JPH03130078A - 精製酵素およびそのための方法 - Google Patents

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】 本発明は、酵素技術、具体的には、イソペニシリンＮエ
ピメラーゼ酵素、および該酵素を純粋な形態で製造する
ための方法に関するものである。

セファロスポリン天然産物であるセファロスポリンＣが
製造される生合成経路はよく知られている。この経路は
、トリペプチドであるδ−（Ｌ−ａ−アミノアジポイル
）−Ｌ−システイニル−Ｄ−バリンに対するシクラーゼ
の作用によりイソペニシリンＮを生成することを経由し
て進行する。

後者はエピメラーゼとして知られている酵素の触媒作用
によってペニシリンＮに変換される。ペニシリンＮはデ
アセトキシセファ０スポリンＣシンテターゼ（エクスパ
ンダーゼ）のための基質として働くので、エピメラーゼ
はこの経路における重要な酵素である。一方、インペニ
シリンＮはこのための基質としては働かない。イソペニ
シリンＮエピメラーゼはＣｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ
　ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ　（Ｊａｙａｔｉｌａｋｅ、Ｇ
、Ｓ、、　ｅｔ　ａｌ、、　Ｂｉｏｃｈｅｍ、Ｊ、＋　
１９４＋　６４５　（１（１８１））およびＳｔｒｅｐ
ｔｏｍｙｃｅｓ　ｃｌａｖｕｌｉｇｅｒｕｓ　（Ｊｅｎ
ｓｅｎ、Ｓ、Ｅ、、　ｅｔ　ａｔ、、　Ｃａｎ、Ｊ、Ｂ
ｉｏｃｈｅｍ、、　２９．１５２６　（１９８３））の
抽出物中に見いだされたが、この粗酵素はさらに研究す
るには不安定すぎることがわかった。

本発明は、非常に純粋な形態のイソペニシリンＮエピメ
ラーゼ酵素を提供するものである。本発明はまた、Ｓｔ
ｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ　ｃｌａｖｕｌｉｇｅｒｕｓの細
胞不含の抽出物から純粋な形態の酵素を製造するための
方法を提供するものである。

この酵素は、ＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動
によって測定すると４７，０００、ゲル濾過によって評
価すると５０，０００の分子量を有するモノマータンパ
クである。

この酵素のアミノ酸組成を以下の第１表に示す。

このアミノ酸組成は、常法および後述する高速液体クロ
マトグラフィーによって決定された。表かられかる様に
、酵素の主要な残基はアラニン、ロイノンおよびアルギ
ニンである。

Ａｓｘ　（Ａｓｐ＋Ａｓｎ） Ｔｈｒ ｅｒ Ｇｌｘ　（ＧＩｕ＋Ｇｌｎ） Ｐｒ。

１ｙ ｈａ ａｌ ｙｓ Ｍｅｔ １ｅ Ｌｅｕ ｙｒ ｈｅ ｙｓ ｉｓ Ａｒｇ ｒｐ エピメラーゼの２３残基アミノ末端アミノ酸配列は、気
相ンークエンサーを使用し、自動エドマン分解によって
決定され、以下の配列：　Ａｌａ−ＶａｌＡｌａ−Ａｓ
ｐ−丁ｒｐ−Ｇｌｕ−Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ａｒｇ−Ｇｌｙ
−Ａｒｇ−Ｍｅｔ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕ−Ａｓｐ−Ｐｒｏ−
Ｔｈｒ−Ｖａ　１−Ｖａ　１−Ａｓｎ−Ｌｅｕ−Ａｓｎ
−Ｔｈｒを得ｔこ。

この酵素は図面の第１図の曲線ｌで示される様に、２８
０ｎｍおよび４２０ｎｍに２個の吸収極大を示す。吸収
比、Ａ２．。／　Ａ　１２゜は７．５９である。

吸収係数は、１０ｍＭリン酸カリウム、ｐＨ７，０１％ 中でＡ２８゜−８，９６８よびＡ！託−１，１８である
。

イソペニシリンＮエピメラーゼは、その完全な活性を示
すために、ピリドキサール−５″−リン酸ＣＰ　Ｌ　Ｐ
）を必要とする。本発明で提供される精製酵素は酵素１
モル当たり１モルのＰＬＰを含有し、ＰＬＰは透析、ゲ
ル濾過またはイオン交換クロマトグラフィーによって酵
素から除去されない。

以下の結果は、ＰＬＰがエピメラーゼのための結合しｌ
；コファクターであることを示している。

４２０ｎｍに吸収極大が現れるということは、ＰＬＰの
ホルミル基が以下の様にタンパクのアミノ基とアルジミ
ン結合を形成することを示唆している： ［式中、εはエピメラーゼタンパクの残基を示す］。

エピメラーゼに結合したＰＬＰは既知の７二二ルヒドラ
ジン法によって測定され、酵素４７．０００９につきＰ
ＬＰ　　１モルの平均値が得られた。このハロ酵素は、
１０ｍＭヒドロキシルアミンを含有している１０ｍＭリ
ン酸カリウム、ｐＨ７，０と一緒に０℃で６０分間イン
キュベートし、次いでゲル濾過することによって、アポ
酵素に変換された。ヒドロキシルアミン処理しｔ；エピ
メラーゼは外因性（外生性）ＰＬＰの非存在下では全く
活性を示さず、４２０ｎｍにおける吸収極大は消失した
（第１図、曲線２）。エピメラーゼ活性は、アポ酵素に
ＰＬＰを添加することによって回復した。ＰＬＰの見か
けのミバエリス定数は２．４μＭと決定された。ホウ水
素化ナトリウムでエピメラーゼ（／＼口酵素）を還元す
ると触媒活性は破壊され、ＰＬＰを添加しても、エピメ
ラーゼ活性は回復されなかっｔこ。まｔ二、還元されＩ
ニエビメラーゼは、エピメラーゼのアルジミン結合に起
因する４２０ｎｍでの吸収極大を示さなかった（第１図
、曲線３）。これらの結果は、この酵素のアルジミン結
合が以下に示す様にアルジミン結合に還元されたことを
示している。

エピメラーゼのフルオレサミン処理によって得られた以
下の結果は更に、エピメラーゼのアミノ基がＰＬＰとア
ルジミン結合を形成し、この結合が、分子内部に位置す
るらしいエピメラーゼの活性部位に関係していることを
示した。

フルオレサミンは、酵素中のＮ−末端アミノ残基のσ−
アミノ基およびリシンのε−アミノ基の様な一次アミノ
基と反応し、それぞれ３９０ｎｍおよび４７５ｎｍの極
大励起および放射波長を有する蛍光産物を形成する。ヒ
ドロキシルアミン処理によって製造されたアポ酵素をフ
ルオレサミンで滴定した時、エピメラーゼ中のアミノ基
の約６０％が容易に反応し、これらのアミノ基が分子の
表面に位置しているらしいことを示した。エピメラーゼ
活性は３５モル１モルのフルオレサミン／エピメラーゼ
比で約８０％保持されたが、更にフルオレサミンを添加
すると活性は飛躍約６こ低下した。

エピメラーゼのフルオレサミン処理を図面の第２図に示
す。この図面は、活性に対する、４７５ｎｒａにおける
放射蛍光のグラフを示したものである。

以下の３８残基アミノ酸配列がプロテアーゼＶ８消化し
ｔ；エピメラーゼから得られ、ＰＬＰに結合した：　Ｇ
ｌｙ−＋１ｅ−Ｔｈｒ−Ｔｈｒ−Ｖａｌ−Ｖａｌ−Ａｓ
ｐ−Ｇｌｙ−Ａｌａ−Ｈｉｓ　−Ａ　１ａ−Ｐｒｏ−Ｇ
　Ｉｙ−Ｐｈｅ−Ｌｅｕ−Ａｓｐ−Ｌｅｕ−Ａｓｐ−Ｌ
ｅｕ−ＳｅｒＡｒｇ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｃｙｓ−Ａｓｐ
−Ｐｈｅ−Ｔｙｒ−Ａ　Ｉａ−Ｇ　ｌ　ｙ−Ｐｈｅ−Ｇ
　１ｙ−Ｈｉｓ−Ｌｙｓ−Ｔｒｐ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕ−Ａ
ｌａ−Ｐｒｏａ以下の１１残基アミノ酸配列も、エピメ
ラーゼを更にトリプシン消化したペプチドから得られた
：Ｌｅｕ−Ｐｒｏ−Ｐｒｏ−Ｇ　Ｉ　ｙ−Ｔｈｒ−Ａｓ
ｐ−Ａ　１ａ−Ａ　Ｉ　ａ−Ｇ　ｌｕ−Ｌｅｕ−Ａｒｇ
。

エピメラーゼ反応の速度論的試験は、エピメラーゼが、
イソペニシリンＮおよびペニシリンＮのラセミ化を触媒
することを示す。エピメラーゼは、イソペニシリンＮに
ついて３．９３μｍｏｌｅ／９／ｍりの■１１．および
０．３０ｍＭのに、を有し、ペニシリンＮについて９．
４７　、ｃ＋ｍｏｌｅ／分／ｌｎｇのＶ　ｍ　ａ　ｍお
よび０．７８ｍＭのに、を有している。これらの値を使
用すると、イソペニシリンＮおよびペニシリンＮのラセ
ミ化について算定されるに６．は１．０８であり、次の
化学的に対称な反応についての１゜０の理論値とよく一
致する。

一一一一Σ。

イソペニシリンＮ（Ｌ形）　　　　ペニシリンＮ（Ｄ形
）＼−−−−− 本発明で提供されるエピメラーゼの速度論的挙動は、こ
れがイソペニシリンＮのためのラセマーゼであることを
示している。この酵素はインメラーゼとも呼び得るが、
本発明者らはこの酵素を工ピメラーゼと呼ぶものとする
。

エピメラーゼ活性のための至適ｐＨは、５０ｍＭピロリ
ン酸−ＨＣＱ緩衝液中、約７．８〜８．３である。

エピメラーゼの活性は、ジチオスレイトール（ＤＴＴ）
および２−メルカプトエタノールの様なスルフヒドリル
試薬によって刺激されることがあるカ、キレート剤およ
びフェニルメチルスルホニルフルオライド（ＰＭＳＦ）
はその活性に影響しない。

エピメラーゼの活性に対する種々のスルフヒドリル試薬
の効果を以下の第２表に示す。

（以下余白） 答ｌ考 エピメラーゼ活性に対するスルフヒドリル化合物の効果 添加せず β−メルカプトエタノール ジチオスレイトール Ｎ−アセチル−し−システイン その他の酵素の阻害剤として知られている種々の化合物
の、エピメラーゼ活性に対する効果を以下の第３表に示
す。

第３表 エピメラーゼに対する阻害効果 ｐ−クロロ　　　　　　　０．１　　　７０安息香酸水
銀　　　　　１．０　　　８８Ｎ−エチルマレイミド　
　０．１　　　２６１．０　　　４５ ヨードアセトアミド　　　１．０　　　２８ヒドロキン
ルアミン　　　０．１　　　８０１．０　　　９５ Ｄ−ンクロセリン　　　　１．０　　　２３インニアシ
ト　　　　　　１．０　　　２３イブロニアジド　　　
　　１．０　　　２５ＦＡＤ＊　　　　　　　　　　　
　　０．５　　　　８０フエニルグリオキサル　　１．
０　　　３３、ｔＦＡＤ−−ｙラビンーアデニン　ジヌ
クレオチドその他の酵素のための補欠分子族、コサブス
トレイトまたはアクチベーターとして働く種々の基質の
、エピメラーゼ活性に対する効果を以下の第４表に示す
。

箋土憲 エピメラーゼ活性に対する種々の化合物の効果 化合物１ 濃度　　　活性 （ｍＭ）（μモル／分／ｍＱ） 添加せず アスコルビン酸 Ｆｅ５０゜ ＴＰ ＡＤ α−ケトグルタル酸 ＡＤＨ ＣｏＡ ２９ ７０ ５０ ０８ ２ ０８ ８４ ０２ １／Ａ　Ｔ　Ｐ　　−アデノシン三すン酸ＮＡＤＨ−還
元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド ＣｏＡ　　　皐コエンチームＡ スルフヒドリル試薬によってエピメラーゼ活性が刺激さ
れ、ｐ−クロロ安息香酸水銀、Ｎ−エチルマレイミドお
よびヨードアセトアミド（既知のスルフヒドリル基変更
因子）によって阻害効果があり、エピメラーゼにシステ
ィン（シスチン）が存在することから、酵素におけるｌ
またはそれ以上のスルフヒドリル基は、エピメラーゼに
よって触媒されるラセミ化反応に関係があるように思わ
れる。

本発明で提供される精製酵素はインペニシリンＮ８よび
ペニシリンＮに基質特異的である。以下の第５表は、エ
ピメラーゼ基質として評価されＩ；、その他の基質につ
いて得られた結果を示す。

箋互考　　エピメラーゼの基質特異性 化合物　　　　　　　　濃度　　　相対活性イソペニシ
リンＮ ペニシリンＮ インＤＡＯＣ’ ＤＡＯＣ” ＤＡＣ’ ｅｐｈＣ ＡＣＶ’ Ｌ−アミノアジピン酸 Ｄ−アミノアジピン酸 １．４　　　　１００ １．４　　　　２０４ １．４　　　　　０ １．４　　　　　　＜１ １．４　　　　　０ １．４　　　　　０ １．４　　　　　０ １．４　　　　　　０ １．４　　　　　０ ｉ／イソＤＡＯＣ−イソデアセトキシセファ０スポリン
Ｃ（２−セフェム） ２／ＤＡＯＣ−デアセトキシセファロスポリンＣ（３−
セフェム） ３／ＤＡＣ−デアセチルセファロスポリンＣ４／ＡＣＶ
−δ−（Ｌ−σ−アミノアジポイル）−Ｌ−システイニ
ル−Ｄ−バリン 本発明で提供されるエピメラーゼは約５．３〜約ＩＯの
ｐ）［範囲を有する緩衝液中でその活性を保持する。例
えば、これは、５０ｍＭ酢酸ナトリウム、リン酸カリウ
ム、トリス−ＨＣＱ、　　ピロリン酸−ＨＣＱおよび炭
酸−重炭酸緩衝液の様な緩衝液中で安定である。

本発明によって提供される酵素は、セファロスポリンＣ
１デアセトキシセフアロスポリンＣ１デアセチルセフア
ロスポリンＣ１セフアマイシン等のセファロスポリン化
合物を産生する微生物の細胞不含の抽出物から得ること
ができる。この酵素は、例えばＣｅｐｈａｌｏｓｐｏｒ
ｉｕｍ　ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ　（Ａｃｒｅｍ。

ｎｉｕｍ　ｃｒｙｓｏｇｅｎｕｍ）の様な真核生物、お
よび例えば５ｔｒｅｐｔｏａ＋ｙｃｅｓ　ｃｌａｖｕｌ
ｉｇｅｒｕｓ、　Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ　ｌｉｐｍ
ａｎ　ｉ　ｉ、Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ　ｃａｔｔｌ
ｅｙａおよびＮｏｃａｒｄｉａｌａｃｔａｍｄｕｒａｎ
ｓ　（Ｓ、Ｉａｃｔａｍｄｕｒａｎｓ）の様な原核生物
から得ることができる。

この様な生物の多くは既知であり、例えばＳｔｒｅｐｔ
ｏｍｙｃｅｓ　ｃｌａｖｕｌｉｇｅｒｕｓ　ＡＴＣＣ２
７０６４、ＮＲＲＬ　３５８５およびＮＩ？ＲＬ　３５
８８は入手可能である。エピメラーゼが得られた具体的
な微生物は、Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓｃｌａｖｕｌｉ
ｇｅｒｕｓ　ＮＲＲＬ　１８４９１である。この微生物
の培養は、ノーザン・リージタナル・リサーチ・デイビ
ジョン（Ｎｏｒｔｈｅｒｎ　Ｒｅｇｉｏｎａｌ　Ｒｅ５
ｅａｒｃｈ　Ｄｉｖｉｓｏｎ、Ｕ、Ｓ、Ｄｅｐａｒｔｍ
ｅｎｔ　ｏｒ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ、Ａｇｒｉｃｕ
Ｉｔｕｒａｌ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　Ｓｅｒｖｉｃｅ、　
Ｐｅｏｒｉａ、　ＩＬ　６１６０４）の永久培養コレク
シヨンに寄託され、ＮＲＲＬ　１８４９１の受託番号を
与えられている。

以下に記載するエピメラーゼの精製方法は、種々の濃度
で酵素を含有している細胞不含の抽出物に適用すること
ができる。出発物質である細胞不含の抽出物中の酵素の
量は、酵素が相応な量で存在している限り、限定されな
い。

本発明はまｔ；、インペニシリンＮエピメラーゼの精製
方法を提供するものである。本発明方法によると、細胞
不含の抽出物から硫酸アンモニア沈澱によって得たエピ
メラーゼの粗酵素調製物を誘導体化セルロース樹脂、例
えばＤＥＡＥ−セルロース（ＷｈａＬｍａｎ　Ｉｎｃ８
．　Ｃ１１ｆＬｏｎ、　ＮＪ）、ＤＥＡＥ−セファクリ
ルおよびＤＥＡＥ−セファロース（Ｐｈａｒｍａｃｉａ
、　Ｐｉｓｃａｔａｖａｙ、　ＮＪ）まｔ；はＤＥＡＥ
−トリサシル（ＩＢＦ　Ｂｉｏｔｅｃｈｎｉｃｓ、　Ｖ
ｉｌｌｅｎｕｅｖｅ−１ａ−ｅｔａｒｅｎｅ、　Ｆｒａ
ｎｃｅ）、の様な弱陰イオン交換樹脂にてｐＨ８，０で
クロマトグラフする。酵素はｐＨ８，０の直線状塩グラ
ジェントで樹脂から溶離される。合した活性＠分を限外
濾過および透析した後、活性濃縮物を例えばＤＥＡＥア
フイーゲル・ブルー（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、　Ｒｉｃｈｍｏ
ｎｄ、　ＣＡ）であるジエチルアミノエチルセルロース
の様な修飾セルロースタイプのアフィニティ樹脂でクロ
マトグラフする。酵素はｐＨ７の直線状塩グラジェント
で樹脂から溶離されるので、活性画分を合し、限外濾過
によって濃縮する。濃縮物を０８０１ｍＭピリドキサー
ル−５′−リン酸の存在下、セファデックスＧ−２００
（Ｐｈａｒｍａｃｉａ、　Ｐｉｓｃａｔａｖａｙ、　Ｎ
Ｊ）の様なボリサツカライドタイプのゲルを使用し、ｐ
Ｈ６，０でゲル濾過する。酵素活性を有する画分を合し
、限外濾過によって濃縮し、濃縮物をリン酸カルシウム
−セルロース樹脂またはヒドロキシルアパタイトにて、
０．０１ｍＭピリドキサール−５′−リン酸の存在下、
ｐＨ６，０でクロマトグラフする。使用される微細に粉
砕されたリン酸カルシウムは、ジェンナー　（Ｊｅｎｎ
ｅｒ、Ｊ、Ｌ、）の米国特許第３．７３７．５１６号に
従って製造することができる。酵素はｐＨ６゜０のリン
酸カリウムの直線グラジェントで樹脂から溶離される。

活性画分を合し、限外濾過によって濃縮し、Ｏ，１ｍＭ
ＰＬＰ含有緩衝液、ｐＨ８゜０に対して透析する。

この酵素を、ＰＬＰの存在下、ｐＨ８，０にてモノＱ　
（Ｐｈａｒｍａｃｉａ、Ｐｉｓｃａｔａｖａｙ、ＮＪ）
の様な強陰イオン樹脂高速タンパク液体クロマトグラフ
ィーに付すことによって、更に精製することができる。

本発明方法は、約り℃〜約５℃の温度で行われる。この
方法の重要な特性には、酵素活性を維持しながら、この
エピメラーゼをその他のタンパクから分離し得る、一連
の緩衝液およびクロマトグラフィー樹脂の使用がある。

粗酵素調製物は、発酵培地から常法にて細胞を集めるこ
とにより、産生微生物の湿った全細胞から得られる。２
０％（Ｖ／Ｖ）グリセロールおよびＯｏｌｍＭＤＴＴを
含有する１０ｍＭピロリン酸−ＨＣＱ、ｐＨ３，Ｑ中で
全細胞をホモジナイズする。

得られｔ；懸濁液を０℃で音波処理し、遠心する。

次いで、上清の細胞不含の抽出物を硫酸アンモニウム分
画法に付す。約３５％〜約７５％飽和の硫酸アンモニウ
ム濃度で生皮した沈澱を集め、本明細書で緩衝液Ａと呼
ぶ、約０．１ｍＭＤＴＴおよび約０．１５Ｍ塩化ナトリ
ウムを含有している１０ｍＭピロリン酸−Ｈ（ｌに対し
て透析する。

粗酵素の透析物を、使用前に緩衝液Ａで平衡化しておい
た弱陰イオン交換樹脂、好ましくはＤＥ５２でクロマト
グラフする。エピメラーゼは、緩衝液Ａ中、０．１５〜
０．３Ｍ塩化ナトリウム直線グラジェントで樹脂から溶
離される。カラムから溶出されｔ；画分を、後述の検定
法にてエピメラーゼ活性について検定する。活性画分を
合し、限外濾過によって濃縮し、約０．１ｍＭＤＴＴお
よび０．１Ｍ塩化ナトリウムを含有している１０ｍＭリ
ン酸カリウム、ｐＨ７，０（緩衝液Ｂと呼ぶ）に対して
透析する。

次に、透析した酵素溶液を、使用前に緩衝液Ｂで平衡化
しておいたアフィニティー樹脂、好ましくはＤＥＡＥア
フイーゲル・ブルー（Ｂｉｏ−Ｒａｄｔａｂ、、　Ｒｉ
ｃｈｍｏｎｄ、　ＣＡ）でクロマトゲランする。エピメ
ラーゼは緩衝液Ｂ中、０．１　０．３ＭＮａＣＱの直線
グラジェントで溶離される。活性酵素、含有画分を合し
、限外濾過によって濃縮する。濃縮物を、使用前に０．
１ｒｔ＋Ｍ　ＤＴＴおよび０．０１ｎ＋ＭＰＬＰを含有
している１０ｍＭリン酸カリウム、ｐＨ６，０（緩衝液
Ｃと呼ぶ）で平衡化しておいｆ：七７ｒデックスー’ｌ
　Ｑ　Ｑ　（Ｐｈａｒｍａｃｉａ　Ｉｎｃ、。

Ｐｉｓｃａｔａｖａｙ、　ＮＪ）でゲル濾過する。酵素
含有溶出画分を合し、限外濾過によって濃縮し、ｉＩｌ
縮物を予め緩衝液Ｃで平衡化しておいたリン酸カルシウ
ム−セルロース樹脂（Ｊｅｎｎｅｒ、Ｅ、Ｌ、、米国特
許第３．７３７，５１６号）にかける。カラムを緩衝液
Ｃで洗浄し、エピメラーゼを緩衝液Ｃ中、１〇−１０ｏ
ｎ＋Ｍリン酸カリウム、ｐＨ６，０の直線グラジェント
で溶離する。活性画分を合し、限外濾過によって濃縮し
た後、酵素濃縮物をＯ，１ｍＭＰＬＰ含有緩衝液ＡＩ：
対して透析する。

本方法のこの工程後には、エピメラーゼは実質上端製さ
れており、通常、基質としてのイソペニシ４ノンＮにつ
いて２．７００ｎｍｏｌ／分／　ｍ　ｇの比活性を有し
ている。

酵素を、強陰イオン樹脂、好ましくはモノＱの使用によ
り、高速タンパク液体クロマトグラフィー（ＦＰＬＣ）
によって更に精製する。使用前に約０．０１ｍＭＰＬＰ
含有緩衝液Ａで樹脂を平衡化し、約Ｑ　、　ｌ　ｍＭ濃
度でＰＬＰを含有している緩衝液Ａ中、０．１５−０−
４５Ｍ　ＮａＣＱ直線グラジェントで樹脂から酵素を溶
離する。

強陰イオン樹脂にてクロマトグラフしｔ；後に得られた
エピメラーゼの純度のレベルは前のクロマトグラフィー
工程より高められ、比活性の上昇に反映される。比活性
は通常、基質としてのイソペニシリンＮについて約３８
００　ｎｍｏｌ／分／　ｍ　ｇである。

上記の精製方法において、緩衝液中にＤＴＴ以外の還元
剤を使用してもよい。例えば、β−メルカプトエタノー
ル、Ｎ−アセチル−Ｌ−システイン等のスルフヒドリル
試薬を使用することができる。しかしながら、ＤＴＴは
好ましい添加剤である。

クロマトグラフィー溶出液の限外濾過は、本方法の次の
工程のために溶出液の容量を低下させることだけを目的
とし、常法で行われる。本発明によって提供される精製
エピメラーゼ酵素は、イソペニシリンＮのペニシリンＮ
への変換に有用である。後者は、デアセトキシセファロ
スポリンＣシンテターゼ（エクスパンダーゼ）、例えば
、イエ−およびドッツラ７　（Ｙｅｈ　ａｎｄ　Ｄｏｔ
ｚｌａｆ）の米国特許第４，７５３，８８１号によって
得られる精製エクスパンダーゼのための基質である。

本発明で提供されるエピメラーゼの１１．２３および３
８アミノ酸残基はクローニングのために有用であるばか
りでなく、例えば食物補足物の様な、栄養を目的とする
アミノ酸の供給源として有用である。

本発明で提供される精製エピメラーゼはまた、１９８８
手１２月２２日に出願された係属中の出願第０７／２８
８．７６０号におけるコバセビック等（Ｓ、Ｋｏｖａｃ
ｅｖｉｃ、　ｅｔ　ａｌ、）の記載に従ってクロニング
された。この酵素が組換によって入手できるということ
は、このエピメラーゼを細胞不含の抽出物からよりも豊
富に入手し得るという可能性を意味している。

以下の実施例および方法は、本発明を更に説明するため
に提供するものであり、本発明の範囲を限定することを
意図するものではない。

実施例１　エピメラーゼの分離／精製 Ａ、細胞不含の抽出物の調製 セファマイシン−Ｃ産生株であるＳｔｒｅｐｔｏｍｙｃ
ｅｓｃｌａｖｕｌｉｇｅｒｕｓ　ＮＲＲＬ　１８４９１
を、ホイットニー等（Ｗｈｉｔｎｅｙ、Ｊ、Ｇ、、　ｅ
ｔ　ａｌ、、＾ｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ　Ａｇｅｎｔ
ｓａｎｄ　ＣｈｅＩＩＩｏｔｈｅｒａｐｙ、　Ｖｏｌ、
１．　ｐｐ、２４７−２５１（１９７２））によって記
載されｔ；条件下、５００＋Ａ（ｌエーレンマイヤ−フ
ラスコ中で培養し、４８時間後、常法により細胞を収穫
し、凍結させた。遠心して細胞を集め、まず、１．ＯＭ
　ＫＣＱおよび２０％（ｗ／ｗ）エタノールを含有して
いる１５ｍＭトリス−ＨＣＱ、ｐＨ７，５の緩衝液、次
いで、１５ｍＭトリス−ＨＣｌ２、ｐＨ７，５で洗浄し
た。洗浄しｌ；細胞を、使用時まで一８０℃で貯蔵した
。

Ｓ　、ｃｌａｖｕｌｉｇｅｒｕｓの凍結全細胞約２５０
ｇを解凍し、２０％グリセロールおよびＯ、ｌ　ｍＭジ
チオスレイトールを含有しているｌ０ｍＭピロリン酸−
ＨＣＱ％ｐＨ８，０緩衝液中でホモジナイズし、ｌリッ
トルの総容量にした。この細胞懸濁液をそれぞれ２０秒
間、４回音波処理し、音波処理物を３０．００（ｈで３
０分間遠心した。上溝を、以下の分離工程で細胞不含の
抽出物として使用した。

Ｂ、粗エピメラーゼの分離 細胞不含の抽出物を硫酸アンモニウム分画に付した。約
３５％〜約７５％の硫酸アンモニウム飽和で生成した沈
澱を遠心によって集め、Ｏ，１ｍＭジチオスレイトール
および０．１５Ｍ塩化ナトリウムを含有している１０ｍ
Ｍピロリン酸−ＨＣｌ２゜ｐＨ８，０緩衝液（緩衝液Ａ
）に再溶解した。この溶液を同一緩衝液に対して約１５
時間透析し、粗エピメラーゼを得を二。

Ｃ，エピメラーゼの精製 透析したエピメラーゼ粗溶液（２５０ｍＱ）を、緩衝液
Ａで平衡化したＤＥ５２カラム（３，７Ｘ２５ｃｍ）に
かけた。カラムを同一緩衝液で洗浄した後、Ｑ　、　Ｉ
　ｍＭジチオスレイトール含有１０ｍＭピロリン酸−Ｈ
ＣＣ，ｐＨ８，０中、０．１５〜０．３Ｍ塩化ナトリウ
ムで得られる直線グラジェントでエピメラーゼを溶出し
た。酵素活性を示す画分を集め、アミコン（Ａｍｉｃｏ
ｎ）　Ｐ　Ｍ　−１０メンプランを使用して限外濾過に
よって濃縮し、次いで、Ｏ、ｌ　ｍＭジチオスレイトー
ルおよび０．１Ｍ塩化ナトリウムを含有しているｌ０ｍ
Ｍリン酸カリウム、ｐＨ７。

０（緩衝液Ｂ）に対し、約１５時間透析した。

透析した溶液（３０ｍ（１）を、緩衝液Ｂで平衡化しｔ
：　Ｄ　Ｅ　Ａ　Ｅアフイーゲル・ブルーカラム（１，
６Ｘ１５ｃｍ）に流した。酵素はカラムに保持され、緩
衝液Ｂ中、０．１〜０．３Ｍ塩化ナトリウムの直線グラ
ジェントで溶離された。酵素含有画分（検定）を合し、
限外濾過によって濃縮した。濃縮物（２０Ｍ）を、Ｏ、
ｌ　ａ＋Ｍジチオスレイトールオヨヒ０．０１ｍＭピリ
ドキサール−５″−リン酸を含有している１０ｍＭリン
酸カリウム、ｐＨ６，０（緩衝液Ｃ）で平衡化したセフ
ァデックスＧ−２００カラム（２，５Ｘ　４２ｃｍ）に
負荷した。酵素含有画分を合し、限外濾過によって濃縮
し、濃縮物（１０重０を、緩衝液Ｃで平衡化したリン酸
力ルンウムーセルロース力ラム（１，６Ｘ　Ｉ　Ｏｃｍ
）に負荷した。

カラムを緩衝液Ｃで洗浄し、緩衝液Ｃ中、１０−１００
ｍＭリン酸カリウム、ｐＨ８．０の直線グラジェントで
エピメラーゼを溶離した。酵素含有画分を合し、限外濾
過によって濃縮し、次いで、０゜１ｍＭＰＬＰ含有緩衝
液Ａに対して約１５時間透析した。

この酵素浴Ｆ＆（ｌ講Ｑ）を、０．０１ｍＭ　ＰＬＰ含
有含有緩衝液子衡化したＦＰＬＣモノＱカラム（０，５
ｘ５ｃｍ）にかけた。酵素はＯ，Ｏ１ｍＭＰＬＰ含有緩
衝液Ａ中、０．１５−０．４５Ｍ塩化ナトリウム直線グ
ラジェントで溶離されｔ；。

上記のエピメラーゼ精製における全工程は、約０−４℃
の温度で行った。

分離および精製の各工程で得た物質のエピメラーゼ活性
を検定することによって、精製の進行を追跡した。以下
の第６表は、各工程の後に得られた結果を示す。

エピメラーゼの検定方法 イソペニシリンＮおよびペニシリンＮを基質として使用
し、生成物の形成によってエピメラーゼ活性を調べた。

イソペニシリンＮ８よびペニシリンＮの生成をＨＰＬＣ
によって定量した。イソベニ７リンＮおよびペニシリン
Ｎのラセミ化の測定のｔ：めの標準検定混合物は、０．
５ｍＱの終審量中、１．４ｎＭイソペニシリンＮまＩ；
は１．４０１ＭペニシリンＮ、０．２ｍＭジチオスレイ
トール、０　、１　ｍＭＰＬＰ、５０ｍＭピロリン酸−
ＨＣＬｐＨ８，３緩衝液、および酵素を含有した。反応
混合物を３７℃で２０分間インキュベートした。反応容
器を沸騰水に１０分間入れることによって反応を停止さ
せ、反応混合物を直ちに氷冷し、次いで、この冷混合物
を０．４５μｍフィルターで濾過した。

検定試料中のイソペニシリンＮとペニシリンＮをＨＰＬ
Ｃによって分離することは困難なので、アスワッド（Ａ
ｓｖａｄ、Ｄ、Ｗ、　、＾ｎａ１．Ｂｉｏｃｈｅｍ、　
、　１３７．４０５（＋９８４））およびアッシャ−等
（Ｕｓｈｅｒ、Ｊ、、　ｅｔ　ａｔ、。

Ａｎａｌ　、Ｂｉｏｃｈａｍ、　、　１４９．１０５（
１９８５））の方法に従い、同化合物を０−フタルジア
ルデヒドで誘導体化した。

次に、この誘導体をＨＰＬＣによって分析した。

分析試料は、次ぎの様にしてＨＰＬＣ用に調製した。上
記の様にして得た分析用濾液２０μＱを、０−フタルジ
アルデヒド４ＩＩ１ｇをメタノール３００μＱ、０．４
Ｍホウ酸ナナトリウム２５０μＱｓｐＨ９−４、水３９
０μＱおよびＩＭＮ−アセチル−Ｌ−システイン６０μ
Ｑに溶解してなる誘導化試薬５μＱと混合し、水酸化ナ
トリウムでｐＨ５−６に調節した。２分間反応させた後
、５０ｍＭ酢酸ナトリウム２００μｍ２．ｐＨ５，０を
混合物に加え、５０μＱをＨＰＬＣ分析のために使用し
た。

使用したＨＰＬＣ系は、フルすりクロム（Ｆ　ｌｕｏｒ
ｉｃｈｒｏｍ）蛍光検出機およびモデル４２７０インチ
グレーター（Ｖａｒｉａｎ　Ａｓ５ｏｃｉａｔｅｓ、Ｓ
ｕｇａｒ　Ｌａｎｄ、ＴＸ）およびモデル２３０−４０
１自動サンプリングインジエクター（Ｇｉｌｓｏｎ　Ｍ
ｅｄｉｃａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ＭｉｄｄＩｅ
ｔｏｎ、Ｗｌ）を備えたビスタ（Ｖｉｓｔａ）５５６０
ユニツトを含む、パリアン（Ｖａｒｉａｎ）ＨＰ　Ｌ　
Ｃ系であツｔ；。

誘導体化したイソペニシリンＮおよびペニシリンＮを、
５９％（ｖ／ｖ）５ｍＭリン酸ナトリウム−１％（Ｖ／
Ｖ）　１．　Ｍ酢酸ナトリウム−４０％（Ｖ／Ｖ）メタ
ノール、ｐＨ６，０の移動相を用いるンクロポンドＩカ
ラム（０，４６Ｘ２５ｃｍＸＡｓｔｅｃ　Ｉｎｃ、、Ｗ
ｈｉｐｐａｎｙ、　Ｎ　Ｊ　）により、外部標準を使用
して分離および定量した。ｌ　ｍＱ１分の流速を使用し
、全蛍光（Ｅｘ　３６０　ｃｍ）を測定した。

吸収スペクトル 図面の第１図に示した吸収スペクトルを、以下の様にし
て得た。エピメラーゼ（ハロ酵素）（曲線ｌ）を１０ｍ
Ｍヒドロキシルアミンで処理するか（アポ酵素）（曲線
２）、または１ｍＭホウ水素化ナトリウムで還元しｆ−
Ｃ曲線３）。ゲル濾過によってヒドロキシルアミンまた
はホウ水素化ナトリウムを除去した後、アミコン（Ａｍ
ｉｎｃｏ）ＤＷ　−２０００スペクトロフオトメーター
を使用し、１０ｍＭリン酸カリウム、ｐＨ７，０中、０
、．５７　ｍｇ／　ｒｎＱの酵素濃度で吸収スペクトル
を取つｔ；。

アミノ酸配列および組成 フェニルイソチオシアネート（Ｐ　Ｉ　ＴＣ）でフェニ
ルチオカルバモイルアミノ酸（ＰＴＣ−アミノ酸）に変
換した後、ＨＰＬＣ逆相を使用し、ハインリクソンおよ
びメレディス（Ｈｅｉｎｒｉｋｓｏｎ、Ｒ，Ｌ、ａｎｄ
　Ｍｅｒｅｄｉｔｈ、Ｓ、Ｃ，（１９８４）　Ａｎａｌ
、Ｂｉｏｃｈｅｍ、　１３６．６５−７４）およびビド
リングメイヤー等（Ｂｉｄｌ　ｉｎｇｍｅｙｅｒ、Ｂ。

Ａ、、　ｅｔ　ａｌ、、（１９８４）　Ｊ、Ｃｈｒｏｍ
ａｔｏｇ、　３３６．９３−１０４）（’）方法によっ
て、アミノ酸を分析した。

精製したエピメラーゼを、水に対して十分透析し、酸で
洗浄したチューブ中で凍結乾燥し、次いで、６Ｎ　ＨＣ
Ｑにて１１０６で２４時間加水分解した。加水分解物を
ＰＩＴＣと反応させ、生成したＰＴＣ−アミノ酸を、ウ
ルトロスフエアー〇ＤＳ　（Ｕｌｔｒｏｓｐｈｅｒｅ−
ＯＤＳ）カラム（０，４６ｃｍＸ　２５ｃｍ）（Ｂｅｃ
ｋｍａｎ、Ｓａｎ　Ｒａｍｏｎ、ＣＡ）を用い、外部ア
ミノ酸標準を使用して、ＨＰＬＣによって定量した。Ｐ
ＴＣ−アミノ酸を溶媒（Ａ、Ｘ５０ｍＭ酢酸アンモニウ
ム、ｐＨ６，０）および（Ｂ）（アセトニトリル−メタ
ノール−０，２２Ｍ酢酸アンモニウムの混液、ｐＨ６，
０Ｘ４４　：　１０　：　４６）のグラジェントで溶離
した。更に、エピメラーゼのアミノ酸組成を通常のニン
ヒドリン法によって分析した。

アミノ酸配列分析は、溶出アミノ酸フェニルチオとダン
トイン誘導体（ＰＴＨ−アミノａ）のオンライン検出を
用い、モデル４７０　Ａ気相タンパクシークエンサーを
使用し、自動エドマン分解によっておこなった。アプラ
イド・バイオシステムズ（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｂｉｏｓｙ
ｓｔｅｍｓ、　Ｆｏｓｔｅｒ　Ｃ１ｔｙ、ＣＡ）のモデ
ル＋２０ＡＰＴＨ−アミノ酸分析機、アプライド・バイ
オシステムズ・プロティン・シークエンサー・ユーザー
書プルティン（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ
　Ｐｒｏｔｅｉｎ　５ｅｑｕｅｎｃｅｒ　Ｕｓｅｒ　Ｂ
ｕｉ　Ｉｅｔｉｎ）Ｎｏ、　１２　（１９８５）によっ
て、誘導体を検出した。水に対して十分透析し、凍結乾
燥した精製エピメラーゼを、０．１％トリフルオロ酢酸
を含有している５％アセトニトリルに溶解し、次いで、
ポリブレンでコーティングしたガラスマイクロファイバ
ーフィルターに吸収させた。

フルオレサミンの蛍光 図面の第２図に示した、フルオレサミン処理したエピメ
ラーゼの放射蛍光は、以下の様にして得ｔ；。エピメラ
ーゼ（０、５ｍｇ／　ｍＱ）を、１０ｍＭヒドロキシル
アミン含有１０ｍＭリン酸カリウム、ｐＨ７，０中、０
℃で６０分間インキュベートした。

ゲル濾過してヒドロキシルアミンを除去した後、１０ｍ
Ｍリン酸カリウム、ｐＨ７，０に入れた処理酵素（０、
ｌ　６ｔｌＩｇ／ｒａＱ）を、乾燥アセトンニ溶解した
記載した量のフルオレサミン（５０ｍＭ）で２５℃にて
滴定した。試料を３９０ｎｍで励起させ、４７５ｎｍで
放射蛍光を追跡した。“○”で示した曲線は観察された
放射強度を示す。同時に、酵素溶液の一部分を採取し、
イソペニシリンＮについての活性を検定した。検定結果
（％活性）を第２図の“・°′で示した曲線で示す。

分子量の測定 イソペニシリンＮエピメラーゼの分子量測定は、ドデシ
ルベンゼン硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気
泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）によって以下の様にして行っ
た。２％ＳＤＳおよび５％β−メルカプトエタノールで
処理した精製エピメラーゼ１０μ９を１２．５％ゲルに
負荷しＩ；。ウィーμ−およびオスポーン（Ｗｅｂｅｒ
、に、、　ａｎｄ　０ｓｂｏｒｎ、Ｍ、（１９６９）Ｊ
、Ｂｉｏｌ　、Ｃｈｅｍ、２４４．４４０６−４４１２
）のタンパク質標準物質を使用して電気泳動を行った。

使用したタンパク質標準物質は、（１）ホスホリラーゼ
Ｂ（９２，５００）、（２）ウシ血清アルブミン（６６
，２００）、（３）オバルブミン（４５，０００）、（
４）カルボネートデヒドラターゼ（３１，０００）、（
５）ダイズトリプシンインヒビター（２１，５００）お
よび（６）リゾチーム（１４，４００）であっｌ二。

図面の第３図は、ゲルプレートにおける移動度に対する
分子量の半対数のグラフである。グラフ中の数は、上の
カッコ内の数を示し、使用したタンパク標準物質を表わ
す。Ｅはエピメラーゼを示す。

以下に、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉにおけるエ
ピメラーゼのクローニングおよびその発現のために使用
した方法を記載する。

製造例１ Ａ、　Ｅ、ｃｏｌｉ　Ｋ　１２　　ＲＲ１△ＭＩ５／ｐ
ＯＷ３９０の培費 Ｅ、ｃｏｌｉ　　Ｋ　ｌ　２　　ＲＲ１６Ｍ１５／ｐＯ
Ｗ３９０の凍結乾燥体は、ノーザン・リーグ１ナル・リ
サーチ・ラボラトリーズ（Ｎｏｒｔｈｅｒｎ　Ｒｅｇｉ
ｏｎａｌ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅ
ｓ（ＮＲＲＬ）、　Ｐｅｏｒｉａ、　ＩＬ　６１６０４
）から受託番号ＮＲＲＬ　Ｂ−１８４３１で入手し得、
下記の工程において“培養物“として直接使用すること
ができる。

１００μｇ／ｍＬアンピシリン含有ＴＹプロス（１リツ
トル当たり、８ｇトリプトン、５ｇＮａＣ１２ｊ５よび
５ｇ酵母抽出物）１リツトルにＥ　、ｃｏｌｉ　Ｋ　１
２ＲＲＩΔＭ１５／ｐＯＷ３９０の培養物を接種し、空
気を吹き込みながら３７℃で一夜（１５−１８時間）イ
ンキュベートした。得られた培養物を、プラスミドｐｏ
ｗ３９０の供給源として使用しに。

Ｂ、プラスミドｐＯＷ３９０の単離 製造例ＩＡで調製した培養物を４℃にて５２０Ｑ　ｒｐ
ｍで１０分間遠心し、細胞をペレット化した。

得られ！二上清を捨てｔ；。細胞ベレットを２５％シュ
クロースおよび５０ｍＭＥＤＴＡの溶液２８ｍＬに再懸
濁した。５０％グリセロールおよび０．２５Ｍ１−リス
−ＨＣＩ２．１）Ｈ−８，０中２０１１１ｇ／ＩＩＩＬ
リゾチームの溶成約１ｍＬ、および０．５Ｍ　ＥＤＴＡ
、ｐＨ−８，０約１．５ｍＬを細胞懸濁液に加え、混合
した。得られた混合物を氷上で１５分間インキュベート
した。溶解溶液（１０％トリトンＸ−１００３＋Ｌ；０
．２５Ｍ　ＥＤＴＡ　　７５ｉＬ；ｐＨ−８，０；およ
び水７ｍＬを混合することによって調製）３ｒＡＬを、
リゾチーム処理した細胞に穏やかに撹拌しながら加えた
。得られた溶液を氷上で更に１５分間インキュベートし
た。

４℃、１７．０００ｒｐｍで約４５分間遠心することに
よって、溶液から細胞残骸を除去した。Ｃ５ＣＱ約２８
．６９および５ｍｇ／ｍＬ臭化エチジウム溶液〜１ｍＬ
を上清〜３０ｍＬに加えた。次に、容量を水で４０ＴＲ
Ｌ＋：：調節し、この溶液を超遠心チューブにデカント
しＩ；。チューブに栓をし、溶液を４９．５００ｒｐｍ
で〜１８時間遠心した。紫外光で見える、得られたプラ
スミドのバンドを分離し、Ｃ５ＣＱ−飽和イングロパノ
ールで抽出して臭化エチジウムを除去し、〜２０倍容量
のＴＥ緩衝液（１０ｍＭトリス−ＨＣｆｌ、ｐＨ−７，
５および１ｍＭＥＤＴＡ）に対し、３回透析しｔ；。透
析物を集め、次いで、２倍容量のエタノールと０．０５
倍容量の３Ｍ酢酸ナトリウム溶液を加えた。このエタノ
ール混合物を一２０℃に冷却し、−１０’０，１０゜０
００　ｒｐｍで３０分間遠心することによってプラスミ
ドＤＮＡをペレット化した。得られたペレットをＴＥ緩
衝液〜ｌ＋ｘＬに再懸濁し、次いで、等容量のフェノー
ル／クロロホルム混液（１／ｌ、ｖ／ｖ）で抽出した。

水相中のＤＮＡを、０．１容量の３ＭＮａ０Ａｃおよび
２容量のエタノールを添加し、−２０℃で〜３０分間イ
ンキュベートし、１５．００Ｏｒｐｍで２０分間遠心す
ることによって回収した。得られたＤＮＡペレットを先
ず７０％エタノールで、次いで１００％エタノールで洗
浄し、乾燥させた。

この工程によって得られたプラスミドｐＯＷ３９０　　
ＤＮＡ　＝１．５＋ｎｉｉをＯ，ｌＸ　ＴＥ緩衝液ｌ。

５ｍＬに懸濁し、−２０℃で貯蔵しｌ；。プラスミドｐ
ｏｗ３９０の制限部位および機能地図を添付の図面の第
１図に示す。

製造例２　プラスミドｐＯＷ３９２の構築Ａ、プラスミ
ドｍ０Ｗ３９０の構築 別の方法および遺伝子配列の供給源を使用し、同一プラ
スミドを構築することができる。以下のＢの記載の様に
して調製したプラスミドｐＯＷ３９０の−０，９ｋｂ　
５ｔｙｌ　−ＢａｍＨＩ制限フラグメントと、以下のＣ
の記載の様にして調製したＨｉｎｃＵ−ＢａｍＨＩ−消
化した複製形（ＲＦ）Ｍ１３ベクターをライゲートする
ことによって、プラスミドｍｏ　Ｗ　３９０を構築した
。−０，９ｋｂ　ＳｔｙＩＢａｍＨＩフラグメントは、
５′末端を含むが３″末端を含まないラセマーゼ遺伝子
の大部分を含有している。５ｔｙｌ末端は、この末端が
、平滑末端化されたＨｉｎａｌｌ末端とライゲートし易
いよう平滑末端化する！こめに“充填（ｒｉｌｌｅｄ　
ｉｎ）”された。プラスミドｐＯＷ３９０クローンは、
Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓｃｌａｖｕｌｉｇｅｒｕｓゲ
ノムコスミドライブラリー由来のコスミドｐＯＷ３７９
を起源とした。コスミドｐＯＷ３７９は、精製Ｓ、ｃｌ
ａｖｕｌｉｇｅｒｕｓラセマーゼのアミノ末端アミノ酸
残基配列および種によるコドン使用傾向（ｓｐｅｃｉｅ
ｓ　ｃｏｄｏｎ−ｕｓａｇｅ　ｂｉａｓ）に基づいてデ
ザインされｔ；“予想（ｇｕｅｓｓｍｅｒ）”ＤＮＡプ
ローブを使用し、ハイブリダイゼーシヨンによって同定
された。所望のファージＭ１３クローンは、プラークハ
イブリダイゼーション法において“予想”プローブを使
用するが、または制限酵素分析によって同定することが
できる。しかしながら、プラスミドｐＯＷ３９０をＳ、
ｃｌａｖｕｌｉｇｅｒｕｓラセマーゼ遺伝子の供給源と
して使用し得るというのが主な理由で、本発明ではｍ０
Ｗ３９Ｑの構築は非常に簡潔化される。Ｍ１３由来のプ
ラスミドｍ０Ｗ３９０は、Ｓ、ｃｌａｖｕｌｉｇｅｒｕ
ｓラセマーゼをコードする配列の５′末端にＮｃｏＩ制
限酵素認識部位を設けるために行われる部位特異的突然
変異誘発における有用な中間体である。

製造例ＩＢで調製した、０．ＩＸ　ＴＥ緩衝液２５μＱ
中のプラスミドｐＯＷ３９０ＤＮＡ　約２５μｇを、１
ＯＸｓｔｙＩ緩衝液（１，０Ｍ　ＮａＣＱ；５００ｍＭ
　　トリス−ＨＣＬ　ｐＨ−８．０　；および１００ｍ
Ｍ　ＮａＣＱ２）４０　ｐＱ、ガラス−蒸留した水３３
５μａＳよび制限酵素５ｔｙ！　　５μＱ（〜５０単位
）に加え、混合した。特に断らない限り、制限酵素はニ
ュー・イングランド・バイオラプス（Ｎｅｗ　Ｅｎｇｌ
ａｎｄ　Ｂｉｏｌａｂｓ、　３２　Ｔｏｚｅｒ　Ｒｏａ
ｄ、　Ｂｅｖｅｒｌｙ。

ＭＡ　０１９１５）から入手した。本明細書における単
位の定義は、個々の製造業者の単位の定義に対応する。

得られた反応物を３７℃で９０分間インキュベートした
。次に、マニアティス等（Ｍａｎｉａｔｉｓ　ｅｔａｌ
、、　　Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ　　Ｃｌｏｎｉｎｇ：　　
Ａ　　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　　Ｍａｎｕａｌ。

Ｃｏ１ｄ　Ｓｐｒｉｎｇ　Ｈａｒｂｏｒ　Ｌａｂｏｒａ
ｔｏｒｙ、　１９８２．　ｐｐ、１１３−１１４）の方
法によって、５Ｌｙｌ末端を平滑化（゛補充Ｈ）シた。

次いで反応物をフェノールおよびクロロホルムで抽出し
、Ｓ　ｔｙ　Ｉ−消化したプラスミドｐＯＷ３９０　　
ＤＮＡをＮａ０Ａｃｊ；よびエタノールで沈澱させ、次
に、ＩＸＢａｍＨＩ緩衝液（１００ｍＭ　ＮａＣＱＨＩ
　ＯｍＭ　トリス−ＨＣＬ　１）Ｈ−７，５；　１０　
ｍＭ　ＭｇＣＱＪ　４５　／７　Ｑに再懸濁した。制限
酵素ＢａｍＨＩ３μＱ（〜５０単位）を加え、この混合
物を３７℃で９０分間インキュベートした。次いで、反
応物をフェノールおよびクロロホルムで抽出し、Ｂａｍ
ＨＩ　−３ｔｙＩ（平滑）−消化しｔ；プラスミドｐＯ
Ｗ３９０をＮａ０Ａｃおよびエタノールで沈澱させ、Ｈ
，０９μＱに再懸濁した。このＤＮＡ溶液にローディン
グ緩衝液（２５％ｖ／ｖグリセロール、０．０５％ｗ／
ｖブロムフェノールブルーおよび０．０５％キシレンシ
アツール）約１μｇを力Ｕえ、次いで、所望の−０，９
ｋｂ　ＢａｍＨｌ−５ｔｙＩ制限７ラグメントがその他
の消化産物からはっきり分離されるまで、１％アガロー
スゲルにて電気泳動した。

電気泳動したＤＮＡを、ゲルを臭化エチジウムの希釈溶
液（０，５μｇ／ｌｌｌ０中で染色し、染色したゲルを
長波ＵＶ光で照射することによって可視化した。フラグ
メントの位置を決めた後、ゲルの〜０　、９ｋｂフラグ
メントのフロントに小さなスリットを設け、このスリッ
トに１枚のシュライヒャーおよびシュエル（Ｓｃｈｌｅ
ｉｃｈｅｒ　ａｎｄ　５ｃｈｕｅｌｌ（Ｋｅｅｎｅ。

ＮＨ０３４３１））ＤＥＡＥｖ＆ヲオイタ。更１：を気
＆動すると、ＤＮＡは非共有結合的にＤＥＡＥ膜に結合
した。所望のフラグメントがＤＥＡＥ膜に結合したら、
膜を取り、低塩緩衝液（Ｉ　００ｍＭ　ＮａＣＱ；　Ｏ
，１ｍＭ　ＥＤＴＡ　；および２０ｍＭ）リス−ＨＣ１
２，ｐＨ＝８）で洗浄した。次に、膜を小さなチューブ
に入れ、高置緩衝液（ＩＭ　ＮａＣＱ；　Ｏ。

ＩｍＭＥＤＴＡ；および２０ｍＭトリス−ＨＣｌ２゜ｐ
Ｈ−８）に浸漬し、次いで６５℃″ｃ″ｌＯ分間インキ
ュベートして、このＤＥＡＥペーパーからＤＮＡを取っ
た。６５℃でインキュベートした後、インキュベーショ
ン緩衝液を集め、膜を高置緩衝液で洗浄した。洗液をイ
ンキュベーション緩衝液と一緒にプールしｔ；後、所望
のＤＮＡ７ラグメントを集めた。

高置−ＤＮＡ溶液の容量をＮａＣＱ濃度が０．２５Ｍと
なるように調節し、次に、この溶液に３倍容量の冷無水
エタノールを加えた。得られた溶液を混合し、氷上に１
．　Ｏ−２０分装置いた。次いで、溶液を１５．０００
ｒｐｍで１５分間遠心した。残留している塩を除去する
ために更に沈澱させた後、ＤＮＡベレットを７０％エタ
ノールで洗浄し、乾燥し、ＴＥ緩衝液２０ｐＱに再懸濁
し、所望の制＠７ラグメントを構築した。約０．２μ９
の〜０゜９ｋｂフラグメントを得た。

Ｍｌ　３ｍｐｌ　８　　ＲＦ　　ＤＮＡにニュー・イン
グランド・バイオラプス（ＮＥＢ）から入手可能）約２
゜５μ９を、ＢａｍＨＩ緩衝液１００ｐｆｌ中、制限酵
素ＢａｍＨＩ　Ｉ　ｌ１ｉｌ（〜２　Ｑ単位）で３７℃
で９０分間消化した。この反応混合物をフェノール／ク
ロロホルムで抽出し、水相中のＤＮＡをエタノール沈澱
によって濃縮した。

ＢａｍＨＩ消化したＭ１３ｍｐ１８を、制限酵素Ｈｉｎ
ｃ［［ｌ　ｐＱＣ−１０単位）を加えたＨｉｎｃ　Ｉｒ
　＊新液（１０ｍＭトリス−ＨＣＱ、ｐＨ＝７．４．７
ｍＭ　ＭｇＣｌ２、および１ｍＭＤＴＴ）１００ｐＱに
、３７℃で９０分間再懸濁した。上と同様にして反応物
を抽出し、沈澱させ、Ｏ，ｌＸ　ＴＥ緩衝液２０μＱに
再懸濁し、所望のＢａｍＨＩ　−Ｈ１ｎｃｌ［消化ベク
ター〜２μりを構築した。他のＢａｍＨＩ　−Ｈ１ｎｃ
ｆｆフラグメントはわずか〜ｌ０ｂｐであり、沈澱しな
かった。これはライゲーションを妨害しなかった。

上のＢからのプラスミドｐＯＷ３９０の〜０６９ｋｂ　
ＢａｍＨＩ　−５ｔｙｌ制＠７ラグメント２ｐＱおよび
ＢａｍＨｌ−Ｈ１ｎｃｌｌ消化したベクターＭ１３ｍｐ
１８１／７１２を、ＤＮＡフラグメント、ＩＯＸリガー
ゼ緩衝液（０，５Ｍ　　トリス−ＨＣ（１、ｐＨ７，５
およびｌ　０００１Ｍ　ＭｇＣＱｓ）２　ｐＱ、　　５
ａ＋Ｍ　ＡＴＰ　　２ｐＱ、６ｙｇ／ｌｔＱのＢＳＡ　
　１ｔｔＱ、ガーｙスー蒸留した水１２μＱ、およびＴ
４　　ＤＮＡリガーゼ（ＮＥＢ）ｌｐＱ（ｌワイス単位
）を含有している反応物２０μ（中でライゲートさせた
。゛°補充した”５ｔｙＩ末端はＨｉｎｃｌｌ平滑末端
とライゲート可能であった。反応物を１５℃で〜１８時
間インキュベートした。ライゲートされたＤＮＡは、所
望のプラスミドｍ０Ｗ３９０とその他のライゲージ５ン
産物で構築されていた。

コンピテントなＥ、コリ　Ｋ１２　　ＪＭ１０９（“エ
ピキュリアン　コリ””（”Ｅｐｉｃｕｒｅａｎ　Ｃｏ
１１””））を、ストラタジーン（Ｓｔｒａｔａｇｅｎ
ｅ（３７７０Ｔａｎ５ｙ　５ｔｒｅｅｔ、　Ｓａｎ　Ｄ
ｉｅｇｏ、　ＣＡ　９２１２１））から購入し、ＤＮＡ
が２０μＱ容量であり、培地への希釈または発現時間が
必要でなかったこと以外、実質上、製造業者の指針に従
い、プラスミドｎ＋０Ｗ３９０を構戒戊分とするライゲ
ーション反応混合物で形質転換した。形質転換後、対数
増殖相の０．２５ｍＬ／チューブＥ、コリ　Ｋ１２　　
ＪＭ１０９を含有している１３Ｘ１００開滅菌ガラス管
に、〜１，１０．２０．４０および５０μＱ試料で細胞
を分配した。

これらの管にトップ・アガー（４５℃で融解を保持して
いる、０゛、８％アガーを加えたＬブロス）３ｍＬを加
えた。次いで、細胞−トップ・アガー混合物を、４０℃
ｇ／１ｒｒＬの５−ブロモ−４−クロロ−３−インドリ
ルーβ−Ｄ−ガラクトシド（Ｘ−ガル）８よび０．１Ｍ
イソプロピルチオ−β−ガラクトシド（ＩＰＴＧ）を含
有しているＬ−アガープレートに蒔き、プレートを３７
℃で一夜インキユベートした。（Ｍ２Ｓ法についての、
より詳細な記載および説明については、Ｍ１３クローニ
ング／ジデオキン・シーフェンシング・インストラクシ
ョン・マニュアル（Ｍ１３　Ｃｌｏｎｉｎｇ／Ｄｉｄｅ
ｏｘｙ　Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ　Ｉｎ５ｔｒｕｃｔｉｏ
ｎ　Ｍａｎｕａｌ、　Ｂｅｔｈｅｓｄａ　Ｒｅ５ｅａｒ
ｃｈＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ　（ＢＲＬ）、　Ｌｉｆ
ｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、　Ｉｎｃ、。

Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ、　ＭＤ　２０８７７）参照
）。形質転換体を、β−ガラクトシダーゼ活性の、挿入
による不活化（無色プラークの表現型）および複製形（
ＲＦ　）Ｄ　ＮＡの制限酵素分析によって同定する。ス
クリーニングするＩ；めに、明白なプラークをプレート
の上層からパスツールピペットにてブラッグ採取し、初
期対数増殖相のＥ、コリ　Ｋ１２　　ＪＭ１０９にプラ
ーク当たり３ＩｌｌＬの割合で入れｔ；。培養物を、空
気を吹き込みながら３７℃で６〜１８時間イ時間インキ
トベート。

このインキュベーション後、各培養物１．５１１ＩＬを
別個の１．５＋Ｌエツペンドルフチユーブ中でペレット
化した。上清を別のチューブにデカントして４℃で貯蔵
し、７ア一ジ接種物の供給源として使用しｔ；。複製形
ＤＮＡは、以下の点以外、実質上、バーンポイムおよび
ドーリ−（Ｂｉｒｎｂｏｉｎ＋　ａｎｄＤｏｌｙ、　１
９７９．　Ｎｕｃ、Ａｃ１ｄ　Ｒｅｓ、７（６）：１５
１３−１５２３）のアルカリ性プラスミド調製法の教示
に従って、細胞ペレットから調製する。この方法は、１
．５Ｘ容量の溶液１、Ｉ［および■を使用してスケール
アップし、透明にしたリゼートを等容量のＣＨＣＱ、で
１回抽出する。次いで、０．４倍容量のインプロパツー
ルを添加してＤＮＡを沈澱させ、室温で２０分間インキ
ュベートする。遠心してＤＮＡを集め、次に、０．３Ｍ
　Ｎａ０Ａｃからエタノールで沈澱させる。各々のプラ
ークから単離されｆ：　Ｄ　Ｎ　Ａを、Ｅ　ｃｏＲＩ　
−Ｈ１ｎｄｌ［［制限酵素消化により、挿入体の存在に
ついて分析した。フラグメントの方向を、適合する末端
（ＢａｍＨＩ　−ＢａｍＨＩ、“充填された”５ｔｙＩ
−Ｈｉｎｃｎ）により、予め求めた。

この方法によって、Ｅ、コリ　Ｋ１２　　ＪＭ１０９／
ｍ０Ｗ３９０細胞を同定した。次に、これらの細胞を、
下記の様にして、部位特異的突然変異誘発のためのプラ
スミドｍ０Ｗ３９０の供給源として使用した。

初期対数増殖相のＥ、コリ　Ｋ１２　　ＪＭ１０９のｌ
Ｑ＋ＡＬ培養にファージ・ストック（製造例２Ｃで製造
）〜２００μＱを接種し、空気を吹き込みながら３７℃
で〜１８時間インキュベートした。培養物を遠心し、得
られた上溝を別のチューブに移し、再遠心しｔ；。上溝
を再び別のチューブにデカントした。上清に３Ｍ　Ｎａ
ＣＱ中２５％ポリエチレングリコール（分子量’：；３
，３５０）の溶液１＋ｘＬを加え、次いで、室温で１５
分間インキュベートした。得られた混合物を１０，００
０ｒｐｍで３０分間遠心した。遠心によって得ｔ；ベレ
ットは１本鎖プラスミドｌｌｌ０Ｗ３９０を含有してお
り、ＴＥ緩衝液４００μＱに再懸濁した。この溶液を先
ずＣＨＣＱ、で、次にＴＥ−飽和フェノールで抽出した
。

フェノールを水相に１５分間接触させた。次いで、溶液
をＴＥ−飽和７ｚ／−ル／ＣＨＣ（ｈ（１／Ｌｖ／ｖ）
の混合物で２回、ＣＨＣＱ、のみで２回抽出した。次に
、ＤＮＡを０．３Ｍ　Ｎａ０Ａｃから沈澱させ、遠心に
よって集め、得られたペレットを０９ＩＸ　ＴＥＮ衝液
新液０μＱに再懸濁した。この溶液は〜５μ９の１本鎖
プラスミドｍ０Ｗ３９０ＤＮＡを構成成分とした。

Ｅ、突然変異誘発 突然変異誘発（および次の、所望のファージを検出する
ためのハイブリダイゼーション）で使用した１本鎖ＤＮ
Ａフラグメントは、ＢＲＬから購入しｔ：Ｍ１３ユニバ
ーサルプライマー（１５−マー）以外、自動ＤＮＡシン
セサイザーで合皮した。

突然変異誘発７ラグメントは、以下の様に指定されＩ；
：（１）ＲＡＣＥＡＴＧ％　ｌ塩基以外はプラスミドｍ
０Ｗ３９０中のラセマーゼコード配列にホモローガスな
４０ヌクレオチド長さの１本ＭＤＮＡであり、そのミス
マツチ（下線を付した）がラセマーゼをコードする配列
のポジション１付近に制限酵素ＮｃｏＩ認識配列を生じ
るものであって、以下のＤＮＡ配列を有している： Ｎｅ。

５°−ＧＣＧＧＧＡＧＡＴＧＣＧＴＴＴＧＣＣ割”ＧＧ
ＣＧＧＴＡＧＣＣＧＡＣＴＧＧＧＡＡＧ−３″（２）Ｒ
ＡＣＥ−１７、ＲＡＣＥＡＴＧのサブフラグメントにす
ぎない、１７ヌクレオチド長さの１本鎖ＤＮＡであって
、以下のＤＮＡ配列を有している： ｃｏ　Ｉ ５°−ＴＧＣＧＴＴＴＧＣＣＴＴＧＧＣＧＧ−３’ＲＡ
ＣＥＡＴＧ約１００ピコモルの５″末端を、１ピコモル
／μＱ濃度の１本鎖ＤＮＡ、ＩＯＸリガーゼ緩衝液新液
μα、１００ピコモルアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）、
０．１Ｍ　　ＤＴＴＩ　ＯμＱ１ガラス蒸留した水６５
μａおよびＴ４ポリヌクレオチドキナーゼ（Ｂｅｏｈｒ
ｉｎｇｅｒ−ＭａｎｎｈｅｉＩＩＩＢｉｏｃｈｅｍｉｃ
ａｌｓ、　（ＢＭＢ）　７９４１　Ｃａ５ｔｌｅｖａｙ
　Ｄｒｉｖｅ、　Ｐ、Ｏ，Ｂｏｘ　５０８１６、　Ｉｎ
ｄｉａｎａｐｏｌｉｓ、　Ｉｎｄｉａｎａ　４６２５０
）　１　ｆｉＱｃ　ｌ　Ｏリチャードソン単位）を含有
している反応混合物中でホスホリル化した（キナーゼ処
理した）。反応混合物を３７℃で３０分間インキュベー
トし、その時点で更に１ｐＱの酵素を加えＩ；。次いで
、反応混合物を３７℃で更に３０分間インキュベートし
、次に、６８℃で５分間インキュベートすることによっ
て反応を停止させた。Ｍ１３ユニバーサルプライマー約
４０ピコモルの５′末端を、等量の酵素を含有している
反応混合物約４０μα中でキナーゼ処理した。

１本鎖プラスミドｍ０Ｗ３９０ＤＮＡを、実質上、アデ
ルマン等（Ａｄｅｌｍａｎ　ｅｔ　ａｔ、、　１９８３
．　ＤＮＡ　２（３）　：１８３−１９３）の教示に従
い、下記の様にして突然変異誘発した。ＩＯＸアニーリ
ング緩衝液（１００ｍＭトリス−ＨＣｌ２、ｐＨ−７，
５；　１ｍＭ　ＥＤＴＡ：および５００ｍＭ　ＮａＣ（
１）８　μＱ１キナーゼ処理したＲＡＣＥＡＴＧ　　４
μＱＣ４ピコモル）、キナーゼ処理したＭ１３ユニバー
サルシークエンシングプライマ−４μｍ２（４ピコモル
）および水５０μＱに１本鎖プラスミドｍｏｗ３９０　
　ＤＮＡ　〜５００ナノグラム（０，ＩＸ　ＴＥ緩衝液
１５μＱ中）を加え、この混合物を８０℃で２分間、次
いで５５℃で５分間、最後に室温で５分間インキュベー
トすることによって、アニーりング反応を行った。

アニーリングしたＤＮＡの溶液に、以下の混合物（］、
ＯＸクレノウーリガーゼ緩衝液（１００ｍＭトリス−Ｈ
ＣＱ、ｐＨ＝７．５　；　１ｍＭ　ＥＤＴＡ　；および
５００ｍＭ　ＮａＣＱ）２０　ｐＱ、０．１Ｍ　ＤＴＴ
２０μ（１，ｄＧＴＰ、ｄＡＴＰ、ＴＴＰおよびｄＣＴ
Ｐの各々６．２５ｍＭ溶液２０ｐＱ、５ｍＭ　ＡＴＰ２
０μＱ、水１２０μＱおよびフレノウ酵素（ＢＭＢ）２
．５μｆ＋（１２，５単位）１２０μＱを加えることに
よって、伸長反応をおこなった。伸長反応混合物を室温
で１時間、次に３７℃で４時間、最後に１４℃で〜１８
時間インキュベートした。

伸長反応混合物をＣＨＣＱ、で１回抽出し、ＤＮＡをエ
タノールおよびＮａ０Ａｃで沈澱させ、遠心によって集
めた。ＤＮＡペレットをｌＸ５Ｉ緩衝液（０，３Ｍ　Ｎ
ａＣＱおよび３ｍＭＺｎ（○ＡＣ）ｌ）４００μＱに再
懸濁した。ＤＮＡ溶液の半量を２０℃で保存し、半量を
５本の１．５ｍＬチューブに分けた。これらのチューブ
の４本１ｎ、１ｐ（２あたり厳密に２００　３０−分単
位に希釈した５１ヌクレアーゼ（Ｂ　Ｍ　Ｂ　）　ｌμ
Ｑを加えｔ；。この反応物を室温にてそれぞれ５．１０
．＋５および２０分間インキュベートした。この反応混
合物にまずｔＲＮＡ５−１ｏμ９を加えて輸送担体とし
て作用させ、次にＴＥ−飽和フエノール−ＣＨＣＱ、混
合物（１／１％ｖ／ｖ）で抽出することによって反応を
停止させた。３１処理しなかった試料（負の対照）も抽
出した。水相中のＤＮＡをエタノール沈澱によって濃縮
し、遠心して集めた。ＤＮＡペレットをそれぞれ２０μ
Ｑの水に再懸濁した。

プレートがＸ−ガルもＩＰＴＧも含有しなかったこと以
外は実質上、製造例２Ｂに記載の方法に従い、得られた
Ｓｌ処理ＤＮＡ溶液を各々１０μＱ使用して、Ｅ、コリ
　Ｋ１２　　ＪＭ１０９を形質転換した。所望の突然変
異体は、下記の様にニトロセルロースフィルターにブロ
ッティングしたプラスミドＤＮＡを用い、放射標識した
オリゴヌクレオチドＲＡＣＥ−１７のハイブリダイゼー
ションによって同定した。

プラーク形成後、プレートを４℃で〜１時間インキュベ
ートして、トップ・アガーを固化させた。

負の対照、１０分間Ｓｌ処理した系および２０分間Ｓｌ
処理した系各々からの、〜５０−２００のプラークを含
有している２個のプレートそれぞれの叢の上に、ニトロ
セルロースフィルターを置いた。フィルターと叢表面の
接触を〜１分間維持し、その時点で、飽和３ＭＭＣｈｒ
フィルターベーパー（Ｗｈａｔｍａｎ　ＬａｂＳａｌｅ
ｓ、　Ｉｎｃ、、　Ｐ、Ｏ，Ｂｏｘ　１３５９゜Ｈｉｌ
ｌｓｂｏｒｏ、　Ｏｒｅｇｏｎ　９７１２３−１３５９
）を使用し、０．ＩＮ　ＮａＯＨ−１，５Ｍ　ＮａＣＱ
で〜５分間、次に０゜５Ｍ　　ｌ−リス−ＨＣ（１（１
）Ｈ＝７．０）−３Ｍ　ＮａＣｌ２で〜５分間、ニトロ
セルロースフィルターヲ処理した。ニトロセルロースフ
ィルターを風乾し、次いで、減圧下、８０℃で３０分間
加熱した。

ニトロセルロースフィルターを、６Ｘ　　５ＳＣ（２ｏ
ｘ　　ｓｓｃは３ＭＮａ（ｌおよび０．３Ｍクエン酸ナ
トリウムである）、ＩＯＸデンハート（Ｄｅｎｈａｒｄ
ｔ’ｓ）溶液（水１００ｍＬ当たり、ポリビニルピロリ
ドン０．２ｇ、ウシ血清アルブミン０．２ｇおよびフィ
コール（Ｆｉｃｏｌ　ｌ）　０　、２　ｇ）、０．１％
ＮａＰ　Ｐ　ｉ、０．１％ＳＤＳおよびｌＯｐｇ／＋＋
ＩＬ変性Ｅ、コリ染色体ＤＮＡの溶液中、室温で〜５分
間プレハイブリダイズさせた。次に、フィルターを、６
ｘＳＳＣ，ＩＯＸデンハート溶液、０．１％ＮａＰＰ１
および１ピコモル１５＋Ｌ　”Ｐ−ＲＡＣＥｉ７中でハ
イブリダイズさせた。３２Ｐ、”−ＲＡＣＥ−１７は、
非放射性ＡＴＰの代わりに〜７０ピコモルのγ−”Ｐ−
ＡＴＰ（Ｎｅｗ　Ｅｎｇｌａｎｄ　Ｎｕｃｌｅａｒ（Ｎ
ＥＮ）、　５４９　Ａｌｂａｎｙ　５ｔｒｅｅｔ、　Ｂ
ｏｓｔｏｎ、　ＭＡ、　０２１１８゜カタログ＃　ＮＥ
Ｃ−００２Ａ）を使用すること以外、実質上、この実施
例の上記の方法に従い、ＲＡＣＥ−１７１００ピコモル
の５′末端をホスホリル化することによって、製造した
。ハイブリダイゼーション後、フィルターを、過剰量の
６Ｘ　ＳＳＣ中、室温にて、１回の洗浄につき５分間、
２回洗浄し、次いで、過剰量の６Ｘ　ＳＳＣ中、５２℃
にて、１回の洗浄につき２０分間、２回洗浄した。フィ
ルターを風乾し、クアンタ（Ｑｕａｎｔａ）　ｍゝ補カ
スクリーン（ＤｕＰｏｎｔ、　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　
Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、　Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ　Ｄｉｖｉ
ｓｉｏｎ、　Ｎｅｖｔｏｗｎ、　ＣＮ　０６４７０）を
使用し、７０℃にて２時間、オートラジオグラフィーし
た。

所望の突然変異体、即ちＲＡＣＥ−１７の配列に相補的
な配列を含有している変異体は、フィルターに結合した
プラスミドＤＮＡにより、放射標識オリゴマーの結合に
よってフィルムを感光した。

プラスミドｍ０Ｗ３９１と名づけられたこの適切な変異
体の同一性は、実質上、製造例２Ｃに記載の方法に従っ
て調製した、そのＲＦ　　ＤＮＡの制限分析によって確
認した。

Ｆ、プラスミドｐＯＷ３９２の最終構築プラスミドｍ０
Ｗ３９１のＲＦ　ＤＮＡは、Ｅ。

コリ発現プラスミドｐＯＷ３９２の構築において使用さ
れるＮｃｏＩ−ＢａｍＨＩ制限フラグメント上にう七マ
ーゼをコードしている配列を有している。

プラスミドｍ０Ｗ３９１で感染させｆ：、Ｅ、コリＫ１
２　　ＪＭ１０９由来の復製形ＤＮＡを、実質上、製造
例２Ｃに記載の方法に従って単離した。

プラスミドｍ０Ｗ３９１　　ＤＮＡのＲＦ　ＤＮＡ約（
０μ９を、ＩＸ　　リアクト（Ｒｅａｃｔ）”　３緩衝
液（５００ｍｌＶｆトリスーＨＣ（１、ｐＨ−８−０，
１００ｍＭＭｇｃｉｘ、、ｌ　Ｍ　ＮａＣ４（Ｂｅｔｈ
ｅｓｄａ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　Ｌａｂ。

ｒａｔｏｒｉｅｓ、　Ｐ、Ｏ，Ｂｏｘ　６００９．　Ｇ
ａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ、　ＭＯ２０８７７））中にＤ
ＮＡを含有している反応物中、制限酵素ＢａｍＨＩ　（
〜１０単位）およびＮｃｏ　ｒ　（−１０単位）で消化
した。３７℃で〜９０分間インキュベートした俣、反応
混合物をアガａ−スゲルを気泳動に付し、実質上、製造
例２Ｂに従って〜０゜９ｋｂ　ＢａｍＨｒ　−ＮｃｏＩ
フラグメントを単離した。

プラスミドｐｃＺＲＩＩＩは、Ｅ、コリ　Ｋ１２ＪＭ１
０９中、Ｂ−１８２４９の取′ＰＪ番号でＮＲＲＬから
入手可能である。これは、培地中に１１００ｐ／Ｉ＋１
１２アンピシリンではなく　１５　ｐｇ／ｍ（２テトラ
サイクリンが含まれている以外、実質上、製造例１に従
って単離することができる。ｐｃＺＲｌｌｌのＭ限部位
および機能地図を第２図に示す。

プラスミドｐｃＺＲ１１１をＸｂａＩ８よびＢａｍＨＩ
で消化することｊこまって、ベクターを作成した。１０
μＱのプラスミドｐｃＺＲ１１１（〜ｌＯｐｇ）ｂ；よ
び５　ｔｔＱ（Ｆ）　１０　Ｘ　ＸｂａＩ緩衝液（５０
０ｍＭ　トリス−ＨＣ（ｉＳｐＨ−８，０、ｌ　ＯＯｍ
Ｍ　ＭｇＣａ２、および５００ｍＭ　ＮａＣＱ）に、約
１ｐＱのＸｂａＩ（−ＩＯ単位）を加える。３７℃で９
０分間インキュベートした後、０．５ｐＱの５ＭＮａＣ
ＱおよびｌμＱのＢａｍＨＩ　（〜ｌ　Ｏ単位）を加え
、３７℃で更に９０分間インキュベートを統ける。次い
で、反応混合物をアガロースゲル電気泳動に付し、実質
上、製造例２Ｂに従って〜５．７５ｋｂ　Ｘｂａｌ−Ｂ
ａｍＨＩベクターフラグメントを単離する。

中間体プラスミドは、ｍ０Ｗ３９１由来の〜０゜９ｋｂ
　ＢａｍＨＩ　−ＮｃｏＩ　７ラグメント、ｐＣＺＲ１
１１由米の〜５．７５ｋｂ　ＸｂａＩ　−ＢａｍＨＩベ
クターフラグメントおよびホスホトリエステル法によ１
て合成された２本鎖Ｘｂａｌ−ＮｃｏＩ制限フラグメン
トをライゲートし、〜６．７ｋｂ中間体プラスミドを作
成することによって製造することができる。

２本鎖ＤＮＡフラグメントは以下の配列を有している： ＡＡＴＡＡＴＣＣ−３’ ＴＴＡＴＴＡＧＧＧＴＡＣ−５’ ライゲーション混合物を実質上、製造例２Ｃに従ってＥ
、コリ　Ｋ１２　　ＪＭ１０９にトランス７オームし、
形質転換体から単離したプラスミドＤＮＡを制限酵素消
化することによって分析して適切な挿入体の存在を確認
した。

発現ベクターを完成するＩ；めに、実質上、製造例２Ｂ
に従って、プラスミドｐＯＷ３９０から〜２ｋｂ　Ｂａ
ｍＨＩフラグメントを単離した。この〜２ｋｂ　Ｂａｍ
ＨＩフラグメントはラセマーゼ遺伝子の３″コード領域
を含有している。従って、完成されるベクターは、ラセ
マーゼ遺伝子の全コード領域を有している。

＝２ｋｂ　ＢａｍＨＩフラグメント（２，５ｐＱ、　−
０。

５μｇ）を実質上、製造例２Ｃに記載の方法に従ってＢ
ａｍＨＩで消化した中間体ベクタープラスミドにライゲ
ートし、所望のプラスミドｐｏｗ３９２を製造した。制
限部位および機能地図を図面の第３図に示す。

所望のプラスミドｐＯＷ３９２を構成成分とするライゲ
ーション反応物をコンピテントなＥ、コリ　Ｋ１２　　
ＲＲＩ　△ＭＩ５（ＮＲＲＬ　　Ｂ−１５４４０）にト
ランスフオームした。形質転換混合物の１部分を、テト
ラサイクリン含有（１５℃ｇ／ＩＩＬ）Ｌ−アガープレ
ートに蒔いた。プレートを３７℃で〜１８時間インキュ
ベートした。テトラサイクリン耐性の形質転換体を、そ
のプラスミドＤＮＡの制限酵素分析によって更にスクリ
ーニングし、所望のプラスミドｐＯＷ３９２形質転換体
を同定した。実質上、ファージＭ１３感染したＥ。

コリ　Ｋ１２　　ＪＭ１０９細胞ベレットからＲＦＤＮ
Ａを製造するために上に記載したバーンポイムおよびド
ーリ−の方法に従い、３ｒＲＬの培養物からプラスミド
ＤＮＡを製造した。以下の構築で使用するために、実質
上、製造例１に記載の方法に従って、ｌ形質転換体から
プラスミドｐＯＷ３９２ＤＮＡを製造した。次いで、こ
のプラスミドを、ストラ７タジーンから購入したＥ、コ
リ　Ｋ１２　　ＪＭ１０９にトランス７オームしに。

製造例３　　Ｅ、コリによって産生されたラセマーゼの
活性の検定 Ａ、ラセマーゼ活性の発現のための、Ｅ、コリ　ＫＥ、
コリ　Ｋ１２　　ＪＭ１０９／ｐＯＷ３９２形質転換体
をＬブロス（１５℃ｇ／ｍＱのテトラサイクリンを含有
している）５００ｍＱ中、旋回インキュベーターにて３
０℃で一夜増殖させた。２．８Ｌファーンバ−／　ハ（
Ｆｅｒｎｂａｃｈ）フラスコ中、１５℃ｇ／ｍＱのテト
ラサイクリンを含有している別の培地９００ｍＱに一夜
培養物１００ｍ（ｌを加えることによって細胞をｌ：ｌ
Ｏ希釈し、同一増殖条件下、３０℃で更に１時間インキ
ュベートした。次に、エアーシェーカーの温度を４２℃
に高め、更に６．５時間インキュベートを続けた。プラ
スミドｐＯＷ３９２上でラセマーゼの発現を制御するよ
うに位置しているラムダｐＬプロモーターのＣｌ８５７
温度感受性リプレッサーを４２℃で不活化し、ラセマー
ゼの発現を可能にする。インキュベーション後、遠心し
て細胞を収穫し、Ｅ、コリ産生ラセマーゼ活性の好適な
供給源として使用した。

０９／ｐＯＷ３９２細胞におけるイソペニシリン誘導さ
れ、ペレット化されたＥ、コリ　５グラムをブレーキン
グ緩衝液（Ｂｒｅａｋｉｎｇ　ＢｕｆｆｅｒＸ　５　Ｍ
尿素、２０％グリセロールおよび０　、１　ｍＭジチオ
スレイトール（ＤＴＴ）中、１０ｍＭピロリン酸ナトリ
ウム−ＨＣＱ、ｐＨ−８，０）ｌ　ＯｍＱと混合した。

遠心後の細胞の量が５ｇｍより少ない場合、緩衝液に対
する細胞の割合を維持した。

次いで、細胞懸濁液を氷−エタノール浴中で２℃に冷却
し、全出力で２０分間音波処理した。冷却および音波処
理を３回繰り返した。

４℃１４７，０００Ｘｇで２０分間遠心することによっ
て、細胞残骸を除去した。次に、上清をガラスウールで
濾過すると、濾液は粗酵素を含んでいｔこ。

この酵素は、インペニシリンＮのペニシリンＮへの変換
およびその逆の変換を触媒し、２種類の分子間に平衡状
態を生ぜしめる。従って、活性は２方法で測定され、ｌ
法は開始基質としてインペニシリンＮを使用し、もうｌ
法は出発物質としてペニシリンＮを使用する。ローリ−
等の方法（Ｌｏｗｒｙ　ｅｔ　ａｌ、、　Ｊ、Ｂｉｏｌ
、Ｃｈｅｍ、１９３．２６５（１９５１））によって、
総タンパクを測定した。細胞抽出物を終審量０．５ｍＱ
中、１．４ｍＭイソペニシリンＮまｔ；はペニシリンＮ
、０．２ｍＭジチオスレイトール、０゜１ｍＭピリドキ
サール５′−リン酸（ヒドラジン法（Ｗａｄａ、Ｈ，ａ
ｎｄ　５ｎｅ１１．Ｅ、、　Ｊ、Ｂｉｏｌ、Ｃｈｅｍ、
２３６．２０８９（１９６１）によって測定）、５０ｍ
Ｍピロリン酸−ＨＣＱ１ｐＨ＝８．３と混合した。次に
、反応混合物を３７００で２０分間インキュベートした
。１０分間沸騰させて反応を停止させた。次いで、これ
を０．４５μｍフィルターに通した。

ペニシリンＮとイソペニシリンＮは、ＨＰＬＣによって
分離するのが困難である。この化合物は、アスワッド（
Ａｓｖａｄ、Ｄ、Ｗ、、　Ａｎａｌ、Ｂｉｏｃｈｅｍ、
１３７．４０５（１９８４））およびアッシャ−等（Ｕ
ｓｈｅｒ、Ｊ、、　Ｌｅｖｉｓ、Ｍ。

およびＨｕｇｈｅｓ、Ｄ、Ｗ、、　Ａｎａｌ、Ｂｉｏｃ
ｈｅｍ、１４９．１０５（１９８５））の方法に従い、
０−フタルジアルデヒドを用いて誘導体化しなければな
らない。濾液２０μＱを、誘導化溶液（メタノール３０
０μＱ、０．４Ｍホウ酸ナトリウム、ｐＨ−９，４、Ｈ
２Ｏ３９０μＱおよびＩＭＮ−アセチル−Ｌ−システイ
ンに０−７タルジアルデヒド（Ｓｉｇｍａ　Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ　Ｃｏ、、　Ｐ、Ｏ。

Ｂｏｘ　１４５０８．　Ｓｔ、　Ｌｏｕｉｓ、　Ｎｏ　
６３１７８）４１１１９を溶解し、Ｎａ０ＨｆｐＨ５−
６に調節）５ｐＱと混合した。反応を室温で２分間進行
させ、その後、５０ｍＭ酢酸ナトリウム、ｐＨ＝５．０
（２００μＱ）で停止させた。ｌ　ｍＱ７分の流速を使
用するＨＰＬＣおよび３６０ｎｍｊ：おける蛍光の測定
によって、５μＱを分析した。混合物中にイソペニシリ
ンＮが含まれている場合、ラセマーゼ活性を発現してい
る細胞抽出物はイソペニシリン部分をペニシリンＮに変
換した。同様に、ペニシリンＮは、これらの細胞抽出物
の存在下、イソペニシリンＮに変換された。

細胞抽出物が混合物に加えられなかった場合、変換は見
られなかった。更に、精製ラセマーゼ酵素に対する抗体
は、ウェスタンプロットに基づく〜ｓｏ、ｏｏｏダルト
ンのバンドと反応した。まとめると、これらの結果は、
クローニングされた遺伝子は、ラセマーゼ活性を有し、
精製エピメラーゼ酵素と同サイズであるタンパクを生じ
るということを示している。

【図面の簡単な説明】

図面の第１図はイソペニシリンＮエピメラーゼの吸収ス
ペクトルを示すグラフであり、第２図はフルオレサミン
によるイソペニシリンＮエピメラーゼの阻害および滴定
を示すグラフであり、第３図はエピメラーゼの５Ｏ５−
ＰＡＧＥｔ気泳動ゲルを示す模写図およびそれから得ら
れる分子量を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、実質上純粋な形態のイソペニシリンエピメラーゼで
   あって、ＳＤＳ−ＰＡＧＥによって測定された時４７，
   ０００ダルトンの分子量を有し、以下のアミノ酸組成： ▲数式、化学式、表等があります▼ を有し、以下の２３残基アミノ末端アミノ酸配列：Ａｌ
   ａ−Ｖａｌ−Ａｌａ−Ａｓｐ−Ｔｒｐ−Ｇｌｕ−Ｇｌｕ
   −Ａｌａ−Ａｒｇ−Ｇｌｙ−Ａｒｇ−Ｍｅｔ−Ｌｅｕ−
   Ｌｅｕ−Ａｓｐ−Ｐｒｏ−Ｔｈｒ−Ｖａｌ−Ｖａｌ−Ａ
   ｓｎ−Ｌｅｕ−Ａｓｎ−Ｔｈｒを有し、１０ｍＭリン酸
   カリウム、ｐＨ７．０中、２８０ｍｌおよび４２０ｎｍ
   でＡ＾ｌ＾％＿２＿８＿０＝８．９６およびＡ＾ｌ＾％
   ＿４＿２＿０＝１．１８の吸収係数を有する吸収極大を
   示し、酵素１モル当たり、結合されたピリドキサール−
   ５′−リン酸を１モル有し、フルオレサミンと反応して
   ３９０ｎｍおよび４７５ｎｍの極大励起および放射波長
   を有する蛍光産物を形成し、スルフヒドリル試薬の存在
   下で高められた活性を示し、５０ｍＭピロリン酸−ＨＣ
   ｌ緩衝液中、約７．８〜約８．３のｐＨで光学活性を示
   し、イソペニシリンＮおよびペニシリンＮのラセミ化に
   おいて以下の速度論： Ｖ＿ｍ＿ａ＿ｘ＝３．９３μｍｏｌｅ／分／ｍｇ（イソ
   ペニシリンＮ）Ｖ＿ｍ＿ａ＿ｘ＝９．４７μｍｏｌｅ／
   分／ｍｇ（ペニシリンＮ）Ｋ＿ｍ＝０．３０ｍＭ（イソ
   ペニシリンＮ）Ｋ＿ｍ＝０．７８ｍＭ（ペニシリンＮ） を示し、ピリドキサール−５′−リン酸に結合している
   ３８残基アミノ酸配列：Ｇｌｙ−Ｉｌｅ−Ｔｈｒ−Ｔｈ
   ｒ−Ｖａｌ−Ｖａｌ−Ａｓｐ−Ｇｌｙ−Ａｌａ−Ｈｉｓ
   −Ａｌａ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｐｈｅ−Ｌｅｕ−Ａｓｐ−
   Ｌｅｕ−Ａｓｐ−Ｌｅｕ−Ｓｅｒ−Ａｒｇ−Ｉｌｅ−Ｐ
   ｒｏ−Ｃｙｓ−Ａｓｐ−Ｐｈｅ−Ｔｙｒ−Ａｌａ−Ｃｌ
   ｙ−Ｐｈｅ−Ｇｌｙ−Ｈｉｓ−Ｌｙｓ−Ｔｒｐ−Ｌｅｕ
   −Ｌｅｕ−Ａｌａ−Ｐｒｏを有し、以下の１１残基内部
   アミノ酸配列：Ｌｅｕ−Ｐｒｏ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｔｈ
   ｒ−Ａｓｐ−Ａｌａ−Ａｌａ−Ｇｌｕ−Ｌｅｕ−Ａｒｇ
   を有するイソペニシリンエピメラーゼ。 ２、式：Ａｌａ−Ｖａｌ−Ａｌａ−Ａｓｐ−Ｔｒｐ−Ｇ
   ｌｕ−Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ａｒｇ−Ｃｌｙ−Ａｒｇ−Ｍｅ
   ｔ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕ−Ａｓｐ−Ｐｒｏ−Ｔｈｒ−Ｖａｌ
   −Ｖａｌ−Ａｓｎ−Ｌｅｕ−Ａｓｎ−Ｔｈｒで示される
   ペプチド。 ３、式：Ｇｌｙ−Ｉｌｅ−Ｔｈｒ−Ｔｈｒ−Ｖａｌ−Ｖ
   ａｌ−Ａｓｐ−Ｇｌｙ−Ａｌａ−Ｈｉｓ−Ａｌａ−Ｐｒ
   ｏ−Ｇｌｙ−Ｐｈｅ−Ｌｅｕ−Ａｓｐ−Ｌｅｕ−Ａｓｐ
   −Ｌｅｕ−Ｓｅｒ−Ａｒｇ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｃｙｓ−
   Ａｓｐ−Ｐｈｅ−Ｔｙｒ−Ａｌａ−Ｇｌｙ−Ｐｈｅ−Ｇ
   ｌｙ−Ｈｉｓ−Ｌｙｓ−Ｔｒｐ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕ−Ａｌ
   ａ−Ｐｒｏで示されるペプチド。 ４、式：Ｌｅｕ−Ｐｒｏ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｔｈｒ−Ａ
   ｓｐ−Ａｌａ−Ａｌａ−Ｇｌｕ−Ｌｅｕ−Ａｒｇで示さ
   れるペプチド。 ５、実質上純粋な形態の請求項１記載のエピメラーゼの
   製造方法であって、 １）エピメラーゼを含有する約ｐＨ８の水性細胞不含の
   抽出物に硫酸アンモニウムを加えて約３５％〜約７０％
   飽和の硫酸アンモニウム濃度として、生成した沈澱を分
   離し、 ２）ｐＨ８に緩衝化された沈澱の溶液を還元剤の存在下
   で透析し、 ３）透析物を弱陰イオン交換樹脂でクロマトグラフして
   、該樹脂からｐＨ８．０緩衝液中０．１５Ｍ〜０．３Ｍ
   ＮａＣｌの直線グラジエントでエピメラーゼを溶離し、 ４）工程３のエピメラーゼ含有溶出液をプールし、該プ
   ールした溶出液を限外濾過によって濃縮し、濃縮物を還
   元剤の存在下、ｐＨ７で透析し、５）工程４の透析物を
   ジエチルアミノエチル置換交差結合アガロースゲルでク
   ロマトグラフして、該ゲルからｐＨ７．０緩衝液中０．
   １〜０．３ＭＮａＣｌの直線グラジエントでエピメラー
   ゼを溶離し、６）工程５のプールしたエピメラーゼ含有
   溶出液を限外濾過によって濃縮し、該濃縮物を還元剤お
   よびピリドキサール−５′−リン酸の存在下、ｐＨ６．
   ０の緩衝化ゲルで濾過し、 ７）工程６からのプールしたエピメラーゼ含有画分を限
   外濾過によって濃縮し、濃縮物をｐＨ６にてリン酸カル
   シウム−セルロースでクロマトグラフして、エピメラー
   ゼを還元剤およびピリドキサール−５′−リン酸の存在
   下、１０ｍＭ〜１００ｍＭリン酸カリウム、ｐＨ６．０
   の直線グラジエントで溶離し、 ８）工程７からのプールしたエピメラーゼ含有溶出液を
   限外濾過によって濃縮し、濃縮物を還元剤およびピリド
   キサール−５′−リン酸の存在下、ｐＨ８．０で１０ｍ
   Ｍピロリン酸−ＨＣｌに対して透析し、 ９）ｐＨ８．０に緩衝化された工程８の透析物を還元剤
   およびピリドキサール−５′−リン酸の存在下、強陰イ
   オン樹脂でクロマトグラフして、該実質上純粋なエピメ
   ラーゼを還元剤およびピリドキサール−５′−リン酸の
   存在下、ｐＨ８．０にて０〜０．４ＭＮａＣｌの直線グ
   ラジエントで溶離する ことからなり、１−９の工程を約０℃〜約５℃の温度で
   行うことを特徴とする製造方法。６、還元剤がジチオス
   レイトール、β−メルカプトエタノールおよびＮ−アセ
   チル−Ｌ−システインから選択される請求項４に記載の
   方法。 ７、ピリドキサール−５′−リン酸が約１０μＭの濃度
   で存在する請求項４に記載の方法。 ８、工程３における弱陰イオン樹脂が、ジエチルアミノ
   エチル基で置換されているセルロースである請求項４に
   記載の方法。 ９、工程９における強陰イオン樹脂がモノＱ樹脂である
   請求項４に記載の方法。 １０、工程６におけるゲルがポリサッカラードゲルであ
   る請求項４に記載の方法。