PCR(Nucleic Acid Res. 16,7351-7367(1988))を用いて位置特異的アミノ酸飽和変異を導入することが可能である。PCRに用いるDNAポリメラーゼはTaqポリメラーゼ等を用いることができる。但し、KOD-PLUS-(東洋紡社)、Pfu turbo(ストラタジーン社)などの精度の高いDNAポリメラーゼを用いることが好ましい。
5. Method for Preparing Modified Esterase A further aspect of the present invention relates to a method for preparing a modified enzyme. In one aspect of the preparation method of the present invention, the modified enzyme successfully obtained by the present inventors is prepared by genetic engineering techniques. In this embodiment, a nucleic acid encoding an amino acid sequence of any of SEQ ID NOS: 2-7 is provided (step (I)). Here, the "nucleic acid encoding a specific amino acid sequence" is a nucleic acid that, when expressed, yields a polypeptide having the amino acid sequence. That is, extra sequences (which may or may not encode amino acid sequences) may be added to such nucleic acids. Codon degeneracy is also taken into account. "Nucleic acid encoding any one of the amino acid sequences of SEQ ID NOS: 2 to 7" refers to the sequence information disclosed in this specification or the attached sequence listing, standard genetic engineering techniques, molecular biological techniques, It can be prepared in an isolated state by using biochemical techniques and the like. Here, the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 2 to 7 are all mutated amino acid sequences of Acinetobacter calcoaceticus-derived esterases. Therefore, a nucleic acid (gene) encoding any of the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 2 to 7 can also be obtained by adding necessary mutations to the gene encoding the Acinetobacter calcoaceticus-derived esterase. A number of methods for site-specific nucleotide sequence replacement are known in the art (see, for example, Molecular Cloning, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York), and an appropriate method is selected from among them. can be used A site-directed amino acid saturation mutagenesis method can be employed as the site-directed mutagenesis method. The site-specific amino acid saturation mutagenesis method is a "semi-rational, semi-random" technique that presumes the positions involved in the desired function based on the three-dimensional structure of the protein and introduces amino acid saturation mutations (J.Mol. Biol. 331, 585-592 (2003)). For example, a site-specific amino acid saturation mutation can be introduced using a kit such as Quick change (Stratagene) or Overlap extention PCR (Nucleic Acid Res. 16, 7351-7367 (1988)). Taq polymerase etc. can be used for the DNA polymerase used for PCR. However, it is preferable to use highly accurate DNA polymerases such as KOD-PLUS- (Toyobo) and Pfu turbo (Stratagene).

ステップ(I)に続いて、用意した核酸を発現させる(ステップ(II))。例えば、まず上記核酸を挿入した発現ベクターを用意し、これを用いて宿主細胞を形質転換する。 Following step (I), the prepared nucleic acid is expressed (step (II)). For example, first, an expression vector into which the above nucleic acid is inserted is prepared and used to transform host cells.

次に、発現産物である改変型酵素が産生される条件下で形質転換体を培養する。形質転換体の培養は常法に従えばよい。培地に使用する炭素源としては資化可能な炭素化合物であればよく、例えばグルコース、シュークロース、ラクトース、マルトース、糖蜜、ピルビン酸などが使用される。また、窒素源としては利用可能な窒素化合物であればよく、例えばペプトン、肉エキス、酵母エキス、カゼイン加水分解物、大豆粕アルカリ抽出物などが使用される。その他、リン酸塩、炭酸塩、硫酸塩、マグネシウム、カルシウム、カリウム、鉄、マンガン、亜鉛などの塩類、特定のアミノ酸、特定のビタミンなどが必要に応じて使用される。 Next, the transformant is cultured under conditions in which the expression product, the modified enzyme, is produced. Cultivation of transformants may be carried out according to conventional methods. The carbon source used in the medium may be any assimilable carbon compound, such as glucose, sucrose, lactose, maltose, molasses, and pyruvic acid. The nitrogen source may be any available nitrogen compound, such as peptone, meat extract, yeast extract, casein hydrolyzate, soybean meal alkaline extract, and the like. In addition, salts such as phosphates, carbonates, sulfates, magnesium, calcium, potassium, iron, manganese, and zinc, specific amino acids, specific vitamins, and the like are used as necessary.

一方、培養温度は30℃~40℃の範囲内(好ましくは33~37℃付近)で設定することができる。培養時間は、培養対象の形質転換体の生育特性や改変型酵素の産生特性などを考慮して設定することができる。培地のpHは、形質転換体が生育し且つ酵素が産生される範囲内に調製される。好ましくは培地のpHを6.0~9.0程度(好ましくはpH7.0付近)とする。 On the other hand, the culture temperature can be set within the range of 30°C to 40°C (preferably around 33°C to 37°C). The culture time can be set in consideration of the growth characteristics of the transformant to be cultured, the production characteristics of the modified enzyme, and the like. The pH of the medium is adjusted within the range in which transformants grow and enzymes are produced. The pH of the medium is preferably about 6.0 to 9.0 (preferably around pH 7.0).

続いて、発現産物(改変型酵素)を回収する(ステップ(III))。培養後の菌体を含む培養液をそのまま、或いは濃縮、不純物の除去などを経た後に酵素溶液として利用することもできるが、一般的には培養液又は菌体より発現産物を一旦回収する。発現産物が分泌型タンパク質であれば培養液より、それ以外であれば菌体内より回収することができる。培養液から回収する場合には、例えば培養上清をろ過、遠心処理して不溶物を除去した後、減圧濃縮、膜濃縮、硫酸アンモニウムや硫酸ナトリウムを利用した塩析、メタノールやエタノール又はアセトンなどによる分別沈殿法、透析、加熱処理、等電点処理、ゲルろ過や吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー等の各種クロマトグラフィー(例えば、セファデックス(Sephadex)ゲル(GEヘルスケアバイオサイエンス)などによるゲルろ過、DEAEセファロースCL-6B (GEヘルスケアバイオサイエンス)、オクチルセファロースCL-6B (GEヘルスケアバイオサイエンス)、CMセファロースCL-6B(GEヘルスケアバイオサイエンス))などを組み合わせて分離、精製を行ことにより改変型酵素の精製品を得ることができる。他方、菌体内から回収する場合には、培養液をろ過、遠心処理等することによって菌体を採取し、次いで菌体を加圧処理、超音波処理、物理破砕処理などの機械的方法またはリゾチームなどによる酵素的方法で破壊した後、上記と同様に分離、精製を行うことにより改変型酵素の精製品を得ることができる。 Subsequently, the expression product (modified enzyme) is collected (step (III)). The culture solution containing the cultured cells can be used as it is, or after concentration or removal of impurities, it can be used as an enzyme solution. If the expression product is a secretory protein, it can be recovered from the culture medium, otherwise it can be recovered from the cells. When collecting from the culture medium, for example, the culture supernatant is filtered and centrifuged to remove insoluble matter, and then concentrated under reduced pressure, membrane concentration, salting out using ammonium sulfate or sodium sulfate, methanol, ethanol, or acetone. Various chromatography methods such as fractional sedimentation, dialysis, heat treatment, isoelectric point treatment, gel filtration, adsorption chromatography, ion exchange chromatography, and affinity chromatography (for example, Sephadex gel (GE Healthcare Bioscience) Separation using a combination of gel filtration, DEAE Sepharose CL-6B (GE Healthcare Bioscience), Octyl Sepharose CL-6B (GE Healthcare Bioscience), CM Sepharose CL-6B (GE Healthcare Bioscience), etc. A purified product of the modified enzyme can be obtained by purification. On the other hand, when collecting from the cells, the cells are collected by filtering or centrifuging the culture solution, and then the cells are subjected to mechanical methods such as pressure treatment, ultrasonic treatment, physical crushing treatment, or lysozyme. After disruption by an enzymatic method such as the above, the purified modified enzyme can be obtained by separating and purifying in the same manner as described above.

上記のようにして得られた精製酵素を、例えば凍結乾燥や真空乾燥或いはスプレードライなどにより粉末化して提供することも可能である。その際、精製酵素を予めリン酸緩衝液、トリエタノールアミン緩衝液、トリス塩酸緩衝液やGOODの緩衝液に溶解させておいてもよい。好ましくは、リン酸緩衝液、トリエタノールアミン緩衝液を使用することができる。尚、ここでGOODの緩衝液としてはPIPES、MES又はMOPSが挙げられる。 The purified enzyme obtained as described above can be powdered by, for example, freeze-drying, vacuum-drying, or spray-drying. At that time, the purified enzyme may be dissolved in advance in a phosphate buffer, triethanolamine buffer, Tris-HCl buffer, or GOOD buffer. Phosphate buffer and triethanolamine buffer are preferably used. The GOOD buffer includes PIPES, MES or MOPS.

通常は、以上のように適当な宿主-ベクター系を利用して遺伝子の発現~発現産物(改変型酵素)の回収を行うが、無細胞合成系を利用することにしてもよい。ここで、「無細胞合成系(無細胞転写系、無細胞転写/翻訳系)」とは、生細胞を用いるのではく、生細胞由来の(或いは遺伝子工学的手法で得られた)リボソームや転写・翻訳因子などを用いて、鋳型である核酸(DNAやmRNA)からそれがコードするmRNAやタンパク質をin vitroで合成することをいう。無細胞合成系では一般に、細胞破砕液を必要に応じて精製して得られる細胞抽出液が使用される。細胞抽出液には一般に、タンパク質合成に必要なリボソーム、開始因子などの各種因子、tRNAなどの各種酵素が含まれる。タンパク質の合成を行う際には、この細胞抽出液に各種アミノ酸、ATP、GTPなどのエネルギー源、クレアチンリン酸など、タンパク質の合成に必要なその他の物質を添加する。勿論、タンパク質合成の際に、別途用意したリボソームや各種因子、及び/又は各種酵素などを必要に応じて補充してもよい。 As described above, an appropriate host-vector system is usually used to express a gene and recover an expression product (modified enzyme), but a cell-free synthesis system may also be used. Here, the "cell-free synthesis system (cell-free transcription system, cell-free transcription/translation system)" does not use living cells, but ribosomes derived from living cells (or obtained by genetic engineering techniques), It refers to the in vitro synthesis of mRNA or protein encoded by a template nucleic acid (DNA or mRNA) using transcription/translation factors. A cell-free synthesis system generally uses a cell extract obtained by purifying a cell lysate as necessary. Cell extracts generally contain various factors such as ribosomes and initiation factors necessary for protein synthesis, and various enzymes such as tRNA. When synthesizing proteins, other substances necessary for protein synthesis such as various amino acids, energy sources such as ATP and GTP, and creatine phosphate are added to the cell extract. Of course, ribosomes, various factors, and/or various enzymes prepared separately may be supplemented as necessary during protein synthesis.

タンパク質合成に必要な各分子(因子)を再構成した転写/翻訳系の開発も報告されている(Shimizu, Y. et al.: Nature Biotech., 19, 751-755, 2001)。この合成系では、バクテリアのタンパク質合成系を構成する3種類の開始因子、3種類の伸長因子、終結に関与する4種類の因子、各アミノ酸をtRNAに結合させる20種類のアミノアシルtRNA合成酵素、及びメチオニルtRNAホルミル転移酵素からなる31種類の因子の遺伝子を大腸菌ゲノムから増幅し、これらを用いてタンパク質合成系をin vitroで再構成している。本発明ではこのような再構成した合成系を利用してもよい。 Development of a transcription/translation system in which each molecule (factor) required for protein synthesis is reconstituted has also been reported (Shimizu, Y. et al.: Nature Biotech., 19, 751-755, 2001). In this synthesis system, 3 types of initiation factors, 3 types of elongation factors, 4 types of factors involved in termination, 20 types of aminoacyl-tRNA synthetases that bind each amino acid to tRNA, which constitute the protein synthesis system of bacteria, and Genes of 31 factors consisting of methionyl-tRNA formyltransferase have been amplified from the E. coli genome and used to reconstruct the protein synthesis system in vitro. The present invention may utilize such a reconstituted synthetic system.

用語「無細胞転写/翻訳系」は、無細胞タンパク質合成系、in vitro翻訳系又はin vitro転写/翻訳系と交換可能に使用される。in vitro翻訳系ではRNAが鋳型として用いられてタンパク質が合成される。鋳型RNAとしては全RNA、mRNA、in vitro転写産物などが使用される。他方のin vitro転写/翻訳系ではDNAが鋳型として用いられる。鋳型DNAはリボソーム結合領域を含むべきであって、また適切なターミネータ配列を含むことが好ましい。尚、in vitro転写/翻訳系では、転写反応及び翻訳反応が連続して進行するように各反応に必要な因子が添加された条件が設定される。 The term "cell-free transcription/translation system" is used interchangeably with cell-free protein synthesis system, in vitro translation system or in vitro transcription/translation system. In vitro translation systems use RNA as a template to synthesize proteins. Total RNA, mRNA, in vitro transcripts and the like are used as template RNA. The other in vitro transcription/translation system uses DNA as a template. The template DNA should contain a ribosome binding region and preferably contains a suitable terminator sequence. In the in vitro transcription/translation system, conditions are set such that factors necessary for each reaction are added so that the transcription reaction and the translation reaction proceed continuously.

<特性の向上に有効な変異点の探索>
アシネトバクター・カルコアセティカス由来のエステラーゼ(配列番号1)の特性の向上を目指し、水素結合の強化、疎水性の強化、高密度化(パッキング性の向上)及びループの強化の観点から変異点(置換するアミノ酸残基)を選択し、15種類の変異体(改変型エステラーゼ)を設計した。設計した各変異体を以下の方法で作製し、その特性を評価した。尚、配列番号1のアミノ酸配列はアシネトバクター・カルコアセティカス由来のエステラーゼの成熟体(シグナルペプチドを含まない)である。
<Search for mutation points effective for improving characteristics>
Aiming to improve the properties of Acinetobacter calcoaceticus-derived esterase (SEQ ID NO: 1), the mutation point ( Amino acid residues to be substituted) were selected, and 15 types of mutants (modified esterases) were designed. Each designed mutant was produced by the following method, and its properties were evaluated. The amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is the mature esterase (without signal peptide) derived from Acinetobacter calcoaceticus.

1.変異体(改変型エステラーゼ)の取得
(1)変異の導入及び形質転換
各変異導入点へランダム変異を導入するため、エステラーゼ遺伝子が挿入されたプラスミド(pET21(Esterase))を鋳型として、ランダムプライマーを用いてPCR(PrimeSTAR GXL DNA Polymerase(タカラバイオ株式会社))を行った。PCR後、Dpn I(タカラバイオ株式会社)を用いた鋳型プラスミドの処理(37℃、3時間)、及びT4 Kinase (東洋紡株式会社)、Ligation High (東洋紡株式会社)を用いたライゲーション反応(16℃、一晩)をした後、E.coli BL21(DE3)に形質転換して、各変異導入点にランダム変異導入されたランダム変異株を取得した。
1. Obtaining Mutants (Modified Esterases) (1) Introduction of Mutations and Transformation In order to introduce random mutations at each mutation introduction point, a plasmid (pET21 (Esterase)) into which the esterase gene was inserted was used as a template, and random primers were used. PCR was performed using PrimeSTAR GXL DNA Polymerase (Takara Bio Inc.). After PCR, the template plasmid was treated with Dpn I (Takara Bio Inc.) (37°C, 3 hours), and the ligation reaction was performed using T4 Kinase (Toyobo Co., Ltd.) and Ligation High (Toyobo Co., Ltd.) (16°C). , overnight), and then transformed into E. coli BL21 (DE3) to obtain random mutant strains in which each mutation introduction point was randomly mutagenized.

<PCR条件>
反応液の組成:5×PrimeSTAR GXL Bufferを5 μl、dNTP Mixture(各2.5 mM)を2 μl、フォワードプライマーを0.5 μl、リバースプライマーを0.5 μl、鋳型を0.25 μl、PrimeSTAR GXL DNA Polymerase(タカラバイオ株式会社)を1μl(滅菌蒸留水で全量25μlに調整)
反応条件:98℃で10秒、60℃で15秒、68℃で2分を15サイクル
<PCR conditions>
Composition of reaction solution: 5x PrimeSTAR GXL Buffer 5 μl, dNTP Mixture (2.5 mM each) 2 μl, forward primer 0.5 μl, reverse primer 0.5 μl, template 0.25 μl, PrimeSTAR GXL DNA Polymerase (Takara Bio Inc.) Company) 1 μl (Adjusted to 25 μl with sterilized distilled water)
Reaction conditions: 15 cycles of 98°C for 10 seconds, 60°C for 15 seconds, 68°C for 2 minutes

(2)形質転換体の培養及び酵素液(菌体抽出液)の取得
構築した各エステラーゼ遺伝子組換えE.coli発現菌株(宿主:E.coli BL21(DE3))を用いて、培養液(培養菌体)の取得を試みた。各エステラーゼ遺伝子組換えE.coli発現菌株の培養液(培養菌体)の取得は、2段階の培養で行った。まず、各エステラーゼ遺伝子組換えE.coli発現菌株をL Broth(invitrogen社)(Amp : 100 μg/mL) 5mLに接種し、振とう培養機にて16時間、培養(150rpm, 37℃)した後、Teriffic Broth(invitrogen社)(Amp : 100 μg/mL) 50mLに0.5 mLを植菌した。その後、200rpm、33℃の条件で48時間培養し、培養開始から24時間の時点で0.1 mM IPTGを培養液に添加することで酵素の発現を誘導した。培養液50mLを遠心分離(7,000g×10分, 4℃)した後、遠心上清を除去することで培養菌体を回収した。
(2) Cultivation of transformants and acquisition of enzyme solution (cell extract) bacteria) was attempted. A culture medium (cultured cells) of each esterase gene-recombinant E.coli-expressing strain was obtained by a two-stage culture. First, inoculate 5 mL of L Broth (Invitrogen) (Amp: 100 μg/mL) with each esterase gene-recombinant E. coli expression strain, and culture (150 rpm, 37°C) for 16 hours in a shaking incubator. , Teriffic Broth (Invitrogen) (Amp: 100 μg/mL) 50 mL was inoculated with 0.5 mL. Then, the cells were cultured at 200 rpm and 33° C. for 48 hours, and 0.1 mM IPTG was added to the culture medium 24 hours after the start of the culture to induce expression of the enzyme. After centrifuging 50 mL of the culture solution (7,000 g×10 minutes, 4° C.), the cultured cells were recovered by removing the centrifugal supernatant.

取得した各培養菌体を100mM リン酸緩衝液 (pH7.0) 25mLに懸濁した後、ビーズ(0.1mm)(安井機器) 10gを添加して、ビーズショッカー(2,500rpm, on: 60秒, off: 30秒, 10サイクル, 4℃)(安井機器)にて物理破砕した。物理破砕液を遠心分離(7,000g×10分,4℃)した後、遠心上清を回収し、菌体抽出液とした。 After suspending each of the obtained cultured cells in 25 mL of 100 mM phosphate buffer (pH 7.0), add 10 g of beads (0.1 mm) (Yasui Instruments) and shake with a bead shocker (2,500 rpm, on: 60 seconds, off: 30 seconds, 10 cycles, 4°C) (Yasui Kiki Co., Ltd.). After the physical homogenate was centrifuged (7,000 g×10 minutes, 4° C.), the centrifugal supernatant was collected and used as a cell extract.

(3)精製酵素の取得
菌体抽出液をフィルター濾過し、液量を20mLにメスアップした。次に、以下の手順で硫安沈殿(40~80%画分を回収)を行った。まず、40%飽和となるように硫酸アンモニウムを添加した。遠心分離し、上清を回収後、80%飽和となるように硫酸アンモニウムを添加した。再び遠心分離し、遠心沈殿を回収した。回収した沈殿を10mLの10mMリン酸緩衝液(pH7.0)に懸濁した。
(3) Acquisition of Purified Enzyme The cell extract was filtered and diluted to 20 mL. Next, ammonium sulfate precipitation (collection of 40-80% fraction) was carried out by the following procedure. First, ammonium sulfate was added to 40% saturation. After centrifugation and collection of the supernatant, ammonium sulfate was added to 80% saturation. Centrifugation was performed again, and the centrifugal precipitate was recovered. The recovered precipitate was suspended in 10 mL of 10 mM phosphate buffer (pH 7.0).

硫安沈殿後の酵素溶液を限外濾過により脱塩濃縮し、電導度を約2mS/cmまで下げた。続いて、以下の二段階のクロマトグラフィー(DEAE-セファロースカラムクロマトグラフィー、フェニル-セファロースカラムクロマトグラフィー)で精製した。尚、DEAE-セファロースカラムクロマトグラフィーで回収したフラクションに2MとなるようにNaClを添加し電導度を調整した後、フェニル-セファロースカラムクロマトグラフィーに供した。 After ammonium sulfate precipitation, the enzyme solution was desalted and concentrated by ultrafiltration to lower the conductivity to about 2 mS/cm. Subsequently, it was purified by the following two-step chromatography (DEAE-Sepharose column chromatography, phenyl-Sepharose column chromatography). The fraction collected by DEAE-Sepharose column chromatography was subjected to phenyl-Sepharose column chromatography after NaCl was added to adjust the conductivity to 2M.

(i) DEAE-セファロースカラムクロマトグラフィー
使用カラム:Deae-sepharoseFF 1mL(GEヘルスケア)
緩衝液:10mMリン酸緩衝液(pH7.0)
溶出:NaClのリニアグラジエント(0→0.3M)により目的酵素を溶出
チャージ量:5mL(脱塩濃縮サンプル全量)
流速:1mL/分
(i) DEAE-Sepharose column chromatography Column used: Deae-sepharoseFF 1 mL (GE Healthcare)
Buffer: 10 mM phosphate buffer (pH 7.0)
Elution: Elute the target enzyme with a linear NaCl gradient (0 → 0.3 M) Charge volume: 5 mL (total amount of desalted and concentrated sample)
Flow rate: 1mL/min

(ii) フェニル-セファロースカラムクロマトグラフィー
使用カラム:Phenyl-HP 1mL(GEヘルスケア)
緩衝液:10mMリン酸緩衝液(pH7.0)
溶出:NaClのリニアグラジエント(2M→0M)により目的酵素を溶出
チャージ量:10mL(DEAE精製フラクション全量)
流速:1mL/分
(ii) Phenyl-Sepharose column chromatography Column used: Phenyl-HP 1 mL (GE Healthcare)
Buffer: 10 mM phosphate buffer (pH 7.0)
Elution: Elute target enzyme with NaCl linear gradient (2M→0M) Charge volume: 10 mL (total amount of DEAE-purified fraction)
Flow rate: 1mL/min

フェニル-セファロースカラムクロマトグラフィーの溶出フラクションを回収し、精製酵素サンプルとした。 Eluted fractions from phenyl-Sepharose column chromatography were collected and used as purified enzyme samples.

2.変異体の特性評価
<活性測定法>
50mM リン酸緩衝液(pH7.0) 2.1 mL、5 mM 3,4-dihydrocoumarin (東京化成(TCI))溶液(50mMリン酸緩衝液(pH7.0)(40% EtOH含)) 0.3mL、酵素溶液 0.6mLを混合し、反応させた。本測定法では、反応により生じる生成物(3-(2-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸)の吸光値変化をカイネティクス測定(Abs. 270nm, 30℃, 5分)することで、1分間に1nmolの生成物(3-(2-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸)を生成する酵素量を1単位(U)と定義している。尚、本測定において正確な測定値が得られるΔODは、ΔOD=0.01~0.05/2分(Abs. 270nm)の範囲であり、必要に応じて酵素溶液を50mM リン酸緩衝液 pH7.0にて希釈する。
2. Mutant Characterization <Activity Measurement Method>
50 mM phosphate buffer (pH 7.0) 2.1 mL, 5 mM 3,4-dihydrocoumarin (Tokyo Kasei (TCI)) solution (50 mM phosphate buffer (pH 7.0) (containing 40% EtOH)) 0.3 mL, enzyme 0.6 mL of the solution was mixed and allowed to react. In this measurement method, kinetics measurement (Abs. 270 nm, 30°C, 5 minutes) of the product (3-(2-hydroxyphenyl)propionic acid) produced by the reaction yields 1 nmol per minute. One unit (U) is defined as the amount of enzyme that produces the product (3-(2-hydroxyphenyl)propionic acid). The ΔOD at which an accurate measurement value can be obtained in this measurement is in the range of ΔOD = 0.01 to 0.05/2 min (Abs. 270 nm). Dilute.

(1)比活性の評価
精製酵素サンプルを用いて比活性を評価した。各変異体の精製酵素の酵素活性を上記活性測定法で測定し、比活性を算出した。タンパク質濃度は波長280 nmでの吸光度を測定し、A280nmの吸光度が1.0のときのタンパク質濃度を1 mg/mlとして算出した。各変異体の比活性を図1に示す。変異体6(S235T)に比活性の向上が認められた。
(1) Evaluation of specific activity Specific activity was evaluated using purified enzyme samples. The enzyme activity of the purified enzyme of each mutant was measured by the activity measurement method described above, and the specific activity was calculated. The protein concentration was calculated by measuring the absorbance at a wavelength of 280 nm and setting the protein concentration to 1 mg/ml when the absorbance at A280 nm was 1.0. The specific activity of each mutant is shown in FIG. Mutant 6 (S235T) was found to have improved specific activity.

(2)高温安定性の評価
精製酵素サンプルを用いて高温安定性を評価した。まず、各変異体の精製酵素を熱処理(80℃、30分間)した。熱処理後のサンプルと熱処理前(未処理)のサンプルを、希釈液(50mM リン酸緩衝液(pH7.0))で適当な濃度に希釈後、上記活性測定法で酵素活性を測定した。測定値(酵素活性)から残存活性を以下の通り算出し、高温安定性を評価した。
活性残存率=(熱処理後の酵素活性/熱処理前の酵素活性)×100(%)
(2) Evaluation of high-temperature stability High-temperature stability was evaluated using purified enzyme samples. First, the purified enzyme of each mutant was heat-treated (80°C, 30 minutes). The sample after heat treatment and the sample before heat treatment (untreated) were diluted to an appropriate concentration with a diluent (50 mM phosphate buffer (pH 7.0)), and the enzyme activity was measured by the activity measurement method described above. From the measured value (enzyme activity), the residual activity was calculated as follows to evaluate the high-temperature stability.
Activity residual rate = (enzyme activity after heat treatment/enzyme activity before heat treatment) x 100 (%)

評価結果を図2に示す。4種類の変異体(変異体1(K7P)、変異体2(F13Y)、変異体4(L222M)、変異体5(V229I))に高温安定性の向上が認められた。特に、変異体1(K7P)、変異体4(L222M)、変異体5(V229I)の高温安定性は高い。 The evaluation results are shown in FIG. Four kinds of mutants (mutant 1 (K7P), mutant 2 (F13Y), mutant 4 (L222M), and mutant 5 (V229I)) showed improved high-temperature stability. In particular, mutant 1 (K7P), mutant 4 (L222M), and mutant 5 (V229I) have high high-temperature stability.

(3)高温反応性の評価
精製酵素サンプルを用いて高温反応性を評価した。まず、各変異体の精製酵素を希釈液(50mM リン酸緩衝液(pH7.0))で適当な濃度に希釈後、各温度(30℃、60℃)で酵素活性を測定した。高温反応性は、以下の計算式で算出される相対活性(30℃での酵素活性に対する高温(60℃)での酵素活性の比率)で評価した。
相対活性=(高温(60℃)での酵素活性/30℃での酵素活性)×100(%)
(3) Evaluation of high-temperature reactivity High-temperature reactivity was evaluated using purified enzyme samples. First, after diluting the purified enzyme of each mutant with a diluent (50 mM phosphate buffer (pH 7.0)) to an appropriate concentration, the enzyme activity was measured at each temperature (30°C, 60°C). High-temperature reactivity was evaluated by relative activity (ratio of enzyme activity at high temperature (60°C) to enzyme activity at 30°C) calculated by the following formula.
Relative activity = (enzyme activity at high temperature (60°C)/enzyme activity at 30°C) x 100 (%)

評価結果を図3に示す。2種類の変異体(変異体5(V229I)、変異体6(S235T))に高温反応性の向上が認められた。特に、変異体5(V229I)の高温反応性は高い。 The evaluation results are shown in FIG. Two types of mutants (mutant 5 (V229I) and mutant 6 (S235T)) were found to have improved high-temperature reactivity. In particular, mutant 5 (V229I) has high high-temperature reactivity.

(4)pH安定性の評価
精製酵素サンプルを用いてpH安定性を評価した。まず、各変異体の精製酵素を低pH処理(pH4.0、30分間)した。処理後のサンプルと処理前(未処理)のサンプルを、希釈液(50mM リン酸緩衝液(pH7.0))で適当な濃度に希釈後、上記活性測定法で酵素活性を測定した。測定値(酵素活性)から残存活性を以下の通り算出し、高温安定性を評価した。
活性残存率=(低pH処理後の酵素活性/処理前の酵素活性)×100(%)
(4) Evaluation of pH stability pH stability was evaluated using purified enzyme samples. First, the purified enzyme of each mutant was treated with low pH (pH 4.0, 30 minutes). After diluting the treated sample and the untreated (untreated) sample with a diluent (50 mM phosphate buffer (pH 7.0)) to an appropriate concentration, the enzyme activity was measured by the activity measurement method described above. From the measured value (enzyme activity), the residual activity was calculated as follows to evaluate the high-temperature stability.
Activity residual rate = (enzyme activity after low pH treatment/enzyme activity before treatment) x 100 (%)

評価結果を図4に示す。7種類の変異体(変異体2(F13Y)、変異体3(V107M)、変異体4(L222M)、変異体5(V229I)、変異体6(S235T))にpH安定性の向上が認められた。特に変異体2(F13Y)、変異体3(V107M)、変異体4(L222M)、変異体5(V229I)のpH安定性は高い。 The evaluation results are shown in FIG. Seven mutants (mutant 2 (F13Y), mutant 3 (V107M), mutant 4 (L222M), mutant 5 (V229I), and mutant 6 (S235T)) showed improved pH stability. rice field. In particular, mutant 2 (F13Y), mutant 3 (V107M), mutant 4 (L222M), and mutant 5 (V229I) have high pH stability.

以上の通り、特性が向上した8種類の変異体の取得に成功した。各変異体のアミノ酸配列を以下に示す。
変異体1(K7P):配列番号2
変異体2(F13Y):配列番号3
変異体3(V107M):配列番号4
変異体4(L222M):配列番号5
変異体5(V229I):配列番号6
変異体6(S235T):配列番号7
As described above, we succeeded in obtaining eight types of mutants with improved characteristics. The amino acid sequence of each mutant is shown below.
Mutant 1 (K7P): SEQ ID NO:2
Mutant 2 (F13Y): SEQ ID NO:3
Variant 3 (V107M): SEQ ID NO:4
Mutant 4 (L222M): SEQ ID NO:5
Mutant 5 (V229I): SEQ ID NO:6
Mutant 6 (S235T): SEQ ID NO:7

本発明の改変型エステラーゼでは特性(比活性、高温反応性、高温安定性、pH安定性)が向上している。従って、その用途ないし適用範囲は広く、また、反応効率の向上を期待できる。 The properties (specific activity, high temperature reactivity, high temperature stability, pH stability) of the modified esterase of the present invention are improved. Therefore, its use or application range is wide, and an improvement in reaction efficiency can be expected.

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。 The present invention is by no means limited to the description of the above embodiments and examples of the invention. Various modifications are also included in the present invention within the scope of those skilled in the art without departing from the description of the claims. The contents of articles, published patent publications, patent publications, etc., identified herein are incorporated by reference in their entirety.

Claims (9)

以下の(1)~(4)のいずれか1つの改変型エステラーゼ:
(1)配列番号1のアミノ酸配列において、S235Tのアミノ酸置換を含むアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(ただし、S235Tは保存される)を有し、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼに比較して比活性が向上した改変型エステラーゼ
(2)配列番号1のアミノ酸配列において、K7Pのアミノ酸置換を含むアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(ただし、K7Pは保存される)、配列番号1のアミノ酸配列において、F13Yのアミノ酸置換を含むアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(ただし、F13Yは保存される)、配列番号1のアミノ酸配列において、L222Mのアミノ酸置換を含むアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(ただし、L222Mは保存される)、または配列番号1のアミノ酸配列において、V229Iのアミノ酸置換を含むアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と95%以上の同一性を示すアミノ酸配列(ただし、V229Iは保存される)を有し、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼに比較して高温安定性が向上した改変型エステラーゼ、
(3)配列番号1のアミノ酸配列において、V229Iのアミノ酸置換を含むアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と95%以上の同一性を示すアミノ酸配列(ただし、V229Iは保存される)、または配列番号1のアミノ酸配列において、S235Tのアミノ酸置換を含むアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(ただし、S235Tは保存される)を有し、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼに比較して高温反応性が向上した改変型エステラーゼ、および
(4)配列番号1のアミノ酸配列において、F13Yのアミノ酸置換を含むアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(ただし、F13Yは保存される)、配列番号1のアミノ酸配列において、V107Mのアミノ酸置換を含むアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(ただし、V107Mは保存される)、配列番号1のアミノ酸配列において、L222Mのアミノ酸置換を含むアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(ただし、L222Mは保存される)、配列番号1のアミノ酸配列において、V229Iのアミノ酸置換を含むアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と95%以上の同一性を示すアミノ酸配列(ただし、V229Iは保存される)、または配列番号1のアミノ酸配列において、S235Tのアミノ酸置換を含むアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(ただし、S235Tは保存される)を有し、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼに比較してpH安定性が向上した改変型エステラーゼ
Modified esterase of any one of (1) to (4) below:
(1) In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 , it has an amino acid sequence containing an amino acid substitution of S235T or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence (provided that S235T is conserved) , and SEQ ID NO: 1 A modified esterase having an improved specific activity compared to an esterase consisting of an amino acid sequence of
(2) an amino acid sequence containing a K7P amino acid substitution in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence (provided that K7P is conserved), the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 In the amino acid sequence containing the amino acid substitution of F13Y or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence (however, F13Y is conserved), the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, the amino acid containing the amino acid substitution of L222M A sequence or an amino acid sequence showing 91% or more identity with said amino acid sequence (however, L222M is conserved), or an amino acid sequence containing an amino acid substitution of V229I in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, or 95% with said amino acid sequence A modified esterase having an amino acid sequence exhibiting the above identity (however, V229I is conserved) and having improved high-temperature stability compared to the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1;
(3) an amino acid sequence containing an amino acid substitution of V229I in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, or an amino acid sequence showing 95% or more identity with the amino acid sequence (provided that V229I is conserved), or the amino acid of SEQ ID NO: 1 In the sequence, it has an amino acid sequence containing an amino acid substitution of S235T or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence (however, S235T is conserved), and compared to an esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 modified esterase with improved high-temperature reactivity, and
(4) an amino acid sequence containing an F13Y amino acid substitution in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence (provided that F13Y is conserved), the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 In the amino acid sequence containing the amino acid substitution of V107M or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence (however, V107M is conserved), the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, the amino acid containing the amino acid substitution of L222M A sequence or an amino acid sequence showing 91% or more identity with said amino acid sequence (however, L222M is conserved), an amino acid sequence containing a V229I amino acid substitution in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, or 95% or more with said amino acid sequence (V229I is conserved), or an amino acid sequence containing an amino acid substitution of S235T in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence ( However, S235T is conserved), and has improved pH stability compared to the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO:1.
以下の(1)~(4)のいずれか1つの改変型エステラーゼ:
(1)配列番号のアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(但し、同一性の基準が配列番号7のアミノ酸配列の場合は235位トレオニン以外の位置、においてアミノ酸配列の相違は生じている)であり、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼに比較して比活性が向上した改変型エステラーゼ
(2)配列番号2のアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(但し、同一性の基準が配列番号2のアミノ酸配列の場合は7位プロリン以外の位置、においてアミノ酸配列の相違は生じている)、配列番号3のアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(但し、同一性の基準が配列番号3のアミノ酸配列の場合は13位チロシン以外の位置、においてアミノ酸配列の相違は生じている)、配列番号5のアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(但し、同一性の基準が配列番号5のアミノ酸配列の場合は222位メチオニン以外の位置、においてアミノ酸配列の相違は生じている)、または配列番号6のアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と95%以上の同一性を示すアミノ酸配列(但し、同一性の基準が配列番号6のアミノ酸配列の場合は229位イソロイシン以外の位置、においてアミノ酸配列の相違は生じている)であり、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼに比較して高温安定性が向上した改変型エステラーゼ、
(3)配列番号6のアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と95%以上の同一性を示すアミノ酸配列(但し、同一性の基準が配列番号6のアミノ酸配列の場合は229位イソロイシン以外の位置、においてアミノ酸配列の相違は生じている)、または配列番号7のアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(但し、同一性の基準が配列番号7のアミノ酸配列の場合は235位トレオニン以外の位置、においてアミノ酸配列の相違は生じている)であり、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼに比較して高温反応性が向上した改変型エステラーゼ、
(4)配列番号3のアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(但し、同一性の基準が配列番号3のアミノ酸配列の場合は13位チロシン以外の位置、においてアミノ酸配列の相違は生じている)、配列番号4のアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(但し、同一性の基準が配列番号4のアミノ酸配列の場合は107位メチオニン以外の位置、においてアミノ酸配列の相違は生じている)、配列番号5のアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(但し、同一性の基準が配列番号5のアミノ酸配列の場合は222位メチオニン以外の位置、においてアミノ酸配列の相違は生じている)、配列番号6のアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と95%以上の同一性を示すアミノ酸配列(但し、同一性の基準が配列番号6のアミノ酸配列の場合は229位イソロイシン以外の位置、においてアミノ酸配列の相違は生じている)、または配列番号7のアミノ酸配列又は該アミノ酸配列と91%以上の同一性を示すアミノ酸配列(但し、同一性の基準が配列番号7のアミノ酸配列の場合は235位トレオニン以外の位置、においてアミノ酸配列の相違は生じている)であり、配列番号1のアミノ酸配列からなるエステラーゼに比較してpH安定性が向上した改変型エステラーゼ
Modified esterase of any one of (1) to (4) below:
(1) the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence ( however , if the identity criterion is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7, a position other than position 235 threonine, A difference in the amino acid sequence occurs in ), and a modified esterase with improved specific activity compared to the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 ,
(2) the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence exhibiting 91% or more identity with the amino acid sequence (however, if the identity criterion is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, an amino acid at a position other than position 7 proline) sequence difference occurs), the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence (however, if the identity criterion is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3, tyrosine at position 13 The amino acid sequence of SEQ ID NO: 5 or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence (provided that the identity criterion is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5 In the case of , there is a difference in the amino acid sequence at positions other than position 222 methionine), or the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 or an amino acid sequence showing 95% or more identity with the amino acid sequence (however, the criteria for identity is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6, there is a difference in the amino acid sequence at positions other than isoleucine at position 229), and the modification that improves the high temperature stability compared to the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 type esterase,
(3) the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 or an amino acid sequence showing 95% or more identity with the amino acid sequence (however, if the identity criterion is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6, amino acids at positions other than isoleucine at position 229) sequence difference occurs), or the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence (however, if the identity criterion is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7, position 235 a difference in amino acid sequence occurs at positions other than threonine), and a modified esterase having improved high-temperature reactivity compared to the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1;
(4) the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 or an amino acid sequence showing 91% or more identity with said amino acid sequence (however, if the identity criterion is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3, amino acids at positions other than 13th tyrosine) sequence difference occurs), the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence (however, if the standard of identity is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, methionine at position 107 The amino acid sequence of SEQ ID NO: 5 or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence (provided that the identity criterion is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5 In the case of , there is a difference in the amino acid sequence at positions other than position 222 methionine), the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 or an amino acid sequence showing 95% or more identity with the amino acid sequence (however, the identity criterion is In the case of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6, there is a difference in the amino acid sequence at positions other than isoleucine 229), or the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 or an amino acid sequence showing 91% or more identity with the amino acid sequence ( However, when the standard of identity is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7, there is a difference in the amino acid sequence at positions other than position 235 threonine), and compared with the esterase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, pH A modified esterase with improved stability .
請求項1又は2に記載の改変型エステラーゼをコードする遺伝子。 A gene encoding the modified esterase according to claim 1 or 2 . 配列番号8~13のいずれかの塩基配列を含む、請求項に記載の遺伝子。 4. The gene according to claim 3 , comprising any one of the base sequences of SEQ ID NOS:8-13. 請求項又はに記載の遺伝子を含む組換えDNA。 A recombinant DNA containing the gene according to claim 3 or 4 . 請求項に記載の組換えDNAを保有する微生物。 A microorganism carrying the recombinant DNA according to claim 5 . 宿主が、エシェリヒア・コリ、バチルス・サチルス、バチルス・リケニフォルミス、バチルス・アミノリクファシエンス、ブレビバチルス・チョウシネンシスである、請求項に記載の微生物。 7. The microorganism according to claim 6 , wherein the host is Escherichia coli, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus aminorrhifaciens, Brevibacillus choshinensis. 請求項1又は2に記載の改変型エステラーゼを含む酵素剤。 An enzyme agent containing the modified esterase according to claim 1 or 2 . 以下のステップ(I)~(III)を含む、改変型エステラーゼの調製法:
(I)配列番号2~7のいずれかのアミノ酸配列をコードする核酸を用意するステップ;
(II)前記核酸を発現させるステップ、及び
(III)発現産物を回収するステップ。
A method for preparing a modified esterase, comprising the following steps (I)-(III):
(I) providing a nucleic acid encoding the amino acid sequence of any of SEQ ID NOs: 2-7;
(II) expressing the nucleic acid, and
(III) Recovering the expression product.
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