JPH01101887A - リンゴ酸酵素をコードするdna,該dnaを含む組み換え体dnaおよび該組み換え体dnaにより形質転換された微生物 - Google Patents

リンゴ酸酵素をコードするdna,該dnaを含む組み換え体dnaおよび該組み換え体dnaにより形質転換された微生物

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JPH01101887A
JPH01101887A JP62260083A JP26008387A JPH01101887A JP H01101887 A JPH01101887 A JP H01101887A JP 62260083 A JP62260083 A JP 62260083A JP 26008387 A JP26008387 A JP 26008387A JP H01101887 A JPH01101887 A JP H01101887A
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JP
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dna
microorganism
bacillus stearothermophilus
manufacturing
malic
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JP62260083A
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English (en)
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Hirosuke Okada
岡田 弘輔
Itaru Urabe
卜部 格
Seiji Negoro
根来 誠司
Kazuo Kobayashi
和男 小林
Shigeru Doi
繁 土居
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NOF Corp
Original Assignee
Nippon Oil and Fats Co Ltd
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/52Genes encoding for enzymes or proenzymes

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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、バチルス・ステアロサーモフィルスに由来し
、リンゴ酸酵素を発現しうるDNA 、そのDNAが組
み込まれた組み換え体DNAおよびその組み換え体DN
Aを含む微生物に関する。さらに本発明は、その微生物
を用いたリンゴ酸酵素の製造方法、およびそのリンゴ酸
酵素を触媒とするリンゴ酸の製造方法に関する。
(従来の技術) リンゴ酸は植物に広く分布しており、特にリンゴやブド
ウの果実に大量に含まれている。このリンゴ酸は2例え
ば清涼飲料水などの飲料あるいは菓子類などの加工食品
への酸味剤や消臭剤として利用されており、その用途は
広い。リンゴ酸は。
工業的にはマレイン酸あるいはフマル酸に高圧条件下で
水を付加させることにより製造されている。
このようにリンゴ酸の製造には高圧を使用するため大規
模な設備を必要とする。リンゴ酸を緩和な条件下で容易
に製造しうる方法としては酵素の利用が考えられる。リ
ンゴ酸は、生体内においてはクエン酸回路およびグリオ
キシル酸回路の中間体であり、フマル酸ヒドラターゼ(
フマラーゼ)によるフマル酸への水の付加、リンゴ酸シ
ンターゼによるグリオキシル酸とアセチルCoAとの縮
合あるいはリンゴ酸酵素によるピルビン酸のカルボキシ
ル化などにより産生される。酵素によるリンゴ酸の合成
には9例えば上記リンゴ酸酵素を使用する方法が考えら
れ1発明者らはこの酵素についての検討を行った。しか
し、リンゴ酸酵素の作用は可逆的であり1通常、その平
衡は、ピルビン酸と炭酸ガスとからリンゴ酸を生成する
方向ではなく。
リンゴ酸から脱炭酸してピルビン酸を生成する方向に著
しく偏っている。そのため、このような酵素を利用する
とリンゴ酸の収率が極めて低くなる。
さらに、リンゴ酸酵素の大部分は、耐熱性に劣り。
50℃付近でほぼ失活する。そのため工業的に利用する
には不利である。
他方、好熱菌と総称される微生物の中には耐熱性を有す
るリンゴ酸酵素を生産するものもある。
しかし、それらの微生物を使用しても、酵素の生成量は
極めて少なく、それらを有利に単離することは困難であ
った。
ところで、最近では遺伝子操作技術の発達が目覚ましく
、外来遺伝子由来のタンパクを微生物を用いて大量に生
産することが可能となっている。
従って、この遺伝子操作技術により優れた性質のリンゴ
酸酵素を量産し、これを用いてリンゴ酸を有利に生産す
ることも可能であると考えられる。
しかし9例えば、リンゴ酸を有利に生産することが可能
でかつ耐熱性に優れたリンゴ酸酵素の遺伝情報をになう
DNA配列やそれを用いた組み換え体は全く知られてい
ない。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は上記従来の欠点を解決するものであり。
その目的とするところは、リンゴ酸を有利に生産しかつ
耐熱性に優れたリンゴ酸酵素の遺伝情報をになうDNA
を提供することにある。本発明の他の目的は、該DNA
が組み込まれた組み換え体DNAを提供することにある
。本発明のさらに他の目的は。
該組み換え体DNAを含む微生物(形質転換体)を提供
することにある。本発明−のさらに他の目的は。
該微生物によりリンゴ酸酵素を生産すること、および該
リンゴ酸酵素を用いてリンゴ酸を有利に製造する方法を
提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明のDNAは、耐熱性リンゴ酸酵素をコードするバ
チルス・ステアロサーモフィルス由来のDNAである。
本発明の組み換え体DNAは、耐熱性リンゴ酸酵素をコ
ードするバチルス・ステアロサーモフィルス由来のDN
Aが、ベクターDNAに組み込まれた組み換え体DNA
である。
本発明の形質転換された微生物は、耐熱性リンゴ酸酵素
をコードするバチルス・ステアロサーモフィルス由来の
DNAがベクターDNAに組み込まれた組み換え体DN
Aを、宿主微生物に導入して得られる。
本発明のリンゴ酸酵素の製造方法は、耐熱性リンゴ酸酵
素をコードするバチルス・ステアロサーモフィルス由来
のDNAがベクターDNAに組み込まれた組み換え体D
NAを宿主微生物に導入し9形質転換された微生物を得
る工程;該形質転換体微生物を培養する工程;および該
微生物菌体に蓄積したリンゴ酸酵素を採取する工程を包
含する。
本発明のリンゴ酸の製造方法は、耐熱性リンゴ酸酵素を
コードするバチルス・ステアロサーモフィルス由来のD
NAがベクターDNAに組み込まれた組み換え体DNA
を宿主微生物に導入し、形質転換された微生物を培養す
る工程;該形質転換体微生物を培養する工程;および該
形質転換体微生物により生産されたリンゴ酸酵素を触媒
とし、 NADHおよび/またはNADPHを補酵素と
して、ピルビン酸と炭酸ガスおよび/または炭酸塩とか
らリンゴ酸を製造する工程を包含する。
本発明に用いられるリンゴ酸酵素を産生ずる菌としては
、バチルス(Bacillus)属に属するバチルス・
ステアロサーモフィルス(Bacillus  5te
aro−旦肛凹■旦旦)が用いられる。この菌は好熱菌
であり、比較的高温で作用するリンゴ酸酵素を生産する
。この菌については、特開昭60−62984号および
61−81788号に、耐熱性ガラクトシダーゼを取得
する方法が、さらに、特開昭61−268183号には
該ガラクトシダーゼをコードするDNAを含む組み換え
体DNAおよびそれらを含む微生物が記載されている。
本発明に使用するバチルス・ステアロサーモフィルスと
しては、特にバチルス・ステアロサーモフィルスUK7
88株(微工研菌寄第5141号)が好適である。
上記リンゴ酸酵素を産生ずる菌から本発明のDNAを得
るには1通常のDNAの単離方法2例えば9次に示すフ
ェノール法(Biochim、 Biophys、 A
cta、。
72、619〜629)が採用され得る。まず、上記菌
株を培養し、集菌して菌体を適当な緩衝液に懸濁させる
。これにリゾチーム、およびラウリル硫酸ナトリウムな
どの界面活性剤を加えて溶菌させた後、上記緩衝液を飽
和させたフェノールにて不純物を抽出・除去する。次に
、得られた水層に酢酸ナトリウム溶液およびエタノール
を加えて染色体DNA精製物を析出させる。得られた染
色体DNA精製物はりボヌクレアーゼを用いて処理し、
含有させるRNAが分解・除去される。
このようにして得られる精製染色体DNAは既知のベク
ターDNAへ組み込まれて遺伝子ライブラリーが作成さ
れる。上記ベクターDNAとしてはPOCl2゜Co1
C1,pMB9. p15八、 PBR322およびp
AcYc177などが挙げられる。これらのベクターD
NAは適当な制限酵素によって切断される。上記精製さ
れた染色体DNAも適当な制限酵素により切断され、上
記制限酵素によって切断されたベクターDNAに連結さ
れる。上記制限酵素としては、 P s tl + B
amHI+ Bg I U +EcoRI、 Mlu 
I 、 Sal IおよびXho Iが挙げられる。
上記ベクターDNAへの連結は、 DNA リガーゼを
用い、 ATPとDTTとを含有する溶液中で行われる
DNA リガーゼとしては2例えば、 T4ファージ由
来のDNA リガーゼが用いられる。
このようにして得られる組み換え体DNAは適当な宿主
微生物に導入される。宿主微生物としては。
大腸菌(LColt)などが挙げられる。大腸菌が容易
に入手し得るため好適であり2例えば、LC9UiJM
103株が有利に使用され得る。上記組み換え体DNA
は、常法により宿主微生物に導入される。
例えば、塩化カルシウム法(J、 Mo1. Biol
、+皿。
154 (1970))が用いられる。例えば、まず大
腸菌(ELColt)を液体培養し、集菌して適当な緩
衝液に懸濁させ、塩化カルシウムと接触させる。処理後
の大腸菌と上記組み換え体DNAとを塩化カルシウム存
在下にて接触させた後、熱処理を行うと形質転換体が得
られる。
このようにして得られた組み換え体DNAを含む微生物
群からリンゴ酸酵素を生産する菌株がスクリーニングさ
れる。このスクリーニングは酵素反応およびその他の反
応を組み合わせた検出方法を利用して行われ得る。例え
ば、上記形質転換体を含む微生物群のコロニーから菌を
採取し、溶菌させた後にリンゴ酸酵素活性を調べる。こ
こでリンゴ酸酵素はリンゴ酸を酸化的に脱炭酸してピル
ビン酸を生成する反応、およびピルビン酸と炭酸ガスと
からリンゴ酸を生成する反応を可逆約6こ触媒するので
、そのいずれかの反応系を用いて酵素活性が測定されう
る。通常、リンゴ酸を基質として用いる前者の系が色素
カップリング法と組み合わせて好適に用いられる(Ag
ricultural and BiologicaI
Chemistry+49.1137〜1141) 、
このような反応系は例えばリンゴ酸、 PES、 MT
TおよびNAD”″を含み。
リンゴ酸の酸化により青紫色の色素が生成する。
このようにしてリンゴ酸酵素を生成する微生物が検出さ
れる。このようなリンゴ酸酵素をコードする遺伝子が挿
入された形質転換体のうち、リンゴ酸酵素活性が高く、
かつ生成するリンゴ酸酵素の性質(例えば耐熱性)が優
れたものが選択される。
発明者らは、これらの形質転換体のうち優れた株を選択
し、これを培養し、その菌体からDNAを抽出し、ジデ
オキシ法によりDNA配列の決定を行った。そのDNA
配列を以下に示す。
AAAAATAGAGAAAAGGAAGGACGAT
TGGTTATGGCATTACCAGGCGGGGC
AGCCA TGA ACATT ACG ATTCG
TCTCCA GTTCG A A A A A GA
TATCGTCTCATTCAGCGATATCGCC
GCCGCGATTGGCAAAGCGGGCGG G
G A CA TTGTCGGG ATTG ACGT
CA TTrCcrcAA cc A A A GTT
CACACGGT G CG CGATATTA CC
GTCA GCGCCCTCG AT ACG A A
 G CAGTGCGACTTGATCATTGAGG
CGCTGAAAAAAATTCGCGGCGTCAA
AATTGTGAACGTTTCCGACCGCACG
TTTTTGATGCACATCGGGGGGAAAA
TTGAAACAAATTCAAAAATC(:CAG
TGAAAACACGCGACGACTTGTCGCG
GGTATACACGCCGGGCGTGGCGCGC
GTCTGCA CGGCG A TTGCCG A 
A GA TCCGCGA A A GGCGTA T
TCGCTGA CGA TTAAACGGAATAC
GGTCGCCGTTGTCTCGGACGGCACG
GCGGTGCTTGGGCTTGGCGACATCG
GTCCGTACGCGGCGATGCCAGTCAT
GGAAGGGAAAGCGATGCTGTTTAAG
GAATTTGCCGGAGTGGACGCGTTCC
CGATTTGTTTGGATACGAAAGACAC
GGAAGAAATCATTCAAATTGTGAAA
GCGATCGCCCCGGCGTTTGGCGGCA
TTAACCTGGAGGACATTTCCGCCCC
ACGTTGTTTTGAAATTGAAAAGCGG
CTGAAAGAAGAGCTGGATATTCCCG
TGTTTCATGATGACCAGCATGGCAC
GGCGGTCGTGCTCTTGGCGGGACTG
CTTAACGCGCTGAAA八TCGTTGACA
AAAAGCTCGAAGACATTAAAGTCGT
CTTAACCGGCATCGGTGCGGCCGGC
ATCGCCTGCACGAAAATTTTGCTTG
CGGCCGGCGTGCGCAACATTATCGG
GGTCGACCGCCATGGCGCCATCCAC
CGCGATGAAACGTACGAAAATCCGT
ACTGGCAAGAGTATGCGCAACTCAC
GAACCCGGATAATCTGAAAGGAAGC
TTGTCCGATGTCATCGCCGGCGCAG
ATGATATTTATCGGCGTTTCGGCTC
CGGGCATTTTAAAAGTGGAAGATGT
GAAAAAAATGGCGCGCGATCCGATC
GTGTTTGCG A TGGCCA ACCCG 
A TTCCGG A A A TT G ATCCG
G A GCTGGCCGAACCGTACGTGCG
CGTCATGGCGACCGGGCGTTCCGAC
TATCCGAACCAAATCAACAACGTCC
TTTGCTTCCCGGGCATTTTCCGCGG
GGCGCTTGACTGCCGGGCGAGAGAA
 ATTA ACG AGG AAATGAAGCTC
GCTGCCGCGAAGGCGATTGCCTCTG
TCGTGACGGAGGATGAATTGAACGA
AACATACATCATCCCGAGCGTCTTC
AACAGCA AAGTCGTCGAACGCGTC
AGACAAGCGGTCGTCGA AGCGGCT
TACCGCACTGGGGTGGCGCGGA AG
GACA ATATCCCG GTTGGCGGATA
TACAGGGCAGTAAAGCAAGGAATGC
GATGGAACCGACGGACGGCTTCCTT
TATAGGGGAAGCCGTTTTTTTTGGC
TGC(1)上記配列(1)において下線部はプロモー
ター領域である。このDNA配列(1)により発現され
るアミノ酸の配列(n)は次のとおりである。
MetA1aLeuProGlyG]yA1aA1aM
etAsnIIeThrI 1eArgLeuG 1n
PheG 1uLysAs p I 1 eVa 1s
erPheserAs p I 1eA l aA 1
aA IaIIeG1yL31sA1aG1yG1yA
spI 1eVaIGly11eAspVal 11e
SerSerSerLysVa l Hi 5ThrV
a IArgAsp I 1eThrVa l5erA
 1aLeuAspThrLysG 1nCysAsp
Leu I le I 1eG 1 uA l aLe
uLysLys I leArgG l yVa 1L
ys I l eVa IAsnVa l SerAs
pArgThrPheLeuMe tII is I 
l eGlyGl yLys I leG 1uThr
AsnSerLys l1eProVa ILysTh
rArgAspAspLeuSerArgValTyr
ThrProGlyVaIAlaArgValCysT
hrA laI leAlaGluAspProArg
LysAIaTyrSerLeuThrrIeLysA
rgAsnThrValAIaVaIVaISerAs
pGlyThrAIaVa I LeuG I yLe
uG 1 yAsp I 1 eG 1yProTyr
A laA IaMe tProVa IMetG1u
GIyLysAlaMetLeuPheLysG1uP
heA1aG1yVaIAsp^1aPheProI 
1eCysLeuAspThrLysAspThrG1
uG1uI IeI 1eGinIleValLysA
laIleA1aProA1aPheGlyG1yll
eAsnLeuG lu Asp I 1 eSerA
 l aProArgcysPheG lu I 1e
G 1 uLysArgLeuLysG 1uG 1u
LeuAspI 1 eProVa 1PheHisA
spAspG1 nHtsG 1yThrA l aV
a I Va l LeuLeuA 1 aG 1 y
LeuLeuAsnA 1aLeuLys I 1 e
ValAspLysLysLeuGluAspIleL
ysValVaILeuThrGlyIleGlyAl
aAlaGlyI 1eA1aCysThrLysIl
eLeuLeuA1aA1aG1yVa IArgAs
n I Ie I 1eG 1yVa IAspArg
HisG 1yA la I 1 eHi sArg^
5pG1uThrTyrG1uAsnProTyrTr
pGInGluTyrAIaGlnLeuThrAsn
ProAspAsnLeuLysGlyserLeus
erAspVaIIIeAlaG2yA1aAspVa
lPhelleGIyValSerA]aProGly
11eLeuLysVaIGluAspValLysL
ysMetA1aArgAspProI leVaIP
heAlaMetAlaAsnProlleProGl
ulleAspProGluLsuAlaGluPr。
TyrVaIArgValMetAlaThrGIyA
rgSerAspTyrProAsnGlnl 1 e
AsnAsnVa I LeuCys PheProG
 1 y I 1 ePheArgG 1 yA 1 
aLeuAspCysArgA IaArgG lu 
I 1 eAsnG luG luMe tLysLe
uA laA 1aAlaLysAlaI 1eAIa
SerVaIVaIThrG1uAspGIuEIuA
snGIuThrTyr rle r IeProSe
rVa IPheA s n 5erLys Va I
 Va IG I uArgVa IArgGInAl
aVaIVaIGluA laA IaTyrArgT
hrGlyVa l A IaArgLysAspAs
nlleProValGIyGlyTyrThrGly
Gln  (II )上記形質転換された微生物を用い
てリンゴ酸酵素が製造される。例えば、この微生物を培
養すると酵素が菌体内に蓄積される。この菌体をフレン
チプレスなどで物理的に破砕した後に熱処理し。
その遠心上清を採取することにより粗酵素液が得られる
。これをゲル濾過クロマトグラフィーにより分画するこ
とにより精製リンゴ酸酵素が得られる。このようにして
得られるリンゴ酸酵素の性質を以下に示す。
(1)作用 炭酸ガスおよび/または炭酸塩の存在下でNADHおよ
び/またはNADPHを補酵素として。
下記式の反応を触媒する: (以下余白) ピルビン酸+炭酸ガス(炭酸塩) 十NADH(NAD
PH)ぐ世リンゴ酸+NAD” (NADP”)オキサ
ロ酢酸十NADH(NADPH)は含すンゴ酸十NAD
” (NADPつ上記補酵素としては、 NADP”よ
りもNAD”がより高い活性を示す。
(2)至適pHおよび安定pH範囲 ピルビン酸→リンゴ酸 至適p)I 6.0 安定pH範囲5.5〜8.0 リンゴ酸→ピルビン酸 至適pH8,0 安定pH範囲5.0〜9.5 (3)至適温度および安定温度範囲 至適温度 50℃ 安定温度範囲 0〜65℃ (4)イオンの影響 Mn”、 Mg”、 Go”およびZn”よりなる群か
ら選択される金属イオンの一種を要求する。
K” 、 (Nl(4”)により活性化される。
(5)平均分子量 HPLCゲル濾過クロマトグラフィーによる平均分子量
は20万であり、そして、 5OS−ポリアクリルアミ
ドゲル電気泳動による平均分子量は5万であった。この
結果より酵素は分子量5万の単量体から構成される4量
体と推定される。
このように、上記リンゴ酸酵素は1反応型適温度が高く
、かつ耐熱性に優れる。このようなリンゴ酸酵素を使用
すると比較的高温で反応が行われ。
リンゴ酸が有利に製造される。リンゴ酸を得るには、ピ
ルビン酸、炭酸ガスおよび/または炭酸塩。
上記リンゴ酸酵素、およびNADHおよび/またはNA
DP)Iを含む適当な緩衝液を40〜65°Cの温度範
囲で反応させる。上記4種の反応成分のうち3種を含む
混合溶液を調製しておき、これに残りの成分を徐々に加
えて反応させる方法が好適である。このようにして反応
液中に生成したリンゴ酸は高速液体クロマトグラフィー
などの手段により単離される。
(実施例) 本発明の詳細な説明するため、以下に実施例を記載する
(A) DNAの単離:バチルス・ステアロサーモフィ
ルスUK788株(微工研菌寄第5141号)の培養菌
体15gを2mM EDTAを含む20mM )リス塩
酸緩衝液(pH7,5)  120mj!に懸濁し、リ
ゾチーム溶液(リゾチームを20mg/mlの割合で、
  2mM EDTAを含む20mM )リス塩酸緩衝
液に溶解させたもの> 15m1!を加え、30°Cで
1時間放置した。これに20%ラウリル硫酸ナトリウム
溶液15m2を加え、ゆっくりと撹拌した。次にこの溶
液に1 mM EDTAを含む10mM )リス塩酸緩
衝液を飽和したフェノール150戚を加え、充分に撹拌
した。この溶液を遠心分離にかけ。
水層(150++jりを分取した。このようなフェノー
ル抽出の操作を3回繰り返した。得られた水層150戚
に2.5M酢酸ナトリウム溶液15m2を加え、さらに
エタノール300成を加えた。析出した染8色体DNA
をガラス棒にて巻き取り、乾固させた。次いでこれを1
 mM EDTAを含む10mM )リス塩酸緩衝液3
0rrdlに溶解させ、リボヌクレアーゼを50μg/
mとなるように加え、37°Cで30分間放置した。前
述と同様のフェノール抽出操作を行った後、水層に2.
56酢酸ナトリウム溶液3 mlおよびエタノール60
dを加え、−20℃に16時間放置した。遠心分離し、
得られたベレットを70%エタノール溶液にて洗浄し。
乾固して染色体DNA 10■を得た。これを1 mM
 EDTAを含む10mM )リス塩酸緩衝液に懸濁さ
せた。
(B)組み換え体DNAの調製:上記染色体DNA 1
dgを含む懸濁液に制限酵素Pstlを加えて消化を行
った。別にベクターPC0121ugを含む溶液20μ
2にPstlを加えて消化を行った後、2μlのIM 
トリス塩酸緩衝液(pH8,0)を加え、アルカリフォ
スファターゼ処理を65°Cで1時間行った。
消化された上記染色体DNAおよびベクターDNAを上
記と同様の方法によりフェノール抽出およびエタノール
沈澱操作に供して精製を行った。精製染色体DNA 1
100nおよび精製ベクターDNA 20ngを。
66mM )リス塩酸緩衝液(pH7,6) 、 66
mM塩化マグネシウム、 10mM DTTおよび0.
1mM ATPを含有する溶液に採り、 T4リガーゼ
をI Unit/10u42となるように加えて14°
Cで16時間反応させ2両方のDNAを連結させて組み
換え体DNAを得た。
(C)組み換え体DNAを導入した大腸菌の調製二大腸
菌(L 匹旦) JM103株をLB液体培地(1%ト
リプトン、0.5%酵母エキスおよび1%NaC1を含
む、 pH7,5) 5戚に植菌し37°Cで16時間
液体培養したものを、新たなLB培地40dに10%移
し。
37°Cで2時間培養を行った。1000回転で1分間
遠心分離して集めた菌を、0°Cの50mM塩化カルシ
ウム溶液(あらかじめ滅菌)20戚中に分散させ、0°
Cにて20分間静置した。その後、再び1000回転で
1分間遠心分離をして集菌した。その菌を、 50mM
塩化カルシウム溶液4mに懸濁させ、0°Cにて6時間
放置した。その懸濁液と、(B)項で得られた組み換え
体DNAを含む溶液とを0゛Cで6時間接触させた。次
いで42℃で3分間熱処理後、再び0℃に1分間放置し
た。この混合液を50μg/・mlのアンピシリン、 
0.1mMのIPTGおよび0.004%の5−ブロモ
−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトピラ
ノシドを含むLB寒天平板培地に播種した。
上記の方法により得られた白色のコロニーを培養し、こ
れを濾紙に写しとった。この濾紙にリゾチーム溶液(4
0mM )リス塩酸緩衝液(pH7,5) 0.5戚お
よび20wM EDTA  0.5#+1!を混合した
液にリゾチーム2Il1gを溶かしたもの)5dを付与
し、30〜37°Cで20分間放置した。この液を吸引
除去した後。
1%トリドアX−100水溶液5Idを付与し、25〜
30°Cで5分間放置した。水溶液を除去し、トリス塩
酸緩衝液(pH7,5) 10r11を加え、60°C
で40分間熱処理を行った。この緩衝液を除去した後、
 100mMリンゴ酸、 0.5mM PBS、 0.
5mM MTT、 50μM NAD”および20mM
 )リス塩酸緩衝液PH8,0を含む基質混合液5dを
加え、37°Cの暗所に放置した。対照として、上記同
一のコロニーを2枚の濾紙に写しとっておき、うち1枚
には上述の基質混合液からリンゴ酸を除いた液を付与し
た。コロニーの中で、青紫色に変化したものが、リンゴ
酸を酸化する酵素遺伝子をクローン化した形質転換体で
ある。
このようにして得られた形質転換体をLB培地で培養し
、集菌した後、上記方法に準じてプラスミドDNAを取
り出し、その配列をジデオキシ法により決定した。その
DNA配列は「問題点を解決するための手段」の項に記
載されたDNA配列(I)と同一であった。この挿入D
NA断片とバチルス・ステアロサーモフィルス染色体D
NAとのサザン・ハイブリダイゼーションを行ったとこ
ろ、このプロモーター領域を含むDNA配列がバチルス
・ステアロサーモフィルス由来であることが確認された
(D)  リンゴ酸酵素の製造:(C)項で得られた形
質転換株を5 mlのLB培地(50gg7mllのア
ンピシリンを含む)に植菌し16時間前培養した後に、
同質の新たな培地で50°Cにて1時間培養し、さらに
37“Cで8時間培養を行った。これを遠心分離して菌
体を分離した。菌体5gを30mMリン酸緩衝液(pH
7,5)20ggodに懸濁し、フレンチプレスにかけ
て菌体を破砕した。遠心分離後、上澄液をフラクション
コレクターチューブに採り、60℃で20分間熱処理を
行った。再び遠心分離し、上澄液をDEAE −セファ
デックスA−50カラムにかけ活性画分を分画した。カ
ラムクロマトグラフィーの開始時の溶離液は30mMリ
ン酸緩衝波緩衝液 7.5であり、  O〜0.5M食
塩水21を用い直線的勾配で溶出させた。得られた両分
の酵素活性をリンゴ酸を基質とした酵素反応におけるN
 A D Iの増加(A、4゜の増加)で測定した。
得られた活性画分をウルトラ・フィルターUP−20で
濃縮した。濃縮物に、 0.1M、リン酸緩衝液pl+
 7.0およびそれと当量のO,1M食塩を含む水溶液
を加えて溶解させ、トーヨーパールG3000SWを固
相としたHPLCゲル濾過クロマトグラフィーにより分
画し。
リンゴ酸酵素5■を得た。得られたリンゴ酸酵素の性質
は「問題点を解決するための手段」の項に示したリンゴ
酸酵素の性質と同一であった。
(E)  リンゴ酸の製造=(E)項で得られたリンゴ
酸酵素および表■の組成の成分を含む溶液100 ml
に、炭酸水素カリウム1%水溶液(12mMに相当する
)12ij!を50゛Cで撹拌しながら1時間かけて加
えた。1時間後に溶液中のリンゴ酸の生成量を酵素法に
より測定したところ、 0.12g (9mM)である
ことが確認された。反応液中のリンゴ酸は各種クロマト
グラフィーなどの手段により容易に単離され得る。
表I (発明の効果) 本発明によれば、このように、バチルス・ステアロサー
モフィルス由来の耐熱性リンゴ酸酵素をコードするDN
Aが単離される。さらに、このDNAをベクターに組み
込んだ組み換え体DNAXおよび該組み換え体DNAを
含む微生物が調製される。この微生物は、耐熱性に優れ
たリンゴ酸酵素を生成する。このリンゴ酸酵素を用い、
比較的高温下において、効果的にピルビン酸からリンゴ
酸が製造される。
以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、耐熱性リンゴ酸酵素をコードするバチルス・ステア
    ロサーモフィルス由来のDNA。 2、前記バチルス・ステアロサーモフィルス由来のプロ
    モーター領域を含む特許請求の範囲第1項に記載のDN
    A。 3、下記の塩基配列( I )を有する特許請求の範囲第
    1項に記載のDNA: 【遺伝子配列があります】 4、下記のアミノ酸配列(II)に対応する塩基配列を含
    む特許請求の範囲第1項に記載のDNA: 【遺伝子配列があります】 5、前記バチルス・ステアロサーモフィルスが、バチル
    ス・ステアロサーモフィルスUK788株(微工研菌寄
    第5141号)である特許請求の範囲第1項に記載のD
    NA。 6、耐熱性リンゴ酸酵素をコードするバチルス・ステア
    ロサーモフィルス由来のDNAが、ベクターDNAに組
    み込まれた組み換え体DNA。 7、前記DNAが、前記バチルス・ステアロサーモフィ
    ルス由来のプロモーター領域を含む特許請求の範囲第6
    項に記載の組み換え体DNA。 8、前記DNAが、下記の塩基配列( I )を有する特
    許請求の範囲第6項に記載の組み換え体DNA: 【遺伝子配列があります】 9、前記DNAが、下記のアミノ酸配列(II)に対応す
    る塩基配列を含む特許請求の範囲第6項に記載の組み換
    え体DNA: 【遺伝子配列があります】 10、前記ベクターDNAが、PUC12、ColE1
    、pMB9、p15A、PBR322およびpACYC
    177でなる群より選択される少なくとも一種である特
    許請求の範囲第6項に記載の組み換え体DNA。 11、前記バチルス・ステアロサーモフィルスがバチル
    ス・ステアロサーモフィルスUK788株(微工研菌寄
    第5141号)である特許請求の範囲第6項に記載の組
    み換え体DNA。 12、耐熱性リンゴ酸酵素をコードするバチルス・ステ
    アロサーモフィルス由来のDNAがベクターDNAに組
    み込まれた組み換え体DNAを、宿主微生物に導入し、
    形質転換された微生物。 13、前記DNAが前記バチルス・ステアロサーモフィ
    ルス由来のプロモーター領域を含む特許請求の範囲第1
    2項に記載の組成物。 14、前記DNAが下記の塩基配列( I )を有する特
    許請求の範囲第12項に記載の微生物: 【遺伝子配列があります】 15、前記DNAの塩基配列が下記のアミノ酸配列(I
    I)に対応する特許請求の範囲第12項に記載の微生物
    : 【遺伝子配列があります】 16、前記ベクターDNAが、PUC12、ColE1
    、pMB9、p15A、PBR322およびpACYC
    177でなる群より選択される少なくとも一種である特
    許請求の範囲第12項に記載の微生物。 17、前記バチルス・ステアロサーモフィルスが、バチ
    ルス・ステアロサーモフィルスUK788株(微工研菌
    寄第5141号)である特許請求の範囲第12項に記載
    の微生物。 18、前記宿主微生物が大腸菌(¥E.¥¥Coli¥
    )である特許請求の範囲第12項に記載の微生物。 19、耐熱性リンゴ酸酵素をコードするバチルス・ステ
    アロサーモフィルス由来のDNAがベクターDNAに組
    み込まれた組み換え体DNAを宿主微生物に導入し、形
    質転換された微生物を得る工程、 該形質転換体微生物を培養する工程、および該微生物菌
    体に蓄積したリンゴ酸酵素を採取する工程、 を包含するリンゴ酸酵素の製造方法。 20、前記DNAが前記バチルス・ステアロサーモフィ
    ルス由来のプロモーター領域を含む特許請求の範囲第1
    9項に記載の製造方法。 21、前記DNAが下記の塩基配列( I )を有する特
    許請求の範囲第19項に記載の製造方法: 【遺伝子配列があります】 22、前記DNAの塩基配列が下記のアミノ酸配列(I
    I)に対応する特許請求の範囲第19項に記載の製造方
    法: 【遺伝子配列があります】 23、前記ベクターDNAが、PUC12、ColE1
    、pMB9、p15A、PBR322およびpACYC
    177でなる群より選択される少なくとも一種である特
    許請求の範囲第19項に記載の製造方法。 24、前記DNAが、前記バチルス・ステアロサーモフ
    ィルス由来のプロモーター領域を含む特許請求の範囲第
    19項に記載の製造方法。 25、前記宿主微生物が大腸菌(¥E.¥¥Coli¥
    )である特許請求の範囲第19項に記載の製造方法。 26、耐熱性リンゴ酸酵素をコードするバチルス・ステ
    アロサーモフィルス由来のDNAがベクターDNAに組
    み込まれた組み換え体DNAを宿主微生物に導入し、形
    質転換された微生物を培養する工程、該形質転換体微生
    物を培養する工程、および該形質転換体微生物により生
    産されたリンゴ酸酵素を触媒としNADHおよび/また
    はNADPHを補酵素として、ピルビン酸と炭酸ガスお
    よび/または炭酸塩とからリンゴ酸を製造する工程、 を包含するリンゴ酸の製造方法。 27、前記DNAが前記バチルス・ステアロサーモフィ
    ルス由来のプロモーター領域を含む特許請求の範囲第2
    6項に記載の製造方法。 28、前記DNAが下記の塩基配列( I )を有する特
    許請求の範囲第26項に記載の製造方法: 【遺伝子配列があります】 29、前記DNAが下記のアミノ酸(II)に対応する塩
    基配列を含む特許請求の範囲第26項に記載の製造方法
    : 【遺伝子配列があります】 30、前記ベクターDNAが、PUC12、ColE1
    、pMB9、p15A、PBR322およびpACYC
    177でなる群より選択される少なくとも一種である特
    許請求の範囲第26項に記載の製造方法。 31、前記バチルス・ステアロサーモフィルスが、バチ
    ルス・ステアロサーモフィルスUK788株(微工研菌
    寄第5141号)である特許請求の範囲第26項に記載
    の製造方法。 32、前記宿主微生物が大腸菌(¥E.¥¥Coli¥
    )である特許請求の範囲第26項に記載の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2796080A1 (fr) * 1999-06-18 2001-01-12 Orsan Procede de production de la l-lysine par surexpression de l'enzyme malique

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