JPH0556779A - Production of thermostable beta-tyrosinase by gene recombination - Google Patents

Production of thermostable beta-tyrosinase by gene recombination

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JPH0556779A
JPH0556779A JP19216791A JP19216791A JPH0556779A JP H0556779 A JPH0556779 A JP H0556779A JP 19216791 A JP19216791 A JP 19216791A JP 19216791 A JP19216791 A JP 19216791A JP H0556779 A JPH0556779 A JP H0556779A
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真 西山
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Abstract

PURPOSE:To provide a new DNA useful for production of a thermostable beta- tyrosinase. CONSTITUTION:A DNA coding a thermostable beta-tyrosinase protein and having an amino acid sequence of the formula. A gene library obtained from a chromosome DNA of Symbiobacterium thermophilium is screened by using a gene of a thermostable tryptophanase as a probe and DNA fragments containing a thermostable beta-tyrosinase are cloned, thus obtaining the objective substance.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は耐熱性β−チロシナーゼ
の遺伝子組換え技術による製造方法、並びに該製造方法
のために有用な遺伝子、発現ベクター及び宿主微生物に
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing thermostable β-tyrosinase by a gene recombination technique, and a gene, an expression vector and a host microorganism useful for the production method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、β−チロシナーゼはビタミンB6
の一種であるピリドキサール−5′−リン酸(PLP) の関
与のもとに、L−チロシンをピルビン酸、フェノール、
アンモニアに分解するα,β脱離反応を触媒する酵素と
して発見され、その後フェノールまたはピロカテコール
とL−セリンからL−チロシンまたは L−DOPAを合成す
るβ置換反応、またピルビン酸、アンモニア、フェノー
ルまたはピロカテコールからL−チロシンまたはL−ド
ーパを合成するα,β脱離反応の逆反応を触媒する酵素
として知られており、たとえばエシェリキア・インター
メディア(Escherichia intermedia)、プロテウス・
レトゲリ(Proteus rettgeri) 、エルビニア・ヘルビ
コーラ(Erwinia herbicola ) などの如き常温菌であ
る腸内細菌群を中心とする微生物から見いだされる。
2. Description of the Related Art Conventionally, β-tyrosinase is vitamin B 6
Of L-tyrosine with the participation of pyridoxal-5'-phosphate (PLP), which is one of the
It was discovered as an enzyme that catalyzes α, β elimination reactions that decompose into ammonia, and then β-substitution reaction that synthesizes L-tyrosine or L-DOPA from phenol or pyrocatechol and L-serine, as well as pyruvic acid, ammonia, phenol or It is known as an enzyme that catalyzes the reverse reaction of α, β elimination reaction for synthesizing L-tyrosine or L-dopa from pyrocatechol, and for example, Escherichia intermedia , Proteus
It is found from microorganisms such as Proteus rettgeri , Erwinia herbicola, etc., mainly in the group of enterobacteria which are room temperature bacteria.

【0003】しかし、このような常温菌が生産するβ−
チロシナーゼは、耐熱性が低く、利用に際して反応温
度、熱安定性などの点で著しく制約を受けるという技術
的難点があった。そこで、本発明者らはこのような技術
的難点を克服した耐熱性に優れたβ−チロシナーゼを創
製すべく鋭意研究を行なった結果、天然培地及びL−チ
ロシン含有合成培地のいずれにおいても単独では生育し
ないが、バチルス・エスピー・S株(Bacillus sp stra
in S;微工研条寄第 809号)との共生により生育する従
来完全に未知で且ついかなる公知文献にも未記載の特異
な生育特性を有する耐熱性β−チロシナーゼ生産桿菌シ
ンビオバクテリウム・サーモフィラム(Symbiobacteriu
m thermophilum;微工研条寄第 810号)はバチルス・
エスピー・S株との混合形態)を土壌試料により分離採
取することに成功し、且つ該新規桿菌が約80℃(pH8.
0)に作用至適温度を有し、且つ約80℃(pH8.0、保持
時間20分) までは殆ど熱失活しない熱安定性を示す点
で、前記常温菌が生産するβ−チロシナーゼとは全く別
異の新規酵素である耐熱性β−チロシナーゼを産生する
ことを見いだした(特開昭62−285785号公報)。
However, β-produced by such room temperature bacteria
Tyrosinase has a technical difficulty in that it has low heat resistance and is significantly restricted in terms of reaction temperature, thermal stability and the like when used. Therefore, the inventors of the present invention have conducted diligent research to create β-tyrosinase excellent in thermostability that overcomes such technical difficulties, and as a result, in both natural medium and L-tyrosine-containing synthetic medium, It does not grow, but Bacillus sp. S strain ( Bacillus sp.
in S; Microtechnology Research Article No. 809), which is a thermostable β-tyrosinase-producing bacillus symbiobacterium that grows in symbiosis with a completely unknown and has not been described in any known literature. Thermophilum ( Symbiobacteriu
m thermophilum ; Mikori Kenjo No. 810) is Bacillus
We succeeded in separating and collecting the S. S strain mixed form) with a soil sample, and the novel bacillus was about 80 ° C. (pH 8.
0) has the optimum temperature for action, and exhibits thermostability with almost no heat inactivation up to about 80 ° C. (pH 8.0, holding time 20 minutes). Found that a completely different novel enzyme, thermostable β-tyrosinase, was produced (JP-A-62-285785).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この耐熱性β
−チロシナーゼ生産菌シンビオバクテリウム・サーモフ
ィラムは単独では生育せず、バチルス・エスピー・S株
との共生においてしか生育できず、その培養のために
は、バチルス・エスピー・S株との共生関係を保持しつ
つ混合培養しなければならないために、培養系が複雑で
大量培養も困難である、また菌体蛋白当りの耐熱性β−
チロシナーゼ蛋白量も少ない、更に酵素の精製も困難で
ある等の問題がある。
However, this heat resistance β
-The tyrosinase-producing bacterium Symbiobacterium thermophilum does not grow alone and can grow only in symbiosis with the Bacillus sp. S strain. For its culturing, a symbiotic relationship with the Bacillus sp. S strain is required. Since it is necessary to carry out mixed culture while maintaining it, the culture system is complicated and large-scale culture is difficult, and the heat-resistant β-
There are problems that the amount of tyrosinase protein is small and that the enzyme is difficult to purify.

【0005】従って本発明は、上記の種々の問題点を遺
伝子工学的手法により解決しようとするものである。
Therefore, the present invention is intended to solve the above-mentioned various problems by genetic engineering techniques.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
培養系の単純化、菌体当りの生産性の向上、酵素精製の
簡素化を目的として遺伝子工学の技術を利用し、上記シ
ンビオバクテリウム・サーモフィラムから耐熱性β−チ
ロシナーゼ構造遺伝子を単離し、その構造遺伝子を適当
な発現ベクターに挿入して、それを用いて宿主微生物を
形質転換して、耐熱性β−チロシナーゼを大量に生産す
ることを目的に研究を重ねた結果、今回好熱性共生細菌
シンビオバクテリウム・サーモフィラムの染色体DNA
より耐熱性β−チロシナーゼ構造遺伝子を含有するDN
A断片をクローニングすることができ、このDNA断片
を適当な発現ベクターに組み込み、それを用いて大腸菌
を形質転換することにより、耐熱性β−チロシナーゼを
大量に発現させることに成功し、この耐熱性β−チロシ
ナーゼが、遺伝子入手の出発材料として用いたシンビオ
バクテリウム・サーモフィラムにより生産された酵素と
同様の性質を有することを確認し、本発明を完成するに
至った。
Therefore, the present inventors have
Utilizing the technology of genetic engineering for the purpose of simplifying the culture system, improving productivity per bacterium, and simplifying enzyme purification, the thermostable β-tyrosinase structural gene was isolated from the Symbiobacterium thermophilum, Inserting the structural gene into an appropriate expression vector, using it to transform a host microorganism, repeated research aiming at large-scale production of thermostable β-tyrosinase. Chromosomal DNA of Symbiobacterium thermophilum
DN containing more thermostable β-tyrosinase structural gene
The A fragment can be cloned, and this DNA fragment was incorporated into an appropriate expression vector, and E. coli was transformed with the expression vector, whereby a large amount of thermostable β-tyrosinase was successfully expressed. It was confirmed that β-tyrosinase has the same properties as the enzyme produced by Symbiobacterium thermophilum used as a starting material for gene acquisition, and the present invention was completed.

【0007】従って本発明は、次の性質: (1)作用:ピリドキサールリン酸の関与のもとに、L
−チロシンからピルビン酸、フェノール及びアンモニア
を生成する; (2)基質特異性:L−チロシンを分解する; (3)作用至適pH及び安定pHの範囲:反応温度70℃にお
ける至適pHは約7〜7.5であり、25℃にて2日間置いた
場合の安定pHは6〜11である; (4)作用至適温度及び耐熱性:pH8.0での作用至適温
度は約80℃であり、pH8.0にて20分間保持した場合、80
℃までは熱失活しない;及び (5)SDSゲル電気泳動により測定した分子量は約4
8,000である;また遺伝配列より推定されるアミノ酸配
列から予想される分子量は約52,300である; を有する耐熱性β−チロシナーゼの製造方法であって、
シンビオバクテリウム(Symbiobacterium )属に属し前
記酵素をコードする遺伝子を有する微生物から得た該酵
素をコードする遺伝子が挿入されている発現ベクターに
より形質転換された宿主を培養し、その培養物から該酵
素を採取することを特徴とする、耐熱性β−チロシナー
ゼの製造方法を提供する。
Therefore, the present invention has the following properties: (1) Action: L is involved in the involvement of pyridoxal phosphate.
-Pyruvate, phenol and ammonia are produced from tyrosine; (2) Substrate specificity: L-tyrosine is decomposed; (3) Action optimum pH and stable pH range: optimum pH at reaction temperature 70 ° C is about 7 to 7.5, and stable pH is 6 to 11 when left at 25 ° C for 2 days; (4) Optimum action temperature and heat resistance: The optimum action temperature at pH 8.0 is about 80. 80 ℃ when kept at pH 8.0 for 20 minutes
It does not heat inactivate up to ℃; and (5) The molecular weight measured by SDS gel electrophoresis is about 4
8,000; and the molecular weight predicted from the amino acid sequence deduced from the genetic sequence is about 52,300;
A host transformed with an expression vector having a gene encoding the enzyme obtained from a microorganism belonging to the genus Symbiobacterium and having the gene encoding the enzyme is cultivated, Provided is a method for producing thermostable β-tyrosinase, which comprises collecting the enzyme.

【0008】本発明はさらに、配列番号:1に示すアミ
ノ酸配列を有する耐熱性β−チロシナーゼ蛋白質をコー
ドしているDNAを提供する。本発明はさらに、前記D
NAを含む発現ベクターを提供する。本発明はさらに、
前記発現ベクターにより形質転換された宿主をも提供す
る。
The present invention further provides a DNA encoding a thermostable β-tyrosinase protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. The present invention further provides the above D
An expression vector containing NA is provided. The invention further comprises
Also provided is a host transformed with the expression vector.

【0009】[0009]

【具体的な説明】本発明の耐熱性β−チロシナーゼ構造
遺伝子を含有するDNA断片は、前述したシンビオバク
テリウム・サーモフィラムの染色体DNAから遺伝子ラ
イブラリーを作成し、適当なプローブ、たとえば前記特
開昭62−285785号公報に記載の方法で精製・単離した耐
熱性β−チロシナーゼのアミノ酸一次配列の決定によ
り、アミノ酸レベルで高い相同性が有る事が明らかとな
った本菌の耐熱性トリプトファナーゼの遺伝子をプロー
ブとして用いて、上記染色体DNAライブラリーをスク
リーニングし、本発明の耐熱性β−チロシナーゼを含有
するDNA断片をクローニングすることにより得ること
ができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The DNA fragment containing the thermostable β-tyrosinase structural gene of the present invention is prepared by preparing a gene library from the chromosomal DNA of Symbiobacterium thermophilum described above, and using a suitable probe such as that described in the above-mentioned Japanese Patent The thermostable tryptophan of this bacterium was found to have high homology at the amino acid level by determining the amino acid primary sequence of thermostable β-tyrosinase purified and isolated by the method described in Japanese Patent Publication No. 62-285785. It can be obtained by screening the above-mentioned chromosomal DNA library using the gene for nase as a probe and cloning the DNA fragment containing the thermostable β-tyrosinase of the present invention.

【0010】このようにクローニングしたDNA断片の
構造遺伝子部分の塩基配列は、それ自体既知の方法、た
とえばM13ファージを用いたザンガー法によって決定す
ることができ、その結果、本発明に従う耐熱性β−チロ
シナーゼの構造遺伝子は1377塩基からなり、それによっ
てコードされるアミノ酸残基の解析により、 458個のア
ミノ酸残基よりなる分子量52,269である耐熱性β−チロ
シナーゼ蛋白の一次構造を解明することができた(配列
番号:1)。
The nucleotide sequence of the structural gene portion of the DNA fragment thus cloned can be determined by a method known per se, for example, the Zanger method using M13 phage, and as a result, the thermostable β-according to the present invention. The structural gene of tyrosinase consists of 1377 bases, and by analyzing the amino acid residues encoded by it, we were able to elucidate the primary structure of the thermostable β-tyrosinase protein with a molecular weight of 52,269 consisting of 458 amino acid residues. (SEQ ID NO: 1).

【0011】しかしながら、よく知られているように多
くのアミノ酸についてはそれをコードする遺伝子DNA
塩基配列は複数存在する。その塩基配列は一義的には決
まらず多数の可能性が在り得る。本発明者らにより明ら
かにされたシンビオバクテリウム・サーモフィラムの耐
熱性β−チロシナーゼ蛋白のアミノ酸配列をコードする
遺伝子の場合も、そのDNA塩基配列は、天然の遺伝子
のDNA塩基配列以外にも多数の可能性があるが、本発
明の遺伝子DNAは、天然のDNA塩基配列のみに限定
されるものではなく、本発明により明らかにされた耐熱
性β−チロシナーゼ蛋白のアミノ酸配列をコードする他
のDNA塩基配列も含むものである。
However, as is well known, many DNAs are gene DNAs that code for them.
There are multiple base sequences. The base sequence is not uniquely determined, and there are many possibilities. Also in the case of the gene encoding the amino acid sequence of the thermostable β-tyrosinase protein of Symbiobacterium thermophilum revealed by the present inventors, its DNA base sequence is not limited to the DNA base sequence of the natural gene. However, the gene DNA of the present invention is not limited to the natural DNA base sequence, and other DNA encoding the amino acid sequence of the thermostable β-tyrosinase protein revealed by the present invention. It also includes the base sequence.

【0012】また、遺伝子組換え技術によれば基本とな
るDNAの特定の部位に、該DNAがコードする耐熱性
β−チロシナーゼの酵素活性の基本的な特性を変化させ
ることなく、あるいはその特性を改善するように、人為
的に変異を起こすことができる。本発明により提供され
る、天然の塩基配列を有する遺伝子DNAあるいは天然
のものとは異なる塩基配列を有する遺伝子DNAに関し
ても、同様に人為的に挿入、欠失、置換を行なうことに
より天然の遺伝子と同等あるいは改善された特性とする
ことが可能であり、本発明はそのような変異遺伝子をも
含むものである。
[0012] According to the gene recombination technique, the basic characteristic of the enzymatic activity of thermostable β-tyrosinase encoded by the DNA is not changed at a specific site of the basic DNA, or its characteristic is changed. Artificial mutations can be made to improve. Regarding the gene DNA having a natural base sequence or the gene DNA having a base sequence different from the natural one, which is provided by the present invention, it can be replaced with a natural gene by artificially inserting, deleting, or substituting. The characteristics may be the same or improved, and the present invention also includes such a mutant gene.

【0013】本発明の耐熱性β−チロシナーゼを含有す
るDNA断片は、該耐熱性β−チロシナーゼを微生物菌
体内で発現させる宿主に応じた適当な発現ベクター、例
えば大腸菌の lacプロモーターを保持する pUC18(宝酒
造)等に接続することにより、宿主微生物菌体内、例え
ば大腸菌に於て耐熱性β−チロシナーゼを生産させる発
現プラスミドを構築することができる。
The thermostable β-tyrosinase-containing DNA fragment of the present invention is a suitable expression vector depending on the host in which the thermostable β-tyrosinase is expressed in the microbial cells, such as pUC18 (which holds the lac promoter of E. coli. An expression plasmid for producing thermostable β-tyrosinase in the host microbial cells, for example, Escherichia coli, can be constructed by connecting to Takara Shuzo or the like.

【0014】本発明の耐熱性β−チロシナーゼ遺伝子を
保持する発現プラスミドは、適当な宿主微生物、たとえ
ば、大腸菌等に導入することにより、菌体内で耐熱性β
−チロシナーゼ蛋白を生産する形質転換微生物を創製す
ることができる。このように創製された形質転換微生物
は適当な培地、条件で培養することにより、耐熱性β−
チロシナーゼを大量に生産することが可能である。培養
後の培養物からの耐熱性β−チロシナーゼ蛋白の単離
は、たとえば、菌体を超音波で破砕後、熱処理・遠心分
離を行なうことにより大腸菌由来のタンパク質を熱変性
・除去出来、耐熱性β−チロシナーゼ蛋白を高純度で含
む菌体抽出液を高効率で得ることができる。
The expression plasmid carrying the thermostable β-tyrosinase gene of the present invention is introduced into a suitable host microorganism such as Escherichia coli, etc.
-It is possible to create transformed microorganisms that produce tyrosinase protein. The transformed microorganism thus created can be heat-resistant β-
It is possible to produce tyrosinase in large quantities. Isolation of the heat-resistant β-tyrosinase protein from the culture after culturing can be carried out, for example, by crushing the cells with ultrasonic waves and then heat-treating and centrifuging to heat-denaturate and remove the protein derived from E. coli. A bacterial cell extract containing the β-tyrosinase protein in high purity can be obtained with high efficiency.

【0015】また、本発明においては、大腸菌の宿主−
ベクター系のみならず、枯草菌、酵母、シュードモナス
菌、放線菌等の宿主−ベクター系も利用可能であり、そ
れぞれの宿主−ベクター系の特徴を生かして耐熱性β−
チロシナーゼの大量生産を行なうことができる。次に、
実施例により本発明をさらに具体的に説明する。実施例1耐熱性β−チロシナーゼ遺伝子のクローニン
(1) 耐熱性β−チロシナーゼ生産菌の染色体DNA
の取得 該耐熱性β−チロシナーゼ生産菌シンビオバクテリウム
・サーモフィラムは、単独では生育せずバチルス・エス
ピー・S株(微工研条寄第 809号) との共生においての
み生育可能となるため、特開昭61−282076号公報に記載
する方法で該菌体を単離した。
In the present invention, the host of E. coli is
Not only vector systems, but also host-vector systems such as Bacillus subtilis, yeast, Pseudomonas, actinomycetes, etc. can be used, and the heat-resistant β-
Mass production of tyrosinase can be performed. next,
The present invention will be described in more detail by way of examples. Example 1 . Clonin of thermostable β-tyrosinase gene
Grayed (1) Chromosomal DNA thermostable β- tyrosinase producing bacterium
The thermostable β-tyrosinase-producing bacterium Symbiobacterium thermophilum does not grow alone, but can grow only in symbiosis with the Bacillus sp. S strain (Mikokenjojo No. 809). The cells were isolated by the method described in JP-A-61-282076.

【0016】すなわち、 Trp−PEP 液体培地(0.2%L
−トリプトファン(115℃、15分間)、0.5%ポリペプト
ン、0.1%酵母エキス、0.3%K2HPO4、0.1%KH2PO4
0.05%MgSO4 ・7H2O 、0.05%ピリドキサール−5′−
リン酸(121℃、20分間))で、60℃、20時間静置培養した
該生産菌とバチルス・エスピー・S株の混合培養菌体を
CPE液(100mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.0)、3
%クエン酸ナトリウム、0.02%エチレンジアミン4酢酸
2ナトリウム、各々を 121℃、20分間別滅菌)で洗浄、
懸濁し、0.3mg/mlとなるよう卵白リゾチーム(生化学
工業、6回結晶化)を加え、35℃、15分間作用させて、
バチルス・エスピー・S株を選択的に溶菌させてシンビ
オバクテリウム・サーモフィラムの菌体を取得した。
That is, Trp-PEP liquid medium (0.2% L
-Tryptophan (115 ° C, 15 minutes), 0.5% polypeptone, 0.1% yeast extract, 0.3% K 2 HPO 4 , 0.1% KH 2 PO 4 ,
0.05% MgSO 4 · 7H 2 O , 0.05% pyridoxal-5'
CPE solution (100 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) was added to the mixed culture of the production bacterium and Bacillus sp. S strain that had been statically cultivated in phosphoric acid (121 ° C, 20 minutes) at 60 ° C for 20 hours. ) 3
% Sodium citrate, 0.02% ethylenediaminetetraacetic acid disodium, each sterilized at 121 ° C for 20 minutes),
Suspend, add egg white lysozyme (Seikagaku Corporation, crystallize 6 times) to 0.3 mg / ml, act at 35 ° C for 15 minutes,
The Bacillus sp. S strain was selectively lysed to obtain symbiobacterium thermophilum cells.

【0017】調製した該生産菌菌体からの耐熱性β−チ
ロシナーゼの遺伝子を含む染色体DNAの単離精製は常
法にしたがい、Biochim.Biophys.Acta, 72. 619-629(19
63)に記載のフェノール法により行った。 (2) 該耐熱性β−チロシナーゼのアミノ酸一次配列
の決定 該耐熱性β−チロシナーゼを、該生産菌シンビオバクテ
リウム・サーモフィラムとバチルス・エスピー・S株の
混合培養菌体の超音波破砕抽出液より常法により分離精
製した。すなわち、 Tyr−PEP 液体培地(0.2%L−チ
ロシン、0.5%ポリペプトン、0.1%酵母エキス、0.3
%K2HPO4、0.1%KH2PO4、0.05%MgSO4 ・7H2O 、0.05
%ピリドキサール−5′−リン酸(121℃、20分間滅
菌)、0.05%L−トリプトファン(115℃、15分間別滅
菌))で60℃、30時間静置培養した。得られた菌体を超音
波破砕した後、特開昭62−285785号公報に記載の方法に
よって、各種カラムクロマトグラフィーを行い、精製し
た耐熱性β−チロシナーゼのアミノ末端アミノ酸配列
を、エドマン分解法を用いたアプライド・バイオシステ
ムズ社のプロテイン・シークエンサー 470Aにより分析
したが、アミノ末端はブロックされていたために決定で
きなかった。
Isolation and purification of the chromosomal DNA containing the gene of thermostable β-tyrosinase from the prepared bacterial cells of the producing strain is carried out in accordance with a conventional method. Biochim. Biophys. Acta, 72. 619-629 (19
It was carried out by the phenol method described in 63). (2) Primary amino acid sequence of the thermostable β-tyrosinase
The thermostable β-tyrosinase was isolated and purified from an ultrasonically disrupted extract of a mixed culture of the producing bacterium Symbiobacterium thermophilum and Bacillus sp. S strain by a conventional method. That is, Tyr-PEP liquid medium (0.2% L-tyrosine, 0.5% polypeptone, 0.1% yeast extract, 0.3
% K 2 HPO 4, 0.1% KH 2 PO 4, 0.05% MgSO 4 · 7H 2 O, 0.05
% Pyridoxal-5′-phosphate (sterilized at 121 ° C. for 20 minutes) and 0.05% L-tryptophan (115 ° C., sterilized separately for 15 minutes) were incubated at 60 ° C. for 30 hours. After ultrasonic disruption of the obtained bacterial cells, various column chromatography was carried out by the method described in JP-A-62-285785, and the amino terminal amino acid sequence of the purified thermostable β-tyrosinase was analyzed by Edman degradation method. Was analyzed by a protein sequencer 470A manufactured by Applied Biosystems, but it could not be determined because the amino terminal was blocked.

【0018】そこで精製した耐熱性β−チロシナーゼを
常法に従いCNBrにより化学分解し、その分解物を高速液
体カラムクロマトグラフィー (HPLC法) により精製して
得た二つのペプチドについて下記の通りそのアミノ酸の
一次配列を決定した。 ペプチド No.1(Met)-X-Glu-Glu-Trp-Ile-Leu-Gln-Lys-
Ala-Z ペプチド No.2(Met)-Val-Tyr-Glu-Pro-Pro-Thr-Leu-Ar
g-Phe-Phe (X, Z;未決定) (3) 耐熱性β−チロシナーゼ遺伝子のクローニング ステップ1:DNAプローブの作成 上記(2)で決定した耐熱性β−チロシナーゼ蛋白のア
ミノ酸一次構造により、アミノ酸の一次構造レベルで高
い相同性の存在する事の分かった本菌の耐熱性トリプト
ファナーゼの構造遺伝子DNAを制限酵素Sma I で処理
した後、それを電気泳動で分離しそのゲルより耐熱性ト
リプトファナーゼの構造遺伝子の後半部分を含むSma I
0.55kbDNA断片を回収した。
Then, the purified thermostable β-tyrosinase was chemically decomposed by CNBr according to a conventional method, and the decomposed products were purified by high performance liquid column chromatography (HPLC method) to obtain two peptides. The primary sequence was determined. Peptide No. 1 (Met) -X-Glu-Glu-Trp-Ile-Leu-Gln-Lys-
Ala-Z Peptide No.2 (Met) -Val-Tyr-Glu-Pro-Pro-Thr-Leu-Ar
g-Phe-Phe (X, Z; undecided) (3) Cloning of thermostable β-tyrosinase gene Step 1: Preparation of DNA probe By the amino acid primary structure of thermostable β-tyrosinase protein determined in (2) above, The structural gene DNA of the thermostable tryptophanase of this bacterium, which was found to have high homology at the primary structure level of amino acids, was treated with the restriction enzyme Sma I and then separated by electrophoresis. Sma I containing the latter half of the tryptophanase structural gene
A 0.55 kb DNA fragment was recovered.

【0019】次に回収したDNA断片の32P標識化を以
下のように行った。上記のDNA断片20ngを、50μCiの
α−32P dCTP(Amersham International Co Ltd, PB1
0205) 及びマルチプライムDNA標識キット(Amersham
International Co Ltd) を用いてリン酸標識した後、セ
ファデックスG−50(ファルマシア社)のゲル濾過によ
り標識されたDNAを分取し、それを32P標識DNAプ
ローブとして用いた。
Next, 32 P labeling of the recovered DNA fragment was carried out as follows. 20 ng of the above DNA fragment was added to 50 μCi of α- 32 P dCTP (Amersham International Co Ltd, PB1.
0205) and a multiprime DNA labeling kit (Amersham
After labeling with phosphoric acid using International Co Ltd), the labeled DNA was collected by gel filtration with Sephadex G-50 (Pharmacia) and used as a 32 P-labeled DNA probe.

【0020】なお、耐熱性トリプトファナーゼの構造遺
伝子は次のようにして得た。先ず始めに特開61−282076
号公報に記載の方法により精製したシンビオバクテリウ
ム・サーモフィラムの生産する耐熱性トリプトファナー
ゼ蛋白のアミノ末端アミノ酸配列を、エドマン分解法を
用いたアプライド・バイオシステムズ社のプロテイン・
シークエンサー 470Aを用いて決定した。そのアミノ酸
配列より予想される遺伝子配列を持つ合成混合オリゴヌ
クレオチドを作成し、その5′−末端をT4ポリヌクレ
オチド・キナーゼと〔γ−32P〕ATPを用いて標識し
た。
The thermostable tryptophanase structural gene was obtained as follows. First of all, JP 61-282076
The amino-terminal amino acid sequence of the thermostable tryptophanase protein produced by Symbiobacterium thermophilum purified by the method described in Japanese Patent Publication No.
Determined using Sequencer 470A. A synthetic mixed oligonucleotide having a gene sequence predicted from the amino acid sequence was prepared, and its 5'-end was labeled with T4 polynucleotide kinase and [γ- 32 P] ATP.

【0021】これをプローブとして用いて、シンビオバ
クテリウム・サーモフィラムの染色体DNAの制限酵素
Bam HI分解物に対して、常法に従いサザン・ハイブリダ
イゼーション続いてコロニー・ハイブリダイゼーション
を行い、それぞれ5.5kbと1.8kbの挿入Bam HI DNA断片
を持つプラスミドを取得した。これらのプラスミドの挿
入遺伝子断片中の上記作成のプローブとハイブリダイズ
する部分付近の塩基配列をザンガーらの方法に従って決
定し、シンビオバクテリウム・サーモフィラムの生産す
る耐熱性トリプトファナーゼの全遺伝子構造を決定し
た。決定された塩基配列中より上記決定のアミノ末端ア
ミノ酸配列をコードしている部分の存在が確認され、耐
熱性トリプトファナーゼ遺伝子が取得された事を確認し
た。またそれは、遺伝子全長を挿入したプラスミドによ
り形質転換された大腸菌が、同様の酵素活性を有する耐
熱性トリプトファナーゼを生産することによっても確認
された。 ステップ2:サザン・ハイブリダイゼーションによる耐
熱性β−チロシナーゼ遺伝子DNA断片の取得 前項(1)で取得した耐熱性β−チロシナーゼ生産菌の
染色体DNAを制限酵素Sac I (宝酒造)を用いて切断
した後、1%アガロースゲル電気泳動を行ない分画した
後、アルカリ・ブロッティング法によりナイロン・メン
ブレンHybond N+(Amersham International Co Ltd) に
転移・固定した。
Using this as a probe, a restriction enzyme for chromosomal DNA of Symbiobacterium thermophilum
The Bam HI degradation product was subjected to Southern hybridization and colony hybridization according to a conventional method to obtain plasmids having inserted Bam HI DNA fragments of 5.5 kb and 1.8 kb, respectively. The nucleotide sequences near the portion of the inserted gene fragments of these plasmids that hybridize with the probe prepared above were determined according to the method of Zanger et al., And the entire gene structure of thermostable tryptophanase produced by Symbiobacterium thermophilum was determined. Were determined. From the determined nucleotide sequence, the presence of a portion encoding the amino-terminal amino acid sequence determined above was confirmed, and it was confirmed that a thermostable tryptophanase gene was obtained. It was also confirmed that Escherichia coli transformed with the plasmid having the full-length gene inserted produced a thermostable tryptophanase having the same enzymatic activity. Step 2: Acquisition of thermostable β-tyrosinase gene DNA fragment by Southern hybridization After cleaving the chromosomal DNA of the thermostable β-tyrosinase-producing bacterium obtained in the previous section (1) with restriction enzyme Sac I (Takara Shuzo), After fractionation was performed by 1% agarose gel electrophoresis, it was transferred and fixed on a nylon membrane Hybond N + (Amersham International Co Ltd) by an alkali blotting method.

【0022】上記ステップ1で作成した32P標識DNA
プローブを用いたサザン・ハイブリダイゼーション法
(J.Mol.Biol. 98, 503-517(1975))により、染色体DN
AのSac I 断片中の耐熱性β−チロシナーゼ遺伝子を含
むDNA断片の大きさを3.8kbと特定し、その3.8kb
Sac I DNA断片を1%アガロースゲル中より(Anal.Bioch
em.101,339(1980)) に記載の方法を用いて回収した。 ステップ3:耐熱性β−チロシナーゼ生産菌の染色体D
NAライブラリーの作製耐熱性β−チロシナーゼ遺伝子
のスクリーニングのために常法により、プラスミド pUC
18をベクターとする耐熱性β−チロシナーゼ生産菌の染
色体DNAライブラリーを作成した。
32 P-labeled DNA prepared in step 1 above
Southern hybridization method using a probe
(J. Mol. Biol. 98 , 503-517 (1975)), chromosome DN
The size of the DNA fragment containing the thermostable β-tyrosinase gene in the Sac I fragment of A was specified to be 3.8 kb, and its size was 3.8 kb.
Sac I DNA fragment from 1% agarose gel (Anal.Bioch
em.101,339 (1980)). Step 3: Chromosome D of thermostable β-tyrosinase-producing bacterium
Preparation of NA library For screening of thermostable β-tyrosinase gene, plasmid pUC was prepared by a conventional method.
A chromosomal DNA library of a thermostable β-tyrosinase-producing bacterium using 18 as a vector was prepared.

【0023】すなわち、1μgのプラスミド pUC18(宝
酒造)を、制限酵素Sac I で切断し、大腸菌アルカリフ
ォスファターゼ(宝酒造)を用いてベクターDNAの
5′末端リン酸を除去した後、等量のフェノール:クロ
ロホルム(1:1、TE緩衝液飽和)を加え混合し、上
澄を1%アガロースゲル電気泳動し、ベクターDNAを
ゲル中より回収した。
That is, 1 μg of the plasmid pUC18 (Takara Shuzo) was cleaved with the restriction enzyme Sac I to remove the 5′-terminal phosphate of vector DNA using Escherichia coli alkaline phosphatase (Takara Shuzo), and then an equal amount of phenol: chloroform was added. (1: 1, TE buffer saturated) was added and mixed, and the supernatant was subjected to 1% agarose gel electrophoresis to recover the vector DNA from the gel.

【0024】上記ステップ2で取得した染色体DNA Sac
I 断片と上記のベクターDNA断片を、T4 DNAリガーゼ
(宝酒造)を用いてライゲーションした後、これを用い
て大腸菌JM 105株(アマシャム社)を常法 J.Bacterio
l., 119 , 1072(1974) に従って形質転換した。該大腸
菌を、最終濃度50μg/mlのアンピシリンを含むLB寒
天平板培地にスプレッドし37℃一夜培養した。 ステップ4:コロニーハイブリダイゼーションによる耐
熱性β−チロシナーゼ遺伝子のクローニング プレート上のコロニーをニトロセルロース・フィルター
にレプリカし、そのフィルターをアンピシリン(50μg
/ml) を含むLB平板培地に移して、37℃、約10時間培
養した。該フィルターを、A液(0.5N NaOH) 、B液
1.0M Tris(pH8.0) 、C液(0.5M Tris (pH7.5)
+1.5M NaCl) に各5分間浸し、D液(2xSSC;30mMク
エン酸ナトリウム+0.3M NaCl(pH7. 0))で5分間洗浄
・風乾後、80℃で2時間、減圧下で焼付けを行った。
Chromosomal DNA Sac obtained in step 2 above
The I fragment and the above vector DNA fragment were ligated with T4 DNA ligase (Takara Shuzo), and then E. coli JM 105 strain (Amersham) was used in a conventional method J. Bacterio.
L., 119 , 1072 (1974). The Escherichia coli was spread on an LB agar plate medium containing a final concentration of 50 μg / ml of ampicillin and cultured at 37 ° C. overnight. Step 4: Cloning of thermostable β-tyrosinase gene by colony hybridization Replicate the colonies on the plate to a nitrocellulose filter, and filter the ampicillin (50 μg
/ ML) and transferred to an LB plate medium and cultured at 37 ° C. for about 10 hours. Liquid A (0.5N NaOH), liquid B
1.0M Tris (pH8.0), C solution (0.5M Tris (pH7.5)
Soak in + 1.5M NaCl for 5 minutes each, wash with liquid D (2xSSC; 30mM sodium citrate + 0.3M NaCl (pH 7.0)) for 5 minutes, air-dry, and bake at 80 ° C for 2 hours under reduced pressure. It was

【0025】該フィルターを、上記ステップ1で作成し
32P標識合成DNAプローブを用いてコロニー・ハイ
ブリダイゼーションを行い、ポジティブ・シグナルを与
えるコロニーをマスタープレートより拾い、再度、同様
のコロニー・ハイブリダイゼーションを行い、ポジティ
ブ・クローン大腸菌JM 105/pTYAl をクローン化した。実施例2耐熱性β−チロシナーゼ遺伝子の構造解析 単離したポジティブクローン大腸菌JM 105/pTYAl から
常法に従い、プラスミドpTYAl を取得した。該プラスミ
ドpTYAl を、制限酵素Bam HI, Pst I,Eco RV,Xho I,Kpn
I,Bgl II, Sal I を用いて切断し、1%アガロース電
気泳動で解析することにより、挿入DNA断片Sac I 3.
8kbの制限酵素地図を作製した(図1参照)。さらに、
前記ステップ1の32P標識合成DNAプローブを用いた
上記制限酵素切断DNA断片のサザン・ハイブリダイゼ
ーション法による解析により、耐熱性トリプトファナー
ゼ遺伝子とハイブリダイズするDNA配列の、挿入Sac
IDNA断片中における位置を決定した(Bam HI−Bam HI
1.0kb部位間) 。次に、このpTYAl を用いて形質転換し
た大腸菌JM 105は耐熱性β−チロシナーゼ蛋白を生産し
ており、しかも耐熱性β−チロシナーゼ活性が検出され
た。従って、耐熱性β−チロシナーゼ遺伝子は、この3.
8kbSac I DNA断片中に存在することがわかった。
Colony hybridization of the filter was carried out using the 32 P-labeled synthetic DNA probe prepared in the above step 1, colonies giving a positive signal were picked up from the master plate, and the same colony hybridization was carried out again. The positive clone E. coli JM 105 / pTYAl was cloned. Example 2 . Structural analysis of thermostable β-tyrosinase gene Plasmid pTYAl was obtained from the isolated positive clone Escherichia coli JM 105 / pTYAl according to a conventional method. The plasmid pTYAl was digested with restriction enzymes Bam HI, Pst I, Eco RV, Xho I, Kpn
The insert DNA fragment Sac I 3. was digested with I, Bgl II and Sal I and analyzed by 1% agarose electrophoresis.
An 8 kb restriction map was prepared (see Fig. 1). further,
Analysis of the above-mentioned restriction enzyme-cut DNA fragment by the Southern hybridization method using the 32 P-labeled synthetic DNA probe in the above step 1 revealed that the inserted Sac of the DNA sequence that hybridizes with the thermostable tryptophanase gene.
And determining the position of the IDNA fragment in (Bam HI- Bam HI
(Between 1.0 kb sites). Next, Escherichia coli JM 105 transformed with this pTYAl produced a thermostable β-tyrosinase protein, and the thermostable β-tyrosinase activity was detected. Therefore, the thermostable β-tyrosinase gene is
It was found to be present in the 8 kb Sac I DNA fragment.

【0026】上記(2)のステップ2で調製したプロー
ブとハイブリダイズしたBam HI−Bam HI 1.0kb DNA断
片を中心とする領域を各種制限酵素により消化した後、
それぞれ得たDNA断片を M13mp18または M13mp19ファ
ージ・ベクタープラスミドのマルチ・クローニング部位
に挿入した。得られたこれらのファージ・プラスミドに
より、それぞれ大腸菌JM 105を形質転換し、37℃で培養
を行い培養上清中より常法によりファージの1本鎖DN
Aを取得した。
[0026] After the area around the Bam HI- Bam HI 1.0kb DNA fragment which hybridized with the probe prepared in Step 2 above (2) was digested with various restriction enzymes,
The obtained DNA fragments were inserted into the multi-cloning site of M13mp18 or M13mp19 phage vector plasmid. Escherichia coli JM 105 was transformed with each of the obtained phage plasmids, cultured at 37 ° C., and single-stranded DNA of the phage was isolated from the culture supernatant by a conventional method.
Got A.

【0027】この1本鎖DNAを鋳型にSequenase Vers
ion2.0 Kits (United States Biochemical Corporatio
n) を用いてザンガーらの方法 Proc. Natl. Acad. Sc
i. U.S.A.,74,5463-5467(1977), により、β−チロシナ
ーゼ遺伝子の全塩基配列の決定を行なった。解明した塩
基配列と、耐熱性β−チロシナーゼ遺伝子の塩基配列に
対応するアミノ酸配列を配列番号:1に示す。
Sequenase Vers using this single-stranded DNA as a template
ion2.0 Kits (United States Biochemical Corporatio
n) using the method of Sanger et al. Proc. Natl. Acad. Sc
i. USA, 74 , 5463-5467 (1977), the entire nucleotide sequence of the β-tyrosinase gene was determined. The elucidated base sequence and the amino acid sequence corresponding to the base sequence of the thermostable β-tyrosinase gene are shown in SEQ ID NO: 1.

【0028】ここで明らかとなった耐熱性β−チロシナ
ーゼ遺伝子は、開始コドンATGで始まり、終了コドン
TAGで終わる 1,377塩基のORF領域を持ち、 458ア
ミノ酸残基よりなる分子量 52, 269の蛋白をコードして
いた。実施例3耐熱性β−チロシナーゼ遺伝子の大腸菌菌体
内大量発現 形質転換体JM 105/pTYAl をアンピシリンを含むLB液
体培地に植え付け、37℃一夜振とう培養後、新鮮なアン
ピシリン入りのLB液体培地に1%接種し、最終濃度1
mMのIPTG存在下で遺伝子の誘導をかけながら37℃、24時
間振とう培養した。集菌した菌体を緩衝液 50mMリン酸
カリウム+1mM 2−メルカプトエタノール+ 250μM
PMSF+ 100μM ピリドキサール−5′−リン酸(pH8.
0) に懸濁し超音波破砕した後、山田ら(京大)の方法
Agric. Biol. Chem.,38(11),2065-2072,(197 4) に準
じて酵素反応を行わせた。
The thermostable β-tyrosinase gene revealed here has a 1,377-base ORF region which starts at the start codon ATG and ends at the end codon TAG, and encodes a protein having a molecular weight of 52,269 consisting of 458 amino acid residues. Was. Example 3 . Escherichia coli cells of thermostable β-tyrosinase gene
The large amount of transformant JM 105 / pTYAl was planted in LB liquid medium containing ampicillin, shaken overnight at 37 ° C., and then inoculated into fresh LB liquid medium containing ampicillin at a final concentration of 1%.
The cells were shake-cultured at 37 ° C. for 24 hours while inducing the gene in the presence of mM IPTG. The collected cells are buffered with 50 mM potassium phosphate + 1 mM 2-mercaptoethanol + 250 μM
PMSF + 100 μM pyridoxal-5'-phosphate (pH 8.
0) and ultrasonic crushing, then Yamada et al. (Kyoto Univ.)
The enzymatic reaction was carried out according to Agric. Biol. Chem., 38 (11), 2065-2072, (1974).

【0029】すなわち、L−チロシン2.5mM、ピリドキ
サール−5′−リン酸0.1mM、K2HPO4-KH2PO4(pH8.0)2
00 50mM 及び酵素を含む反応液4.0mlを用い、70℃で10
分間反応後、30%トリクロロ酢酸水溶液1.0mlを加えて
反応を停止した。そして反応液中に生成したピルビン酸
をフリードマン・ハウゲン〔Friedemann-Haugen, J.Bio
l.Chem., 147, 415(1943)〕 法より定量し、酵素活性を
決定した。
That is, L-tyrosine 2.5 mM, pyridoxal-5'-phosphate 0.1 mM, K 2 HPO 4 -KH 2 PO 4 (pH 8.0) 2
00 Using reaction mixture containing 50 mM and enzyme, 4.0 ml at 70 ℃
After reacting for a minute, the reaction was stopped by adding 1.0 ml of a 30% trichloroacetic acid aqueous solution. Then, the pyruvic acid produced in the reaction solution was converted to Friedemann-Haugen, J. Bio.
l. Chem., 147 , 415 (1943)] method to determine the enzyme activity.

【0030】培地当りの酵素活性は、耐熱性β−チロシ
ナーゼ生産菌シンビオバクテリウム・サーモフィラムよ
りも形質転換体JM 105/pTYAlの方が向上していたが、
さらに生産性を向上するために、発現ベクターpUC18 の
大腸菌の lacプロモーターと耐熱性β−チロシナーゼ遺
伝子の開始コドンATGの配置を適切にする実験、つま
りβ−チロシナーゼ遺伝子の5′−末端非翻訳領域を除
去する実験を行なった。
The enzyme activity per medium was higher in the transformant JM 105 / pTYAl than in the thermostable β-tyrosinase-producing bacterium Symbiobacterium thermophilum.
In order to further improve productivity, an experiment in which the E. coli lac promoter of the expression vector pUC18 and the initiation codon ATG of the thermostable β-tyrosinase gene were appropriately arranged, that is, the 5'-untranslated region of the β-tyrosinase gene was An experiment was conducted to remove it.

【0031】まず、pTYAl を制限酵素Eco RIで切断し、
BAL 31ヌクレアーゼで直鎖状DNAの両端を約 300塩基
ずつ消化させた後、これを1%アガロース電気泳動しゲ
ルよりDNA断片を回収した。なお、BAL 31ヌクレアー
ゼによる反応は次の条件で行った。2μgのプラスミド
pTYAl 40μlに制限酵素H緩衝液(宝酒造)5μl,4
Vの制限酵素Eco RIを加えて、37℃、1時間反応させ
た。次にBAL 31ヌクレアーゼ用5倍濃縮緩衝液(100mM T
ris ・HCl(pH8.0), 3,000mM NaCl, 60mM CaCl2, 60mM
MgCl2,5mM EDTA)を10μl、BAL 31ヌクレアーゼ(宝酒
造)を0.6V加えて、37℃1分間または2分間反応させ
た後、 200mM EDTA(pH8.0)を50μl加えて反応を停止
させた。この反応液を1%アガロースゲル電気泳動し、
ゲル中より切り縮められた直鎖状DNAを回収した。
First, pTYAl was cleaved with the restriction enzyme Eco RI,
Both ends of the linear DNA were digested with BAL 31 nuclease at about 300 bases each, and then subjected to 1% agarose gel electrophoresis to recover a DNA fragment from the gel. The reaction with BAL 31 nuclease was performed under the following conditions. 2 μg of plasmid
Restriction enzyme H buffer solution (Takara Shuzo) 5 μl, 4 in 40 μl of pTYAl
V RI restriction enzyme Eco RI was added, and the mixture was reacted at 37 ° C for 1 hour. Next, 5 times concentrated buffer for BAL 31 nuclease (100 mM T
ris HCl (pH 8.0), 3,000 mM NaCl, 60 mM CaCl 2 , 60 mM
After adding 10 μl of MgCl 2 , 5 mM EDTA) and 0.6 V of BAL 31 nuclease (Takara Shuzo) and reacting at 37 ° C. for 1 minute or 2 minutes, the reaction was stopped by adding 50 μl of 200 mM EDTA (pH 8.0). .. This reaction solution was subjected to 1% agarose gel electrophoresis,
The truncated linear DNA was recovered from the gel.

【0032】このDNA断片を制限酵素Xho I で切断
し、1%アガロース電気泳動した後、耐熱性β−チロシ
ナーゼ遺伝子の上流域を切り縮めたDNA断片をゲルよ
り回収した。得られたDNA断片を発現ベクターpUC 18
のマルチ・クローニング部位のSmaI−Sal I 間に挿入し
た後、これを用いて大腸菌JM 105株を形質転換した。こ
の形質転換体の中で、耐熱性β−チロシナーゼ活性の高
い大腸菌クローンJM 105/pTYA2 をクローニングした。
This DNA fragment was cleaved with a restriction enzyme Xho I and subjected to 1% agarose electrophoresis, and then a DNA fragment obtained by truncating the upstream region of the thermostable β-tyrosinase gene was recovered from the gel. The obtained DNA fragment was used as an expression vector pUC 18
E. coli JM 105 strain was transformed with Sma I- Sal I of the multi-cloning site of Escherichia coli. Among these transformants, Escherichia coli clone JM 105 / pTYA2 having high thermostable β-tyrosinase activity was cloned.

【0033】なお、この大腸菌JM 105/pTYA2 は工業技
術院微生物工学技術研究所に微工研条寄第3495号
(FERM BP-3495として1991年7月29日に寄託され
た。形質転換体JM 105/pTYA2 を上記と同様にして培養
し、得られた菌体を超音波破砕した後、ラエムリ(Laemm
li) らの方法 Nature,227,680-685,(1970) に従って、
全菌体蛋白をSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動
した。泳動後、クマシー・ブリリアントブルーR−250
で染色を行いデンシトメーターで分析を行うと、耐熱性
β−チロシナーゼ蛋白の形質転換体全蛋白に対する割合
は約30%であることが判明した。
This Escherichia coli JM 105 / pTYA2 was deposited at the Institute of Microbial Engineering, Institute of Industrial Science, on July 29, 1991 as Micro Engineering Research Article No. 3495 (FERM BP-3495. Transformant JM Cultivate 105 / pTYA2 in the same manner as above, sonicate the resulting cells, and
li) et al., Nature, 227, 680-685, (1970)
The whole cell protein was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. After electrophoresis, Coomassie Brilliant Blue R-250
When stained with densitometer and analyzed with a densitometer, it was found that the ratio of thermostable β-tyrosinase protein to the total protein of the transformant was about 30%.

【0034】なお、シンビオバクテリウム・サーモフィ
ラム(微工研条寄第 810号)により生産された耐熱性β
−チロシナーゼの量は全蛋白に対して1%以下である。実施例4大腸菌で生産された耐熱性β−チロシナーゼ
の精製法 形質転換体JM 105/pTYA2 について、実施例3と同様に
して培養後、集菌し緩衝液に懸濁し、超音波破砕した。
得られた耐熱性β−チロシナーゼは常温菌由来のβ−チ
ロシナーゼ蛋白と比べて耐熱性が高いため、70℃の熱処
理を行うと該耐熱性β−チロシナーゼ以外の大腸菌菌体
蛋白は熱変性を起こして凝集・沈澱を起こすために、こ
れを遠心分離で除去することにより効率よく耐熱性β−
チロシナーゼ蛋白の精製が行い得る。
The heat-resistant β produced by Symbiobacterium thermophilum (Kikuyoji No. 810)
The amount of tyrosinase is less than 1% of the total protein. Example 4 . Thermostable β-tyrosinase produced in E. coli
Purification method of the transformant The transformant JM 105 / pTYA2 was cultured in the same manner as in Example 3, the cells were collected, suspended in a buffer solution, and ultrasonically disrupted.
Since the obtained thermostable β-tyrosinase has higher thermostability than β-tyrosinase protein derived from normal temperature bacteria, heat treatment at 70 ° C causes heat denaturation of Escherichia coli cell proteins other than the thermostable β-tyrosinase. In order to cause aggregation / precipitation, it is possible to efficiently remove the heat-resistant β-
Purification of the tyrosinase protein can be performed.

【0035】すなわち、上記形質転換体JM 105/pTYA2
の超音波菌体破砕抽出液を70℃、1時間保持した後、氷
冷し、冷却遠心分離(15,000g、10分、4℃)して沈澱
物を除去した。得られた上清をSDS−ポリアクリルア
ミドゲル電気泳動を行い、デンシトメーターで分析する
と、全蛋白中の耐熱性β−チロシナーゼの占める割合が
処理前の約30%から実質的に純粋にまで濃縮できた。
That is, the above transformant JM 105 / pTYA2
The ultrasonic cell disruption extract of (1) was kept at 70 ° C for 1 hour, then cooled with ice and subjected to cooling centrifugation (15,000 g, 10 minutes, 4 ° C) to remove the precipitate. When the obtained supernatant was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and analyzed with a densitometer, the percentage of thermostable β-tyrosinase in the total protein was concentrated from about 30% before treatment to substantially pure. did it.

【0036】従って、上記調製法を用いることにより、
容易に形質転換体大腸菌菌体蛋白から高度に効率よく耐
熱性β−チロシナーゼ蛋白を精製できることが明らかと
なった。以上、大腸菌JM 105/pTYA2 により生産された
耐熱性β−チロシナーゼについて各種クロマトグラフィ
ーにより精製を行い、特開昭62−285785号公報に記載の
方法により、作用至適pH、pH安定性、作用至適温度、温
度安定性について検討を行った。
Therefore, by using the above preparation method,
It was revealed that the thermostable β-tyrosinase protein can be easily and highly purified from the transformant Escherichia coli cell protein. As described above, the thermostable β-tyrosinase produced by Escherichia coli JM 105 / pTYA2 was purified by various chromatographies, and the optimal pH, pH stability, and optimal action were obtained by the method described in JP-A-62-285785. The optimum temperature and temperature stability were investigated.

【0037】次に、得られた酵素の性質を記載する。 (1)作用 ピリドキサールリン酸の関与のもとに、L−チロシンか
らピルビン酸、フェノール及びアンモニアを生成する。 (2)基質特異性 チロシンを分解する。 (3)至適pH及び安定pH 50mMのリン酸カリウム緩衝液(pH5.9〜7.9)及び50mM
のグリシン−NaOH緩衝液(pH6.4〜9.0)の各々を用
い、各pH(70℃におけるpH)条件下に、本発明酵素のβ
−チロシナーゼ活性を測定した。至適pHは70℃において
7付近と決定される。
Next, the properties of the obtained enzyme will be described. (1) Action Pyruvic acid, phenol and ammonia are produced from L-tyrosine under the participation of pyridoxal phosphate. (2) Substrate specificity Decomposes tyrosine. (3) Optimum pH and stable pH 50 mM potassium phosphate buffer (pH 5.9 to 7.9) and 50 mM
Of the enzyme of the present invention under the conditions of each pH (pH at 70 ° C.) using each of the glycine-NaOH buffers (pH 6.4 to 9.0).
-Tyrosinase activity was measured. The optimum pH is determined to be around 7 at 70 ° C.

【0038】10mMのKCl 及び10μM のピリドキサール
5′−リン酸を含有する50mMの各種緩衝液〔クエン酸−
Na2HPO4 緩衝液(pH4.5〜6.5);K2HPO4−KH2PO4緩衝
液(pH6.0〜8.0);Tris-HCl緩衝液(pH8.5〜 10.
5);グリシン−NaOH緩衝液(pH11.0〜 11.5)〕 の
それぞれを用い、各pH(25℃におけるpH) 条件下に、25
℃で2日間、本発明酵素を処理した後の残存β−チロシ
ナーゼ活性を測定した結果から安定pH範囲6〜11(25
℃、2日間)と決定される。 (4)作用至適温度の範囲 各測定温度におけるpHを8.0となるように調製した50mM
のK2HPO4−KH2PO4緩衝液(pH8.0)中で、10分間酵素反
応を行わせることにより、β−チロシナーゼ活性を求め
た。この結果から作用至適温度約80℃(pH=8.0)と決
定される。 (5)pH、温度などによる失活の条件 約80℃(pH=8.0、保持時間20分)までは熱失活しな
い。
50 mM various buffers containing 10 mM KCl and 10 μM pyridoxal 5'-phosphate [citrate-
Na 2 HPO 4 buffer (pH 4.5 to 6.5); K 2 HPO 4 -KH 2 PO 4 buffer (pH 6.0 to 8.0); Tris-HCl buffer (pH 8.5 to 10.)
5); Glycine-NaOH buffer solution (pH 11.0-11.5)] under each pH (pH at 25 ° C.) conditions.
After measuring the residual β-tyrosinase activity after treating the enzyme of the present invention for 2 days at ℃, the stable pH range was 6-11 (25
C, 2 days). (4) Optimum temperature range of action 50mM adjusted to pH 8.0 at each measurement temperature
The β-tyrosinase activity was determined by performing an enzymatic reaction for 10 minutes in the K 2 HPO 4 -KH 2 PO 4 buffer solution (pH 8.0). From this result, the optimum action temperature is determined to be about 80 ° C (pH = 8.0). (5) Conditions for deactivation due to pH, temperature, etc. Heat deactivation does not occur up to about 80 ° C (pH = 8.0, holding time 20 minutes).

【0039】約85℃(pH=8.0、保持時間20分)で約75
%の残存活性を示す。 (6)SDSゲル電気泳動による分子量は約48,000であ
り、塩基配列から推定されるアミノ酸配列から計算され
た分子量は約52,300である。 なお、本発明の耐熱性β−チロシナーゼの力価は次の様
にして測定される。L−チロシン2.5mM、ピリドキサー
ル・リン酸(PLP) 0.1mM、K2HPO4−KH2PO4(pH8.0)50
mM及び酵素を含む反応液4.0mlを用い、70℃で10分間反
応後、30%トリクロロ酢酸(TCA)水溶液1.0mlを加えて
反応を停止する。反応系中に生成したピルビン酸を、フ
リードマン−ハウゲン〔Friedemann-Haugen, J.Biol.Ch
em.,147, 415(1943)〕 法により定量決定する。活性は
1分間に生成するピルビン酸のμmole数を1U(μ mol
es/min)として表わす。
Approximately 75 at approx. 85 ° C. (pH = 8.0, holding time 20 minutes)
% Residual activity is shown. (6) The molecular weight by SDS gel electrophoresis is about 48,000, and the molecular weight calculated from the amino acid sequence deduced from the base sequence is about 52,300. The titer of thermostable β-tyrosinase of the present invention is measured as follows. L-tyrosine 2.5 mM, pyridoxal phosphate (PLP) 0.1 mM, K 2 HPO 4 —KH 2 PO 4 (pH 8.0) 50
After using 4.0 ml of a reaction solution containing mM and enzyme for 10 minutes at 70 ° C., 1.0 ml of 30% trichloroacetic acid (TCA) aqueous solution is added to stop the reaction. The pyruvic acid produced in the reaction system was converted to Friedemann-Haugen, J. Biol. Ch.
em., 147 , 415 (1943)] method. The activity is 1 U (μ mol
es / min).

【0040】[0040]

【配列表】配列番号:1 配列の長さ:2471 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:Genomic DNA 起源 生物名:シンビオバクテリウム・サーモフィラム (Symbiobacterium thermophilum) 直接の起源:プラスミド pTYA1 配列 GGATCCGGCC TCGGCGGAGG GGTTGCGCCA GGCGGGCGCA GAGGACGCCC 50 GCGCGCTGGT GGCGCTGACC AGCGACGAAC GCTCCAACCT CGCCGCGGCT 100 CGCCTGGGCC GCGGGGAGTT CGGCATCCCG CGCGCCATCC TCTTCGCAAC 150 CAGCCCGGAC GGGCTGGCGG AAGCCCGGCA GGAAGGACTG GAGGCGGTGA 200 ATCCGGACCT GGCGCCGGCC CTGCTGGTGG AGAGCCTGCT CTCCAGCCCG 250 GCCGCGACCG AGCTCACGGG CGGGACCAGG ACGTGCGATC CAGGACTTCC 300 TGCTGGCCGG CGGACCCCTG GCGGGCACCG CCCTGCGGGA TGCGCCGCTG 350 CCCGCCGGGG TGCTGGTGGT GTCGGTGAAG CGGGGCGCCG AGAAGATCGT 400 ACCCCACGGT CACACCGTGC TGCAGCCTTT CCTTTCCCCT GTTCAGCCGC 450 GCTGTTTTAT TCAGGTAAAG ACAGCTTGTT CTGGCAGTTC GTGCCCTCCT 500 ATACTGGTCG TGGTCGTGGA GCGAACAGCA CCGAGCCGGA CAGGAGGAAT 550 GATCCC ATG CAG CGA CCC TGG GCG GAA CCG TAC AAG ATC AAG GCG 595 Met Gln Arg Pro Trp Ala Glu Pro Tyr Lys Ile Lys Ala 5 10 GTG GAA CCC ATC CGC ATG ACG ACC CGG GAG TAC CGG GAA CAG GCG 640 Val Glu Pro Ile Arg Met Thr Thr Arg Glu Tyr Arg Glu Gln Ala 15 20 25 ATC CGG GAG GCC GGC TAC AAC ACC TTC CTG CTG CGC AGC GAG GAC 685 Ile Arg Glu Ala Gly Tyr Asn Thr Phe Leu Leu Arg Ser Glu Asp 30 35 40 GTG TAC ATC GAC CTG CTG ACG GAC TCG GGA ACC AAC GCG ATG TCG 730 Val Tyr Ile Asp Leu Leu Thr Asp Ser Gly Thr Asn Ala Met Ser 45 50 55 GAC CGG CAG TGG GGC GCC CTG ATG ATG GGC GAT GAG GCC TAC GCC 775 Asp Arg Gln Trp Gly Ala Leu Met Met Gly Asp Glu Ala Tyr Ala 60 65 70 GGC GCA CGC TCC TTC TTC CGC CTG GAG GAG GCG GTG CGC GAG ATC 820 Gly Ala Arg Ser Phe Phe Arg Leu Glu Glu Ala Val Arg Glu Ile 75 80 85 TAC GGC TTC AAG TAC GTG GTG CCG ACC CAT CAG GGG CGC GGT GCC 865 Tyr Gly Phe Lys Tyr Val Val Pro Thr His Gln Gly Arg Gly Ala 90 95 100 GAG CAC CTG ATC TCC CGC ATC CTC ATC AAG CCC GGC GAC TAC ATC 910 Glu His Leu Ile Ser Arg Ile Leu Ile Lys Pro Gly Asp Tyr Ile 105 110 115 CCC GGC AAC ATG TAC TTC ACG ACG ACG CGC ACC CAC CAG GAG CTG 955 Pro Gly Asn Met Tyr Phe Thr Thr Thr Arg Thr His Gln Glu Leu 120 125 130 CAG GGG GGC ACG TTC GTC GAC GTG ATC ATC GAC GAG GCC CAC GAT 1000 Gln Gly Gly Thr Phe Val Asp Val Ile Ile Asp Glu Ala His Asp 135 140 145 CCC CAG GCC AGT CAC CCG TTC AAG GGG AAC GTG GAC ATC GCC AAG 1045 Pro Gln Ala Ser His Pro Phe Lys Gly Asn Val Asp Ile Ala Lys 150 155 160 TTC GAG GCG CTC ATC GAC CGG GTC GGC CGC GAC AAG ATC CCG TAC 1090 Phe Glu Ala Leu Ile Asp Arg Val Gly Arg Asp Lys Ile Pro Tyr 165 170 175 ATC AAC GTG GCG CTT ACG GTC AAC ATG GCC GGT GGT CAG CCC GTC 1135 Ile Asn Val Ala Leu Thr Val Asn Met Ala Gly Gly Gln Pro Val 180 185 190 TCC ATG GCC AAC CTG CGT GAG GTG CGG AAG GTT TGC GAC CGG CAC 1180 Ser Met Ala Asn Leu Arg Glu Val Arg Lys Val Cys Asp Arg His 195 200 205 GGC ATC CGG ATG TGG AGC GAC GCG ACC CGC GCC GTG GAG AAC GCC 1225 Gly Ile Arg Met Trp Ser Asp Ala Thr Arg Ala Val Glu Asn Ala 210 215 220 TAC TTC ATC AAG GAG CGG GAG GAG GGC TAC CAG GAC AAG CCG GTC 1270 Tyr Phe Ile Lys Glu Arg Glu Glu Gly Tyr Gln Asp Lys Pro Val 225 230 235 CGG GAG ATC CTG AAG GAG ATG ATG TCC TAC TTC GAC GGC TGC ACC 1315 Arg Glu Ile Leu Lys Glu Met Met Ser Tyr Phe Asp Gly Cys Thr 240 245 250 ATG TCG GGA AAG AAG GAC TGC CTG GTC AAC ATC GGC GGC TTC CTG 1360 Met Ser Gly Lys Lys Asp Cys Leu Val Asn Ile Gly Gly Phe Leu 255 260 265 GCC ATG AAC GAG GAG TGG ATC CTC CAG AAG GCC CGG GAG CAG GTG 1405 Ala Met Asn Glu Glu Trp Ile Leu Gln Lys Ala Arg Glu Gln Val 270 275 280 GTC ATC TTC GAG GGC ATG CCC ACG TAC GGC GGC CTG GCC GGG CGC 1450 Val Ile Phe Glu Gly Met Pro Thr Tyr Gly Gly Leu Ala Gly Arg 285 290 295 GAC ATG GAG GCG ATC GCT CAG GGC ATC TAC GAG ATG GTG GAC GAC 1495 Asp Met Glu Ala Ile Ala Gln Gly Ile Tyr Glu Met Val Asp Asp 300 305 310 GAC TAC ATC GCC CAC CGG ATC CAT CAG GTG CGC TAC CTG GGC GAG 1540 Asp Tyr Ile Ala His Arg Ile His Gln Val Arg Tyr Leu Gly Glu 315 320 325 CAG CTG CTG GAG GCG GGC ATC CCC ATC GTG CAG CCC ATC GGC GGC 1585 Gln Leu Leu Glu Ala Gly Ile Pro Ile Val Gln Pro Ile Gly Gly 330 335 340 CAC GCC GTC TTC CTG GAC GCC CGG GCC TTC CTG CCT CAC ATC CCG 1630 His Ala Val Phe Leu Asp Ala Arg Ala Phe Leu Pro His Ile Pro 345 350 355 CAG GAC CAG TTC CCT GCC CAG GCG CTG GCG GCG GCG CTC TAC GTC 1675 Gln Asp Gln Phe Pro Ala Gln Ala Leu Ala Ala Ala Leu Tyr Val 360 365 370 CAC TCC GGG GTG CGC GCG ATG GAG CGG GGC ATC GTC TCC GCC GGC 1720 His Ser Gly Val Arg Ala Met Glu Arg Gly Ile Val Ser Ala Gly 375 380 385 CGC AAC CCC CAG ACC GGT GAG CAC AAC TAT CCC AAG CTG GAG CTG 1765 Arg Asn Pro Gln Thr Gly Glu His Asn Tyr Pro Lys Leu Glu Leu 390 395 400 GTG CGC CTC ACG ATC CCG CGG CGG GTC TAC ACC GAC CGG CAC ATG 1810 Val Arg Leu Thr Ile Pro Arg Arg Val Tyr Thr Asp Arg His Met 405 410 415 GAC GTG GTG GCG TAC TCG GTG AAG CAC CTG TGG AAG GAG CGC GAC 1855 Asp Val Val Ala Tyr Ser Val Lys His Leu Trp Lys Glu Arg Asp 420 425 430 ACC ATC CGC GGG CTG CGC ATG GTC TAC GAG CCG CCC ACC CTG CGG 1900 Thr Ile Arg Gly Leu Arg Met Val Tyr Glu Pro Pro Thr Leu Arg 435 440 445 TTC TTC ACG GCC CGC TTC GAG CCG ATC AGC TAG CAGATCCGCA 1943 Phe Phe Thr Ala Arg Phe Glu Pro Ile Ser *** 450 455 ACCCCGCCCG GAGCCGGCGT GAGCACCGGG GCCCGGCAGT CGACCCTCCG 1993 GGCCCCGGCG CGTCGAACGA TGCCCGGCCA TCGGCGGCGT CGCCCCGGGC 2043 CCCGTCACCA AACCGGCGGC GTGCACATAC GCTGGACCTG AACTCGTATG 2093 CGCGAAAGGA GAGGAGAAGG ATGCAGCAGC CCGGCATGGT GACCTACAGC 2143 CCGCAGGCGC CGGTTCAGAC CCAGCCGCAG GCAGCCCTGG CTGCGCCGGT 2193 CCCCTTCGCC GCCGGACCAT TCGGCAGCGC GCCGCCCTTC GCCCAGACCG 2243 GCCTGCCCGT GCAGGGGCAG CAGCCCAACC CCGCCCAGGT GCTGACCCAG 2293 CAGCTGGTGC AGACGGCCCG GTCCCTGGAG CAGCTCTTCC CCGGTTACCA 2343 GGCTCTGCTC TCGCTCCTGC TGGAGGCCAG CAGTAACGCC CCCTCGCCCG 2393 CCCTGAACGA GGCGGTGCGC AGCGTCGAGG AGGGGCTCTA CTACCACGGG 2443 GCCGCGCTGG GAGCGATCCG GAGGATCC 2471[Sequence listing] SEQ ID NO: 1 Sequence length: 2471 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Double strand Topology: Linear Sequence type: Genomic DNA Origin organism name: Symbiobacterium thermophilum ) direct origin: plasmid pTYA1 sequence GGATCCGGCC TCGGCGGAGG GGTTGCGCCA GGCGGGCGCA GAGGACGCCC 50 GCGCGCTGGT GGCGCTGACC AGCGACGAAC GCTCCAACCT CGCCGCGGCT 100 CGCCTGGGCC GCGGGGAGTT CGGCATCCCG CGCGCCATCC TCTTCGCAAC 150 CAGCCCGGAC GGGCTGGCGG AAGCCCGGCA GGAAGGACTG GAGGCGGTGA 200 ATCCGGACCT GGCGCCGGCC CTGCTGGTGG AGAGCCTGCT CTCCAGCCCG 250 GCCGCGACCG AGCTCACGGG CGGGACCAGG ACGTGCGATC CAGGACTTCC 300 TGCTGGCCGG CGGACCCCTG GCGGGCACCG CCCTGCGGGA TGCGCCGCTG 350 CCCGCCGGGG TGCTGGTGGT GTCGGTGAAG CGGGGCGCCG AGAAGATCGT 400 ACCCCACGGT CACACCGTGC TGCAGCCTTT CCTTTCCCCT GTTCAGCCGC 450 GCTGTTTTAT TCAGGTAAAG ACAGCTTGTT CTGGCAGGTC GAGCGACCGA CCGCGATCGA CCGCGATCGA CCGATCGACGA 500GACGATCGA 500GA A CCG TAC AAG ATC AAG GCG 595 Met Gln Arg Pro Trp Ala Glu Pro Tyr Lys Ile Lys Ala 5 10 GTG GAA CCC ATC CGC ATG ACG ACC CGG GAG TAC CGG GAA CAG GCG 640 Val Glu Pro Ile Arg Met Thr Thr Arg Glu Tyr Arg Glu Gln Ala 15 20 25 ATC CGG GAG GCC GGC TAC AAC ACC TTC CTG CTG CGC AGC GAG GAC 685 Ile Arg Glu Ala Gly Tyr Asn Thr Phe Leu Leu Arg Ser Glu Asp 30 35 40 GTG TAC ATC GAC CTG CTG ACG GAC TCG GGA ACC AAC GCG ATG TCG 730 Val Tyr Ile Asp Leu Leu Thr Asp Ser Gly Thr Asn Ala Met Ser 45 50 55 GAC CGG CAG TGG GGC GCC CTG ATG ATG GGC GAT GAG GCC TAC GCC 775 Asp Arg Gln Trp Gly Ala Leu Met Met Gly Asp Glu Ala Tyr Ala 60 65 70 GGC GCA CGC TCC TTC TTC CGC CTG GAG GAG GCG GTG CGC GAG ATC 820 Gly Ala Arg Ser Phe Phe Arg Leu Glu Glu Ala Val Arg Glu Ile 75 80 85 TAC GGC TTC AAG TAC GTG GTG CCG ACC CAT CAG GGG CGC GGT GCC 865 Tyr Gly Phe Lys Tyr Val Val Pro Thr His Gln Gly Arg Gly Ala 90 95 100 GAG CAC CTG ATC TCC CGC ATC CTC ATC AAG CCC GGC GAC TAC ATC 910 Glu His Leu Ile Ser Arg Ile Leu Ile Lys Pro Gly As p Tyr Ile 105 110 115 CCC GGC AAC ATG TAC TTC ACG ACG ACG CGC ACC CAC CAG GAG CTG 955 Pro Gly Asn Met Tyr Phe Thr Thr Thr Arg Thr His Gln Glu Leu 120 125 130 CAG GGG GGC ACG TTC GTC GAC GTG ATC ATC GAC GAG GCC CAC GAT 1000 Gln Gly Gly Thr Phe Val Asp Val Ile Ile Asp Glu Ala His Asp 135 140 145 CCC CAG GCC AGT CAC CCG TTC AAG GGG AAC GTG GAC ATC GCC AAG 1045 Pro Gln Ala Ser His Pro Phe Lys Gly Asn Val Asp Ile Ala Lys 150 155 160 TTC GAG GCG CTC ATC GAC CGG GTC GGC CGC GAC AAG ATC CCG TAC 1090 Phe Glu Ala Leu Ile Asp Arg Val Gly Arg Asp Lys Ile Pro Tyr 165 170 175 ATC AAC GTG GCG CTT ACG GTC AAC ATG GCC GGT GGT CAG CCC GTC 1135 Ile Asn Val Ala Leu Thr Val Asn Met Ala Gly Gly Gln Pro Val 180 185 190 TCC ATG GCC AAC CTG CGT GAG GTG CGG AAG GTT TGC GAC CGG CAC 1180 Ser Met Ala Asn Leu Arg Glu Val Arg Lys Val Cys Asp Arg His 195 200 205 GGC ATC CGG ATG TGG AGC GAC GCG ACC CGC GCC GTG GAG AAC GCC 1225 Gly Ile Arg Met Trp Ser Asp Ala Thr Arg Ala Val Glu Asn Ala 210 215 220 TAC TTC ATC AAG GAG CGG GAG GAG GGC TAC CAG GAC AAG CCG GTC 1270 Tyr Phe Ile Lys Glu Arg Glu Glu Gly Tyr Gln Asp Lys Pro Val 225 230 235 CGG GAG ATC CTG AAG GAG ATG ATG TCC TAC TTC GAC GGC TGC ACC 1315 Arg Glu Ile Leu Lys Glu Met Met Ser Tyr Phe Asp Gly Cys Thr 240 245 250 ATG TCG GGA AAG AAG GAC TGC CTG GTC AAC ATC GGC GGC TTC CTG 1360 Met Ser Gly Lys Lys Asp Cys Leu Val Asn Ile Gly Gly Phe Leu 255 260 265 GCC ATG AAC GAG GAG TGG ATC CTC CAG AAG GCC CGG GAG CAG GTG 1405 Ala Met Asn Glu Glu Trp Ile Leu Gln Lys Ala Arg Glu Gln Val 270 275 280 GTC ATC TTC GAG GGC ATG CCC ACG TAC GGC GGC CTG GCC GGG CGC 1450 Val Ile Glu Gly Met Pro Thr Tyr Gly Gly Leu Ala Gly Arg 285 290 295 GAC ATG GAG GCG ATC GCT CAG GGC ATC TAC GAG ATG GTG GAC GAC 1495 Asp Met Glu Ala Ile Ala Gln Gly Ile Tyr Glu Met Val Asp Asp 300 305 310 GAC TAC ATC GCC CAC CGG ATC CAT CAG GTG CGC TAC CTG GGC GAG 1540 Asp Tyr Ile Ala His Arg Ile His Gln Val Arg Tyr Leu Gly Glu 315 320 325 CAG CTG CTG GAG GCG GGC ATC CCC ATC GTG CAG CCC ATC GGC GGC 1 585 Gln Leu Leu Glu Ala Gly Ile Pro Ile Val Gln Pro Ile Gly Gly 330 335 340 CAC GCC GTC TTC CTG GAC GCC CGG GCC TTC CTG CCT CAC ATC CCG 1630 His Ala Val Phe Leu Asp Ala Arg Ala Phe Leu Pro His Ile Pro 345 350 355 CAG GAC CAG TTC CCT GCC CAG GCG CTG GCG GCG GCG CTC TAC GTC 1675 Gln Asp Gln Phe Pro Ala Gln Ala Leu Ala Ala Ala Leu Tyr Val 360 365 370 CAC TCC GGG GTG CGC GCG ATG GAG CGG GGC ATC GTC TCC GCC GGC 1720 His Ser Gly Val Arg Ala Met Glu Arg Gly Ile Val Ser Ala Gly 375 380 385 CGC AAC CCC CAG ACC GGT GAG CAC AAC TAT CCC AAG CTG GAG CTG 1765 Arg Asn Pro Gln Thr Gly Glu His Asn Tyr Pro Lys Leu Glu Leu 390 395 400 GTG CGC CTC ACG ATC CCG CGG CGG GTC TAC ACC GAC CGG CAC ATG 1810 Val Arg Leu Thr Ile Pro Arg Arg Val Tyr Thr Asp Arg His Met 405 410 415 GAC GTG GTG GCG TAC TCG GTG AAG CAC CTG TGG AAG GAG CGC GAC 1855 Asp Val Val Ala Tyr Ser Val Lys His Leu Trp Lys Glu Arg Asp 420 425 430 ACC ATC CGC GGG CTG CGC ATG GTC TAC GAG CCG CCC ACC CTG CGG 1900 Thr Ile Arg Gly Leu Arg Met Val Tyr G lu Pro Pro Thr Leu Arg 435 440 445 TTC TTC ACG GCC CGC TTC GAG CCG ATC AGC TAG CAGATCCGCA 1943 Phe Phe Thr Ala Arg Phe Glu Pro Ile Ser *** 450 455 ACCCCGCCCG GAGCCGGGGT GCGCACCCGCCGCCGCGCGCGCAGCCG1993CGTCGACGCC19931993CGCCGACGCC AACCGGCGGC GTGCACATAC GCTGGACCTG AACTCGTATG 2093 CGCGAAAGGA GAGGAGAAGG ATGCAGCAGC CCGGCATGGT GACCTACAGC 2143 CCGCAGGCGC CGGTTCAGAC CCAGCCGCAG GCAGCCCTGG CTGCGCCGGT 2193 CCCCTTCGCC GCCGGACCAT TCGGCAGCGC GCCGCCCTTC GCCCAGACCG 2243 GCCTGCCCGT GCAGGGGCAG CAGCCCAACC CCGCCCAGGT GCTGACCCAG 2293 CAGCTGGTGC AGACGGCCCG GTCCCTGGAG CAGCTCTTCC CCGGTTACCA 2343 GGCTCTGCTC TCGCTCCTGC TGGAGGCCAG CAGTAACGCC CCCTCGCCCG 2393 CCCTGAACGA GGCGGTGCGC AGCGTCGAGG AGGGGCTCTA CTACCACGGG 2443 GCCGCGCTGG GAGCGATCCG GAGGATCC 2471

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成3年8月30日[Submission date] August 30, 1991

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0003[Name of item to be corrected] 0003

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0003】しかし、このような常温菌が生産するβ−
チロシナーゼは、耐熱性が低く、利用に際して反応温
度、熱安定性などの点で著しく制約を受けるという技術
的難点があった。そこで、本発明者らはこのような技術
的難点を克服した耐熱性に優れたβ−チロシナーゼを創
製すべく鋭意研究を行なった結果、天然培地及びL−チ
ロシン含有合成培地のいずれにおいても単独では生育し
ないが、バチルス・エスピー・S株(Bacillus sp stra
in S;微工研条寄第809号)との共生により生育する
従来完全に未知で且ついかなる公知文献にも未記載の特
異な生育特性を有する耐熱性β−チロシナーゼ生産桿菌
シンビオバクテリウム・サーモフィラム(Symbiobacter
ium thermophilum;微工研条寄第810号)バチル
ス・エスピー・S株との混合形態)を土壌試料により分
離採取することに成功し、且つ該新規桿菌が約80℃
(pH8.0)に作用至適温度を有し、且つ約80℃(pH
8.0、保持時間20分)までは殆ど熱失活しない熱安
定性を示す点で、前記常温菌が生産するβ−チロシナー
ゼとは全く別異の新規酵素である耐熱性β−チロシナー
ゼを産生することを見いだした(特開昭62−2857
85号公報)。
However, β-produced by such room temperature bacteria
Tyrosinase has a technical difficulty in that it has low heat resistance and is significantly restricted in terms of reaction temperature, thermal stability and the like when used. Therefore, the inventors of the present invention have conducted diligent research to create β-tyrosinase excellent in thermostability that overcomes such technical difficulties, and as a result, in both natural medium and L-tyrosine-containing synthetic medium, It does not grow, but Bacillus sp. S strain ( Bacillus sp.
in S; Microtechnical Research Institute No. 809), which is a thermostable β-tyrosinase-producing bacillus Symbiobacterium, which has a unique growth characteristic that is completely unknown and has not been described in any known literature. Thermophilum ( Symbiobacter
ium thermophilum ; Mikori Kenjoyori No. 810) ( mixed form with Bacillus sp. S strain) was successfully separated and collected with a soil sample, and the novel bacillus was about 80 ° C.
It has an optimum temperature of action at (pH 8.0) and about 80 ℃ (pH
It produces a thermostable β-tyrosinase, which is a novel enzyme completely different from the β-tyrosinase produced by the room temperature bacterium in that it exhibits thermostability with almost no heat inactivation up to 8.0 and a holding time of 20 minutes). It has been found that (Japanese Patent Laid-Open No. 62-2857).
No. 85).

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0031[Correction target item name] 0031

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0031】まず、pTYA1を制限酵素Eco RIで切断し、
BAL 31ヌクレアーゼで直鎖状DNAの両端を約300塩
基ずつ消化させた後、これを1%アガロース電気泳動し
ゲルよりDNA断片を回収した。なお、BAL 31ヌクレア
ーゼによる反応は次の条件で行った。2μgのプラスミ
ドpTYA1 40μlに制限酵素H緩衝液(宝酒造)5μ
l,4の制限酵素Eco RIを加えて、37℃、1時間反
応させた。次にBAL 31ヌクレアーゼ用5倍濃縮緩衝液
(100mM Tris ・HCl (pH8.0),3,000mM NaCl,
60mM CaCl2,60mM MgCl2,5mM EDTA)を10μl、BAL 31
ヌクレアーゼ(宝酒造)を0.6加えて、37℃1分
間または2分間反応させた後、200mM EDTA(pH8.0)
を50μl加えて反応を停止させた。この反応液を1%
アガロースゲル電気泳動し、ゲル中より切り縮められた
直鎖状DNAを回収した。
First, pTYA1 was cleaved with the restriction enzyme Eco RI,
About 300 bases of each end of the linear DNA was digested with BAL 31 nuclease, and this was electrophoresed on 1% agarose gel to recover a DNA fragment from the gel. The reaction with BAL 31 nuclease was performed under the following conditions. 40 μl of 2 μg plasmid pTYA1 was added with 5 μ of restriction enzyme H buffer (Takara Shuzo).
1,4 U of restriction enzyme Eco RI was added, and the mixture was reacted at 37 ° C for 1 hour. Next, a 5-fold concentrated buffer solution for BAL 31 nuclease (100 mM Tris.HCl (pH 8.0), 3,000 mM NaCl,
60 mM CaCl 2 , 60 mM MgCl 2 , 5 mM EDTA) 10 μl, BAL 31
After adding 0.6 U of nuclease (Takara Shuzo) and reacting at 37 ° C for 1 minute or 2 minutes, 200 mM EDTA (pH 8.0)
The reaction was stopped by adding 50 μl of 1% of this reaction solution
Agarose gel electrophoresis was performed to recover the truncated linear DNA from the gel.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0033[Name of item to be corrected] 0033

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0033】なお、この大腸菌JM 105/pTYA2 は工業技
術院微生物工学技術研究所に微工研条寄第3495号
(FERM BP-3495として1991年7月29日に寄
託された。形質転換体JM 105/pTYA2 を上記と同様にし
て培養し、得られた菌体を超音波破砕した後、ラエムリ
(Laemmli)らの方法Nature,227,680−685,
(1970)に従って、全菌体蛋白をSDS−ポリアク
リルアミドゲル電気泳動した。泳動後、クマシー・ブリ
リアントブルーR−250で染色を行いデンシトメータ
ーで分析を行うと、耐熱性β−チロシナーゼ蛋白の形質
転換体全蛋白に対する割合は約30%であることが判明
した。
This Escherichia coli JM 105 / pTYA2 was deposited on July 29, 1991 at the Institute of Microbial Engineering, Institute of Industrial Technology, as Micro Engineering Research Article No. 3495 (FERM BP-3495 ) . The transformant JM 105 / pTYA2 was cultured in the same manner as above, and the obtained bacterial cells were ultrasonically disrupted.
(Laemmli) et al. Nature, 227, 680-685.
According to (1970), whole cell protein was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. After electrophoresis, staining with Coomassie Brilliant Blue R-250 and analysis with a densitometer revealed that the ratio of thermostable β-tyrosinase protein to the total transformant protein was about 30%.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 (C12N 1/21 C12R 1:19) (C12N 15/60 C12R 1:01) (72)発明者 西山 真 東京都新宿区西落合2丁目16番11号 メー プルハウス1階 (72)発明者 堀之内 末治 東京都江東区越中島1丁目3番16棟403号─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical indication (C12N 1/21 C12R 1:19) (C12N 15/60 C12R 1:01) (72) Inventor Makoto Nishiyama 2-16-11 Nishiochiai, Shinjuku-ku, Tokyo Maple House 1st floor (72) Inventor Suenji Horinouchi 1-3-16, Etchujima, Koto-ku, Tokyo 403

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 次の性質: (1)作用:ピリドキサールリン酸の関与のもとに、L
−チロシンからピルビン酸、フェノール及びアンモニア
を生成する; (2)基質特異性:L−チロシンを分解する; (3)作用至適pH及び安定pHの範囲:反応温度70℃にお
ける至適pHは約7〜7.5であり、25℃にて2日間置いた
場合の安定pHは6〜11である; (4)作用至適温度及び耐熱性:pH8.0での作用至適温
度は約80℃であり、pH8.0にて20分間保持した場合、80
℃までは熱失活しない;及び (5)SDSゲル電気泳動により測定した分子量は約4
8,000である;また遺伝子配列より推定されるアミノ酸
配列から予想される分子量は約52,300である; を有する耐熱性β−チロシナーゼの製造方法であって、
シンビオバクテリウム(Symbiobacterium )属に属し前
記酵素をコードする遺伝子を有する微生物から得た該酵
素をコードする遺伝子が挿入されている発現ベクターに
より形質転換された宿主を培養し、その培養物から該酵
素を採取することを特徴とする、耐熱性β−チロシナー
ゼの製造方法。
1. The following properties: (1) Action: L is involved with the participation of pyridoxal phosphate.
-Pyruvate, phenol and ammonia are produced from tyrosine; (2) Substrate specificity: L-tyrosine is decomposed; (3) Action optimum pH and stable pH range: optimum pH at reaction temperature 70 ° C is about 7 to 7.5, and stable pH is 6 to 11 when left at 25 ° C for 2 days; (4) Optimum action temperature and heat resistance: The optimum action temperature at pH 8.0 is about 80. 80 ℃ when kept at pH 8.0 for 20 minutes
It does not heat inactivate up to ℃; and (5) The molecular weight measured by SDS gel electrophoresis is about 4
8,000; and the molecular weight predicted from the amino acid sequence deduced from the gene sequence is about 52,300;
A host transformed with an expression vector having a gene encoding the enzyme obtained from a microorganism belonging to the genus Symbiobacterium and having the gene encoding the enzyme is cultivated, A method for producing thermostable β-tyrosinase, which comprises collecting the enzyme.
【請求項2】 前記宿主が大腸菌である、請求項1に記
載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the host is E. coli.
【請求項3】 配列番号:1に示すアミノ酸配列を有す
る耐熱性β−チロシナーゼ蛋白質をコードしているDN
A。
3. A DN encoding a thermostable β-tyrosinase protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
A.
【請求項4】 請求項3に記載のDNAを含有する発現
ベクター。
4. An expression vector containing the DNA according to claim 3.
【請求項5】 請求項4に記載の発現ベクターにより形
質転換された宿主。
5. A host transformed with the expression vector according to claim 4.
【請求項6】 請求項5に記載の大腸菌宿主。6. The E. coli host according to claim 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2001064842A1 (en) * 2000-03-02 2001-09-07 Korea Research Institute Of Bioscience And Biotechnology A novel obligately symbiotic thermophile symbiobacterium toebii sc-1 producing thermostable l-tyrosine phenol-lyase and l-tryptophan indole-lyase and a method for screening its relative bacteria

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WO2001064842A1 (en) * 2000-03-02 2001-09-07 Korea Research Institute Of Bioscience And Biotechnology A novel obligately symbiotic thermophile symbiobacterium toebii sc-1 producing thermostable l-tyrosine phenol-lyase and l-tryptophan indole-lyase and a method for screening its relative bacteria
US6967087B1 (en) 2000-03-02 2005-11-22 Korea Research Institute Of Bioscience And Biotechnology Obligately symbiotic thermophile symbiobacterium toebii SC-1 producing thermostable L-tyrosine phenol-lyase and L-tryptophan indole-lyase and a method for screening its relative bacteria
US7323328B2 (en) 2000-03-02 2008-01-29 Korea Research Institute Of Bioscience And Biotechnology Obligately symbiotic thermophile Symbiobacterium toebii SC-1 producing thermostable L-tyrosine phenol-lyase and L-tryptophan indole-lyase

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