JPH09220090A - New thermolysin-like protease and its use - Google Patents

New thermolysin-like protease and its use

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Publication number
JPH09220090A
JPH09220090A JP33093896A JP33093896A JPH09220090A JP H09220090 A JPH09220090 A JP H09220090A JP 33093896 A JP33093896 A JP 33093896A JP 33093896 A JP33093896 A JP 33093896A JP H09220090 A JPH09220090 A JP H09220090A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
residue
amino acid
thermolysin
protease
benzyloxycarbonyl
Prior art date
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Pending
Application number
JP33093896A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Hanzawa
敏 半澤
Masatake Oe
正剛 大江
Toshio Miyake
俊男 三宅
Shunichi Kidokoro
俊一 城所
Kimiko Endo
きみ子 遠藤
Akimitsu Wada
昭允 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sagami Chemical Research Institute
Tosoh Corp
Original Assignee
Sagami Chemical Research Institute
Tosoh Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sagami Chemical Research Institute, Tosoh Corp filed Critical Sagami Chemical Research Institute
Priority to JP33093896A priority Critical patent/JPH09220090A/en
Publication of JPH09220090A publication Critical patent/JPH09220090A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject new enzyme improved in stability, having a thermolysin-like protease activity and useful for highly effectively synthesizing the precursor of an artificial sweetener, aspartame, etc., by changing amino acids at the specific site of thermolysin. SOLUTION: The volume of a pore expressed by an electron density and surrounded by at least the 144-Leu, 149-Thr, 240-Ala, 270-Ala and 288-Ala in thermolysin having an amino acid sequence of the formula is changed by replacing one or more of the amino acid residues with one or more of amino acid residues having larger hydrophobicity and bulkiness than those of the above amino acid residues or by giving an influence to the amino acid residues surrounding the pore of the electron density to obtain the new thermolysin-like protease in which the pore is partially filled to reduce its volume. The new thermolysin-like protease is improved in stability and useful for the efficient production of a precursor for synthesizing an artificial sweetener, α-L-aspartyl-L- phenylalanine methyl ester (aspartame), etc.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水溶性媒体中でN
−ベンジルオキシカルボニルアスパラギン酸(以降、Z
−Asp、と略記し、このZ−AspはZ−L−Asp
又はZ−Aspラセミ体を意味する)及びフェニルアラ
ニンメチルエステル(以降、PMと略記し、このPMは
L−PM又はPMラセミ体を意味する)のカップリング
にサーモライシン様プロテアーゼを使用して、酵素反応
によりベンジルオキシカルボニル−α−L−アスパルチ
ル−L−フェニルアラニンメチルエステル(以降、Z−
APMに略記する)を合成する改善された方法に関連す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to N in an aqueous medium.
-Benzyloxycarbonyl aspartic acid (hereinafter Z
-Asp is abbreviated, and this Z-Asp is ZL-Asp.
Or Z-Asp racemate) and phenylalanine methyl ester (hereinafter abbreviated as PM, where PM means L-PM or PM racemate) using a thermolysin-like protease for enzymatic reaction. Benzyloxycarbonyl-α-L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester (hereinafter referred to as Z-
Abbreviation for APM).

【0002】この発明は高度に安定化された新規なサー
モライシン様プロテアーゼにも関連する。
The present invention also relates to novel highly stabilized thermolysin-like proteases.

【0003】Z−APMは砂糖の約200倍の甘味度を
有し、苦味が残らない等の優れた嗜好性を有する重要な
人工甘味料であるα−L−アスパルチル−L−フェニル
アラニンメチルエステル(以降、APMと略記する)の
合成の前駆体である。
[0003] Z-APM has a sweetness of about 200 times that of sugar, and is an important artificial sweetener having excellent palatability such as no remaining bitterness, α-L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester ( Hereinafter, it is abbreviated as APM).

【0004】[0004]

【従来の技術】水溶性媒体中でN−ベンジルオキシカル
ボニルアスパラギン酸及びフェニルアラニンメチルエス
テルのカップリングにサーモライシン様プロテアーゼを
使用して、酵素反応によりベンジルオキシカルボニル−
α−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチルエ
ステルを酵素反応により合成する方法は、特開平8−1
96292に記載されている。このプロセスにおいて
は、Z−AspとL−PMがほぼ等モル使用され、反応
系のpHが4.5〜6.0の範囲であり、高濃度の塩が
必要であり、反応中のサーモライシンの活性はかなり高
いが、反応開始時と比較して、反応終了時における酵素
の活性低下は著しいことが分かっており、この低下は酵
素の使用量が大きくなり、コストアップに繋がってしま
う。
PRIOR ART A thermolysin-like protease is used for the coupling of N-benzyloxycarbonylaspartic acid and phenylalanine methyl ester in an aqueous medium, and benzyloxycarbonyl-
A method for synthesizing α-L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester by an enzymatic reaction is described in JP-A-8-1.
96292. In this process, Z-Asp and L-PM are used in almost equimolar amounts, the pH of the reaction system is in the range of 4.5 to 6.0, a high concentration of salt is required, and the amount of thermolysin in the reaction is increased. Although the activity is quite high, it is known that the activity of the enzyme at the end of the reaction is significantly lower than that at the start of the reaction, and this decrease leads to an increase in the amount of the enzyme used and an increase in cost.

【0005】ここで、本発明をさらに理解するために、
サーモライシン及びその安定性に関する情報を以下に示
す。
Now, in order to further understand the present invention,
Information on thermolysin and its stability is given below.

【0006】サーモライシンはバチルス・サーモプロテ
オリチカス(Bacillus thermoproteo-lyticus )の培養
液中に最初に発見された金属プロテアーゼである(End
o,S.(1962) J. Fermentation Tech.,40, 346-353 )。
そのアミノ酸配列(Titani,K.,etal., (1972) Nature N
ew Biol., 238 , 35-37; EP-A-0418625; Miki, Y.(199
4),J. Mol. Biol. 160 , 623-639)や三次元構造(Vrien
d,G.(1993), J. Computer- Aided Molecular Design, 7
, 367-396 ; Holmes, M.A. and Mattews, B.W.,(198
2), J. Mol.Biol. 160, 623-639)及び触媒機構(Kester,
R.,K., andMattews B.W.,(1982) J. Biol. Chem. 252,
7704-7710)が記載されている。
[0006] Thermolysin is a metalloprotease first discovered in the culture solution of Bacillus thermoproteo-lyticus (End.
O, S. (1962) J. Fermentation Tech., 40 , 346-353).
Its amino acid sequence (Titani, K., et al., (1972) Nature N
ew Biol., 238 , 35-37; EP-A-0418625; Miki, Y. (199
4), J. Mol. Biol. 160 , 623-639) and three-dimensional structure (Vrien
d, G. (1993), J. Computer- Aided Molecular Design, 7
, 367-396; Holmes, MA and Mattews, BW, (198
2), J. Mol. Biol. 160 , 623-639) and catalytic mechanism (Kester,
R., K., and Mattews BW, (1982) J. Biol. Chem. 252 ,
7704-7710) is described.

【0007】これらの記載によると、サーモリラインの
分子中に含まれる亜鉛イオンと同様に143番目のグル
タミン酸残基及び231番目のヒスチジンが、サーモラ
イシンにおけるプロテアーゼ活性の発現に対して重要で
あることが指摘された。これ以後、これらの143番目
及び231番目のアミノ酸残基をプロテアーゼ反応に対
する触媒残基と略記する。
According to these descriptions, it is pointed out that the glutamic acid residue at position 143 and histidine at position 231 are important for the expression of protease activity in thermolysin as well as the zinc ion contained in the molecule of thermolyline. Was done. Hereinafter, these 143rd and 231st amino acid residues are abbreviated as catalytic residues for protease reaction.

【0008】サーモライシンと同様のアミノ酸配列を有
し、サーモライシンと同じ様な触媒活性を有するプロテ
アーゼが文献(例えば、Imanaka, et. al., (1986) Nat
ure,324 , 695-697)に報告された。サーモライシンのア
ミノ酸配列の特定の場所に変異を導入することに関する
研究も文献(Kubo, M., et al,(1992) Appl.Environ.
Microbiol., 58, 3779-3787 )及び特許出願(EP-A-
0.616.033)に報告されている。その特許出願におい
て、144番目、150番目、187番目及び227番
目への変異導入は、酵素活性を向上することが示されて
いる。これ以降、野性型サーモライシンのZ−APM合
成活性値の0.2〜10倍活性値が高いプロテアーゼを
“サーモライシン様プロテアーゼ”と略記する。
A protease having an amino acid sequence similar to that of thermolysin and having a catalytic activity similar to that of thermolysin is described in the literature (eg, Imanaka, et. Al., (1986) Nat.
ure, 324 , 695-697). Studies on introducing mutations at specific positions in the amino acid sequence of thermolysin have also been reported (Kubo, M., et al , (1992) Appl. Environ.
Microbiol., 58, 3779-3787) and patent application (EP-A-
0.616.033). In that patent application, mutagenesis at positions 144, 150, 187 and 227 was shown to improve enzyme activity. Hereinafter, a protease having an activity value 0.2 to 10 times higher than the activity value of wild-type thermolysin for synthesizing Z-APM is abbreviated as "thermolysin-like protease".

【0009】この様に、ここで言う“サーモライシン様
プロテアーゼ”とは、アミノ酸配列が配列表1に示すア
ミノ酸配列と一致するプロテアーゼか、又は、配列表1
に示すアミノ酸配列において、一つ又はそれ以上のアミ
ノ酸残基が他のアミノ酸残基により置換されているプロ
テアーゼ、又は、一か所もしくはそれ以上の場所に、一
残基もしくはそれ以上のアミノ酸残基が挿入されている
か、もしくは、一つ以上のアミノ酸残基が脱落している
アミノ酸配列を有する金属プロテアーゼである。
As described above, the term "thermolysin-like protease" as used herein refers to a protease whose amino acid sequence matches the amino acid sequence shown in Sequence Listing 1, or Sequence Listing 1.
In the amino acid sequence shown in, one or more amino acid residues are replaced with other amino acid residues, or one or more amino acid residues at one or more positions. Or a metalloprotease having an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are omitted.

【0010】野性型サーモライシンや、その様にして変
異を導入したサーモライシンは、中性付近の緩衝液では
非常に安定であり、その様なpHでは非常に活性が高
い。サーモライシン及び“サーモライシン様プロテアー
ゼ”の安定性は、pHが約4.5〜6の範囲の弱酸中で
は減少する;サーモライシンはpHが4以下では完全に
失活することが知られている。
[0010] Wild-type thermolysin and thermolysin into which a mutation is introduced in this way are very stable in a buffer solution near neutrality, and have very high activity at such a pH. The stability of thermolysin and "thermolysin-like proteases" is diminished in weak acids at pH's in the range of about 4.5-6; thermolysin is known to be completely inactivated below pH 4.

【0011】さらに、サーモライシンの安定性は、ベン
ジルオキシカルボニル−α−アスパラギン酸(以降、Z
−Aspと略記する。)の濃度により変化することが知
られており(特開平8−131170)、その中で、サ
ーモライシンは、30倍以上のモル比でZ−Aspを存
在させると安定化し、また、この効果はZ−APMの合
成のためのカップリング反応に有利であるかもしれない
と記載されている。しかしながら、この特許において
は、長時間に亘るZ−APMの合成の間のサーモライシ
ンの安定性や、非常に低い活性触媒の濃度におけるZ−
APMカップリング生成反応については全く記述されて
いない。
Further, the stability of thermolysin is determined by the fact that benzyloxycarbonyl-α-aspartic acid (hereinafter Z
-Abbreviated as Asp. ) Is known to change depending on the concentration (Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-131170), in which thermolysin is stabilized by the presence of Z-Asp in a molar ratio of 30 times or more, and this effect is Z. -It is stated that it may be advantageous for coupling reactions for the synthesis of APM. However, in this patent, the stability of thermolysin during the synthesis of Z-APM over a long period of time and the Z- at very low active catalyst concentrations were observed.
The APM coupling formation reaction is not described at all.

【0012】また、本発明者等の最近の検討により、p
H=4.5〜6の範囲では、そのカップリング反応にお
いて、この酵素の安定性が十分でなく、0.3モル/リ
ットル以上のZ−Asp濃度でも、このカップリング反
応は効率的に実施できないことが明らかとなった。
Further, according to the recent study by the present inventors, p
In the range of H = 4.5 to 6, the stability of the enzyme is not sufficient in the coupling reaction, and the coupling reaction is efficiently performed even at a Z-Asp concentration of 0.3 mol / liter or more. It became clear that it was not possible.

【0013】一方、文献(Nakanishi et al (1990) App
l. Microbiol. Biotechnol. 32,633-636)によると、Z
−Aspの存在はかえってサーモライシンの安定性に悪
影響を及ぼすことが示されている。
On the other hand, the literature (Nakanishi et al (1990) App
L. Microbiol. Biotechnol. 32 , 633-636).
On the contrary, the presence of Asp has been shown to adversely affect the stability of thermolysin.

【0014】他方、サーモライシンと反対に、pH=7
付近でZ−APMの不安定であり、pH=4.5〜6の
弱酸中でより安定である。
On the other hand, contrary to thermolysin, pH = 7
The Z-APM is unstable in the vicinity and more stable in weak acids with pH = 4.5-6.

【0015】pH=7付近でのZ−APMの不安定性と
pH=4.5〜6付近でのサーモライシンの不安定性
は、サーモライシンを使用するZ−APMの合成を効率
良く進めるのに大きな障害となっている。pH=7付近
でサーモライシンを使用してZ−AspとPMとのカッ
プリング反応によりZ−APMを合成する場合は、生成
したZ−APMと出発原料のPMが分解し、サーモライ
シンが安定であるが、Z−APMの回収率が低下すると
いう問題がある。また、pH=4.5〜6付近でこの反
応を実施すると、サーモライシンが活性低下するという
傾向があり、原料および生成物は安定であるがZ−AP
Mの効率的合成は困難である。
The instability of Z-APM near pH = 7 and the instability of thermolysin near pH = 4.5-6 are major obstacles to the efficient synthesis of Z-APM using thermolysin. Has become. When Z-APM is synthesized by the coupling reaction of Z-Asp and PM using thermolysin at around pH = 7, the produced Z-APM and PM as the starting material are decomposed, and thermolysin is stable. , Z-APM recovery rate decreases. Further, when this reaction is carried out at around pH = 4.5 to 6, the activity of thermolysin tends to decrease, and the raw material and the product are stable, but Z-AP
Efficient synthesis of M is difficult.

【0016】従って、pH=4.5〜6付近でのサーモ
ライシンの安定性を改善すれば、Z−APMをこのpH
領域で効率的に合成することができる。
Therefore, if the stability of thermolysin around pH = 4.5 to 6 is improved, Z-APM can be treated at this pH.
It can be efficiently synthesized in the area.

【0017】先行文献としての(特開平6−18176
1)には、144番目ロイシン残基、150番目アスパ
ラギン酸残基、187番目のグルタミン酸残基及び22
7番目のアスパラギン残基の少なくとも1つのアミノ酸
残基が他のアミノ酸残基と置換することにより、Z−A
PM分解及びZ−APM合成に対する酵素活性が改善さ
れたことが開示されている。ここでは、Z−Asp/P
Mのモル比が約0.5であり、pH=7付近でZ−AP
Mが分解又は合成がされた。しかしながら、このプロテ
アーゼの安定性、特に、pH=7以下で、Z−Asp/
PMのモル比が0.8〜1.7でのZ−APMの合成に
使用された場合の安定性については、全く検討されてい
ない。
As a prior art document (Japanese Patent Laid-Open No. 6-18176)
In 1), the 144th leucine residue, the 150th aspartic acid residue, the 187th glutamic acid residue and 22
By substituting at least one amino acid residue of the 7th asparagine residue with another amino acid residue, ZA
It is disclosed that the enzymatic activity for PM degradation and Z-APM synthesis is improved. Here, Z-Asp / P
The molar ratio of M is about 0.5, and Z-AP is around pH = 7.
M was decomposed or synthesized. However, the stability of this protease, in particular Z-Asp /
The stability when used for the synthesis of Z-APM at a PM molar ratio of 0.8 to 1.7 has not been investigated at all.

【0018】他の先行文献として既述の特開平8−13
1170には、N−保護アミノ酸の添加による金属プロ
テアーゼの安定化について開示されている。ここでは、
Z−Asp/PMのモル比が約0.5であり、pH=6
付近でZ−APMが分解又は合成がされた。しかしなが
ら、この文献においても、このプロテアーゼの安定性、
特に、pH=6以下で、Z−Asp/PMのモル比が
0.8〜1.7でのZ−APMの合成に使用された場合
の安定性については、全く検討されていない。
As another prior art document, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 8-13
1170 discloses the stabilization of metalloproteases by the addition of N-protected amino acids. here,
Z-Asp / PM molar ratio is about 0.5, pH = 6
Z-APM was decomposed or synthesized in the vicinity. However, even in this document, the stability of this protease,
In particular, the stability when used for the synthesis of Z-APM at pH = 6 or less and a Z-Asp / PM molar ratio of 0.8 to 1.7 has not been studied at all.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】従って、酵素の活性低
下を少なくするプロセスの改善が必要性が存在してい
た。さらに、基質のモル比及びpH領域に関してより柔
軟な反応条件が期待されている。
Accordingly, there is a need for improved processes that reduce the loss of enzyme activity. In addition, more flexible reaction conditions are expected in terms of substrate molar ratio and pH range.

【0020】本発明の目的は、上述の様な課題を解決
し、従来のサーモライシン様プロテアーゼの安定性、特
に、約4.5〜6.0のpH領域での安定性を向上さ
せ、この安定化されたサーモライシン様プロテアーゼを
Z−AspとL−PMとのカップリング反応に使用し
て、ベンジルオキシカルボニル−α−L−アスパルチル
−L−フェニルアラニンメチルエステルを合成して、こ
の合成方法の効率を向上する方法を提供することにあ
る。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and improve the stability of conventional thermolysin-like proteases, particularly in the pH range of about 4.5 to 6.0, and to improve the stability. Was used in the coupling reaction of Z-Asp with L-PM to synthesize benzyloxycarbonyl-α-L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester, and to improve the efficiency of this synthetic method. It is to provide a way to improve.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】発明者等は、文献(Vrie
nd,G. and Eijsink, V.(1993), J. Computer-Aided Mol
ecular Design, 7, 367-396; Holmes, M.A. and Mattew
s, B.W.,(1982), J.Mol.Biol. 160,623-639)に明かにさ
れているサーモライシンの立体構造を詳細に解析した結
果、酵素分子中央部に空隙が存在し、この空隙を埋める
ことが出来れば、サーモリシン様プロテアーゼの安定性
を向上させることが可能であることを突き止めた。さら
に、詳細に検討した結果、そのサーモリシン様プロテア
ーゼにおいて、144番目のロイシン残基、149番目
のスレオニン残基、240番目のアラニン残基、270
番目のアラニン残基、288番目のアラニン残基により
囲まれている電子密度における空孔の容積を、それらの
残基の一つ又はそれ以上のアミノ酸残基が、そのアミノ
酸残基よりも疎水性又はかさの大きいアミノ酸残基によ
り置換していることにより、又は、電子密度の空孔を囲
むアミノ酸残基に影響を与える(その周辺の部位のアミ
ノ酸置換を行う)ことにより、その空孔の少なくとも一
部が埋められ、その空孔の容積を減少させることが可能
であること、及び、この様なサーモライシン様プロテア
ーゼは、低pHやZ−Aspの濃度が高い状態におい
て、他のプロテアーゼよりも安定性が優れていることを
見出だし、本発明を完成するに至った。
[Means for Solving the Problems]
nd, G. and Eijsink, V. (1993), J. Computer-Aided Mol
ecular Design, 7, 367-396; Holmes, MA and Mattew
s, BW, (1982), J. Mol. Biol. 160, 623-639), the detailed analysis of the three-dimensional structure of thermolysin revealed that there was a void in the center of the enzyme molecule, and that this void should be filled. It has been found that the stability of thermolysin-like protease can be improved if the above is achieved. Furthermore, as a result of detailed examination, in the thermolysin-like protease, a leucine residue at the 144th position, a threonine residue at the 149th position, an alanine residue at the 240th position, 270
The volume of the vacancy at the electron density surrounded by the alanine residue at position 288, the alanine residue at position 288, and one or more amino acid residues of those residues are more hydrophobic than the amino acid residue. Or by substituting with a bulky amino acid residue, or by affecting the amino acid residue surrounding the hole of electron density (performing amino acid substitution in the surrounding region), It is partially filled, and it is possible to reduce the volume of its pores, and such thermolysin-like protease is more stable than other proteases at low pH and high Z-Asp concentration. It was found that the properties are excellent, and the present invention has been completed.

【0022】即ち、本発明は、水溶性媒体中で、Z−A
spとPMとのカップリング反応にサーモライシン様プ
ロテアーゼを使用する酵素反応によるZ−APMの合成
方法において、配列表1のアミノ酸配列を有するサーモ
ライシン中に存在し、少なくとも144番目のロイシン
残基、149番目のスレオニン残基、240番目のアラ
ニン残基、270番目のアラニン残基、288番目のア
ラニン残基により囲まれている電子密度における空孔の
容積を、それらの残基の一つ又はそれ以上のアミノ酸残
基が、そのアミノ酸残基よりも疎水性及び嵩の大きいア
ミノ酸残基により置換していることにより、又は、電子
密度の空孔を囲むアミノ酸残基に影響を与える(その周
辺の部位のアミノ酸置換を行う)ことにより、その空孔
の少なくとも一部が埋められ、その空孔の容積が減少し
ている新規なサーモリシン様プロテアーゼを使用するこ
とを特徴とする酵素反応によるZ−APM合成方法、特
に、置換するアミノ酸残基としては、ヒスチジン、イソ
ロイシン、ロイシン、フェニルアラニン、スレオニン、
チロシン及びバリンの群から選ばれるアミノ酸残基が好
ましく、さらに、144番目のロイシン残基がフェニル
アラニン残基又はチロシン残基で置換されることを特徴
とする新規なサーモライシン様プロテアーゼを使用する
ことが特に好ましい。
That is, according to the present invention, ZA is used in an aqueous medium.
In a method for synthesizing Z-APM by an enzymatic reaction using a thermolysin-like protease in a coupling reaction between sp and PM, at least the 144th leucine residue and the 149th leucine residue present in the thermolysin having the amino acid sequence of Sequence Listing 1 Of the hole density at the electron density surrounded by the threonine residue, the 240th alanine residue, the 270th alanine residue, and the 288th alanine residue of one or more of those residues. Amino acid residues are substituted by amino acid residues that are more hydrophobic and bulkier than that amino acid residue, or affect the amino acid residues that surround the electron density vacancy ( By performing amino acid substitution), at least a part of the vacancy is filled, and the volume of the vacancy is reduced. Z-APM synthesizing method according to the enzyme reaction, characterized by the use of lysine-like proteases, in particular, the amino acid residue to be substituted, histidine, isoleucine, leucine, phenylalanine, threonine,
An amino acid residue selected from the group of tyrosine and valine is preferable, and it is particularly preferable to use a novel thermolysin-like protease characterized in that the leucine residue at position 144 is replaced with a phenylalanine residue or a tyrosine residue. preferable.

【0023】以下の表1に、アミノ酸残基のかさの大き
さ(単位:cm3/mol,文献(Zamyatnin, A.A.(198
4) Ann. Rev. Biophys. Bioeng.,13, 145-165) からの
値)及び疎水性の大きさ(π値,文献(Fauchere, J.L.
and Pliska, V.(1983) Eur.J. Med Chem., 18, 369-37
5)からの値)を示す。
In Table 1 below, the bulk size of amino acid residues (unit: cm 3 / mol, reference (Zamyatnin, AA (198
4) Ann. Rev. Biophys. Bioeng., 13, 145-165) and hydrophobicity (π value, reference (Fauchere, JL
and Pliska, V. (1983) Eur. J. Med Chem., 18, 369-37
The value from (5)) is shown.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】この表からも明らかな様に、もとのアミノ
酸残基よりもかさの大きなアミノ酸残基を選んで置換す
ればよく、例えば、144番目のロイシン残基に対して
は、チロシン残基及びフェニルアラニン残基が適当であ
り、フェニルアラニン残基の方が、かさが大きいばかり
でなく、疎水性も大きく好ましい。149番目のスレオ
ニン残基に対しては、チロシン残基及びフェニルアラニ
ン残基の他に、イソロイシン、ヒスチジン及びバリンも
適当となる。特に、ヒスチジン以外はかさが大きいばか
りでなく、疎水性も大きく好ましい。
As is clear from this table, an amino acid residue having a larger bulk than the original amino acid residue may be selected and substituted. For example, for the leucine residue at the 144th position, a tyrosine residue is used. And a phenylalanine residue are suitable, and a phenylalanine residue is preferable because it has not only a large bulkiness but also a large hydrophobicity. For the 149th threonine residue, isoleucine, histidine and valine are also suitable in addition to the tyrosine residue and phenylalanine residue. In particular, other than histidine, it is preferable because not only is it bulky but also hydrophobic.

【0026】また、このZ−APMの合成条件として、
その水溶性媒体のpH=4.3〜8.0、Z−Asp/
PMのモル比が0.8〜1.7(通常は1:2)の範
囲、Z−Aspの仕込み濃度が0.2モル/kg以上で
あることも特徴とし、特開平6−181761に記載さ
れている従来のサーモライシン様プロテアーゼは使用で
きない様な新規な反応系でのZ−APMの合成に使用す
る方法にも関する。
The conditions for synthesizing the Z-APM are as follows:
PH of the aqueous medium = 4.3-8.0, Z-Asp /
JP-A-6-181761, characterized in that the molar ratio of PM is in the range of 0.8 to 1.7 (usually 1: 2) and the concentration of Z-Asp charged is 0.2 mol / kg or more. The present invention also relates to a method used for synthesizing Z-APM in a novel reaction system in which the conventional thermolysin-like protease cannot be used.

【0027】アミノ酸残基を置換する方法としては、特
開平6−181761にも記述されているM13ファー
ジ変異生成方法(Vandeyar M.,et al., (1988) Gene,
65,129)がある。この方法は、最初に、プラスミドpU
CTZ55よりSphI−BamHI断片を取り出し、
制限酵素SphIとBamHIで消化したM13mp1
9に組み換えることにより、組み換え体ファージM13
TZSp−Bcを作製する。この組み換え体ファージM
13TZBa−Spを鋳型とし、変異導入プライマーと
逆方向プライマーを用いてPCR反応にて両プライマー
間を増幅し、得られる変異導入DNA断片を制限酵素
phIとBamHIにて消化し、プラスミドpUBTZ
2のSphI−BamHI断片と置き換え、大腸菌に形
質転換することにより変異体が得られる方法である。
As a method for substituting an amino acid residue, a method of mutagenesis of M13 phage described in JP-A-6-181761 (Vandeyar M., et al., (1988) Gene,
65 , 129). This method was first carried out on the plasmid pU.
Taking out the Sph I- Bam HI fragment from CTZ55 ,
M13mp1 digested with restriction enzymes Sph I and Bam HI
Recombinant phage M13
Make TZSp-Bc. This recombinant phage M
Using 13TZBa-Sp as a template, a primer for mutagenesis and a reverse primer were used to amplify between both primers by PCR reaction, and the resulting mutagenized DNA fragment was used as a restriction enzyme S.
Digested with ph I and Bam HI, and plasmid pUBTZ
In this method, the mutant is obtained by replacing the Sph I- Bam HI fragment of No. 2 with E. coli and transforming it.

【0028】組み換え体ファージM13TZBa−Sp
を鋳型とし、順方向変異導入プライマーとM13逆方向
変異導入プライマーを用い、PCR反応にて両プライマ
ー間を増幅する(PCR1)。これとは別にM13TZ
Ba−Spを鋳型とし、逆方向変異導入プライマーとM
13順方向変異導入プライマーを用い、PCR反応にて
両プライマー間を増幅する(PCR2)。反応液中のプ
ライマーを除去した後、変異導入された両DNA断片と
M13順方向変異導入プライマー及びM13逆方向変異
導入プライマーを用い、PCR反応にて両DNA断片を
伸長させる(PCR3)。得られる変異導入されたDN
A断片を制限酵素SphIとBamHIにて消化し、プ
ラスミドpUBTZ2のSphI−BamHI断片と置
き換え、大腸菌に形質転換することにより変異体が得ら
れる。この構築方法を図4に示す。
Recombinant phage M13TZBa-Sp
Is used as a template and a forward mutagenesis primer and a M13 reverse mutagenesis primer are used to amplify between both primers by PCR reaction (PCR1). Apart from this, M13TZ
Using Ba-Sp as a template, a reverse mutagenesis primer and M
Using 13 forward mutation-introducing primers, amplification between both primers is performed by PCR reaction (PCR2). After removing the primers in the reaction solution, both mutated DNA fragments and the M13 forward mutagenesis primer and the M13 reverse mutagenesis primer are used to extend both DNA fragments by PCR reaction (PCR3). The resulting mutagenized DN
The A fragment is digested with restriction enzymes Sph I and Bam HI, replaced with the Sph I- Bam HI fragment of the plasmid pUBTZ2, and transformed into Escherichia coli to obtain a mutant. This construction method is shown in FIG.

【0029】以下の実施例及び比較例により本発明を具
体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何等
制限されるものではない。
The present invention will be specifically described with reference to the following examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0030】[0030]

【実施例】【Example】

実施例1 前述したサーモライシンと同一のアミノ酸配列を有する
プロテアーゼの遺伝子nprMを用いた表記プロテアー
ゼの製造方法について説明する。なお、以下、npr
遺伝子にコードされたプロテアーゼを野性型酵素と呼
ぶ。即ち、野性型酵素の144番目のロイシン残基をフ
ェニルアラニン残基またはチロシン残基に置換する方法
を述べる。
Example 1 A method for producing the above-mentioned protease using the gene npr M of protease having the same amino acid sequence as thermolysin described above will be described. In the following, npr M
The protease encoded by the gene is called a wild-type enzyme. That is, a method for substituting the 144th leucine residue of the wild-type enzyme with a phenylalanine residue or a tyrosine residue will be described.

【0031】nprMを含むプラスミドpMK1の1μ
gを20マイクロリットルの反応液(50mM トリス
−塩酸緩衝液 pH7.5、10mM 塩化マグネシウ
ム、100mM 塩化ナトリウム、1mM DTT)に
於いて、BamHI、PstIの各5ユニットにより3
7℃で2時間分解させた。このサンプルから1%アガロ
ースゲル電気泳動で約3.7kbのDNA断片を分離
し、バイオ101社ジーンクリーンDNA精製キットを
用いて精製した。
1 μ of plasmid pMK1 containing npr M
g in 20 microliters of a reaction solution (50 mM Tris-hydrochloric acid buffer pH 7.5, 10 mM magnesium chloride, 100 mM sodium chloride, 1 mM DTT) with 3 units each of 5 units of Bam HI and Pst I.
It was decomposed at 7 ° C. for 2 hours. A DNA fragment of about 3.7 kb was separated from this sample by 1% agarose gel electrophoresis and purified using Gene Clean DNA Purification Kit of Bio 101.

【0032】一方、プラスミドベクターpUC9の1μ
gを含む20マイクロリットルの反応液(50mM ト
リス−塩酸緩衝液 pH7.5、10mM 塩化マグネ
シウム、100mM 塩化ナトリウム、1mM DT
T)に於いて、PstI−BamHIの各5ユニットに
よって37℃で2時間反応させた。
On the other hand, 1 μ of the plasmid vector pUC9
20 microliters of reaction solution containing 50 g (50 mM Tris-HCl buffer pH 7.5, 10 mM magnesium chloride, 100 mM sodium chloride, 1 mM DT
In T), 5 units each of Pst I- Bam HI were reacted at 37 ° C. for 2 hours.

【0033】このようにして得られたpMK1のnpr
M遺伝子のPstI−BamHI断片とpUC9のPs
I−BamHIの消化物を宝酒造社製DNAライゲー
ションキットを用いて反応させ、常法にしたがって大腸
菌JM109に形質転換し、nprM遺伝子のPst
BamHI断片を持つ組換え体プラスミド(pUCT
Z55)を得た(図1)。
NPr of pMK1 thus obtained
Pst I- Bam HI fragment of M gene and Ps of pUC9
The digested product of t I- Bam HI was reacted with a DNA ligation kit manufactured by Takara Shuzo, and transformed into Escherichia coli JM109 according to a conventional method, and Pst I of npr M gene was transformed.
-Recombinant plasmid with Bam HI fragment (pUCT
Z55) was obtained (FIG. 1).

【0034】さらにプラスミドpUCTZ55の1μg
を20マイクロリットルの反応液(50mM トリス−
塩酸緩衝液 pH7.5、10mM 塩化マグネシウ
ム、100mM 塩化ナトリウム、1mM DTT)に
おいて、SphI及びBamHIの各5ユニットを加え
て37℃で2時間分解させた。このサンプルから1%ア
ガロースゲル電気泳動で約730kbのDNA断片を分
離し、バイオ101社ジーンクリーンDNA精製キット
を用いて精製した。
Furthermore, 1 μg of the plasmid pUCTZ55
20 microliter of reaction solution (50 mM Tris-
Hydrochloric acid buffer solution pH 7.5, 10 mM magnesium chloride, 100 mM sodium chloride, 1 mM DTT), 5 units each of Sph I and Bam HI were added, and the mixture was decomposed at 37 ° C. for 2 hours. A DNA fragment of about 730 kb was separated from this sample by 1% agarose gel electrophoresis and purified using Gene Clean DNA Purification Kit of Bio 101.

【0035】一方、ファージベクターM13mp19の
1μgを、20マイクロリットルの反応液(50mM
トリス−塩酸緩衝液 pH7.5、10mM 塩化マグ
ネシウム、100mM 塩化ナトリウム、1mM DT
T)に於いて、SphI及びBamHIの各5ユニット
を加えて37℃で2時間分解させた。
On the other hand, 1 μg of the phage vector M13mp19 was added to 20 microliters of the reaction solution (50 mM).
Tris-hydrochloric acid buffer pH 7.5, 10 mM magnesium chloride, 100 mM sodium chloride, 1 mM DT
In T), 5 units each of Sph I and Bam HI were added and the mixture was decomposed at 37 ° C. for 2 hours.

【0036】このようにして得られたnprM遺伝子の
SphI及びBamHI断片と、M13mp19のSp
I及びBamHIの分解物とを宝酒造社製DNAライ
ゲーションキットを用いて連結反応を行った。この反応
混合物を、通常の方法で大腸菌JM109に形質転換
し、nprM遺伝子のSphI−BamHI断片を含む
組換え体ファージ(M13TZBa−Sp)を得た(図
2)。
Of the npr M gene thus obtained
Sph I and Bam HI fragments and M13mp19 Sp
A ligation reaction was carried out with the degradation product of h I and Bam HI using a DNA ligation kit manufactured by Takara Shuzo. The reaction mixture was transformed into E. coli JM109 in a conventional manner to obtain a recombinant phage (M13TZBa-Sp) containing Sph I- Bam HI fragment of the npr M gene (Fig. 2).

【0037】得られた組換え体ファージ(M13TZB
a−Sp)から、通常の方法で、1本鎖DNAを調製
し、アミノ酸置換の導入に用いた。
The resulting recombinant phage (M13TZB
Single-stranded DNA was prepared from a-Sp) by a usual method and used for the introduction of amino acid substitution.

【0038】第144番目のロイシン残基のフェニルア
ラニンへの置換に使用されたアミノ酸置換導入用オリゴ
ヌクレオチドを以下のSEQ ID:No.2に示し
た。
The oligonucleotide for introducing amino acid substitution used for the substitution of the leucine residue at the 144th position with phenylalanine was represented by the following SEQ ID: No. 2 is shown.

【0039】 また、チロシンへの置換に使用されたアミノ酸置換導入
用オリゴヌクレオチドを以下のSEQ ID:No.3
に示した。
[0039] In addition, the oligonucleotide for introducing amino acid substitution used for the substitution with tyrosine was represented by the following SEQ ID: No. 3
It was shown to.

【0040】 これらのオリゴヌクレオチドはアプライドバイオシステ
ムズ社製380B型DNA合成装置を用いて作成した。
以下これらを逆方向合成プライマーと呼ぶ。
[0040] These oligonucleotides were prepared using a 380B type DNA synthesizer manufactured by Applied Biosystems.
Hereinafter, these are referred to as reverse synthetic primers.

【0041】調製した一本鎖DNA0.5μgをPCR
反応溶液(67mM トリス(pH8.8)、16.6
mM 硫酸アンモニウム、6.7mM 塩化マグネシウ
ム、10mM 2−メルカプトエタノール、0.2mM
dATP、0.2mM dGTP、0.2mM dT
TP、0.2mM dCTP、 1μM 順方向M13
ユニバーサルプライマー、1μM 逆方向合成プライマ
ー)に溶かして、1ユニットのTth DNAポリメラ
ーゼを加えて、ミネラルオイルを一滴重層し、変性を9
3℃で1分、アニールを45℃で1分、伸長を72℃で
45秒とし、遺伝子の増幅反応を30サイクル繰り返し
た。反応終了後、水層を回収し、常法に従ってフェノー
ル抽出、エタノール沈殿を行い、増幅されたDNAを回
収した。このようにして得られたDNAの半分量を含む
20マイクロリットルの反応液(50mM トリス−塩
酸緩衝液 pH7.5、10mM 塩化マグネシウム、
100mM 塩化ナトリウム 1mM DTT)にBa
HI、SphI各5ユニットを加えて37℃で2時間
反応させた。このようにして変異の導入されたnpr
遺伝子の約730bp断片を得た。
PCR was performed on 0.5 μg of the prepared single-stranded DNA.
Reaction solution (67 mM Tris (pH 8.8), 16.6
mM ammonium sulfate, 6.7 mM magnesium chloride, 10 mM 2-mercaptoethanol, 0.2 mM
dATP, 0.2 mM dGTP, 0.2 mM dT
TP, 0.2 mM dCTP, 1 μM forward M13
Universal primer, 1 μM reverse synthetic primer), 1 unit of Tth DNA polymerase was added, and a drop of mineral oil was overlaid to denature 9
The gene amplification reaction was repeated 30 cycles at 3 ° C. for 1 minute, annealing at 45 ° C. for 1 minute, extension at 72 ° C. for 45 seconds. After completion of the reaction, the aqueous layer was recovered, phenol extraction and ethanol precipitation were performed according to a conventional method, and the amplified DNA was recovered. 20 microliters of a reaction solution containing 50% of the DNA thus obtained (50 mM Tris-hydrochloric acid buffer pH 7.5, 10 mM magnesium chloride,
Ba to 100 mM sodium chloride 1 mM DTT)
m HI, reacted for 2 hours at 37 ° C. by adding Sph I each 5 units. The thus-mutated npr M
An approximately 730 bp fragment of the gene was obtained.

【0042】一方、三宅らによって既に構築されいるシ
ャトルベクター、即ち、大腸菌及び枯草菌の両方の宿主
で形質転換が可能であり、双方の宿主に於いてnpr
遺伝子を発現できるすることができるシャトルベクター
pUBTZ2(特開平5−184363)をBam
I、SphIで処理した7.4kb断片を得た。この
7.4kb断片と変異の導入された730bp断片とを
宝酒造社製DNAライゲーションキットを用いて反応さ
せ、常法に従って大腸菌JM109に形質転換し、変異
の導入された組換体プラスミドpUBTZ2(L144
F)およびpUBTZ2(L144Y)を得た(図
3)。
On the other hand, the shuttle vector already constructed by Miyake et al., That is, both Escherichia coli and Bacillus subtilis can be transformed, and npr M can be used in both hosts.
A shuttle vector pUBTZ2 (Japanese Patent Laid-Open No. 184363/1993) capable of expressing a gene was constructed with Bam H
A 7.4 kb fragment treated with I and Sph I was obtained. This 7.4 kb fragment was reacted with the mutated 730 bp fragment using a DNA ligation kit manufactured by Takara Shuzo Co., and transformed into Escherichia coli JM109 according to a conventional method, and the mutated recombinant plasmid pUBTZ2 (L144
F) and pUBTZ2 (L144Y) were obtained (FIG. 3).

【0043】形質転換体大腸菌の生えている寒天培地上
にアルカリ溶液(0.2N 水酸化ナトリウム、0.2
% SDS)3ミリリットルを加えて溶菌させ、1ミリ
リットルを回収した。この回収した溶液に1ミリリット
ルの5M−酢酸カリウムを加えて氷中に10分間放置し
たのち、8000rpmで20分間遠心分離して、沈殿
物を除去した。得られた上澄みを常法に従ってフェノー
ル処理、エタノール沈殿し、減圧下で乾燥した後、0.
2ミリリットルのTE(10mM トリス−塩酸緩衝液
(pH7.5),1mM EDTA)に溶解し、プラス
ミドを得た。こうして調製したプラスミドを常法に従っ
て枯草菌MT−2株に形質転換し、1%カゼインおよび
20μg/ミリリットルのカナマイシンを含む寒天培地
に塗布し、140個のハローを形成するコロニーを選択
した。
On the agar medium on which the transformant E. coli was grown, an alkaline solution (0.2 N sodium hydroxide, 0.2
% SDS) (3 ml) was added to lyse the cells to recover 1 ml. 1 ml of 5 M potassium acetate was added to the recovered solution, the mixture was allowed to stand in ice for 10 minutes, and then centrifuged at 8000 rpm for 20 minutes to remove the precipitate. The obtained supernatant was treated with phenol and precipitated with ethanol according to a conventional method, dried under reduced pressure, and then washed with water.
It was dissolved in 2 ml of TE (10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 1 mM EDTA) to obtain a plasmid. The thus-prepared plasmid was transformed into Bacillus subtilis MT-2 strain according to a conventional method and applied to an agar medium containing 1% casein and 20 μg / ml kanamycin to select 140 halo-forming colonies.

【0044】これらのコロニーを、それぞれ20μg/
ミリリットルのカナマイシンを含むLB培地3ミリリッ
トル中、37℃で一夜培養し、培養液から常法に従って
プラスミドpUBTZ2を抽出し、BamHI、Sph
Iで処理を行い、730bpのDNA断片を回収した。
回収したDNA断片の塩基配列をアプライドバイオシス
テムズ社(現在は、パーキンエルマー社)製DNAシー
ケンサー373Aで分析し、144番目のアミノ酸残基
がフェニルアラニン残基である遺伝子nprM(L14
4F)またはチロシン残基である遺伝子nprM(L1
44Y)を有するコロニーを選択した。
20 μg / each of these colonies
Culturing was carried out at 37 ° C. in 3 ml of LB medium containing ml of kanamycin overnight, and the plasmid pUBTZ2 was extracted from the culture solution according to a conventional method. Bam HI, Sph
Treatment with I was performed to recover a 730 bp DNA fragment.
The nucleotide sequence of the recovered DNA fragment was analyzed by a DNA sequencer 373A manufactured by Applied Biosystems (currently Perkin Elmer), and the gene npr M (L14) in which the 144th amino acid residue was a phenylalanine residue was analyzed.
4F) or a gene that is a tyrosine residue, npr M (L1
44Y) were selected.

【0045】このようにして得られる酵素遺伝子を有す
る菌株から目的の酵素L144F及びL144Yを以下
の様に得られた。即ち、本発明の遺伝子を有する枯草菌
MT−2株/pUBTZ2(L144F)又は枯草菌M
T−2株/pUBTZ2(L144Y)を、5μg/ミ
リリットルの濃度でカナマイシンを含む5ミリリットル
のLB培地に接種し、培養種として37℃で8時間培養
した。その培養種を食塩以外はLB培地の2倍の成分を
有する2L培地に接種して、菌株を37℃で20時間培
養した。培養時における培養種の量は、660nmでの
培養液の吸光度が0.02の値となる量とした。培養
後、培養液は、8000rpmにて20分間遠心分離
し、培養液の上澄を得てから、その上澄に60%飽和に
なるように硫安を加えた。得られた溶液は、4℃で16
時間放置し、当該酵素は完全に沈殿した。酵素を含有す
る沈殿は8,000rpmにて20分間遠心分離により
回収した。その沈殿を溶解した緩衝液A(10mM ト
リス−塩酸、 pH9, 10mM 塩化カルシウム、
0.3M 硫酸アンモニウム)100ミリリットルを
20ミリリットルのブチルトヨパールのカラムに、酵素
を吸着させるために通し、緩衝液B(10mM トリス
−塩酸、 pH9, 10mM 塩化カルシウム)を酵
素と不純物を別々に溶離させるために、1.5ミリリッ
トル/分の流速で流した。当該酵素を含有する溶離液を
集め、60%飽和硫安にて塩析し、その沈殿を4℃で一
夜放置して熟成した。この沈殿を、10,000rpm
で10分間遠心分離し、このようにして得られた沈殿を
緩衝液C(10mM トリス−塩酸、 pH7.0,
10mM 塩化カルシウム, 100mM 塩化ナトリ
ウム)3ミリリットルに溶解し、ゲル濾過カラム(TS
K Gel G2000 SW21.5×600mm)
及び溶離液としてその緩衝液を使用して、L144F及
びL144Yの精製酵素を得た。
The target enzymes L144F and L144Y were obtained from the strain having the enzyme gene thus obtained as follows. That is, Bacillus subtilis MT-2 strain / pUBTZ2 (L144F) or Bacillus subtilis M having the gene of the present invention
T-2 strain / pUBTZ2 (L144Y) was inoculated into 5 ml of LB medium containing kanamycin at a concentration of 5 μg / ml, and cultured at 37 ° C. for 8 hours. The culture was inoculated into a 2L medium containing twice the components of the LB medium except for salt, and the strain was cultured at 37 ° C for 20 hours. The amount of the culture seed at the time of culturing was such that the absorbance of the culture solution at 660 nm had a value of 0.02. After culturing, the culture solution was centrifuged at 8000 rpm for 20 minutes to obtain a supernatant of the culture solution, and then ammonium sulfate was added to the supernatant to 60% saturation. The resulting solution was 16 at 4 ° C.
After standing for a time, the enzyme was completely precipitated. The enzyme-containing precipitate was collected by centrifugation at 8,000 rpm for 20 minutes. Buffer A in which the precipitate was dissolved (10 mM Tris-hydrochloric acid, pH 9, 10 mM calcium chloride,
100 ml of 0.3 M ammonium sulphate) is passed through a column of 20 ml of Butyl Toyopearl to adsorb the enzyme, and buffer B (10 mM Tris-HCl, pH 9, 10 mM calcium chloride) is eluted separately for the enzyme and the impurities. For this, a flow rate of 1.5 ml / min was applied. The eluent containing the enzyme was collected, salted out with 60% saturated ammonium sulfate, and the precipitate was left to stand overnight at 4 ° C. for aging. This precipitation is 10,000 rpm
Centrifugation at 10 minutes and the precipitate thus obtained was buffered with C (10 mM Tris-HCl, pH 7.0,
Dissolve in 3 ml of 10 mM calcium chloride, 100 mM sodium chloride, and gel filtration column (TS
K Gel G2000 SW21.5 × 600mm)
And L144F and L144Y purified enzymes were obtained using the buffer and as eluent.

【0046】実施例2 (新規プロテアーゼの安定性の評価)精製したL144
F又はL144Yを0.8MのZ−Aspと10mMの
塩化カルシウムを含む0.1Mの酢酸ナトリウムの緩衝
液(pH5.0)に溶解し、16時間40℃に保持した
後にその溶液中に残存する酵素量を高速液体クロマトグ
ラフィーにより定量した。TSKゲル フェニル−5P
W RP(4.6mmI.D.×7.5cm)を高速液
体クロマトグラフィーのカラムとして使用し、溶離は、
アセトニトリルを含有する10mM酢酸カリウムを溶離
液として使用し、1.2ミリリットル/分の流速で実施
した。酵素の検出は、280nmでの光吸収により実施
した。溶液の培養後の酵素の残存率は図5に示されてい
る。L144Y酵素とL144F酵素は両方共、サーモ
ライシン様のアミノ酸配列と同じ配列を有する野性型酵
素の約2倍の高い残存率を示し、本発明の両方の酵素は
高い安定性を有することが明らかとなった。
Example 2 (Evaluation of Stability of Novel Protease) Purified L144
F or L144Y is dissolved in a 0.1 M sodium acetate buffer (pH 5.0) containing 0.8 M Z-Asp and 10 mM calcium chloride, and remains in the solution after being kept at 40 ° C. for 16 hours. The amount of enzyme was quantified by high performance liquid chromatography. TSK gel Phenyl-5P
WRP (4.6 mm ID × 7.5 cm) was used as a column for high performance liquid chromatography, and the elution was
Performed at a flow rate of 1.2 ml / min using 10 mM potassium acetate containing acetonitrile as the eluent. Enzyme detection was performed by light absorption at 280 nm. The enzyme residual ratio after culturing the solution is shown in FIG. Both L144Y and L144F enzymes showed about 2-fold higher survival rate than the wild-type enzyme having the same sequence as the thermolysin-like amino acid sequence, demonstrating that both enzymes of the present invention have high stability. It was

【0047】比較例1 144番目のロイシン残基をフェニルアラニン残基及び
チロシン残基以外のアミノ酸残基に置換したサーモライ
シン様プロテアーゼを製造し、実施例2と比較して、そ
れらの安定性を検討した。以下に示す塩基配列で記載さ
れるランダムプライマーを使用する以外は、実施例1と
同様な操作でこれらのプロテアーゼを製造し、プロテア
ーゼの安定性の検討を実施例2と同様の操作で実施し
た。
Comparative Example 1 A thermolysin-like protease in which the 144th leucine residue was substituted with an amino acid residue other than a phenylalanine residue and a tyrosine residue was prepared and compared with Example 2 to study their stability. . These proteases were produced by the same procedure as in Example 1 except that the random primer described by the base sequence shown below was used, and the stability of the protease was examined by the same procedure as in Example 2.

【0048】 144番目のロイシン残基をフェニルアラニン残基及び
チロシン残基以外のアミノ酸残基に置換したプロテアー
ゼはプラスミドの塩基配列の決定により同定した。
[0048] A protease in which the leucine residue at the 144th position was replaced with an amino acid residue other than the phenylalanine residue and the tyrosine residue was identified by determining the nucleotide sequence of the plasmid.

【0049】それらの安定性の結果は図4に示されてい
る。L144T(ロイシン残基がスレオニン残基に置換
されている。)及びL144H(ロイシン残基がヒスチ
ジン残基に置換されている。)は、両方とも野性型酵素
よりも安定性が高いが、L144F又はL144Yの安
定性よりも低いことが明らかとなった。L144Sは野
性型酵素の安定性以下であった。
The results of their stability are shown in FIG. L144T (leucine residue is replaced by threonine residue) and L144H (leucine residue is replaced by histidine residue) are both more stable than the wild-type enzyme, but L144F or It was revealed to be lower than the stability of L144Y. L144S was below the stability of the wild-type enzyme.

【0050】実施例3 Z−APM分解及びZ−APM合成に対して高い活性を
有する二重変異体プロテアーゼ(150番目のアスパラ
ギン酸残基をトリプトファン残基に置換し、227番目
のアスパラギン残基をヒシチジン残基で置換したD15
0W−N227H)を高安定性酵素の製造の出発原料と
して使用した。
Example 3 Double mutant protease having high activity for Z-APM degradation and Z-APM synthesis (the aspartic acid residue at position 150 was replaced with a tryptophan residue, and the asparagine residue at position 227 was replaced with D15 substituted with a histidine residue
0W-N227H) was used as a starting material for the production of highly stable enzymes.

【0051】形質転換体枯草菌MT−2/pUBTZ2
(D150W−N227H)から、常法に従ってプラス
ミドを抽出し、この1μgを含む20マイクロリットル
の反応液(50mM トリス−塩酸緩衝液 pH7.
5、10mM 塩化マグネシウム、100mM 塩化ナ
トリウム、1mM DTT)をAatI及びSphIの
各5ユニットにより37℃で2時間消化させ、さらに7
0℃で5分間反応させた。このサンプルを1%アガロー
スゲルによる電気泳動により二重の変異を含むD150
W−N227Hの約530bpのDNA断片を得た。
Transformant Bacillus subtilis MT-2 / pUBTZ2
A plasmid was extracted from (D150W-N227H) according to a conventional method, and 20 μl of a reaction solution (50 mM Tris-hydrochloric acid buffer pH 7.
5, 10 mM magnesium chloride, 100 mM sodium chloride, 1 mM DTT) was digested with 5 units each of Aat I and Sph I at 37 ° C. for 2 hours, and further 7
The reaction was carried out at 0 ° C for 5 minutes. This sample was electrophoresed on a 1% agarose gel to give D150 containing double mutations.
A DNA fragment of about 530 bp of W-N227H was obtained.

【0052】一方、実施例1にて作成したL144Fの
変異を含むプラスミドpUBTZ21μgをAatI及
SphIの各5ユニットにより37℃で2時間消化さ
せ、さらに70℃で5分間反応させた。このサンプルを
1%アガロースゲルによる電気泳動によりL144Fの
変異を含む約7.6kpのDNA断片を得た。
On the other hand, 21 μg of the plasmid pUBTZ containing the mutation of L144F prepared in Example 1 was digested with each of 5 units of Aat I and Sph I at 37 ° C. for 2 hours and further reacted at 70 ° C. for 5 minutes. Let This sample was electrophoresed on a 1% agarose gel to obtain a DNA fragment of about 7.6 kp containing the L144F mutation.

【0053】プラスミドpUBTZ2(L144F)か
らこの様にして得られた約7.6kbのDNA断片及び
プラスミドpUBTZ2(D150W−N227H)か
らこの様にして得られた約530bpのDNA断片を宝
酒造社製ライゲーションキットを使用して連結させ、こ
の反応混合物を常法に従って、大腸菌JM103に形質
転換し、変異の導入された形質転換体JM103/pU
BTZ2を得た。置換したアミノ酸残基は、プラスミド
のヌクレオチド配列の同定によって確認した。図6に組
換えプラスミドpUBTZ2(L144F−D150W
−N227H)の構築方法を示す。
The DNA fragment of about 7.6 kb thus obtained from the plasmid pUBTZ2 (L144F) and the DNA fragment of about 530 bp thus obtained from the plasmid pUBTZ2 (D150W-N227H) were ligated by Takara Shuzo Co., Ltd. The reaction mixture was transformed into Escherichia coli JM103 according to a conventional method, and the transformant JM103 / pU having the mutation introduced thereinto was ligated.
BTZ2 was obtained. The replaced amino acid residue was confirmed by identification of the nucleotide sequence of the plasmid. FIG. 6 shows the recombinant plasmid pUBTZ2 (L144F-D150W
-N227H) is constructed.

【0054】このプラスミドDNAを使用して実施例1
と同様に形質転換体枯草菌MT−2/pUBTZ2(L
144F−D150W−N227H)を作成し、形質転
換体枯草菌MT−2/pUBTZ2(L144Y−D1
50W−N227H)も作成した。
Example 1 using this plasmid DNA
Transformant Bacillus subtilis MT-2 / pUBTZ2 (L
144F-D150W-N227H) was prepared, and transformant Bacillus subtilis MT-2 / pUBTZ2 (L144Y-D1) was prepared.
50W-N227H) was also created.

【0055】この形質転換体枯草菌からの二種類の変異
体酵素L144F−D150W−N227H及びL14
4Y−D150W−N227Hの精製は、緩衝液Bの代
わりに緩衝液D(10mM トリス−塩酸 pH8.
5、0.5M 塩酸グアニジン、10mM 塩化カルシ
ウム)を使用した以外は、実施例1に示した方法に従っ
て精製した。
Two mutant enzymes L144F-D150W-N227H and L14 from this transformant Bacillus subtilis
4Y-D150W-N227H was purified by buffer D (10 mM Tris-HCl pH8.
Purification was carried out according to the method described in Example 1, except that 5, 0.5 M guanidine hydrochloride, 10 mM calcium chloride) was used.

【0056】以上のようにして作成した酵素の安定性を
実施例2と同様に評価したところ、L144F−D15
0W−N227H及びL144Y−D150W−N22
7Hは両方共、野性型酵素や元のD150W−N227
Hに比べて、高い安定性を示した。安定性の評価結果を
図7に示した。
When the stability of the enzyme prepared as described above was evaluated in the same manner as in Example 2, L144F-D15 was evaluated.
0W-N227H and L144Y-D150W-N22
Both 7H are wild type enzyme or original D150W-N227
The stability was higher than that of H. The stability evaluation result is shown in FIG. 7.

【0057】実施例4 実施例3の方法で作成したL144F−D150W−N
227Hを使用して実際のZ−APM合成を実施した。
L−PM(189g;712.6mmol)及びZ−A
sp(113g:633.3mmol)を水に溶解して
懸濁液を製造した。溶液のpHを22%の水酸化ナトリ
ウム溶液で5.3に調整し、155gの塩化ナトリウム
を添加した。この調製した溶液は透明であった。同時に
酵素液を2.5gの酵素と3.36gのCaCl2を水
に添加して調製した。
Example 4 L144F-D150W-N prepared by the method of Example 3
The actual Z-APM synthesis was carried out using 227H.
L-PM (189 g; 712.6 mmol) and ZA
A suspension was prepared by dissolving sp (113 g: 633.3 mmol) in water. The pH of the solution was adjusted to 5.3 with a 22% sodium hydroxide solution and 155 g sodium chloride was added. The prepared solution was transparent. At the same time, an enzyme solution was prepared by adding 2.5 g of enzyme and 3.36 g of CaCl 2 to water.

【0058】この両方の溶液を混合して、酵素カップリ
ング反応を開始した。この混合後の溶液は以下の表2に
示される組成となった。
Both solutions were mixed to start the enzyme coupling reaction. The solution after this mixing had the composition shown in Table 2 below.

【0059】[0059]

【表2】 [Table 2]

【0060】酵素反応は約13cmの直径を有し、40
℃に保温されたガラス製反応容器中で実施された。この
反応器には、底部から0.5cmの所で、液面から2c
mの深さに長さ11cmの羽根を有する可変速度式の攪
拌機が設置された。攪拌速度は反応開始後50分間は1
分間150回転に調節され、それ以降は1分間300回
転に調節された。反応混合物のpHは反応中連続的に測
定され、pHが5.3以上になったら16%の塩酸を添
加して、5.3に調整された。ある時間の後、サンプル
を反応容器から取り出し、以下のHPLC操作によりZ
−Asp,L−PM及び残存している酵素の濃度を分析
した。
The enzymatic reaction has a diameter of approximately 13 cm and is 40
It was carried out in a glass reaction vessel kept at 0 ° C. In this reactor, 0.5 cm from the bottom and 2 c from the liquid surface.
A variable speed stirrer with 11 cm long blades was installed at a depth of m. The stirring speed is 1 for 50 minutes after starting the reaction.
The speed was adjusted to 150 rpm and thereafter 300 rpm for 1 minute. The pH of the reaction mixture was continuously measured during the reaction, and when the pH reached 5.3 or more, it was adjusted to 5.3 by adding 16% hydrochloric acid. After a certain period of time, a sample was taken out of the reaction vessel, and Z
The concentrations of Asp, L-PM and residual enzyme were analyzed.

【0061】Z−AspとL−PMを、G2000SW
XL(TSK−GEL)カラムを使用するHPLCシ
ステムにより、1ミリリットル/分の流速、25℃で定
量した。溶離液として、pH=5.6の0.15M酢酸
緩衝液を含む70/30のアセトニトリル/水混合液を
使用した。溶離成分の検出は254nmで実施した。残
存している酵素の濃度もまた、Phenyl−5PW
RP(TSK−GEL)カラムを使用するHPLCシス
テムにより、1.2ミリリットル/分の流速、25℃で
定量した。この分析においては、溶離液A(pH=6の
酢酸カルシウム緩衝液を含有する5/95のアセトニト
リル/水混合液)及び溶離液B(pH=6の酢酸カルシ
ウム緩衝液を含有する60/40のアセトニトリル/水
混合液)から成る傾斜溶離液を使用した。以下の様な傾
斜を使用した:0〜4分、A/B=90/10,4〜1
0分、6分間でA/B=90/10から40/60に変
化させた。溶離した酵素は280nmの吸収で検知し
た。
Z-Asp and L-PM are transferred to G2000SW.
Quantitation was performed at 25 ° C at a flow rate of 1 ml / min by an HPLC system using an XL (TSK-GEL) column. The eluent used was a 70/30 acetonitrile / water mixture containing 0.15 M acetate buffer, pH = 5.6. Detection of eluted components was performed at 254 nm. The concentration of the remaining enzyme is also Phenyl-5PW.
Quantitation was performed at 25 ° C. at a flow rate of 1.2 ml / min by an HPLC system using an RP (TSK-GEL) column. In this analysis, eluent A (5/95 acetonitrile / water mixture containing calcium acetate buffer pH = 6) and eluent B (60/40 containing calcium acetate buffer pH = 6) were used. A gradient eluent consisting of acetonitrile / water mixture) was used. The following gradient was used: 0-4 minutes, A / B = 90/10, 4-1
A / B was changed from 90/10 to 40/60 in 0 minutes and 6 minutes. The eluted enzyme was detected by absorption at 280 nm.

【0062】Z−AspからのZ−APMへの転換率と
酵素残存率の関係を表3に示す。
Table 3 shows the relationship between the conversion rate of Z-Asp to Z-APM and the enzyme residual rate.

【0063】[0063]

【表3】 [Table 3]

【0064】比較例2〜3 野生型酵素及び実施例3で得られたD150W−N22
7Hを使用し、以下の表4に示される若干異なる組成の
溶液を使用して実施例4と同様の操作を実施した。
Comparative Examples 2-3 Wild type enzyme and D150W-N22 obtained in Example 3
The same operation as in Example 4 was carried out using 7H and a solution having a slightly different composition shown in Table 4 below.

【0065】[0065]

【表4】 [Table 4]

【0066】得られた結果を以下の表5に示す。The results obtained are shown in Table 5 below.

【0067】[0067]

【表5】 [Table 5]

【0068】この表から明らかな様に、本発明の三重変
異体酵素(L144F−D150W−N227H)は、
従来の野性型酵素、二重変異体酵素(D150W−N2
27H)と比較して安定性が優れていることが明らかと
なった。
As is clear from this table, the triple mutant enzyme (L144F-D150W-N227H) of the present invention is
Conventional wild type enzyme, double mutant enzyme (D150W-N2
It has been revealed that the stability is superior to that of (27H).

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明の新規なサーモライシン様プロテ
アーゼは、野性型サーモリシや他の変異導入サーモライ
シン様プロテアーゼ(例えば、150番目のアスパラギ
ン酸残基をトリプトファン残基に置換し、227番目の
アスパラギン残基をヒスチジン残基に置換したサーモリ
シン様プロテアーゼ)よりも安定性に優れ、特に、pH
=5付近での溶液中でも安定である。また、このサーモ
ライシン様プロテアーゼは、出発物質Z−AspとL−
PMのモル比が0.8〜1.7(通常は2)及び反応液
のpHが4.3〜3.8(通常は7)のような従来のサ
ーモライシン様プロテアーゼでは使用不可能な新しいZ
−APM合成系でも使用が可能である。このような効果
により、反応を長時間継続できることや反応後の酵素の
回収量が向上することなどの点で優れた効果が発揮され
る。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The novel thermolysin-like protease of the present invention is a wild-type thermolysin or other mutated thermolysin-like protease (for example, the aspartic acid residue at position 150 is replaced with a tryptophan residue, and the asparagine residue at position 227 is used). Is more stable than the thermolysin-like protease in which the histidine residue is replaced with
It is stable even in a solution around = 5. In addition, this thermolysin-like protease is used as the starting materials Z-Asp and L-
A new Z that cannot be used with conventional thermolysin-like proteases, such as a PM molar ratio of 0.8-1.7 (usually 2) and a reaction solution pH of 4.3-3.8 (usually 7).
-APM synthesis system can also be used. Due to such effects, excellent effects are exhibited in that the reaction can be continued for a long time and the amount of the recovered enzyme after the reaction is improved.

【0070】尚、本発明における配列表1は以下のよう
に示される。
The sequence listing 1 in the present invention is shown as follows.

【0071】[配列表] 配列番号:1 配列の長さ:316 配列の型:アミノ酸 トポロジ−:直鎖状 配列の種類:蛋白質 起源:バチルス属 配列 Ile Thr Gly Thr Ser Thr Val Gly Val Gly Arg Gly Val Leu Gly 1 5 10 15 Asp Gln Lys Asn Ile Asn Thr Thr Tyr Ser Thr Tyr Tyr Tyr Leu 20 25 30 Gln Asp Asn Thr Arg Gly Asn Gly Ile Phe Thr Tyr Asp Ala Lys 35 40 45 Tyr Arg Thr Thr Leu Pro Gly Ser Leu Trp Ala Asp Ala Asp Asn 50 55 60 Gln Phe Phe Ala Ser Tyr Asp Ala Pro Ala Val Asp Ala His Tyr 65 70 75 Tyr Ala Gly Val Thr Tyr Asp Tyr Tyr Lys Asn Val His Asn Arg 80 85 90 Leu Ser Tyr Asp Gly Asn Asn Ala Ala Ile Arg Ser Ser Val His 95 100 105 Tyr Ser Gln Gly Tyr Asn Asn Ala Phe Trp Asn Gly Ser Gln Met 110 115 120 Val Tyr Gly Asp Gly Asp Gly Gln Thr Phe Ile Pro Leu Ser Gly 125 130 135 Gly Ile Asp Val Val Ala His Glu Leu Thr His Ala Val Thr Asp 140 145 150 Tyr Thr Ala Gly Leu Ile Tyr Gln Asn Glu Ser Gly Ala Ile Asn 155 160 165 Glu Ala Ile Ser Asp Ile Phe Gly Thr Leu Val Glu Phe Tyr Ala 170 175 180 Asn Lys Asn Pro Asp Trp Glu Ile Gly Glu Asp Val Tyr Thr Pro 185 190 195 Gly Ile Ser Gly Asp Ser Leu Arg Ser Met Ser Asp Pro Ala Lys 200 205 210 Tyr Gly Asp Pro Asp His Tyr Ser Lys Arg Tyr Thr Gly Thr Gln 215 220 225 Asp Asn Gly Gly Val His Ile Asn Ser Gly Ile Ile Asn Lys Ala 230 235 240 Ala Tyr Leu Ile Ser Gln Gly Gly Thr His Tyr Gly Val Ser Val 245 250 255 Val Gly Ile Gly Arg Asp Lys Leu Gly Lys Ile Phe Tyr Arg Ala 260 265 270 Leu Thr Gln Tyr Leu Thr Pro Thr Ser Asn Phe Ser Gln Leu Arg 275 280 285 Ala Ala Ala Val Gln Ser Ala Thr Asp Leu Tyr Gly Ser Thr Ser 290 295 300 Gln Glu Val Ala Ser Val Lys Gln Ala Phe Asp Ala Val Gly Val 305 310 315 Lys[Sequence Listing] SEQ ID NO: 1 Sequence length: 316 Sequence type: Amino acid Topology-: Linear Sequence type: Protein Origin: Bacillus sequence Ile Thr Gly Thr Ser Thr Val Gly Val Gly Arg Gly Val Leu Gly 1 5 10 15 Asp Gln Lys Asn Ile Asn Thr Thr Tyr Ser Thr Tyr Tyr Tyr Leu 20 25 30 Gln Asp Asn Thr Arg Gly Asn Gly Ile Phe Thr Tyr Asp Ala Lys 35 40 45 Tyr Arg Thr Thr Leu Pro Gly Ser Leu Trp Ala Asp Ala Asp Asn 50 55 60 Gln Phe Phe Ala Ser Tyr Asp Ala Pro Ala Val Asp Ala His Tyr 65 70 75 Tyr Ala Gly Val Thr Tyr Asp Tyr Tyr Lys Asn Val His Asn Arg 80 85 90 Leu Ser Tyr Asp Gly Asn Asn Ala Ala Ile Arg Ser Ser Val His 95 100 105 Tyr Ser Gln Gly Tyr Asn Asn Ala Phe Trp Asn Gly Ser Gln Met 110 115 120 Val Tyr Gly Asp Gly Asp Gly Gln Thr Phe Ile Pro Leu Ser Gly 125 130 135 Gly Ile Asp Val Val Ala His Glu Leu Thr His Ala Val Thr Asp 140 145 150 Tyr Thr Ala Gly Leu Ile Tyr Gln Asn Glu Ser Gly Ala Ile Asn 155 160 165 Glu Ala Ile Ser Asp Ile Phe G ly Thr Leu Val Glu Phe Tyr Ala 170 175 180 Asn Lys Asn Pro Asp Trp Glu Ile Gly Glu Asp Val Tyr Thr Pro 185 190 195 Gly Ile Ser Gly Asp Ser Leu Arg Ser Met Ser Asp Pro Ala Lys 200 205 210 Tyr Gly Asp Pro Asp His Tyr Ser Lys Arg Tyr Thr Gly Thr Gln 215 220 225 Asp Asn Gly Gly Val His Ile Asn Ser Gly Ile Ile Asn Lys Ala 230 235 240 Ala Tyr Leu Ile Ser Gln Gly Gly Thr His Tyr Gly Val Ser Val 245 250 255 Val Gly Ile Gly Arg Asp Lys Leu Gly Lys Ile Phe Tyr Arg Ala 260 265 270 Leu Thr Gln Tyr Leu Thr Pro Thr Ser Asn Phe Ser Gln Leu Arg 275 280 285 Ala Ala Ala Val Gln Ser Ala Thr Asp Leu Tyr Gly Ser Thr Ser 290 295 300 Gln Glu Val Ala Ser Val Lys Gln Ala Phe Asp Ala Val Gly Val 305 310 315 Lys

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

【図1】プラスミドpMK1からプラスミドpUCTZ
55を構築する工程図である。
FIG. 1: Plasmid pMK1 to plasmid pUCTZ
It is a process drawing which builds 55.

【図2】プラスミドpUCTZ55からM13ファージ
M13TZBa−Spを構築する工程図である。
FIG. 2 is a process diagram for constructing M13 phage M13TZBa-Sp from plasmid pUCTZ55.

【図3】M13TZBa−Spを用いてプラスミドpU
BTZ2上にクローンされたnprM遺伝子に変異を導
入する工程図である。
FIG. 3: Plasmid pU using M13TZBa-Sp
It is a process drawing which introduce | transduces a mutation into the nprM gene cloned on BTZ2 .

【図4】PCR法による変異導入方法を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a mutation introduction method by the PCR method.

【図5】144番目のロイシン残基を他のアミノ酸残基
で置換したサーモライシン様プロテアーゼの安定性を検
討した結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the results of examining the stability of a thermolysin-like protease in which the leucine residue at position 144 was replaced with another amino acid residue.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

S:セリン Q:グルタミン C:システイン W:トリプトファン E:グルタミン酸 A:アラニン L:ロイシン N:アスパラギン H:ヒスチジン T:スレオニン F:フェニルアラニン Y:チロシン S: Serine Q: Glutamine C: Cysteine W: Tryptophan E: Glutamic acid A: Alanine L: Leucine N: Asparagine H: Histidine T: Threonine F: Phenylalanine Y: Tyrosine

【図6】144番目のロイシン残基をフェニルアラニン
残基に置換したnprM遺伝子をクローニングしたプラ
スミドpUBTZ2(L144F)と二重変異体酵素を
クローニングしたプラスミドpUBTZ2(D150W
−N227H)からプラスミド(L144F−D150
W−N227H)を構築する工程図である。
FIG. 6 shows a plasmid pUBTZ2 (L144F) in which the nprM gene in which the leucine residue at the 144th position was replaced with a phenylalanine residue was cloned, and a plasmid pUBTZ2 (D150W in which the double mutant enzyme was cloned.
-N227H) to the plasmid (L144F-D150
FIG. 6 is a process drawing for constructing W-N227H).

【図7】サーモライシン様プロテアーゼの安定性を測定
した結果を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the results of measuring the stability of thermolysin-like protease.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城所 俊一 神奈川県相模原市南台1−9−2 (72)発明者 遠藤 きみ子 東京都町田市金森1733−10 (72)発明者 和田 昭允 東京都赤坂8−11−4 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shunichi Josho 1-9-2 Minamidai, Sagamihara-shi, Kanagawa (72) Inventor Kimiko Endo 1733-10 Kanemori, Machida-shi, Tokyo (72) Inventor Akiyoshi Wada Akasaka, Tokyo 8-11-4

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水溶性媒体中で、N−ベンジルオキシカル
ボニルアスパラギン酸及びフェニルアラニンメチルエス
テルとのカップリングにサーモライシン様プロテアーゼ
を使用する酵素反応によるベンジルオキシカルボニル−
α−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチルエ
ステルの合成方法において、配列表1のアミノ酸配列を
有するサーモライシン中に存在し、少なくとも144番
目のロイシン残基、149番目のスレオニン残基、24
0番目のアラニン残基、270番目のアラニン残基、2
88番目のアラニン残基により囲まれている電子密度に
おける空孔の容積を、それらの残基の一つ又はそれ以上
のアミノ酸残基が、そのアミノ酸残基よりも疎水性及び
かさの大きいアミノ酸残基により置換している、又は、
電子密度の空孔を囲むアミノ酸残基に影響を与えられて
いることにより、その空孔の少なくとも一部が埋められ
ており、その空孔の容積が減少していることを特徴とす
る新規なサーモライシン様プロテアーゼを使用すること
を特徴とする酵素反応によるベンジルオキシカルボニル
−α−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチル
エステルの合成方法。
1. Benzyloxycarbonyl-by enzymatic reaction using a thermolysin-like protease for coupling with N-benzyloxycarbonylaspartic acid and phenylalanine methyl ester in an aqueous medium.
In the method for synthesizing α-L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester, there is at least a leucine residue at the 144th position, a leucine residue at the 149th position, a threonine residue at the 149th position, which is present in thermolysin having the amino acid sequence of Sequence Listing 1.
0th alanine residue, 270th alanine residue, 2
The volume of the hole at the electron density surrounded by the 88th alanine residue is defined as the amino acid residue in which one or more amino acid residues of these residues are more hydrophobic and bulkier than the amino acid residue. Substituted by a group, or
A novel feature of the electron density is that at least part of the vacancy is filled by affecting the amino acid residues surrounding the vacancy, and the volume of the vacancy is reduced. A method for synthesizing benzyloxycarbonyl-α-L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester by an enzymatic reaction characterized by using a thermolysin-like protease.
【請求項2】請求項1に記載の合成方法において、電子
密度における空孔の容積が、144番目、149番目、
240番目、270番目及び288番目のアミノ酸残基
が、その残基よりも大きなモル容積を有し、ヒスチジ
ン、イソロイシン、ロイシン、フェニルアラニン、スレ
オニン、チロシン及びバリンの群から選ばれるアミノ酸
残基により置換されており、その空孔の容積が減少して
いることを特徴とする酵素反応によるベンジルオキシカ
ルボニル−α−L−アスパルチル−L−フェニルアラニ
ンメチルエステルの合成方法。
2. The synthetic method according to claim 1, wherein the volume of the holes at the electron density is 144th, 149th,
The 240th, 270th and 288th amino acid residues have a larger molar volume than that residue and are replaced by an amino acid residue selected from the group of histidine, isoleucine, leucine, phenylalanine, threonine, tyrosine and valine. A method for synthesizing benzyloxycarbonyl-α-L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester by an enzymatic reaction characterized in that the volume of the pores is reduced.
【請求項3】請求項2に記載の合成方法において、14
4番目のロイシン残基がフェニルアラニン残基又はチロ
シン残基で置換していることを特徴とする酵素反応によ
るベンジルオキシカルボニル−α−L−アスパルチル−
L−フェニルアラニンメチルエステルの合成方法。
3. The synthetic method according to claim 2, wherein 14
Benzyloxycarbonyl-α-L-aspartyl-by enzymatic reaction characterized in that the fourth leucine residue is substituted with a phenylalanine residue or a tyrosine residue
A method for synthesizing L-phenylalanine methyl ester.
【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載の合成方法
において、150番目のアスパラギン酸残基、187番
目のグルタミン酸残基及び227番目のアスパラギン残
基の少なくとも一つが他のアミノ酸で置換していること
を特徴とする酵素反応によるベンジルオキシカルボニル
−α−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチル
エステルの合成方法。
4. The synthetic method according to claim 1, wherein at least one of the 150th aspartic acid residue, the 187th glutamic acid residue and the 227th asparagine residue is replaced with another amino acid. The method for synthesizing benzyloxycarbonyl-α-L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester by an enzymatic reaction characterized in that
【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の合成方法
において、酵素カップリング反応をpHが4.3〜8.
0の範囲にあることを特徴とする酵素反応によるベンジ
ルオキシカルボニル−α−L−アスパルチル−L−フェ
ニルアラニンメチルエステルの合成方法。
5. The synthetic method according to any one of claims 1 to 4, wherein the enzyme coupling reaction is carried out at a pH of 4.3 to 8.
A method for synthesizing benzyloxycarbonyl-α-L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester by an enzymatic reaction characterized by being in the range of 0.
【請求項6】請求項5に記載の合成方法において、N−
ベンジルオキシカルボニル−L−アスパラギン酸及びL
−フェニルアラニンメチルエステルを酵素カップリング
の基質として使用することを特徴とする酵素反応による
ベンジルオキシカルボニル−α−L−アスパルチル−L
−フェニルアラニンメチルエステルの合成方法。
6. The synthetic method according to claim 5, wherein N-
Benzyloxycarbonyl-L-aspartic acid and L
-Benzyloxycarbonyl-α-L-aspartyl-L by enzymatic reaction characterized by using phenylalanine methyl ester as a substrate for enzyme coupling
-A method for synthesizing phenylalanine methyl ester.
【請求項7】請求項6に記載の合成方法において、L−
アスパルチル−L−フェニルアラニンメチルエステルに
対するN−ベンジルオキシカルボニル−L−アスパラギ
ン酸のモル比が0.8〜1.7の範囲にあることを特徴
とする酵素反応によるベンジルオキシカルボニル−α−
L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチルエステ
ルの合成方法。
7. The synthetic method according to claim 6, wherein L-
Benzyloxycarbonyl-α-by enzymatic reaction, characterized in that the molar ratio of N-benzyloxycarbonyl-L-aspartic acid to aspartyl-L-phenylalanine methyl ester is in the range of 0.8 to 1.7.
A method for synthesizing L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester.
【請求項8】請求項1〜7のいずれかに記載の合成方法
において、N−ベンジルオキシカルボニル−L−アスパ
ラギン酸の濃度が0.2モル/kg以上であることを特
徴とする酵素反応によるベンジルオキシカルボニル−α
−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチルエス
テルの合成方法。
8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the concentration of N-benzyloxycarbonyl-L-aspartic acid is 0.2 mol / kg or more. Benzyloxycarbonyl-α
A method for synthesizing -L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester.
【請求項9】配列表1のアミノ酸配列を有するサーモラ
イシン中に存在し、少なくとも144番目のロイシン残
基、149番目のスレオニン残基、240番目のアラニ
ン残基、270番目のアラニン残基、288番目のアラ
ニン残基により囲まれている電子密度における空孔の容
積が、それらの残基の一つ又はそれ以上のアミノ酸残基
が、そのアミノ酸残基よりも疎水性及びかさの大きいア
ミノ酸残基により置換していることにより、又は、電子
密度の空孔を囲むアミノ酸残基に影響していることによ
り、その空孔の少なくとも一部を埋められ、その空孔の
容積が減少していることを特徴とする新規なサーモライ
シン様プロテアーゼ。
9. A leucine residue at the 144th position, a threonine residue at the 149th position, an alanine residue at the 240th position, an alanine residue at the 270th position, an alanine residue at the 270th position, which is present in thermolysin having the amino acid sequence of Sequence Listing 1. The volume of vacancies at the electron density surrounded by the alanine residues of the amino acid residue is such that one or more amino acid residues of those residues are more hydrophobic and bulkier than the amino acid residue. By substituting, or by affecting the amino acid residues surrounding the vacancy in electron density, filling at least part of the vacancy, reducing the volume of the vacancy. A novel thermolysin-like protease characterized.
【請求項10】請求項9に記載の新規なサーモライシン
様プロテアーゼにおいて、電子密度における空孔の容積
が、144番目、149番目、240番目、270番目
及び288番目のアミノ酸残基が、その残基よりも大き
なモル容積を有し、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシ
ン、フェニルアラニン、スレオニン、チロシン及びバリ
ンの群から選ばれるアミノ酸残基に置換していることに
より、その空孔の容積が減少していることを特徴とする
新規なサーモライシン様プロテアーゼ。
10. The novel thermolysin-like protease according to claim 9, wherein the vacancy volume at the electron density is 144, 149, 240, 270 and 288 amino acid residues are the residues thereof. It has a larger molar volume than Histidine, isoleucine, leucine, phenylalanine, threonine, tyrosine and valine by replacing it with an amino acid residue, thereby reducing the volume of its pores. A novel thermolysin-like protease characterized.
【請求項11】請求項9に記載の新規なサーモライシン
様プロテアーゼにおいて、144番目のロイシン残基が
チロシン残基で置換していることを特徴とする新規なサ
ーモライシン様プロテアーゼ。
11. The novel thermolysin-like protease according to claim 9, wherein the 144th leucine residue is replaced with a tyrosine residue.
【請求項12】請求項9に記載の新規なサーモライシン
様プロテアーゼにおいて、150番目のアスパラギン酸
残基、187番目のグルタミン酸残基及び227番目の
アスパラギン残基の少なくとも一つが他のアミノ酸で置
換していることを特徴とする新規なサーモライシン様プ
ロテアーゼ。
12. The novel thermolysin-like protease according to claim 9, wherein at least one of the 150th aspartic acid residue, the 187th glutamic acid residue and the 227th asparagine residue is replaced with another amino acid. A novel thermolysin-like protease characterized by being present.
【請求項13】明細書及び実施例に実質的に記載されて
いる酵素反応によるベンジルオキシカルボニル−α−L
−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチルエステル
の合成方法及び高度に安定化されたサーモライシン様プ
ロテアーゼ。
13. Benzyloxycarbonyl-.alpha.-L by enzymatic reaction substantially as described in the description and examples.
-A method for the synthesis of aspartyl-L-phenylalanine methyl ester and a highly stabilized thermolysin-like protease.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2536255C2 (en) * 2007-11-01 2014-12-20 ДАНИСКО ЮЭс ИНК. Production of thermolysin and its versions, and its use in liquid detergents

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