JPH07236493A - Conversion of desthiobiotin to biotin - Google Patents

Conversion of desthiobiotin to biotin

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JPH07236493A
JPH07236493A JP6033772A JP3377294A JPH07236493A JP H07236493 A JPH07236493 A JP H07236493A JP 6033772 A JP6033772 A JP 6033772A JP 3377294 A JP3377294 A JP 3377294A JP H07236493 A JPH07236493 A JP H07236493A
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biotin
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flavodoxin
conversion reaction
plasmid
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Ouji Ifuku
欧二 伊福
Nobuyoshi Koga
信義 古賀
Shinichiro Haji
信一郎 土師
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Abstract

PURPOSE:To obtain biotin which is a vitamin participating in the enzymatic reaction for fat metabolism, etc., as a coenzyme by fermentation method in high efficiency by adding flavotoxin to an enzymatic conversion reaction liquid containing desthloblotin and carrying out the reaction of the components. CONSTITUTION:Biotin which is a vitamin participating in the enzymatic reaction for fat metabolism, etc., as a coenzyme is produced in high efficiency by culturing E.coli W3110 (ATCC1498) in a medium, collecting and washing the cells in logarithmic growth stage, extracting the DNA by phenol method, amplifying the flavotoxin gene by PCR method using two synthetic primers positioned at both sides of a translation zone of the flavotoxin gene, linking the gene to a vector to form a recombinant DNA, inserting the DNA into E.coli to obtain a recombinant E.coli, culturing the strain to obtain flavotoxin, adding the flavotoxin to an enzymatic conversion reaction system composed of an enzymatic conversion reaction liquid prepared from E.coli having bioB gene in a biotin operon and subjecting the desthiobiotin to enzymatic conversion reaction.

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、ビオチンの製造方法に
関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing biotin.

【0002】[0002]

【従来の技術】ビオチンはビオチン酵素の補酵素として
脂肪代謝等の酵素反応に関与する動植物にとって必須の
ビタミンである。現在、ビオチンは化学合成法によって
製造されているが複雑な工程を要するため、これを代替
すべく各種ビオチン生産菌を用いた醗酵法によるビオチ
ンの製造方法の開発が行われている。
Biotin is an essential vitamin for plants and animals involved in enzymatic reactions such as fat metabolism as a coenzyme of biotin enzyme. Currently, biotin is produced by a chemical synthesis method, but a complicated process is required. Therefore, a biotin production method by fermentation using various biotin-producing bacteria has been developed to replace it.

【0003】これらの製造方法に用いられる微生物に
は、エシェリヒア(Escherichia)属に属す
るものとして、α−デヒドロビオチン耐性株(例えば、
特開昭61−149091号公報、参照)、ビオチンに
よるフィードバック抑制が解除された株(例えば、特開
昭61−202686号公報、参照)、酢酸産生能の低
減した株(例えば、ヨーロッパ特許公開第031622
9号明細書、参照)、ビオチン保持欠損株(例えば、特
公表昭64−500081号、参照)が知られている。
The microorganisms used in these production methods include α-dehydrobiotin resistant strains (for example, those belonging to the genus Escherichia) (for example,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-149091), a strain in which feedback inhibition by biotin is released (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-202686, see), and a strain in which acetic acid-producing ability is reduced (for example, European Patent Publication No. 1). 031622
No. 9, specification), and a biotin-retaining deficient strain (see, for example, Japanese Patent Publication No. 64-50081).

【0004】また、エシェリヒア属以外に属するものと
しては、バチルス(Bacillus)属(例えば、特
開昭62−275684号公報、参照)、セラチア(S
erratia)属(例えば、特開平2−27980号
公報、参照)に属する微生物が知られており、これらの
特許公報は遺伝子工学的に改良した微生物を用いたビオ
チンの製造方法を公表している。
[0004] In addition to the genus Escherichia, the genus Bacillus (see, for example, JP-A-62-275784), Serratia (S
Microorganisms belonging to the genus erratia (see, for example, JP-A-2-27980) are known, and these patent publications disclose a method for producing biotin using a genetically improved microorganism.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一般に、前記のような
微生物を用いた醗酵法によるビオチン製造方法において
は、菌体生産にも栄養源が消費されるためビオチンの対
糖収率が低く、また、目的物たるビオチンと共にその直
前の前駆体であるデスチオビオチンが多量に蓄積、残存
する傾向があるため、必ずしも満足できる生産性を達成
しているとは言えない。さらに、ビオチンの回収にあた
っては種々のきょう雑物を含む醗酵液からビオチンを回
収しなければならず、回収、精製工程が複雑になるとい
った問題点もある。
Generally, in the method for producing biotin by the fermentation method using a microorganism as described above, since the nutrient source is consumed for the production of bacterial cells, the yield of biotin with respect to sugar is low, and However, it cannot be said that satisfactory productivity is necessarily achieved because the target biotin and the precursor immediately before it, desthiobiotin, tend to accumulate and remain in large amounts. Further, in collecting biotin, it is necessary to collect biotin from a fermentation solution containing various contaminants, which causes a problem of complicated collection and purification steps.

【0006】これらの醗酵法によるビオチン製造方法の
問題点の多くは、培養系に比べてより規定(定義)され
た反応系、すなわち休止菌体反応系や酵素反応系等を用
いるビオチン製造方法を開発することによって解決する
ことができる。ビオチンの生合成系において、最も重要
となるデスチオビオチンからビオチンへの変換反応に関
しては、例えば、大腸菌の休止菌体を用いた変換反応
(Eisenberg, M. A.ら、Antimicrobial Agents and Che
motherapy 21, 5, (1982) 、参照)、大腸菌の無細胞抽
出液を用いた変換反応(例えば、特開平3−91453
5号公報、参照)等が行れているが、より効率的には、
本変換反応に関わる酵素、補酵素、補因子等のみからな
る単純系による反応系の確立が望まれる。
Most of the problems of the biotin production method by these fermentation methods are the biotin production method using a more defined (defined) reaction system as compared with the culture system, that is, a resting microbial cell reaction system or an enzyme reaction system. It can be solved by developing. Regarding the conversion reaction from desthiobiotin to biotin, which is the most important in biotin biosynthesis, for example, a conversion reaction using resting cells of Escherichia coli (Eisenberg, MA et al., Antimicrobial Agents and Che
Motherapy 21, 5, (1982)), a conversion reaction using a cell-free extract of Escherichia coli (for example, JP-A-3-91453).
No. 5, gazette, etc.), but more efficiently,
It is desirable to establish a reaction system that is a simple system consisting only of enzymes, coenzymes, cofactors, etc. involved in this conversion reaction.

【0007】従来、本変換反応は遺伝子型bioBによ
りコードされる酵素蛋白質により触媒されると言われて
いた。しかし、最近の大腸菌の無細胞抽出液、粗酵素抽
出液を用いた本変換反応の研究(Biosci. Biotech. Bio
chem. (1992) 56, 1780-1785) によれば、反応促進因子
としてフルクトース1,6ビスリン酸、Fe2+、NAD
PH、S−アデノシルメチオニン、KCl等が作用しう
ることが明らかにされ、さらにbioB蛋白質以外の蛋
白質が本変換反応に関与することも示されているが、当
該変換反応機構そのものが未だ解明されていないなど解
決すべき問題が多く、酵素反応系を用いてデスチオビオ
チンからビオチンへの変換を高い変換効率で実施するこ
とには多くの改良の余地があった。
It has been conventionally said that this conversion reaction is catalyzed by an enzyme protein encoded by the genotype bioB. However, a recent study of this conversion reaction using a cell-free extract of Escherichia coli and a crude enzyme extract (Biosci. Biotech. Bio
According to chem. (1992) 56, 1780-1785), fructose 1,6 bisphosphate, Fe 2+ , NAD are used as reaction promoters.
It has been clarified that PH, S-adenosylmethionine, KCl and the like can act, and it has been shown that proteins other than bioB protein are involved in this conversion reaction, but the conversion reaction mechanism itself has not yet been elucidated. There are many problems to be solved, such as the lack of improvement, and there is much room for improvement in carrying out the conversion of desthiobiotin to biotin with high conversion efficiency using an enzyme reaction system.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、さらに効
率のよいデスチオビオチンからビオチンへの変換方法の
確立をめざしてビオチン生産菌体から調製した無細胞抽
出液から酵素変換反応に必要な酵素蛋白質の精製を種々
研究した。
[Means for Solving the Problems] The inventors of the present invention are required for an enzyme conversion reaction from a cell-free extract prepared from biotin-producing cells in order to establish a more efficient method for converting desthiobiotin to biotin. Various purifications of different enzyme proteins were studied.

【0009】その結果、一定の条件下で前記無細胞抽出
液のポリエチレンイミン処理を行うことにより、デスチ
オビオチンからビオチンへの変換活性が消失することを
発見し、さらにその活性の回復について研究をしてきた
ところ、従来、種々の代謝過程での電子伝導体としての
機能や、大腸菌ではピルビン酸ギ酸リアーゼ(およびコ
バラミン依存性メチオニン合成酵素)の活性化などに関
与することが知られているにすぎないフラボドキシンが
本変換反応に対し有意に作用する事実を見いだし本発明
を完成した。
As a result, it was found that the conversion activity of desthiobiotin to biotin disappeared by treating the cell-free extract with polyethyleneimine under certain conditions, and further research on recovery of the activity was found. However, it has been known so far that it is only involved in the function as an electron conductor in various metabolic processes and the activation of pyruvate formate lyase (and cobalamin-dependent methionine synthase) in Escherichia coli. The present inventors have completed the present invention by discovering the fact that flavodoxin that does not exist significantly affects this conversion reaction.

【0010】従って本発明は、酵素変換反応系でデスチ
オビオチンをビオチンに変換するに際し、酵素反応変換
液にフラボドキシンを添加することを特徴とするデスチ
オビオチンからビオチンへの変換方法を提供する。本発
明はまた、培養系又は休止菌体系でデスチオビオチンを
ビオチンに変換する方法であって、該培養系又は休止菌
体系の菌体がフラボドキシン遺伝子を担持するプラスミ
ドを有することを特徴とする、デスチオビオチンからビ
オチンへの変換方法を提供する。本発明はまた、ビオチ
ンの製造方法であって、ビオチンオペロン、及びプラス
ミドに担持されたフラボドキシン遺伝子を有する微生物
を培養することを特徴とする方法を提供する。
Therefore, the present invention provides a method for converting desthiobiotin to biotin, which comprises adding flavodoxin to an enzyme reaction conversion solution when converting desthiobiotin into biotin in an enzyme conversion reaction system. The present invention is also a method for converting desthiobiotin into biotin in a culture system or a resting strain system, wherein the cells of the culture system or the resting strain system has a plasmid carrying a flavodoxin gene. A method for converting desthiobiotin to biotin is provided. The present invention also provides a method for producing biotin, which comprises culturing a microorganism having a biotin operon and a flavodoxin gene carried on a plasmid.

【0011】[0011]

【具体的な態様】本発明のデスチオビオチンからビオチ
ンへの酵素変換反応系に添加する蛋白質はフラボドキシ
ンであり、用いる酵素変換反応系としては、ビオチンオ
ペロン中のbioB遺伝子(デスチオビオチンをビオチ
ンに変換する酵素をコードする遺伝子)を有する大腸菌
菌体より調製した酵素反応変換液がある。
[Specific Embodiment] The protein added to the enzyme conversion reaction system of desthiobiotin to biotin of the present invention is flavodoxin, and the enzyme conversion reaction system used is bioB gene in the biotin operon (desthiobiotin is converted to biotin. There is an enzyme reaction conversion solution prepared from Escherichia coli cells having a gene encoding an enzyme to be converted.

【0012】本発明に言う酵素変換反応液とは、菌体を
破砕した無細胞抽出液自体、およびこれを一般に用いら
れる酵素蛋白質の分離精製方法によって種々の程度に精
製した抽出液を含めた概念ある。
The enzyme conversion reaction solution referred to in the present invention is a concept including a cell-free extract itself obtained by crushing bacterial cells, and an extract solution purified to various degrees by a commonly used method for separating and purifying enzyme proteins. is there.

【0013】無細胞抽出液の調製に用いられる大腸菌と
しては、ビオチンオペロン中のbioB遺伝子が染色体
もしくは組換えプラスミドまたはそれらの両方にふくま
れるものであり、特にbioB遺伝子の発現が増強され
たものが好ましい。例えば、本発明者らがビオチン高生
産株として作出したDRK3323〔pXBA312〕
株(微工研条寄第2117号)またはbioB遺伝子を
誘導型のプロモーターの下流につなぎ、菌体増殖後に誘
導剤の添加により発現を行う誘導型プラスミドを有する
組換え菌などが挙げられる。
Escherichia coli used for the preparation of the cell-free extract is one in which the bioB gene in the biotin operon is contained in the chromosome, the recombinant plasmid, or both, and particularly, the one in which the expression of the bioB gene is enhanced. preferable. For example, DRK3323 [pXBA312] produced by the present inventors as a high biotin-producing strain.
Examples of the strain include a strain (Mikori Kenjo No. 2117) or a recombinant bacterium having an inducible plasmid in which the bioB gene is ligated downstream of an inducible promoter and expression is performed by adding an inducing agent after cell growth.

【0014】このようなbioB誘導型プラスミドは常
法に従って市販の誘導型プロモーターを有するプラスミ
ドベクター(例えば、taq系誘導型プロモーターを有
するプラスミドベクターとしてpKK223−3、ファ
ルマシア社、などが挙げられる)とビオチンオペロンを
有するプラスミド、例えば前記のDRK3323〔pX
BA312〕株からそれ自体既知のプラスミド抽出方法
を用いて得られるpXBA312、から容易に創製する
ことができる。
Such a bioB-inducible plasmid is a commercially available plasmid vector having an inducible promoter (for example, pKK223-3 as a plasmid vector having a taq-type inducible promoter, Pharmacia, etc.) and biotin. A plasmid having an operon, such as the above-mentioned DRK3323 [pX
It can be easily created from pXBA312, which is obtained from the strain BA312] using a plasmid extraction method known per se.

【0015】得られたプラスミドの宿主大腸菌への導入
は常法のカルシウム処理法(Mandel, M.ら、Journal of
Molecular Biology 53, 109, (1970)、参照)により容
易に行うことができ、プラスミドベクターが有する薬剤
耐性を指標に該プラスミドを有する組換え菌を選択取得
することができる。こうして本発明に都合良く用いるこ
とのできる大腸菌を得ることができる。
Introduction of the obtained plasmid into the host Escherichia coli is carried out by a conventional calcium treatment method (Mandel, M. et al., Journal of
Molecular Biology 53, 109, (1970), see), and a recombinant bacterium having the plasmid can be selectively obtained by using the drug resistance of the plasmid vector as an index. Thus, Escherichia coli which can be conveniently used in the present invention can be obtained.

【0016】なお使用する誘導型プロモーターの種類に
応じて宿主菌に用いる大腸菌を適宜選択することで、よ
り効果的に誘導発現を行うことができる。例えば、ta
q系プロモーターを使用する場合は、宿主菌として例え
ば大腸菌K−12株JM105(Yanisch-Perron, C.
ら、Gene 33, 103, (1985)、参照)を用いることでより
効果的に誘導発現を行うことができる。このようにして
得られた誘導型プロモーターによって発現が調節される
bioB遺伝子を担持するプラスミドを有する組換え大
腸菌としては、例えば、特開平3−914535号公報
記載のJM105〔pTTB15〕などが挙げられる。
[0016] Inducible expression can be performed more effectively by appropriately selecting Escherichia coli used as a host bacterium depending on the type of inducible promoter used. For example, ta
When a q-type promoter is used, for example, E. coli K-12 strain JM105 (Yanisch-Perron, C.
Et al., Gene 33, 103, (1985)), the inducible expression can be performed more effectively. Examples of the recombinant Escherichia coli having the plasmid carrying the bioB gene, the expression of which is regulated by the inducible promoter thus obtained, include JM105 [pTTB15] described in JP-A-3-914535.

【0017】無細胞抽出液の調製に用いられる大腸菌菌
体は、大腸菌の既知の培養方法によって得ることができ
る。培養に際して用いられる培地としては、炭素源、窒
素源、無機物を含有する合成培地、または天然培地のい
ずれも使用可能である。炭素源としては、グルコース、
グリセリン、フラクトース、シュークロース、マルトー
ス、澱粉、澱粉加水分解液、糖蜜など炭水化物が使用で
きる。
The E. coli cells used for preparing the cell-free extract can be obtained by a known culture method for E. coli. As a medium used for culturing, any of a carbon source, a nitrogen source, a synthetic medium containing an inorganic substance, and a natural medium can be used. As a carbon source, glucose,
Carbohydrates such as glycerin, fructose, sucrose, maltose, starch, hydrolyzed starch and molasses can be used.

【0018】また窒素源としてはアンモニア、塩化アン
モニウム、燐酸アンモニウム、硫酸アンモニウムなどの
各種の無機アンモニウム塩類、あるいはアミノ酸、肉エ
キス、酵母エキス、コーンスティープリカー、カゼイン
加水分解物、脱脂大豆粕あるいはその消化物などの天然
有機窒源が使用可能である。天然有機窒素源の多くは、
窒素源であるとともに炭素源にもなりうる。さらに無機
物としては、燐酸第一水素カリウム、燐酸第二水素カリ
ウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一
鉄、塩化カルシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、塩化マンガ
ン、塩化コバルト、モリブデン酸アンモン、ほう酸など
が使用できる。
As the nitrogen source, various inorganic ammonium salts such as ammonia, ammonium chloride, ammonium phosphate and ammonium sulfate, or amino acids, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, casein hydrolyzate, defatted soybean meal or its digested product Natural organic nitrogen sources such as can be used. Many of the natural organic nitrogen sources are
It can be a nitrogen source as well as a carbon source. Further, as inorganic substances, potassium dihydrogenphosphate, potassium dihydrogenphosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, calcium chloride, zinc chloride, copper sulfate, manganese chloride, cobalt chloride, ammonium molybdate, boric acid, etc. Can be used.

【0019】また作出された微生物に抗菌薬剤耐性が付
与されている場合には、該当する抗菌剤を培地に添加す
ることによって汚染菌の混入を防ぐことができる。誘導
型プロモーターによって発現が調節されるbioB遺伝
子を担持するプラスミドを有する組換え大腸菌を用い、
特に誘導型プロモーターとしてtaq系プロモーターを
使用した場合には、培養後菌体が対数増殖期に達したと
きに誘導剤、例えばIPTG(イソプロピル−β−D−
チオガラクトピラノシド)を添加し、bioB遺伝子の
発現を誘導した後、培養をさらに数時間継続して得られ
る菌体を無細胞抽出液の調製に用いるのがよい。
Further, when the produced microorganism is provided with antibacterial drug resistance, contamination of contaminating bacteria can be prevented by adding the corresponding antibacterial agent to the medium. Using a recombinant Escherichia coli having a plasmid carrying a bioB gene whose expression is regulated by an inducible promoter,
In particular, when a taq promoter is used as the inducible promoter, an inducer such as IPTG (isopropyl-β-D-) is used when the bacterial cells reach the logarithmic growth phase after culturing.
Thiogalactopyranoside) is added to induce the expression of the bioB gene, and the cells obtained by continuing the culture for several hours are preferably used for the preparation of the cell-free extract.

【0020】菌体からの無細胞抽出液の調製には、一般
に用いられる菌体破砕法が適用できる。すなわち超音波
破砕、アルミナやガラスビーズにより磨砕、フレンチプ
レスやXプレス装置を用いた破砕などが適用できる。例
えば、培養菌体を遠心分離機で集菌後、菌体を生理食塩
水などで洗浄し、適当な中性の緩衝液、例えばトリス塩
酸緩衝液、に再懸濁し、酵素の安定化剤として、例えば
ジチオスレイトール(DTT)やフェニルメチルスルフ
ォニルフルオライド(PMSF)を添加した菌体液を上
述の菌体破砕方法で処理すればよい。菌体破砕後、遠心
分離機で菌体残さを除去し、上澄液を無細胞抽出液とし
て用いることができる。
For the preparation of the cell-free extract from the cells, a generally used cell disruption method can be applied. That is, ultrasonic crushing, crushing with alumina or glass beads, crushing using a French press or an X press device, and the like can be applied. For example, after collecting the cultured cells with a centrifuge, the cells are washed with physiological saline or the like and resuspended in an appropriate neutral buffer, for example, Tris-HCl buffer, as a stabilizer for the enzyme. For example, the bacterial cell liquid to which dithiothreitol (DTT) or phenylmethylsulfonylfluoride (PMSF) has been added may be treated by the above-mentioned bacterial cell disruption method. After crushing the microbial cells, the microbial cell residue can be removed by a centrifuge and the supernatant can be used as a cell-free extract.

【0021】本発明でデスチオビオチンからビオチンへ
の変換を行わせる酵素変換反応系は、前記で調製した無
細胞抽出液自体、あるいは無細胞抽出液から一般に用い
られる蛋白質の分離精製方法、例えば、硫安沈澱法や、
ゲルろ過等のクロマトグラフィーで処理したもの、また
は前記無細胞抽出液をポリエチレンイミン処理した酵素
変換反応液として構成する。緩衝液にはトリス塩酸緩衝
液をはじめとする本発明の変換方法に悪影響を及ぼさな
い緩衝液を使用する。緩衝液のpHは、通常6.8〜7.
8に設定するのが好ましい。
The enzyme conversion reaction system for converting desthiobiotin to biotin in the present invention is the cell-free extract prepared above, or a method for separating and purifying a protein generally used from the cell-free extract, for example, Ammonium sulfate precipitation method,
What was treated by chromatography such as gel filtration or the cell-free extract was treated with polyethyleneimine to form an enzyme conversion reaction solution. As the buffer, a buffer that does not adversely affect the conversion method of the present invention, such as Tris-HCl buffer, is used. The pH of the buffer solution is usually 6.8 to 7.
It is preferably set to 8.

【0022】本発明の酵素変換反応系に添加されるフラ
ボドキシンはフラボドキシンの効果を有する蛋白質であ
れば如何なるアミノ酸配列を有するものでもかまわない
が、好ましくは、大腸菌フラボドキシンが良い。大腸菌
フラボドキシンの調製は、例えば、本蛋白活性を有する
大腸菌の無細胞抽出液から一般に用いられる蛋白質の分
離精製方法、例えば、硫安沈澱法や、ゲルろ過等のクロ
マトグラフィーで処理し、フラボドキシン活性を高めた
ものを粗抽出液として用いてもよいし、さらに本ビオチ
ン変換反応を指標とした蛋白精製法により得られた高度
精製蛋白質として用いても良い。
The flavodoxin added to the enzyme conversion reaction system of the present invention may have any amino acid sequence as long as it is a protein having the effect of flavodoxin, but Escherichia coli flavodoxin is preferred. The Escherichia coli flavodoxin can be prepared by, for example, increasing the flavodoxin activity by subjecting it to a method for separating and purifying a protein generally used from a cell-free extract of Escherichia coli having the present protein activity, for example, ammonium sulfate precipitation or chromatography such as gel filtration. The crude product may be used as a crude extract, or as a highly purified protein obtained by a protein purification method using this biotin conversion reaction as an index.

【0023】また、精製フラボドキシンをより多量に得
るためには、既知のフラボドキシン遺伝子配列(J. Bac
teriol. (1991) 173, 1729-1737)をもとにその翻訳領域
を挟む2つのプライマー合成遺伝子を用いてPCR(Po
lymerase Chain Reaction)法等で得られたフラボドキシ
ン遺伝子をプラスミドに連結し、形質転換された大腸菌
の無細胞抽出液から、あるいは、例えば、常法に従って
市販の誘導型プロモーターを有するプラスミドベクター
(例えば、taq系誘導型プロモーターを有するプラス
ミドベクターとしてpKK223−3、ファルマシア
社、などが挙げられる)に連結し、形質転換された大腸
菌K−12株JM105株の無細胞抽出液から調製する
のが効率的である。
Further, in order to obtain a larger amount of purified flavodoxin, a known flavodoxin gene sequence (J. Bac
teriol. (1991) 173, 1729-1737) and PCR (Po
The flavodoxin gene obtained by the lymerase chain reaction method or the like is ligated to a plasmid and transformed from a cell-free extract of Escherichia coli or, for example, a plasmid vector having a commercially available inducible promoter according to a conventional method (for example, taq). It is efficient to prepare from a cell-free extract of Escherichia coli K-12 strain JM105 strain that has been transformed by ligating to pKK223-3, Pharmacia, etc. as a plasmid vector having a system-inducible promoter. .

【0024】本発明の酵素変換反応は前述酵素変換反応
液にフラボドキシンを添加し、さらに本変換反応の基質
であるデスチオビオチンを添加して行う。デスチオビオ
チンの添加量は構築した酵素変換反応系によってその最
適量が変動するので限定されないが、系に全量が溶解さ
れる量で用いるのがよい。デスチオビオチンはD体でも
DL体でもよい。L体の共存は当該酵素反応を阻害しな
い。変換反応は、温度30℃〜41℃で、30分〜3時
間かけて行うが、酵素活性が消失しない限りさらに長時
間反応を続けても良い。
The enzyme conversion reaction of the present invention is carried out by adding flavodoxin to the above-mentioned enzyme conversion reaction solution and further adding desthiobiotin, which is a substrate for this conversion reaction. The amount of desthiobiotin added is not limited because the optimum amount varies depending on the constructed enzyme conversion reaction system, but it is preferably used in an amount such that the total amount is dissolved in the system. Desthiobiotin may be D-form or DL-form. The coexistence of L-form does not inhibit the enzyme reaction. The conversion reaction is carried out at a temperature of 30 ° C. to 41 ° C. for 30 minutes to 3 hours, but the reaction may be continued for a longer time as long as the enzyme activity does not disappear.

【0025】前記酵素変換反応系にはフルクトース1,
6−ビスリン酸を、1mM〜100mM程度添加することに
より、より効率よく変換反応を行うことができ、さら
に、他の微量成分として、Fe2+、およびまたはKC
l、および/またはNAD,NADH,NADP,NA
DPHのうちの少なくとも1種、および/またはS−ア
デノシルメチオニン,L−メチオニンのうちの少なくと
も1種を変換反応系に添加することによりさらに一層変
換効率を高めることができる。
Fructose 1, is used in the enzyme conversion reaction system.
By adding about 1 mM to 100 mM of 6-bisphosphoric acid, the conversion reaction can be performed more efficiently, and further, as other trace components, Fe 2+ and / or KC.
l and / or NAD, NADH, NADP, NA
The conversion efficiency can be further increased by adding at least one of DPH and / or at least one of S-adenosylmethionine and L-methionine to the conversion reaction system.

【0026】これらの成分の添加量は構築した酵素変換
反応系により最適量が異なるが、一般的にFe2+は1mM
〜10mM、KClについては1mM以上、NAD,NAD
H,NADP,NADPHについては100μM以上、
L−メチオニン、S−アデノシルメチオニンについては
50μM〜500μMとなるように添加するのが好まし
い。
The optimum addition amount of these components varies depending on the constructed enzyme conversion reaction system, but in general, Fe 2+ is 1 mM.
-10 mM, 1 mM or more for KCl, NAD, NAD
For H, NADP, NADPH, 100 μM or more,
L-methionine and S-adenosylmethionine are preferably added so as to have a concentration of 50 μM to 500 μM.

【0027】以上のような酵素変換反応系以外に、フラ
ボドキシン遺伝子を直接利用する方法も有効である。例
えば前述方法により取得されたフラボドキシン遺伝子と
bioB遺伝子を例えば同一プラスミド又は別個のプラ
スミド上に連結し、形質転換された大腸菌を培養してそ
の間にデスチオビオチンからビオチンへの変換を行う培
養系、菌体を培養後集菌し適当なバッファーに懸濁して
デスチオビオチンからビオチンへの変換を行う休止菌体
系、さらに得られた菌体から無細胞抽出液を調製し、フ
ラボドキシンが増強された酵素変換反応液として直接デ
スチオビオチンからビオチンへの変換に用いることも可
能である。また、同様にしてフラボドキシン遺伝子とビ
オチンオペロン(bioA,B,F,C,D)を例えば
同一又は別個のプラスミド上に連結し、形質転換された
大腸菌を培養することにより、デスチオビオチンを添加
することなく、効率良くビオチンのde novo合成
を行わせることも可能である。用いるビオチンオペロン
は本発明者らにより提供された高発現系(例えば、特願
平3−235148号、参照)であるとさらに好まし
い。また、ビオチンオペロンを生来的に有する微生物に
プラボトキシン遺伝子を担持するプラスミドを導入し
て、この微生物を用いてビオチンを製造することもでき
る。
In addition to the above enzyme conversion reaction system, a method of directly utilizing the flavodoxin gene is also effective. For example, a culture system in which the flavodoxin gene and the bioB gene obtained by the above-mentioned method are ligated on, for example, the same plasmid or separate plasmids, transformed E. coli is cultured, and desthiobiotin is converted to biotin in the meantime. After culturing the body, the cells are harvested and suspended in an appropriate buffer to convert desthiobiotin to biotin, and a resting bacterium system is prepared, and a cell-free extract is prepared from the obtained bacterium, and flavodoxin-enhanced enzyme conversion is performed. It is also possible to directly use as a reaction solution for conversion of desthiobiotin to biotin. Similarly, the flavodoxin gene and the biotin operon (bioA, B, F, C, D) are ligated onto, for example, the same or different plasmids, and transformed E. coli is cultured to add desthiobiotin. It is also possible to efficiently carry out de novo synthesis of biotin. The biotin operon used is more preferably a high expression system provided by the present inventors (see, for example, Japanese Patent Application No. 3-235148). Alternatively, a plasmid carrying the prabotoxin gene can be introduced into a microorganism that naturally has the biotin operon, and biotin can be produced using this microorganism.

【0028】こうしてデスチオビオチンから変換された
ビオチンの反応液からの回収は、例えば、反応終了後、
加熱処理等により蛋白質成分を変性沈澱させ、これを遠
心分離によって除去し、上澄液より常法にしたがってビ
オチンを抽出精製することにより容易に達成することが
できる。上澄液を活性炭処理、イオン交換樹脂処理した
後、水またはアルコールより再結晶することにより精製
ビオチンを得ることができる。これらの工程は、例えば
醗酵液中からビオチンを抽出精製する場合に比べ、きょ
う雑物の種類と量が少なく、著しく容易に達成されるも
のである。
The biotin converted from desthiobiotin in this way can be recovered from the reaction solution, for example, by
This can be easily achieved by denaturing and precipitating the protein component by heat treatment or the like, removing this by centrifugation, and extracting and purifying biotin from the supernatant by a conventional method. Purified biotin can be obtained by subjecting the supernatant to a treatment with activated carbon and an ion exchange resin, followed by recrystallization from water or alcohol. Compared with, for example, the case where biotin is extracted and purified from the fermentation broth, these steps are significantly easier to accomplish because the types and amounts of the contaminants are smaller.

【0029】[0029]

【実施例】本発明を、以下の例によりさらに具体的に説
明するが、本発明の範囲をこれらの例に限定することを
意図するものではない。例1 菌体の調製 培地−A リン酸二ナトリウム(12水和物) 17.6g/L リン酸一カリウム 2.4g/L 硫酸アンモニウム 4.0g/L 酵母エキス 10.0g/L ペプトン 10.0g/L 硫酸第一鉄(7水和物) 0.1g/L 塩化カルシウム(2水和物) 0.05g/
L 塩化マンガン(4水和物) 0.05g/
L 硫酸マグネシウム(7水和物) 0.1g/L グルコース 5.0g/L
The present invention will be explained more specifically by the following examples, but it is not intended to limit the scope of the present invention to these examples. Example 1 Preparation medium of bacterial cells- A disodium phosphate (12 hydrate) 17.6 g / L monopotassium phosphate 2.4 g / L ammonium sulfate 4.0 g / L yeast extract 10.0 g / L peptone 10.0 g / L Ferrous sulfate (heptahydrate) 0.1 g / L Calcium chloride (dihydrate) 0.05 g /
L manganese chloride (tetrahydrate) 0.05 g /
L Magnesium sulfate (heptahydrate) 0.1 g / L Glucose 5.0 g / L

【0030】高発現誘導型プロモーターによって発現が
調節されるbioB遺伝子を担持するプラスミドを有す
る組換え大腸菌(特開平3−914535号公報記載の
JM105〔pTTB15〕)株を、500mL容量板口
フラスコ(柴田ハリオ社)中20mLの培地−Aに接種
し、37℃、125ストロークス/分で12〜14時間
振とう培養したものを前培養とした。この前培養20mL
を5L容量ミニジャーファメンター(丸菱バイオエンジ
社)中2Lの培地−Aに植菌し、本培養を開始した。
A recombinant Escherichia coli (JM105 [pTTB15] described in JP-A-3-914535) having a plasmid carrying a bioB gene whose expression is regulated by a high expression inducible promoter was added to a 500 mL plate mouth flask (Shibata). 20 mL of Medium-A in Hario Co., Ltd. was inoculated and shake-cultured at 37 ° C. and 125 strokes / min for 12 to 14 hours to give a preculture. 20 mL of this preculture
Was inoculated into 2 L of Medium-A in a 5 L capacity mini jar fermenter (Maruhishi Bioengineering Co., Ltd.) to start main culture.

【0031】培養条件は温度37℃、通気量2vvm 、攪
拌速度500rpm とした。本培養開始後1〜2時間経過
し菌体濃度(OD660 )が2.0程度まで菌体が増殖し
た時点でIPTG2mMを添加しtaqプロモーターの誘
導を行った。IPTG添加後3〜4時間経過し菌体濃度
(OD660 )が12.0程度まで達した時点で培養を終
了し、得られた培養液を無細胞抽出液の調製材料として
用いた。
The culture conditions were a temperature of 37 ° C., an aeration rate of 2 vvm and a stirring speed of 500 rpm. After 1 to 2 hours from the start of the main culture, IPTG 2 mM was added to induce the taq promoter when the cells grew to a cell concentration (OD 660 ) of about 2.0. Cultivation was terminated when the bacterial cell concentration (OD 660 ) reached about 12.0 3 to 4 hours after the addition of IPTG, and the obtained culture solution was used as a material for preparing a cell-free extract.

【0032】例2 無細胞抽出液の調製 以下の操作は全て氷水中あるいは4℃で行った。例1で
調製した培養液2Lを6000rpm で10分間遠心分離
して集菌後、培地と等量の0.75%NaCl溶液で2
回洗浄し、200mL(培養液の1/10容量)の0.1
Mトリス塩酸緩衝液(pH7.5、2mMDTT、0.2mM
PMSFを含む)に再懸濁した。
Example 2 Preparation of cell-free extract All the following operations were performed in ice water or at 4 ° C. 2 L of the culture broth prepared in Example 1 was centrifuged at 6000 rpm for 10 minutes to collect the cells, and then the same volume of 0.75% NaCl solution as that of the medium was added to 2 L.
Washed twice, and 200 mL (1/10 volume of culture solution) of 0.1
M Tris-HCl buffer (pH 7.5, 2 mM DTT, 0.2 mM
Resuspended in PMSF).

【0033】この菌体懸濁液120mLを300mL容量の
ビーカーに移し、氷浴中で懸濁液の温度が10℃以上に
上昇しないよう注意しながら、超音波破砕装置(ブラン
ソン社、SONIFIERモデル450)を用いて菌体
を超音波破砕した。得られた菌体破砕液を遠心チューブ
に移し、14000rpm 、4℃で30分間遠心分離し、
上澄液を無細胞抽出液とした。
120 mL of this cell suspension was transferred to a beaker with a capacity of 300 mL, and an ultrasonic disruption device (BRANSON, SONIFER model 450 was used, taking care not to raise the temperature of the suspension above 10 ° C. in an ice bath. ) Was used to ultrasonically disrupt the cells. The obtained cell lysate was transferred to a centrifuge tube and centrifuged at 14000 rpm and 4 ° C for 30 minutes,
The supernatant was used as a cell-free extract.

【0034】菌体破砕液の粘度が高く1回の遠心分離で
完全に細胞残さが除去できない場合は上澄液について遠
心分離操作を繰り返した。無細胞抽出液の蛋白質濃度は
蛋白質定量キット(ピアス社、製品コード23225)
を用い、アルブミン(BSA)で検量線を作成して求め
た。調製した無細胞抽出液の蛋白質濃度は約15〜25
mg/mLで一定していた。
When the cell lysate had a high viscosity and the cell residue could not be completely removed by one centrifugation, the centrifugation operation was repeated for the supernatant. The protein concentration of the cell-free extract is determined by a protein quantification kit (Pierce, product code 23225).
Was calculated using albumin (BSA). The protein concentration of the prepared cell-free extract is about 15 to 25
It was constant at mg / mL.

【0035】例3 ポリエチレンイミン処理 前述無細胞抽出液を、除核酸を目的として通常の方法で
ポリエチレンイミン処理を行った。4℃においてpH7.
5に調整されたTris−HClバッファー(0.1
M)を用い、4℃の条件下で5%ポリエチレンイミン溶
液(0.1MTris−HCl)を無細胞抽出液に対し
6%容量添加し、10分間氷冷後12,000rpm で遠
心して上清のビオチン変換活性を求めた。
Example 3 Polyethyleneimine Treatment The above-mentioned cell-free extract was treated with polyethyleneimine by a conventional method for the purpose of removing nucleic acids. PH at 4 ° C 7.
Tris-HCl buffer adjusted to 5 (0.1
5% polyethyleneimine solution (0.1M Tris-HCl) was added to the cell-free extract at 6% volume at 4 ° C, and the mixture was cooled on ice for 10 minutes and centrifuged at 12,000 rpm to remove the supernatant. The biotin conversion activity was determined.

【0036】反応液組成は、5mMのFDP、5mMのFe
Cl2 、1mMのNADPH、100μMのS−アデノシ
ルメチオニン、10mMのKCl、基質として50μMの
デチオビオチン(DL−DTB)を添加し、35℃、1
20分反応を行なった。反応終了後はすばやく氷冷し、
100℃5分間の加熱後、遠心し、上清のビオチン量を
ラクトバチルスプランタラム(Lactobacill
us plantarum)(ATCC8014)を用
いたバイオアッセイ法にて測定した。結果を表1に示
す。
The reaction solution composition was 5 mM FDP, 5 mM Fe.
Cl 2 , 1 mM NADPH, 100 μM S-adenosylmethionine, 10 mM KCl, and 50 μM dethiobiotin (DL-DTB) as a substrate were added, and the mixture was added at 35 ° C. for 1 ° C.
The reaction was carried out for 20 minutes. After completion of the reaction, quickly cool with ice,
After heating at 100 ° C for 5 minutes, the mixture was centrifuged, and the amount of biotin in the supernatant was adjusted to Lactobacillus plantarum.
It was measured by a bioassay method using us plantarum ) (ATCC 8014). The results are shown in Table 1.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】表1に示すように、4℃においてpH7.5
に調整した0.1MのTris−HClバッファー下で
ポリエチレンイミン処理を行うとビオチン変換活性が消
失することが分かった。さらにポリエチレンイミン処理
後(pH7.5、Tris−HClバッファー4℃)の無
細胞抽出液(酵素変換反応液)に別にJM105/pT
TB51株から調製した0〜50%硫安沈澱画分、50
〜90%硫安沈澱画分を1:1で添加し、ビオチン変換
活性を求めた。結果を表2に示す。
As shown in Table 1, the pH was 7.5 at 4 ° C.
It was found that the biotin-converting activity disappeared when the treatment with polyethyleneimine was performed in a 0.1 M Tris-HCl buffer adjusted to 1. Further, after treatment with polyethyleneimine (pH 7.5, Tris-HCl buffer 4 ° C.), JM105 / pT was separately added to the cell-free extract (enzyme conversion reaction solution).
0-50% ammonium sulfate precipitation fraction prepared from TB51 strain, 50
The 90% ammonium sulfate precipitation fraction was added at a ratio of 1: 1, and the biotin conversion activity was determined. The results are shown in Table 2.

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】表2に示すように前記条件下でビオチン変
換活性が消失したポリエチレンイミン処理後(酵素変換
反応液)へ別に無細胞抽出液からBiosci. Biotech. Bio
chem. (1992) 56, 1780-1785記載の方法により調製した
50〜90%硫安沈澱画分を添加することにより活性が
回復することが明かとなった。bioB蛋白質は20〜
50%硫安沈澱画分に含まれることから(Biosci. Biot
ech. Biochem. (1992)56, 1780-1785、参照)、4℃、p
H7.5の条件下でのポリエチレンイミン処理はビオチ
ン変換反応に必須である硫安沈澱50〜90%画分に含
まれる未同定蛋白質を核酸と共に沈澱する働きがあるこ
とが分かった。 ′
As shown in Table 2, after the treatment with polyethyleneimine in which the biotin-converting activity disappeared under the above conditions (enzyme conversion reaction solution), separately from the cell-free extract, Biosci. Biotech. Bio
It was revealed that the activity was recovered by adding the 50-90% ammonium sulfate precipitation fraction prepared by the method described in chem. (1992) 56, 1780-1785. bioB protein is 20 ~
Since it is contained in the 50% ammonium sulfate precipitation fraction (Biosci. Biot
ech. Biochem. (1992) 56, 1780-1785), 4 ° C, p.
It was found that the treatment with polyethyleneimine under the condition of H7.5 has a function of precipitating an unidentified protein contained in the 50-90% ammonium sulfate precipitation fraction, which is essential for the biotin conversion reaction, together with the nucleic acid. ′

【0041】例4 ビオチン変換反応に関わる未同定蛋
白質の精製 (1)無細胞抽出液の硫安沈澱分画 ビオチン変換反応に関与する未同定蛋白質の精製にあた
り、無細胞抽出液の粗分画を目的に硫安沈澱分画を試み
た。
Example 4 Unidentified protein involved in biotin conversion reaction
Purification of White Matter (1) Ammonium Sulfate Precipitation Fraction of Cell-Free Extract In purifying unidentified proteins involved in biotin conversion reaction, ammonium sulfate precipitation fractionation was attempted for the purpose of crude fractionation of cell-free extract.

【0042】ビオチン変換反応に関与する未同定蛋白質
が、大腸菌無細胞抽出液から調製した硫安沈澱画分の5
0〜90%にそれぞれ存在することが見いだされている
ことから(Biosci. Biotech. Biochem. (1992) 56, 178
0-1785)、この知見に基づいてさらに詳細な硫安沈澱分
画を行った。大腸菌JM105/pTTB51株の無細
胞抽出液10mLから0〜25%、25〜35%、35〜
55%、55〜80%、80〜90%それぞれの硫安飽
和液で沈澱した蛋白質画分を集め、0.1MTris−
HCl(pH7.5)に溶解し(各1mL) 、PD−10カ
ラム(ファルマシアより購入)を用い、脱塩した。
The unidentified protein involved in the biotin conversion reaction was the ammonium sulfate precipitation fraction 5 prepared from the Escherichia coli cell-free extract.
It has been found to exist in 0 to 90% of each (Biosci. Biotech. Biochem. (1992) 56, 178).
0-1785), further detailed ammonium sulfate precipitation fractionation was performed based on this finding. 0-25%, 25-35%, 35-35 from 10 mL of cell-free extract of E. coli JM105 / pTTB51 strain
The protein fractions precipitated with 55%, 55% to 80%, and 80% to 90% ammonium sulfate saturated solution were collected, and 0.1 M Tris-
It was dissolved in HCl (pH 7.5) (1 mL each) and desalted using a PD-10 column (purchased from Pharmacia).

【0043】各々の硫安沈澱画分の未同定蛋白質活性と
してのビオチン変換活性の測定は、各硫安沈澱画分に対
し、大腸菌JM105/pTTB51株の無細胞抽出液
から調製した25〜35%硫安沈澱画分(bioB蛋白
質を含む画分)を1:1の割合で混合し、さらに5mMの
FDP、5mMのFeCl2 、1mMのNADPH、100
μMのS−アデノシルメチオニン、10mMのKCl、基
質として50μMのデチオビオチン(DL−DTB)を
添加し、35℃、30分反応を行なった。
The biotin conversion activity of each ammonium sulfate precipitate fraction as an unidentified protein activity was measured by measuring 25-35% ammonium sulfate precipitate prepared from a cell-free extract of Escherichia coli JM105 / pTTB51 strain for each ammonium sulfate precipitate fraction. The fractions (the fractions containing the bioB protein) were mixed at a ratio of 1: 1 and further added with 5 mM FDP, 5 mM FeCl 2 , 1 mM NADPH, 100.
μM S-adenosylmethionine, 10 mM KCl, and 50 μM dethiobiotin (DL-DTB) as a substrate were added, and the reaction was carried out at 35 ° C. for 30 minutes.

【0044】反応終了後はすばやく氷冷し、100℃5
分間の加熱後、遠心し、上清のビオチン量をLacto
bacillus plantarum(ATCC80
14)を用いたバイオアッセイ法にて測定した。結果を
表3に示す。
After completion of the reaction, the mixture was quickly cooled with ice and heated to 100 ° C for 5
After heating for 1 minute, centrifuge and adjust the amount of biotin in the supernatant to Lacto.
bacillus plantarum (ATCC80
It measured by the bioassay method using 14). The results are shown in Table 3.

【0045】[0045]

【表3】 [Table 3]

【0046】表3の結果からビオチン変換反応に関与す
る未同定蛋白質は、55〜80%硫安沈澱画分に含まれ
る(回収された全活性の95%)ことが明かとなった。
このことから以降の未同定蛋白質の精製は大腸菌55〜
80%硫安沈澱画分を用いて行った。
From the results shown in Table 3, it was revealed that unidentified proteins involved in the biotin conversion reaction were contained in 55-80% ammonium sulfate precipitation fraction (95% of the total recovered activity).
From this, the subsequent purification of the unidentified protein was carried out in Escherichia coli 55-55.
80% ammonium sulfate precipitation fraction was used.

【0047】(2)DEAEイオン交換クロマトグラフ
ィー 大腸菌JM105/pTTB51株の無細胞抽出液から
調製した55〜80%硫安沈澱画分は、イオン交換クロ
マトグラフィーにより精製した。陰イオン交換体DEA
E−Cellulofineのカラム(26mm×280
mm)を用い、20mM Tris−HCl(pH7.5)、
0〜0.8M KClの直線勾配、流速30ml/時間で
蛋白質の溶出を行った。サンプル適用前のバッファー置
換はPD−10カラム(Pharmacia社製)を用
いた。
(2) DEAE Ion Exchange Chromatography A 55-80% ammonium sulfate precipitate fraction prepared from a cell-free extract of Escherichia coli JM105 / pTTB51 strain was purified by ion exchange chromatography. Anion exchanger DEA
E-Cellulofine column (26 mm x 280
mm), 20 mM Tris-HCl (pH 7.5),
The protein was eluted with a linear gradient of 0 to 0.8 M KCl at a flow rate of 30 ml / hour. PD-10 column (manufactured by Pharmacia) was used for buffer replacement before sample application.

【0048】DEAEイオン交換クロマトグラフィーの
結果を図1に示す(操作条件、担体:DEAE Cel
lulofine、カラムサイズ:26mm×400mm、
平衡バッファー:0.02M Tris−Cl(pH7.
5)、溶出:前記バッファー中0→0.8M KClの
グラージエント、流速:30mL/hr)。各フラクション
のビオチン変換活性の測定は、酵素変換反応液(ポリエ
チレンイミン処理液)を1:1の割合で添加し、さらに
5mMのFDP、5mMのFeCl2 、1mMのNADPH、
100μMのS−アデノシルメチオニン、10mMのKC
l、基質として50μMのデチオビオチン(DL−DT
B)を添加し、35℃、30分反応を行なった。
The results of the DEAE ion exchange chromatography are shown in FIG. 1 (operating conditions, carrier: DEAE Cel
lulofine, column size: 26 mm x 400 mm,
Equilibration buffer: 0.02M Tris-Cl (pH 7.
5), elution: 0 → 0.8 M KCl gradient in the buffer, flow rate: 30 mL / hr). To measure the biotin conversion activity of each fraction, an enzyme conversion reaction solution (polyethyleneimine-treated solution) was added at a ratio of 1: 1, and further 5 mM FDP, 5 mM FeCl 2 , 1 mM NADPH,
100 μM S-adenosylmethionine, 10 mM KC
l, 50 μM dethiobiotin (DL-DT as substrate)
B) was added and the reaction was carried out at 35 ° C. for 30 minutes.

【0049】反応終了後はすばやく氷冷し、100℃5
分間の加熱後、遠心し、上清のビオチン量をLacto
bacillus plantarum(ATCC80
14)を用いたバイオアッセイ法にて測定した。図1か
ら明らかなように、0.4のKClで溶出される画分に
強いビオチン変換活性が検出された。この画分(40m
l)は限外ろ過(Collodion Thimble UF Concentration
System MWCO 10,000; Spectrum 社製)を用いて1mlに
濃縮した。
After the reaction was completed, the reaction mixture was quickly cooled with ice and heated to 100 ° C for 5
After heating for 1 minute, centrifuge and adjust the amount of biotin in the supernatant to Lacto.
bacillus plantarum (ATCC80
It measured by the bioassay method using 14). As is clear from FIG. 1, strong biotin-converting activity was detected in the fraction eluted with 0.4 KCl. This fraction (40m
l) is the ultrafiltration (Collodion Thimble UF Concentration
It was concentrated to 1 ml using System MWCO 10,000; manufactured by Spectrum Co.

【0050】(3)ゲル濾過 前記濃縮サンプルをゲル濾過によりさらに精製した。ゲ
ル濾過はSephacryl S200のカラム(16
mm×600mm)を用いた。0.2M KClを含む20
mM Tris−HCl(pH7.5)で平衡化した後、同
じバッファーを用い、流速1ml/分で蛋白質を流出し
た。
(3) Gel filtration The concentrated sample was further purified by gel filtration. Gel filtration was performed using a Sephacryl S200 column (16
mm × 600 mm) was used. 20 containing 0.2 M KCl
After equilibration with mM Tris-HCl (pH 7.5), the same buffer was used to flow out the protein at a flow rate of 1 ml / min.

【0051】各フラクションのビオチン変換活性の測定
は、酵素変換反応液(ポリエチレンイミン処理液)を
1:1の割合で添加し、さらに5mMのFDP、5mMのF
eCl 2 、1mMのNADPH、100μMのS−アデノ
シルメチオニン、10mMのKCl、基質として50μM
のデチオビオチン(DL−DTB)を添加し、35℃、
30分反応を行なった。反応終了後すばやく氷冷し、1
00℃5分間の加熱後、遠心し、上清のビオチン量を
actobacillus plantarum(AT
CC8014)を用いたバイオアッセイ法にて測定し
た。活性ピーク画分を集め、SMART System
(Pharmacia製)、Fast Desalti
ng PC3.2/10カラムを用いて脱塩した。
Measurement of biotin conversion activity of each fraction
Is the enzyme conversion reaction solution (polyethyleneimine treatment solution)
Add 1: 1 ratio and add 5mM FDP, 5mM FDP
eCl 21 mM NADPH, 100 μM S-adeno
Sylmethionine, 10 mM KCl, 50 μM as substrate
Dethiobiotin (DL-DTB) of
Reaction was carried out for 30 minutes. After completion of the reaction, quickly cool with ice and
After heating at 00 ° C for 5 minutes, centrifuge and remove the amount of biotinL
actobacillus plantarum(AT
CC8014) for bioassay
It was Collect active peak fractions and use SMART System
(Manufactured by Pharmacia), Fast Desalti
Desalted using a ng PC 3.2 / 10 column.

【0052】(4)SMART Systemによる微
量精製 ゲル濾過により精製された蛋白質はさらにSMART
System(Pharmacia社製)を用いて微量
精製した。陰イオン交換体MonoQ PC1.6/5
カラムを用い、20mM Tris−HCl(pH7.
5)、0〜0.8MKClの直線勾配で蛋白質の溶出を
行った。
(4) Micropurification by SMART System The protein purified by gel filtration was further purified by SMART.
Micropurification was performed using System (manufactured by Pharmacia). Anion Exchanger MonoQ PC1.6 / 5
Using a column, 20 mM Tris-HCl (pH 7.
5), the protein was eluted with a linear gradient of 0 to 0.8 MKCl.

【0053】各フラクションのビオチン変換活性の測定
は 酵素変換反応液(ポリエチレンイミン処理液)を
1:1の割合で添加し、さらに5mMのFDP、5mMのF
eCl 2 、1mMのNADPH、100μMのS−アデノ
シルメチオニン、10mMのKCl、基質として50μM
のデチオビオチン(DL−DTB)を添加し、35℃、
30分反応を行なった。反応終了後はすばやく氷冷し、
100℃、5分間の加熱後、遠心し、上清のビオチン量
Lactobacillus plantarum
(ATCC8014)を用いたバイオアッセイ法にて測
定した。活性の検出された画分のSDS−PAGEの結
果を図2に示す。ほぼ単一バンドに精製されていた。
Measurement of biotin conversion activity of each fraction
Is the enzyme conversion reaction solution (polyethyleneimine treatment solution)
Add 1: 1 ratio and add 5mM FDP, 5mM FDP
eCl 21 mM NADPH, 100 μM S-adeno
Sylmethionine, 10 mM KCl, 50 μM as substrate
Dethiobiotin (DL-DTB) of
Reaction was carried out for 30 minutes. After completion of the reaction, quickly cool with ice,
After heating at 100 ° C for 5 minutes, centrifuge and the amount of biotin in the supernatant
ToLactobacillus plantarum
Measured by bioassay method using (ATCC8014)
Decided SDS-PAGE binding of active fractions
The results are shown in FIG. It was purified to almost a single band.

【0054】例5 N末端アミノ酸構造分析 精製したビオチン変換反応に関わる未同定蛋白質のN末
端アミノ酸一次構造分析はエドマン分解法による自動分
析装置であるプロテインシーケンサー471A(App
lide Biosystems社製)を使用した。蛋
白質は約30ピコモル用いた。シーケンス結果をアミノ
酸の三文字記号に基づき下記に示す。なお、N末端から
18アミノ酸(1アミノ酸のみ不明)を決定した。
Example 5 N-terminal amino acid structural analysis The primary structural analysis of the N-terminal amino acid of an unidentified protein involved in the purified biotin conversion reaction was performed by Edman degradation, which is an automatic analyzer Protein Sequencer 471A (App
Lide Biosystems) was used. About 30 picomoles of protein was used. The sequence results are shown below based on the three letter symbols of amino acids. In addition, 18 amino acids (only one amino acid is unknown) were determined from the N-terminal.

【0055】[0055]

【化1】 [Chemical 1]

【0056】例6 ホモロジー検索 決定したアミノ酸配列をもとに、ソフトウエアー、GE
NETYX−CD(SDC社製)を使用し、データーバ
ンクとしてSWISS−PROT Rel.24(Euro
pean Molecular Biology Laboratory)を用いてホモロジ
ー検索を行った。結果をアミノ酸の一文字記号に基づき
下記に示す。
Example 6 Software, GE based on the amino acid sequence determined by homology search
NETYX-CD (manufactured by SDC) is used, and SWISS-PROT Rel. 24 (Euro
Homology search was performed using pean Molecular Biology Laboratory). The results are shown below based on the one-letter symbols of amino acids.

【0057】[0057]

【化2】 精製したビオチン変換反応に関わる未同定蛋白質は大腸
菌フラボドキシンそのものであることが明かとなった。
[Chemical 2] It was revealed that the unidentified protein involved in the purified biotin conversion reaction was Escherichia coli flavodoxin itself.

【0058】例7 大腸菌フラボドキシン遺伝子のクロ
ーニング (1)染色体DNAの調製 大腸菌W3110(ATCC1498)株をL−培地
(ペプトン10g/l、酵母エキス5g/l、グルコー
ス1g/l、塩化ナトルム5g/l、)中37℃で3時
間振とう培養を行い、対数増殖期の菌体を集洗後、フェ
ノール法〔Biochim. Biophys. Acta, 72, 619(1963) 〕
による通常のDNA抽出法によって抽出精製し、染色体
DNAを得た。
Example 7 Cloning of Escherichia coli flavodoxin gene
Ningu (1) Preparation of chromosomal DNA Escherichia coli W3110 (ATCC1498) the strain L- medium (peptone 10 g / l, yeast extract 5 g / l, glucose 1 g / l, chloride Natorumu 5 g / l,) in 37 ° C. 3 hours with shaking at After culturing, the bacterial cells in the logarithmic growth phase are collected and washed, and then the phenol method [Biochim. Biophys. Acta, 72, 619 (1963)]
A chromosomal DNA was obtained by extraction and purification by the usual DNA extraction method described in 1.

【0059】(2)PCR法によるフラボドキシン遺伝
子の増幅 前記大腸菌染色体DNAを鋳型にして、フラボドキシン
遺伝子(J. Bacteriol. (1991) 173, 1729-1737 、参
照)の翻訳領域を挟む2つの合成プライマー(5′-GCA
ATATGAGCCGTAGCGACTG-3 ′、5 ′-GCCACTTGAACACCGGGAC
ATTG-3′)(Takara社カスタム合成)を用い、Ga
neAmpR PCR Reagent Kit(Takara社より購入)を
使って、DNA変性92℃1分、プライマーのアニーリ
ングは60℃2分、プライマー伸張反応は72℃3分
で、30サイクルのPCR反応を行った。
(2) Amplification of flavodoxin gene by PCR method Two synthetic primers flanking the translation region of flavodoxin gene (see J. Bacteriol. (1991) 173, 1729-1737) using the Escherichia coli chromosomal DNA as a template (see 5'-GCA
ATATGAGCCGTAGCGACTG-3 ′, 5′-GCCACTTGAACACCGGGAC
ATTG-3 ') (Takara custom synthesis)
Using neAmpR PCR Reagent Kit (purchased from Takara), DNA denaturation was performed at 92 ° C. for 1 minute, primer annealing was performed at 60 ° C. for 2 minutes, and primer extension reaction was performed at 72 ° C. for 3 minutes to perform 30 cycles of PCR reaction.

【0060】(3)フラボドキシン遺伝子のクローニン
グ 前記PCR産物をT4 DNAポリヌクレオチドキナー
ゼ(Takara社より購入)で5′−Pを付加した
後、クレノウフラグメント(Takara社より購入)
処理で末端を平滑末端として揃えて、クローニングベク
ターpUC19(Takara社より購入)のポリリン
カークローニング部位(EcoRI−SacI−Kpn
I−SmaI−XbaI−SalI−PstI−Sph
I−HindIII)内に存在するSmaIサイトに挿
入し、フラボドキシン遺伝子が挿入されたpAFL4を
造成し、組換え体大腸菌JM105〔pAFL4〕株を
取得した。
(3) Cloning of flavodoxin gene After adding 5'-P to the PCR product with T4 DNA polynucleotide kinase (purchased from Takara), Klenow fragment (purchased from Takara)
The ends were made blunt by treatment and the polylinker cloning site (EcoRI-SacI-Kpn) of the cloning vector pUC19 (purchased from Takara) was used.
I-SmaI-XbaI-SalI-PstI-Sph
I-HindIII) was inserted into the SmaI site, and pAFL4 in which the flavodoxin gene was inserted was constructed to obtain a recombinant Escherichia coli JM105 [pAFL4] strain.

【0061】例8 フラボドキシン精製 組換え体大腸菌JM105〔pAFL4〕株を例1と同
様の方法で培養、例2と同様の方法で無細胞抽出液を調
製した後、例4の(1,2,3)と同様の方法で、フラ
ボドキシンを精製した。精製したフラボドキシンを含む
溶液の蛋白質濃度は1.9mg/mlであった。
Example 8 A flavodoxin purified recombinant Escherichia coli JM105 [pAFL4] strain was cultured in the same manner as in Example 1, and a cell-free extract was prepared in the same manner as in Example 2, and then, (1, 2, Flavodoxin was purified by the same method as 3). The protein concentration of the purified flavodoxin-containing solution was 1.9 mg / ml.

【0062】例9 ビオチン変換反応 酵素変換反応系(ポリエチレンイミン処理液)にフラボ
ドキシン(1.9mg/ml)を0〜20容量%添加し、さ
らに5mMのFDP、5mMのFeCl2 、1mMのNADP
H、100μMのS−アデノシルメチオニン、10mMの
KCl、基質として50μMのデチオビオチン(DL−
DTB)を添加し、全量を100μLとして、35℃、
30分反応を行なった。反応終了後はすばやく氷冷し、
100℃5分間の加熱後、遠心し、上清のビオチン量を
Lactobacillus plantarum(A
TCC8014)を用いたバイオアッセイ法にて測定し
た。結果を表4に示す。
Example 9 Biotin conversion reaction 0 to 20% by volume of flavodoxin (1.9 mg / ml) was added to an enzyme conversion reaction system (polyethyleneimine-treated solution), and 5 mM FDP, 5 mM FeCl 2 , 1 mM NADP was further added.
H, 100 μM S-adenosylmethionine, 10 mM KCl, 50 μM dethiobiotin (DL-
DTB) to make the total volume 100 μL,
Reaction was carried out for 30 minutes. After completion of the reaction, quickly cool with ice,
After heating at 100 ° C for 5 minutes, centrifuge and remove the amount of biotin in the supernatant.
Lactobacillus plantarum (A
It was measured by a bioassay method using TCC8014). The results are shown in Table 4.

【0063】[0063]

【表4】 [Table 4]

【0064】表4から明らかなように、酵素変換反応液
へのフラボドキシンの添加で顕著なビオチン変換活性の
上昇が見られた。
As is clear from Table 4, addition of flavodoxin to the enzyme conversion reaction solution markedly increased the biotin conversion activity.

【0065】例10 ビオチン変換反応 無細胞抽出液(蛋白質濃度17.8mg/mL)50μlに
フラボドキシン(1.9mg/mL)を0〜20容量%添加
し、さらに5mMのFDP、5mMのFeCl2 、1mMのN
ADPH、100μMのS−アデノシルメチオニン、1
0mMのKCl、基質として50μMのデチオビオチン
(DL−DTB)を添加し、全量を100μLとして、
35℃、120分反応を行なった。反応終了後はすばや
く氷冷し、100℃5分間の加熱後、遠心し、上清のビ
オチン量をLactobacillus planta
rum(ATCC8014)を用いたバイオアッセイ法
にて測定した。結果を表5に示す。
Example 10 To 20 μl of flavodoxin (1.9 mg / mL) was added to 50 μl of cell-free extract of biotin conversion reaction (protein concentration 17.8 mg / mL), and further 5 mM FDP, 5 mM FeCl 2 , 1 mM N
ADPH, 100 μM S-adenosylmethionine, 1
0 mM KCl and 50 μM dethiobiotin (DL-DTB) as a substrate were added to make the total amount 100 μL,
The reaction was carried out at 35 ° C for 120 minutes. After completion of the reaction, the reaction mixture was quickly ice-cooled, heated at 100 ° C. for 5 minutes, and then centrifuged, and the amount of biotin in the supernatant was adjusted to Lactobacillus planta.
It was measured by a bioassay method using rum (ATCC8014). The results are shown in Table 5.

【0066】[0066]

【表5】 表5から明らかなように、酵素変換反応液へのフラボド
キシンの添加で顕著なビオチン変換活性の上昇が見られ
た。
[Table 5] As is clear from Table 5, addition of flavodoxin to the enzyme conversion reaction solution markedly increased the biotin conversion activity.

【0067】例11組換え体プラスミドの造成(I) 本発明者らにより提供された大腸菌DRK3323〔p
XBA312〕株(微工研条寄第2117号)から通常
のアルカリ抽出法〔Nucleic acidRese
arch,7,1513(1979)〕でプラスミドp
XBA312を取得した。
Example 11 Construction of recombinant plasmid (I) Escherichia coli DRK3323 [p provided by the present inventors
XBA312] strain (Mikoken Kenjoyori No. 2117) from a conventional alkali extraction method [Nucleic acidRese
arch, 7, 1513 (1979)].
Obtained XBA312.

【0068】本プラスミドを制限酵素XbaIで完全消
化後、低温ゲルアガロースを用いた1%アガロースゲル
電気泳動を行い、エチジウムブロミドで染色後約6kbp
のビオチンオペロンを含むDNA断片を切り取り、70
℃で5分間加熱後にTE緩衝液(10mMトリス塩酸緩衝
液pH8.0、0.1mM EDTA)飽和フェノールをほ
ぼ同量加え、良く混和し、遠心分離により水相を得た。
この水相からエタノール沈澱によりDNAを回収した。
This plasmid was completely digested with the restriction enzyme XbaI, subjected to 1% agarose gel electrophoresis using low temperature gel agarose, and stained with ethidium bromide to give about 6 kbp.
The DNA fragment containing the biotin operon of
After heating for 5 minutes at ℃, TE buffer (10 mM Tris-hydrochloric acid buffer pH 8.0, 0.1 mM EDTA) saturated phenol was added in approximately the same amount, mixed well, and an aqueous phase was obtained by centrifugation.
DNA was recovered from this aqueous phase by ethanol precipitation.

【0069】一方、例7で取得された大腸菌JM105
〔pAFL4〕株より通常のアルカリ抽出法で得られた
プラスミドpAFL4、及びコントロールプラスミドp
MW119を制限酵素XbaIで完全消化後、それぞれ
を上記ビオチンオペロンを含むDNA断片とDNAライ
ゲーションキット(Takara社製)を用いて連結さ
せた。
On the other hand, Escherichia coli JM105 obtained in Example 7
The plasmid pAFL4 obtained from the [pAFL4] strain by a usual alkali extraction method, and the control plasmid p
After MW119 was completely digested with the restriction enzyme XbaI, each was ligated with the above-mentioned DNA fragment containing the biotin operon using a DNA ligation kit (Takara).

【0070】組換え体大腸菌のスクリーニングは上記そ
れぞれのライゲーション反応液を、特開昭62−155
081号公報に記載の大腸菌JA221株より変異誘導
して得られたビオチン要求株であるBR−4株に常法の
カルシウム法〔J.Mol.Biol.,53,109
(1970)〕により形質転換し、アンピシリン50μ
g/mlを添加したビオチン無添加の最少寒天平板培地
(グルコース0.5%、硫酸アンモニウム0.4%、燐
酸第二水素カリウム0.2%、燐酸第一水素カリウム
0.01%、ビタミンフリーのカザミノ酸0.4%、ト
リプトファン0.002%、寒天1.5%)上で生育し
たコロニーを取得する事により行った。
For screening of recombinant Escherichia coli, the above ligation reaction solutions were used as described in JP-A-62-155.
The BR-4 strain, which is a biotin-requiring strain obtained by mutating the Escherichia coli JA221 strain described in JP-A-0881, was added to the conventional calcium method [J. Mol. Biol. , 53, 109
(1970)] and ampicillin 50μ
Biotin-free minimal agar plate containing g / ml (glucose 0.5%, ammonium sulfate 0.4%, potassium dihydrogen phosphate 0.2%, potassium dihydrogen phosphate 0.01%, vitamin-free It was carried out by obtaining colonies grown on casamino acid 0.4%, tryptophan 0.002%, agar 1.5%).

【0071】得られた菌株を培養後、アルカリ抽出法で
ビオチンオペロンとフラボドキシン遺伝子を有するプラ
スミドpFLB401、及びビオチンオペロンのみを有
するプラスミドpBMW400を取得した。
After culturing the obtained strain, a plasmid pFLB401 having a biotin operon and a flavodoxin gene and a plasmid pBMW400 having only a biotin operon were obtained by an alkaline extraction method.

【0072】例12組換え体プラスミドの造成(II) ビオチンオペロンのオペレーター領域内に点突然変異を
有する高発現系ビオチンオペロンとして本発明者らによ
り提供された大腸菌DRAT9株(微工研寄第1237
8号)から特願平3−235148号記載の方法により
取得された高発現系ビオチンオペロンを有するプラスミ
ドpAMP912を制限酵素NcoI(bioB遺伝子
開始コドンに存在する切断部位)、EcoT221(b
ioA遺伝子内に存在する切断部位)完全消化後、低温
ゲルアガロースを用いた1%アガロースゲル電気泳動を
行い、エチジウムブロミドで染色後約1kbp のビオチン
オペロンの制御領域を含むDNA断片を切り取り、70
℃で5分間加熱後にTE緩衝液飽和フェノールをほぼ同
量加え、良く混和し、遠心分離により水相を得た。
Example 12 Construction of Recombinant Plasmid (II) Escherichia coli DRAT9 strain provided by the present inventors as a high expression system biotin operon having a point mutation in the operator region of the biotin operon (Microtech Lab. No. 1237
No. 8) obtained by the method described in Japanese Patent Application No. 3-235148, the plasmid pAMP912 having a high expression system biotin operon was digested with the restriction enzyme NcoI (a cleavage site present in the start codon of bioB gene), EcoT221 (b).
(Cleavage site present in ioA gene) After complete digestion, 1% agarose gel electrophoresis using low temperature gel agarose was performed, and a DNA fragment containing a control region of biotin operon of about 1 kbp was excised after staining with ethidium bromide.
After heating at 0 ° C. for 5 minutes, TE buffer saturated phenol was added in approximately the same amount, mixed well, and an aqueous phase was obtained by centrifugation.

【0073】この水相からエタノール沈澱によりDNA
を回収した。一方、例11で取得されたプラスミドpF
LB401、及びpBMW400それぞれを制限酵素N
coI、EcoT221で完全切断後、ビオチンオペロ
ンの制御領域を削除した約10kbp 、及び9.2kbp の
DNA断片を上記と同様の方法により回収した。これら
それぞれのDNA断片を上記高発現系ビオチンオペロン
の制御領域を含む1kbp のDNA断片とDNAライゲー
ションキット(Takara社製)を用いて連結させ
た。
DNA was precipitated from this aqueous phase by ethanol precipitation.
Was recovered. On the other hand, the plasmid pF obtained in Example 11
Restriction enzyme N for LB401 and pBMW400, respectively
After complete digestion with coI and EcoT221, about 10 kbp and 9.2 kbp DNA fragments from which the control region of the biotin operon was deleted were recovered by the same method as described above. Each of these DNA fragments was ligated with a 1 kbp DNA fragment containing the control region of the biotin operon of the high expression system using a DNA ligation kit (Takara).

【0074】組換え体大腸菌のスクリーニングは例11
と同様の方法によりそれぞれのライゲーション反応液
を、ビオチン要求株であるBR−4株に形質転換し、ア
ンピシリン50μg/mlを添加したビオチン無添加の最
少寒天平板培地上で生育したコロニーを取得する事によ
り行った。得られた菌株を培養後、アルカリ抽出法で高
発現系ビオチンオペロンとフラボドキシン遺伝子を有す
るプラスミドpFLM922、及び高発現系ビオチンオ
ペロンのみを有するプラスミドpMMW900を取得し
た。
Screening of recombinant E. coli was done in Example 11
The ligation reaction solution was transformed into the BR-4 strain which is a biotin-requiring strain by the same method as described in (1) above, and colonies grown on the minimal agar plate containing no biotin and supplemented with 50 μg / ml of ampicillin were obtained. Went by. After culturing the obtained strain, a plasmid pFLM922 having a high expression type biotin operon and a flavodoxin gene and a plasmid pMMW900 having only a high expression type biotin operon were obtained by an alkaline extraction method.

【0075】例13ビオチン変換方法 例11及び12で造成されたプラスミドpFLB40
1、pBMW400、pFLM922、及びpMMW9
00を大腸菌W3110(ATCC1498)に形質転
換し、W3110〔pFLB401〕株、W3110
〔pBMW400〕株、W3110〔pFLM922〕
株、及びW3110〔pMMW900〕株を取得した。
Example 13 Plasmid pFLB40 constructed in Biotin conversion method examples 11 and 12
1, pBMW400, pFLM922, and pMMW9
00 was transformed into E. coli W3110 (ATCC1498) to obtain W3110 [pFLB401] strain, W3110.
[PBMW400] strain, W3110 [pFLM922]
Strain and W3110 [pMMW900] strain were acquired.

【0076】これらの菌株を500ml容量坂口フラスコ
(柴田ハリオ社)中20mlの培地−A(アンピシリン5
0μg/ml、dl−デスチオビオチン10mg/l添加)
に接種し、37℃、125ストロークス/分で16時間
振とう培養し変換反応を行った。反応終了後菌体を遠心
除去し、上清のビオチン生成量をLactobacil
lus plantarumを用いたbioassay
法にて測定した。結果を表6に示す。
These strains were mixed with 20 ml of Medium-A (ampicillin 5) in a 500 ml Sakaguchi flask (Shibata Hario Co.).
0 μg / ml, dl-desthiobiotin 10 mg / l added)
The cells were inoculated with the strain and incubated at 37 ° C. for 125 hours at 125 strokes / min to carry out a conversion reaction. After the reaction was completed, the bacterial cells were removed by centrifugation and the amount of biotin produced in the supernatant was adjusted to Lactobacil
bioassay using lus plantarum
It was measured by the method. The results are shown in Table 6.

【0077】[0077]

【表6】 [Table 6]

【0078】例14ビオチン変換方法 例13で得られたW3110〔pFLB401〕株、W
3110〔pBMW400〕株、W3110〔pFLM
922〕株、及びW3110〔pMMW900〕株を5
00ml容量坂口フラスコ(柴田ハリオ社)中20mlのデ
スチオビオチン無添加の培地−A(アンピシリン50μ
g/ml添加)に接種し、37℃、125ストロークス/
分で24時間振とう培養し変換反応を行った。反応終了
後菌体を遠心除去し、上清のビオチン生成量をLact
obacillus plantarumを用いたbi
oassay法にて測定した。結果を表7に示す。
Example 14 Biotin conversion method W3110 [pFLB401] strain obtained in Example 13, W
3110 [pBMW400] strain, W3110 [pFLM]
922] strain and W3110 [pMMW900] strain
20 ml Desthiobiotin-free medium-A (ampicillin 50 μm) in a 00 ml Sakaguchi flask (Shibata Hario)
g / ml added), 37 ° C, 125 strokes /
The conversion reaction was carried out by culturing with shaking for 24 hours. After the reaction was completed, the bacterial cells were removed by centrifugation and the amount of biotin produced in the supernatant was adjusted to Lact.
bi using obacillus plantarum
It was measured by the oassay method. The results are shown in Table 7.

【0079】[0079]

【表7】 [Table 7]

【0080】例15ビオチン変換方法 例13で得られたW3110〔pFLM922〕株、及
びW3110〔pMMW900〕株を500ml容量坂口
フラスコ(柴田ハリオ社)中20mlの培地−A(アンピ
シリン50μg/ml添加)に接種し、37℃、125ス
トロークス/分で6時間振とう培養した。その後600
0rpm で10分間遠心分離して集菌後、培地と等量の
0.75% NaCl溶液で2回洗浄し、2mlの0.1
Mトリス塩酸緩衝液(pH7.5、100μg/mlのクロ
ラムフェニコールを含む)に再懸濁し休止菌体とした。
休止菌体1mlに、5mMのグルコース、1mMのL−システ
イン、5mMのFeCl 2 、基質として50μMのdl−
デスチオビオチンを添加し、φ20mmの試験管を用い
て、37℃恒温槽中で150ストロークス/分で30分
間振とうしてビオチン変換反応を行った。反応終了後は
すばやく氷冷し、100℃5分間の加熱後、遠心し、上
清のビオチン量をLactobacillus pla
ntarum(ATCC8014)を用いたbioas
say法にて測定した。結果を表8に示す。
[0080]Example 15Biotin conversion method W3110 [pFLM922] strain obtained in Example 13, and
And W3110 [pMMW900] strain 500ml capacity Sakaguchi
20 ml of Medium-A (Ampi) in a flask (Shibata Hario)
Sillin (50 μg / ml added) at 37 ° C for 125 seconds
The cells were shake-cultured for 6 hours at Trox / min. Then 600
After centrifuging at 0 rpm for 10 minutes to collect the cells,
Wash twice with 0.75% NaCl solution and wash with 2 ml of 0.1
M Tris-HCl buffer (pH 7.5, 100 μg / ml black
Resuspended in lamphenicol) to give resting cells.
To 1 ml of resting cells, 5 mM glucose, 1 mM L-system
In, 5 mM FeCl 2, 50 μM dl- as substrate
Add Desthiobiotin and use a test tube of φ20mm
30 minutes at 150 strokes / min in a 37 ° C constant temperature bath
The biotin conversion reaction was carried out by shaking. After the reaction is over
Quickly cool with ice, heat at 100 ° C for 5 minutes, then centrifuge
The amount of clean biotinLactobacillus pla
ntarumBioas using (ATCC8014)
It was measured by the say method. The results are shown in Table 8.

【0081】[0081]

【表8】 [Table 8]

【0082】[0082]

【発明の効果】ビオチンの効率的な製造方法、特にデス
チオビオチンからビオチンへの効果的な変換方法が提供
される。酵素変換反応液にフラボドキシンを添加するこ
と、又はフラボトキシン遺伝子を添加することで前記変
換効率が高められる。
The present invention provides an efficient method for producing biotin, particularly an efficient method for converting desthiobiotin to biotin. The conversion efficiency can be increased by adding flavodoxin or the flavotoxin gene to the enzyme conversion reaction solution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】例4(2)に記載の大腸菌無細胞抽出液に由来
する55〜80%硫安沈澱画分のDEAEイオン交換ク
ロマトグラフの溶出挙動を表す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the elution behavior of a DEAE ion exchange chromatograph of a 55-80% ammonium sulfate precipitation fraction derived from the Escherichia coli cell-free extract described in Example 4 (2).

【図2】例4(4)に記載の精製蛋白質のSDS−PE
GEを示す。レーン1は分子量マーカーであり、レーン
2は精製蛋白質を示すスケッチ図である。
FIG. 2 SDS-PE of purified protein described in Example 4 (4)
Shows GE. Lane 1 is a molecular weight marker, and lane 2 is a sketch diagram showing the purified protein.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 (C12P 17/18 C12R 1:07) (C12P 17/18 C12R 1:425) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location (C12P 17/18 C12R 1:07) (C12P 17/18 C12R 1: 425)

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酵素変換反応系でデスチオビオチンをビ
オチンに変換するに際し、酵素変換反応液にフラボドキ
シンを添加することを特徴とするデスチオビオチンから
ビオチンへの変換方法。
1. A method for converting desthiobiotin to biotin, which comprises adding flavodoxin to an enzyme conversion reaction solution when converting desthiobiotin to biotin in an enzyme conversion reaction system.
【請求項2】 前記酵素変換反応系がビオチンオペロン
中のbioB遺伝子を有する大腸菌より調製した酵素変
換反応液からなる請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the enzyme conversion reaction system comprises an enzyme conversion reaction solution prepared from Escherichia coli having the bioB gene in the biotin operon.
【請求項3】 前記bioB遺伝子がプラスミドにより
担持されている、請求項2に記載の方法。
3. The method according to claim 2, wherein the bioB gene is carried by a plasmid.
【請求項4】 前記bioB遺伝子が高発現bioB遺
伝子である、請求項3に記載の方法。
4. The method according to claim 3, wherein the bioB gene is a highly expressed bioB gene.
【請求項5】 前記フラボドキシンが大腸菌フラボドキ
シンである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方
法。
5. The method according to claim 1, wherein the flavodoxin is Escherichia coli flavodoxin.
【請求項6】 前記フラボドキシンを、プラスミド中の
フラボドキシン遺伝子の発現により提供する、請求項1
又は5に記載の方法。
6. The flavodoxin is provided by expression of the flavodoxin gene in a plasmid.
Or the method according to 5.
【請求項7】 前記bioB遺伝子及び前記フラボドキ
シン遺伝子が同一のプラスミドにより担持されている、
請求項3,4又は6に記載の方法。
7. The bioB gene and the flavodoxin gene are carried by the same plasmid,
The method according to claim 3, 4 or 6.
【請求項8】 培養系又は休止菌体系でデスチオビオチ
ンをビオチンに変換する方法であって、該培養系又は休
止菌体系の菌体がフラボドキシン遺伝子を担持するプラ
スミドを有することを特徴とする、デスチオビオチンか
らビオチンへの変換方法。
8. A method for converting desthiobiotin into biotin in a culture system or a resting cell system, wherein the cells of the culture system or the resting cell system have a plasmid carrying a flavodoxin gene. How to convert desthiobiotin to biotin.
【請求項9】 前記菌体が大腸菌の菌体である、請求項
8に記載の方法。
9. The method according to claim 8, wherein the bacterial cell is an Escherichia coli bacterial cell.
【請求項10】 前記フラボドキシン遺伝子が大腸菌フ
ラボドキシン遺伝子である、請求項8又は9に記載の方
法。
10. The method according to claim 8 or 9, wherein the flavodoxin gene is an Escherichia coli flavodoxin gene.
【請求項11】 前記菌体が、ビオチンオペロン中の少
なくともbioB遺伝子を担持するプラスミドを有する
請求項8に記載の方法。
11. The method according to claim 8, wherein the bacterial cell has a plasmid carrying at least the bioB gene in the biotin operon.
【請求項12】 前記bioB遺伝子が高発現bioB
遺伝子である、請求項11に記載の方法。
12. The bioB gene highly expressing the bioB gene
The method according to claim 11, which is a gene.
【請求項13】 前記フラボドキシン遺伝子及び前記b
ioB遺伝子が同一のプラスミドにより担持されてい
る、請求項8〜12のいずれか1項に記載の方法。
13. The flavodoxin gene and the b
The method according to any one of claims 8 to 12, wherein the ioB gene is carried by the same plasmid.
【請求項14】 ビオチンの製造方法であって、ビオチ
ンオペロン、及びプラスミドに担持されたフラボドキシ
ン遺伝子を有する微生物を培養することを特徴とする方
法。
14. A method for producing biotin, which comprises culturing a microorganism having a biotin operon and a flavodoxin gene carried on a plasmid.
【請求項15】 前記ビオチンオペロンがプラスミドに
担持されている、請求項14に記載の方法。
15. The method according to claim 14, wherein the biotin operon is carried on a plasmid.
【請求項16】 前記微生物が大腸菌である、請求項1
4に記載の方法。
16. The method according to claim 1, wherein the microorganism is Escherichia coli.
The method according to 4.
【請求項17】 前記ビオチンオペロン及びフラボドキ
シン遺伝子が同一のプラスミドに担持されている、請求
項14又は15に記載の方法。
17. The method according to claim 14 or 15, wherein the biotin operon and flavodoxin gene are carried on the same plasmid.
【請求項18】 前記ビオチンオペロン及びフラボドキ
シン遺伝子が大腸菌に由来するものである、請求項14
〜17のいずれか1項に記載の方法。
18. The biotin operon and flavodoxin gene are derived from Escherichia coli.
The method according to any one of items 1 to 17.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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