JPH05506570A - コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポリペプチド、それらのポリペプチドをコードするdna配列、調製方法およびそれらの使用 - Google Patents

コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポリペプチド、それらのポリペプチドをコードするdna配列、調製方法およびそれらの使用

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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】 コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポリペプチド、それらの ポリペプチドをコードするDNA配列、調製方法およびそれらの使用 本発明は、コバラミンおよび/またはコバミド、ことに補酵素B12の生合成に 関係する新規なポリペプチドに関する。本発明は、また、これらのポリペプチド の発現の原因となる遺伝子物質、ならびに遺伝子物質が調製することができる方 法に関する。最後に、本発明は、組み換えDNA技術による、コバラミン、より ことに補酵素B+Zの産生を増幅する方法に関する。
ビタミンB12はビタミンのB群に属する。それは水溶性ビタミンであり、悪性 貧血に悩む患者の処理を可能とする因子として同定された。
それは疲労した被検体において造血素を刺激するように一般に処方されるが、ま た、肝臓の疾患および神経欠損からなる多数の他の場合において、あるいは食欲 刺激剤または強壮活性をもつ活性成分として、ならびに皮膚科学において使用さ れる(Berck、1982、Fraseret al、 、1983)。非反 すう動物を飼う産業において、飼料は植物由来のタンパク質に基づき、飼料の1 日量の中に飼料の1トン当たり10〜15mgのビタミンBI2を混入すること が必要である(Barrere et al、 、1981)。
ビタミン812はコバラミン(cobalamins)として知られている分子 のクラスに属し、その構造は第1図に表されている。コバミドは低級ヌクレオチ ドの塩基においてコバラミンと異なり、このコバミドの塩基は5.6−シメチル ベンズイミダゾールではなく、他の塩基、例されるビタミンB1□−因子III について5−ヒドロキシベンズイミダゾールである(Iron et al、、 1984)oこれらの構造の類似性は、コバラミンおよびコバミドの生合成の代 謝経路が、大部分について、共有されているという事実を説明する。
コバラミンは、はとんどもっばらバクテリアにより、複雑であり、まだよく理解 されていないプロセスに従い合成され、そのプロセスは4つの段階に分割するこ とができる(第2図):i)ウロポルフィリノゲンIII (またはウロ゛ゲン III)の合成、次いで ii)ウロ゛ゲンIIIのコピリン酸への転化、次いでI I I)コピリン酸 のコピナミドへの転化、およびiv)特定の塩基を組み込んだ低級ループの構成 (コバラミンの場合において5.6−シメチルベンズイミダゾール)。
補酵素ELzについて、5′−デオキシアデノシル基の付加は、コリン環系の合 成後、短時間に起こるであろう(Huennekens etal、 、198 2)。
コバミドの場合において、低級塩基の合成および組み込みの工程のみが異なる。
コバラミンの生合成の最初の部分は非常によく知られている。なぜなら、それは ヘムの生合成ならびにクロロフィルの生合成に共通するからである(Batte rsby et al、 、1980)oそれは、順次に、δ−アミルブリネー トシンターゼ(EC2,3,137) 、δ−アミルブリネートデヒドラーゼ( EC4,2,1,24)およびウロ゛ゲンIIIコシンターゼ(EC4,2,1 ,75) 、これはスクシニル−CoAおよびグリシンをウロ゛ゲンIIIに転 化する、を包含する。しかしながら、第1工程はある有機体[例えば、E、co li(Avissar et al 、1989)およびメタノジェニック(m ethanogenic)バクテリア(Kannangara eta 1.. 1989) 、例えば]において、マルチ酵素複合体によるグルタミン酸のδ− アミルプリン酸への転化により起こる。
ウロ′ゲンIIIとコピリン酸との間において、わずかに3つの中間誘導体が今 日までに精製された。それらは因子FI、FIIおよびFIIIであり、これら は、それぞれ、3つの中間体プレコリン−1、プレコリン−2およびプレコリン −3の酸化産生物であり、これらはウロ′ゲンIIIのモノ−、ジーおよびトリ メチル化誘導体に相当する(第3図)、これらの中間体はメチル基のSAM(S −アデノシル−L−メチオニン)からウロ°ゲンIIIへの位置C−2、C−7 およびC−20における連続的転移である。コピリン酸を産生ずる他の反応は、 SAMからC−17、C−12、C−15およびC−5におけるメチル基の5つ のそれ以上の転移を別として、C−20における炭素の排除、C−12における 脱カルボキシル反応およびコバルト原子の挿入である(第4図)。これらの生合 成の工程は、プロピオニバクテリウム・シェルマニイ(Propionibac terium shermanii)またはクロストリジウム・チタノモルツム (Clostridium tetanomorphum)の細胞を含まない抽 出物について試験管内で実施した実験から推定されてきている。これらの抽出物 において、コピリン酸は、適当な嫌気性条件下にインキュベーション後、ウロ゛ ゲン■IIの転化により得られる(Batterby e’t al、 、19 82)。コバラミン産生バクテリアの抽出物との引き続くインキュベーションに よりコリノイドに転化することができるプレコリン−3とコピリン酸との間の中 間体は、今日まで分離されてきていない。これらの中間体を分離および同定する 困難は、 l)それらのより大きい不安定性、 ii)酸素に対するそれらの感受性、およびi i i)それらの生体内蓄積の 低いレベル、のためであると思われる。この経路のこの部分において、シュード モナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas denitrific ans)のただ1つの酵素が精製されそして研究されてきている:それはSAM :ウロ° ゲンIIIメチルトランスフェラーゼ(Balanche et a l、 、1989)であり、これはSUMTと呼ばれる。
コピリン酸とコピナミドとの間において、次の反応を実施する:i)5゛ −デ オキシアデノシル基の付加(補酵素B12が合成すべき化合物である場合)、 ii)アミン基の付加による7つのカルボキシル官能性の6つのアミド化、およ び i i 1)(R)−1−アミノ−2−プロパツールの付加による最後のカルボ キシル官能性(ピロール環りのプロピオン鎖)のアミド化(第2図)。
アミド化のある順序が実際に存在するかどうかは説明されなかった(Herbe rt et al、、1970)o最後に、経路のこの部分における活性のアッ セイは、5′−デオキシアデノシル基の付加に関するものを除外して、記載され なかった(Huennekens et al、 、1982)。
コバラミン、例えば、補酵素BI2の生合成の最後の工程は、第5図に記載する 4つの連続的相からなる(Huennekens et al。
、1982Lすなわち: i)コピナミドのアミノプロパツール残基のヒドロキシル基のコピナミドホスフ ェートへのリン酸化、次いでll)グアノシン5° −トリホスフェートとの反 応によりグアノシンジホスフェートの付加:得られた化合物はGDP−コピナミ ドであり(Fr iedmann、1975) 、これをi i i)リボフラ ビンからそれ自体合成した、5.6−シメチルベンズイミダゾールと反応させて 、アデノシルコバラミン5゛ −ホスフェートを産生ずる(Friedmann  et al、 、1968)、これは iv)脱リン酸化すると、補酵素B+zに導((SchneiderおよびFr  iedmann、1972)。
コバラミンを産生ずることができるバクテリアのうつで、次のものをと(に述べ ることができる: アグロバクテリウム・ツメファシェンス(Agrobacterium tum efaciens) アグロバクテリウム・ラジオバクター(Agrobacteriumクロストリ ジウム・スチックランジイ(Clostridium 5ticklandii ) クロストリジウム・チタノモルツム(Clostridium tetanom orphum) クロストリジウム・テルモアセチクム(Clostridium themoa (et icum) コリネバクテリウム(Corynebac ter i um)XGフバクテリ ウム・リモスム(Fubacterium Iimosum) メタノバクテリウム・アルボフィリクム(Methanobacterium  arbophilicum)メタノバクテリウム・イバノビイ(Methano bacterium 1vanov i i) メタノバクテリウム・ルミナンチウム(Methanobacterium r uminant ium) メタノバクテリウム・テルモアウトトロフィクム(Methanobacter ium thermoautotrophicum)メタノサルシナ・パルケリ (Methanosarcina barkeri) プロピオニバクテリウム・シエルマニイ(Propionobacterium  shermanii) プロタミノバクテル骨ルベル(Protaminobacter ruber) シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas den i  t r i f 1cans)シュードモナス・プチダ(Pseudomona s putina)リゾビウム・メリロチ(Rhizobium melilo ti)ロドシュードモナス・ンヤエロイデス(Rhodopseudom。
スピルリナ・プラテンシス(Spirulina paltensi互) ストレプトミセス・アンチビチクス(Streptomyces ant 1b iot 1cus) ストレプトミセス・アラレオファシェンス(Streptomyces aur eofaciens) ストレプトミセス・グリセウス(Streptomyces griseus) ストレプトミセス・オリバセウス(Streptom ces olivace us) 工業的レベルにおいて、生合成のメカニズムの複雑さが大きい結果、コバラミン 、ことにビタミンB12の産生はもっばら微生物学的である。
それはバクチリアンニードモナス・デニトリフィカンス(Pseud。
シェルマニイ(Propionibactrium shermani積の培養 により実施される(Flirent、1986)。工業的産生に使用する菌株は 野生型菌株から誘導される;それらはランダム突然変異の多数のサイクルおよび コバラミン産生のために改良されたクローンの多数の選択を実施することができ る(Florent、1986)。
突然変異は、突然変異誘発因子との突然変異誘発によるか、あるいは物理的処理 、例えば、紫外線による処理により得られる(B a r rar eet a l、 、1981)。この実験的方法により、ランダム突然変異は得られ、そし てコバラミンの産生を改良する。例えば、ミラー(Miller)およびロウセ ンハイム(Rosenblum)(1960、米国特許第2,938.822号 )により最初に分離されたシュートモ前述の技術により、0.6mg/lから6 0mg/lに徐々に増加したことが記載されている(Florent、1986 )。プロピオニバクテリアについて、同一の産生値が文献に記載されているよう に思われる:例えば、65mg/Iの産生は記載された(欧州特許第87,92 0号)。しかしながら、コバラミンを過度に産生ずる突然変異またはコバラミン のそれらの産生を顕著に改良する突然変異の容易な選択または同一を可能とする スクリーンはまだ記載されていない。
遺伝子のレベルで、研究は今日までほとんど実施されてきていない。
cob遺伝子(生合成プロセスに関係する酵素をコードする)のクローニングは 巨大歯(Bacillus megaterium)において記載された(Br ey et al、 、1986)、11の相補的基は、巨大歯(Bacill us megaterium)のDNAの異なる断片を有するプラスミドをもつ 巨大歯(Bacillus megate r i um)のCOb突然変異の 化合物により同定された。これらの遺伝子は、12kbの断片により支持される 同一位置にグループをなす。
研究は、また、ネズミチフス菌(Salmonella typhimuriu m)のcob遺伝子について実施された。これらのクローニングは記載されてき ていないが、コバラミン生合成のためのほとんどすべての遺伝子は染色体のマイ ニュート遺伝子の間で一緒にグループなっていることが示された(Jeterお よびRoth11987)。ウロ′ゲンIIIのプレコリン−2への転化を可能 としなくてはならない、cysG位置のみは、遺伝子のこの群の一部分を形成し ない。しかしながら、この位置によりエンコードされる活性およびまたそに生化 学的性質は記載されてきていない。
巨大歯(Bacillus megaterium)において、cob突然変異 は炭素源としてまたは窒素源としてエタノールアミンを有する最小培地上で成長 をもはや示さない(RoofおよびRoth、1988)。これはエタノールア ミンの異化の酵素、すなわち、エタノールアミンアンモニア−リアーゼ(EC4 ,3,1,7)はコファクターとして補酵素B12を有する;且旦互突然変異は 補酵素B12をもはや合成せず、そして炭素源としておよび/または窒素源とし てエタノールアミンでもはや成長することができる。ネズミチフス菌(Salm onellatyph imur i um)のrnetE突然変異は、メチル コバラミン依存性ホモシスティンメチルトランスフェラーゼ(EC2,1,1, 13)のみを保持する。ネズミチフス菌(Salmonella typhim urium)metEのcob突然変異はメチオニンについて栄養要求変異種で ある(Jeter et al、 、1984)。
シュードモナス中デニトリフィカンス(Pseudomonas dて、コバラ ミンの合成の完全な欠如に関連する表現型は今日まで記載されてきていない。
最後に、シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas de nitrificans)についての研究(Cameronet al、 、1 989)は、このバクテリアのcob遺伝子を有するDNA断片のクローニング に導いた。これらは少なくとも30kbのDNAが有する4つの相補性の群に分 布している。少なくとも14の相補性の群が、アグロバクテリウム・ツメファシ ェンス(Agrobac−ドモナス・プチダ(Pseudomonas put da)の異種相補性により同定された。
しかしながら、従来、これらの遺伝子のいずれも精製されず、そしてヌクレオチ ド配列は記載されてきていない。同様に、タンパク質の同定およびこれらの遺伝 子に起因する触媒機能は記載されてきていない。組み換えDNA技術によるコバ ラミンの産生は改良することができなかった。巨大菌(Bacillus me gaterium)のcob遺伝子の増幅は、それらをクローニングした菌株に おいて、コバラミンの産生の改良を生じない(Brey et al、、198 6)。ネズミチフス菌(Salmonella typhimurium)にお いて、研究したcob遺伝子の強い転写が観察される条件を決定するために、生 理学的研究が実施されてきている。これらの条件下に、コバラミンの産生は存在 しないが、生合成経路の遺伝子あ標準の条件下より多く発現される。
本発明は、コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポリペプチド をコードするDNA配列の正確な同定から生ずる。それゆえ、本発明の主題は、 コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポリペプチドをコードす るDNA配列に関する。よりことに、本発明の主題は、cobA、cobB、c obC,cobD、cobE、c。
bF、cobG、cobH,cobl、cobJScobK、cobL。
cobM、cobN、cobo、cobQ、cobS、cobT、c。
旦U、旦旦旦V1旦旦旦W、co旦Xおよび旦旦工A遺伝子、遺伝暗号の同義性 から生ずるこれらの遺伝子と相同性、およびまたこれらのDNA配列またはこれ らのDNA配列の断片とハイブリダイゼーションしおよび/またはそれらと有意 の相同性を示し、そして)バラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係する ポリペプチドをコードする、DNA配列(自然、合成または組み換え)。本発明 の主題は、また、これらのDNA配列を含有する遺伝子である。
本発明によるDNA配列は、アグロバクテリウム・ツメファシェンス(A、tu mefaciens)およびシュードモナス・プチダ(Pseudomonas  putda)のcob突然変異の相補性;およびメタノバクテリウム・イバノ ビイ(Methanobacteriumlvanovi i)の相補性により 誘導された、工業的菌株、シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudo monas denitr i f i cans)SC510から分離された 。得られたクローンは、正確に、とくにトランスポゾンTn5の誘導体の挿入を 使用するマツピングにより分析することができた。これらの遺伝子研究は、co bまたは一〇〇r−遺伝子を制限地図上の局在化を可能としそしてこれらの配列 決定の実施を可能とした。次いで、オープンリーディングフレームの分析は、こ れらのDNA断片の解読領域の実証を可能とした。
本発明の主題は、また、他のバクテリアのcob遺伝子をクローニングするため のこれらのヌクレオチド配列の使用である。事実、同一の活性を触媒するタンパ ク質について、配列は保存され、発散は発展する発散である(Wein−Hsi ung et at、 、1985)o本発明において、コバラミンおよび/ま たはコバミドの生合成に関係するポリペプチドをコードする異なる微生物のヌク レオチド配列の間の相同性が存在することが示された。見られる差は発展する同 義性から、および研究する微生物のゲノムの中のGCの百分率に連鎖した遺伝暗 号の同義性から生ずる(Wein−Hsiung et al 、1985)。
本発明によれば、とくにシュードモナス・デニトリフィカンス(ハのDNA配列 、またはこれらの断片を使用するか、あるいはコドンの使用および研究しようと するバクテリアのDNAの中のGCの百分率に関して特定の程度の同義性を表す 同様な配列を使用して、プローブを作ることができる。これらの条件下に、プロ ーブと研究するゲノムのDNAの断片との間の特定の/%(ブリダイゼーション シグナルを検出することができる;この特定のハイブリダイゼーションシグナル はプローブと〕くクチリアの等しい機能の艶遺伝子とのハイブリダイゼーシヨン に相当する。次いで、戯遺伝子ならびにそれらの産生物を分離し、精製し、そし て特性決定することができる。こうして、本発明は、ノ)イブリダイゼーション により、微生物のコバラミンおよび/またはコノくミドの生合成に関係するヌク レオチド配列およびポリペプチドへのアクセスを得ることのできる手段を提供す る。
本発明の主題は、また、コバラミンおよび/またはコノくミドの生合成に関係す るポリペプチドをコードする少なくとも1つのDNA配列を含有する組み換えD NA、およびとくに前記1または2以上の配列が発現シグナルのコントロール下 に配置されている組み換えDNAである。
これに関して、プロモーターの領域は、とくに、DNA配列の5′末端に位置す る。強いバクテリアのプロモーター、例えば、E、coliのトリプトファンの オペロンPtrpまたはラクトースのオペロンPIteria)のファージの強 いプロモーター、グラム陰性バクテリアの機能的プロモーター、例えば、E、c oliのPtacプロモーター、TOLプラスミドのキシレン異化遺伝子のPx y l Sプロモーターおよび枯草菌(Bacillus subtilis) Pamyのアミラーゼのプロモーターを使用するすることができる。酵母のグリ コール分解遺伝子から誘導されるプロモーターを、また、述べることができ、そ れらの例は次の通りである:ホスホグリセレートキナーゼ、グリセルアルデヒド −3−ホスフェートデヒドロゲナーゼ、ラクターゼまたはエノラーゼをコードす る遺伝子のプロモーター、これらは、組み換えDNAを真核生物の宿主の中に導 入するとき、使用することができる。リポソーム結合部位は、また、DNA配列 の5′末端に位置し、そして相同性または異種であることができ、例えば、バク テリオファージラムダのclI遺伝子のリポソーム結合部位である。
次いで、本発明による組み換えDNAを選択した発現シグナルと適合性の宿生細 胞の中に直接導入するか、あるいは問題のDNA配列を安定な方法で宿主細胞の 中に導入することができるプラスミドベクターの中にクローニングすることがで きる。
本発明の他の主題は、コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポ リペプチドをコードするDNA配列を含有する、これにより得られたプラスミド に関する。さらに詳しくは、これらのプラスミドは、また、機能的複製系および 選択可能なマーカーを含有する。
本発明の主題は、また、上に定義した1または2以上のDNA配列、または前に 定義したプラスミドが導入された宿主細胞である。
本発明の他の主題は、コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポ リペプチドを産生ずる方法に関する。この方法に従い、宿主細胞を前述のDNA 配列で形質転換し、この形質転換された細胞を前記配列の発現のための条件下に 培養し、次いで産生されたポリペプチドを回収する。
この目的に使用できる宿主細胞は、原核生物または真核生物、動物の細胞または 植物の細胞である。好ましくは、それらはバクテリア、ことに属大腸菌(E、c oli)、シュードモナス・デニトリフィカンス(P、clen i t r  i f 1eans) 、アグロバクテリウム・ツメファシェンス(A、tum efaciens)またはりゾビウム・メリロチ(R,meliloti)のバ クテリアから選択されるであろう。
本発明によるDNA配列の他の使用は、組み換えDNA技術による、コバラミン および/またはコバミドの産生の増幅法である。実際には、コバラミンおよび/ またはコバミドの生合成の代謝フラックスの制限が生合成経路の活性の制限のた めである場合、組み換えDNA技術(遺伝子の増幅、転写/翻訳シグナルとより 有効なシグナルとの置換など)を使用してこの同一の酵素の発現を増加すること によるこの活性の増加は、コバラミンおよび/またはコバミドの生合成の増加に 導くであろう。この場合において、調節された酵素に相当する1または2以上の cob遺伝子を特別に試験管内で突然変異誘発して、その産生物が産生の改良を 妨害する調節メカニズムを失った、突然変異された遺伝子を産生ずることができ る。
本発明による方法は、コバラミンおよび/またはコバミドを産生ずるか、あるい はこれらの化合物を部分的に産生ずる(すなわち、生合成の1または2以上の工 程を欠く)微生物を、上に定義したDNA配列で形質転換し、次いでこの微生物 を前記配列の発現およびコバラミンおよび/またはコバミドの合成のための条件 下に培養し、そして最後に産生されたコバラミンおよび/またはコバミドを回収 することにある。このような方法は、と(に、5および6ページに述べたすべて の産生的微生物、faciens属の微生物に適用可能である。好ましい実施態 様において、微生物はP、denitrificanslことに菌株5C510 である。潜在的に産生的な微生物に関すると、使用する配列はその微生物が実施 することができない生合成の工程に相当するものである。
本発明を使用して、そして前述の種々の方法により、コバラミンおよび/または コバミドの産生の改良はコバラミンおよび/またはコバミドを産生ずるか、ある いは部分的に産生ずる微生物について得ることができる。この微生物をコバラミ ンの産生および導入したDNA配列の発現に適当な条件下に培養することで十分 であろう。この培養はバッチ式で、あるいは連続的方法で実施することができ、 そしてコバラミンの精製は工業的に既に使用されている方法により実施すること ができる(Florent、1986)。これらの方法は、なかでも、次の工程 からなる: 1)コバラミンの可溶化およびそれらのシアノ型への転化(例えば、発酵マスト (must)を亜硝酸ナトリウムの存在下にシアン化カリウムとともに熱処理す る)1次いで 11)種々の工程における/アノコバラミンの精製、種々の工程の例は次のもの であることができる・ a)異なる基質、例えば、アンバーライト(Amberlite)IRC−50 、ドウウエクス(Dowex)IX2またはアンバーライトXAD−2上の吸着 、引き続く水/アルコールまたは水/フェノール混合物を使用する溶離、次いで b)有機溶媒の中の抽出、および最後にC)試薬の添加または適当な溶媒の中の 希釈によるか、あるいは発現ベクターによる、有機相からの沈澱または結晶化。
本発明は、さらに、コバラミンを産生ずるバクテリアのコバラミンの産生を累積 改良により改良することが、組み換えDNA技術により、可能であることを示す 。これは、まず前述したように最初の改良を獲得し、次いでなお組み換えDNA 技術を使用して、すなわち、例えば、コバラミン生合成のための遺伝子を増幅す ることによって、この改良を改良することである。
本発明の他の主題は、コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポ リペプチドポリペプチドに関する。と(に、本発明の主題は、前述のDNA配列 によりエンコードされ、そしてコバラミンおよび/またはコバミドの生合成経路 に関係する、すべてのポリペプチド、またはこれらのポリペプチドの誘導体また は断片である。これらのポリペプチドのアミノ酸配列、ならびにそれらの物理化 学的のい(つかを記載する。
酵素の活性または特定した性質は、また、それらの各々に関連する。
これに関して、本発明の主題は、プレコリン−3のコピリン酸a、C−ジアミド への転化に参加する、よりことにメチル基のSAMから位置C−1、C−5、C −11、C−15およびC−17への転移に参加するポリペプチドである。
本発明の主題は、また、 ・コピリン酸のコピナミドへの転化に参加するか、あるいは・S−アデノシル− し−メチオニン:プレコリン−2メチルトランスフエラーゼ(SP2MT)活性 を有するか、あるいは・コピリン酸および/またはヒドロゲノビリン酸a、C− ジアミドシンターゼ活性を有するか、あるいは ・プレコリン−8Xムターゼ活性を有するか、あるいは・ニコチネート−ヌクレ オチド:ジメチルベンズイミダゾールホスホリボシルトランスフェラーゼ活性を 有するか、あるいは・コバラミン−5′ −ホスフェートシンターゼ活性を有す るか、あるいは ・コピリン酸配列特異的活性を有するか、あるいは・コブ(1)アラミンアデノ シルートランスフエラーゼ活性を有するか、あるいは ・プレコリン−6Xリダクターゼ活性を有するか、あるいはヒドロゲノビリン酸 a、C−ジアミドのコピリン酸a、C−ジアミドへの転化に参加する、 ポリペプチドである。
有利には、本発明の主題は、第15図、第16図、第40図、第41図および第 47図に表わされているC0BA、C0RA、C0BB、C0BDSCOBE、 C0BF、C0BGSCOBH,C0Bl1COBJ、C0BK、C0BL、C OBM、C0BN1COBO,C0BP。
C0BQ、C0B5.C0BT、C0BUSCOBVSCOBW、C0BXおよ びC0RAのタンパク質から選択されるポリペプチドである。
さらに、前述のハイブリダイゼーションプローブの使用は、他の微生物において 分離された遺伝子から、他の微生物の等しい機能的ポリペプチドを特性決定およ び分離することを可能とする。このようにして、本発明は、シュードモナス・デ ニトリフィカンス(Pseudom、onas denitriNcans)の COBタンパク質の配列が同一の型の活性を表す他の微生物のタンパク質配列と 有意に相同性であることを示す。異なる微生物において同一反応を触媒するこれ らのCOBタンパク質の間において、他の進化する距離のみは導入された変異型 を有する(Wein−Hsliung et al、 、1985)a本発明の 主題は、また、これらの等機能のポリペプチドである。
特定の酵素活性の帰属は、種々の方法に従い実施することができる分析の結果で ある。とくに、SAM (S−アデノシル−し−メチオニン)に関する試験管内 親和性の研究は、メチルトランスフェラーゼ活性をSAMに結合できるタンパク 質への帰属、それゆえウロ°ゲンIIIとコピリン酸との間に存在するメチル基 の転移の工程の1つへのその関係の帰属を可能とする。これらのポリペプチドの 活性を評価する他の手段は、これらのポリペプチド(相補的実験により同定され た)を発現することができない突然変異の中に蓄積するコバラミンの生合成経路 における中間体をアッセイすることにある。これらの分析により、問題のポリペ プチドがその基質として蓄積された中間体を有し、これにより生合成経路の中に その活性を位置させかつ定めることができることを推定することができる。本発 明は、また、コバラミンおよび/またはコバミドを産生する菌株に適用できる、 生合成経路の酵素活性をアッセイする方法を記載する。これらのアッセイにより 、これらの化合物を産生ずる菌株からアッセイした酵素活性を精製することがで きる。この精製された活性から、問題のCOBタンパク質のNH2末端配列、あ るいはこのタンパク質のサブユニットのそれを決定することができ、これにより 問題の活性をコードする1または2以上の構造遺伝子を同定することができる。
シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas denitr i f 1cans)について、生合成経路の活性をコードする構造遺伝子は、 各NH2末端配列について、同一のNH2末端配列を有するCOBタンパク質を 見いだすことによって同定される。
本発明は、また、コバラミンまたは他のコリノイドの生合成経路における中間体 を同定し、そしてコバラミンを産生ずる菌株においてアッセイする方法を記載す る。これらの中間体は培養マストおよび細胞それら自体の両者においてアッセイ することができる。アッセイできる中間体は、生合成経路においてコピリン酸の 後に存在するすべてのコリノイド、すなわち、コピリン酸を別として、コピリン 酸モノアミド、コピリン酸ジアミド、コピリン酸トリアミド、コピリン酸テトラ アミド、コピリン酸ペンタアミド、コビル酸、コピナミド、コピナミドホスフェ ート、CDG−コピナミド、補酵素BI2ホスフェートおよび補酵素B12であ る。
これらの産生物の非アデノシル化形態は、また、この技術によりアッセイするこ とができる。
本発明の他の主題および利点は、以下の実施例および図面を読むと明らかにとな るであろう。これらの実施例および図面は例示であるかつ非限定的であると考慮 すべきである。
使用する用語および略号の定義 ATP アデノノル5゛−トリホスフェートbp: 塩基対 BSA: ウシ血清アルブミン CADAS : コピリン酸a、C−ジアミドシンターゼクラスター、 遺伝子 の群 Cab コバラミンの産生のレベルが減少した(対照より少なくとも10倍低い )表現型対応するcob遺伝子 ウロ′ゲンIIIからのコバラミンおよび/ま たはコバミドの生合成に関係する遺伝子 COBタンパク質: コバラミンの生合成経路における触媒として、あるいはc ob遺伝子の調節のネットワークにおける調節タンパク質として、あるいは両者 として参加するタンパク質 cor遺伝子: ウロ゛ゲンIIIからのコリノイドの生合成に参加する遺伝子 CORタンパク質: コリノイドの生合成経路における触媒として、あるいはc or遺伝子の調節のネットワークにおける調節タンパク質として、あるいは両者 として参加するタンパク質 コリノイド: コリン環系を有するコピリン酸誘導体dGTP : 2’ −デ オキシグアノシン5° −トリホスフェート DMBI: ジメチルベンズイミダゾールdNTP : 2’ −デオキシリボ ヌクレオシド5° −トリホスフェート DTT + ジチオスレイトール HPLC: 高性能液体クロマトグラフィーkb: キロ塩基 NN:DMBI PRT:ニコチネート−ヌクレオチド:ジメチルベンズイミダ ゾールホスホリポシルトランスフェラーゼ ○RF: オープンリーディングフレーム組み換えDNA : 自然にそのよう に組み合わせられていない同一の微生物のDNA配列内の組み合わせ、あるいは DNA断片の特異的突然変異を可能とする技術の組SAM: S−アデノシル− し−メチオニンSDS : ドデシル硫酸ナトリウム SP2MT・ SAM−L−メチオニン:プレコリン−2メチルトランスフエラ ーゼ 停止コドン: 翻訳停止コドン SUMT: SAM:ウロ′ゲンIIIメチルトランスフエラーゼ ウロ゛ゲンIII: ウロポルフィリノゲンIII断片に対する凡例 第1図:補酵素B、□の構造=5゛ −デオキシアデノシル基がメチルコバラミ ンについてCH3により、ジアノコバラミンについてシアン基により、ヒドロキ ソコバラミンについてヒドロキシル基により置換されている。
第2図:コバラミンの生合成およびこの生合成の種々の工程。X:コバルトの軸 方向のリガンド:aにおけるリガンドはbにおけるリガンドと異なることがある 。R:コバラミン型を定めるコバルトのaにおけるリガンド(参照、第1図)。
第3図、ウロ゛ゲンIII、プレコリン−1、プレコリン−2およびプレコリン −3の構造。
第4図・ウロ′ゲンIIIおよびコピリン酸の構造式。ウロ゛ゲンIIIとコピ リン酸との間に、C−2、C−7、C−20、C−17、C−12、C−1、C −15およびC−5における連続的な8つのSAM依存性メチルの転移、C−1 2において脱カルボキシル反応、C−20における炭素の排除およびコバルト原 子の挿入が存在する。X:コバルトの軸方向のリガンド;aにおけるリガンドは bにおけるリガンドを異なることがある。
第5図:コバラミンの生合成の最終工程。線図を明瞭にするために、コリン環系 の詳細は省略されている。5つの酵素工程が表されている=1、コピナミドキナ ーゼ、2.コピナミドホスフェートグアニルトランスフェラーゼ、3 コバラミ ン−5°−ホスフェートシンターゼ;4、コバラミン5゛−ホスフェートホスホ ヒドラーゼ:5.ニコチネートヌクレオチド: DMBIホスホリボンルトラン スフェラーゼ。
第6図+5.4kbのCl a l−Hlnd I I l−Hl nd I  I I −HlndlI L 8.7kbの旦coRI、4748bpのSa± I一旦見↓I一旦A±I一旦見↓I一旦見±■一旦呈±Iおよび3855bpの 旦且杏I一旦且±I一旦且mHIの断片の制限地図。DNAの切断の頻度が最も 少ない20の制限酵素を示す。各酵素の切断部位は垂直線as denitri ficans)の5378bpのC1al−Hindlll−HindII l −HlndII Iの両者の鎖のヌクレオチド配列。上部に位置する鎖は5゛か ら3°に左から右の方向に読まれるべきであり、これは第6図に表す配列決定し た断片の左から右の向きに相当する。ClaI部位は位置23(切断部位の開始 )に存在する。なぜなら、この配列において、配列決定を満て多数の部位におけ るクローの両者の鎖のヌクレオチド配列。上部に位置する鎖は5°から3゛に左 から右の方向に読まれるべきであり、これは第6図に表す配列決定した断片の左 から右の向きに相当する。
トン(Staden)およびマクラチラン(MacLachlan)(1982 )のプログラムを使用する、コドンの優先性に基づいて解読フレームの確率の分 析。同一の解読鎖に属するフレームについて、最も可能性があるフレームは、停 止コドンにより中断されていない点線がこのフレームのための確率の線より下に 配置されているフレームである。
1 ヌクレオチド1〜ヌクレオチド1200に延びる配列。この分析により、オ ーブンリーディングフレーム1が同定される。それは位置549におけるATG において開始し、そして位置1011におけるTGAにおいて終わる。
2、ヌクレオチド1000〜ヌクレオチド2200に延びる配列。この分析によ り、オーブンリーディングフレーム2が同定される。それは位置1141におけ るATGにおいて開始し、そして位置1981におけるTGAにおいて終わる。
3、ヌクレオチド1800〜ヌクレオチド3400に延びる配列。この分析によ り、オーブンリーディングフレーム3が同定される。それは位置1980におけ るATGにおいて開始し、そして位置3282におけるTGAにおいて終わる。
4、ヌクレオチド3000〜ヌクレオチド4500に延びる配列。この分析によ り、オーブンリーディングフレーム4が同定される。それは位置3281におけ るATGにおいて開始し、そして位置4280におけるTGAにおいて終わる。
5、ヌクレオチド3800〜ヌクレオチド5378に延びる配列。この分析によ り、オーブンリーディングフレーム5が同定される。それは位ff114284 におけるATGにおいて開始し、そして位置5253におけるTGAにおいて終 わる。
第10図: 8753bpのEcoRI断片の6つのリーディングフレームにつ いてのステンドン(Staden)およびマクラチラン(MacLachlan )(1982)のプログラムを使用する、コドンの優先性に基づいて解読フレー ムの確率の分析。同一の解読鎖に属するフレームについて、最も可能性があるフ レームは、停止コドンにより中断されていない点線がこのフレームのための確率 の線より下に配置されているフレームである。
1−、ヌクレオチド650〜ヌクレオチド1650に延びる配列。この分析によ り、オーブンリーディングフレーム6が同定される。それは位置736における ATGにおいて開始し、そして位置1519におけるTGAにおいて終わる。
2、ヌクレオチド1400〜ヌクレオチド3100に延びる配列。この分析によ り、オーブンリーディングフレーム7が同定される。それは位置1620におけ るATGにおいて開始し、そして位置2997におけるTGAにおいて終わる。
3、ヌクレオチド2700〜ヌクレオチド3700に延びる配列。この分析によ り、オーブンリーディングフレーム8が同定される。それは位置3002におけ るATGにおいて開始し、そして位置3632におけるTGAにおいて終わる。
4、ヌクレオチド3500〜ヌクレオチド4100に延びる配列。この分析によ り、オーブンリーディングフレーム9が同定される。それは位置3631におけ るATGにおいて開始し、そして位置4366におけるTGAにおいて終わる。
5、ヌクレオチド4150〜ヌクレオチド5150に延びる配列。この分析によ り、オーブンリーディングフレーム10が同定される。それは位置4365にお けるATGにおいて開始し、そして位置5127におけるTGAにおいて終わる 。
6 ヌクレオチド5000〜ヌクレオチド6000に延びる配列。この分析によ り、オープンリーディングフレーム11が同定される。それは位置5893にお けるATGにおいて開始し、そして位置5110におけるTGAにおいて終わる 。
7 ヌクレオチド5700〜ヌクレオチド7200に延びる配列。この分析によ り、オーブンリーディングフレーム12が同定される。それは位置5862にお けるATGにおいて開始し、そして位置7101におけるTGAにおいて終わる 。
8 ヌクレオチド7000〜ヌクレオチド8000に延びる配列。この分析によ り、オープンリーディングフレーム13が同定される。それは位置7172にお けるATGにおいて開始し、そして位置7931におけるTGAにおいて終わる 。
第11図ニブラスミドpXL556、pXL545およびpXL623の構成。
見立bAおよび旦旦丸Eを含有する2、4kbのC1ar−EcoRVを5.4 kbの断片から切除し、次いで精製する。EcoRIリンカ−をEcoRV部位 に付加し、次いでこの断片をC1a I −EcoRI部位の間のpXL59の 中に挿入する。これにより構成されたプラスミドをpXL556と表示する。
この構成体はpXL545に匹敵する:1.9kbの見上aI−H±ndI r  l−HlndI I I断片を5.4kbの断片から切除し、次いで精製する 。EcoRIリンカ−をHjndlII部位に付加し、次いでこの断片をC1a I−EcoRI部位の間のpXL59の中に挿入する。
pXL623は次のようにして構成する:2.3kbのEcoRI−HindI  T I断片を5.4kbの断片から切除し、次いで精製し、次いで末端をE、 coliのDNAポリメラーゼIの大きい断片でフィルインする。この断片をE coRIで消化したpPK290 (D i t t aet al、 、19 81)の中にクローニングし、次いでEcoRIリンカ−をHindI I 1 部位に付加し、次いでE、coliのDNAポリメラーゼIの大きい断片で処理 して、末端をフィルインする。
括弧内に示す制限部位は、E、coliのDNAポリメラーゼIの大きい断片で 処理後消失した部位に相当する。
HI断片(Bagdasarian et al、 、1981);3゜第12 図:トランスホゾ:、zTn5sp’およびTn5の5378bpの断片の中へ の挿入の研究。プラスミドpXL623の中のトランスポ体の中のトランスポゾ ンTn5Sp’の挿入はボックスで囲まれている。カナマイシン抵抗性遺伝子( 1630および1631)を有するカッセトの5C510Ri f’の染色体の 中の挿入は、カナマイノン抵抗性遺伝子の転写の向きに従い、矢印で挿入番号の 下に示す。配列から推定されたオーブンリーディングフレームはこの図面に記載 されている(c o bAからcobEに);+または−のしるしは、トランス ポゾンまたは抵抗性カッセットの各挿入の下に、挿入が不活性化(−)またはそ うでない、すなわち、異なる突然変異の相補性について(トランスポゾンTn5 の挿入の場合)、こと、あるいは挿入がコバラミンの産生が起こる菌株のその産 生を壊滅することを示すために示されている。組み換えの突然変異がその突然変 異を産生ずる菌株の合成レベルより3倍すくないコバラミンを合成するとき、相 補性は存在しない。プラスミドpXL545、pXL1500.pXL1397 およびpXL302のインサートは、それらの末端に存在する制限部位で示され ている。これらのインサートを広い宿主範囲のプラスミド、pXL435および pxL59の中にクローニングする(Cameron et al、 、198 9)。
pXL545は第11図に記載するプラスミドpXL545に相当し、さらに、 pXL545のBamHI部位においてクローニングされたスペクチノマイシン 抵抗性遺伝子を含有するpHP45の2kbのBamHI断片(Prentki およびKr1sch)を有するニブラスミドpXL1500は、この断片に表さ れている4、2kbの旦glll−3stI断片に相当し、第30図に表されて いるpKT230 (Bagdasarian et al、 、1981)の BamH■および5stI部位においてクローニングされている;プラスミドp XL1397はこの図面に示す2.4kbのHindIII−3stIに相当し 、第30図に記載するpXL435 (Cameron et al、 、19 89)のマルチ部位のHindIIIおよび5stIの間に挿入されている;プ ラスミドpXL302はこの図面に記載する2、3kbの旦旦旦RI−Hind III断片に相当し、第30図に記載するpXL59 (Cameron e  t a 1..198pXL723は、pXL545ど同様に、第11図に記載 されている。
十または−は、これらのインサートの各々の上に、下に示す染色体の挿入の問題 のプラスミドによる相補性が存在するかどうかを示す。C1p上aI;E1旦c oRI ;H,HindI I I ;RV、旦coRV;Sau、5au3A I ;S、5stI。
第13図ニブラスミドpXL253およびpXL367の構成。8゜7kbのE coRI断片を切除し、次いでプラスミドpXL151から精製する。それをp KT230のEcoRI部位においてクローニングしてpXL253を生成する 。この同一断片をpRK290 (D i t ta et al、 、198 1)のEcoR1部位に挿入してpXL367を生成する。1、R3FIOIO の旦互工■一旦且↓lDNA断片(De Graff et al、 、197 8);2、pACYC177のPs t I−BamHIDNA断片(Baga dasarian et al、 、1981);or±、複製起源:ユ土旦、 緩和部位;二す、移動化に必須な位置(Bagadasarian et al 、、↓ndl II ;PSPstl;S、5stl ;Sa、Sa±1.X、 Xhol;Xb、XbaI;tet’ 、テトラサイクリン抵抗性遺伝子;Km ’ 、カナマイシン抵抗性遺伝子。
第14図:pRK290 (Ditta et al、 、1980)の中にク ローニングした8、7kbのEcoRI断片の中へのトランスボいである。配列 から推定されたオーブンリーディングフレーム(cobF−cobM)はこの図 面に記載されており、そして不活性化挿入の8つの群(1〜3の番号)が表され ている;十または−のしるしは各トランスポゾンの挿入の下に示されており、挿 入が異なる突然変異の相補性について不活性化(−)またはそうでなければ(+ )であることを示す。
組み換えの突然変異がその突然変異を産生ずる菌株の合成レベルより3倍すくな いコバラミンを合成するとき、相補性は存在しない。不活性化挿入のこれらの群 は次の突然変異に相当する:1、G615:2、G614およびG61.6:3 、G613およびG614;4、G620;5、G638;6、G610および G609ニア、G612+8、G611゜これらの突然変異は既に記載されてい るアグロバクテリウム・ツメファシェンス(Agrobacterium tu mefacjens)のCo b突然変異である。8.7kbの断片の制限地図 はこの図面の下部に記載されている。
第15図 それぞれ、5.4kbの断片、−i旦カーA−見立互E1の遺伝子の 各の解読配列かが示されている。これらの配列によりエンコードされるタンパク 質C0BI−COBBの配列は、それぞれの解読配列、仝obA−cobEの下 に見える。C0BA−COBEの、それぞれ、番号および百分率の、各タンパク 質のアミノ酸組成、ならびに分子量、極性指数、等電点および1mg/mlの精 製したタンパク質を含有する溶液の260nmおよび280nmにおける光学密 度が表されている。
それぞれ、各C0BA−COBEタンパク質の親水性プロフィルが示されている ;それはホップ(Hopp)およびウソヅ(Woods)(1981)のプログ ラムに基づいて計算された。正の値は親水性であるタンパク質の領域に相当する 。アミノ酸の位置は横座標として示されており、親水性指数の値は縦座標として 示されている;この値が正であるとき、これはタンパク質の領域が親水性である ことを示す。
第16図:それぞれ、8.7kbの断片、cobF−cobM、(D遺伝子の各 の解読配列が示されている。これらの配列によりエンコードされるCOBF−C OBMの配列はそれらの配列の下に見える。凡例は第15図についての凡例と同 一である。注。C0BFは位置736に位置するATGにおいて開始するとして 示した:位置751に位置するATGはこのタンパク質の真の開始コドンである 。
第17図:コピリン酸a、C−ジアミドシンターゼにより触媒される反応。CA DASは、コピリン酸の周辺のアセテート鎖aおよびCのカルボン酸官能性をア ミド化してコピリン酸ジアミドを生成する反応を触媒する;酵素試験において使 用するアミン基のドナーはL−グルタミンである;それは脱アミン反応のときL −グルタミン酸を生成する。Xはコバルトの軸方向のリガンドであり、互いに異 なることができる。
第18図 SP2MTにより触媒される反応。SP2MTはメチルがS、八Mか らノヒドロノロヒドロコリンまたはプレコリン−2に転移してプレコリン−3を 生成する反応を触媒する。メチル基はポルフィリン環系の位置C−20に転移さ れる。
第19図 ヒドロゲノビリン酸およびヒドロゲノビリン酸a、C−ジアミドの構 造。
第20図 SAMに対するC0BAおよびC0BFの親和性。曲線は、このカラ ムに適用した各タンパク質についてのTSK−125カラムから出る放射能を任 意の単位で与える。保持時間は分で示し、そして遊離SAMに相当する放射能の ピークは10分30秒の時間で観測である。
第21図: C0BAおよびC0BIの配列の比較。強い相同性の領域1.2お よび3のみが表されている。=のしるしは同一残基の間に配置され、そして−の しるしは相同性の残基の間に配置されている(HKR。
L IVM、AGST、YFW、DEQNBZ、P、C)。
第22図 ンユードモナス・デニトリフィカンス(Pseudom。
nas denitrificans)のタンパク質C0BAおよびE。
coliのCYSGの一次配列の比較。整列はカネヒサ(Kanehisa)、 1984のプログラムに従い実施した。=のしるしは同一残基の間に配置され、 そして−のしるしは相同性の残基の間に配置されていル(HKRSL IVMS AGST、 YFW、 DEQNBZ、 P、 C)。
第23図\E、coliのCYSGとシュードモナス・デニトリフィカンス(P seudomonas denitrificans)のC0B9ンバク’l  (COBA、C0BF、C0BI、C0BJ、C0BLおよびCOBM)との配 列の比較。比較は、CYSG、C0BAおよびC0BIの間に存在する、強い相 同性の領域1.2および3に関する。
相同性を示す領域のタンパク質の配列の中の位置はこの図面に表されている。相 同性残基の次の群を考慮した:HKRSLIVM、AGST、YFW、DEQN BZSP、C0同一位置における少なくとも3つの相同性残基が存在する場合、 これらのアミノ酸をボックスで囲んだ。
第24図ニブラスミドpXL1148およびpXL1149の構成。
pXL1148は次のようにして構成する:cobHおよび見立±■を含有する 8、7kbのの1.9kbのBamHI−Bam、HI−Ss tf−Sstl 断片を精製し、そしてXbaIおよびEcoRIリンカ−を、それぞれ、Bam HIおよび5stI末端に配置する。次いで、この断片を広い宿主範囲のプラス ミドpXL59(Cameron etal、 、1989)のXbalおよび 旦coRI部位の間に挿入して、プラスミドpXL1148を生成する。
pXL1149はpXL1148ど同様に構成が、ただし最初に精製した断片は pXL1148のために使用した小さい400bpの旦且工■断片をさらに含有 する断片の代わりに1.5kbののBamHI−BamHI−3stl断片であ る。次いで、断片を同一の処理に付し、そして同じようにpXL59の中にクロ ーニングする。
1、R8FIOIO(De Graff et al、 、1978)のPs± l−5stl断片;2、pAcYc177 (Bagdasarian et  al、 、1981)のPs t I−BamHI断片;3.1acZのプロモ ーター、オペレーター、翻訳開始部位および最初の8つの非必須コドンをもたな いE、coliのラクトースオペロンを含有1983):4、ンユードモナス・ プチダ(Pseudomonasputda)KT2440の5au3AI断片 (Bagdasarian et al、 、1981);旦工工、複製起源: ユ上旦、緩和部位;Km’、カナマイシン抵抗性遺伝子:工旦互、移動化に必須 な位置(Bagadasarian et al、 、1981);B、旦am H1,C,C±aI;E、旦coRT ;H,HindI I I ;P、Ps tI:s、旦str;Sa、Sa±I ;X、XhoI ;Xb、Xbal。
第25図、記載したように10%の5DS−PAGEの中で精製した菌株5C5 10Rif’、5C510Ri f’pKT230.5C510R,if’pX L1148.5C510Ri f’pXL1149゜バクテリアをPS4培地の 中で4日間培養し、次いで全体のタンパク質のリゼイトを作った。レーン1.5 C510Rif’;レーン2.5C510R4f’pXL1149 ;レーン3 .5C510Rif’pXL1148;レーン4.5C510Ri f’pKT 230.分子量のマーカーの分子量を示す。C0BIおよびC0BHタンパク質 が移動する位置を示す。
第26図ニブラスミドpXL1496およびpXL1546の構成。
プラスミドpXL1496はE、coliの中のC0BFタンパク質の過度の発 現を可能とし、そしてプラスミドpXL1546はシュードモナス・デニトリフ ィカンス(Pseudomonas clenitri2.2kbのEcoRI −Xhol断片を切除し、そして8. 7kbの断片を精製する。それをファー ジM13mp19のEcoRIにおいてクローニングしてプラスミドpXL40 5を生成する。次いで、Nd然変異により導入する:このようにして、NdeI 部位はcobF遺伝子の仮定した開始コドン上で正確に存在する。これにより得 られた新しいプラスミドをpXL1406と表示する。1.5kbのNder− SstI−8s±I断片は、その仮定した開始コドンから出発するcobF遺伝 子を含有し、適当な酵素で部分的に消化した後、精製し、そしてプラスミドpX L694の適当な断片と結合する(E、coliの発現シグナルを含有する12 0bpの見立旦RI−NdeI断片−テキストを参照−およびアンピシリン抵抗 性遺伝子、このプラスミドの複製機能およびまたE、coliのr rnBオペ ロンのターミネータ−を含有する3、1kbの旦見立RI−見立hf断片、この テキストに記載されている)。これにより構成されたプラスミドをpXL149 6と表示する。
pXL1546は次のようにして構成する:pXL1496の2kbの旦coR I−BamHI一旦amHI断片を適当な酵素で部分的に消化して精製する;こ の断片はE、coliの発現シグナル、引き続いてcobF遺伝子および次いで cobG遺伝子を含有し、この部分それ自体の次に、このテキストに記載するよ うに、E、coliのrrnBオペロンのターミネータ−が存在する。この断片 を第30図に記載するようにマルチ宿主プラスミドpKT230(Bagdas arian et al、 、1981)の中にクローニングする。B、Bam HI ;C1旦土aI ;E、EcoRI ;H,Hindl I I ;PS Pstl :S。
5stl;Sa、5stI;X、Xhol;Xb、XbaI;Km’、カナマイ シン抵抗性遺伝子;Amp、アンピシリン抵抗性遺伝子。
第27図:記載したように10%の5DS−PAGEの中で分析した5C510 Rif’、5C510Ri f’pKT230.5C510Rif′pXL1. 54.6の全体のタンパク質。バクテリアをPS4培地の中で4日間培養し、次 いで全体のタンパク質のリゼイトを作った。レーン1.5C510R4f’;レ ーン2.5C510Ri f’pKT230 ;レーン3.5C510Ri f ’pXL1546゜分子量マーカーの分子量を示す。C0BFタンパク質が移動 する位置を示す。
第28図:記載したように10%の5DS−PAGEの中で分析した菌株臥 c oliおよびE、coli B pXL1496の全体のタンパク質。レーン1 1 トリプトファンの不存在下に培養したE、col± pXL1496 ;レ ーン2、トリプトファンの存在下に同一条件下に培養したE、coli pXL 1496;レーン3、トリプトファンの不存在下に培養したE、coli;レー ン4、トリプトファンの存在下に同一条件下に培養したE、colia分子量マ ーカーの分子量を示す。C0BFタンパク質が移動する位置を示す。
第29図、プラスミドpXL525およびpXL368の構成。プラスミドpX L368は次のようにして構成する+2.4kbのEcoRV−C1al断片( cobAおよびcobE遺伝子を含有する)をプラスミドpXL556から精製 し、これにより末端にBamH1部位およびXba1部位をもつこの断片を得る ことができる:この断片をpXL203のBamHIおよびXbaI部位の中に クローニングする。
pXL525の構成のために、XbaTリンカ−を8.7kbの旦且oRI断片 の右の末端に位置するEcoR1部位に付加する:次いでこt))8.7kM) EcoRI −XbaI断片を、pXL556から由来しそしてcobAおよび cobEを含有する2、4kbのEcoRi−X括弧内に示す制限部位は、E、 coliのDNAポリメラーゼ■の大きい断片で処理後消失した部位に相当する 。
1、R3FIOIO(De Graff et al、 、1978)のPst [−3s±I:2、pAcYc177 (Bagdasarian et al 、 、1981)のPs±I一旦amHI断片:旦工工、複製起源:ユ1旦、緩 和部位:工旦l、移動化に必須な位置;Km’ 、カナマイシン抵抗性遺伝子; (Bagadasarian et al、、1981); B、BamHI  ;C,C1a I ;ESEcoRI ;H,HindIII;PSPstI; S、Ss杏r ;Sa、SstI:X、XhoI ;Xb、XbaI ; te t、テトラサイクリン抵抗性遺伝子;Am p I!およびAmp、アンピシリ ン抵抗性遺伝子。
第30図ニゲラム陰性バクテリアにおいて広い宿主範囲を有する不適合性群Qの プラスミド。これらのプラスミドは前の刊行物(Cameron et al、  、1989)に記載されており、そして本発明において使用する。
1、R8FIOIO(De Graff et al、 、1978)のPst l−3stI断片;2゜pAcYc177 (Bagdasarian et  al、 、1981)のPs杏I一旦amHI断片:3゜↓acZのプロモータ ー、オペレーター、翻訳開始部位および最初の8つの非必須コドンをもたないE 、coliのラクトースオペロンを含有する旦amHI−5str断片(Cas adaban e t a 1..1983);4. シュードモナス・プチダ (Pseudomonasputda)KT2440の5au3AI断片(Ba gdasarian et al、 、1981);ユニ±、複製起源;ユ去旦 、緩和部位;Km’、カナマイシン抵抗性遺伝子; Sm’、ストレプトマイシ ン第31図:実施例7に記載する分割系上の異なるコリノイド標準(1mg/標 準)の保持時間。使用するカラムはヌクレオチド(Nucleosil)C−1 8カラム(Macherey−Nage 1) である。
各吸収ピークについて、数字は下に記載するコリノイドに対応して示す。
保持時間は横座標として示し、そして371nmにおける吸収は縦座標として示 す。
1 コピリン酸:2.コピリン酸a−アミド:3.コピリン酸g−アミド:4. コピリン酸a9g−ジアミド:5 コピリン酸C−アミド。
6、コピリン酸C1g−ジアミド;7.コピリン酸a、C−ジアミド:8 コピ リン酸トリアミド:9.コピリン酸テトラアミド;10.コピリン酸ペンタアミ ド:11.コビル酸;12.GDB−コピナミド;13゜コピナミドホスフェー ト;14.コピナミド;15.ジアノコバラミン5′−ホスフェート:16.ジ アノコバラミン。
第32図:ンユードモナス・デニトリフィカンス(Pseudom。
nas denitrificans)の4748bpのSalI−3alI− 8alI−3alI−3ail−BglI断片の両者の鎖のヌクレオチド配列。
上部に位置する鎖は、第6図に表す制限地図の断片の左から右への向きに相当す る左から右への方向に5゛から3′に読むべきである。
第33図:シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudom。
nas denitrificans)の3855bpのSall−3all− BamHI断片の両者の鎖のヌクレオチド配列。上部に位置する鎖は、第6図に 表す制限地図の断片の左から右への向きに相当する左から右への方向に5′から 3°に読むべきである。
第34図:4748bpのSail−8alI−SalI−Sall−8ail −BglI断片の6つのリーディングフレームについてのステンドン(Stad en)およびマクラチラン(MacLachlan)(1982)のプログラム を使用する、コドンの優先性に基づいて解読フレームの確率の分析。同一の解読 鎖に属するフレームについて、最も可能性があるフレームは、停止コドンにより 中断されていない点線がこのフレームのための確率の線より下に配置されている フレームである。
4a0ヌクレオチド200〜800に相当する配列の分析。この分析はオーブン リーディングフレーム14の同定を可能とする。それは位置660におけるAT Gにおいて開始し、そして位置379におけるTGAにおいて終わる。4b0ヌ クレオチド800〜1500に相当する配列の分析。この分析はオーブンリーデ ィングフレーム15の同定を可能とする。それは位置925におけるGTGにお いて開始し、そして位置1440におけるTAAにおいて終わる。4c0ヌクレ オチド1450〜2600に相当する配列の分析。この分析はオーブンリーディ ングフレーム16の同定を可能とする。それは位1512におけるATGにおい て開始し、そして位置2510におけるTGAにおいて終わる。4d0ヌクレオ チド2500〜4650に相当する配列の分析。この分析はオーブンリーディン グフレーム17の同定を可能とする。それは位置2616におけるTGAにおい て開始し、そして位置4511におけるTGAにおいて終わる。
第35図:3855bpのSa l l−3a l I−BamHI断片の6つ のリーディングフレームについてのステンドン(Staden)およびマフラ千 うン(MacLacblan)(1982)のプログラムを使用する、コドンの 優先性に基づいて解読フレームの確率の分析。同一の解読鎖に属するフレームに ついて、最も可能性があるフレームは、停止コドンにより中断されていない点線 がこのフレームのための確率の線より下に配置されているフレームである。5a oヌクレオチド1〜905に相当する配列の分析。この分析はオーブンリーディ ングフレーム18の同定を可能とする。それは位置809におけるATGにおい て開始し、そして位置108におけるTGAにおいて終わる。5b、ヌクレオチ ド955〜2105に相当する配列の分析。この分析はオーブンリーディングフ レーム19の同定を可能とする。それは位置1971におけるATGにおいて開 始し、そして位置1063におけるTAAにおいて終わる。5coヌクレオチド 2000〜33fOに相当する配列の分析。
この分析はオーブンリーディングフレーム20の同定を可能とする。それは位置 2099におけるATGにおいて開始し、そして位置3155におけるTAGに おいて終わる。5d0ヌクレオチド3250〜3855に相当する配列の分析。
この分析はオーブンリーディングフレーム21の同定を可能とする。それは位置 3344におけるATGにおいて開始し、そして位置3757におけるTGAに おいて終わる。
第36図:pXL154からのプラスミドpXL233、pXL843およびp XL1558の構成。
プラスミドを次の方法で構成する。切頭cobS遺伝子および上流の配列を含有 する3、5kbのEcoRI断片をpXL154から切除し、次いで精製し、そ してpKT230のEcoRI部位にクローニングする。これにより構成された プラスミドをpXL233と表示する。C0bT遺伝子および下流する配列を含 有する3、5kbのEcoRI−Xho I−Xho I断片をpXL154か ら部分的消化により切除しそして精製する。cobS遺伝子および上流の配列を 含有する4、3kbのEcoRI−EcoRI−EcoRI断片をpXL154 から切除および精製し、次いで上の3.5kbの断片に結合する。これにより得 られたほぼ8kbのEcoRI−XholをpXL59のEcoRIおよび5a il部位の中にクローニングして、プラスミドpXL843を生成する。プラス ミドpXL1558を次の方法で構成する:1.2kbのHindl I l− HlndI I I断片をpXL154から切除し、そして精製し、次いで末端 をE、coliのDNAポリメラーゼ■の大きい断片でフィルインする。このイ ンサートをEcoRIで消化したpRK290 (Ditta et al、  、1981)の中にクローニングし、次いでE、coliのDNAポリメラーゼ Iの大きい断片で処理して、末端を平滑にする。括弧内に示す制限部位はクロー ニングの間に消失した部位に相当する。1、R3FIOIO(Degraff  et al、、1978)のPstI−3stl断片;2、pAcYc177  (Bagdasarian et al、 、1981)のPstI−BamH I断片;B、BamHI ;C,C1aI ;E、EcoRI ;H,Hind III;P、PstI;S、5stl;Sa、5all;X、XhoI;Xb、 XbaI; Te t、テトラサイクリン抵抗性遺伝子; Km’、カナマイシン抵抗性遺伝 子;Sm’、 ストレプトマイシン抵抗性遺伝子。
第37図:pXL154の12kbのHindII l−HlndIIIの中へ のトランスポゾンTn5Spの挿入の研究。
トランスポゾンの挿入を、pXL1558の中へクローニングされた12kbの HindI I l−H1ndlTI上ニマッピングする。菌株5C510Ri f’中の染色体の挿入をボックスで囲み、これは菌株5BL27Rif’の中に 導入されない。プラスまたはマイナスのしるしを各挿入の下に示し、この挿入を 有する菌株のCob表現型を示す。プラスミドpXL1558 : :Tn5S pによる菌株G2035の相補性の不存在(または相補性)を、各挿入より下に マイナス(またはプラス)で示す。第36図に記載するプラスミドのインサート を示す。これらのプラスミドの上に位置しそしてトランスポゾンの挿入と整列し たプラス(またはマイナス)のしるしは、プラスミドによるトランスポゾン突然 変異した菌株の相補性(または不存在)を線図的に示す。配列から推定されるオ ーブンリーディングフレームを、また、この図面に記載する(ORF14〜17 、ならびに対応するcob遺伝子(cobsおよびcobT))、E:EcoR I;H,HindIII ;X:XhoI。
第38図ニブラスミドルXL1286、pXL1303、pXL1324、pX L149QBおよびpXL1557およびpXL519の構成。配列決定した断 片の位置は、この図面の上部のクラスターの制限地図に見える:それは3.9k bのSalI−5all−8alI−BamHI断片である。プラスミドは次の 方法で構成する。cobU遺伝子および下流を含有する2kbのBgl I I −EcoRI断片をpXL519から切除し、次いで精製し、pKT230のB amf(IおよびEcoRi部位においてクローニングして、プラスミドpXI 、1286を生成する。切頭したcobV遺伝子、cobU遺伝子および下流の 配列を含有する2、7kbのSs t I−EcoRI断片をpXL519上で 切除し、次いで精製し、そしてpKT230の5stIおよびEcoRIにおい てクローニングして、プラスミドpXL1324を生成する。切頭cobV遺伝 子および上流の配列を含有する1、6kbの5stI−SstIをpXL519 から切除し、次いでpKT230の5stI部位においてクローニングして、p XL1303を発生させる。3.85kb0)Sst l−5s t I−Ba mHI断片を、BamHIでpXL519で完全に消化し、そして5stIで部 分的に消化した後、精製する。
次いで、この断片をpKT230のBamHIおよび5stI部位においてクロ ーニングして、pXL1490Bを発生させる。プラスミド1pXL557を次 の方法で構成する: 9kbのHindl II−BamH1断片をpXL51 9から切除し、そして精製し、次いでE、coliのDNAポリメラーゼ■の大 きい断片でフィルインする。このインサートをEcoRIで消化したpRK29 0 (Ditta et al、、1981)の中にクローニングし、次いでE 、coliのDNAポリメラーゼ■の大きい断片で処理して末端を平滑にする。
括弧内に示す制限部位は、クローニングの間に消失した部位に相当する。1、R 3FIO10(Degraff et al、、1978)のPstI−5st I断片:2、pAcYc177(Bagdasarian et al、、19 81)のPs t I−BamHI断片;B、BamHI ;Bg、Bglll ;C5C1aI;E、、EcoRI:H,HindllI;P。
PstI ;S、5stI ;Sa、5alI ;X、Xhol ;Xb、Xb aI;Tet’、テトラサイクリン抵抗性遺伝子:Km’、カナマイシン抵抗性 遺伝子:Sm’、ストレプトマイシン抵抗性遺伝子。
第39図:pXL519の9kbのHindI I I−BamHTインサート の挿入の研究。トランスポゾンの挿入を、pXL1557の中にクローニングさ れた9kbのHindIII−BamHIインサート上でマツピングする。菌株 5C510Rif’の中への染色体の挿入をボックスで囲み、そうでないものは 菌株5BL27Ri f’の中に導入される。プラスまたはマイナスのしるしは 各挿入の下に示し、この挿入を有する菌株のCob表現型を示す。プラスミドp XL1557 :Tn5Spによる菌株G2040の相補性の不存在(または相 補性)を、各挿入より下にマイナス(またはプラス)で示す。第36図に記載す るプラスミドのインサートを示す。これらのプラスミドの上に位置しそしてトラ ンスポゾンの挿入と整列したプラス(またはマイナス)のしるしは、プラスミド によるトランスポゾン突然変異した菌株の相補性(または不存在)を線図的に示 す。配列から推定されるオーブンリーディングフレームを、また、この図面に記 載する(ORF18〜21)、ならびに対応するcob遺伝子(cobUおよび cobV))。
第40図:4.3kbの断片の遺伝子の各々、それぞれ、cobX、cobsお よびcobL、の解読配列を示す。これらの配列によりエンコードされるC0B XSCOBSおよびC0BTタンパク質の配列は、それぞれのcobX、cob SおよびcobTの下に見られる。凡例は第15図についてのそれと同一である 。
第41図:3.9kbの断片の遺伝子の各々、それぞれ、cobUおよびcob V、の解読配列を示す。これらの配列によりエンコードされるC0BUおよびC 0BVタンパク質の配列は、それぞれのcobUおよびcobVの下に見られる 。凡例は第15図についてのそれと同一である。
第42図・A110%の5DS−PAGE中で分析した菌株E、c。
1i BL21 pLysS pET3bおよびE、coli BL21 pL ysS pXL1937の全体のタンパク質。レーン1、BL21 pLysS  pET3b;レーン2、E、coli BL21pLysS pXL1937 ゜B110%の5DS−PAGE中で分析した菌株菌株E、coli BL12 、E、coli BL12 pXL1874およびE、coli BL21 p XL1875゜レーン1、E、coli BL21;レーン2、E、coli  BL21 pXL1874 :レーン3、E、coli BL21 pXL18 75゜マーカーの分子量は示されている。過度に発現したタンパク質に相当する バンドは矢印で示す。
第43図:シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudom。
nas denitrificans)の13144bpの5all−3al  l−3al l−5al I−Bgl I I−Bgl II断片の両者の鎖の ヌクレオチド配列。上部に位置する鎖は、第46図に表す制限地図の断片の左か ら右の向きに相当する左から右の方向において5′から3′に読むべきである。
第44図:シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudom。
nas denitrificans)の13144bpの5all−3a ]  l−3a 11−Sa l I−Bgl I I−Bgl I I断片の制限 地図。存在する制限部位の1または2以上の位置を配列決定した断片上の切断し た番号の増加する順序で示す1位置は第43図に表す配列に相当する。
第45図:ソユードモナス・デニトリフィカンス(Pseudom。
nas denitrificans)の13144tlの5all−3a I  l−5a 11−8a l I−Bgl I I−Bgl I I断片の6つ のリーディングフレームについてのステンドン(Staden)およびマフラチ ラシ(MacLachlan)(1982)のプログラムを使用する、コドンの 優先性に基づいて解読フレームの確率の分析。同一の解読鎖に属するフレームに ついて、最も可能性があるフレームは、停止コドンにより中断されていない点線 がこのフレームのための確率の線より下に配置されているフレームである。
1 ヌクレオチド1〜2266に延びる配列。この分析により、オーブンリーデ ィングフレーム22が同定できる。それは位置429におけるATGにおいて開 始し、そして位置1884におけるTGAにおいて終わる。
2、ヌクレオチド2266〜4000に延びる配列。この分析により、オーブン リーディングフレーム23が同定できる。それは位置3364におけるATGに おいて開始し、そして位置3886におけるTGAにおいて終わる。
3、ヌクレオチド3800〜5000に延びる配列。この分析により、オーブン リーディングフレーム24が同定できる。それは位置3892におけるATGに おいて開始し、そして位置4954におけるTGAにおいて終わる。
4 ヌクレオチド5000〜9000に延びる配列。この分析により、オーブン リーディングフレーム25が同定できる。それは位置5060におけるATGに おいて開始し、そして位置8885におけるTGAにおいて終わる。
5 ヌクレオチド9000〜9700に延びる配列。この分析により、オーブン リーディングフレーム26が同定できる。それは位置9034におけるATGに おいて開始し、そして位置9676におけるTGAにおいて終わる。
6、ヌクレオチド9600〜13144延にびる配列。この分析により、オーブ ンリーディングフレーム27.28.29および30が同定できる。それらは、 ことに、位置9678.10895.11656および13059におけるAT Gにおいて開始し、そして位置10101.10304.12181および12 366におけるTGAにおいて終わる。オーブンリーディングフレーム28およ び30は、すべての他のオーブンリーディングフレームに相当する解読鎖に対し て相補性の鏡上に存在する。
第46図:i3.4kbのEcoRI−Bgl I I−EcoRI−BglI I断片、9.1kbのEcoRI断片の中へのトランスポゾンTn5SI)の挿 入の位置、プラスミドpXL189のインサートの中のトランスポゾンTn5の 挿入の位置ならびに菌株5C510Ri f’:Tn5SI)の相補性について の実験の間に使用した種々のプラスミドのインサート。プラスミドによる突然変 異5C510Rif’:・Tn5Spの相補性は、(十)−親の5C510Ri f’−のレベルの5%〜05〜5%、あるいは(−)−相補性の不存在、すなわ ち、SC510Rif’−より1000倍少ない、プラスミドのインサートを線 図的に示す線より直ぐ上に位置し、そして対応する突然変異の挿入部位と整列す る。プラスミドpXL189のインサートの中へのトランスポゾンTn5の挿入 のマツピングより下において、アグロバクテリウム・ツメファシェンス(Agr obacterium tumefaciens)突然変異G632およびG6 33についてのこれらの突然変異のプラスミドの相補性(+)または相補性の不 存在(−)が示されている。この図面の右の部分上に、異なるプラスミドによる 突然変異G622、G623およびG630 (Cameron et al、  、1989)の相補性を示す表が存在する:(+)一完全な相補性、親の5C 510Rif゛−のレベルの100%−1(・)一部分的相補性、5C510R if゛−のレベルの10〜50%、あるいは(−)−相補性の不存在。
挿入を示す異なるプラスミドは次のようにして構成する(断片はpXL156ま たはpXL157から切除する):pXL618はpKT230の同一部位にお いてクローニングした2゜5kbのEcoRI−BamHIに相当する(Bag dasarianet al、 、1981); pXL593はpKT230のBamHI部位においてクローニンクした3、1 kbのBamHIに相当する(Bagdasar 1anet al、 、19 81): pXL623はpXL59のBamHI−3aI I部位においてクローニング した1、9kbのBamHI−Xhol断片に相当する(Cameron et  al、 、1989);pXL1909はpKT230のBamH1部位にお いてクローニングした8、4kbのB amHI −B amHI −B am HIに相当する(Bagdasarian et al、、1981);pXL 221はpXL59の同一部位においてクローニングした1゜6kbのEcoR I−C1aI断片に相当する(この断片がクローニングされたClaI部位はp XL59のマルチ部位のClaI部位である)(Cameron et al、  、1989):pXL1908および1938は同一挿入、すなわち、Xba Iリンカ−が付加された、6.5kbのXhoI−BamHI−BamHI断片 に相当する;このインサートはpXL435のXbaI部位において両者の向き にクローニングする(Cameron et al、 、1989);図面上に 位置した矢印は2つのプラスミドのインサートの末端に関するカナマイシン抵抗 性遺伝子の位置を示す:pXL208はpKT230のBamHI部位において クローニングした5、2kbのBamHIに相当する(Bagdasarian et al、 、1981); pXL297はpKT230のEcoRI部位においてクローニングした9、1 kbのEcoRIに相当する(Bagdasarianet all、1981 ): 断片の配列決定により定められたオーブンリーディングフレーム(PRF)(O RF22〜30)、ならびに対応するCOb遺伝子が示されている:矢印は転写 の極性を示す。
ESEcoRI ;B、BamHI ;BgSBgl II :CI、C1aI  ;Sau、5au3AI ;X、Xhol ;第47図・13.4kbの断片 の遺伝子の各々、それぞれ、cobQ。
cobPおよびcobW、cobNおよびcoboの解読配列を示す。
これらの配列によりエンコードされるC0BQ、C0BP、、C0BW。
C0BNおよびco3oタンパク質の配列は、それぞれのcobQ。
cobPおよびcobW、cobNおよびcoboの下に見られる。凡例は第1 5図についてのそれと同一である。
第48図:A−メタノバクテリウム・イバノビイ(M、i v a n o v ll)のSUMTのNH2末端の配列およびオリゴヌクレオチド923.946 .947:−1この位置において、残基が決定することができないこと意味、ア ンチセンスオリゴヌクレオチドについて、配列の下に示したアミノ酸は示したア ンチコドンに相当する。B−オリゴヌクレオチド946および947をもつメタ ノバクテリウム・イバノビイ(M。
1vanovi i)のSUMTの構造遺伝子に対して内部の断片の酵素の増幅 の調製。
第49図 組み換え複製の形態pG10の構成。増幅により得られた615bp の断片をHindlIIおよびEcoRIで消化し、次いで記載したように精製 した。次いで、この断片を同一酵素で消化したファージM13mp19の複製形 態と結合する。組み換えクローンをこのテキストに記載されているように見いだ す。
第50図二種々の酵素で消化し、アガロースゲルの電気泳動により分割し、次い で前述したようにナイロン膜上に移した。この膜を前述したようにpG10プロ ーブとハイブリダイゼーションさせる。1、HindIII−BglIl、2、 Kpnl−BgllI;3、EcoRI−Bglll:4、BgllI−Pst Ioこのプローブとハイブリダイゼーションする異なる断片の大きさはkbで示 す。
第51図:メタノバクテリウム・イバノビイ(M、1vanovi i)の95 5bpの断片の両者の鎖のヌクレオチド配列。上部に位置する鎖は、左から右の 方向に5゛から3′に読む。
第52図: 955bpの配列から得られたメタノバクテリウム・イバノビイ( M、1vBnovii)のcorA遺伝子の解読配列。C0RAタンパク質の一 次配列は、また、示されている。アミノ酸はそれらのコドンの上に示されており 、そして停止コドンは星印で表示されている。
メタノバクテリウム・イバノビイ(M、1vanovif)のC0RAタンパク 質の主な物理的性質、すなわち、アミノ酸組成、数および百分率、分子量、極性 の指数、等電点および1mg/lの精製したタンパク質を含有する溶液の280 nmにおける光学密度。メタノバクテリウム・イバノビイ(M、1vanovi i)のC0RAタンパク質の親水性プロフィルは:このプロフィルはホップ(H opp)およびウッヅ(W。
dds)(1981)のに基づいて得られた。正の値は親水性であるタンパク質 の領域に相当する。アミノ酸の位置は横座標として示し、そして親水性指数の値 は縦座標として示されている;この値が正であるとき、これはタンパク質がこの 領域において親水性であることを示す。
第53図:シュードモナス・デニトリフィカンス(P、denitrifica ns)のC0BAおよびメタノバクテリウム・イバノビイ(M、1vanovi  i)のC0RAのタンパク質の比較。タンパク質はカネヒサ(Kanehis a)(1984)のプログラムにより整列した。=、同一のアミノ酸ニー、相同 性アミノ酸、上で定義した基準のに基づ((参照、第22図および第23図)。
第5・4図 プラスミドpXL1832およびpXL1841の構成。
記載され、この図面に配置されている凡例により、この構成に従うことができる 。
クローニング、分子生物学および生化学の一般技術分子生物学の古典的方法、例 えば、塩化カルシウム/臭化エチジウムの勾配のプラスミドDNAの遠心、制限 酵素による消化、ゲル電気泳動、アガロースゲルからのDNA断片の電気溶離、 E、coliなどの中の形質転換は文献に記載されている(Maniatis  et al、、1982、Au5bel et al 、1987)。
制限酵素はニュー−イングランド・バイオラプス(New−England B iolabs)(Biolabs)、ベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ(B ethesda Re5earch Laboratoies)(BRL)また はアマ−ジャム・リミテッド(Amersham)から供給された。リンカ−の オリゴヌクレオチドはBiolabsから供給された。
結合のために、DNA断片をそれらの大きさに従い0. 7%のアガロースまた は8%のアクルアミドゲル上で分割し、電気溶離により精製し、フェノールで抽 出し、エタノールで沈澱させ、次いで50ミリモルのTris−HCI緩衝液p H7,4,10ミリモルのNaC12,10ミリモルのDTT、2ミリモルのA TP中で、ファージT4DNAリガーゼ(Biolabs)の存在下にインキュ ベーションする。
必要に応じて、突出した5′末端を有するDNA断片を次の緩衝液の中で37℃ において30分間子ウつ腸アルカリ性ホスファターゼ((、IP、Pharma cia)で処理することによって脱リン酸する=100ミリモルのグリシン、1 ミリモルのMgCl 2、lミリモルのZnCl2、pH10,5゜同一技術を 突出または平滑3゛末端の脱リン酸のために使用するが、処理を37℃において 15分間、次いで56℃において15分間実施する。酵素は反応混合物を1%の SDSおよび100ミリモルのNaC1の存在下に68℃に15分間加熱するこ とによって不活性化し、次いでフェノール/クロロホルムで抽出し、そしてエタ ノール沈澱する。
突出5゛末端のフィルインをE、coliのDNAポリメラーゼ■のクレノー断 片(Biolabs)で実施する。この反応は室温において50ミリモルのTr is−E(CI緩衝液pH7,2,0,4ミリモルのdNTPs、10ミリモル のMg5O< 、0.1ミリモルのDTT。
50mg/mlのBSAの中の30分間実施する。突出3′末端のフィルインを ファージT4DNAポリメラーゼ(Biolabs)の存在下に製造業者の推奨 に従い実施する。突出末端の消化を81ヌクレアーゼ(BRL)を使用する制限 処理により製造業者の推奨に従い実施する。
リンカ−のオリゴヌクレオチドを既に記載されているようにDNA断片の末端上 に付加する(Man i a t i s、1982)。
オリゴデオキシヌクレオチドを使用する試験管内突然変異誘発は、タイラー(T aylor)ら、1985により開発された方法に従い、アマ−ジャムから入手 されるキットを使用して実施する。
結合したDNAを受容性とした菌株を形質転換するニブラスミドについてE、c ol i MC1060[D (lacIOPZYA)X74、ga IU、g a IKX s t rA’、hsdRコまたはバクテリオファージM13から 誘導されたファージの複製形態についてE、coliTGl [D (lac  proA、B) 、5upE1 thiShsdD5/F’ traD36、p roA”、B1.1aclq、IacZDM15]。
プラスミドDNAは、バーンポイム(Birnboim)およびドリイ(Do  l y) 、1979の技術に従い精製する。プラスミドDNAのミニ調製物は フレイン(Klein)ら、1980のプロトコルに従いつくる。グラム陰性バ クテリアの染色体DNAの調製物は既に記載されているようにして生成する(C ameron et al、 、1989)。
放射性プローブは既に詳述されている方法に従いニック翻訳により調製する(R 4gby et al、 、1977)、DNA配列のハイブリダイゼーション ならびにニトロセルロース膜上のニコチン酸の固定化は既に記載されているよう にして実施する(Cameron etal、 、1989)。所望の組み換え クローンの小さい確率が存在するクローニングにおいて、組み換えクローンは既 に記載されているようにフィルター上のハイブリダイゼーション後に見いだされ る(Maniatis et al、、1982)。
DNA断片のヌクレオチド配列は連鎖停止法により決定する(Sanger e t al、 、1977)o反応混合物において、dGTPを7−ジアザ−dG TPで置換して、DNAの中のGCの高い百分率により引き起こされるアガロー スゲルの電気泳動の間のバンドの抑制を回避する。
細菌学的部分のために使用する培地は既に発表された(Maniatis et  al、 、1982)、PS4培地の中の培養は既に記載されているように実 施する(Came ran e t a I、、1989)+ンユードモナス・ デニトリフィカンス(Pseudomonas denitrificans) 菌株5C510Rif’およびG2Rif’を次のようにして培養する:PS4 培地(25ml)および、必要に応じて、各菌株かをもつプラスミドのための選 択的抗生物質を含有する250m1のエルレマイヤーを、L培地(Miller  1972)の中の飽和予備培養物の1/100希釈物および、必要に応じて、 各菌株かをもつプラスミドのための選択的抗生物質で接種する:これらの培養物 を30℃において6日間インキュベーションし、次いでマスト(must)をコ バラミンについて分析するか、あるいは経路のある酵素の酵素的活性について分 析する。アグロバクテリウム・ツメファシェンス(Agrobacterium  tumefaciens)、シュードモナス中プチダ(Pseudomona s putda)およびリゾビウム・メリロチ(Rhizobium meli loti)を30℃において培養する;ただし特記しない限り、それらはL培地 中で培養する。
バクテリアの接合は既に記載されているように実施する(Came ron e t al、 、1989)。
全体のタンパク質の抽出物を既に記載されているように生成する(Ausube l et al、 、1987)。
変性条件下にアクリルアミドゲル中のタンパク質の分析的電気泳動(SDS−P AGE)は、既に記載されているように実施する(Ausubel et al 、 、1987)oファストシステム(PhastSystem)装置(Ph  a rma c i a)をラエンリ(Laeml i)の不連続的緩衝液系( Laemli、1970)を、また、使用する;異なるゲルを分析すべきタンパ ク質の分子量ならびにそれらの精製に従い使用する: ファストゲル(Pha s tGe I:’の勾配8−25フアストケル・ホモ ゲネアス(PhastGel Homogeneous)12.5 染色はクーマソンーブルー(Coomas i e b I ue)を使用して ファストゲル・ブルーR(Pharmacia)の助けにより、あるいはファス トゲル銀キット(Pharmac i a)を使用して製造業者のインストラク ションに従い実施する。
タンパク質のNH2末端配列は、エドマン(Edman)劣化技術により、自動 化配列決定装置(Applied Biosystems407A型)およびこ れにカップリングしたフェニルチオヒダントイン誘導体の同定のためのHPLC 装置を使用して決定する。
実施例1−Cab遺伝子を含有するシュードモナス・デニトリフィカンス(P、 den i t r i f i cans)のDNA断片の分離この実施例は 、Cob遺伝子を有するシュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudom onas denitrificans)のDNA断片の分離を記載する。それ らの断片は、アグロバクテリウム・ツメファシェンス(A、tumefacie ns)およびシュードモナス・プチダ(P、putda)のCob突然変異のた めの相補性実験により実証した(Cameron et al、 、1989) 。
これらのCob突然変異は、ミラーの技術(Miller et al、、19 72)に従いN−メチル−N′−二トローN−二トロソグアニジンを使用する突 然変異誘発によるか、あるいはトランスポゾンTn5の挿入により得た。この方 法において、コバラミンを合成することができない菌株が実証され、そしてこと にp、putdaのCob突然変異G572およびA、tumefaCienS のCob突然変異G159、G161、G164、G169、G171、G25 8、G609、G610、G611、G612、G613、G614、G615 、G616、G620.G622、G623、G630、G632、G633、 G634、G638、G642、G643、G2034、G2035、G203 7、G2038、G2039、G2040、G2041、G2042およびG2 043が実証された。
同時に、P、deni tri f 1cansのゲノムのDNAのライブラリ ーを移動可能な広い宿主範囲のベクターpXL59の中で、制限酵素の存在下に 5μgのDNAの消化により産生ずる(Cameronet al、 、198 9)。
相補性により、いくつかのプラスミドを分離し、P、putdaおよびA、tu mefaciensのCob突然変異を相補性とすることができる。これらのう ちで、プラスミドpXL151、pXL154、pXL556、pXL157お よびpXL519がことに指摘されるであろう。
これらのプラスミドを分離し、そしてDNA断片を切除し、精製し、そして制限 により分析することができた。これらの断片は第6図および第44図に表す:5 .4kbのC1al−HindI I l−HlndlII−HindlI!断 片、8.7kbのEcoRI−EcoRI断片、4.8kbのSa l l−3 a I l−3a l l−8a 11−3a l I −BglI断片、3. 9kbのSs t l−3s t I−BamHI断片および13.4kbのE coRI−Bg l I I断片。
実施例2−分離のDNA断片の配列決定この実施例は、シュードモナス・デニト リフィカンス(Pseud。
monas denitrificans)SC510のcob遺伝子を有する DNA断片の配列決定を例示する。
21.5.4kbのC1al−HindIII−Hindll l−H1ndI II断片の配列決定 この断片は実施例1に記載するプラスミドpXL157の中に含有されている。
切除後、5.4kbの断片の下位断片をファージM13mp18またはM13m p19 (Norrander et at、 、1983)あるいはM13t g131またはM13tg130 (Kienyet al 、1983)の中 に両方の向きでクローニングした。次いで、ヘニコフ(Henikoff)(1 987)の方法により、欠失を試験管内で生成した。次いで、これらの欠失を連 鎖停止反応の合成プライマーとして「汎用プライマー」を使用して配列決定した 。これらの異なる欠失の間のオーバーラツプは、両者の鎖にわたって、5. 4 kbの断片の全体の配列の確立を可能とした(第7図)。この断片は5378b pからなる。第7図に記載する配列において、Clal部位前に、3つの制限部 位(PstI、5alIおよびXbaI)が見られ、これらのクローニングマル チ部位における配列決定を目的として問題のの断片のクローニングの間に現れた 。本発明において、このC1al−HindIII−HindlII−Hind III断片の配列について言及するとき、これは第7図に表されている配列であ り、ここで最初の22塩基はシュードモナス・デニトリフィカンス(Pseud omonasdenitrificans)のDNAに相当しない(こうして、 制限部位またはオーブンリーディングフレームの開始の位置のすべては第7図に 表す配列である)。
2.2.8.7kbのEcoRI−EcoRI断片のヌクレオチド配列 この断片は実施例1に記載するpXL151が有する。EcoR1部位ならびに この断片の右に位置する隣接する70bpはpXL59から由来し、pXL59 はシュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas denit rificans)SC510の5au3AI断片をクローニングすることによ ってpXL151を構成するために使用するベクターである。切除後、8.7k bの断片の下位断片をファージM13mp18またはM13mp19 (Nor rander et al、 、1983)あるいはM13tg130またはM 13tg131 (Ki eny e t a 1..1983)の中に両方の 向きでクローニングした。次いで、欠失をヘニコフ(Henikoff)(19 87)の方法により生成した。次いで、これらの欠失を連鎖停止反応の合成プラ イマーとして「汎用プライマー」で配列決定した。これらの異なる欠失の間のオ ーバーラツプは、8.7kbの断片の全体の配列を、両者の鎖にわたって、確立 することを可能とする。この断片は8753bpからなる。
2.3.4.8kbのSa 11−5a I l−3a I l−3a I I  −3alI−BglI断片の配列決定 この断片は実施例1に記載するプラスミドDXL154の中に含有される。この プロトコルは実施例22において使用するものと同一である。4.8kbの断片 の両者の鏡上の全体の配列を第32図に表す。この断片は4749bpを含有す る。
24.3.9kbのSs t l−3s t I−BamHI断片のヌクレオチ ド配列 この断片は実施例1に記載するプラスミドpXL519の中に含まれる。このプ ロトコルは実施例2.2において使用するものと同一である。
3.9kbの断片の両者の鏡上の全体の配列を第33図に表す。この断片は38 55bpを含有する。
2.5.13.4kbのEcoRI−Bgl II−EcoRI−BgIII断 片のヌクレオチド配列 この断片は実施例1に記載するプラスミドpXL556およびpXL157の中 に含有される。使用するプロトコルは実施例2.2のそれと同一である。13. 15kbの断片の両者の鏡上の配列は第43図に表わす。それは13.4kbの 断片の全体の配列に相当し、ただしEc。
RI−3stI断片に相当し、この断片の左端に存在する250bpを除外する 。
これらのヌクレオチド配列から、最も少ない頻度で切断する酵素について制限地 図を得た(第6図および第44図)。シュードモナス・デニトリフィカンス(P seudomonas denitrificans)SC150のDNA中の GC塩基の百分率は比較的高< (65,5%)そして配列決定ゲル上の圧縮に おいてそれ自体現れる。これらの問題を回避するために、2つのアプローチを適 合させる:i)配列決定反応においてdGTPの代わりに7−ジアザ−dGTP を使用して、配列決定ゲル中の電気泳動の間に形成する二次構造を減少ii)両 者の鎖の配列決定。
実施例3−これらのヌクレオチド配列の分析・オーブンリーディングフレームの 決定 5.4kbのC1aI−HindIII−HindrII−HindIII ( 第7図) 、8.7kbのEcoRI−EcoRr (第8図)、4.8kbの Sa I l−3a I l−3a I l−3a I r−8a I I − BglI(第32図)、3.9kbのSs t l−8s t I−BamHr (第33図)および13.4kbのEcoRr−BgI r I−EcoRI− BglII(第43図)断片はオーブンリーディングフレームの定義を可能とす る。問題のDNAは高い百分率のGCを含有するので、オーブンリーディングフ レームは翻訳停止コドンの低い頻度にかんがみて多数である。ステイデン(St aden)およびマクラチラン(MacLachlan)(1982)を使用す るコドンの優先性に基づく解読フレームの確率の標準を実施する。それはオーブ ンリーディングフレームを特性決定し、このフレームは同−DNA鎖の他のフレ ームに関して解読である最大の確率を有し、この確率はシュードモナス@(Ps eudomonas)のバクテリアから由来する既に配列決定した遺伝子のコド ンの優先性に依存する。このようにして:3.1.5つのオーブンリーディング フレームを5.4kbのC1a1−Hindr r l−Hlndl I l− Hlndl I I断片について特性決定する。それらはフレーム1〜5と表示 し、そして5.4kbの断片の配列におけるそれらの位置は次の通りである(C l a I部位からHind111部位ヘノ5゛→3′配列):表:5,4kb のC1al−HindlI l−HlndI I l−H1ndIII断片の確 からしいオープンリーディングフレーム。配列中の位置は第7図に記載する配列 中の位置に相当する;解読鎖はこの図面において上の鎖に相当する5゛→3゛鎖 である。
これらのオープンリーディングフレームが解読フレームである確率の表示を、並 列の他のフレーム(合計5)について観測されるものとともに、第9図に記載す る。これらの5つのフレームは同−鎖によりエンコードされる。それらのうちで 4つ(オープンリーディングフレーム1〜4)は翻訳カップリングにおいて解読 フレームの特性を表す(Normak et al 、1983)、すなわち、 フレームx+1の翻訳開始コドンはフレームXの翻訳停止コドンとオーバーラツ プするか、あるいはこれらのコドンは非常に密接する。
32.8つのフレームを8.7kbのEcoRI−EcoRI断片について特性 決定する。それらは6〜13と表示し、そして8. 7kbの配列中のそれらの 位置を下表に記載する。
青:s、7kbのEcoRI断片の確からしいオープンリーディングフレーム。
配列中の位置は第8図に記載する配列中の位置に相当する。
この図面において、解読鎖は上の鎖に相当する。
これらのオープンリーディングフレームが解読フレームである確率の表示を、並 列の他のフレーム(合計6フレーム)について観測されるものとともに、第10 図に記載する。フレーム11を除外して、これらの8つのフレームは同−鎖によ りエンコードされる。それらのうちで4つ(7〜10)は翻訳カップリングにお いて解読フレームの特性を表す(Normak et al、、1983)、す なわち、フレームX+1の翻訳開始コドンはフレームXの翻訳停止コドンとオー バーラツプするか、あるいはこれらのコドンは非常に密接する。
33.4つのオープンリーディングフレームを4.8kbの5a11−3a l  l−8a l l−3a I l−3a I I−Bg I I断片ニツイて 特性決定する。それらは相14〜17と表示し、そして4.8kbの断片の配列 中のそれらの位置は次の通りである(SstI部位からBg111部位へ5′− 3′配列において):表:4.3kbのSa l l−3a I I −3a  l l−3a l l−8a 11−Bg11断片の確からしいオープンリーデ ィングフレーム。配列中の位置は第32図に記載する配列中の位置に相当し、こ こで上の鎖はその5゛→3′の向きで記載する。フレーム15.16および17 は、フレーム14と対照的に、上の鎖によりエンコードされる。
これらのオープンリーディングフレームが解読フレームである確率の表示を、並 列の他のフレーム(合計4)について観測されるものとともに、第34図に記載 する。フレーム15.16および17は同−鎖により、フレーム14は相補性鎖 によりエンコードされる。
3.4.4つのフレームを3.9kbのSs t l−3s t I−BamH 1断片について特性決定される。それらを18〜21と表示し、そして3.9k bの断片の配列中のそれらの位置を下表に記載する。
表:3.9kbのSs t l−3s t I−BamHI断片の確からしいオ ープンリーディングフレーム。配列中の位置は第33図に記載する配列中の位置 に相当し、ここで上の鎖の極性はその5°→3゛である。フレーム18および1 9は、フレーム20および21と対照的に、下の鎖によりエンコードされる。
これらのオープンリーディングフレームが解読フレームである確率の表示を、並 列の他のフレーム(合計4)について観測されるものとともに、第35図に記載 する。フレーム19および20は異なる方法で転写される。
3.5.9つのオープンリーディングフレームを13.1kbのEcoRI−B gl I I−EcoRI−Bgl I I断片について特性決定する。それら をフレーム22〜30と表示し、そして13.1kbの断片の配列中のそれらの 位置は次の通りである(EcoRIからBglIIへ5′−3′配列): 酉:13.lkbのEcoRI−Bglll−EcoRI−BglI■断片の確 からしいオーブンリーディングフレーム。配列中の位置は第43図に記載する配 列中の位置に相当し、ここで上の鎖はその5′→3゛の向きである。フレーム2 2.23.24.25.26.27および29は、フレーム28および30と対 照的に、上の鎖によりエンコードされる。
オーブンリーディングフレーム22.23.24.25および26が解読フレー ムである確率の表示を、並列の他のフレーム(合計5)について観測されるもの とともに、第45図に記載する。これらの5フレームは同−鎖によりエンコード される。
特表千5−506570 (20) 実施例4−cob遺伝子を有するDNA断片について遺伝学的研究この実施例は 、上で同定した異なるオーブンリーディングフレームおよびこれらの断片が有す るコバラミンおよび/またはコピナミドの生合成に関係する遺伝子の間に存在す る関係を示す。これらの遺伝子は後述するように遺伝学的研究により同定される 。
4.1.5.4kbの遺伝学的研究 pXL723は、研究し、pRK290のEcoR1部位にクローニングした断 片の右の部分に相当する2264bpのEcoRI−HindIII断片を含有 するプラスミドpRK290 (Ditta etal、 、1980)である (第11図)。この研究において使用した池のプラスミドの構成(pXL302 、pXL1397、pXL545、pXL545Ω、pXL556およびpXL 1500)を第11図および第12図に対する凡例に記載する。
挿入はプラスミドpXL723においてブルイジン(Bruijn)およびルブ スキ(Lupski) 、1984の技術を使用して得た。プラスミドpXL7 23の中へのトランスポゾンTn5の挿入お選択し、次いで5.4kbの断片に おいてマツピングした(第12図)。pXL723は、シュードモナス・プチダ (Pseudomonas putida)のCob突然変異G572およびア グロバクテリウム・ツメファシェンス(Agrobacterium tume faciens)のCab突然変異G634と相補性である。これらの挿入を不 活性化挿入の2つの群に分類される:Cob突然変異G572の相補性をもはや 可能しない群、またはCab突然変異G634の相補性を壊滅する群。
突然変異G572の相補性を不活性化する挿入はオーブンリーディングフレーム 4においてマンピングされる(これらは挿入15.27.68.81および97 )、オーブンリーディングフレーム4はそれゆえcab遺伝子に相当する。後者 をcobCと表示する。突然変異G634の相補性を不活性化する挿入はオーブ ンリーディングフレーム5においてマツピングされる(これらは挿入66および 107、第12図);オーブンリーディングフレーム4はそれゆえcob遺伝子 に相当する。後者をcobDと表示する。そのうえ、トランスポゾンTn5Sp ’をもつ挿入が産生された。トランスポゾンTn5Sp’は、実験室において、 プラスミドpHP45Q (PrentkiおよびKr1sch、1984)か ら由来するストレプトマイシン抵抗性遺伝子を含有するBamHIカッセットを Tn5のBamHI部位クローニングすることによって構成した(Jorgen esen et al、 、1979)oこれらの挿入はシュードモナス・デニ トリフィカンス(Pseudomonasdenitrifjcans)撹拌5 BL27Ri f’の染色体中で作った。菌株5EL27は、5C150をいく つかの突然変異誘発により誘導する、シュードモナス・デニトリフィカンス(P seudomonas denitrificans)の菌株である。5BL2 7はPS4培地上で5C150より10倍す(ないコバラミンを産生ずる。各々 がトランスポゾンの挿入を有する菌株5BL27Rif’の10,000クロー ンのうちで、30より多くはコバラミンを合成する能力を損失した。これらのク ローンのいくつかは、この実施例において研究した断片の中に挿入を有する。こ れらの挿入はサザン(Southern)法(Southern、1975)に 従う制限分析によりマツピングした。
これらの異なる突然変異におけるトランスポゾンの挿入部位を第12図に記載す る。これらの挿入のうちで、番号2639はcobC遺伝子の中に存在する。こ の挿入はプラスミドpXL302と相補性をもち、pXL302はcobC遺伝 子を含有する断片を有する(第12図)。2つの挿入を2636および2638 と表示し、これらはオーブンリーディングフレーム3の中に存在する。これらの 突然変異をコバラミンの生合成においてブロッキングされ、そしてそれらはプラ スミドpXL1397と相補性をもち、pXL1397はオーブンリーディング フレーム3のみを含有するが、cobCおよびcobD遺伝子を含有するプラス ミドpXL302と非相補性である(第12図)。これらの挿入の両者はそれゆ え他の遺伝子の中に存在する。オーブンリーディングフレーム3と、われわれは cobB遺伝子を関係づける。挿入2933をオーブンリーディングフレーム2 の中に配置する:それはオーブンリーディングフレーム2を含有するプラスミド pXL1500と相補性をもっ;この挿入はプラスミドpXL1397と相補性 をもち、pXL1397はcobBを含有し、そしてcobB中の2つの挿入と 相補性である。この場合において、挿入はそれゆえ他の遺伝子の中に存在する; オーブンリーディングフレーム2と、われわれはcobAと表示する遺伝子に関 係づける。
プラスミドpUc4Kから由来するカナマイシン抵抗性カッセット(Baran y et al、 、1985)は、プラスミドpUC8(VieraおよびM essing、1982)の中にクローニングしたC1aI (配列中の位置0 )−RsaI (配列中の位置1686)断片のNot1部位に導入する:問題 のNotI部位はフレーム1中の位置177に位置する(参照、第7図における 配列):2つの挿入を適合させ、各々は抵抗性カッセットの異なる向きに相当し た。これらの断片は、各々抵抗性カッセットの挿入を有し、プラスミドpRK4 04 (Ditta et al、)の中にクローニングして、プラスミドpX L1630および1631を生成した。これらのプラスミドを接合的転移により シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonasdenitri ficans)SC510Rif’の中に導入し、次いで、プラスミドのだめの 選択的抗生物質(テトラサイクリン)の不存在下に1系列の培養/希釈により、 二重組み換え体が見いだされ、これらの組み換え体はプラスミドの断片を染色体 の断片と交換しており、そしてプラスミドを損失していた。2つの菌株はこれに より特性決定された。
i)カナマイシン抵抗性カッセットは染色体のNot1部位(フレーム1の中に 存在する)に挿入する。カナマイシン抵抗性遺伝子の転写の極性およびオーブン フレーム1のそれは反対である、ii)他方の挿入を5C150・1630Ri f’;抵抗性カッセットを同一部位に挿入するが、抵抗性遺伝子の転写は完全な オープンリーディングフレーム1の極性と同一の極性を有する。
これらの2つの菌株は、5C150のそれより少な(とも10倍低いコバラミン の合成速度を有する。
プラスミドpXL545Ωは、プラスミドpHP45Ωのスペクチノマイノン抵 抗性カッセットがBamHI部位に挿入されたプラスミドpXL545である。
このプラスミド(第12図)は、814bpのC1a1−HindlIr断片( ここでオーブンリーディングフレーム1のみは完全である)を含有し、突然変異 5C510: 1630Ri f’のみと相補性である。これは新しい遺伝子を 定義するために十分である。なぜなら、この突然変異は完全なオープンリーディ ングフレーム1のみを含有するプラスミドと相補性であるからである。オープン リーディングフレーム1はコバラミンおよび/またはコピナミドの生合成の経路 の遺伝子に相当する。この遺伝子をcobEと表示する。プラスミドpXL54 5Qによる突然変異5C510: 1631R4f’の相補性の不存在は、多分 cobAScobBScobCScobDおよびcobE遺伝子、あるいはそれ らの一部分が同一のオペロンに属するという事実、およびオペロンの転写方向の 転写を保存するcobE中の挿入がcobE遺伝子のトランス発現によってのみ 相補性であることができるという事実のためである。対照的に、突然変異5C5 10: 1631Ri f’は、その一部分について、cobAのcobE遺伝 子へのトランス発現を可能とするプラスミドとのみ相補性であることができる。
それゆえ、5.4kbのCoal−HindI I I −HlndII 1− HindIII断片は、cobA、cobB、cobc、cobDおよびcob Eと表示する5つのcob遺伝子を含有する。
4.2.8.7kbの断片の遺伝学的研究プラスミドpXL367は、EcoR 1部位(第13図)においてクローニングした8、7kbのEcoRI断片を含 有するpRK290(Ditta et al、 、1980)である。
プラスミドpXL367中のトランスポゾンTn5の挿入は、既に記載された技 術を使用して選択した(de BruijnおよびLupsi、1984)を使 用して選択した。8.7kbの断片中の挿入をマツピングした。同様な方法にお いて、トランスポゾンTn5の挿入は既に記載された方法(Stachel e t al、 、1985)に従い生成し、そしてマツピングした。トランスポゾ ンTn5の29の挿入およびトランスポゾンTn31acZの13の挿入がこう してマツピングされた。8.7kbの断片中のこれらの挿入の正確な位置を第1 4図に記載する。各々が8.7kbの断片の中に単一の断片を有するプラスミド を、アグロバクテリウム・ツメファシェンス(Agrobacterium t umefaciens)のcob突然変異、G164、G609、G610、G 611、G612、G613、G614、G615、G616、G620および G638の中に導入した。これらの突然変異はpXL367と相補性である。異 なる突然変異の相補性を可能としない挿入を探した。それらは対応する突然変異 の相補性の原因となる遺伝子の中の挿入に相当する。コバラミンの産生の特徴を 示す異なる突然変異の相補性の結果(Cob表現型)を第14図に記載する。組 み換え突然変異がプラスミドpXL367をもつ同一の突然変異により産生され るより3倍少ないコバラミンを産生ずる場合、それは非相補性と考慮する。研究 した突然変異、G164、G609、G610、G611、G612、G613 、G614、G615、G616、G620およびG638のうちで、突然変異 した表現型に導くトランス発現ンの不活性化挿入の8つの異なるクラスが観察さ れる。これらのクラスは、これらの同一挿入をもつプラスミドpXL367によ り1または2以上の突然変異の相補性の不存在により挿入を特性決定する。それ ゆえ、各クラスは突然変異した遺伝子に相当する。同一クラスに属する挿入は互 いの側面に位!することが観察される。挿入の8つのクラスがこうして観察され 、これらは8つの遺伝子を明らかにする。挿入の各クラスは、対応する遺伝子の 中に含有されなくてはならない最小の断片を定める。第14図は、制限地図、お よび前述(実施例3)のオープンリーディングフレームに関して、各クラスによ り境界された領域の間の完全な相関関係を実証する。事実、挿入の各クラスにつ いて、トランスポゾンは単一のオープンリーディングフレームの中に含有される 8、7kbの断片の一部分の中に常に挿入されることが発見された。それゆえ、 挿入の各クラスは1つ、およびただ1つのオープンリーディングフレームと関連 する。それゆえ、上に示したオープンリーディングフレームの各々は、コバラミ ンおよび/またはコピナミドの生合成経路に関係するタンパク質をコードする。
オープンリーディングフレームの各々はコバラミンおよび/またはコピナミドの 生合成に関係する遺伝子に相当する。これらのオープンリーディングフレームを 、それぞれ、フレーム6〜13のためのcobF、cobGScobH,cob IScobJScobK、cobLおよびCobMについて言及する。制限地図 に関するこれらの遺伝子の位置を第14図に示す。
4.3−4.8kbの断片の遺伝学的研究プラスミドpXL1558は、pRK 290のEcoR1部位においてクローニングしたpXL154 (Camer on et al、 、1989)の12kbのHindl I l−Hlnd I I I断片を含有するプラスミドpRK290 (Ditta et al 、 、1980)である(第36図)。この研究において使用した他のプラスミ ド(pXL233およびpXL843)の構成を第36図に対する凡例に記載す る。
Tn5Sp挿入はプラスミドpXL1558において得た。まず、トランスポゾ ンTn5Spを含有する菌株を構成した:これは菌株C2110 (Stach el et at、、1985)をプラスミドpRK2013Tn5Sp(Bl anche et al、、1985)T形質転換することによって実施した: それは複製のCo1E1由来を有するので、プラスミドpRK2013Tn5s pはpolA−である菌株C2110中で複製しない。形質転換後に得られるコ ロニーは、スペクトマイシンに対して抵抗性であり、それゆえそれらの染色体の 中にトランスポゾンTn5SI)を有する;次いでコロニーを再分離し、次いで トランスポゾンの挿入を従来記載されているように菌株MC1060中でファー ジPIで形質導入する(Miller、1972)。菌株MCl060 Tn5 SI)をプラスミドpXL1558で形質転換する:次いでプラスミドpXL1 558を接合によりC600Rif’中のpXL2013を使用して移動化する 。次いで、テトラサイクリン(プラスミドpXL1558について)およびスペ クトマイシン(トランスポゾンについて)に対して抵抗性である接合体を選択す る。このような接合体は、トランスポゾンTn5Spが挿入されているプラスミ ドpXL1558を含有しなくてはならない。次いで、プラスミドpXL155 8の中に、より正確には12kbの断片の中に支持される挿入を制限消化により マツピングする。これにより、23の挿入が得られ、そして12kbのの断片上 にマツピングされる;この断片の中のこれらの異なる挿入の位置を第37図に表 す。これらの23の挿入を、p−X11588・・Tn5Spの接合的転移後、 菌株5C510Ri f’の染色体の中に導入し、次いでプラスミドpR751 を導入する。プラスミドpR751はpXL1558 (incp、Thoma sおよびSm1th、1987)と同一の不適合性群のトリメトプリム抵抗性プ ラスミドである。
pXL1558について非選択的(テトラサイクリンの不存在)であるが、pR 751およびトランスポゾンについて選択的(トリメトプリムおよびスペクトマ イシンの存在)に培養することによって、pXL1558:・Tn5Spが支持 する突然変異と染色体との交換およびまたpXL1558の分離は、既に記載さ れているように(Schell et al、、1988)、マーカー交換技術 により、二重相同性組み換えにより得られる。これにより選択される菌株はそれ らの染色体の中にトランスポゾンを有する。二重相同性組み換えはサザン法(S outhern、1975)により評価される。このようにして、12kbの断 片中の23の5C510Ri f’: :Tn5Sp菌株が同定された。
さらに、菌株5BL27Rif’(Blanche et al、、1989) 中のトランスポゾンTn5SI)のランダム突然変異誘発により得られる他のT n5Sp挿入を、サザン法(Southern、1975)に従い制限分析によ り12kbの断片上でマツピングした、参照、第37図:この菌株を5BL27 Rif’: :Tn5Sp1480と表示する。
コバラミンの合成レベルを、既に記載されているプロトコル(Cameron  et al、 、1989)に従いPS4培地中で培養した、これらの24の菌 株について決定し、モしてCob−表現型を親の5c510Ri f’ (SB L27Ri f’)より少なくとも1000 (または100)倍少ないビタミ ンB12を産生ずる菌株に帰属させる、第37図。
こうして、これらの染色体の挿入のうちで6はP、denitrificans におけるCob−表現型に導く、それらは挿入31.1.41.3.45.55 .22.1および1480である。
3つのプラスミドpXL233、pXL837 (Came ron et a t 、1.989)およびpXL843を、接合的転移により、C0b−表現型 を有する3つの菌株、すなわち、5C510Rif’;Tn5Sp31.1.5 C510Ri f’: :Tn5Sp45および5BL27Ri f’: :T n5Sp1480の中に導入する。これらの3つの突然変異の各々は、コバラミ ン合成について異なる相補的プロフィルを有する。事実、5BL27Ri f’ : :Tn5Sp1480はpXL837およびpXL843と相補性であるが 、pXL233と相補性ではない、突然変異5C510Ri f’: :Tn5 Sp45はpXL843と相補性である:突然変異5C510Rif’: :T n5Sp31゜1はプラスミドpxL843およびまたpXL843pXL23 3と相補性である(参照、第37図)。それゆえ、表わされるデータから、3つ の突然変異の相補性の結果に基づいて、3つの突然変異は異なること、そして、 それらの各々について、トランスポゾンTn5ST)は異なるCOb遺伝子の中 に挿入されていることが結論される。
さらに、プラスミドpXL1558: :Tn5Sp41.3、pXL1558  : :Tn5Sp45およびpXL1558 :Tn5Sp22゜1を、接合 的転移により、菌株G2035 (Came ron e t al 、198 9)の中に導入し、そしてそれらはそれと相補的ではない。
プラスミドpXL1558は、プラスミドpXL1558 : : Tn5Sp 3’1. 1対照的に、この突然変異と相補性である。
表現型および相補性のデータにより、挿入の3つのクラスを定めることができる :これらのクラスの各々は次の挿入により表される:31゜1、クラス1:45 .41,3.55および221、クラス2:1480、クラス3゜ 挿入の各クラスについて、トランスポゾンは、単一のオープンリーディングフレ ーム(ORF14.0RF16および0RF17、実施例3において定義した) の中に含有される4、8kbの断片の部分の中に常に挿入される。挿入の各クラ スは単一のオープンリーディングフレームに関連する。それゆえ、上に示すオー プンリーディングフレームは、コバラミンおよび/またはコピナミドの生合成経 路に関係するタンパク質をコードする。これらのオープンリーディングフレーム をフレーム14.16および17についてcobX、cobSおよびcobTと 呼ぶ。制限地図に関するこれらの遺伝子の位置を第37図に示す。オープンリー ディングフレーム15は、補酵素BI2の生合成に関係する遺伝子ではな4.4 −3.9kbの断片の遺伝学的研究pXL15571t、pRK290(DEc oRII<位1mおいてりo −ニングされたpXL519の9kbのHind I I I−BamHI断片を含有するプラスミドpRK290 (Ditta  et al、、1980)である(第38図)。この研究において使用する他 のプラスミドの構成(pXL1286、pXL1303、pXL1324)は第 38図に対する凡例に記載されている。そのうえ、pXL519の2kbのBg lII−Xbol断片(この配列中の位置は第33図に表されている=251お よび2234)を、プラスミドpXL435 (Camer。
n et al、)のBarnHI−8ai1部位においてクローニングしてp XL699を発生させる。
Tn5Spの挿入はpXL1557において実施例4.1に記載する技術に従い 得られた。プラスミドpXL1557の中にトランスポゾンTn5Spの挿入、 次いでpXL1557 : :Tn5Spと表示する、を選択した。9kbの断 片においてマツピングされるもの(第39図)を、43に記載されティるように 、pXL1557 : : Tn5Spの接合的転移および二重相同性組み換え によるマーカー交換後、撹拌5C510Rif’の染色体の中に導入した。
二重相同性組み換えをサザン法(Southern、1975)により評価した 。このようにして、20の5C510Rif’菌株を同定した。
さらに、菌株5BL27Rif’におけるトランスポゾンT n、 5 S p のランダム突然変異により得られた2つの他のTn5挿入(Blanche e t al、 、1989)を、サザン法(Southern、1975)に従う 制限分析により9kbの断片上でマツピングした、参照、第39図における挿入 1003および1147゜コバラミンの合成レベルを、既に記載されているプロ トコル(Cameron et al、 、1989)に従いPS4培地中で培 養した、これらの22の菌株について決定し、そしてCob−表現型を親の5C 510Rif’(SBL27Rif’)より少なくとも1000 (または10 0)倍少ないビタミンB12を産生ずる菌株に帰属させる、第39図。
わずかに4つの挿入1.1003.23および1147は、P、denitri ficansにおいてCob−表現型を生ずる。
4つのブラスミ)’pXL699、pXL1286、pXL1303およびpX L1324を、接合的転移により、Cob−表現型を有する4つの菌株、すなわ ち、5C510Ri f’: :Tn5Spl、5BL27Rif’: :Tn 5SplO03,5C510Ri f’: : Tn5Sp23および5BL2 7Ri f’: :Tn5SpH47の中に導入する。
プラスミドpXL699は最初の2つの突然変異(SC510Rif’: :T n5Spl、5BL27Ri f’: :Tn5SplO03)と相補性である が、プラスミドpXL1303はそれらと相補性ではなく、プラスミドpXL1 324は他の2つの突然変異(SC510Rif’: :Tn5Sp23および 5BL27Ri f’: :Tn5SpH47)と相補性であるが、プラスミド pXL1286はそれらと相補性ではない。
さらに、プラスミドプラスミドpXL1557 : :Tn5Splを、接合的 転移により、菌株G2035の中に導入し、そしてそれはそれと相補的ではない が、これに対してプラスミドpXL1557、pXL1557 : :Tn5S p6A、pXL1557 : :Tn5Sp54、pXL1557 : :Tn 5Sp48、pXL1557 : :Tn5Sp21、pXL1557 : : Tn5Sp8、pXL1557 : :Tn5Sp23を、また、接合的転移に より、導入し、これらはそれと相補性である(参照、第39図)。
表現型および相補性のデータにより、挿入の2つのクラスを定めることができる 。これらのクラスの各々について、トランスポゾンは、単一のオーブンリーディ ングフレーム(ORF19および0RF20、実施例3において定義した)の中 に含有される3、9kbの断片の部分の中に常に挿入される。
挿入の各クラスは単一のオーブンリーディングフレームに関連する。
上に示すオーブンリーディングフレームは、コバラミンおよび/または:ヒナミ ドの生合成経路に関係するタンパク質をコードする。これらのオーブンリーディ ングフレームをフレーム19および201こついてC0bvおよびc o b  Uと呼ぶ。フレーム18および21は補酵素11312の生合成経路に関係する 遺伝子ではない。制限地図に関するこれらの遺伝子の位置は第39図に示す。挿 入48.21および8はcobU、:cab■遺伝子との間にマツピングされる 。
4.5−13 4kbの断片の遺伝学的研究451.4327bpのEcoRI −Bgl I I断片についての研究 プラスミドpX!、、189 (Cameron et al、 、1989) は、少なくとも1つのcob遺伝子を含有し、3.1kbのインサートを有し、 これは、300bpを除外して、4. 2ekbのEcoRI−CIaI断片に 相当する(参照、第45図)。pXI、189を、従来記載されたように(De  BruijnおよびLupski (1984))、Tn5で突然変異誘発さ せた。これにより、13の挿入が、第46図に示すように、pXL189の挿入 の中にマツピングされた。これらの1;3の突然変異のプラスミド、ならびにp XL189を、pXL189(Came ron e t a 1..1989 )と相補性である突然変異である2一つのA、tumefaciensの突然変 異、G632およびG633、中で接合した。挿入58のみは不活性化突然変異 であることが証明された。この結果が示すように、2つの突然変異G632およ びG633は同一遺伝子における突然変異に相当し、そして、そのうえ、それら の相補性の原因となりうるP、denitrificansの遺伝子のみはオー ブンリーディングフレーム26に相当する(参照、第46図)。なぜなら、挿入 58はこのオーブンリーディングフレームにおいてマツピングされるからである ;さらに、このオーブンリーディングフレームにおいてマツピングされるのはこ の13の挿入のみである。それゆえ、cob遺伝子はオーブンリーディングフレ ーム26に関連する。
この断片の中で同定された4つのオーブンリーディングフレーム(オーブンリー ディングフレーム27〜30)がcob遺伝子に相当するかどうかを知るために 、プラスミドpHP45Ω(PrentkiおよびKr1sch、1984)か らのスペクチノマイシン抵抗性カッセットをこれらの遺伝子の各々の中に特別に 挿入し、次いでP、denitrificans 5C510Rif’の染色体 の中に相同性組み換えにより導入して、これらのオーブンリーディングフレーム の各々の中に挿入の突然変異を得た。この目的で、EcoRI−C1al断片( 第43図に表す配列においてそれぞれの位置8818および1308)を使用し た。この断片は、オーブンリーディングフレーム27〜30を有し、pXL15 7 (Cameron et al、 、1989)から精製した;C1aI末 端をE、coli DNAポリメラーゼのクレノー断片断片でフィルインした後 、EcoRIリンカ−をC1aI末端に付加した。次いで、この断片をプラスミ ドpUc13 (Viera et al、 、1982)の中にEcoRI部 位においてクローニングした。この構成されたプラスミドをpXL332と呼ぶ 。pHP45Ω(PrentkiおよびKr i sch、1984)からのス ペクチノマイシン抵抗性カッセットno挿入をpXL332について実施した。
これらの挿入は、別々に、Smal(位置10664、オーブンリーディングフ レーム28)、C1al(位置11678、オープンリーディングフレーム29 )およびNcoI(位置12474、オーブンリーディングフレーム30)部位 において、pXL332を対応する酵素で完全にまたは部分的に消化し、次いで 、必要に応じて、これらの末端をE、coliDNAポリメラーゼのクレノー断 片断片でフィルインし、次いでスペクチノマインン抵抗性遺伝子を含有するpH P45Q(PrentkiおよびKr1sch、1984)の2kbのSma  r断片と結合することによって実施した;これらの挿入は、第46図に示すよう に、それぞれ、G2、Ql、G3およびG4と表示する。次いで、これらの異な る挿入を有するEcoRI断片をpXL404 (Ditta et al、、 1985)の中に2つのEcoRr部位においてクローニングした。次いで、こ れらの異なる挿入を有する4つのプラスミドを、前述したように、5C510R if’の中に接合により導入する。次いで、プラスミドpR751(Thoma sおよびSmi th、1987)をこのトランス接合体の中に導入した。pR K404の4つの異なる誘導体および5C510Rif’の染色体が有する突然 変異の交換を記載したように選択することができた(参照、実施例4.3)。こ れにより4つの菌株が得られた。これらの菌株の各々は、4つのオーブンリーデ ィングフレーム27〜30の1つの中に抵抗性カッセットの挿入を有する。これ らの挿入はサザンブロソティング(Southern、1975)にょるゲノム のDNAの分析により評価した。これらの異なる菌株のコバラミン産生を研究し た。それらのすべてはPS4培地中の培養でCob十表視表現型した。この結果 が示すように、4つのオーブンリーディングフレームは補酵素Bli’の生合成 に関係しない。しかしながら、これらのフレームの1または2以上は、例えば、 補酵素B1□のメチルコバラミンへの転化、すなわち、他のコバラミンまたはな お他のコリノイドの合成に参加するタンパク質をコードすることができる。
4、5. 2.9.1kbのEcoRI−EcoRI断片の研究種々のプラスミ ドをこの研究において使用する;プラスミドpXL1560は、pRK290の EcoR1部位においてクローニングされたpXL156の9.1kbのEco RI−EcoRI断片(実施例1)を含有するプラスミドpRK290 (Di tta et al、 、1980)である(参照、第46図)。この研究にお いて使用した他のプラスミドの構成(pXL618、pXL593、pXL62 3、pXL 1909、pXL1938、pXL1908、pXL221、pX L208、pXL297)を第45図に対する凡例に記載する。
Tn5Spの挿入はプラスミドpXL1560において得た。プラスミドpXL 1560で形質転換した菌株MC1060Tn5Spを使用して、pXL156 0断片のの中へのトランスポゾンTn5Spの挿入を得た。これにより27の挿 入が得られ、そして9.lkbの断片上にマツピングされた:この断片中のこれ らの異なる挿入の位置を第4図に表す。これらの27の挿入を、pXL1560  : : Tn5Spの接合的転移および引き続くプラスミドpR751の挿入 後、菌株5C510Ri f’の染色体の中に導入した。プラスミドpR751 はpXL1560と同一の不適合性群のトリメトプリム抵抗性プラスミドである (lncP、ThomasおよびSmi th、1987) 。pXL1560 について非選択的(テトラサイクリンの不存在)であるが、pR751およびト ランスポゾンについて選択的(トリメトプリムおよびスペクチノマイシンの存在 )に培養することによって、pXL1560 : :Tn5Spが有する突然変 異とpXL1560の染色体およびまた分離との交換を得た。二重相同性組み換 えによるマーカーの交換のこの技術は、シェル(Sche l l)ら、198 8が既に記載する技術に等しい。こうして選択された菌株はそれらの染色体の中 にトランス接合体を有する。
二重相同性組み換えはサザン法(Southern、1975)により評価する 。このようにして、各々が9.1kbの断片の中にトランスポゾンTn5Spの 異なる挿入を有する27の5C510R4f’: :Tn5Sp菌株が同定され た。
コバラミン合成のレベルをPS4培地中で培養したこれらの27の菌株について 決定し、モしてCob−表現型を親の菌株5C510R1f゛より少なくとも1 00倍少ないビタミンBL2を産生ずる菌株に帰属させる、第46図。こうして 、これらの染色体の挿入の27のうちで18は、第46図に示すように、P、d enitrificansにおけるC0b−表現型に導くことが観察される。
挿入19.32.24.27.37.39.26.11および14はオーブンリ ーディングフレーム22においてマツピングされる(参照、第46図)。すべて のこれらの挿入は、オーブンリーディングフレーム22のみを含有するプラスミ ドpXL618と相補性である。われわれはこれから、オーブンリーディングフ レーム22は、われわれがcobOと呼ぶ、cab遺伝子に相当すると推定する 。オーブンリーディングフレーム23において挿入は得られなかった;しかしな がら、プラスミドpXL623は、このオーブンリーディングフレームのみを含 有しく参照、第46図)、アグロバクテリウム・ツメファシェンス(Agrob acterium tumefaciens)の2つのcab突然変異、G64 2およびG2043 (Cameron et al、 、1989)と相補性 である。それゆえ、オーブンリーディングフレーム23はcObpと表示するc ob遺伝子に相当する。オーブンリーディングフレーム24および25において マツピングされる挿入23.13.12.30.22.40.35.10および 17は、5C510Rif’におけるCob−表現型に導く。それゆえ、その産 生物がコバラミンの生合成に関係する、2つのオーブンリーディングフレームが 存在するように思われる。しかしながら、これらの挿入が3°側に位置する遺伝 子、例えば、coboに極性作用を有することを除外することができない。それ ゆえ、これらの突然変異の相補性を研究して、Cob−表現型が極性作用から生 じないことを決定することは適当である。
pXL556と相補性である、アグロバクテリウム・ツメファシェンス(Agr obacterium tumefaciens)のCab突然変異、G622 、G623およびG630を研究した。これらの突然変異は、唯一のcob遺伝 子としてcoboを含有するプラスミドpXL189 (Cameron et  al、 、1989)と相補性ではない。対照的に、それらはプラスミドpX L190gと相補性であり、このpXL1908は、オーブンリーディングフレ ーム27〜3oに加えて、coboおよびオーブンリーディングフレーム25を 含有する(参照、第45図)。オーブンリーディングフレーム27〜3oはこれ らの突然変異の相補性の原因となることができない。なぜなら、それらかをコー ドするタンパク質は補酵素f3+zの経路に参加しないからである。
それゆえ、観察される相補性はオーブンリーディングフレーム25のみを生ずる ことができる。さらIこ、この同一のオーブンリーディングフレ−ムにおいてマ ツピングされる5C510Ri f’Tn5Sp突然変異(これらは突然変異2 2.40.35.10および17である)はプラスミドpXL1908と相補性 である、参照、第46図、(coboおよびフレーム25を有する)が、これら のうちの少なくとも2つはCOb遺伝子としてcobOのみを含有するpXL1 89と相補性ではない。
これらの結果が明瞭に示すように、オーブンリーディングフレーム25はcob 遺伝子である;このcob遺伝子をcobNと表示する。
Cob−表現型を有する、5C510Ri f’Tn5Spの突然変異23.1 3および12はオーブンリーディングフレーム24においてマツピングされる。
これらの突然変異は、cobP遺伝子のみを含有するプラスミドpXL623と 相補性ではない。対照的に、これらの突然変異はcobPおよびオーブンリーデ ィングフレーム24を含有するプラスミドpXL593と相補性であり、これに よりオーブンリーディングフレーム24はそれらの相補性の原因となることが示 される。それゆえ、オーブンリーディングフレーム24はcob遺伝子であり、 これをcObwと表示する。
実施例5−遺伝子およびタンパク質 51〜5.4kbの断片 それゆえ、5つの遺伝子(cobA、cobB、cobC,cobDおよびc  o b E)が5.4kbのC1al−HindllI−HindIII−Hi ndlII断片上に定められる。それらは、それぞれ、次のCoBタンパク質を コードする: C0BA、C0BB、C0BC,C0BDおよびC0BE0遺伝 子(cobA−cobE)の解読部分、ならびにC0BA−COBEタンパク質 の配列は第15図に記載されている。これらのタンパク質の各々の性質は、また 、表されている(アミノ酸組成、等電点、極性の指数および親水性のプロフィル )。
5.2〜8.7kbの断片 それゆえ、8つの遺伝子が8.7kbの断片上に定められる。これらのcobF −cobM遺伝子は、それぞれ、次のCOBタンパク質をコードする: C0B F、C0BG、C0BH,COB I、C0BJ、C0BK、C0BLおよびC 08M0遺伝子(c o b F−c o bM)の解読部分、ならびにCOB F−COBMタンパク質の配列は、第16図に記載されている。これらのタンパ ク質の各々の性質をまた表す(アミノ酸組成、等電点、極性の指数および親水性 のプロフィル)。
563〜4.8kbの断片 3つの遺伝子(cobXScobS、cobT)が4.8kbのSaII−3a lI−8alI−3alI−8alI−Bgll断片上に定められる。それらは 、それぞれ、次のタンパク質をコードする: C0BX、C0B5およびC0B T0これらの遺伝子の解読部分、ならびにC0BX、C0B5およびC0BTタ ンパク質の配列を第40図に表す。
任意に、cobSの位置1512におけるATGを、位置1485に位置するも のよりむしろ、開始コドンとして選択した(参照、第32図)。
これらのタンパク質の各々の性質をまた示す(アミノ酸組成、等電点、極性の指 数および親水性のプロフィル)。
C0BTはアミノ酸214〜305に相当する親水性ポケットを有する。
54〜3.9kbの断片 2つの遺伝子(cobUおよびcobV)が3.9kbの5stl−5S t  l−BamHI断片上に定められる。それらは、それぞれ、次のタンパク質をコ ードする: C0BUおよびC0BV、これらの遺伝子の解読部分、ならびにC 0BUおよびC0BVタンパク質の配列を第41図に記載する。これらのタンパ ク質の各々の性質をまた示す(アミノ酸組成、等電点、極性の指数および親水性 のプロフィル)。
55〜13.4kbの断片 5つのcob遺伝子が13.4kbの断片上に定められる(cobQ。
cobP、cobW、cobNおよびcoboおよびc o b V) oそれ らは、それぞれ、次のタンパク質をコードする C0BQ、C0BP。
C0BWSCOBNおよびC0BO,これらの遺伝子(cobQ、c。
bP、cobW、cobNおよびcobO)の解読部分、ならびにC0BQ、C 0BP、C0BW、C0BNおよびC0BOタンパク質の配列を第46図に記載 する。これらのタンパク質の各々の性質をまた示す(アミノ酸組成、等電点、極 性の指数および親水性のプロフィル)。
ホップ(Hopp)およびウッヅ(Woods)(1981)のプログラムに従 い生成した、親水性プロフィルから、C0BVを除外したすべてのCOBタンパ ク質は、膜タンパク質と反対に、多分可溶性タンパク質である。なぜなら、疎水 性の大きいドメインの不存在が認められるからである。C0BVは、4つの長い 疎水性ドメインが認められるので(参照、第41図)、膜タンパク質であるか、 あるいは大きい疎水性ドメインを有する細胞質タンパク質である。
COBタンパク質のすべてのアミノ酸配列について、メチオニンはNH2末端位 置における最初のアミノ酸として示されている。このメチオニンは生体内で切除 されることがあることが理解される(Ben Ba5satおよびBaue r 、1984)。メチオニンアミノペブチターゼによるNH2末端のメチオニンの 生体内切除に関するルールは提案されていることが知られている(Hirel  et al、 、1989)。
そのうえ、これらのタンパク質の配列をゲンプロ(Genpro)タンパク質、 Genproは200アミノ酸より大きい推定上の解読部分により増大されるゲ ンバンク(Genbank)タンパク質の抽出(バージiン59)である、と、 カネヒサ(kanehisa)(1984)のプログラムに従い比較した。C0 BTを除外して、ゲンバンクのバージョン59について使用したパラメーターで 有意な相同性を実証することができなかった。事実、C0BTタンパク質は(ア ミノ酸)位置224と293との間に「酸性アミノ酸のコア」を有する(参照、 第40図):このタンパク質のこの部分において、2のうちで1より多いアミノ 酸はグルタミン酸またはアスパラギン酸の残基である;この酸性アミノ酸のコア は、カネヒサ(Kanehisa)(1984)のプログラムに従い、この領域 にわたってタンパク質を、また、このような酸性コアを有する他のタンパク質と 相同性とする。最も相同性のタンパク質は次の通りである:プラスモジウム・フ ァルシパルム(P l a smd i umfalciparum)のGAR Pタンパク質(Triglia etal、 、1988Lラツトの心臓のトロ ボニンT(JinおよびLin、1989Lヒトおよびラットのプロチモシン( EschenfeldおよびBerger、1986)、スペルミンに結合する アンドロゲン依存性のラットのタンパク質(Chang et al、 、19 87)、およびヒト、ラットおよびニワトリの「中程度の大きさの神経フィラメ ントのサブユニット」、タンパク質(Myers et al、1987、Le vy et al 、1987、Zopf et al 、1987)。酸性残 基に富んだこれらのコアの機能は未知である、しかしながら、この酸性コアは金 属カチオン、例えば、CO−の結合を可能とすべきであり、金属カチオンはC0 BTタンパク質にコバルトメタロチオネインの役割を与えか、あるいは金属カチ オンは他のタンパク質との相互作用を可能とすべきである。
実施例6−酵素の研究 6.1−精製した酵素活性からのCOBタンパク質およびそれらの遺伝子の同定 この実施例は、精製したタンパク質から、そのNH2末端配列が確立された後、 配列決定したcob遺伝子の中から対応する構造遺伝子を発見することができる 方法を記載する。
611、cobA遺伝子によりエンコードされるC0BAタンパク質の同定 シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas den lt  r i f i cans)SUMTの精製は記載された(F、B]anch e et al、 、1989)oこの精製されたタンパク質のNH2末端配列 は、前述の技術に従い決定することができた。最初の10のアミノ酸を同定した Met Ile Asp Asp Leu Phe Ala Gly Leu  Pr。
C0BAタンパク質のNH2末端配列(第15図)はこの配列に正確に相当する 。精製したSUMTの分子量は、12,5%の5DS−PAGE電気泳動により 推定すると、30.000である。C0BAタンパク質は、29.223のその 配列から推定された分子量を有する(第15図)。NH2末端配列と分子量との 間の対応は、C0BAタンパク質がSUMTに相当することを明瞭に示す。co bA遺伝子はSUMTの構造遺伝子である。
6.1.2、cobB遺伝子によりエンコードされるC0BBタンパク質の同定 。
a)コピリン酸a、C−ジアミドシンターゼ活性のアッセイこの実施例は、まだ 決して記載されてきていないコリノイドの生合成経路の活性のアッセイを例示す る。問題の酵素はコピリン酸a、C−ジアミドシンターゼ(CADAS)であり 、これは位置aおよびCにおけるコリンまたはデコバルトーコリン環系の2つの カルボン酸官能性のアミド化を触媒する(第17図)。NH2基のドナーはL− グルタミンであり、そしてこの反応は各カルボン酸官能性のアミド化当たり1個 のATP分子を消費する。下に記載するアッセイはコピリン酸のジアミド化反応 に適用される;わずかの変更(と(に330nmにおいてHPLCにおける検出 )を加えると、それはヒドロゲノビリン酸のジアミド化反応に適用される。
ATP (1ミリモル) 、MgCl2 (2,5ミリモル)、グルタミン(1 00μモル)、コピリン酸(50μモル)またはヒドロゲノビリン酸(50μモ ル)およびコピリンa、C−ジアミドシンターゼ(はぼ1ユニツトの活性)を含 有するインキュベーション混合物(0,1モルのTris−HCI pH8(2 50μm)を30℃において1時間インキュベーションする。このインキュベー ションの終わりにおいて、KCN(2,6g/I)および02モルのHCI ( 125μm)の水溶液(125μl)をこの混合物に添加し、次いでこれを80 °Cに10分間加熱し、その後5.000gで5分間遠心する。遠心した上澄み 液のアリコート(50μl)をHPLCにおいて分析する。それを25cmのヌ クレオンル5 C+sカラム上の注入し、そして緩衝液A中の0〜100%の緩 衝液で30分かけて溶離する。緩衝液A:11モルのリン酸カリウムp)[3, 5,10ミリモルのKCN、緩衝液B:Q、1モルのリン酸カリウムpH8,1 0ミリモルのKCN/アセトニトリル(1・1)。コリノイドを371nmにお ける紫外線吸収により検出する。酵素活性の単位は、記載条件下に1ナノモルの アミド基/時間を合成するために必要な酵素の量として定義される。
b)シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonasdenit rificans)のコピリン酸a、C−ジアミドシンターゼ活性の精製 この実験は、コバラミンの生合成経路に参加するシュードモナス・デニトリフィ カンス(Pseudomonas denitrificans)タンパク質を 精製できる方法を例示する。
実施例6. 1. 2a)に記載するアッセイを使用して、シュードモナス・デ ニトリフィカンス(Pseudomonas denitrifjcans)の コピリン酸a、C−ジアミドシンターゼ活性の精製を後述するように実施する。
典型的な精製実験において、プラスミドpXL1500 (参照、pXL150 0の記載について実施例4.1、ならびに第12図)が導入されている菌株5C 510Rif’の湿潤細胞(7g)を0. 1モルのTris−HCI pH7 ,7(30ml)の中に懸濁させ、そして4°Cにおいて15分間超音波処理す る。次いで粗製の抽出物を50.000gで1時間遠心することによって回収し 、そしてこの抽出物の一部分(10ml)を同一緩衝液で平衡化したモノ(Mo no)Q HRIO/10カラム上に注入する。タンパク質を直線のKCIの勾 配(0〜0.5モル)で溶離する。酵素活性を含有する分画(実施例6.2b) に記載する試験により実証される)を−緒にし、そして2.5mlに濃縮する。
25ミリモルのTris−HCI pH7,7(1ml)で希釈した後、タンパ ク質をモノQ HR515で分画し、上のKCIの勾配(0〜15モル)を使用 する。活性の分画を一緒にし、そして1.7モルの硫酸アンモニウムを含有する 0、1モルのTris−HCI pH7,7(1ml)を試料に添加し、次いで これをフェニルースペロース(Phenyl−Superose)(Pharm acia)カラムのりD?トゲラフイーにかけ、減少する硫酸アンモニウムの勾 配(1,0〜0モル)で溶離する。所望の活性を含有する分画を一緒にし、そし てバイオ−ゲル(Bio−Gel)HPHT (Bio−Rad)カラムのりo vトゲラフイーにかけ、リン酸カリウムの勾配(0〜0.35モル)で溶離する 。
この工程後、この酵素は95%より高い純度を有する。それは5DS−PAGE において汚染タンパク質を示さない。このタンパク質の純度はNH2末端配列の 独特性により確証される。この技術におけるその分子量は45.000である。
CADASの精製の異なる工程を、それらの精製ファクターおよびそれらの収率 とともに、下表に記載する。
表 CADASの調製 1 このファクターは精製の間に分画の比活性の増加から計算する。
C)シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonasdenit rif 1cans)のコピリン酸a、c−ジアミドシンターゼのNH2末端配 列およびこの活性をコードするシュードモナス・デニトリフィカンス(Pseu domonas denitrificans)の構造遺伝子の同定 この実施例は、コバラミンの生合成経路に参加するタンパク質のNH2末端配列 により、このタンパク質をコードする構造遺伝子を同定する方法を例示する。
実施例6. 1. 2b)に記載されているように精製した、シュードモナス・ デニトリフィカンス(Pseudomonas denitrificans) コピリン酸a、C−ジアミドシンターゼのNH2末端配列を前述したように決定 した。15の残基を同定した。
Ser Gly Leu Leu Ile ^1a ^la Pro ^la  Ser Gly Ser GlyCOBAタンパク質のNH2末端配列(第15 図)はこの配列に正確に相当するが、ただし、第15図に表す配列において、メ チオニンは直接の配列決定により決定したペプチド配列に先行する。これから理 解されるように、アミノ末端のメチオニンは生体内でメチオニンアミノペプチダ ーゼにより明確に切除される(Ben Ba5satおよびBauer、198 7)。精製したCADASの分子量は、12.5%の5DS−PAGE電気泳動 により推定して、45,000である。C0BBタンパク質は、45,676の その配列から推定される分子量を有する(第15図)。NH2末端配列と分子量 との間の対応が明瞭に示すように、C0BBタンパク質はCADASに相当する 。cobB遺伝子はCADASの構造遺伝子である。
6、 1. 3、cob I遺伝子によりエンコードされるC0BIタンパク質 の同定。
a)S−アデノシル−し−メチオニン:プレコリン−2メチルトランスフエラー ゼ活性のアッセイ この実施例は、まだ決して記載されてきていないコリノイドの生合成経路の活性 のアッセイを例示する。問題の酵素はS−アデノシル−し−メチオニン:プレコ リン−2メチルトランスフエラーゼ(SP2MT)であり、これはメチル基のS −アゾノンルーム−メチオニン(SAM)からプレコリン−2に転移してプレコ リン−3を生成することを触媒する(第18図)。因子IIおよびIIIは、そ れぞれ、プレコリン−2およびプレコリン−3の酸化生成物であり、プロピオニ バクテリウム・ノエルマニイ(Propionibacterium sher manii)(BattersbyおよびMacDonald、1982.5c ott et al、1984)の細胞抽出物から既に精製された;プレコリン −2およびプレコリン−3は補酵素B12生合成の仮定した中間体として認識さ れているが、それらはそれ自体決して精製されてきていない。この理由で、対応 する活性は決して前辺てアッセイまたは精製されてきていない。酵素反応の基質 、プレコリン−2、は、非常に不安定な分子であり、これは無限に微量の酸素の 存在下に自発的に酸化するので、貯蔵することができない(Battersby およびMacD。
nard、1982)。それゆえ、この酵素試験の原理は、プラスミドpXL1 500が導入されている菌株5C510Ri f’の酵素抽出物を使用して、要 求される瞬間に、SAMおよびδ−アミルプリン酸からプレコリン−2を発生す る可能性にある。インキュベーションは厳格に嫌気性条件下に実施することがで きる。
SP2MTを含有する分画は、0.1モルのTris−HCI pH7,7(1 ml)中で、5ミリモルのDTT、1ミリモルのEDTA。
100μモルの[メチル−3HコSAM(1μCi)、・0.8ミリモルのδ− アミルプリン酸およびシュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomo nas denitrificans)菌株5C510Rif’のpXL150 0の粗製の酵素抽出物(6mg)の存在下に30°Cにおいて3時間インキュベ ーションする。菌株5C510Rif’のpXL1500は強いSUMT活性を 含有する(F、131ancheet al 、1989)。インキュベーショ ンの間に生成したテトラビロール化合物を、DEAE−セファデックス(S e  p h a d e x)アニオン交換カラムに結合し、そして5%の硫酸を 含有するメタノール中で酸素の不存在下にエステル化する。次いで、ウロ°ゲン IIIのジメチル化およびトリメチル化誘導体をンリカゲルの薄層クロマトグラ フィーにより分割し、溶離系としてジクロロメタン/メタノール(98゜3:1 .7)を使用する(F、Blanche et al、 、1989)。SP2 MT活性は、得られたトリメチル化誘導体/生成した(ジおよびトリ)メチル化 誘導の量の比として表し、タンパク質の量を呼ぶ。
この試験において導入された5C510Ri f’のpXL1500抽出物は、 アッセイの条件下に検出可能なSP、MT活性を示さない(試験の間に生成した プレコリン−3/生成したプレコリン−2の比は005より小さい)。
b)シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonasdenit rificans)のS−アデノシル−L−メチオニン:プレコリン−2メチル トランスフエラーゼの精製この実験は、問題の活性についてのアッセイが存在す るとき、コバラミンの生合成経路に参加するシュードモナス・デニトリフィカン ス(Pseudomonas denitrificans)タンノ(り質を精 製できる方法を例示する。
タンパク質をプラスミドpXL253を含有する5C510Ri f’細胞から 精製する。これは、8.7kbのEcoRI断片が挿入されているプラスミドp KT230である(第13図)。典型的な精製実験において、プラスミドpXL 253が導入されている菌株5C510Rif゛の湿潤細胞(50g)を0.  1モルのリン酸カリウムp)f’7. 7.5ミリモルのDTT (250ml )の中に懸濁させ、そして4℃において15分間超音波処理する。50,000 gで1時間遠心した後、上澄み液をDEAE−セファデックスのカラム(10m lのゲル)に通過させて、テトラビロール化合物を除去する。これにより得られ た粗製抽出物のpHを0.1モルのKOHでpH7,7に調節する。硫酸アンモ ニウム飽和の33%および45%の間で沈澱するタンパク質を集め、そして01 モルのTris−HCI pH7,7,5ミリモルのDTT (40ml)の中 に溶解する。この溶液をセファデックスG−25のカラムに通過させ、10ミリ モルのTris−MCI pH7,7,5ミリモルのDTTで溶離し、そして集 めたタンパク質をDEAE−トリサクリル(Trisacryl)−Mカラム上 に注入する。タンパク質を0〜0.25モルのKCIの直線の勾配で溶離し、そ してSP2MT活性を含有する分画を一緒にし、そして上のようにしてセファデ ックスG−25のカラムに第2回目に通過させる。タンパク質の分画を10ミリ モルのTris−HCI pH7,7,5ミリモルのDTT中で平衡化したウル トロゲル(Ul t roge I)HA、(IBF)上に注入する。タンパク 質を5ミリモルのDTTを含有するO〜50ミリモルのリン酸カリウムpH7, 8の直線の勾配で溶離する。所望の活性を含有する分画を一緒にし、そして50 ミリモルのTris−HCI pH7,7,5ミリモルのDTT中で平衡化した モノQ HR515(Pharmacia)カラム上に注入する。SP2MTを KCIの直線の勾配(0〜2゜5モル)で溶離する。モノQ工程から出るとき、 銀塩で染色した12゜5%の5DS−PAGE電気泳動はこの酵素の純度が99 %より大きいことを明らかにする。これはタンパク質のNH2末端配列の独特性 により確証される。変性条件下に電気泳動から計算した分子量(125%の5D S−PAGE)は26,500である。SP2MTの精製工程およびそれらの収 率を下表に記載する。
c)SP2MTのNH2末端配列およびこの活性をコードする構造遺伝子の同定 この実施例は、コバラミンの生合成経路に参加するタンパク質のNH2末端配列 により、このタンパク質をコードする構造遺伝子を同定する方法を例示する。こ の実施例において、問題の構造遺伝子はSP2MTについてのそれである。
精製したタンパク質のNH2末端配列を前述したように決定した。最初の15の 残基を同定した Ser Gly Val Gly Val Gly Arg Leu Lie  Gly Val Gly ThrCOBIタンパク質のNH2末端配列(第16 図)はこの配列に正確に相当するが、ただし、第16図に表す配列において、メ チオニンはヌクレオチド配列から推定するペプチド配列に先行する。これから理 解されるように、アミノ末端のメチオニンは生体内でメチオニンアミノペプチダ ーゼにより明確に切除される(Ben Ba5SatおよびBauer、198 7)o精製したSP2MTの分子量は、12.5%の5DS−PAGEtlii k動i:より推定して、26,500である。COB Iタンパク質は、25, 878のその配列から推定される分子量を有する(第16図)。NH2末端配列 と分子量との間の対応が明瞭に示すように、C0BIタンパク質はSP2MTに 相当する。cobI遺伝子はSP2MTの構造遺伝子である。
61.4、cobH遺伝子によりエンコードされるC0BHタンパク質の同定。
a)プレコリン−8xムターゼ活性のアッセイこの実施例は、まだ決して記載さ れてきていないコリノイドの生合成経路の活性のアッセイを例示する。問題の酵 素はプレコリン−8xムターゼであり、これはプレコリン−8Xのヒドロゲノビ リン酸への転化の間のメチル基の位置C−11から位置C−12に転移すること を触媒する(参照、第19図における炭素原子の名称;PL68)。より一般に 、それはメチル基C−11のC−12への転移を触媒し、これによりコリン環系 に導く触媒である。この酵素はここでムターゼと呼ぶが、メチル基の転移が分子 内であるが、これは非常に確からしいことは正式に実証されてきていない。
酵素活性は、酵素分画の存在下に0.1モルのTris−HCI pH7,7, 1,ミリモルのEDTA中で30℃において1時間インキュベーションする間に おける、プレコリン−8x(5μモル)のヒドロゲノビリン酸への転化により実 証される。インキュベーションの終わりにおいて、この反応を80℃に10分間 加熱することによって停止しそして、3000xgで10分間遠心後、上澄み液 の中に存在する、形成したヒドロゲノビリン酸をHPLCにより分析する(参照 、実施例6. 1. 2゜a)。
b)プレコリン−8xムターゼの精製 シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas de、ni  tri f 1cans)のプレコリン−8xムターゼの精製は次のようにして 実施する。
この精製の間に、すべての緩衝液を+)H7,7に調節する。
典型的な精製実験において、pXL253 (8,7kbの断片がEcoRI部 位においてクローニングされたpKT230、第13図)を有しそしてPS4培 地中で培養後得られた、菌株5C510Ri f’の細胞(50g)を0. 1 モルのリン酸カリウム(200ml)の中に再懸濁させ、そして12分間超音波 処理する。50.000gで1時間遠心した後、上澄み液をDEAE−セファデ ックスのカラム(10mlのゲル)に通過させて、テトラビロール化合物を除去 する。これにより得られた粗製抽出物のpHを0.1モルのKOHで7.7に調 節する。硫酸アンモニウム飽和の40%および60%の間で沈澱するタンパク質 を集め、そして0. 1モルのTr i 5−HC1(50ml)の中に溶解す る。
次いで、この試料をウルトロゲル(Ul t rage ])AcA (IBF 。
フランス国)カラム(ゲル体積1.000m1)上に注入し、そしてタンパク質 を60m1/時間の流速で50ミリモルのTris−HCIで溶離する。活性を 含有する分画をプールし、そして5QmlのTris−HClと平衡化したDE AE−トリサクリル(Tr i s ac ry i)−M(IBF、フランス 国)カラム上に注入し、そしてタンパク質を0〜領 2モルのKCIの勾配で溶 離する。精製すべきタンパク質を含有する分画をプールし、そして10ミリモル のTris−HCIと平衡化したセファデックスG−25のカラムに通過させる 。タンパク質の分画を10ミリモルのTris−HCIで平衡化したウルトロゲ ル(Ultroge 1)HA (IBF、フランス国)上に注入し、タンパク 質を0〜0.1モルのリン酸カリウムの勾配で溶離し、次いで活性の分画を10 ミリモルのリン酸カリウム中でフェニル−セファ0−スCL (Pharmac ia)4Bカラムのクロマトグラフィーにかけ、このカラムを0.65〜0モル の硫酸アンモニウムの勾配で溶離する。これにより得られたタンパク質はタンパ ク質の純度は95%より大きい(125%の5DS−PAGE電気泳動および銀 塩による染色の結果に従う)。タンパク質の純度はN82末端配列の独特性によ り確証される。この技術を使用して計算したその分子量は22.000である。
プレコリン−8Xムターゼの精製工程およびそれらの精製収率を下表に記載する 。
1 このファクターはタンパク質の収率から計算する。
C)プレコリ〉−8XムターゼのNH2末端配列およびその構造遺伝子の同定 この実施例は、コバラミンの生合成経路に参加するタンパク質のNH2末端配列 により、このタンパク質をコードする構造遺伝子を同定する方法を例示する。
このタンパク質のN82末端配列を前述したように決定した。15の残基を同定 した Pro Glu Tyr Asp Tyr Ile Arg Asp Gly  Asn Ala Ile TyrCOBHタンパク質のNH2末端配列(第16 図)はこの配列に正確に相当するが、ただし、第16図に表す配列において、メ チオニンは前述の配列決定により決定されたペプチド配列に先行する。これから 理解されるように、アミノ末端のメチオニンは生体内でメチオニンアミノペプチ ダーゼにより明確に切除される(Ben Ba5satおよびBauer、19 87)。第2残基はプロリンであるので、この切除は既に述べたルールと一致す る(Hirel et al、 、1989)o精製したプレコリン−8Xムタ ーゼの分子量は、12.5%の5DS−PAGE電気泳動により推定して、22 ,000である。C0BHタンパク質は、22.050のその配列から推定され る分子量を有する(第16図)。NH,末端配列と分子量との間の対応が明瞭に 示すように、C0BHタンパク質はプレコリン−8xムターゼに4相当する。c obH遺伝子はプレコリン−8xムターゼの構造遺伝子である。
d)プレコリン−8Xみら調製、分離および同定プレコリン−8Xの典型的な実 験において、菌株5C510Rif’のpXL253の粗製酵素抽出物(100 0mgのタンパク質)を、領1モルのTris−HCI緩衝液pH7,7(10 0ml)中で、従来記載されたように(Battersby et al 、1 982)調製したトリメトルイソバクテリオコリン(1000ナノモル)、ED TA(1ミリモル)、ATP(100μモル) 、MgCL (250gモル)  、NADH(50μモル) 、SAM (50μモル)およびヒドロゲノビリ ン酸(20μモル)とともに嫌気的に30℃において20時間インキュベーショ ンする。インキュベーションの終わりにおいて、プレコリン−8Xは形成した優 勢のテトラピロール生成物である。それを分離し、そしてμBondapak  C18(Waters)カラムのHPLCにより精製し、リン酸カリウム緩衝液 pH5,8中の0〜50%のアセトニトリルの直線の溶離勾配を使用する。プレ コリン−8xの質量(m/z=880)およびそのメチルエステル誘導体(m/ z=978)の質量が示すように、それはヒドロゲノビリン酸と同一の実験式を 有する化合物である。紫外線/可視光線および蛍光の特性はヒドロゲノビリン酸 のそれらと非常に異なり、そしてその分子が2つの別々の発色団を有することを 示す。プレコリン−8x (Thibaut et al、、1990)とヒド ロゲノビリン酸との間の酵素異性化反応のみはメチルのC−11からC−12へ の移動であるので、プレコリン−8Xはヒドロゲノビリン酸の前の最後の中間体 であり、そして対応する反応は、ブレフリン−8Xムターゼにより触媒される、 メチルのC−11からC−12への移動である。
615、cobU遺伝子によりエンコードされるC0BUタンパク質の同定 a)ニコチネート−ヌクレオチド:ジメチルベンズイミダゾールホスホリボシル トランスフェラーゼ活性(第5図、反応5)。
この実施例は、コバラミンの生合成経路に直接関係する酵素活性のアッセイを例 示する。問題の酵素はニコチネート−ヌクレオチド:ジメチルベンズイミダゾー ルホスホリポフルトランスフエラーゼ(NN:DMBI PRT)(EC2,4 ,2,21)である。NN:DMBI PRT活性(はぼ5単位)を含有する分 画を、1ミリモルのNaMNにコチン酸モノヌクレオチド)および10μモルの DMBIの存在下に0゜1モルのグリシン−NaOH緩衝液pH9,7(500 μl)中の30℃において8分間インキュベーションする。次いで反応を80℃ に10分間加熱することによって停止し、反応混合物を水(4体積)で希釈し、 そしてこの溶液(100μI)を1.5cmのヌクレオチド(Nucleos  i 1)5−C8HPLCカラム上に注入し、0. 1モルのリン酸カリウムp H2,9/アセトニトリル(93ニア)混合物で1 m l /分の流速で溶離 する。α−リバゾール5゛ −ホスフェートをフルオリメトリー(励起:260 nm;放射>370nm)により検出および定量する。
酵素活性の単位はこれらの条件下に1ナノモルのα−リバゾール5゛−ホスフェ ート/時間を発生するために必要な酵素の量として定義される。
b)シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonasdenit rificans)NN:DMBI PRT活性の精製。
この実験は、コバラミンの生合成経路に参加するシュードモナス・デニトリフィ カンス(Pseudomonas denitrificans)タンパク質を 精製する方法を例示する。実施例6. 1. 5. a)に記載するアッセイを 使用して、シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas d enitrificans)NN:DMBI PRTの精製は後述するように実 施する。典型的な精製実験において、pXL1490Bが前述したように導入さ れた菌株5C510Rif’の湿潤細胞(]、Og)を使用する。プラスミドp XL1490Bは第38図に記載されている:このプラスミドはpXL519の 385kbのBamHI−3s t l−3s t I断片をクローニングする ことによって得た(参照、第38図)。それゆえ、このプラスミドはP、den itrificansのcobUおよびcobV遺伝子を有する。
細胞を、従来記載されたように、リビドマイシンを補充したPS4培地中で培養 し、PS4培地中で96時間培養した後、収穫する。それらを0、モルのTri s−HCI緩衝液p)(’7.2の(250m l )の中に再再懸濁させ、そ して4℃において15分間超音波処理する。粗製の抽出物を50,000gで1 時間遠心することによって回収し、その後間−と平衡化したDEAE−1−リス アクリルM(IBF、フランス国)カラムに通過させる。溶離液の10%(12 0mgのタンパク質)をモノQ HR10/10カラムで分画し、KCIの勾配 (0−0,6モル)を使用する。活性の分画をプールし、そして超遠心により2  m l i:、a縮し、次いで、30ミリモルのTris−MCI緩衝液pH 7,2(1体積)と混合した後、試料を前述のようにモノQ HR515カラム で第2回の分画を実施する。活性分画をプールし、次いで試料を硫酸アンモニウ ムを使用して1モルのモル濃度にし、そしてフェニルースペロースHR515カ ラムのクロマトグラフィーにかけ、減少する硫酸アンモニウム勾配(1〜0モル )で溶離する。所望の活性を含有する分画をプールし、超遠心により濃縮し、モ してBlo−3i1250ゲル透過カラムのクロマトグラフィーにがけ、20ミ リモルのリン酸ナトリウム150ミリモルの硫酸ナトリウムpH6,8で溶離す る。
この工程後、酵素の純度は95%より大きい。それは5DS−PAGEにおいて 汚染するタンパク質を示さない。この純度はNH,末端配列の独特性により確証 される。この技術におけるその分子量は35. 000である。NN:DMBI  PRTの精製工程を下表に記載する。
表:P、denitrificans NN:DMBI PRTの精製c)P、 denitrificans NN:DMBI PRTのNH2末端配列および この活性をコードするンユードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomo nas denitrificans)の構造遺伝子の同定 シュードモナス−デニトリフィカンス(Pseudomonas denitr ificans)NN:DMBI PRTのNH,末端配列を、実施例6. 1 . 5b)に記載するように精製し、前述の技術に従い実施した。最初の15の 残基を同定した:Ser Ala Ser Gly Leu Pro Phe  Asp Asp Phe Arg Glu LeuCOBUタンパク質のNH2 末端配列(第41図)はこの配列に正確に相当するが、ただし、第41図に表す 配列において、メチオニンは直接の配列決定により決定されたペプチド配列に先 行する。これから理解されるように、アミノ末端のメチオニンは生体内でメチオ ニンアミノペプチダーゼにより明確に切除される(Ben Ba5satおよび Bauer、1987)。精製したN−トランスグリコシダーゼの分子量は、1 2.5%の5DS−PAGE電気泳動により推定して、35.000である。C 0BUタンパク質は、34.642のその配列から推定される分子量を有する( 第41図)。NH2末端配列と分子量との間の対応が明瞭に示すように、C0B Uタンパク質はNN:DMBI PRTに相当する。cobU遺伝子はNN:D MBI PRTの構造遺伝子である。
d)DBIに対するNN:DMBI PRTの特異性この実施例は、P、den itrificans NN:DMBIPRTの特異性の研究により、問題のヌ クレオチド塩基の合成を実施するP、denitrificans NN:DM BI PRTの触媒性質を使用して、P、den i t r i f 1ca nsが種々のコバミドを生合成する方法を例示する。
コバラミンを合成する酵素基質は5.6−ジメチルベンズイミダゾールである。
ベンズイミダゾールおよび5−メチルベンズイミダゾールは、それぞれ、自然の 基質(5,6−ジメチルベンズイミダゾール)と比較して、それぞれ、157% および92%の反応速度の反応のための基質であり、NaMNの濃度は2ミリモ ルに固定する。それゆえ、P、denitrificans NN:DMBI  PRTの特異性は、ベンズイミダゾールの環系を含有する基質について低い。そ れゆえ、P、denitrificans菌株5C510Rif’(Camer on et a ]、1.989)を使用すること、および5.6−ジメチルベ ンズイミダゾールを、それぞれ、ベンズイミダゾールまたは5−ジメチルベンズ イミダゾールで置換したPS4培地中でそれを培養して、このバクテリアが、そ れぞれ、Cpα−(ベンズイミダゾリル)−Co3−シアノコバミドまたはCp α−(5−メチルベンズイミダゾリル) −C。
β−ンアノコバミドを合成するようにすることができる。他のコバミドをこの方 法で合成できることは疑いない。
6.16、cobV遺伝子によりエンコードされるC0BVタンパク質の同定 この実施例は、P、denitrificans中の補酵素B12の生合成経路 の活性、次いでこの活性の部分的精製により、この酵素の構造遺伝子をP、de nitrificans中で同定できる方法を例示する。
a)GDP−コビンアミド:α−リバゾール−5° −ホスフェ−トコビンアミ ドホスホトランスフェラーゼ(またはコビンアミド−5゛ −ホスフェートシン ターゼ)活性のアッセイこの実施例はコバラミンの生合成経路に直接関係する活 性のアッセイを例示する。問題の酵素はコバラミン−5′〜ホスフエートシンタ ーゼである。この活性(はぼ5〜10単位)を含有する分画を、暗所で30℃l :オイテ0. 3T r i s −HCl緩li液pH9,O(500tt  1)中で、1 ミ’Jモル(7)EDTA、12.5 ミ’)モル(1)MgC 12,50ミリモルのα−リバゾール5゛−ホスフェートおよび20gモルのG DP−コビンアミド[5゛ 〜チオキシ−5°−アデオノシル(Ado)または 補酵素の形態]とともにインキュベーションする。15分のインキュベーション 後、20ミリモルのシアン化カリウム(500μl)を添加し、そしてこの溶液 を80℃に10分間加熱する。遠心して沈澱した物質を除去した後、上澄み液の 中に存在するビタミンBI25’ −ホスフェートを実施例9に記載されている ようにアッセイする。1単位のコバラミン−5°−ホスフエートシンターゼの1 単位を、前述の条件下に1ナノモルのコバラミン5°−ホスフェートシンターゼ を発生するために必要な酵素の量として定義する。
Ado−GDP−コビンアミドは、AdO−コビンアミドポスフェート (Bl anche et al 、 1989) をsor pXL623抽出物と、 コビンアミドデホスフェートグアニルトランスフェラーゼのアッセイの条件下に インキュベーションすることによって1与られる(参照、6.1.1L b)。
α−リハゾールおよびα−リハゾール5“ −ホスフェートを5C510Rif ’培養物から分離し、そして実施例6゜15a)に記載するアンセイ条件下にH PLCにより精製する。
b)コバラミン−5′ −ホスフェートの部分的精製この実験は、P、deni trificansのコバラミンの生合成経路に参加するP、denitrif icanswzaを部分的に精製する方法を例示する。前述のアッセイを使用し て、コバラミン5゛−ホスフェートシンターゼの精製を実施する。この目的で、 典型的な精製実験において、プラスミドpXL1490Bが前述したように導入 された菌株5C510Rif’の湿潤細胞(10g)を使用する。プラスミドp XL1490Bは第38図に記載されている;このプラスミドはpKT230の 中にクローニングされたpXL519の3.85’kbのBamHI−8s t  l−3s t I断片に相当する。このプラスミドはP、denitrifi cansのcobUおよびcobV遺伝子を有する。
pdfsc510Ri f’中のこのプラスミドの存在は、はぼ100のファク ターでコバラミン−5pシンターゼの活性を増幅させる:それゆえ、pXL14 90Bが有するインサートはこの酵素の構造遺伝子を含有するであろう:それゆ え、この遺伝子はcobUまたはcobVのみであることができる。5C510 Ri f’細胞は、前述したように、リビドマイシンを補充したPS4培地中で 培養することによって得られる。
細胞を遠心し、次いで0.1モルのTr i s −HCl (pH8,3)  /1ミリモルのEDTA (緩衝液A)(25ml)の中に再@濁させ、そして 4℃において15分間超音波処理する。次いで、粗製の抽出物を5o、000g で1時間遠心し、そして緩衝液Aと平衡化したセフ7デ・ソクスG−25カラム jこ通過させる。タンパク質の分画を回収し、そして300μlの分画(7,5 mgのタンパク質)でスペロース12HR10/30カラム上に注入し、緩衝液 Aで溶離する。排除した分画を回収し、等しい体積の緩衝液A/1.0モルの硫 酸アンモニウムと混合し、そしてフェニルースペロースHR515カラムのクロ マトグラフィーにかける。タンパク質を緩衝液A中の減少する硫酸アンモニウム 勾配(0゜5〜0モル)で溶離し、次いでコバラミン−5′−ホスフェートシン ターゼ活性を溶離する目的で0モルの硫酸アンモニウムでプラトーにする。
この酵素の部分的精製を下表に、精製プロセスにおいて開始のとき導入した75 mgのタンパク質に基づいて、記載する。
表:P、denitrificansのコバラミン−5′ −ホスフェートシン ターゼの部分的精製 C)コバラミン−5′ −ホスフェートシンターゼの特異性(Ado)GDP− コビンアミドについてのKmは0. 9μモルである。しかしながら、この酵素 は(CN、aq)形態の基質について同一の親和性および事実上同一の反応速度 を有する。α−リバゾール5′−ホスフエートについてのこの酵素のKmはほぼ 2.7μモルである。さらに、コバラミン−5゛ −ホスフェートシンターゼの 最も純粋な調製物はAdo−GDP−コビンアミドとα−リバゾールとの補酵素 B1□を生成する反応を触媒しそして、これらの条件下に、コノくラミン5′  −ホスフェートの蓄積は観測されない。それぞれ、30および700gモルの細 胞内のα−リバゾール5゛ −ホスフェートおよびα−リノ(ゾールの濃度は、 実施例6. 1. 5a)に記載する培養条件下にPS4培地中の5C510R i f’によるコバラミンの産生の間に、HPLCにより測定された。これが示 すように、補酵素B1□は直接Ado−GDP−コビンアミドからコバラミン− 5′−ホスフェートシンターゼにより、コノくラミン5° −ホスフェートの参 加なしで、発生させることができる。
P、denitrificansのsor培養物中のコノくラミン5′−ホスフ ェートの蓄積の不存在または微量の存在は、補酵素B1□がAdo−GDP−コ ビンアミドとα−リバゾールとの直接の生体内の反応により産生されることを確 証する。
この直接の反応は、試験管内でプロピオニバクテリウム・シエルマニイ(Pro pionibacterium shermanii)(Ronzio et  al 、1967;Renz、1968)において既に観察されそして記載され た。コバラミン−5′ −ホスフェートシンターゼの構造遺伝子はcobUおよ びcobVのみであるので、これらの2つのP、denitrificansの cob遺伝子を有する断片のP、denitrificans中の増幅は100 のファクターでコバラミン−5′ −ホスフェートシンターゼ活性を増加するの で、そしてcobU遺伝子はNN+DMBI PRTの構造遺伝子であるので、 CobVはそれゆえコバラミン−5° −ホスフェートシンターゼの構造遺伝子 である。
617、cobK遺伝子によりエンコードされるC0BKタンパク質の同定 a)プレコリン−6xリダクターゼ活性のア・ソセイこの実施例は、コバラミン の生合成経路に直接関係する新規な酵素活性を例示する。問題の酵素はプレコリ ン−6xリダクターゼである。
プレコリン−6Xリダクターゼ活性を含有する分画(はぼ0.05単位、U)を 30℃において0.1モルのTris−HCI緩衝液pH7゜7 (250μl )中で1ミリモルのEDTA、500ミリモルのNADPH,25ミリモルの[ メチル−3HコSAM(80μCi/μモル)、4μモルのプレコリン−6x  (Thibaut et al、、1990)および部分的に精製したジヒドロ プレコリン−6Xメチラーゼ(0゜5U)(参照、下の調製)の存在下に60分 間インキュベーションする。
次いでこの反応を80℃に5分間加熱することによって停止させそして、500 0Xgにおいて5分間遠心した後、上澄み液をDEAE−セファデックスカラム (200μlのゲルを含有する)上に注入する。次いでこのカラムをTris− HCI緩衝液で広範に洗浄し、そして結合した化合物を1モルのHCI (4m l)で溶離する。この溶離液中の放射能の活性を液体シンチレーションカウンタ ーにより計数する。酵素活性の単位は、これらの条件下に1ナノモルのプレコリ ン−6x/時間を還元するために必要な酵素の量として定義する。
/ヒドロプレコリンー6Xメチラーセを、5C510Rif’のpXL253の 粗製の抽出物から、モノQ HR515(Pharmacia)アニオン交換カ ラムで部分的に精製する。このカラムは01モルのTris−HCI緩衝液pH 7,7中のO〜04モルのKCIの直線の勾配で溶離する。酵素活性を0.35 モルのKCIにおいて溶離する。この活性は上で定義したプレコリン−6xリダ クターゼにより検出および定量する(インキュベーション媒質中のプレコリン− 6Xリダクターゼ(0,5U)の存在下に)。モノQ工程後、ジヒドロプレコリ ン−6xメチラーゼ活性を含有する分画はプレコリン−6Xリダクターゼ活性を 完全に欠(。メチラーゼ活性の単位は前述の条件下に1ナノモルのメチル基がジ ヒドロプレコリン−6x/時間に転移するために必要な酵素の量として定義する 。
b)プレコリン−6Xリダクターゼ活性の精製前述のアッセイを使用して、シュ ードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas denitrif icans)のプレコリン−6Xの精製は後述するように実施する。
典型的な精製実験において、プラスミドpXL253 (8,7kbの断片がE coRIにおいてクローニングされたプラスミドpKT230、第13図)が前 述したように導入された菌株5C510Ri f’の湿潤細胞(100g)を0 .1モルのTris−HCI p)(’7.7/1ミリモルのEDTA緩衝液( 緩衝液A)(200ml)の中に懸濁させ、そして4℃において15分間超音波 処理する。次いで、粗製の抽出物を50.000gで1時間遠心し、そして緩衝 液Aと平衡化したセファデックスG−25カラムに3つの部分で通過させる。ゲ ルから排除された3つの部分をプールし、そして緩衝液Aで1リツトルに調節す る。25 、および40%の硫酸アンモニウムの飽和の間で沈澱するタンパク質 を遠心により集め、そして緩衝液A (50ml)の中に再懸濁させ、そしてこ の溶液を緩衝液B(25ミリモルのTr i 5−HC11500ミリモルのD TT/15%のグリセロール)と平衡化したセファデックスG−25カラムを通 して脱塩する。次いでタンパク質溶液を緩衝液Bで平衡化したQセファロース・ ファースト・フロー(Sepharose Fast Flow)(Phama cia)カラム上に2.5ml/分で注入し、そして緩衝液B10.2モルのK CI混合物で溶離する。この分画を緩衝液C(50ミリモルのTr i 5−H C11500ミリモルのDTT/15%のグリセロール)で平衡化したセファデ ックスG−25カラムで脱塩する。次いでタンパク質溶液をモノQ HRIO/ 10(Ph ama c i a)カラムで分画しく各クロマトグラフィーの実 験において100mgのタンパク質)緩衝液C中のO〜04モルのKCIの勾配 を使用し、その後活性を含有する分画を減少する硫酸アンモニウムの勾配(1〜 0モル)でフェニルースペロースHRIO/10 (Phamacia)カラム のクロマトグラフィーにかける。活性の分画を脱塩し、そしてプレコリン−6x リダクターゼをモノQ HR515カラムで再び精製する。それを50ミリモル のTris−HCI pH8゜11500ミリモルのDTT/15%のグリセロ ール緩衝液中で0−0゜2モルのKCIの勾配で溶離する。精製を完結するため に、タンパク質をBio−Si 1250 (Bio−Rad)カラムのりO’ ?トゲラフイーにかけ、20ミリモルのリン酸カリウム150ミリモルの硫酸ナ トリラムp)(6,81500ミリモルのDTT/15%のグリセロールで溶離 する。この工程において、この酵素の純度は95%より大きい。それは5DS− PAGEにおいて汚染タンパク質を示さず、タンパク質を硝酸銅で可視化する。
この純度の程度はNH2末端配列の独特性により確証される。この技術における その分子量は31.000である。プレコリン−〇xリダクターゼの精製の異な る工程、ならびにそれらの精製ファクターおよびそれらの収率を下表に記載する 。
C)シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonasdenit rif 1cans)のプレコリン−6XリダクターゼのNH2末端配列および 部分的内部の配列およびこの活性をコードするンユードモナス・デニトリフィカ ンス(Pseudomonas denitrificans)の構造遺伝子の 同定前述したように精製したシュードモナス・デニトリフィカンス(Pseud omonas denitrificans)のプレコリン−6Xリダクターゼ のNH2末端配列を、前述したように決定した。6つの残基が同定された。
Ala−Gly−8er−Leu−Phe−Asp同様に、トリプシンの消化お よび断片をC−18逆相カラムのHPLCにより分割した後、3つの内部の配列 が得られた・I le−Gly−Gly−Phe−Gly−Gly−Ala−A sp−Gly−Leu−Arg−Pro−Glu−Trp−Va l−Pro− Leu−Pro−Gly−Asp−Arg−Va 1−Phe−Leu−Ala −11e−Gly COBKタンパク質のNH2末端配列(第16図)はプレコリン−6Xリダクタ ーゼのNH2末端配列に正確に相当するが、ただし、第16図に表す配列におい て、メチオニンは直接の配列決定により決定してペプチド配列より先行する。こ れから理解されるように、アミノ末端のメチオニンは生体内でメチオニンアミノ ペプチダーゼにより明確に切除される(Ben Ba5satおよびBaue  r、1987)a同様に、3つの内部の配列はC0BKタンパク質の3つの配列 60〜69.112〜122および143〜148に相当する。精製したプレコ リン−6Xリダクターゼの分子量は5DS−PAGE電気泳動により31. 0 00と推定される。C0BKタンパク質は、28.000のその配列から推定さ れる分子量を有する(第16図)。内部のN H2末端配列と分子量との間の対 応が明瞭に示すように、C0BKタンパク質はプレコリン−6xリダクターゼに 相当する。cobK遺伝子はプレコリン−6xリダクターゼの構造遺伝子である 。
d)プレコリン−6xリダクターゼにより触媒される反応プレコリン−6Xの還 元の酵素反応はP、denitrificanSにおいて厳格にNADPH依存 性である。NADPHはNADHと置換することができない。精製した酵素(ま たは精製の間の活性分画、またはなお粗製の酵素抽出物)を活性のアッセイの条 件下に、しかしSAMおよびジヒドロプレコリン−6Xメチラーゼの不存在下に インキュベーションするとき、この反応の生成物を次いでプレコリン−6xの精 製について記載した系においてHPLCにより精製することができる(参照、実 施例6. 1. 4. d)。脱塩およびエステル化(4%のメタノール性硫酸 、20°C12時間、アルゴン雰囲気)後、対応するエステルは質量m、/z= 1008を有する。それゆえ、プレコリン−6xリダクターゼにより触媒される 反応の生成物はジヒドロプレコリン−6x、また、プレコリン−6yとして知ら れている、である。
6、 1. 8、cobQ遺伝子によりエンコードされるC0BQタンパク質の 同定 a)プレコリン−6xリダクターゼ活性のアッセイこの実施例は、従来法して記 載されてきていないコバラミンの生合成経路の酵素活性のアッセイを例示する。
問題の酵素はコビル酸ノンターセである。この酵素のシンターゼはコリン環系上 の位置bSd、eおよびgにおける周辺カルボン酸官能性のアミド化を触媒する (参照、第19図:PL、68)。NH2基のドナーはL−グルタミンであり、 そして毎にアミド化は1つのATP分子の消費を伴う。
アッセイすべき分画を暗所で30℃において01モルのTris塩酸塩緩衝液p H7,5(250μl)中で1ミリモルのDTT、1ミリモルのEDTA、1ミ リモルのATP、2.5ミリモルのMgC1,,1ミリモルのグルタミンおよび 10ミリモルのAdo−コピリン酸ジーまたはペンタアミドとともに60分間イ ンキュベーションする。この反応を0.1モルの水性シアン化カリウム溶液(2 5μl)の添加により停止する。80℃に10分間加熱しそして5000xgに おいて5分間遠心した後、上澄み液の中に存在する形成した化合物をHPLCに より分析する。活性の単位は、これらの条件下に1ナノモルのアミド官能性/時 間を発生するために必要な酵素の量として定義する。
5° −デオキシ−5′ −アデノシル(Ado)−コピリン酸ジアミドおよび ペンタアミドを、PS4培地中の撹拌5C150の培養物から、実施例9に記載 する方法および原理を使用して分離する。
b)コビル酸シンターゼの精製 実施例6.1.8a)に記載するアッセイを使用して、シュードモナス・デニト リフィカンス(Pseudomonas denitrificans)のプレ コリン−6Xの精製は後述するように実施する。
典型的な精製実験において、プラスミドpXL618 (参照、実施例4、 5 . 2)導入された菌株5C510Rif’の湿潤細胞(6g)を01モルのT ris−HCI pH7,7,1ミリモルのDTT、1ミリモルのEDTA緩衝 液(15ml)の中で超音波処理する。遠心(50,000Xg、1時間)後、 抽出物を20%のグリセロール(V/v)にする。10ミリモルのTris−H CI、1ミリモルのDTT。
20%のグリセロール緩衝液(24ml)を粗製の抽出物(8,5ml;203 .5mgのタンパク質)に添加する。この溶液をモノQ HR10/10 (P hamacia)上に注入し、50ミリモルのTris−HCI pH7,7, 1ミリモルのDTT、20%のグリセロール緩衝液と平衡化する。タンパク質を 05モルのNaC1の直線の勾配で溶離し、そして活性タンパク質をプールし、 そして1ミリモルのEDTAにする。この溶液を硫酸アンモニウムに関して0. 85モルにし、そしてTris−HCI pH7,7,1ミリモルのDTT、0 .85モルの硫酸アンモニウム緩衝液と平衡化したフェニルースペロースHR5 15(Phamac ia)カラム上に注入し、そしてタンパク質を0゜085 〜0モルの硫酸アンモニウムの直線の減少する勾配で溶離する。
分画を直ちに20%のグリセロールにする。活性分画を超遠心により2゜5m1 l:濃縮しそして平衡化したPDIO(Phamac i a)カラムのクロマ トグラフィーにかけ、そして50ミリモルのTris−HCIpH8,3,1ミ リモルのDTT、20%のグリセロール(v/v)で溶離する。タンパク質の分 画を集め、そして同一緩衝液で平衡化したモノQ HR515カラム上に注入し 、そしてタンパク質を0.5モルのNaC1の直線の勾配で溶離する。最後に5 0ミリモルのTris−HCI pH7,5,1ミリモルのDTT、20%のグ リセロール、01モルのNaCl緩衝媒質中のBlo−5i1250 (Bio −Rad)のゲル透過クロマトグラフィーにより、純度が97%より高いタンパ ク質を得ることができる。それは5DS−PAGEにおいて汚染タンパク質を示 さない。この純度はNH2末端配列の独特性により確証される。
この技術におけるその分子量は57,000である。コビル酸シンターゼの精製 の異なる工程、ならびにそれらの精製ファクターおよびそれらの収率を下表に記 載する。
a/基質としてAdo−コピリン酸a、C−ジアミドb/基質としてAdo−コ ピリン酸ペンタアミドND=決定せず タンパク質の精製プロセスを通して、精製したタンパク質の純度の非常に高い程 度、ならびにコピリン酸ジアミドおよびペンタアミドの活性の比の不変性(参照 、上の表)が明瞭に示すように、1つのかつ同一のタンパク質が位置す、 cj 、 eおよびgにおけるコリン環系のアミド化の4つの活性の原因となる。
C)ツユ−トモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonasdenit rificans)のコビル酸ンンターゼのNH2末端配列およびこの活性をコ ードするシュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas de nitrificans)の構造遺伝子の同定 ンユードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas denitr if 1cans)のコビル酸ノンターゼのNH2末端配列を、前述したように 決定した。16の残基が同定されたThr−Arg−Arg−T le−Met −Leu−Gin−Gay−Thr−Gly−5er−Asp−Val−Gay −Lys−3erCOBQタンパク質のNH2末端配列(第47図)はプレコリ ン−6XリダクターゼのNH2末端配列に正確に相当するが、ただし、第47図 に表す配列において、メチオニンは直接の配列決定により決定してペプチド配列 より先行する。これから理解されるように、アミノ末端のメチオニンは生体内で メチオニンアミノペプチダーゼにより明確に切除される(Ben Ba5sat およびBauer、1987)o精製したコビル酸シンターゼの分子量は5DS −PAGE電気泳動により57゜000と推定される。C0BQタンパク質は、 52,000のその配列から推定される分子量を有する(第47図)。NH,末 端配列と分子量との間の対応が明瞭に示すように、C0BQタンパク質はコビル 酸ンンターゼに相当する。cobQ遺伝子はコビル酸ンンターゼの構造遺伝子で ある。
61.9、cobo遺伝子によりエンコードされるC0BOタンパク質の同定 a)コブ(1)アラミンアデノシルトランスフエラーゼ(EC2,5゜1.17 )活性のアッセイ この実施例は、コバラミンの生合成経路に直接関係する酵素活性のアッセイを例 示する。問題の酵素はコブ(I)アラミンアデノシルトランスフェラーゼ(EC 2,5,1,17)である。この酵素はバクテリアの細胞(Ohta et a l、、1976、Bray et at、、1962)および動物細胞(Fen ton et al、 、4978)において実証された。それはクロストリジ ウム・テクノモルツム(Clostridium tetanomorphum )から精製された(Vitols et al、 、1966)。
コブ(I)アラミンアデノシルトランスフエラーゼ活性(はぼ20単位)を含有 する分画を30℃において0.1モルのTris−HCI緩衝液pH8,0(1 ml)中で5ミリモルのDTT、400ミリモルノ[8−14C] −ATP  (2,5μCi/μモル)、800μモルのヒドロキソコバラミンまたはジアク アコビナミドおよびKBH4(3mg)の存在下に嫌気的に光から保護して30 分間インキュベーションする。
次いで、この反応を80℃に10分間加熱することによって停止しそして、50 00Xgにおいて5分間遠心した後、上澄み液(200ALl)をHPLCによ り分析する(Gimsing et al、、1986゜Jacobsen e t al、、1986)。
酵素活性の単位は、これらの条件下に1ナノモルのアデノンルコリノイド/分を 発生するために必要な酵素の量として定義する。
b)コブ(I)アラミンアデノシルトランスフェラーゼの精製実施例6.1.9 a)に記載するアッセイを使用して、シュードモナス・デニトリフィカンス(P seudomonas denitrificans)のcob (1)アラミ ンアデノシルトランスフェラーゼの精製は後述するように実施する。
典型的な精製実験において、cobo遺伝子が増幅された菌株5C510Rif ’の湿潤細胞(Log)を0.2モルのTris−HCIpH8,0の中に懸濁 させ、そして4℃において40分間超音波処理する。次いで、粗製抽出物を50 ,000Xgで1時間遠心することによって回収し、そして50ミリモルのTr is−HCI pH8,0,0゜5ミリモルのDTT緩衝液遠心(緩衝液A)と 平衡化したPDIO(Phamacia)で脱塩する。次いでタンパク質溶液を モノQ HRIO/10 (Phamac i a)カラムで分画しく各クロマ トグラフィーの展開において280mgのタンパク質)緩衝液A中の0〜0.5 モルのKClの勾配を使用し、次いで活性を含有する分画をプールし、超遠心に より濃縮し、そして直線の減少する硫酸アンモニウムお勾配(1゜7〜0モル) におL’C1エニルースベロースHRIO/10 (Phamacia)カラム のクロマトグラフィーにかけ、カラムを0. 1モルのTris−HCI pH 8,0,5ミリモルのDTT緩衝液で平衡化する。精製を完結するために、タン パク質を、超遠心により濃縮後、Blo−3i1250 (Bio−Rad)カ ラムの親和的にり07トグラフイーにかけ、50ミリモルのTris−HCI  pH7,5,0,1モルのNaC1,5ミリモルのDTT緩衝液で溶離する。
この工程後、この酵素の純度は95%より大きい。それは5DS−PAGEにお いて汚染タンパク質を示さない。この技術におけるその分子量は28,000で ある。この純度の程度はNH2末端配列の独特性により確証される。コブ(1) アラミンアデノシルトランスフエラーゼの精製の異なる工程、ならびにそれらの 精製ファクターおよびそれらの収率を、次の2つの基質について、下表に記載す るニジアクアコビンアミド(a)およびヒドロキソコバラミン(b)。これらの 結果は、コリノイド基質の性質に対するこの酵素の特異性の不存在を実証する。
そのうえ、コピリン酸ジアミドとB12との間の生合成経路のすべてのコリノイ ドがそれらの自然の形態で分離され(Blanche et al、、発表され ない結果)、そして補酵素の形態であることが証明された。これが実証するよう に、コブ(I)アラミンアデノシルトランスフエラーゼの自然の基質はコピリン 酸a、C−ジアミドジアミドである。
表、コブ(1)アラミンアデノノルトランスフエラーゼの精製C)ンユードモナ ス憂デニトリフィカンス(Pseudomonasden i t r i f  1cans)のコブ(I)アラミンアデノシルトランスフエラーゼのNH2末 端配列およびこの活性をコードするシュードモナス・デニトリフィカンス(Ps eudomonas denitrificans)の構造遺伝子の同定 ソニートモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas den i  t r i f 1cans)のコブ(I)アラミンアデノシルトランスフェラ ーゼのNH2末端配列を、実施例6. 1. 9 b)に記載するように精製し 、前述したように決定した。13の残基が同定された:Se r−Asp−Gl u−Thr−?−Va I−Gly−Gly−Glu−Al a−Pro−Al a−Lys−LysCOBOタンパク質のNH2末端配列(第47図)はコブ( I)アラミンアデノシトランスフェラトランスフエラーゼのNH2末端配列に正 確に相当するが、ただし、第47図に表す配列において、メチオニンは直接の配 列決定により決定してペプチド配列より先行する。これから理解されるように、 アミノ末端のメチオニンは生体内でメチオニンアミノペブチダトランスフエラー ゼにより明確に切除される(Ben Ba5satおよびBauer、1987 )o精製したコブ(I)アラミンアデノシルトランスフエラーゼの分子量は5D S−PAGE電気泳動により28,000と推定される。C0EIOタンパク質 は、24.000のその配列から推定される分子量を有する(第47図)。NH 2末端配列と分子量との間の対応が明瞭に示すように、C0BOタンノくり質は コブ(I)アラミンアデノシルトランスフエラーゼに相当する。cobK遺伝子 はコブ(I)アラミンアデノシルトランスフエラーゼの構造遺伝子である。
6、 1. 10、cobN遺伝子によりエンコードされるC0BNタンパク質 の同定 a)ヒドロゲノビリン酸a、C−ジアミドのコピリン酸a、C−ジアミドへの転 化の活性の実証 この実施例は、従来法して記載されてきていないコノくラミンの生合成経路に直 接関係する酵素活性の実証を例示する。問題の活性はヒドロゲノビリン酸a、C −ジアミドのコピリン酸a、C−ジアミドへの転化の活性である。
この活性は、なかでも、次の典型的な実験により実証される。菌株5C510R if’の湿潤細胞(10g)を0.2モルのTris−HC1緩衝液pH8,0 (20ml)中で超音波処理し、次いで50. 000Xgで1時間遠心するこ とによって細胞の破片を除去することによって、菌株5C510Rif’の粗製 の抽出物を得る。この抽出物のタンパク質(1000mg)を、7ミリモルのA TPおよび200ミリモルのCoC1,を含有するり 2モルのTris−HC I緩衝液pH8゜0 (40ml)中で、炭素−14標識したヒドロゲノビリン 酸ジアミド(32ナノモル;50μCi/μモル)と30℃において1時間イン キュベーションする。この反応を1モルのKH2Po4(7,5m1)および0 3モルのKCN (6ml)を添加することによって停止させ、次いで80℃に 10分間加熱する。15000Xgにおいて50分間遠心した後、HPLC分析 は次のことを示す= (1)出発ヒドロゲノビリン酸a、C−ジアミドと同一の 比放射能を有するコピリン酸a、C−ジアミド(192ナノモル)のインキュベ ーションの間の形成、および(2)ヒトロケノビリン酸a、C−ジアミドの対応 する量の消失。この産生物が事実コピリン酸a、C−ジアミドであることを確証 するために、産生物をHPLCにより精製し、次いで5%の硫酸を含有するメタ ノール中でエステル化する(18時間、20°C)。産生ずるコピリン酸a、C −ジアミドペンタメチルエステルの真偽はTLC(参照試料に関する)および質 量スペクトルにより実証される。放射性標識っけを、ヒドロゲノビリン酸a、C −ジアミドの中ではなく、コバルトの中に導入する(コバルト−57を使用する )同様なインキュベーション下に、コバルト−57標識したコピリン酸a、C− ジアミドを生合成し、そして同一の結論を引き出すことができるであろう。
炭素−14標識したヒドロゲノビリン酸a、C−ジアミドは次の方法で得られる :ヒドロゲノビリン酸を試験管内で[メチル−”CI SAMを使用して生合成 し、次いでヒドロゲノビリン酸a、C−ジアミドに転化し、そして実施例6.  1. 2に記載されているようにHPLCにより精製する。
この研究は、コバルトの挿入がP、denitrificans中でヒドロゲノ ビリン酸a、C−ジアミドのレベルにおいて起こることを実証する。記載する条 件下に、ヒドロゲノビリン酸はコバルトによる酵素的キレート化のための基質で はない。
b)ヒドロゲノビリン酸a、C−ジアミドのコピリン酸a、C−ジアミドへの転 化に関係する菌株5C510Rif’の調製のアッセイおよび精製 アッセイすべき分画(0,5〜2単位)を、30℃において、前述したように得 られた菌株5C510Ri f’の粗製の抽出物(50μl)、7ミリモルのA TP、200ミリモルのCoC1tおよび7ミリモルの炭素−14標識したヒド ロゲノビリン酸a、C−ジアミド(50μCi/μモル)とともニo、1モルの Tris−HCI緩衝液pH8,0(400μl)中で60分間インキュベーシ ョンする。この反応を1モルのKH2Po4(75μl)および0.3モルのK CN(60μl)を添加することによって停止させ、次いで80℃に10分間加 熱する。15000Xgにおいて50分間遠心した後、上澄み液をHPLCによ り分析して、形成したコピリン酸a、C−ジアミドを定量する(参照、実施例9 )。酵素活性の単位は、これらの条件下に1ナノモルのコピリン酸a。
C−ジアミド/時間を発生させるために必要な酵素の量として定義される。これ らの条件下に、明らかなように、プラスミドpXL1909が導入された菌株5 C510Ri f’ (参照、実施例4. 5. 2)の抽出物は5C510R if’の抽出物の20〜50倍の活性を有する。この基準に基づいて、単独でこ の活性の増幅の原因となるタンパク質を精製する。
典型的な精製実験において、プラスミドpXL1909が導入された菌株5C5 10Rif’の湿潤細胞(10g)を0.2モルのTris−HCI pH8, 0の中に懸濁させ、そして4℃において30分間超音波処理する。次いで、粗製 抽出物を50.OOOxgで1時間遠心することによって回収し、そして0.  1モルのTris−HCI pH8゜0(緩衝液A)と平衡化したPDIO(P hamac i a)で脱塩する。
タンパク質溶液をモノQ HRIO/10(Phamacia)カラムで分画し く各クロマトグラフィーの展開において213mgのタンパク質)緩衝液A中の O−領 5モルのKCIの勾配を使用し、次いで活性を含有する分画をプールし 、超遠心により濃縮し、そして0.1モルのTris−HCI緩衝液pH7,2 (緩衝液B)で平衡化したPDIO(Phamac i a)カラムで脱塩し、 そしてモノQ HRIO/10(Phamac i a)カラムのクロマトグラ フィーにかけ、緩衝液B中のO〜0.5モルのKCIの勾配を使用する。活性を 含有する分画をプールし、超遠心により濃縮し、そして緩衝液Bで平衡化したP DIO(Phamacia)カラムで脱塩し、そしてモノQ HRIO/10  (Phamacia)カラムのクロマトグラフィーにかけ、緩衝液B中の0〜0 ,5モルのKClの勾配を使用する。精製を完結するために、タンパク質を、超 遠心により濃縮後、Bio−Si 1250 (Bio−Rad)カラムの親和 的にクロマトグラフィーにかけ、20ミリモルのリン酸カリウム150ミリモル の硫酸ナトリウムpH6,8で溶離する。
この段階後、この酵素の純度は95%より大きい。それは5DS−PAGEにお いて汚染タンパク質を示さない。この技術におけるその分子量は135,000 である。この純度の程度はNH,末端配列の独特性により確証される。ヒドロゲ ノビリン酸a、C−ジアミドのコピリン酸a、C−ジアミドへの転化に関係する 菌株5C510Ri f’の精製の異なる段階、ならびにそれらの精製ファクタ ーおよびそれらの収率を、下表に記載する。
ドへの転化に関係する菌株5C510Rif’の精製C)ヒドロゲノビリン酸a 、C−ジアミドのコピリン酸a、C−ジアミドへの転化に関係するシュードモナ ス・デニトリフィカンス(Pseudomonas denitrifican s)のタンパク質のNH!末端配列およびこの活性をコードするシュードモナス ・デニトリフィカンス(Pseudomonas denitrificans )の構造遺伝子の同定 実施例6.1.10b)に記載するように精製したタンパク質のNH2末端配列 を、前述したように決定した。6つの残基が同定された:His−Leu−Le u−Ala−GinCOBNタンパク質のNH2末端配列(第47図)は精製し たタンパク質のNH2末端配列に正確に相当するが、ただし、第47図に表す配 列において、メチオニンは直接の配列決定により決定してペプチド配列より先行 する。これから理解されるように、アミン末端のメチオニンは生体内でメチオニ ンアミノペプチダーゼにより明確に切除される(Ben 13assatおよび Bauer、1987)o精製したタンパク質の分子量は5DS−PAGE電気 泳動により135.000と推定される。C0BNタンパク質は、138,00 0のその配列から推定される分子量を有する(第47図)。NH2末端配列と分 子量との間の対応が明瞭に示すように、C0BNタンパク質はヒドロゲノビリン 酸a、C−ジアミドのコピリン酸a、C−ジアミドへの転化に関係するタンパク 質に相当する。それゆえ、cobN遺伝子はこのタンパク質の構造遺伝子である 。
6、 1. 11、cobP遺伝子によりエンコードされるC0BPタンパク質 の同定 a)コビンアミドキナーゼ活性のアッセイこの実施例は、従来決して研究されて きていないコバラミンの生合成経路に直接関係する酵素活性のアッセイを例示す る。問題の活性はコビンアミドキナーゼの活性である。それはコビンアミドホス フエートを発生するAdo−コビンアミドの(R)−1−アミノ−2−プロパツ ール残基のヒドロキシル基のATP−依存性リン酸化反応を触媒する。
アッセイすべき分画を、暗所で30℃において、1ミリモルのEDTA、1ミリ モルのATP、2.5ミリモルのMgC1□、16ミリモルのAdo−ニアビン アミド(Blanche et al、 、1989)を含有する0、1モルの Tris−HCI緩衝液pH8,8(500μl)中で60分間インキュベーシ ョンする。この反応を20ミリモルの水性シアン化カリウム溶液(500ml) の添加により停止させる。80℃に10分間加熱し、そして15000Xgにお いて50分間遠心した後、上澄み液の中に存在する形成したコビンアミドをHP LC(参照、実施例9)により次の簡素化した直線の勾配を使用してアッセイす る:15分かけてA中の25〜30%のB1次いで12分かけて30〜100% のB、そして3分100%のB0 活性の単位は、これらの条件下にコビンアミドから1ナノモルのコビンアミドホ スフエート/時間を発生させるために必要な酵素の量として定義される。
b)コビンアミドホスフエートグアニルトランスフエラーゼ活性のアッセイ この実施例は、従来決して研究されてきていないコバラミンの生合成経路に直接 関係する酵素活性のアッセイを例示する。問題の活性はコビンアミドホスフェー トグアニルトランスフエラーゼの活性である。それはAdo−コビンアミドホス フェートへのGTP分子のGMP部分の付加を触媒し、これにより1分子のGD P−コビンアミドを発生し、そして1分子のピロホスフェートを遊離する。
この活性はコビンアミドキナーゼと同一条件下にアッセイするが、ただしインキ ュベーションの間にAdo−コビンアミドホスフェート(16ミリモル)(Bl anche et al、 、1989)およびGTP(2ミリモル)を、それ ぞれ、Ado−コビンアミドおよびATPの代わりに使用する。
活性の単位は、これらの条件下にコビンアミドホスフエートから1ナノモルのG DP−コビンアミド/時間を発生させるために必要な酵素の量として定義される 。
b)コビンアミドキナーゼの精製 実施例6.1.1la)に記載するアッセイを使用して、シュードモナス・デニ トリフィカンス(Pseudomonas denitrificans)の精 製を次のようにして実施する。
典型的な精製実験において、プラスミドpXL623 (参照、実施例4、 5 . 2)が導入された菌株5C510Rif’の湿潤細胞(5g)を01モルの Tr i 5−HC1pH7,6(緩衝液A)(20ml)中で超音波処理する 。超遠心(50,OOOXg、1時間)および緩衝液Aに対して4時間の透析後 、保持された物質(4,5m1)を緩衝液Aと平衡化したモノQ HRIO/1 0((Phamacia)上に注入する。タンパク質を0.4モルのNaC1の 直線の勾配で溶離し、そしてプールした活性分画を30ミリモルのTris−H CI15ミリモルのリン酸カリウム15ミリモルの塩化カルシウムpH7,6( 緩衝液B)中で平衡化したPD−10(Phamac i a)カラムに通過さ せる。このタンパク質溶液を緩衝液B中で平衡化したBlo−Ge1 HPHT  (B i o−Ra d)カラムで分画し、そして5〜350ミリモルのリン 酸カリウムの勾配で溶離する。活性分画をプールし、そしてリン酸カリウムに関 して500ミリモルにし、次いでフェニルースペロースHR515(Phama c i a)カラムで分画し、減少する硫酸アンモニウムの勾配で溶離する。活 性を含有する分画を最終的にTris−HC1pH7,3中でモノQ HR51 5カラムで再び精製する。この段階後、このタンパク質の純度は97%より大き い。それは5DS−PAGEにおいて汚染タンパク質を示さない。この技術にお けるその分子量は20,000である。コビンアミドキナーゼの精製の異なる段 階、ならびにそれらの精製ファクターおよびそれらの収率を、表Aに記載する。
コビンアミドキナーゼ活性を含有する分画は、また、コビンアミドホスフエート グアニルトランスフエラーゼ活性を有する。そのうえ、上の表に表す結果により 示されるように、これらの2つの活性の比は精製を通じて分画において一定に止 まる。最後に、精製したタンパク質は非常に高い純度、97%を越える純度を有 する。それゆえ、これらの結果が総合的に示すように、1つのかつ同一のタンパ ク質はシュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas den itrificans)におけるコバラミンの生合成経路の両者の連続的活性、 すなわち、コビンアミドキナーゼおよびコビンアミドホスフエートグアニルトラ ンスフエラーゼの原因となる。
d)シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonasdeni  tri f 1cans)のコビンアミドキナーゼ/コビンアミドホスフエート グアニルトランスフェラーゼのNH2末端配列およびこの活性をコードするシュ ードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas denitrif icans)の構造遺伝子の同定シュードモナス・デニトリフィカンス(Pse udomonas denitrif 1cans)のコビンアミドキナーゼ/ コビンアミドホスフエートグアニルトランスフエラーゼのNH2末端配列を、前 述したように決定した。10の残基が同定された・5er−9er−Leu−S er−Ala−Gly−Pro−Val−Leu−Val CORPタンパク質のNH2末端配列(第47図)はこの配列のNH2末端配列 に正確に相当するが、ただし、第47図に表す配列において、メチオニンは直接 の配列決定により決定してペプチド配列より先行する。
これから理解されるように、アミノ末端のメチオニンは生体内でメチオニンアミ ノペプチダーゼにより明確に切除される(Ben Ba5satおよびBaue r、1987)。精製したコビンアミドキナーゼ/コビンアミドホスフエートグ アニルトランスフエラーゼの分子量はSDS〜PAGE電気泳動により20,0 00と推定される。C0RPタンパク質は、19.000のその配列から推定さ れる分子量を有する(第47図)。NH2末端配列と分子量との間の対応が明瞭 に示すように、C0RPタンパク質はコビンアミドキナーゼ/コビンアミドホス フェートグアニルトランスフェラーゼに相当する。cobP遺伝子はコビンアミ ドキナーゼ/コビンアミドホスフエートグアニルトランスフェラーゼの構造遺伝 子である。
6.2−蓄積した生合成の中間体によるCOBタンパク質の決定この実施例は、 シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseud。
monas denitrificans)のCOBタンパク質に酵素活性を帰 属させることができる方法を例示する。この活性は、問題の段階においてブロッ クされたCabの1または2以上の突然変異における蓄積された生合成中間体に 関して得られたデータにに基づいて帰属される。事実、ある突然変異が生合成中 間体を蓄積する場合、この突然変異がその基質として問題の中間体をを有する段 階においてブロックされる可能性が非常にある。
6、 2. 1、CoBCおよびC0BDタンパク質の性質実施例1および4に 既に記載したCob突然変異G643(Agr。
bacterium tumefaciens)およびG572 (Pseud omonas put 1da)は、cobCタンパク質に相当する段階におい てブロックされる。事実、これらの2つの突然変異は、CobC遺伝子の中に存 在するトランスポゾンTn5の不活性化挿入と相補性ではない。2つの菌株G6 43およびG572、ならびに突然変異しない親の菌株[C58−C9R1f’ およびKT2440Ri f’ (Cameron et al、 、1989 )]を、A、tumefaciensについてPS4’培地およびP、puti daについてPS4”培地(P S 4’ およびPS4”は、前述のPS4よ り、それぞれ、100倍および1000倍少ないコバルトを含有するPS4培地 に相当する)中で前述したように3日間培養した。”CoCl2を培養物に添加 した(25mlの培養物について2.5μCi/領 1μモル)。細胞内コリノ イドをそれらの自然の形態で分離し、そしてそれらのHPLC挙動により同定し た。親の菌株は補酵素Bl!以外のコリノイドを蓄積しない。
2つの突然変異G643およびG572はアデノシル化コビル酸をそれぞれ11 %および6%の比率で蓄積する。これらの%比率は親の菌株により合成された補 酵素B1□のレベルに関して計算する。コビル酸を別として、突然変異G643 はコピリン酸ペンタアミドを2%の比率で蓄積する;コピリン酸ペンタアミドは コビル酸に先行する中間体である。これらの突然変異の研究により、これらの突 然変異はコビル酸後にブロックされることがわかる。すべてのこれらのCob突 然変異は、ウロ゛ゲンIIIとコビンアミドとの間に、あるいはコビンアミドと コバラミンとの間においてブロックされる。突然変異G643およびG572は ウロ゛ゲンIIIとコビンアミドとの間にブロックされる。ここで、これらの突 然変異がコビンアミドの前にブロックされ、そして両者がコビル酸を蓄積する場 合、それらがコードするタンパク質がアミノプロパツール残基でコビル酸をアミ ド化してコビンアミドを住成する反応を触媒する酵素的段階(コビンアミドシン ターゼと呼ぶ)にのみ参加することができる;それらは、また、アミノプロパツ ールそれ自体でないはない場合でも、アミノプロパツールを提供する反応の基質 の合成に多分参加することができる。cobC遺伝子は、コビンアミドシンター ゼまたはそのサブユニットの1つであるタンパク質をコードする。
cobD遺伝子に相当する段階においてブロックされるアグロバクテリウム・ツ メファシェンス(Agrobacterium tumefaciens)のC ob突然変異G634を同一の方法で分析した。この突然変異はcobB遺伝子 における不活性化挿入と相補性ではない(実施例41)。この突然変異の中に見 いだされる唯一の細胞内コリノイドはアデノシル化コビル酸である。上の突然変 異ど同様に、この突然変異はコビル酸のコビンアミドへの転化に参加するか、あ るいは多分この反応の他の基質の合成に参加するタンパク質をコードする。
これらの2つの異なる遺伝子(cobCおよびcobD)は、同一段階に参加す る2つのタンパク質をコードする。
6、 2. 2、COBF−C08Mタンパク質の性質既に記載したアグロバク テリウム・ツメファシェンス(Agrobacterium tumefaci ens)の突然変異を研究し、実施例4.2に記載する研究はこれらの突然変異 の各々がブロックされることを示した。それらは次の突然変異である:G612  (cobF) 、G615 (cobG) 、G616 (cobH) 、G 613 (cobL)、G611 (cobJ) 、G620 (cobK)  、G638 (cobL)およびG606 (コバミド):われわれは括弧内に これらの突然変異の相補性の原因となるシュードモナス・デニトリフィカンス( Pseudomonas denitrificans)の遺伝子(実施例5) を示す、それゆえこの遺伝子はこの突然変異において突然変異される遺伝子に相 当する。これらの突然変異は前述したように標識したコバルトを有するPS4培 地中で培養した。4日のインキュベーション後、突然変異をコリノイドおよびデ コバルトコリノイドの細胞内含量について分析した(参照、実施例6. 1.  2および9)。
表 シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonasdenit ri f jeans)の8.7kbの断片の遺伝子においてブロックされたア グロバクテリウム・ツメファシェンス(Agrobacterfum tume faciens)により蓄積された中間体HBA :ヒドロゲノビリン酸 HRAM:ヒドロゲノビリン酸モノアミドHBAD・ヒドロゲノビリン酸ジアミ ド*事実、これは既に記載された菌株C58−C9Ri f ’Na ] ’  (Cameron et al 、1989)1値は突然変異しない菌株C58 −C9Ri f ’Na 1 ’の中に蓄積した同一の中間体の%として表す。
これらの結果が示すように、突然変異のいずれもコリノイドを蓄積しない(co bF遺伝子において不活性化される突然変異、G612、を除外する、これは、 その一部分について、コビンアミドを蓄積するが、そのレベルは突然変異しない 菌株が合成するコバラミンの2.2%に等しい)。しかしながら、いくつかの突 然変異(G612、G615およびG616)は、親の菌株のコバラミンのレベ ルの10%より多くを表すコバラミンのレベルを有する。すべてのこれらの突然 変異は多分少な(ともコピリン酸ジアミドの前にブロックされる。すべての突然 変異は、突然変異しない菌株より小さい量でヒドロゲノビリン酸およびヒドロゲ ノビリン酸ジアミドを蓄積する:それゆえ、それらはヒドロゲノビリン酸の前に ブロックされる可能性が非常に多い。すべてのcobF−c。
bG遺伝子はヒドロゲノビリン酸の前に参加するタンパク質をコードすると結論 することができる。突然変異G613は、とくにヒドロゲノビリン酸の前に参加 する、SP2MTをコードするcobl遺伝子の中で突然変異される。この突然 変異について、中間体の蓄積に関する本発明の実施例の結果は、この突然変異に おいて不活性化される段階と完全に一致する、すなわち、この突然変異はヒドロ ゲノビリン酸後の中間体を突然変異しない菌株で観測されるより高いレベルで蓄 積しない。この結果は、cobFScobJ、cobLおよびcobM遺伝子ニ ツいテであり、実施例4.6の結果と一致し、ここでこれらの遺伝子はメチルの SAM依存性転移を触媒し、それゆえヒドロゲノビリン酸の前に参加するタンパ ク質をコードする。SP!MTの構造遺伝子であるcobIを除外して、これら の遺伝子はプレコリン−3後に参加する。事実、それらはSUMTまたはSP、 MTの構造遺伝子ではないので、それらは後に、すなわち、プレコリン−3の後 に必ず参加する(本発明において記載するすべてのcab遺伝子はウロ′ゲンI IIとコバラミンとの間に参加する)。これらのcobF−cobHおよびco bJ−cobMの遺伝子は、プレコリン−3とヒドロゲノビリン酸との間に参加 する酵素をコードする。
6、 2. 3、C0B5およびC0BTタンパク質の性質実施例1および4. 3に記載する突然変異G2035は、C0B5タンパク質に相当する段階におい てブロックされる。実施例1に記載する突然変異G2037は、C0BTタンパ ク質に相当する段階においてブロックされる。これらの菌株、ならびに親の菌株 (Agrobacterium tumefaciens C58C9Rif’ )を、PS4゛培地(これは塩化コバルト濃度がPS4培地より100倍低いP S4培地である)中で放射性コバル)”CoCl2の存在下に3日間培養し、モ してデコバルトコリノイドの細胞内含量、ならびにコリノイド含量を、既に前述 したように分析する(参照、実施例6. 2. 2)。菌株G2035およびG 2037はコリノイドを蓄積せず、そして大きい濃度(親の菌株で観測される濃 度より大きい)のヒドロゲノビリン酸およびヒドロゲノビリン酸モノアミドおよ びジアミドは菌株G2035でのみ存在する。この突然変異は、多分、ヒドロゲ ノビリン酸ジアミドの後にかっコピリン酸ジアミドの前に位置する段階において ブロックされる。結局、cobS遺伝子はヒドロゲノビリン酸ジアミドのコピリ ン酸ジアミドへの転化に関係する酵素の1つをコードすると考えられる;それゆ え、このタンパク質はコバルトの挿入に、あるいは非アデノシル化コピリン酸a 、C−ジアミドのコバルトの還元に参加するすることができる。対照的に、突然 変異G2’037はヒドロゲノビリン酸の上流に位置する段階においてブロック されると考えられる。cobT遺伝子はヒドロゲノビリン酸の上流およびプレコ リン−3の下流の酵素的段階に関係するタンパク質をコードすると考えられる( プレコリン−3の下流に関係する酵素をコードする他の構造遺伝子は既に同定さ れた)。cobTタンパク質についての他の可能性は、それが、実施例5におい て提案されているように、コバルト結合性タンパク質としておよび/または他の 1または2以上のタンパク質とその酸性部分を経て相互作用するタンパク質とし て参加することである。
62.4、C0BVタンパク質の性質 実施例1および4.4に記載する突然変異G2039およびG2040は、C0 BVタンパク質に相当する段階においてブロックされる。これらの菌株、ならび に親の菌株をPS4’培地中で放射性コバルト57COC12の存在下に3日間 培養し、次いでデコバルトコリノイドの細胞内含量を実施例9に記載するように 分析する。菌株G2039およびG2040はコビル酸、コビンアミド、コビン アミドホスフェートおよびGDP−コビンアミドを蓄積する。これらの突然変異 は、多分、GDP−コビンアミドの下流の酵素的段階においてブロックされるo  cobV遺伝子はGDP−コビンアミドのコバラミンへの転化に関係する酵素 をコードする、参照、実施例5゜この結果は、基質としてAdo−GDP−コビ ンアミドを有するC0BVタンパク質のコバラミン−5゛ −ホスフェートシン ターゼ活性と完全に一致する。
6.3、SAMに対する親和性の研究によるCOBタンパク質の決定この実施例 は、シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseud。
monas denjtrificans)から精製したCOBタンパク質を使 用して、SAM結合活性を試験管内で実証する方法を例示する。
COBタンパク質がこのような活性を有する場合、それはこのCOEタンパク質 が経路のメチルトランスフェラーゼであること、およびそれがウロ°ゲンIII とコピリン酸との間で起こる8つのメチル基の転移の1つに参加することを意味 する。
6、 3. 1、精製したタンパク質に対するSAMの親和性の試験この試験は 、コバラミンの生合成経路のメチルトランスフェラーゼが明確にSAM結合部位 を有するという原理に基づく。この部位は、SAMに特異的に結合しないタンパ ク質についてより高いSAMの親和性により実証されなくてはならない。研究す るタンパク質を過剰の放射性SAMの存在下にインキュベーションした後、タン パク質をゲル透過クロマトグラフィーにより遊離SAMから分離する。このタン パク質の分子量を有する分画の中に現れる放射能はインキュベーションの間に結 合したSAMに相当する。クロマトグラフィーを2℃において実施して、分離の 間に結合したSAMの解放を最大に制限する。
タンパク質(はぼ10gg)を30℃において0. 1モルのTris−HCI  pH7,7(200μm)中で[メチル−38] SAM (5ナノモル、1 μCi)とともに10分間インキュベーションする。インキュベーション後、こ の混合物の一部分(100μm)を直ちにTSK−125(Bio−Rad)カ ラム上に注入し、このカラムの分配会社により推奨されるように、50ミリモル の硫酸ナトリウム/20ミリモルのリン酸二水素ナトリウム混合物で1m1/分 で溶離する。Q、5mlの分画を集め、そして液体ソンチレーノヨンカウンター で計数する。タンパク質およびSAMの保持時間は280nmにおける溶離液の 吸収の記録から直接得られる。
6.32、シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas d enitrificans)のC0BAおよびC0BFへのSAMの結合の試験 管内研究 a)COBFおよびC0BAタンパク質の精製シュードモナス・デニトリフィカ ンス(Pseudomonas denitrif 1cans)cobFタン パク質を後述するように精製する。典型的な実験において、PS4培地中の培養 後に得られた、プラスミドpXL1546が導入された菌株5C510Ri f ’ (参照、実施例7.3) の湿1細胞(10g)を、0.1モルのTris −HCIpH7,7(30ml)の中に再懸濁し、そして4℃において15分間 超音波処理する。次いで、粗製の抽出物を50.000gで1時間遠心機するこ とによって回収し、そして上澄み液をDEAE−セフアゾ・ソクス(Seph、 adex)カラム(1mlのゲル)に通過させて存在するテトラピロール化合物 を除去する。次いで、この抽出物のタンパク質(10mg;0.7m1)を同一 緩衝液と平衡化したモノQ HR515カラム上に注入する。タンパク質を直線 のKCI勾配(0〜領 25モル)で溶離する。C0BFタンパク質を0.20 モルのKCIで溶離する。それは0.1モルのTris−MCI pH7,7で 2倍に希釈し、そして2回目にモノQ HR515で精製する。5DS−PAG Eおよびクーマツシーブルーの可視化を使用してタンパク質を明らかにする。そ のうえ、この技術はC0BFはこの精製工程後はぼ95%の純度である。精製し たタンパク質のNH2末端配列を前述したように決定する。2つのNH2末端配 列は各劣化サイクルにおいて同時に現れる:それらは次の順序で、示す比率で存 在する:配列1(存在量34%) Ala Glu Ala Gly Met Arg Lys Ile Leu  Ile Ile配列2(存在量66%) Met Arg Lys Ile Leu Ile Ile Gly Ile  Gly Ser配列1は第16図に記載するC0BFタンパク質のNH2末端配 列に相当するが、ただしアミノ末端のメチオニンはメチオニンアミノペプチダー ゼ(Ben Ba5satおよびBauer、1987)により既に述べられた ルール(Hirel et al、 、1989)に従い切除される。配列2は 、より大きい量で存在し、同一タンパク質に相当するが、このタンパク質はわれ われが仮定した翻訳開始ATGコドンにおいて実施されない翻訳開始を有し、そ こに解読フレーム上の下流の5つのコドンが位置する(第16図)。事実、この 配列のアミノ酸は、正確には、この配列の第2メチオニン(アミノ酸N06)か ら出発するC0BFタンパク質の配列の中に見いだされるものである。この場合 において、アミノ末端のメチオニンは切除されず、これは既に述べられたルール (Hirel et al、 、1989)を確証する。プラスミドpXL15 46を有する菌株5C510Rif’において、2つの翻訳開始が存在し、それ らは、一方において、われわれの構成において、シャイン−ダルガノ(Shin e−Dalgano)配列から正しい距離に位置するメチオニンのコドンに相当 し、そして一方において第16図に表すcobF遺伝子の配列の中に存在する第 2のメチオニンのコドンにおいて実施される。これから理解されるように、C0 BFタン/々り質は多分第16図に示すメチオニンにおいて開始されず、5アミ ノ酸以後に存在するメチオニンにおいて開始される。
すべての場合において、この結果が示すように、C0BFタンパク質は、事実、 発現され、そして後者は4アミノ酸だけ伸長した形態で発現される。精製の間に 、両者のタンパク質は精製される。この実施例において、これらの2つの精製さ れたタンパク質の混合物をわれわれは精製したタンパク質と呼ぶ。
シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas denitr if 1cans)のC0BAを、前述したように精製する(BIanche  et al、 、1989)。
b)SAMの結合 これらの2つのタンパク質へのSAMの結合を、実施例6.3a)において前述 したように研究する。ウシ血清アルブミンおよび精製したC0BHタンパク質を 陰性の対照として使用する。C0BAおよびC0BFタンパク質について、放射 能のピークはTSK−125カラムからこれらのタンパク質の出現時間において 出現するとき観測される(第20図)。この試験において、C0BIタンパク質 は同一のSAMの結合性質を示す。対照的に、BSAおよびC0BHタンパク質 ではこのような放射能のピークは存在しない。この試験はC0BA、C0BIお よびC0BFタンパク質へのSAMの試験管内を実証する。これらの結果が示す ように、CoBAlCOBIおよびCoBFはSAMメチルトランスフェラーゼ である。この結果はC0BAおよびCOB Iの活性と完全に一致する。なぜな ら、それらはシュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas  denitrificans)の、それぞれ、SUMTおよびSP2MTである からである。それゆえ、C0BFタンパク質は多分コバラミンの生合成経路のS AMメチルトランスフエラ−ゼである。この試験はC0BFがメチルトランスフ ェラーゼであることを実証する。
6.4−配列の相同性の研究による活性の決定この実施例は、シュードモナス・ デニトリフィカンス(Pseud。
monas denitrificans)の種々のCOBタンパク質の配列を 比較することによって、コバラミンの生合成経路のSAMトランスフェラーゼで あるCOBタンパク質を発見することができる方法を例示する。
C0BIおよびC0BAタンパク質は、生合成経路の両者メチルトランスフェラ ーゼである。これらの2つのタンパク質をカネヒサ(Kanehi sa) 、 1984のプログラムに従い比較する。この比較は強い相同性の3つの領域を生 ずる(第21図)。これらの領域の各々において、2つのタンパク質の間に45 %より大きい厳格な相同性が存在する。
C0BAおよびCYGSの間の強い相同性の2つの領域が、また、表される(第 22図)、それらはC0BIと強い相同性を表すCOB Aの同一領域である。
C0BA、CYGSおよびC0BIの強い相同性のこれらの領域は他のCOBタ ンパク質との相同性を表す。問題のタンパク質はC0BF、C0BJSCOBL およびCOBMTある(423図)。
領域1に関すると、C0BF、C0BLおよびC08Mタンパク質はすべてのゲ ンブロ(Genpro)タンパク質に関して有意な相同性を表し、Genpro は、カネヒサ(Kanehisa)(1984)のプログラムに従い、200よ り大きいアミノ酸の推定上の解読部分により増大されたゲンバンク(Genba nk)(バージョン9)タンノ(り質抽出である。領域2に関すると、C0BJ 、C0BLおよびC08Mタンパク質は、すべてのゲンブロ(バージョン59) タンノ々り質(二関して有意な相同性を示す。相同性の第3領域に関すると、C 0BJ、C0BLおよびCOBMはすべてのゲンプロ(バージョン59)タンノ <り質に関して有意な相同性を示す。それゆえ、配列を比較すると、4つのタン パク質、C0BF、C0BJ、C0BLおよびCOBMは、メチルトランスフェ ラーゼの3つの型、C0BA、C0BIおよびC0BFの配ダjの保存された領 域と有意の相同性を示す。C0BG、C0BHおよびC0BKタンパク質は、メ チラーゼの保存された領域と有意の相同性を示さない。C0BFタンパク質は領 域1においてのみ他のタンノくり質と有意の相同性を示す。これらの相同性は、 多分、すべてのこれらのタンノくり質がメチルトランスフェラーゼであるという 事実に相当する1こ違し)ない。この結果は、試験管内のSAMへの結合につい てこのタン/くり質が有する能力に関して、C0BFについて記載した生物学的 データと合致する(実施例6.3)。これらの相同性は、一方薯こお0て、CO Fがコバラミンの生合成経路のSAMメチルトランスフェラーゼであることを確 証し、そして、他方において、C0BJ、C0BLおよびCOBM力(コバラミ ンの生合成経路のSAMメチルトランスフェラーゼでありうることを実証する。
これらの結果が、また、示すように、P、denitrificansのCOB タンパク質と他の微生物の等しL)機能のタンパク質との間に相同性が存在する 。
実施例6(B)−メタツバクチi功ム・イ/くノビイ(Methan。
bacterium ivanovii)SUMTの構造遺伝子の精製およびク ローニング この実施例は、P、denitrificansiこおL)で同定されたものに 属するCOB酵素およびcob遺伝子を、他の微生物において、得る方法を例示 する。
6(B)、1、メタノバクテリウム・イバノビイ(Methanobacter ium ivanovii)SUMTの精製この実施例は、メタノバクテリウム ・イバノビイ(Methanobacterium 1vanovi i)SU MTの精製およびその触媒の性質を記載する。
メタノバクテリウム・イバノビイ(Methanobacterium 1va novi i)菌株DSM2611を記載したように培養する(Souilla rd et al、 、1988L湿潤細胞(12g)を得る。後者を5ミリモ ルのDTTおよび1ミリモルのEDTAを含有する0 1モルのTris−HC I緩衝液pH7,6(80ml)の中に再懸濁し、そして4℃において1時間3 0分間超音波処理し、次いで50.000gで1時間遠心する。次いで、同一緩 衝液中で構成した小さいDEAE−セファデックスA25カラムを通過させて、 遊離テトラピロール化合物を抽出物から除去する。55〜75%の硫酸アンモニ ウム飽和において沈澱するタンパク質を0.1モルのTris−HCIpH7, 5,0,5ミリモルのDTT、1.7モルの硫酸アンモニウム緩衝液中で可溶化 し、そしてフェニルースペロースHRIO/10 (Phamacia、フラン ス国/SA)カラム上に注入し、減少する勾配(硫酸アンモニウムに関して1, 7〜0モル)で溶離する。活性分画を0.1モルのTris−MCI pH7, 5,0,5ミリモルのDTT。
25%のグリセロール緩衝液(緩衝液A)と平衡化したセファデックスG−25 カラムに通過させ、次いで緩衝液Aと平衡化したフェニルースペロースHRIO /10 (Phamac i a、フランス国SA)カラム上に注入し、そして 0〜0.3モルのKCIの勾配で溶離する。この工程を同一条件下に第2回目を 反復する。Blo−3il TSK−250(BioRad フランス国SA) の先行する工程の活性分画のゲル透過クロマトグラフィーによりタンパク質が得 られ、このタンパク質は5DS−PAGEおよびRP−HPLC(C−18μB ondapak)において相同性である。精製の異なる工程、それらの収率、な らびにそれらの精製ファクターを下表に記載する。
この表に示すように、合計の精製ファクターは4,500より大きい。
純粋な酵素のいくつかの性質を既に記載されている方法に従い研究した(Bla nche et al、 、1989)oこの酵素は、事実、SUMT活性を有 する、すなわち、それはウロ′ゲンIIIのC−2およびC−7における2つの メチル基のSAM依存性転移を触媒する。ゲル透過により推定されるこの酵素の 分子量は60,000+/−1,500であるが、5DS−PAGEによると、 それは29,000であり、これはそれがホモ二量体の酵素であることを示す。
既に記載されている条件(Blanche et al、 、1989)下に、 この酵素はウロ′ゲンIIIについて52+/−noウロ′ゲンIIIのKmを 有する。さらに、この酵素は20gモル以下の濃度において基質による阻害を示 さないが、シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas d enitrificans)SUMTは2μモル以上の濃度においてウロ′ゲン IIIによる阻害を示す(Blanche etal、 、1989)。
1/タンパク質の収率がら計算する。
M、1vanovii SUMTのVmaXを決定した。この値は、この反応の 最適な条件下に既に決定された、P、denitrificansについて見い だされた値(ウロ′ゲンIIIによるその阻害を考慮する)、489U/mgの タンパク質(Blanche et al 、1989)より大きい/ 6(B)、2、E、co)iにおけるM、1vanovii SUMTの構造遺 伝子のクローニング 6 (B)、2. 1、M、1vanovii SUMTの構造遺伝子のクロー ニング。
この目的で、この手順は次の通りである: 200ピコモルのM、1vanov ii SUMTを前述したようにタンパク質のNH2末端配列のために使用する 。さらに、このタンパク質のトリプシンの消化により得られるペプチド断片を同 様にそのNH2末端配列の配列決定に付す。
得られる配列を第48図に表す。それぞれ、センスおよびアンチセンスのオリゴ ヌクレオチド946.923および947を前述したように合成する。これらの オリゴヌクレオチドはそれらの5゛末端に制限部位を含有し、制限部位はセンス オリゴヌクレオチドについてEcoRIであるか、あるいはアンチセンスオリゴ ヌクレオチドについてHindlIIである。これらのオリゴヌクレオチドは、 第48B図に線図的に示すように、酵素のDNA増幅実験のために使用する(S aik et al、 、1988)。
M、1vanoviiゲノムDNAを次の方法で調製する:M、1vanovi  i (DSM2611)細胞(0,4g)を015モルのNac1溶液で洗浄 する。次いで、細胞を25%のスクロース、50ミリモルのTris−MCI  pH8、リゾチーム(40mg)の溶液(4ml)中でインキュベーションし、 その後プロイティナーゼK(40mg)および0.2%のSDS、0.1モルの EDTA pH8の溶液(8ml)の添加後、50℃において2〜3時間インキ ュベーションする。次いでDNAをフェノール/クロロホルム(50%150% )で2回、次いでクロロホルムで2回抽出し、その後イソプロパツールで沈澱[ させ、そしてTNE (10ミリモルのTris−HCI pH8,1ミリモル のEDTA、100ミリモルのNaC1)(3ml)(71中ニ取ル。
M、1vanovii DNAの酵素的増幅をサイキ(Saiki)et al 、 、1988のプロトコルに従い、O,1mlの体積でM。
1vanovi iのゲノムDNA (600ng)およびプライマー946お よび947(反応1)m製923および947(反応2)を使用して実施する。
この反応に使用する緩衝液は1ミリモルのMgC1□、50ミリモルのKCI、 0.001%のゼラチンおよび各0. 2ミリモルの濃度のdNTPである;各 増幅反応について、10mgの各オリゴヌクレオチド、ならびにTag DNA ポリメラーゼ(2,5単位) (Cetus Corporation)を使用 する。増幅は30サイクルにわたってパーキン−エルマー・センス(Perki n−ElmerCetus)DNA増幅系で実施する:各すイクルの間に、DN Aを95℃において1分間変性し、オリゴヌクレオチドのプライマーを一本鎖D NAと38℃において2分間ハイブリダイゼーションし、そして新しく形成した 鎖を72℃において3分間重合させる。次いで増幅産生物をクロロホルムで抽出 し、その後エタノール沈澱させる1次いで、それらをアクリルアミドゲル上で移 動後可視化し、その後制限酵素、例えば、EcoRIおよびHindIIIで消 化することができる。
反応1の場合において、2つの断片が観察される: 615bpならびに240 bpにおいて。反応2に関して、2つの断片がまた観察される: 630bpな らびに170bpにおいて。オリゴヌクレオチド946〜947の間の酵素増幅 反応の産生物の全体をアクリルアミドゲル上の移動により分離する;615bp の断片を前述したように精製する。次いで、この断片EcoRIおよびHind l I Iで消化して、断片の粘着末端をつくる。次いで断片をファージM13 mp19の複製の形態のDNAと結合する。結合体をE、coli TGIの中 に形質転換する。
615bE)のインサートを含有する6つの組み換えクローンを汎用プライマー −20(Phamac ia SA、フランス国)で配列決定することによって 分析する。第49図に示すように、615bpのインサートを含有する組み換え ファージの一本鎖DNAを配列決定するとき、EcoRI部位の下流において、 オリゴヌクレオチド946のそれに相当する非同義性配列および、同一フレーム における、引き続くアミノ酸LITLKAVNVLK?ADVVL (?i;! 、コノ位置ニおいて、残基を決定することができないこと意味する)をコードす る配列が観測されなくてはならない:この配列は、SUMTのNH,末端配列に おいて、オリゴヌクレオチド946に相当するアミノ酸に引き続く配列に相当す る(参照、第48図)。2つのクローンについて、実際に、メタノバクテリウム ・イバノビイ(Methanobacterium 1van。
vi i)SUMTのNH2末端領域をコードすることができる配列が観察され 、この配列はオリゴヌクレオチド946を含有する配列によりエンコードされる アミノ酸である配置Pro−Gay−Pro−Glu−Leuで開始する。この 観察が示すように、これらの2つの複製形態はメタノバクテリウム・イバノビイ (Methanobacteriumivanovi i)SUMTの構造遺伝 子に対して内部の断片に相当するインサートを含有する。M、1VanOVi  iの構造遺伝子に対して内部のこの断片を有する複製形態をpGloと呼ぶ。
6 (B)、2. 2、メタノバクテリウム・イバノビイ(Methanoba cterium 1vanovi i)SUMTの構造遺伝子のクローニング メタノバクテリウム・イバノビイ(Methanobacterium 1va novi i)のゲノムDNAをい(つかの酵素で消化する(一本領または二本 鎖)。消化後、断片をアガロースゲルの電気泳動により分離し、次いで前述した ようにナイロン膜上に転移する。こうして転移された断片の変性および予備ハイ ブリダイゼーション後、ハイブリダイゼーションを複製形態のpGloをs!p 標識したプローブとしてを使用して前述したように実施する。こうして、メタノ バクテリウム・イパノビイ(Methanobacterium 1vanov i i)のEcoRI−BgllI消化から発生する3、2kbの断片をプロー ブとハイブリダイゼーションすることが発見された(参照、第50図)。次いで 、ゲノムのDNA (40μg)のM、1vanoviiをEcoRIおよびB glIIで消化し、その後アクリルアミドゲル上の移動により分割する。3〜3 .5kbの大きさを有する断片を前述したように電気溶離する。こうして精製し た断片を、BamHI−EcoRIで消化したベクターpBKS+ (Stra tagene Cloning Sy3tem、ラジョラ)と結合する。結合体 をE、coli DH5α(Gjbco BRL)の中に形質転換する。形質転 換体をアンピシリンおよびX−ga]を補充したLB培地上で選択する。800 の白色のコロニーをフィルター上で二次培養物する;バクテリアの成長および引 き続く溶菌後、コロニーのハイブリダイゼーションをグリュンステイン(Grυ n5tein)およびホグネス(Hogness)(1975)の技術に従い実 施する。使用するプローブは!!pで標識した複製形態のpGloである。この プローブを使用するハイブリダイゼーション試験後、単一の陽性のクローンが発 見された。このクローンのプラスミドDNAをpXL1809と呼ぶ(参照、第 56図)。このDNAをEc。
RI−Xbalで消化すると、期待するように、3.2kbの挿入を可視化する ことができる。pXL1809を両者鏡上でチェノ(Ch e n)およびシー バーブ(Seeburg)(1985)の技術により配列決定する。955塩基 の配列が得られる(第51図)。オーブンリーディングフレームを分析すると、 塩基34 (ATG)から塩基729(TGA)のオーブンリーディングフレー ムが同定される。このオーブンリーディングフレームは、その配列が第52図に 示されているタンパク質をコードする。このタンパク質は24,900の分子量 を有しく参照、第53図)、この分子量はM、1vanoviiから精製したタ ンパク質の分子量に近い。このタンパク質のNHz末端配列は、正確に、精製し たM、1vanovii SUMTについて決定された配列である(参照、第4 8図および第52図)。これらの観察は、クローニングしそして配列決定した遺 伝子が事実M、1vanovii SUMTの構造遺伝子であることを明瞭に確 立する。この活性はすべてのバクテリアにおけるコリノイドの生合成に参加する と仮定されるので、この遺伝子はCorA遺伝子と表示し、そしてこの同一遺伝 子のC0RAタンパク質によりエンコードされる。M、1vanoviiのC0 RAタンパク質の親水性プロフィルを、ホップ(Hopp)およびウツヅ(Wo ods)(1981)のプログラムから生成し、これが示すように、それは、期 待するように、第54図に示すように、親水性タンパク質である。M。
1vanovi iのC0RAタンパク質は、P、denitrificans のC0BAに関して40%より多い厳格な相同性の程度を示す(第57図)。こ の相同性は両者のタンパク質の事実上全体にわたって存在する。なぜなら、それ はM、1vanoviiのC0RAの残基3〜227およびP、denitri ficansのC0BAの残基17〜251に関するからである。この相同性は 同一の反応を触媒する2つの反応の間に存在する構造の相同性を反映する。P、 denitrificansのC0RAおよびC0BAの間で最も高度に保存さ れる領域は、P、deni tri f 1cansのC0BAとE、coli のCYSGとの間に保存されるものと同一である(第22図)。
実施例7−COBタンパク質の発現 71−シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas den itrificans)の発現この実施例は、シュードモナス・デニトリフィカ ンス(Pseud。
monas denitrificans)中のンユードモナス・デニトリフィ カンス(Pseudomonas denitrificanS)のCOBタン パク質の構造遺伝子の増幅がCOBタンパク質の活性の増幅に導くことを例示す る。
7.1.1−COBAタンパク質の発現プラスミドpXL557は、5.4kb の断片の2.4kbのBglII−EcoRV断片(第7図の配列中の、それぞ れ、位置80および2394において)がクローニングされているプラスミドp XL59に相当する。この断片はcobAおよびcobE遺伝子を含有する。
pXL545はcobE遺伝子のみを含有する。その構成は実施例4゜1に記載 した。
これらの2つのプラスミドは接合的転移により5C510Ri f’の中に導入 した。菌株5C510Ri f’、5C510Rff’ pXL59.5C51 0Rif’ pXL557および5C510Rif’ pXL545をPS4培 地中で培養した。第4日に、培養を停止し、そしてSUMT活性を既に記載され ている標準のプロトコルに従いアッセイした(F、Blanche et al 、 、1989)o活性を下に記載する。
青:5c510Rif’およびその誘導体のいくつかのSUMT活性これらの結 果から明らかなように、プラスミドpXL557のみは5C510Rif’にお けるSUMTの活性を顕著に増加する(50のファクター)。この増加はcob EではなくcobAの増幅から生ずる。なぜなら、cobEのみの増幅を可能と するプラスミドpXL545はSUMTの活性を増加しないからである。この結 果はC0bAがシュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas  denitrificans)のSUMTの構造遺伝子であることを確証する 。この結果が示すように、シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudo monas denitrificans)のSUMTの構造遺伝子の増幅によ り、シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas deni trificans)中でSUMT活性を増幅することができる。
7.1.2−COBIタンパク質の発現SPIMTの構造遺伝子(cobl)を 含有する8、7kbのDNA断片から由来する断片をグラム陰性バクテリアにお ける広い宿主範囲を有するプラスミドの中にクローニングし、次いでこのプラス ミドを接合によりシュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomona sdenitrificans)SC510Rif′の中に導入する。
次いで、この菌株のS−アデノシル−し−メチオニン:プレコリン−2メチルト ランスフエラーゼ活性をこのベクターを有する菌株のそれに関して測定する。
cobHおよびcobI遺伝子を含有する1、9kbのB amHI −Bam Hr−Ss t l−5s t I断片を8.9kbの断片から精製する。
XbaIおよびEcoRIリンカ−を、それぞれ、BamHIおよび5stI末 端に、後者がバクテリオファージT4DNAポリメラーゼでフィルインされた後 、位置する。次いで、この断片を広い宿主範囲のプラスミドpXL59のXba IおよびEcoRI部位の間に挿入する。これにより得られたプラスミドをpX L1148と表示する(第24図)。
別々に、関係するプラスミドを構成する:cobH遺伝子全体およびcobI遺 伝子の5゛部分のみを含有する1、5kbのB amHI −BamHI−3s tl断片を、8.7kbの断片から精製した。XbaIおよびEcoRIリンカ −を、それぞれ、BamHIおよび5stlに、後者がファージT4DNAポリ メラーゼでフィルインまたは消化された後、付加した。次いで、この断片をpX L59のEcoRIおよびxbaI部位の間に挿入してプラスミドpXL114 9を生成した。プラスミドpXL1148およびpXL1149は、c o b  I遺伝子ノ3’ 末端を含有する0、3kbの5stlおよび5stl断片の pXL1148中の存在においてのみ異なる。pXL1148は、pXL114 9と対照的に、cob rの全構造遺伝子を有する。
これらの2つのプラスミドは接合により5C510Rif’の中に導入した。菌 株5C510Ri f’、5C510Rif’ pXL59.5C510Rif ’ pXL1148および5C510Rif’ pXL1149をPS4培地中 で培養する。4日間の培養後、細胞を収穫し、そしてSP、MT活性を実施例6 . 1. 3a)に記載するようにアッセイする。
これらのアッセイの結果を、実施例6. 1. 3a)におけるように定義した SP2MT活性とともに下に記載する。
表:シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonasdenit rificans)から誘導体された種々の菌株のSP2M1試験において導入 した粗製の抽出物の500μg当たり。
活性は実施例6. 1. 3a)において定義したように%で表す。
プラスミドpXL1148のみはSP2MT活性の実質的な増加を生ずる。対照 的に、プラスミドpXL1149は対照の5C510Ri f゛および5C51 0Rif’ pXL59で観測されたのと異なる結果を与えない。pXL114 8はcobl遺伝子を含有する唯一のプラスミドであり、そしてそれはSP、M T活性を増幅するただ1つである:この結果はシュードモナス・デニトリフィカ ンス(Pseudomonas denjtrjfjcans)のSP2MTの 構造遺伝子がcobT遺伝子であることを確Eする。さらに、これらの異なる菌 株の合計のタンパク質を変性条件下に電気泳動により分割する(10%のアクリ ルアミドゲルを使用して5DS−PAGE)場合、25,000の分子量を有す るタンパク質に相当するバンドの存在はpXL1148の場合において特別に観 察される(第25図)。このタンパク質の分子量はC0BIタンパク質のそれに 相当する。プラスミドpXL1148はシュードモナス−デニトリフィカンス( Pseudomonas denitrificans)中でC0BIタンパク 質の過剰産生を得ることを可能とする。
7.1.3−COBFの発現 この発現は、E、coliのPtrpプロモーターおよびバクテリオファージラ ムダのcII遺伝子のリポソーム結合部位をcobF遺伝子の上流に配置するこ とによって得られる。これにより得られた発現は、同一のマルチコピーのプラス ミドを使用する簡単な遺伝子の増幅により観察されるものより非常に高い。
pXL1496 (下の実施例7. 2. 1)の2kbのE c oRI − BamHI−BamHIを精製する(第26図)。この断片は、cobF遺伝子 の上流に、E、coliのPtrpプロモーターおよびバクテリオファージラム ダのcII遺伝子のリポソーム結合部位を含有する。CobF遺伝子の下流に、 E、coliのrrnBオペロンのターミネータ−が存在する。この断片をプラ スミドpKT230のEcoRI−BamH1部位においてクローニングしてp XL1546を生成した(第26図コ。pKT230はほとんどすべてのグラム 陰性バクテリアの中で複製する不適合性群Qのプラスミドである(Bagdas arjanet al、 、1981);このプラスミドはカナマイシン抵抗性 である。プラスミド、XL 1546およびpKT230を接合により5C51 0Rif’の中に導入する。菌株5C510Rif’、5C510Rif’ p KT230および5C510Rjf’ pXL1546を前述したようにPS4 培地の中で培養する。4日間の培養後、異なる菌株の合計のタンパク質を10% の5DS−PAGEで分析する。第27図に示すように、過度に発現される分子 量32,000のタンパク質が5C510Rif’ ])XL1546の抽出物 の中に観測される:このタンパク質はE、coli B pXL1496により 過度に発現されるタンパク質と同時に移動する(下の実施例7. 2. 1)。
さらに、このタンパク質はpXL1546を含有する菌株5C510Rf f’ の中で特別に発現され、ここでそれは合計のタンパク質の少なくとも20%を表 す。対照的に、このタンパク質は菌株5C510Ri f’および5C510R i f’ pKT230の合計のタンパク質において観察されない。
それゆえ、この過度に発現されるタンパク質はC0BFタンパク質である。
7.1.4−COBHの発現 この実施例は、cobH遺伝子を含有するシュードモナス・デニトリフィカンス (Pseudomonas denitrificans)のDNA断片の増幅 を記載する。この遺伝子によりエンコードされるタンパク質を精製する:それは C0BHタンパク質である。実施例71゜2に記載するプラスミドpXL114 9は、8.7kbの断片から由来するDNAインサートの中に全cobH遺伝子 のみを含有する。5C510Rif’において、このプラスミドは、このベクタ ーと対照的に、分子量22,000のタンパク質の過度の発現を生ずる(第25 図)。
7.1.5−COBVの発現 この実施例は、cobVのみを含有するプラスミドによるコバラミン−5゛−ホ スフェートシンターゼの増幅を記載する(pXL699、参照、第38図)。コ バラミン−5“−ホスフェートシンターゼ活性は、5C877Ri f’におい て、ベクターpXL435、pXL1303、pXL1324またはpKT23 0をもつ同一菌株に関して、プラスミドpXL699により50のファクターで 増幅される。このプラスミドは、そのインサートの中に、cobVの全体+OR F1gおよびcobVの5′末端部分のみを含有する。このような菌株(SC8 77Ri f’pXL699)において、C0BVタンパク質は明確に過度に発 現される;この過度の発現は菌株5C877Ri f’の発現に関して50のP trpプロモーターおよび次いでバクテリオファージλのRBSc I 1.、 M、i vanov i i SUMT構造遺伝子およびE、c。
11のrrnBオペロンのターミネータ−領域を含有するpXL 1832の1 .5kbのEcoRI−BamHI−BamHI断片(参照、実施例7. 2.  4)を、pKT230のEcoRI−BamHI部位においてクローニングす る。(Bagciasarian et al、、1981)。この方法におい て、プラスミドpXL1841が得られる(参照、第56図)。このプラスミド を前述したようにP、denitrificans 5C510Rif’の中で 移動化する。トランス接合体をより詳細に研究する。この菌株をPS4培地中で 培養し、そしてバクテリアの抽出物のSUMT活性を対照の菌株5C510Ri f’ pXL435 (Cameron et al、 、1989)のそれと 同時にアッセイする。これらの菌株の活性を下に記載する。
この結果が明瞭に示すように、菌株5C510Rif’ pXL1841のSU MT活性は5C510Rif’ pXL435のそれより顕著に大きいので、プ ラスミドpXL1841の結果、P、denitrificans中のM、1v anoviiのSUMT活性の発現が存在する。
7、 2−E、coli中の発現 この実施例は、シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseud。
monas denitrificans)のCOBタンパク質をE。
coliの中で過度に発現することができる方法を例示する。
7.2.1−COBFの発現 8.7kbのEcoRI断片の2250bpのEcoRI−XhoI断片(第8 図に表す配列におけるそれぞれの位置0および2250において)を、77一ジ M13mp19 (Norrander et al。
、1983)の中にEcoRIおよび5ai1部位の間にクローニングした。こ れにより構成されたプラスミドをpXL1405と表示する。
Nde1部位を特異的突然変異誘発により導入し、こうしてこの制限部位の最後 の3つの塩基(ATG)がcobF遺伝子の翻訳開始部位を構成するようにする 。これはcobF遺伝子のATGに先行する3塩基、GAA (Gは第8図に表 す配列において位置733に存在する)をCATに修飾する。次いで、cobF 遺伝子を含有するNciel−3phI−3phI断片(第26図)を、プラス ミドpXL694 (Denefle et al、 、1987)のNdeI −SphI部位の間にクローニングする。これにより構成されるプラスミドはp XL1496と表示する(第26図)。E、coli中の遺伝子の発現の調節の ためのシグナルは、cobF遺伝子に先行する120bpのEcoRI−Nde I断片(これはpXL694から由来する)。これらのシグナルはE。
coliのPt rpプロモーターの[=40+1]領域、次いでバクテリオフ ァージλのcII遺伝子のリポソーム結合部位を含有する73bpから成る(D enaf le et al、 、1987)o cobF遺伝子の下流に、E 、coliのrrnBオペロンのターミネータ−が存在する(Hindl II −BamHI断片の中に)。プラスミドpXL1496をE、coli菌株の中 に形質転換により導入する(Mon。
dおよびWoI 1man、1947)。cobF遺伝子の発現を既に記載され ているように(DenQf Ie et al、 、1987)Ptrpプロモ ーターが抑制される(トリプトファンの存在下に)か、あるいは抑制されない( トリプトファンの不存在下に)条件下に研究した。
この発現を実施する培地は、0.4%のグルコース、0.4%のカサミノ酸、1 0ミリモルのチアミンおよびPt rpプロモーターを抑制しようとする場合4 0μg/mlのトリプトファンを補充したM9最小培地(Mi I Ier、1 972)中で実施した。E、coli菌株BのpXL1496を37℃において 前述の培地中でアンピシリン(100μg)とともに培養した。第28図に示す ように、トリプトファンの不存在は分子量32,000のタンパク質の発現を生 ずる。事実、5DS−PAGEで分析したE、coli B pXL1496の 合計のタンパク質の抽出物において、合計のタンパク質の1〜4%を表す分子量 32,000のタンパク質が明瞭に観察される。このタンパク質は、同一の条件 下であるが、トリプトファンの存在下に培養したE、coli B pXL14 96の合計の抽出物の中に顕著により少ない量で存在する。これらの条件下に発 現されるタンパク質の分子量は、このタンパク質のアミノ酸配列から推定される C0BFの分子量、すなわち、28.927に近い(第16図)。こうしてE、 coliの中で発現されるタンパク質はC0BFタンパク質である。
7.2.2−COBTの発現 E、coliのlacプロモーターおよび1acZの最初の3つのコドンをco b遺伝子の5′末端に融合することによって、過度の産生が得られる。
4.8kbの断片の第32図に表す配列中の位置2624に位置するEcoRI 部位は、cobT遺伝子の第4コドンを含有する。pXL837の3.5kbの EcoRI−Xbal断片を、pTZ18RまたはpTZ19R(Phamac  i a)のEcoRIおよびXbaI部位においてクローニングして、それぞ れ、pXL1874またはpXL1875を発生させる:これらの2つのプラス ミドは、E、coli (PiaC)のラクトースオペロンのプロモーターに関 して、切頭cobT遺伝子の向きにおいて異なる。PlacはpXL1874中 のcobTの上流に存在するが、その反対はpXL1875において真実である 。pTZ18RのEcoRI−XbaI部位においてpXL837のEc。
R1−XbaI断片をクローニングすると、タンパク質の融合を、E。
coliのβ−ガラクトシダーゼの最初の4アミノ酸とその第4のコドンからの cobT遺伝子との間で実施することができる。1ace”cobT遺伝子の発 現は1acZの発現シグナルのコントロール下にある。プラスミドpXL187 4、pXI、1875およびpTZ18RWOE、C01i菌株BL21の中に 形質転換により導入する。cobT遺伝子の発現は既に記載されているように研 究する(Maniatiset al、 、’ 1989)。
第42B図に示すように、分子量72,000のタンパク質をpXL工874の みで発現させ、そしてこのタンパク質は、5DS−PAGEで分析したBL21 、pXL1874の合計のタンパク質の抽出物において、合計のタンパク質の1 〜4%を表す。これらの条件下に発現されるタンパク質の分子量は、第40図に おいてアミノ酸配列から推定されるC0BTタンパク質の分子量、すなわち、7 0,335に近い。この実験が明瞭に示すように、cobT遺伝子の第4コドン に位置するEcoRI部位から、cobT遺伝子について見いだされるもと適合 性のオーブンリーディングフレームを発現することができる。
72.3−切頭C0B5タンパク質の発現BamHI部位はC0B5遺伝子の第 45コドンに位置する。cobS遺伝子の3°部分およびこの遺伝子より下流の 配列を含有する1、2kbのBamHI−BamHI断片をpXL843から切 除し、そしてプラスミドpET−3b (Rosengerg et al、、 1987)のBamHIにおいてクローニングしてpXL1937を発生させる 。このBamHI断片は、cobS遺伝子の切頭部分が、フレーム中で、バクテ リオファージT7または遺伝子10 (Rosengerget al、 、1 987)の主要なキャプシドタンパク質の最初の12コドンと融合する方法で、 向いている。このハイブリッド遺伝子はファージT7のφプロモーターのコント ロール下にある。プラスミドpXL1937およびまたpET−3bを形質転換 によりE、coli BL21 pLysS (W、5tudier、個人的通 M)の中に導入する。
選択培地上の再分離後、両者の菌株をL液体培地の中で610nmにおいて1の ODに培養する;この段階において、この培地をiミリモルのIPTG(イソプ ロピルβ−チオガラクトシド)濃度に調節して、バクテリオファージT7のポリ メラーゼの発現を誘発する((Rosengerg et al、 、1987 )o次いで、培養物を37℃において2時間インキュベーションし、その後バク テリアのリゼイトを調製する。
こうして培養したバクテリアの合計のタンパク質をPAGEにより変性条件下に 分割する。第42A図において見られるように、培養物BL2L pLysS  pXL1937で33,000のタンパク質の特別な過度の産生が存在する。こ の分子量は融合タンパク質について期待される分子量(33kD)と完全に適合 性である。この実験が明瞭に示すように、cobS遺伝子の第45コドンに位置 するBamHI部位から、cobS遺伝子について見いだされるものと適合性の オープンリーディングフレームを過度に発現することができる。
7、 2. 4、C0RAタンパク質の発現次のオリゴヌクレオチドを前述した ように合成した・オリゴヌクレオチド 1277 5’ GGCCGA ATT CAT ATG GTA GTT TAT TT A 3’−−−−−−−12345(1−5最初の5オリゴヌクレオチド 12 78 5’ GGCCGA GCT CTA TTA CAT AAT T5tI (=第51図に現れる配列、位置926−915、解読績に対して相補性の鏑に おいて) オリゴヌクレオチド1277は制限酵素EcoRIおよびNdeIのために認識 配列を有する。NdeI部位の最後の3塩基(A T G)は翻訳開始コドンに 相当し、その直ぐ後に、第52図に表す配列において現れるように、M、1va novii SUMTの構造遺伝子のコドン2−5が存在する。オリゴヌクレオ チド1278は5strのための認識配列を含有し、それに直ぐに引き続いて、 配列TATTACATAATTが存在し、これは第51図に表すcorA遺伝子 を含有する955bpの断片の中に存在する配列に相当する:この配列はC0R Aタンパク質を解読する鎖に対して相補性の鎖中の位置926−915 (参照 、第51図)に存在する。それゆえ、2つのオリゴヌクレオチドエ277および 1278は、それぞれ、corA遺伝子の解読績およびこの遺伝子より下流の相 補性鎖に相当する、それらの3°部分の中に配列を含有する。これらの2つのオ リゴヌクレオチドを使用して、鋳型としてプラスミドpXL1809を使用する 酵素増幅実験を実施することができる。
この実験により、corA遺伝子のATGにおけるNdeI部位、およびcor A遺伝子の末端の後の断片の他方の末端における5stl部位を有するM、1v anovjiのcorA遺伝子を含有する910bpの断片を得ることができる 。酵素的増幅はM、1vanoviiのゲノムDNAについて実施した酵素的増 幅について前述したように実施するが、ただし鋳型はプラスミドpXL1809 のDNA (10ng)から成る:使用する温度は同一であるが、20のみの増 幅サイクルを実施する。前述したように、増幅産生物をNdeIおよび5stl で消化した後、アクリルアミドゲル上の移動により分割する。期待するように、 910bpの大きさの断片が事実可視化される。この断片を既に記載したように 精製する。この断片をpXL694 (Denef le e t al、 、 1987)のNdeIおよび5stl部位においてクローニンクする。生ずるプ ラスミドをpXL1832と表示し、第56図に記載する。このプラスミドにお いて、実施例7.2に記載するのと同一の方法で、バクテリオファージλのcI I遺伝子のリポソーム結合部位の後にM、1vanovii SUMTの構造遺 伝子は存在する。このRBSの上流に、Ptrpプロモーターが存在する。プラ スミドpXL832を、突然変異cysG44を有するE、coli菌株である E、coli B5548 (Cossartおよび5anzeys 1982 )(D中に形質転換により導入する。菌株E、coli B5548 pUc1 3およびE、coli B5548 pXL1832のSUMT活性を、アンピ シリンを補充したLB培地中で培養した細胞から得た抽出物についてアッセイす る。SUMT活性のアッセイは既に記載されているように実施する(Blanc he et al、 、1989)oこのアッセイの結果を下に記載する。
上の表に表す結果が明瞭に示すように、E、coJi菌株B5548あM、1v anovii SUMTを発現するプラスミドpXL1832を含有するとき、 E、coli菌株B5548の中でSUMT活性が発現される。それゆえ、M、 1vanovii SUMTはE、collの中で発現されることができる。
実施例8−組み換えDNA技術によるコバラミンの産生の増幅8.1−P、de nitrificans中の増幅この実施例は、シュードモナス・デニトリフィ カンス(Pseud。
monas denitrificans)SC51QRif’において、シュ ードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonasden i t r  i f 1cans)SC150のcob遺伝子の増幅により、コバラミンの 産生を改良する方法を例示する。
81.1 コバラミンの生合成における制限段階の除去によるシュードモナス・ デニトリフィカンス(Pseudomonas denitrificans) におけるコバラミンの産生の改良この実施例は、シュードモナス・デニトリフィ カンス(Pseud。
monas denitrificans)中のコバラミンの産生性をソニート モナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas denitrific ans)のcob遺伝子の増幅により改良できる方法を例示する。この改良は生 合成経路の制限段階の除去から生ずる。
プラスミドpXL367は実施例4.2(第13図)に記載されている。このプ ラスミドは、8.7kbのEcoRI断片が挿入されているpRK290 (D itta et al、 、1981)に相当する。このプラスミドpXL36 7は菌株5C510Rif’中のコバラミンの生合成を改良する。菌株5C51 0Rif’、5C510Ri f’ pRK290および5C510Rtf’  pXL367をエルレンマイヤー内でPS4培地の中で実験のプロトコルに記載 する条件に従い培養する。
プラスミドpXL367の存在のための産生力価の改良が観測される。
事実、菌株5C510Rif’ pXL367は菌株5C510Rif’および 5C510Rif’ pRK290より30%多いコバラミンを産生ずる。この 改良はシュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas den itrificans)の非特定遺伝子の増幅のためではなく、8.7kbのE coRI断片が有する遺伝子の特異的増幅のためである。事実、第11図に記載 するプラスミドpXL723は改良を生成せず、そして同一の産生力価はこのプ ラスミドならびに菌株5C510Ri f’および5C510R7f’ pRK 290で観測される。
8、 1. 2 コバラミンの生合成における2つの制限段階の除去によるシュ ードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas denitrif icans)中の補酵素BI2の産生の改良この実施例は、ツユ−トモナス・デ ニトリフィカンス(Pseud。
monas c!enitrificans)菌株中のコバラミンの産生性をシ ュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonasdenitrif icans)のcob遺伝子の増幅により改良できる方法を例示する。この改良 は生合成経路の2つの制限段階の除去から生ずる。
5.4kbの断片から誘導体された2、4kbのC1al−e7断片(cobA およびcobE遺伝子を含有する)を、8.7kbのEc。
R1断片とともに、広い宿主範囲のプラスミドpXL203の中に共クローニン グする。これにより構成されるプラスミドをpXL525と呼ぶ(第29図)。
このプラスミドを5C510Ri f’の中に接合により導入する。菌株5C5 10Rif’ pXL525は5C510Rif’ I)XL367より20% 多いコバラミンを産生する。cobAおよびcobE遺伝子の増幅は、コバラミ ンの生合成における5C510Rif’におけるそれ以上の制限段階の除去を可 能とする。シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas d enitrificans)菌株5C510Ri f’は、2つの制限段階の連 続的除去により、この実施例において改良される。この実施例が示すように、コ バラミンの生合成における2つの制限段階の除去は産生をさらに改良する。
8.2−アグロバクテリウム・ツメファシェンス(Agrobacterium  tumefaciens)中のコバラミンの産生の改良この実施例は、シュー ドモナス・デニトリフィカンス(Pseud。
monas denitrificans)SC150のcobJi伝子の増幅 によるコバラミンの菌株の産生におけるコバラミンの産生の改良を例示する。
使用する菌株はグラム陰性バクテリアの菌株である;それはアグロバクテリウム ・ツメファシェンス(Agrobacterium tumefaciens) の菌株である。
実施例4.2および8.1に記載するプラスミド、pXL367およびpXL5 25、ならびにベクターpRK290 (Ditta etat、 、1981 )およびプラスミドpXL368 (第29図)を、接合的転移により、アグロ バクテリウム・ツメファシェンス(Agrobacterium tumefa ciens)菌株C58−C9R1f’(Cameron et al、、19 89)の中に導入する。菌株C58−C9Rj f’、C58−C9Rif’  pRK290、C58−C9Rif’ pXL367、C58−C9Rif’  DXL368およびC58−C9Ri f’pXL525を、前述したように、 30℃1mおいてPS4培地中で培養する。産生されるコバラミンを前述したよ うにアッセイする。産生力価を下表に記載する。
嚢 アグロバクテリウム・ツメファシェンス(AgrobacteriHl t umefaciens)の異なる組み換え菌株により産生されたビタミンB1□ の力価 上の表から明瞭に明らかなように、コバラミンの産生は使用したアグロバクテリ ウム・ツメファシェンス(Agrobacterium tumefacien s)菌株において改良される。2つの異なるプラスミドは使用したアグロバクテ リウム・ツメファシェンス(Agrobacterium tumefacie ns)菌株中のコバラミンの産生を改良する:I)XL367およびpXL36 8゜これらのプラスミドは、それぞれ、8.7kbのEcoRI断片(cobF −cobM遺伝子)および2.4kbの断片(cobE−cobA遺伝子)を含 有する。別々に、それらはアグロバクテリウム・ツメファシェンス(Agrob acterium tumefaciens)C58−C9Rif’によるコバ ラミンの産生を2のファクターで改良する:この結果が示すように、シュードモ ナス・デニトリフィカンス(Pseudomonasden i t r i  f 1cans)のcob遺伝子を有する断片を増幅することによって、アグロ バクテリウム・ツメファシェンス(A g r o b acterium t umefaciens)によるコバラミンの産生を改良することができる。この 場合において、異種の改良、すなわち、1つの菌株によるコバラミンの産生を他 の菌株のcab遺伝子の増幅により改良すること、を述べることができる。
cob遺伝子を含有する異なるシュードモナス・デニトリフィカンス(Pseu domonas denitrjficans)の断片により提供されるコバラ ミンの産生の改良は、累積することができ、すなわち、同一プラスミドの中に、 別々にpXL367およびpXL368の中にクローニングされた2つの断片を 入れることによって、付加的改良が観察され、この意味において、プラスミドp XL525はアグロバクテリウム−ツメファシェンス(Agrobacteri um tumefaciens)C58−C9Rif’において、同一ベクター の中に別々にクローニングされた断片の各々により提供されるより大きい産生の 改良を提#する。
83−リゾビウム・ミリロチ(Rhizobium melil。
ti)の産生の改良 この実施例は、コバラミンを産生ずる他の菌株によるコバラミンの産生の改良を 例示する。
実施例8.2に記載するプラスミド、pXL368、ならびにベクタpRK29 0 (Ditta et al、 、1981)を、接合的転移により、リゾビ ウム・ミリロチ(Rhizobium melil。
ti)菌株102F34Rif’(Leong et al、 、1982)の 中に導入する。トランス接合体、すなわち、102F34Ri f’、102F 34Rif’ pRK290および102F34Ri f’ pXL368を前 述したように30℃においてPS4培地中で培養する。産生するコバラミンを前 述したようにアッセイする。産生力価を下表に記載する。
の異なる組み換え菌株により産生されたコバラミンの力価上の表において明瞭に 明らかなように、コバラミンの産生は使用したりゾビウム・ミリロチ(Rhiz obium meliloti)菌株において改良される。プラスミドpXL3 68は使用したりゾビウム・ミリロチ(Rhizobium melilotf )菌株によるコバラミンの産生を改良する。このプラスミドは2.4kbのCI aI−EcoRV断片(c o bAおよびcobE遺伝子)を含有する。それ はりゾビウム・ミリロチ(Rhizobium meliloti)102F3 4Rif’によるコバラミンの産生を2のファクターで改良する。この結果が示 すように、シュードモナス・デニトリフィカンス(Pseudomonas d enitrificans)のcob遺伝子を有する断片を増幅することによっ て、リゾビウム・ミリロチ(Rhizobium meliloti)の菌株に よるコバラミンの産生を改良することができる。この場合において、異種の改良 、すなわち、1つの菌株によるコバラミンの産生を他の菌株のcob遺伝子の増 幅により改良すること、を述べることができる。
実施例9−コリノイドを産生ずる菌株のマストおよび細胞中のコリノイドおよび デコバルトコリノイドのアッセイこの実施例は、コリノイドを産生ずる異なる菌 株により産生された異なるコリノイドおよびデコバルトコリノイドの同定および アッセイの方法を例示する。このアッセイは、なかでも、補酵素B12のアッセ イを可能とする。
マスト(または細胞単独)を既に記載されているようにシアニド処理する(Re nz、1971)。遠心後、上澄み液のアリコートをDEAE−セファデックス 細胞に通過させ、次いでこれを11モルのリン酸塩緩衝液で洗浄する。集めた分 画を一緒にし、そして5ep−pakC−18(Waters)遠心機で脱塩す る。蒸発および水中の再懸濁(存在するコリノイドに依存して100μm〜1m 1)後、コリノイドをNucleosil C−18カラム(Macherey −Nagel)のHPLCにより同定およびアッセイする。このカラムを1ml /分で10ミリモルのKCNを含有する0、1モルのリン酸カリウム緩衝液中の アセトニトリルの勾配(0%〜100%)で溶離する。
コリノイドを371nmにおける紫外線検出によりおよび/または57COの特 別の検出(培養は”CoCIgの存在下に実施した)によりベーフルド(Be  r tho 1d)LB505検出器を使用して可視化する。
それゆえ、それらはそれらの保持時間を標準と比較することによって同定される 。同様に、「金属不含コリノイド」 (ヒドロゲノビリン酸、ヒドロゲノビリン 酸モノアミドおよびヒドロゲノビリン酸ジアミド)は33Qnmにおける紫外線 の検出により可視化する。この技術により、次の中間体が分割されるニコビリン 酸、コピリン酸モノアミド、コピリン酸ジアミド、コピリン酸トリアミド、コピ リン酸テトラアミド、コピリン酸ペンタアミド、コビル酸、コビンアミド、コビ ンアミドホスフェート、GDP−コビンアミド、B、2ホスフエートおよびビタ ミンB、□。これらの産生物のアデノシル化された形態を、また、この技術によ り、分割し、そしてアッセイする。この目的で、シアニド処理の初期工程を実施 し、そしてHPLCカラムをKCN不含の緩衝液で溶離する。第31図は、この 系により分割し、そして紫外線の吸収によりこのカラムを出るとき同定した、異 なる標準の保持時間を記載する。
菌株5C510Rif’の試料は、1990年1月30日に、セントラール・ビ ューロウ・ブーア・シンメルカルッレン(CentraalBureau vo or Schimmelcultren)(オランダ国)に寄託し、ここでそれ は参照CB5103.90で登録された。
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、1977゜DNAポリメラーゼ■を使用するニック翻訳による高い特異性の活 性に対するデオキシリボ核酸の標識つけ。ジャーナル・オブ・モレキュラー・バ イオロジー(J、Mo1.Biol、)、113.237゜ ルーフ(Roo f) D、 M、およびJ、 R,oス(Roth) 、19 88゜チフス菌の中のエタノールアミンの利用。ジャーナル・オブ・バクテリオ ロノー(J、Bactriology)、170,3855−3863゜ サンガー(Sange r)F、 、S、=7クレン(Nicklen)および A、 R,コウル”/:/ (Cou l 5on) 、1977゜連鎖停止阻 害因子を使用するDNA配列決定。プロシーディンゲス・オブ・ナショナル・ア カデミ−・オブ・サイエンシズ(Proc、Nat 1.Acad、Sci、) 、74.5463−5468゜サランダース(Saunclers)G、、ツア イト(Tu i t e) M。
F、およびボルト(Ho I t)G、 、1986゜菌のクローニングベクタ ー。Trends Biotechnol、、4.93−98゜シエーレル(S cherer)P、 、ヘルリーゲル(Hollriegel)V、、クルゾ( Kurg)C,、ボウケル(Bokel)M。
およびレンズ(Renz)P、、1984゜メタノサルシナ・パルケリの中の5 −ヒドロキシベンズイミダゾリルコバミド(ビタミンB12−因子111)の生 合成について。アーチーブス・マイクロバイオロジー(Arch、Microb io+、) 、138.354−359゜シュナイダ−(Schne 1der )Z、およびフリートマン(Friedmann)H,,1972゜ビタミンB 125’ −ホスフェートの酵素的脱リン酸反応についての研究。アーチーブス ・オブ・バイオケミストリー・アンド・バイオフィジックス(Archives  ofBiochemistry and Biophysics1152.4 88−495゜ スコツト(Scot t) A、1. 、N、 E、 7ツケンジー(Mack enz i e) 、P、J、 サンタンダ−(Santander)、P、E 。
フエイガーネス(Fagerness)、G、ムラ−(Muller)、E シ ュナイダ−(Schne ide r) 、Rセルトメイア−(Sel dme  i e r)およびG、ウオーナ−(Worner) 、1984゜ウロゲン IIIおよびコピリン酸の間のメチル化工程のビタミンB12タイミングの生合 成。Bjoorg、Chem、12:356−352゜サウザーン(South ern)E、 、1975゜ゲル電気泳動により分離されたDNA断片の間の特 定の配列の検出。ジャーナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー(J、Mo1 .Biol、)、98.503−517゜ ステイナェル(Stache I)S、E、 、G、アン(ア:/) 、C。
フロウアス(Flores)およびE、W、ネスター(Nester)、198 5゜β−ガラクトシダーゼ遺伝子の融合のランダム発生のためのTn31acZ )ランスボゾン:アグロバクテリウムの中の遺伝子の発現の分析への応用。EM BOJ、、4.891−898゜ステイデン(S taden)R,およびA、  D、 ?クラチラン(McLachlan) 、1982゜長いDNA配列の 中のタンパク質解読領域の同定におけるコドンの優越性およびその使用。核酸の 研究(Nucl、Ac1ds Res、L、10.141−156゜スツッパリ ッチ(Stupperich)E、 、1.ステイナー(Steiner)およ びH,J、エイシンガー(Ei s inger) 、1987゜メタノバクテ リウム・ターモアウトトロフィクムの中のビタミンB12によりCoa−(5− ヒドロキシベンズイミダゾリル)コバミドの置換。ジャーナル・オブ・バイオケ ミストリー(J、Biochem、) 、169 : 3076−3081゜タ イラー(Taylor)J、W、 、J、オツド(Ott)およびF。
エクスティン(Ecks t e in) 、1985゜ホスホロチオエート修 飾DNAを使用する高い頻度におけるオリゴヌクレオチド特異的突然変異の急速 な発生。核酸の研究(Nucl、Ac1ds Res、)、13.8764−8 765゜ ビエラ(Voera)J およびメソレンズ(Mess ing)J、。
1982゜突然変異原を挿入しそして合成汎用プライマーを使用する配列決定の ためのpUCプラスミド、M13mp誘導系。遺伝子(GeneL19.259 −268゜ ウエイーシウング(We 1n−Hs iung)L、 、L、チーチェング( Chi−Cheng)およびW、チュング(chung)−L 1985゜DN A配列の発生、pi−94゜R,J、マクインタイア(R。
J、Mclntyre)編、モレキュラー・エボルーショナリー・ジェネテイッ クス(Molecular Evolutionary genetics)、 プレナム・プレス(Plenum Press)、=ニーヨークおよびロンドン 。
ラック(Latta)、M、 、M、アイゾツト(Philit)、■0、マウ リイ(Ma u r y) 、F、フルブリール(Soulbriel)、P、 デネフレ(Denef l e)およびJ、 −F、 マヤウクス(Mayau x) 、1990゜マルチコピーのプラスミド上のトリプトファンプロモーター の誘導体:大腸菌の中の発現潜在性の比較分析。DNA Ce1l Biol、 、9.129−137゜マヤウクス(Mayaux) 、J、−F、 、E、セ ルベラウド(Cerbe 1aud)、F、ソウブリーア(Soub r i  e r) 、D、 ファウチ+−(Faucher)およびり、ペトレ(Pat  r6) 、1990゜ブレビバクテリウムsp、R312からの対称選択的ア ミダーゼの精製、クローニングおよび一次構造。ニトリル−ヒドラーゼとの遺伝 的カップ、リングについての構造的証拠。1990゜ジャーナル・オブ・バクテ リウムジ−(J、Bactriology)、172.6764−6773゜ ベルヤエブ(Be Iyaev) 、S、S、 、R,ウォルキン(Wolk  I n ) 、w、 Rケネアリイ(Kenea ly) 、M、J、デ・二。
(De Ni ro) 、M、J、 ニブスティン(Epstein)およびJ 、G、ゼイクス(Ze 1kus) 、1983゜ボンジウズスケ油田からのメ タノジェニックバクテリア:安定な炭素のアイソトービック分画の一般の特性決 定および分析。App 1. Env i ran、 Mi c r。
biol、 、45.691−697゜サイキ(Saikt)、R,K、 、D 、 H,ゲルファント(Gelfand) 、S、スッフェル(Stoffel )、S、シャーフ(Scharf)、R,ヒグチ(Higuchi) 、G、T 、ホーン(Horn)、K、B、ムリス(Mu I 1 i s)およびH,A 、エーリッヒ(Erlich)。1988゜熱安定性DNAポリメラーゼを使用 するDNAのプライマー特異的酵素的増幅。サイエンス(Sc 1ence)  、239.487−491゜ ソウラード(Soullard)N、 、M、7ゴツト(Magot)、0、ボ ッソト(Possot)およびり、シポルト(Sibold)、1988゜アー チエバクチリアのメタノコツカス・サーモリトロフィクムおよびメタノバクテリ ウム・イバノビを固定する窒素からのNi fHにトロゲナーゼFeタンパク質 )に対して相同性の領域のヌクレオチド配列・進化的関係。J、Mo1.Evo l、 、2.65−79゜チェノ(Chen) 、E、L、およびP、 H,シ ーバーブ(Seeburg) 、1985゜スーパーコイルの配列決定・プラス ミドのDNAを配列決定するための迅速なかつ簡単な方法。DNA、4.165 −170゜ サイキ(Saiki)R,に、 、D、H,ゲルファント(Gelfand)  、S、ストラフエル(Stoffel)、S、J、シャー7(Scharf)、 R,ヒグチ(Higuchi) 、G、T、 ホーン(H。
rn) 、K、 B、ムリス(Mullis)およびl(、x−リッヒ(ErI  1ch) 、1988゜熱安定性DNAポリメラーゼを使用するDNAのプラ イマー特異的酵素の増幅。サイエンス(Sc 1ence) 、239.487 −491゜ グルンステイン(Gruns te in)M、 、ホグネス(Hogness )D 、1975゜コロニーのハイブリダイゼーション:特異的遺伝子を含有す るクローニングしたDNAの分離の方法。プロシーディンゲス・オブ・ナショナ ル・アカデミ−・オブ・サイエンシズ(P r o c。
Na t I、Acad、Sc i、)USA、72.3961−3971゜コ ツサート(Cossart)P、およびB ギククエルーサンゼイ(Gicqu el−3anzey)、1982゜大腸菌に12のarp遺伝子のクローニング および配列。核酸の研究(Nucl、Ac1dsRes、L 10.1363− 1378゜ビエラ(Viera)J、およびJ、メッレンズ(Messing) 、1987゜一本領DNAの産生。エンジモロジー(Enzymol、)、15 3.3−11゜ バルビエリ(Baribieri)P、G、 、ポレッチ(Borett f)  A、 、ジ・マルコ(Di Marco)A、 、ミグリアッシ(Migl  1acc i)A、およびスパラ(Spal 1a)C11962゜ノルカルシ ア・ルゴサ(Norcardia rugasa)におけるビタミンB12の生 合成についてのそれ以上の観察。バイオヒミカ・ニド・バイオロジカル ta)、57.599−600゜ レンズ(Renz)P、1968゜プロピオオニバクテリウムによるコピナミド からのビタミンB12の酵素的合成の反応法。Z、Pysio 1.Chem、  、349.979−981゜ロンジオ(Ronz 1o)R,A、およびバー カー(Barker)H,A、 、1967゜プロピオン酸のバクテリアの抽出 によるグアノシンジホスフェートコピナミドの酵素的合成。Biochemis try。
6.2244−2354゜ チバウト(Thibaut)D、 、デブッシエ(Debussche)L、お よびプランチェ(Blanche)F、1990oビタミンB12の生合成:5 つのアデノシルメチオニン誘導周辺メチル基を保持するコリンのマクロサイクル の金属不含前駆体のプレコリン−6Xの分離。
プロシーディンゲス・オブ・ナショナル・アカデミ−・オブ・サイエンシズ(P roc、Na t 1.Acad、Sc i、)USA、87.8795−87 99゜ オーク(Oh t a) H,およびベック(Beck)W、S、1976゜ラ クトバチリルス・レイチマンニイのリポソーム関連ビタミンB12のアデノシル 化酵素の研究。アーチーブス・オブ・バイオケミストリー・アンド・バイオフィ ジックス(Archives of Biochemistry and Bi ophysjcs)、174.713−725゜ プレイディ (Brady)R,O、カスタネラ(Castanera) E、 G およびバーカー(Baeker)H,A、1962゜コウハミドの補酵素の 酵素的合成。ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー(J、Biol 、Chem、)、237.2325−2332゜ フェントン(Fen ton)W、A、およびロウセンバーグ(Rosenbe rg)L、E、1978゜ヒドロキソコバラミンのミトコンドリアの代謝:完全 なラットの肝臓のミトコンドリアによるアデノシルコバラミンの合成。アーチー ブス・オブ・バイオケミストリー・アンド・バイオフィジックス(Archiv es of Biochemistry and Biophysics)、1 89.441−447゜バイトールス(Vitols)E、 、ウォーカー(W a l k e r) G。
A、およびフエンネケンス(Huennekens)F、M、1966゜コバミ ドの補酵素、α−(5,6−シメチルーペンズイミダゾリル)デオキシアデノシ ルコバミド(アデノシル−B12)へのビタミンB12の酵素的転化。J、Bi ol、Chem、241.1455−1461゜ギムレング(Gims ing )P、およびベック(B e c k) W、S。
1986゜生物学的物質の中のコバラミンの決定。メソッズ・イン・エンジモロ ジ−(Methods Enzymol、)、123.3−14゜ ジャコブセン(Jacobsen)W、J、 、グリーン(Green)Roお よびブラウン(Brown)K、L、1986゜高性能液体クロマトグラフィー によりコバラミン補酵素および他のコリノイドの分析。
メソッズ・イ:/ ・工:/ジモロシー(Methods Enzymol、) 。
図 5 図石 CGCTAGCAGCAGCAGCCGCT CCACC入CGCCGACGC GCG丁CGCGAGCTGACCTAGCCGCGCCGGATGCGGCA GCCGATGCCGT(ゴ^丁:ゴ℃CGGGGG+−了^TCCGGAGC TG C^TGCGGGGCGCC?ACGCCG TCGGCTACGG C AGATAGA入G GCCCCCC入八τ ec へGT入CGCCCCGF ICLIRE 7.6 CATGCCTG入G TATCA〒TAC入 〒〒1’:GC1’:l〒Cn  rλ1r(’!’L”LW 7M”l:シシYi〒 rr|h内rp−乳−n 配列 5398bpの断片1〜1200長さ=1200bpbp 53988P の断片1000〜2200長さ一1201BP図 9.2 配列 5398BPの断片1800〜3400長さ=1601BP −1601 BPス1s@ 201 22テ@ 241@ 2ツ@9 2フ31 九1・ コ ・フ・ 12コ・C8相補性鎮 図 9.3 QZilll;QQQQD小に+QQ八〇へ電QQQ里六〇I BOOQD配列  53988Pの断片3000〜4500長さ−1501BP314@コ2@@ 3441133@9m7413・C94・4941智14コ41fB+I Q7  B Q ft ++のMl+RF+0−1650長さ一1001BP■ツリ  3.1”d’6bF’U)町H66UU−0,3’d5炊E=L3’d”Ak5 F’配列 8753Bpの断片1400−3100長さ=1701BP!$69  3?39 19@9 2879 2249 24ヱ9 25M9 2759  2929配列 87538Pの断片2700〜3700長さ=10018P27 99 2H192QH3@99 3199 コ299 3399 341)9  35@9配列 87538Pの断片3500−4500M?10018P359 Q 3699 37QQ 31199 3(1994・91i1 41’H42 994399オーフンリーデイノグフレーム9 図1O16 配列 87538Pの断片4150〜5150長さ=1001BP図 lO95 配列 87538Pの断片5000−6000長さ一100]、BPオープンリ ーディノグフレーム11 配列+ 8753BPの断片5700〜7200長さ−100]−B Pオープ /リーディ/グフレーム12 配ダl+:8751Pの断片7000〜8000長さ=10018P?09 7 109 72H73H74H75997699779971199オ一ブンリー デイノグフレーム]3 図 10.8 FI[;URE 14 cobA遺伝子およびC0BAタノノ<り質5396BPのC1al−Hind lll−Hindlll−Hindll+断片の配WIL1141〜1980 図 15.1 第1残基−1 数 No、Z M量 重量 2 第1残基−1 数 NO工 重量 重量 2 極性指数(%) −騎 図 15.1+ cobc遺伝子およびC0BCり/ノくり質5396BPのC1al−Hind lll−HindIIl−HindIII断片の配列、図15.5 第1残基 −1 71−″”° 最後の残基 −333 数 No z 重量 重量 X 図15.7 数 No z 重量 重量 工 I PRIE F 14 4.33 205B、98 6.02つvr++vt E11Q*(nllll−GoXJ、@9図16.1 COBF タノハク質 第1残基−1 図162 図 16.3 P!r、、53 Co釦タンパク質 第1残基−1 cobH遺伝子およびC0BHタンパク質Go!II 9714’)質 第1P I基 −1最後の残基 −245 同数 No、! 重量 重量 X 残基 + 245 分子量 −25878゜ 極性指数(%) −36゜ 等電点 −6,17 00260(1園8ノーd) −0,51200280(1■名ノー+ml)  −0,1143COBJ タン・バク質 第1残基 −1最後の残基 −254 数 No、! 重量 重量 X 残基 −254 分子量 −27088 極性指数(%) −35゜ 等電点 −5,43 00260(1m&/ml) −0,5750tl 210 (L md+iL ) −0,922co&J l−254 25S@ 7! 1会・ 125 1!・ 175 2・自 22ツ ズ5・図  16.10 cobK遺伝子およびC0BKタンパク質8753BPのEcoRI−EcoR I断片の配列2861−3646、相補性鏡上図 不、イイ ?IANF、 −C0RK 第1残基 ;1図 プロ、4フー cobL遺伝子およびC0BLタノバク質図 16.13 COBL タフバク實 第1残基−1 図 16.1ム 図 16.15 co聞タ/バク實 第1残基 −1 等電点 −558 カラム上の保持時間 ツユ−トモナス・デニトリフィカンスのC0BAおよびE、coliのCYSG のり/バク質の間の整列 C0BA配列 CYSG配列 coBA配列3−259 CYSG 配列204−460 アミノ酸の厳格な相同性; 416χ 図22 図23 図24 Fl&υば25 F’I[l;IJRE 27 図 34 図 34.1 !’+ 39 数 No χ III II鳳 χ 33 66 99 1コ2 165 198 2コ1 264 297 ココの 閏 40 eobsjri+およびC0B5タノバク實4749BPのSa l 1−8s  l l−5・1!−5碓ll−3all−Bill断片の4門1!112〜2 510n@ValLeuG1uA工1τhr入ユa会会会入TC 2496250g 図 40.1 随、α恵τ 蒙111JI m1 5w6fij!” 631 cabTJ伝子およびC0BTタンパク質4フ498Pのgall−8all− Ball−5all −Saミロ−11111片の配N2616−4611Fl (、LIRE 40.4 I’ll朋 = 1 gs −C0RX 、、、、、 = 93m 40.5 cabXjeTlIAびcoaxりIバク賃4フ4911Pf15jll−5a ll−3all−8all−!tall−11gllWA片の配P14089− 4370名% −CDBo 2 m’ll践JK −13m盪の改悪 −338 誼 NO,! 、層 軸 I ココ 66 99 1コ2 165 1911 2コ1 264 297 3コ 0cabUJ伝了およσCQBIJタノハク宵3P55BPのS++l−9++ l−Ram+Nm片の配N 2099−3115園 41.2 鵠 −COBV 1度、I H虐emM −a 302 数 NO・” 1lfi Ill 1 図 41.3 cobV遣云了およびcoavり/バク胃3855BPのS*+l−3stl1 −3stl−Ba+の配N 18115−2793配ばI IIさ −1314 41〜 DI44TGCCGGTCGT GcrGGTcGGcGACATCG ACCGCGGGGGGGT GATCGCCTCG CTGGTCGGCAA CGGCユα講α講CロLGCCGαに7Mに一力α’1ccccα講σ^α℃ a駅℃詰αスズ℃ごα工講CCTCに丁CAACG入qにCm≧コズエゴつαX 工Cアiに℃への’CGGiに℃丁aシリICA%入TGcGccTccTGA TCCAGGCGGTCGGCGCCCGCA↑CGAecAATATTACC Accccccc〒ccτ入CGCGGAGG ACTAGGTCCG C0^ GCCGCGG GCGT入GCI’GG TTATAATGCT GGCGC GGOCC 仁^GGGCGTGG Aσ=■コ℃^TI: AGCC^0GCT G−コ5 ℃?G GGC! TCC&CGCC’rCTCCCGiuCCTCAAGAC TACTCΩCrCTcGACCGTCAAQ&CCCGCGACGM 八GC CGGCGG^xcCCATcca GC%C(:GCλCT!’CC丁λCα ℃口kcAGC■℃CGGCCeTλxtCGGCTCCCG’?rlclIR [ft3.12 FIGURE 43.13 オーブ/リーディノグフレーム 22 図 65.1 リ リ − 13144−bp r)yq 429 − 11166 98DMGT1314 4−bp の配列 。364〜3888 。9粋旦 、。□C0BP タンパク 宵 111111基 + 1M鐵のeta −174 散 <、2 重量 重量X 13144−bp の配列 3g92−4956 ”” ari:TCOB−タ ノバク宵 ITIFj基 + 1JII!のf1基 + 354 !!7@I@S+4@lフ5ズl@24ff21・】15151図47.5 13144−bp l’1lliJ1 1 2 n06G−11887”” ” ”図47.6 C0BOタッパクー FIR(,1111残蔦 −ILJ m虚の騒 : −2 14 囚 M、lvmnavliのSUMTのN11+末端配列VVYLVGAGPGDP ELITLKAVNVLK−ADVVLセンスオリゴヌクレオチド−923(2 77−)VYLVG ^ センスオリゴヌクレオチド947 (25?−1NE LT G Mm M、lマ・naマロの SUMTの横盈遺伝了 図 48 Hid Eea Hind Ec。
冒 ファージM13mp19の■ON^のプライマー−20のハイブリダイゼ− 7W)部位 ニ セ・スオリゴ1クレオチド 946に対してT+1補性の配列 図 4う FIGURE 50 図53 要 約 コバラミンおよび/またはコビンアミド、と(にの生合成に関係する新規なポリ ペプチド、これらのポリペプチドの発現の原因となる遺伝子物質、およびそれら を調製する方法を記載する。組み換えDNA技術を使用してコバラミン、とくに 補酵素B12の産生を増幅する方法を、また、記載する。
補正音の写しく翻訳文)提出口 (特許法第184条の8)1.特許出願の表示 PCT/FR91100054 2、発明の名称 3、特許If5願人 4、代理人 〒107 (1)補正音の写しく翻訳文) 1通 (7〜10)は翻訳カップリングにおいて解読フレームの特性を表す(Norm ak et al、 、1983)、すなわち、フレームx+1の翻訳開始コド ンはフレームXの翻訳停止コドンとオーバーラツプするが、あるいはこれらのコ ドンは非常に密接する。
3.3.4つのオーブンリーディングフレームを4.8kbの5a11−3a  ] l−3a I l−3a ] l−3a l I−Bg l I断片につい て特性決定する。それらは相14〜17と表示し、そして4.8kbの断片の配 列中のそれらの位置は次の通りである(Sst1部位からBglII部位へ5゛ →3′配列において):青:4.8kbのSail−5ail−3all−8a ll−3alI−BglI断片の確からしいオーブンリーディングフレーム。配 列中の位置は第32図に記載する配列中の位置に相当し、ここで上の鎖はその5 ′→3′の向きで記載する。フレーム15.16および17は、フレーム14と 対照的に、上の鎖によりエンコードされる。
これらのオーブンリーディングフレームが解読フレームである確率の表示を、並 列の他のフレーム(合計・4)について観測されるものとともに、第3,4図に 記載する。フレーム15.16および17は同−鎖により、フレーム14は相補 性路によりエンコードされる。
34.4つのフレームを3.9kbのS s t r−5s t T−BamH I断片について特性決定される。それらを18〜21と表示し、そして3.9k bの断片の配列中のそれらの位置を下表に記載する。
表 3.9kbのSs t l−8s t T−BamHI断片の確からしいオ ーブンリーディングフレーム。配列中の位置は第33図に記載する配列中の位置 に相当し、ここで上の鎖の極性はその5’ −+3°である。フレーム18およ び19は、フレーム20および21と対照的に、下の鎖によりエンコードされる 。
される。
3.5.9つのオーブンリーディングフレームを13.1kbのEcoRI−B glTI−EcoRI−Bglll断片について特性決定する。それらをフレー ム22〜30と表示し、そして13.1kbの断片の配列中のそれらの位置は次 の通りである(EcoRIからBglIIへ5゛→3′配列): 青:i3.lkbのEcoRI−Bgl II−EcoRI−Bgl I■断片 の確かししいオーブンリーディングフレーム。配列中の位置は第43図に記載す る配列中の位置に相当し、ここで上の鎖はその5゛→3′の向きである。フレー ム22.23.24.25.26.27および29は、フレーム28および30 と対照的に、上の鎖によりエンコードされる。
オーブンリーディングフレーム22.23.24.25および26が解読フレー ムである確率の表示を、並列の他のフレーム(合計5)について観測されるもの とともに、第45図に記載する。これらの5フレームは同−鎖によりエンコード される。
請求の範囲 ■、コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポリペプチドをコー ドする部分的に精製したDNA配列。
2、・第15図、第16図、第40図、第41図、第47図および第52図に示 す、cobA、cobB、cobC,cobD、cobE。
cobF、cobG、cobH,cobl、cobJ、cobK、c。
・遺伝暗号の同義性から生ずるこれらの配列の相同体、および・これらのDNA 配列またはこれらのDNA配列の断片とハイブリダイゼーションしおよび/また はそれらと有意の相同性を示し、そしてコバラミンおよび/またはコバミドの生 合成に関係するポリペプチドをコードする、自然、合成または組み換え由来の配 列、から選択される請求の範囲第1項記載のDNA配列。
3、請求の範囲第1〜2項のいずれかに記載のDNA配列を含有する部分的に調 製した遺伝子。
4、請求の範囲第1〜3項のいずれかに記載の少なくとも1つのDNA配列を含 有する組み換えDNA。
5、前記DNA配列は発現シグナルのコントロール下に配置されている請求の範 囲第4項記載の組み換えDNA06、発現シグナルはDNA配列に対して相同性 または異種であることができる請求の範囲第5項記載の組み換えDNA07、発 現プラスミドの一部分を特徴する請求の範囲第4〜6項のい8、コバラミンおよ び/またはコバミドの生合成に関係するポリペプチドをコードする少なくとも1 つのDNA配列、およびそれらの発現を可能とする配列を含有するプラスミド。
9、・請求の範囲第4〜7項のいずれかに記載の組み換えDNA、・複製系、お よび ・少なくとも1つの選択可能なマーカー、を含有する請求の範囲第8項記載のプ ラスミド。
10、・見立互A1旦旦互B、−ε旦bcおよび見立旦E遺伝子を含有するプラ スミドpXL1500、 ・cobCおよびcobD遺伝子を含有するプラスミドpXL723およびpX L302. 557、および ・9旦旦E遺伝子を含有するpXL545およびpXL545Q、−cobF、 cobG、cobH,cobI、cobJ、cobK、cミドpXL843、c obV遺伝子を含有するプラスミドpXL699、それぞれ、cobPおよびc obW遺伝子を含有するプラスミドpXL593および立見立P1且旦旦W1旦 旦互Nおよびcobo遺伝子を含有するpXL1909、 から選択される請求の範囲第8項記載のプラスミド。
11、請求の範囲第1〜7項のいずれかに記載のDNA配列または請求の範囲第 8〜10項のいずれかに記載のプラスミドが導入されている細胞。
12、コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポリペプチド。
13、請求の範囲第1〜7項のいずれかに記載のDNA配列によりエンコードさ れた請求の範囲第12項記載のポリペプチド。
14.5°−デオキシ−5′−アデノシル(Ado):Iビリン酸a。
C−ジアミドへのプレコリン−3の転化に参加する請求の範囲第12項記載のポ リペプチド。
15、第15図、第16図、第40図および第41図に表すC0BB。
C,OBF、C0BGSCOBH,C0BJ、C0BK、C0BL、COBMS COBN、C0BO1COBSおよびC0BTペプチドの配列のすべてまたは一 部分を含有する請求の範囲第14項記載のポリペプチド。
16、プレコリン−3とコピリン酸a、C−ジアミドとの間に存在する位置C− 1、C−5、C−11、C−17へのメチル基の転移を触媒する請求の範囲第1 4項記載のポリペプチド。
17、第16図に表すC0BF、C0BJおよびCOBMペプチドの配列のすべ てまたは一部分を含有する請求の範囲第16項記載のポリペプチド。
18、コビル酸のコビンアミドへの転化に参加する請求の範囲第12項記載のポ リペプチド。
19、第15図に表すC0BCおよびC0BDペプチドの配列のすべてまたは一 部分を含有する請求の範囲第18項記載のポリペプチド。
20、S−アゾノンルーム−メチオニン:プレコリン−2メチルトランスフエラ ーゼ(SP2MT)活性を有する請求の範囲第12項記載のポリペプチド。
21、第16図に表すC0BIペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第20項記載のポリペプチド。
22、コピリン酸および/またはヒドロゲノビリン酸a、C−ジアミドシンター ゼ活性を有する請求の範囲第12項記載のポリペプチド。
23、第15図に表すC0BBペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第22項記載のポリペプチド。
24、プレコリン−8xムターゼ活性を有する請求の範囲第12項記載のポリペ プチド。
25、第16図に表すC0BHペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第24項記載のポリペプチド。
26、第15図に表すC0BEペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第12項記載のポリペプチド。
27、ニコチネート−ヌクレオチド・ジメチルベンズイミダゾールホのポリペプ チド。
28、第41図に表すC0BUペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第27項記載のポリペプチド。
29、コバラミン−5゛ −ホスフェートシンターゼ活性を有する請求の範囲第 12項記載のポリペプチド。
30、第41図に表すC0BVペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第27項記載のポリペプチド。
31、コビル酸シンターゼ活性を有する請求の範囲第12項記載のポリペプチド 。
32、第47図に表すC0BQペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第47項記載のポリペプチド。
33、プレコリン−6Xリダクターゼ活性を有する請求の範囲第12項記載のポ リペプチド。
34、第16図に表すC0BKペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第33項記載のポリペプチド。
35、コビンアミドのGDP−コビンアミドへの転化に参加する請求の範囲第1 2項記載のポリペプチド。
36、コビンアミドキナーゼおよびコビンアミドホスフエートグアニルトランス フエラーゼ活性を有する請求の範囲第35項記載のポリペプチド。
37、第47図に表すC0RPペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第36項記載のポリペプチド。
38、第40図に表すC0B5.C0BTおよびC0BXペプチドのプチド。
39、第15図、第16図、第40図、第、41図、第47図および第57図に 表わされているC0BA、C0RA、C0BB、C0BD、C0BE、C0BF 、C0BG、C0BH,C0BI、C0BJ、C0BK、C0BL、COBM、 C0BN、C0BO1COBP、C0BQ、C0B5.C0BT、C0BU、C 0BV、C0BWおよびC0BXのタンパク質から選択される請求の範囲第13 項記載のポリペプチド。
40、請求の範囲第1〜8項のいずれかに記載のDNA配列、またはこのような 配列を含有する請求の範囲第8〜10項のいずれかに記載のプラスミドを宿生細 胞の中に導入し、 ・この組み換え細胞を前記配列の発現のための条件下に培養し、そして・産生さ れたポリペプチドを特徴する 請求の範囲第12〜39項のいずれかに記載のポリペプチドを産生ずる方法。
41、宿主細胞は原核生物、真核生物および動物または植物の細胞から選択され る請求の範囲第40項記載の方法。
42、宿主細胞は古細菌(archaebacterium)または真正細菌( eubacterium)である請求の範囲第41項記載の方法。
43、宿主細胞が、大腸菌(E、co ] i) 、シュードモナス・デニトリ フィカンス(Pseudomonas denitrific’anS)、リゾ ビウム・ミリロチ(Rhizobium meliloti)、アグロバクテリ ウム・ツメファシェンス(Agrobacteriumt u m e f a  c j−正正」pまたはネズミチフス菌(Sa Imone Ila typ himurium)である請求の範囲第42項記載の方法。
44、・コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポリペプチドを コードするlまたは2以上のDNA配列を、これらの化合物を産生ずるか、ある いは部分的に産生ずる微生物の中に導入し、・これにより得られた微生物をコバ ラミンおよび/またはコバミドの合成および前記配列の発現のための条件下に培 養し、そして・コバラミンおよび/またはコバミドまたはそれらの前駆体を回収 する、コバラミンおよび/またはコバミドまたはそれらの前駆体の産生を増加さ せる方法。
45、請求の範囲第4〜7項のいずれかに記載の1または2以上のDNA配列、 または請求の範囲第8〜10項のいずれかに記載のプラスミドを微生物の中に導 入する請求の範囲第44項記載の方法。
46、微生物の中に導入されたDNA配列が、コバラミンおよび/またはコバミ ドの生合成の制限工程を触媒するポリペプチドを特徴とする請求の範囲第45項 記載の方法。
47、微生物の中に導入されたDNA配列が、コバラミンおよび/またはコバミ ドの生合成の制限工程を触媒するポリペプチドを特徴とする請求の範囲第45項 記載の方法。
48、微生物が、シュードモナス・デニトリフィカンス(P、denitrif icansL リゾビウム・ミリロチ(R,me I i lot上)およびア グロバクテリウム・ツメファシェンス(A、tumefaciens)から選択 される請求の範囲第44〜47項のいずれかに記載の方法。
trlicans)である請求の範囲第48項記載の方法。
記載の方法。
51、請求の範囲第10項記載のプラスミドを微生物の中に導入する請求の範囲 第44〜50項のいずれかに記載の方法。
52、プラスミドpXL525をシュードモナス・デニトリフィカンス(P、d enitrificans)SC510Rif’の中に導入する請求の範囲第4 4〜51項のいずれかに記載の方法。
53、産生じたコバラミンおよび/またはコバミドは、・可溶化、 ・ンアノ型への転化、および ・精製、 により回収する請求の範囲第44〜52項のいずれかに記載の方法。
54、コバラミンが補酵素B1□である請求の範囲第44〜53項のいずれかに 記載の方法。
55、前駆体はデコバルトコリノイドおよびコリノイドから選択され国際調査報 告 国際調査報告 FR9100054 SA 44527

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポリペプチドをコー ドするDNA配列。 2、・第15図、第16図、第40図、第41図、第47図および第52図に示 す、cobA、cobB、cobC、cobD、cobE、cobF、cobG 、cobH、cobI、cobJ、cobK、cobL、cobM、cobN、 cobO、cobQ、cobS、cobT、cobU、cobV、cobW、c obXおよびcorA遺伝子、・遺伝暗号の同義性から生ずるこれらの配列の相 同体、および・これらのDNA配列またはこれらのDNA配列の断片とハイブリ ダイゼーションしおよび/またはそれらと有意の相同性を示し、そしてコバラミ ンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポリペプチドをコードする、自然 、合成または組み換え由来の配列、から選択される請求の範囲第1項記載のDN A配列。 3、請求の範囲第1〜2項のいずれかに記載のDNA配列を含有する遺伝子。 4、請求の範囲第1〜3項のいずれかに記載の少なくとも1つのDNA配列を含 有する組み換えDNA。 5、前記DNA配列は発現シグナルのコントロール下に配置されている請求の範 囲第4項記載の組み換えDNA。 6、発現シグナルがDNA配列に対して相同性または異種であることができる請 求の範囲第5項記載の組み換えDNA。 7、発現プラスミドの一部分を形成する請求の範囲第4〜6項のいずれかに記載 の組み換えDNA。 8、コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポリペプチドをコー ドする少なくとも1つのDNA配列、およびそれらの発現を可能とする配列を含 有するプラスミド。 9、・請求の範囲第4〜7項のいずれかに記載の組み換えDNA、・複製系、お よび ・少なくとも1つの選択可能なマーカー、を含有する請求の範囲第8項記載のプ ラスミド。 10、・cobA、cobB、cobCおよびcobE遺伝子を含有するプラス ミドpXL1500、 ・cobCおよびcobD遺伝子を含有するプラスミドpXL723およびpX L302、 ・cobBおよびcobC遺伝子を含有するプラスミドpXL1397、・co bAおよびcobE遺伝子を含有するpXL368およびpXL557、および ・cobE遺伝子を含有するpXL545およびpXL545Ω、・cobF、 cobG、cobH、cobI、cobJ、cobK、cobLおよびcobM 遺伝子を含有するプラスミドpXL367およびpXL253、 ・cobHおよびcobI遺伝子を含有するプラスミドpXL1148、・co bH遺伝子を含有するpXL1149、・cobF遺伝子を含有するプラスミド pXL1496およびpXL1546、 ・cobA、cobEおよびcobF〜cobM遺伝子を含有するpXL525 、cobX、cobSおよびcobT遺伝子を含有するプラスミドpXL843 、cobV遺伝子を含有するプラスミドpXL699、cobU遺伝子を含有す るプラスミドpXL1324、cobQおよびcobP遺伝子を含有するプラス ミドpXL618およびpXL623、それぞれ、cobPおよびcobW遺伝 子を含有するプラスミドpXL593およびcobP、cobW、cobNおよ びcobO遺伝子を含有するpXL1909、 から選択される請求の範囲第8項記載のプラスミド。 11、請求の範囲第1〜7項のいずれかに記載のDNA配列または請求の範囲第 8〜10項のいずれかに記載のプラスミドが導入されている細胞。 12、コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポリペプチド。 13、請求の範囲第1〜7項のいずれかに記載のDNA配列によりエンコードさ れた請求の範囲第12項記載のポリペプチド。 14、5′−デオキシ−5′−アデノシル(Ado)コビリン酸a,c−ジアミ ドヘのプレコリン−3の転化に参加する請求の範囲第12項記載のポリペプチド 。 15、第15図、第16図、第40図および第41図に表すCOBB、COBF 、COBG、COBH、COBJ、COBK、COBL、COBM、COBN、 COBO、COBSおよびCOBTペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有 する請求の範囲第14項記載のポリペプチド。 16、プレコリン−3とコビリン酸a,c−ジアミドとの間に存在する位置C− 1、C−5、C−11、C−17へのメチル基の転移を触媒する請求の範囲第1 4項記載のポリペプチド。 17、第16図に表すCOBF、COBJおよびCOBMペプチドの配列のすべ てまたは一部分を含有する請求の範囲第16項記載のポリペプチド。 18、コビル酸のコビンアミドヘの転化に参加する請求の範囲第12項記載のポ リペプチド。 19、第15図に表すCOBCおよびCOBDペプチドの配列のすべてまたは一 部分を含有する請求の範囲第18項記載のポリペプチド。 20、S−アデノシル−L−メチオニン:プレコリン−2メチルトランスフェラ ーゼ(SP2MT)活性を有する請求の範囲第12項記載のポリペプチド。 21、第16図に表すCOBIペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第20項記載のポリペプチド。 22、コビリン酸および/またはヒドロゲノビリン酸a,c−ジアミドシンター ゼ活性を有する請求の範囲第12項記載のポリペプチド。 23、第15図に表すCOBBペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第22項記載のポリペプチド。 24、プレコリン−8xムターゼ活性を有する請求の範囲第12項記載のポリペ プチド。 25、第16図に表すCOBHペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第24項記載のポリペプチド。 26、第15図に表すCOBEペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第12項記載のポリペプチド。 27、ニコチネートーヌクレオチド:ジメチルベンズイミダゾールホスホリボシ ルトランスフェラーゼ活性を有する請求の範囲第12項記載のポリペプチド。 28、第41図に表すCOBUペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第27項記載のポリペプチド。 29、コバラミン−5′−ホスフェートシンターゼ活性を有する請求の範囲第1 2項記載のポリペプチド。 30、第41図に表すCOBVペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第27項記載のポリペプチド。 31、コビル酸シンターゼ活性を有する請求の範囲第12項記載のポリペプチド 。 32、第47図に表すCOBQペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第47項記載のポリペプチド。 33、コブ(I)アラミンアデノシルトランスフェラーゼ活性を有する請求の範 囲第12項記載のポリペプチド。 34、第47図に表すCOBOペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第47項記載のポリペプチド。 35、プレコリン−6xリダクターゼ活性を有する請求の範囲第12項記載のポ リペプチド。 36、第16図に表すCOBKペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第35項記載のポリペプチド。 37、コビンアミドのGDP−コビンアミドヘの転化に参加する請求の範囲第1 2項記載のポリペプチド。 38、コビンアミドキナーゼおよびコビンアミドホスフェートグアニルトランス フェラーゼ活性を有する請求の範囲第37項記載のポリペプチド。 39、第47図に表すCOBPペプチドの配列のすべてまたは一部分を含有する 請求の範囲第38項記載のポリペプチド。 40、第40図に表すCOBS、COBTおよびCOBXペプチドの配列のすべ てまたは一部分を含有する請求の範囲第12項記載のポリペプチド。 41、第15図、第16図、第40図、第41図、第47図および第57図に表 わされているCOBA、CORA、COBB、COBD、COBE、COBF、 COBG、COBH、COBI、COBJ、COBK、COBL、COBM、C OBN、COBO、COBP、COBQ、COBS、COBT、COBU、CO BV、COBWおよびCOBXのタンパク質から選択される請求の範囲第13項 記載のポリペプチド。 42、・請求の範囲第1〜8項のいずれかに記載のDNA配列、またはこのよう な配列を含有する請求の範囲第8〜10項のいずれかに記載のプラスミドを宿主 細胞の中に導入し、・この組み換え細胞を前記配列の発現のための条件下に培養 し、そして・産生されたポリペプチドを回収する、 請求の範囲第12〜41項のいずれかに記載のポリペプチドを産生する方法。 43、宿主細胞が原核生物、真核生物および動物または植物の細胞から選択され る請求の範囲第42項記載の方法。 44、宿主細胞は古細菌(archaebacterium)または真正細菌( eubacterium)である請求の範囲第43項記載の方法。 45、宿主細胞が、大腸菌(E.coli)、シュードモナス・デニトリフィカ ンス(Pseudomonas denitrificans)、リゾビウム・ メリロチ(Rhizobium meliloti)、アグロバクテリウム・ツ メファシエンス(Agrobacteriumtumefaciens)または ネズミチフス菌(Salmonella typhimurium)である請求 の範囲第44項記載の方法。 46、・コバラミンおよび/またはコバミドの生合成に関係するポリペプチドを コードする1または2以上のDNA配列を、これらの化合物を産生するか、ある いは部分的に産生する徴生物の中に導入し、・これにより得られた微生物をコバ ラミンおよび/またはコバミドの合成および前記配列の発現のための条件下に培 養し、そして・コバラミンおよび/またはコバミドまたはそれらの前駆体を回収 する、コバラミンおよび/またはコバミドまたはそれらの前駆体の産生を増加さ せる方法。 47、請求の範囲第4〜7項のいずれかに記載の1または2以上のDNA配列、 または請求の範囲第8〜10項のいずれかに記載のプラスミドを徴生物の中に導 入する請求の範囲第46項記載の方法。 48、微生物の中に導入されたDNA配列が、コバラミンおよび/またはコバミ ドの生合成の制限工程を触媒するポリペプチドをコードする請求の範囲第47項 記載の方法。 49、微生物の中に導入されたDNA配列が、コバラミンおよび/またはコバミ ドの生合成の制限工程を触媒するポリペプチドをコードする請求の範囲第47項 記載の方法。 50、徴生物が、シュードモナス・デニトリフィカンス(P.denitrif icans)、リゾビウム・メリロチ(R.meliloti)およびアグロバ クテリウム・ツメファシエンス(A.tumefaciens)から選択される 請求の範囲第46〜49項のいずれかに記載の方法。 51、徴生物がシュードモナス・デニトリフィカンス(P.denitrifi cans)である請求の範囲第50項記載の方法。 52、徴生物がシュードモナス・デニトリフィカンス(P.denitrifi cans)SC510 Rif1である請求の範囲第51項記載の方法。 53、請求の範囲第10項記載のプラスミドを微生物の中に導入する請求の範囲 第46〜52項のいずれかに記載の方法。 54、プラスミドpXL525をシュードモナス・デニトリフィカンス(P.d enitrificans)SC510 Rif1の中に導入する、請求の範囲 第46〜53項のいずれかに記載の方法。 55、産生したコバラミンおよび/またはコバミドは、・可溶化、 ・シアノ型への転化、および ・精製、 により回収する請求の範囲第46〜54項のいずれかに記載の方法。 56、コバラミンが補酵素B12である請求の範囲第46〜55項のいずれかに 記載の方法。 57、前駆体がデコバルトコリノイドおよびコリノイドから選択される請求の範 囲第46〜55項のいずれかに記載の方法。
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