JPH11178577A - Norcoclaurine 6-o-methyltransferase and enzyme gene thereof - Google Patents

Norcoclaurine 6-o-methyltransferase and enzyme gene thereof

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JPH11178577A
JPH11178577A JP9355045A JP35504597A JPH11178577A JP H11178577 A JPH11178577 A JP H11178577A JP 9355045 A JP9355045 A JP 9355045A JP 35504597 A JP35504597 A JP 35504597A JP H11178577 A JPH11178577 A JP H11178577A
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Japan
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plant
amino acid
omt
dna
acid sequence
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JP9355045A
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Fumihiko Sato
文彦 佐藤
Yasuyuki Yamada
康之 山田
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Mitsui Chemicals Inc
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Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject new enzyme containing a specific amino acid sequence, having an enzyme activity of norcoclaurine 6-O-methyltransferase and useful for the production, etc., of various alkaloids derived from coclaurine or reticulin. SOLUTION: This new polypeptide contains an amino acid sequence described in the formula or an amino acid sequence in which one or more amino acids are added, deleted or replaced in the amino acid sequence and having an enzyme activity of norcoclaurine 6-O-methyltransferase(6-OMT) and is useful for the efficient production, etc., of coclaurine, reticulin and/or various alkaloids which are plant secondary metabolites biosynthesized from the compounds. The enzyme is obtained by preparing a DNA probe based on an internal amino acid sequence of the 6-OMT isolated from a cultured cell of Coptis japonica Makino, searching for a DNA library derived from a cultured cell of the Coptis japonica Makino using the prepared DNA probe, integrating the resultant gene into a vector and expressing the gene in a host cell.

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、コクラウリンの生
合成酵素であるノルコクラウリン6-O-メチルトランスフ
ェラーゼ(以下「6-OMT 」と略記する)、該酵素をコー
ドするDNAおよび該DNAで形質転換された微生物および植
物、ならびに該植物またはその培養細胞および/または
組織を用いて、コクラウリン、レティキュリンおよび/
またはこれらの化合物から生合成される各種アルカロイ
ドを製造する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to norcoclaurin 6-O-methyltransferase (hereinafter abbreviated as "6-OMT") which is a cocrawlin biosynthetic enzyme, a DNA encoding the enzyme, and a DNA encoding the enzyme. Using the transformed microorganisms and plants, and the plants or their cultured cells and / or tissues, cocouraurin, reticulin and / or
Alternatively, the present invention relates to a method for producing various alkaloids biosynthesized from these compounds.

【0002】[0002]

【従来の技術】ベルベリンは、イソキノリンアルカロイ
ドに分類される植物二次代謝産物の一種で、キンポウゲ
科のセリバオウレン(Coptis japonica Makino var. Di
ssecta(Yatabe) Nakai)やアキカラマツ(Thalictrum mi
nus var. hypolencum)、ミカン科のキハダ(Phelloden
dron amurense Rupr) 、メギ科のセイヨウメギ(Berber
is wilsoniae)などによって産生され、局方医薬品とし
て使用されている。現在のところ、ベルベリンは前記植
物種を始めとするベルベリン含有植物天然品からの抽出
によって製造されており、また当該植物の培養細胞を用
いた工業的な製造法が研究されている [K. Matsubara e
t al., J. Chem. Tech. Biotechnol. 46, 61-69 (198
9)] 。
BACKGROUND OF THE INVENTION Berberine is a kind of secondary metabolite of a plant classified as an isoquinoline alkaloid, and is a plant of the family Ranunculaceae ( Coptis japonica Makino var. Di.
ssecta (Yatabe) Nakai) and Japanese larch ( Thalictrum mi
nus var. hypolencum), yellow citrus ( Phelloden)
dron amurense Rupr), Barberry ( Berber)
is wilsoniae ) and is used as a local pharmaceutical. At present, berberine is produced by extraction from berberine-containing plant natural products such as the above plant species, and an industrial production method using cultured cells of the plant is being studied [K. Matsubara e
t al., J. Chem. Tech. Biotechnol. 46, 61-69 (198
9)].

【0003】ベルベリンは、その生合成経路が酵素レベ
ルで解明された最初のアルカロイドであり、チロシン2
分子を前駆体として(S)-ノルコクラウリンを経由して13
段階の酵素反応により生合成される(図1)。図1に示
されるように、チロシンを前駆体として13段階の酵素反
応によりベルベリンが生合成される。これら各段階の反
応を触媒する酵素はそれぞれ同定されており、その酵素
化学的性質について精力的に研究が進められている [H.
M. Schumacher et al., Plant Med. 48, 212-220 (198
3); M. Ruffer et al., Plant Med. 49, 131-137 (198
3); F. Sato etal., Phytochemistry 32, 659-664 (199
3); N. Okada et al, Phytochemistry 27, 979-982 (19
93)]。
[0003] Berberine is the first alkaloid whose biosynthetic pathway has been elucidated at the enzyme level, and tyrosine 2
Using (S) -norcoclaurine as a precursor for the molecule 13
It is biosynthesized by the enzymatic reaction in a step (FIG. 1). As shown in FIG. 1, berberine is biosynthesized by a 13-step enzymatic reaction using tyrosine as a precursor. The enzymes that catalyze the reactions at each of these steps have been identified, and enzymatic chemistry has been energetically studied [H.
M. Schumacher et al., Plant Med. 48, 212-220 (198
3); M. Ruffer et al., Plant Med. 49, 131-137 (198
3); F. Sato etal., Phytochemistry 32, 659-664 (199
3); N. Okada et al, Phytochemistry 27, 979-982 (19
93)].

【0004】ベルベリン生合成の最初のメチル化反応を
触媒する6-OMTは、S-アデノシル-L-メチオニン(以下
「SAM」と略記する)をメチル基供与体としてノルコク
ラウリンの6-位の水酸基をメチル化し、コクラウリンを
生成する酵素である。本酵素の酵素学的諸性質も既に調
べられており [F. Sato et al., Eur. J. Biochem. 22
5, 125-131 (1994)]、類似反応を触媒する既報の酵素、
(S)-3'-ヒドロキシ-N-メチルコクラウリン4'-O-メチル
トランスフェラーゼ(以下「4'-OMT」と略記する) [T.
Frenzel and M. H. Zenk, Phytochemistry 29, 3505-3
511 (1990)]や(S)-スコーレリン9-O-メチルトランスフ
ェラーゼ(以下「SMT」と略記する) [F. Sato et al.,
Phytochemistry 32, 659-664 (1993)]とその性質を比
較しても、基質特異性に関して大きな差が認められ(図
2)、極めてユニークな性質を持つことが明らかにされ
ている。しかし、6-OMTのアミノ酸配列ならびにそのア
ミノ酸配列をコードするDNAに関しては、それを解明し
ようとする研究はこれまでのところ全くなかった。
6-OMT, which catalyzes the first methylation reaction of berberine biosynthesis, uses S-adenosyl-L-methionine (hereinafter abbreviated as "SAM") as a methyl group donor at the 6-position of norcoclaurine. It is an enzyme that methylates hydroxyl groups to produce coclaurine. The enzymatic properties of this enzyme have also been investigated [F. Sato et al., Eur. J. Biochem. 22
5, 125-131 (1994)], a previously reported enzyme that catalyzes a similar reaction,
(S) -3′-hydroxy-N-methylcoclaurine 4′-O-methyltransferase (hereinafter abbreviated as “4′-OMT”) [T.
Frenzel and MH Zenk, Phytochemistry 29, 3505-3
511 (1990)] and (S) -scorelin 9-O-methyltransferase (hereinafter abbreviated as "SMT") [F. Sato et al.,
Phytochemistry 32, 659-664 (1993)] and a comparison of the properties thereof, showed a large difference in the substrate specificity (FIG. 2), revealing that they have extremely unique properties. However, there has been no research to elucidate the amino acid sequence of 6-OMT and the DNA encoding the amino acid sequence.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、6-OMT をコ
ードするDNAを微生物または植物細胞にセンスまたはア
ンチセンスの形で組み込むことにより、 工業用酵素として利用できる6-OMTを効率よく生産す
る 宿主細胞の代謝を改変して特定の化合物を効率よく生
産する 宿主細胞の代謝を改変して特定の化合物群の生成比を
改変することを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention efficiently produces 6-OMT which can be used as an industrial enzyme by incorporating DNA encoding 6-OMT into a microorganism or a plant cell in a sense or antisense form. To produce a specific compound efficiently by modifying the metabolism of a host cell. An object of the present invention is to modify the metabolism of a host cell to modify the production ratio of a specific compound group.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
の結果、オウレンの培養細胞から単離した6-OMTの内部
アミノ酸配列結果を基にDNAプローブを作成し、このプ
ローブを用いてオウレン培養細胞由来のcDNAライブラリ
ーから目的DNAを単離することに成功した。次にこのDNA
をベクターに組み込んだ後大腸菌に導入し、当該DNAに
由来する蛋白質を大量に発現させた。この蛋白質の酵素
学的性質を調べたところ、オウレン培養細胞から単離し
た6-OMTと同一の反応、すなわちノルコクラウリンから
のコクラウリンの生成が認められ、当該DNAが6-OMTをコ
ードする遺伝子であることを確認した。
Means for Solving the Problems As a result of earnest studies, the present inventors have prepared a DNA probe based on the result of the internal amino acid sequence of 6-OMT isolated from cultured cells of spinach, and used this probe to prepare a DNA probe. The target DNA was successfully isolated from a cDNA library derived from cultured spinach cells. Then this DNA
Was inserted into a vector and then introduced into Escherichia coli to express a large amount of a protein derived from the DNA. Examination of the enzymatic properties of this protein revealed the same reaction as 6-OMT isolated from cultured spinach cells, that is, the production of coclaurine from norcoclaurin. Was confirmed.

【0007】すなわち、本発明は、配列番号1に記載の
アミノ酸配列または該アミノ酸配列において1もしくは
2以上のアミノ酸が付加、欠失もしくは置換されたアミ
ノ酸配列を含み、かつノルコクラウリン6-O-メチルトラ
ンスフェラーゼの酵素活性を有するポリペプチドを提供
する。このポリペプチドは、配列番号1に記載のアミノ
酸配列を含むノルコクラウリン6-O-メチルトランスフェ
ラーゼであってもよい。また、本発明は、前記のポリペ
プチドをコードするDNAを提供する。このDNAは、配列番
号1に記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコード
するとよい。また、本発明は、配列番号2に記載のヌク
レオチド配列を含むDNA、ならびに配列番号2に記載の
ヌクレオチド配列を含むDNAとストリンジェントな条件
下でハイブリダイズし、かつノルコクラウリン6-O-メチ
ルトランスフェラーゼの酵素活性を有するポリペプチド
をコードするDNAを提供する。さらに、本発明は、前記
のDNAを含むベクターを提供する。このベクターは、微
生物および/または植物の細胞内で、ノルコクラウリン
6-O-メチルトランスフェラーゼの酵素活性を有するポリ
ペプチドを発現させることができるものであるとよい。
さらにまた、本発明は、前記のベクターで形質転換され
た微生物、および該形質転換微生物を用いて、ノルコク
ラウリン6-O-メチルトランスフェラーゼの酵素活性を有
するポリペプチドを製造する方法を提供する。また、本
発明は、前記のベクターで形質転換された植物細胞、植
物組織または植物、ならびに該形質転換植物、または該
植物の培養細胞および/または組織を用いて、植物二次
代謝産物を製造する方法を提供する。この植物二次代謝
産物は、コクラウリンまたはレティキュリンから生合成
されるアルカロイドであってもよい。このアルカロイド
はベルベリン型アルカロイド、モルフィン型アルカロイ
ドまたはパパベリン型アルカロイドであるとよい。ま
た、形質転換植物はオウレン属植物またはケシ属植物で
あるとよい。
[0007] That is, the present invention includes the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence in which one or more amino acids have been added, deleted or substituted in said amino acid sequence, and which comprises norcocrawlin 6-O- Provided is a polypeptide having a methyltransferase enzymatic activity. This polypeptide may be norcoclaurin 6-O-methyltransferase comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1. The present invention also provides a DNA encoding the polypeptide. This DNA may encode a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. The present invention also relates to a DNA comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, and a DNA comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, which hybridizes under stringent conditions, and comprises norcoclaurin 6-O-methyl. A DNA encoding a polypeptide having the enzyme activity of transferase is provided. Further, the present invention provides a vector containing the above-mentioned DNA. This vector is used to transfer norcoclaurin in microbial and / or plant cells.
It is preferable that the polypeptide be capable of expressing a polypeptide having the enzyme activity of 6-O-methyltransferase.
Furthermore, the present invention provides a microorganism transformed with the above-described vector, and a method for producing a polypeptide having the enzyme activity of norcoclaurin 6-O-methyltransferase using the transformed microorganism. Further, the present invention produces a plant secondary metabolite using a plant cell, plant tissue or plant transformed with the vector, and the transformed plant, or a cultured cell and / or tissue of the plant. Provide a way. The secondary plant metabolite may be an alkaloid biosynthesized from coclaurine or reticulin. The alkaloid may be a berberine alkaloid, a morphine alkaloid or a papaverine alkaloid. The transformed plant is preferably a plant of the genus Ouren or a plant of the genus Poppy.

【0008】以下、本発明を詳細に説明する。本発明者
らは、ベルベリン高生産性のセリバオウレン培養細胞か
ら、6-OMTの酵素活性(ノルラウダノソリンとS-アデノ
シルメチオニンからの6-O-メチルラウダノソリンの生
成)を指標に6-OMTを単離精製し、このポリペプチドの
内部アミノ酸の配列をもとにDNAプローブ作成した。次
いで、同じくセリバオウレン培養細胞からcDNAライブラ
リーを調製し、当該プローブで陽性となるプラークか
ら、6-OMTをコードするDNA全長を含むファージを取得し
た。ファージDNAから単離した目的DNAを大腸菌にサブク
ローニングした後発現させたところ、得られたポリペプ
チドが前記の6-OMTの酵素活性を示したことから、当該
ポリペプチドおよび当該DNAが、それぞれ目的とする6-O
MTおよび6-OMTをコードするDNAであることを確認した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The present inventors determined the 6-OMT enzymatic activity (production of 6-O-methyllaudanosoline from norlaudanosoline and S-adenosylmethionine) from cultured berberine-producing celibaouren cells as an indicator. -OMT was isolated and purified, and a DNA probe was prepared based on the internal amino acid sequence of this polypeptide. Next, a cDNA library was prepared from the cultured cells of Seriubauren, and a phage containing the full-length DNA encoding 6-OMT was obtained from plaques positive with the probe. When the target DNA isolated from the phage DNA was subcloned into Escherichia coli and then expressed, the obtained polypeptide exhibited the enzyme activity of 6-OMT. 6-O
It was confirmed that the DNA encodes MT and 6-OMT.

【0009】本発明者らは、ベルベリン型アルカロイド
産生植物の一つである、オウレンの培養細胞から6-OMT
ならびにその遺伝子を単離したが、SAMをメチル基供与
体としてノルコクラウリンをコクラウリンに変換する反
応を有する植物であれば、本発明の6-OMTと実質的に同
一の酵素およびDNAが含まれていると推測され、本明細
書に記載の方法を用いればそれら植物からでも、本発明
の6-OMTと実質的に同一の酵素およびDNAを単離すること
ができる。SAMをメチル基供与体としてノルコクラウリ
ンをコクラウリンに変換する反応を有する植物として
は、セリバオウレンなどのキンポウゲ科Coptis属植物、
アキカラマツなどのキンポウゲ科Thalictrum属植物、キ
ハダなどのミカン科Phellodendron 属植物、セイヨウメ
ギなどのメギ科Berberis属植物、ケシなどのケシ科Papa
ver属植物などを例示することができる。
[0009] The present inventors have developed 6-OMT from cultured cells of spinach, one of berberine-type alkaloid producing plants.
And a gene whose gene has been isolated but has a reaction of converting norcoclaurin to coclaurin using SAM as a methyl group donor, contains substantially the same enzyme and DNA as the 6-OMT of the present invention. Therefore, the enzyme and DNA substantially identical to the 6-OMT of the present invention can be isolated from those plants using the method described herein. Plants having a reaction of converting norcoclaurine to coclaurine as a SAM as a methyl donor include buttercup family Coptis genus plants such as ceribaouren,
Ranunculaceae Thalictrum genus plants such as Japanese larch, Rutaceae Phellodendron genus plants such as yellowfin, Barberry berberis genus plants such as barberry , Poppy family Papa such as poppy
Examples include plants of the genus ver .

【0010】本発明においてオウレンの培養細胞から単
離された6-OMTは、配列番号1に示したアミノ酸配列を
有しているが、本発明にかかる6-OMTは、それ自身が実
質的にオウレン細胞由来の6-OMTと同等の機能を有する
限り、配列番号1に記載のアミノ酸配列において1もし
くは2以上のアミノ酸が付加、欠失もしくは置換されて
いてもよい。なお、タンパク質の酵素機能などの生理活
性がその構成アミノ酸の1もしくは2以上のアミノ酸の
付加、欠失もしくは置換によっても変わらないことがあ
り得ることはよく知られており、また意図的にそのよう
なアミノ酸の変化を誘起する方法も報告されている[Nuc
leic Acids Res., 10, 6487-6500 (1982)]。
[0010] In the present invention, 6-OMT isolated from cultured cells of spinach has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. However, the 6-OMT of the present invention itself substantially comprises One or more amino acids may be added, deleted or substituted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 as long as it has a function equivalent to that of 6-OMT derived from Ouren cells. It is well known that the physiological activity such as the enzymatic function of a protein may not be changed by addition, deletion or substitution of one or more amino acids of its constituent amino acids. Methods for inducing various amino acid changes have also been reported [Nuc
leic Acids Res., 10, 6487-6500 (1982)].

【0011】また、塩基配列に関しても、実質的にオウ
レン細胞由来の6-OMTと同等の機能を有する酵素タンパ
ク質をコードする限り、配列番号2に記載の塩基配列に
おいて1もしくは2以上の塩基が付加、欠失もしくは置
換されていてもよい。この種の実質的にオウレン細胞由
来の6-OMTと同等の機能を有する酵素タンパク質をコー
ドするDNAとしては、配列番号2に記載ヌクレオチド配
列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダ
イズし、6-OMTの酵素活性を有するポリペプチドをコー
ドするDNAを挙げることができる。ここで、ハイブリダ
イズの方法としては、従来から知られているDenhart's
溶液を用いる方法[J. Sambrook, E. F. Fritsch, T. Ma
niatis, Molecular Cloning: A Laboratory Manual 2nd
ed. ColdSpring Harbor Laboratory]を例示することが
できる。具体的には、6×SSC、5×Denhardt's、0.1%
SDS、100μg/ml 変性サケ精子DNA、20mM NaH2PO4(PH
7.5)溶液中で42℃で2時間以上プレハイブリダイゼーシ
ョンをおこなったのち、32PラベルしたDNAプローブ液を
加え、更に一晩インキュベートし、その後、室温で6×
SSC溶液、次いで50℃で6×SSC、0.1% SDS溶液で洗浄
後、オートラジオグラフィーする、という条件を例示す
ることができる。
[0011] In addition, as for the nucleotide sequence, one or more bases may be added to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 as long as it encodes an enzyme protein having substantially the same function as 6-OMT derived from Ouren cells. May be deleted or substituted. As DNA encoding such an enzyme protein having substantially the same function as 6-OMT derived from a spinach cell, a DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA containing the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 2 And DNA encoding a polypeptide having the enzyme activity of -OMT. Here, as a hybridization method, Denhart's
Solution [J. Sambrook, EF Fritsch, T. Ma
niatis, Molecular Cloning: A Laboratory Manual 2nd
ed. ColdSpring Harbor Laboratory]. Specifically, 6 × SSC, 5 × Denhardt's, 0.1%
SDS, 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA, 20 mM NaH 2 PO 4 (PH
7.5) After subjected to prehybridization at least 2 hours at 42 ° C. in a solution, 32 P labeled DNA probe solution was added and further incubated overnight, then, 6 × at room temperature
After washing with an SSC solution and then with a 6 × SSC, 0.1% SDS solution at 50 ° C., autoradiography can be exemplified.

【0012】本発明で使用できるベクターとしては、従
来から微生物および/または植物細胞の形質転換に使用
されているベクターを例示することができ、前記の各条
件を満たす6-OMTをコードするDNAの他に、従来から知ら
れている当該DNAを発現させるための恒常発現型または
発現制御型のプロモーター、形質転換体の選抜を容易に
する薬剤耐性遺伝子、アグロバクテリウムのバイナリー
ベクター系を使用するための複製開始点などを包括する
ことができる。
Examples of the vector that can be used in the present invention include vectors conventionally used for transforming microorganisms and / or plant cells, and include a DNA encoding 6-OMT that satisfies the above-mentioned conditions. In addition, to use a conventionally known constitutive expression type or expression control type promoter for expressing the DNA, a drug resistance gene which facilitates selection of transformants, and an Agrobacterium binary vector system. And the starting point of replication.

【0013】基本的なベクターとしては、大腸菌などの
微生物への導入にはpBluescript IISK-ベクターやpETベ
クターなどを例示でき、植物細胞への導入にはアグロバ
クテリウムによる導入に適したものとしてpBI101やpBI1
21などを例示することができる。エレクトロポーレーシ
ョン法を用いて植物細胞への導入を図る場合には、ベク
ターに特に制限はない。また、薬剤耐性遺伝子DNAとし
てはアンピシリン耐性遺伝子、カナマイシン耐性遺伝
子、ハイグロマイシン耐性遺伝子などを例示でき、プロ
モーターとしてはカリフラワーモザイクウイルス由来の
35Sプロモーター(恒常発現型)や熱ショック誘導タン
パク質のプロモーター(発現制御型)を例示することが
できる。複製開始点としては、TiまたはRiプラスミド由
来の複製開始点などを例示することができる。
Examples of basic vectors include pBluescript IISK- vector and pET vector for introduction into microorganisms such as Escherichia coli, and pBI101 and pBI101 as suitable for introduction with Agrobacterium for introduction into plant cells. pBI1
21 and the like. When introducing into a plant cell using the electroporation method, the vector is not particularly limited. Examples of the drug resistance gene DNA include an ampicillin resistance gene, a kanamycin resistance gene, a hygromycin resistance gene, and the like.
Examples include the 35S promoter (constant expression type) and the promoter of heat shock induction protein (expression control type). Examples of the replication origin include a replication origin derived from a Ti or Ri plasmid.

【0014】本発明の6-OMTをコードするDNAを微生物に
導入して、6-OMT蛋白質を大量に発現させることができ
る。6-OMTをコードするDNAを導入する微生物としては、
大腸菌などの細菌およびバキュウロウイルスなどのウイ
ルスを例示することができる。最も一般的な宿主である
大腸菌への外来DNAの導入方法としては、塩化カルシウ
ム法などで調製したコンピテントセルに、熱ショック法
やエレクトロポーレーション法などを用いて、当該外来
DNAを組み込んだプラスミドを取り込ませる方法があげ
られる。また、対象が大腸菌以外の宿主であっても、上
記と原理的に同様のDNA導入方法を使用することができ
る。
The DNA encoding the 6-OMT of the present invention can be introduced into a microorganism to express a large amount of the 6-OMT protein. As a microorganism that introduces DNA encoding 6-OMT,
Examples include bacteria such as E. coli and viruses such as baculovirus. The most common method for introducing foreign DNA into Escherichia coli, the most common host, is to use a heat shock method or electroporation method to transfer the foreign DNA into competent cells prepared by the calcium chloride method or the like.
There is a method of incorporating a plasmid into which DNA has been incorporated. Even if the target is a host other than Escherichia coli, a DNA transfer method similar in principle to the above can be used.

【0015】このようにして形質転換された微生物は、
従来知られている方法によって増殖させることが可能で
あり、得られた菌体などから目的とする6-OMTのポリペ
プチドを抽出、分離することができる。また、培養中の
当該形質転換微生物に、特定の基質を添加し、O-メチル
化反応を行わせ、培養物から酵素反応生成物を回収する
ことも可能である。
The microorganism transformed in this manner is
It can be grown by a conventionally known method, and a desired 6-OMT polypeptide can be extracted and separated from the obtained cells. In addition, it is also possible to add a specific substrate to the transformed microorganism during the cultivation, cause an O-methylation reaction, and recover the enzyme reaction product from the culture.

【0016】また、宿主細胞の代謝を改変して特定化合
物の生産性向上や特定の化合物群の生成比の改変を図る
ことを目的に、本発明の6-OMTをコードするDNAをセンス
またはアンチセンスの形で植物に組み込むことができ
る。6-OMTをコードするDNAを組み込む植物としては、SA
Mをメチル基供与体としてノルコクラウリンをコクラウ
リンに変換する反応を有する植物であればすべて使用で
きるが、中でもセリバオウレンなどのキンポウゲ科Copt
is属植物、アキカラマツなどのキンポウゲ科Thalictrum
属植物、キハダなどのミカン科Phellodendron 属植物、
セイヨウメギなどのメギ科Berberis属植物、ケシなどの
ケシ科Papaver属植物などを例示することができる。
The DNA encoding 6-OMT of the present invention may be used for the purpose of improving the productivity of a specific compound or modifying the production ratio of a specific compound group by modifying the metabolism of a host cell. It can be incorporated into plants in the form of a sense. As a plant incorporating DNA encoding 6-OMT, SA
Any plant that has a reaction of converting norcoclaurine to coclaurine using M as a methyl group donor can be used, but among others, buttercup family Copt such as ceribaouren
It is a plant of the genus, Ranunculaceae Thalictrum such as Akikaramatsu
Genus plant, Phellodendron genus plant such as Rutaceae,
Examples include plants of the genus Barberis belonging to the genus Barberis, such as barberry, and plants of the genus Papaver, such as poppy.

【0017】当該DNAを植物細胞に導入する方法として
は、前記の構成要素からなるベクターに当該DNAを組み
込み、アグロバクテリウム法やエレクトロポーレーショ
ン法など従来から知られている方法があげられる。アグ
ロバクテリウム法では、形質転換しようとする植物か
ら、減菌した葉などの切片を作成し、これにバイナリー
形式で当該DNAを導入したアグロバクテリウム・ツメフ
ァシエンスまたはアグロバクテリウム・リゾゲネスを感
染させる、植物細胞に当該DNAを組み込ませることがで
きる。この後、植物切片に付着したアグロバクテリウム
を洗浄および殺菌し、当該DNAとともにベクターに組み
込んでおいた薬剤耐性マーカーに対応した抗生物質を含
む培地で、前記植物切片を培養し、形質転換が起こった
細胞から、選択的に腫瘍組織、根、シュートなどの形質
転換組織の増殖を図ることができる。
Examples of a method for introducing the DNA into a plant cell include a conventionally known method such as an Agrobacterium method or an electroporation method, in which the DNA is incorporated into a vector comprising the above-mentioned components. In the Agrobacterium method, from a plant to be transformed, a section such as a sterilized leaf is created, and the DNA is transfected in a binary form with Agrobacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes. The DNA can be incorporated into plant cells. Thereafter, the Agrobacterium attached to the plant section is washed and sterilized, and the plant section is cultured in a medium containing an antibiotic corresponding to the drug resistance marker incorporated in the vector together with the DNA, and transformation occurs. From these cells, it is possible to selectively grow transformed tissues such as tumor tissues, roots and shoots.

【0018】また、エレクトロポーレーション法では、
形質転換しようとする植物から、減菌した葉、茎、根や
胚、または培養細胞を調製し、これらに当該DNAを組み
込んだベクターを塗布した金粒子など適当な微粒子をパ
ーティクルガンなどを用いて打ち込み、細胞に取り込ま
せることができる。この後、前記アグロバクテリウム法
の場合と同様に、ベクターに組み込んでおいた薬剤耐性
マーカーに対応した抗生物質を含む培地で、前記植物切
片を培養し、形質転換が起こった細胞から、選択的に形
質転換組織または細胞の増殖を図ることができる。
In the electroporation method,
From a plant to be transformed, sterilized leaves, stems, roots, embryos, or cultured cells are prepared, and appropriate fine particles such as gold particles coated with a vector incorporating the DNA are prepared using a particle gun or the like. It can be driven into cells. Thereafter, as in the case of the Agrobacterium method, the plant section was cultured in a medium containing an antibiotic corresponding to the drug resistance marker incorporated in the vector, and cells were selectively transformed from the transformed cells. The growth of the transformed tissue or cells can be achieved.

【0019】このようにして得られた形質転換植物組織
からは、これまでに知られている植物組織培養法によっ
て、植物個体を再生することができるので、圃場などで
栽培することができる。また形質転換植物細胞は、通常
の植物培養細胞と同様、液体培地などで増殖させること
ができるので、タンクなどで大量培養することができ
る。得られた形質転換植物体または細胞は、通常の植物
体または細胞と同様に、有機溶媒などによる有効成分の
抽出に供することができる。
From the thus-obtained transformed plant tissue, a plant individual can be regenerated by a conventionally known plant tissue culture method, and can be cultivated in a field or the like. Also, the transformed plant cells can be grown in a liquid medium or the like, like ordinary plant culture cells, so that they can be cultured in large quantities in tanks or the like. The obtained transformed plant or cell can be subjected to extraction of an active ingredient with an organic solvent or the like, similarly to a normal plant or cell.

【0020】さらに、本発明の6-OMTは、図2に示した
ようにノルコクラウリンの他にもノルラウダノソリンや
6-O-メチルラウダノソリンといった構造類似化合物をも
メチル化することができるので、前記の植物種以外であ
ってもこれらノルコクラウリンの構造類似化合物を含む
植物であれば、本発明の方法を適用することができる。
なお、酵素学的な検討の結果、本発明にかかる6-OMTは
以下の基本的性質を有することが明らかになっている。
Further, as shown in FIG. 2, 6-OMT of the present invention can be used in addition to norcoclaurin, norlaudanosoline and
Since a structurally similar compound such as 6-O-methyllaudanosoline can also be methylated, the method of the present invention can be applied to any plant other than the above-mentioned plant species, if the plant contains these norcoclaurine structurally similar compounds. Can be applied.
As a result of enzymatic studies, it has been revealed that 6-OMT according to the present invention has the following basic properties.

【0021】 ─────────────────────────────────── 分子量:40,000(SDS/PAGE) 等電点:4.7(Mono-P) 至適pH:9.0 Km値: 3.95 mM(S-アデノシル-L-メチオニン) 2.23 mM((R,S)-ノルラウダノソリン) Ki値: 2.1 mM(S-アデノシル-L-メチオニン) 0.18 mM((R,S)-ノルラウダノソリン) (Ki値はともにS-アデノシル-L-ホモシステインに対して) 阻害剤:Ni2+, Co2+, Cu2+, Zn2+, Fe2+, Mn2+ 反応機構:Bi-bi Ping-Pong反応 ────────────────────────────────────────────────────────────────────── Molecular weight: 40,000 (SDS / PAGE) Isoelectric point: 4.7 (Mono-P) optimum pH: 9.0 K m value: 3.95 mM (S- adenosyl -L- methionine) 2.23 mM ((R, S ) - nor Lauda Bruno Solin) K i values: 2.1 mM (S- adenosyl -L- methionine) 0.18 mM ((R, S ) - nor Lauda Bruno Solin) (K i values are both S- adenosyl -L- against homocysteine) inhibitors: Ni 2+, Co 2+, Cu 2 + , Zn 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ Reaction mechanism: Bi-bi Ping-Pong reaction ─────────────────────────── ────────

【0022】[0022]

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定される
ものではない。 [実施例1]6-OMT精製画分の調製 まず、セリバオウレンからベルベリン高産生培養細胞を
以下のようにして誘導した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to these Examples. Example 1 Preparation of 6-OMT Purified Fraction First, berberine-producing cultured cells were derived from seribaouren as follows.

【0023】セリバオウレンの葉および葉柄を、70%エ
タノールおよびアンチホルミン溶液で殺菌した後、切片
を作成し、10-5Mαナフタレン酢酸および10-8M6-ベンジ
ルアデニンを含むリンスマイヤー・スクーグの寒天培地
に床置し、25℃、暗所で培養した。培養開始後3週間目
頃から、当該切片の切り口に生じた黄色カルスを採取し
て、前記と同様の寒天培地に移植しさらに増殖を図っ
た。こうして得られたカルスを前記と同様の組成の液体
培地に懸濁し、前記と同じく25℃、暗所で、旋回型のロ
ータリーシェーカーを用いて100rpmで振盪培養し、2〜
3週間毎に移植を繰り返した。
[0023] The leaves and petiole of the squirrel spinach are sterilized with a 70% ethanol and antiformin solution, and then cut into slices. A rinse medium Skoog agar medium containing 10 -5 Mα-naphthaleneacetic acid and 10 -8 M6-benzyladenine is prepared. And cultured in the dark at 25 ° C. About three weeks after the start of the culture, yellow calli generated at the cut end of the section were collected, transplanted to the same agar medium as described above, and further grown. The callus thus obtained was suspended in a liquid medium having the same composition as described above, and cultured at 25 ° C in the dark in the same manner as described above, with shaking at 100 rpm using a rotary rotary shaker, to obtain a suspension.
The transplant was repeated every three weeks.

【0024】得られた液体培養細胞は、直径が数十μm
〜数mmの細胞塊からなるので、これら細胞塊を単位とし
て、ベルベリン高生産株の選抜を実施した。すなわち、
細胞塊の一部を前記の寒天培地上に均一に広げて培養
し、各細胞塊からコロニーを増殖させた。得られたコロ
ニーを同じ寒天培地に個別に増殖させ、その一方で液体
クロマトグラフィーを用いてベルベリンの含有量を測定
し、含有量の高いものを高生産細胞として選抜し、この
系統をあらたな親株として液体培養、次いで前記操作に
よる選抜を繰り返し、高生産株を得た。
The obtained liquid culture cells have a diameter of several tens μm.
Since the cells consist of cell clusters of a few mm in diameter, a berberine high-producing strain was selected using these cell clusters as a unit. That is,
A part of the cell mass was uniformly spread on the agar medium and cultured, and colonies were grown from each cell mass. The obtained colonies were individually grown on the same agar medium, while the content of berberine was measured using liquid chromatography, and those with a high content were selected as high-producing cells, and this strain was used as a new parent strain. , And the selection by the above operation was repeated to obtain a high production strain.

【0025】このベルベリン高産生培養細胞を10μMの
α- ナフタレン酢酸と0.01μMの6-ベンジルアデニンを
含むリンスマイヤー・スクーグの液体培地で3週間ごと
に継代培養し、佐藤らの方法 [Eur. J. Biochem. 225,
125-131 (1994)]にしたがって、6-OMTの単離精製を実施
した。簡単に説明すると、オウレン培養細胞を氷冷下で
摩砕し、10mMジチオスレイトール、1mM EDTA および10
%グリセロールを含む0.1 M リン酸ナトリウム緩衝液(pH
8.0)に懸濁して、酵素を抽出した。懸濁物をチーズク
ロスで濾過し、濾液を5000×gで30分間遠心分離した。
得られた上清は、20-75%飽和の硫安沈殿、透析による脱
塩、SP-toyopearl 650C カラムによるアルカロイドの除
去、酵素活性を指標としたQ-Sepharose FF カラムクロ
マトグラフィー(Pharmacia社) 、次いでBio-Gel HTP(Bi
oRad社) カラムクロマトグラフィーによる分離、限外濾
過による濃縮、Mono-P カラムによるクロマトフォーカ
シング、逆相クロマトグラフィーを経て精製・単離し
た。なお、以上の操作はすべて0〜5℃で実施した。
The berberine-producing cultured cells were subcultured every three weeks in a Linsmeyer-Skoog liquid medium containing 10 μM α-naphthaleneacetic acid and 0.01 μM 6-benzyladenine, and then subcultured every three weeks. J. Biochem. 225,
125-131 (1994)]. Briefly, cultured spinach cells were ground under ice-cooling, and 10 mM dithiothreitol, 1 mM EDTA and 10 mM
0.1 M sodium phosphate buffer containing 5% glycerol (pH
8.0), and the enzyme was extracted. The suspension was filtered through cheesecloth and the filtrate was centrifuged at 5000 xg for 30 minutes.
The resulting supernatant was precipitated with 20-75% saturated ammonium sulfate, desalted by dialysis, alkaloids were removed by SP-toyopearl 650C column, Q-Sepharose FF column chromatography (Pharmacia) using enzyme activity as an index, and then Bio-Gel HTP (Bi
oRad) Separated by column chromatography, concentrated by ultrafiltration, chromatofocusing with Mono-P column, and reversed phase chromatography. The above operations were all performed at 0 to 5 ° C.

【0026】図3に酵素精製過程での純度向上の様子を
SDS-PAGEの結果で示した。こうして得られた6-OMTの精
製酵素標品は、図3のSDS-PAGEの結果にも示されるとお
り、40 kDaと41 kDaの2本のペプチドを含んでいた。両
ペプチドのアミノ末端のアミノ酸配列解析を試みたが、
ブロックされていたため優位な情報を得ることができな
かった。そこで、両ペプチドの内部アミノ酸配列の解析
を目的に、以下の条件の下、Mono-P後の精製酵素液をサ
ンプルとして逆相クロマトグラフィーにより両ペプチド
をそれぞれ精製した。
FIG. 3 shows how the purity is improved during the enzyme purification process.
The results are shown by SDS-PAGE. The 6-OMT purified enzyme preparation thus obtained contained two peptides of 40 kDa and 41 kDa, as shown also in the results of SDS-PAGE in FIG. We tried amino acid sequence analysis of the amino terminus of both peptides,
We couldn't get any superior information because we were blocked. Therefore, for the purpose of analyzing the internal amino acid sequences of both peptides, both peptides were purified by reverse phase chromatography using the purified enzyme solution after Mono-P as a sample under the following conditions.

【0027】 ─────────────────────────────── HPLC :LKB2150(LKB社) カラム :YMC-Pack ODS-AP303(250x4.6 mm、YMC社) 検出 :UV 210 nm 流速 :0.8 ml/min 移動相 :A: 0.1% TFA in H2O, B: 70% AcCN, 0.1% TFA A/B 32/68 → 29/71 ────────────────────────────────────────────────────────────── HPLC: LKB2150 (LKB) Column: YMC-Pack ODS-AP303 ( Detection: UV 210 nm Flow rate: 0.8 ml / min Mobile phase: A: 0.1% TFA in H 2 O, B: 70% AcCN, 0.1% TFA A / B 32/68 → 29 / 71 ───────────────────────────────

【0028】分取した各フラクションは、図4に示した
とおりSDS/PAGEで確認した。その結果、40 kDaならびに
41 kDaのペプチドは、ともにさらに2本のピークに分離
した。それぞれのピークのペプチドの分子量をSDS-PAGE
で再確認した結果、40Aおよび40Bで示したピークのペプ
チド分子量はいずれも40 kDaであり、41Aおよび41Bで示
したペプチド分子量はいずれも41 kDaであることがわか
った。40 kDaペプチドをAchromobacter Protease I処理
したときのペプチドマップと得られた内部アミノ酸配列
を図5に示す。図5の1のピークのアミノ酸配列は解析
できなかったが、2と3のピークのアミノ酸配列は40A
と40Bで一致していることがわかった。
Each fraction collected was confirmed by SDS / PAGE as shown in FIG. As a result, 40 kDa and
The 41 kDa peptide both further separated into two peaks. The molecular weight of the peptide at each peak was determined by SDS-PAGE.
As a result, it was found that the peptide molecular weights of the peaks indicated by 40A and 40B were all 40 kDa, and the peptide molecular weights indicated by 41A and 41B were all 41 kDa. FIG. 5 shows the peptide map obtained when the 40 kDa peptide was treated with Achromobacter Protease I and the obtained internal amino acid sequence. Although the amino acid sequence of the peak 1 in FIG. 5 could not be analyzed,
And 40B were found to match.

【0029】[実施例2]6-OMT精製画分の40 kDaペプチドと41 kDaペプチドのペ
プチドマッピングおよび内部アミノ酸配列の解析 前記の逆相クロマトグラフィーで分取したペプチド溶液
をSpeed Vacにより固化した後、100 μl の10% SDS溶液
を加え、超音波処理を行いペプチドを溶解させた。SDS
濃度が0.1%以下になるように希釈した後、centricon 30
(Amicon社)により約50μlにまで濃縮した。その内の5
μl をSDS-PAGEによるペプチドの回収の確認に用い
た。残りの液のpHが中性付近であることを確認し、プロ
テアーゼ溶液(Residue-specific Protease Kit、Takar
a社)100 μl を添加し、37℃で16時間反応させた。80%
の蟻酸5 μlを加え反応を停止し、15,000 rpmで5分間遠
心分離し、上澄を逆相クロマトグラフィーにより分離し
た。41Aならびに41Bの2本のペプチドについては、それ
ぞれ約30μgのサンプルをリジン残基を特異的に認識切
断するAchromobacter Protease Iにより加水分解した。
また40 kDaペプチドはグルタミン酸残基を特異的に認識
切断するStaphylococcus aureus V8 Protease、アルギ
ニンまたはリジン残基を特異的に認識切断するTrypsin
を用いてそれぞれにつき約50μgのペプチドを加水分解
した。逆相クロマトグラフィーの溶出条件は6-OMT精製
画分の2本のペプチドの精製に準じ、直線濃度勾配(A/
B 80/20→ 20/80)で溶出した。分離が不十分な断片に
ついては、再度逆相クロマトグラフィーにより先の条件
より緩やかな直線濃度勾配(A/B 85/15 → 50/50)で分
離した。ここで得られたペプチド溶液をSpeed Vacによ
り約100 μl に濃縮し、気相式プロテインシークエンサ
ー(Model 477A、Applied Biosystems社)によりアミノ
酸配列を解析した。
Example 2 The 40-kDa peptide and the 41-kDa peptide of the 6-OMT purified fraction
Peptide Mapping and Analysis of Internal Amino Acid Sequence After solidifying the peptide solution collected by the above-described reverse phase chromatography using Speed Vac, 100 μl of a 10% SDS solution was added thereto, and ultrasonic treatment was performed to dissolve the peptide. SDS
After dilution to a concentration of 0.1% or less, centricon 30
(Amicon) to concentrate to about 50 μl. 5 of them
μl was used to confirm peptide recovery by SDS-PAGE. Check that the pH of the remaining solution is around neutral, and use protease solution (Residue-specific Protease Kit,
(Company a) 100 μl was added and reacted at 37 ° C. for 16 hours. 80%
The reaction was stopped by adding 5 μl of formic acid and centrifuged at 15,000 rpm for 5 minutes, and the supernatant was separated by reverse phase chromatography. About the two peptides 41A and 41B, about 30 μg of each sample was hydrolyzed with Achromobacter Protease I, which specifically recognizes and cuts lysine residues.
Staphylococcus aureus V8 Protease, which specifically recognizes and cleaves glutamic acid residues, and 40-kDa peptide, Trypsin, which specifically recognizes and cleaves arginine or lysine residues
Was used to hydrolyze about 50 μg of each peptide. The elution conditions for the reverse phase chromatography were the same as those for the purification of two peptides in the 6-OMT purified fraction, and the linear concentration gradient (A /
B 80/20 → 20/80). Fragments with insufficient separation were again separated by reverse phase chromatography with a gentler linear gradient (A / B 85/15 → 50/50) than the previous conditions. The peptide solution obtained here was concentrated to about 100 μl using Speed Vac, and the amino acid sequence was analyzed using a gas phase protein sequencer (Model 477A, Applied Biosystems).

【0030】40Aと40B、ならびに41Aと41Bは、それぞれ
逆相クロマトグラフィーのプロファイルが酷似してお
り、対応するペプチド断片のアミノ酸配列が一致したこ
とから、40Aと40B、ならびに41Aと41Bはそれぞれ同一の
ペプチドであって、逆相クロマトグラフィー中にたまた
ま分離したものであることがわかった(図6、図7)。
このようにして得られたペプチド断片の中から、最終的
に41 kDaペプチドについては約100アミノ酸の配列を、4
0 kDaペプチドについては、約80アミノ酸の配列を解析
した。
Since 40A and 40B, and 41A and 41B have very similar reverse phase chromatography profiles, and the amino acid sequences of the corresponding peptide fragments were identical, 40A and 40B and 41A and 41B were identical. Was found to have been separated by chance during reverse phase chromatography (FIGS. 6 and 7).
From the peptide fragments obtained in this manner, a sequence of about 100 amino acids was finally obtained for the 41 kDa peptide.
For the 0 kDa peptide, a sequence of about 80 amino acids was analyzed.

【0031】[実施例3]6-OMTのcDNAクローニングのためのオリゴヌクレオチド 以降の操作は、特に表記しない限りSambrookの方法 [J.
Sambrook et al., Molecular Cloning; A Laboratory
Manual 2nd ed., ed. Cold Spring Harbar laboratory]
に従った。内部アミノ酸配列の解析結果は、6-OMTおよ
び4'-OMT精製画分に含まれる2本のペプチドをスクリー
ニングするためのオリゴヌクレオチドプローブ作成に十
分なものであったので、前記オウレン培養細胞から作製
したcDNAライブラリーを用いて、40 kDaならびに41 kDa
ペプチドのcDNAのスクリーニングを実施した。このcDNA
ライブラリーは、ZAP-cDNA(登録商標)Synthesis Kit
(Stratagene社)を用いて作製されており、cDNAはUni-
ZAP XR vectorに導入されている。また、Uni-ZAP XR ve
ctorはpBluescript II SK-の全塩基配列を含み、その前
後に複製開始点および終了のシグナルが組み込まれてい
る。さらに、複製されたDNAを環状化してpackagingする
ためのシグナルも存在するため、大腸菌にUni-ZAP XR v
ectorとf1 phageとを同時に感染させることにより、フ
ァージベクターからプラスミドベクターにサブクローニ
ングできるようになっている。アミノ酸配列の解析結果
をもとに、アミノ酸配列をコードする可能な配列すべて
を含むようにオリゴヌクレオチドプローブを設計し、40
kDaペプチド、41 kDaペプチド両ペプチドそれぞれにつ
き2種類のプローブをDNA合成機(Model 381A、Applied
Biosystems社)により合成した(図8)。
[Example 3] Oligonucleotides for cDNA cloning of 6-OMT The subsequent procedures were performed according to the method of Sambrook [J.
Sambrook et al., Molecular Cloning; A Laboratory
Manual 2nd ed., Ed. Cold Spring Harbar laboratory]
Followed. Since the analysis results of the internal amino acid sequence were sufficient for the preparation of an oligonucleotide probe for screening the two peptides contained in the purified fractions of 6-OMT and 4'-OMT, the results were obtained from the cultured rice culture cells. 40 kDa and 41 kDa using the cDNA library
Peptide cDNA screening was performed. This cDNA
The library uses the ZAP-cDNA® Synthesis Kit
(Stratagene), and cDNA is Uni-
Introduced in ZAP XR vector. Also, Uni-ZAP XR ve
ctor contains the entire nucleotide sequence of pBluescript II SK-, before and after which the signal of the replication origin and termination is integrated. In addition, there is also a signal for circularizing and packaging the replicated DNA, so that E. coli contains Uni-ZAP XR v
By simultaneously infecting ector and f1 phage, subcloning from a phage vector to a plasmid vector is enabled. Based on the amino acid sequence analysis results, oligonucleotide probes were designed to include all possible sequences encoding the amino acid sequence,
Two types of probes were used for each of the kDa peptide and the 41 kDa peptide, respectively, using a DNA synthesizer (Model 381A, Applied
Biosystems) (FIG. 8).

【0032】[実施例4]オリゴヌクレオチドプローブの5'末端標識 以下に示す反応液を作製し、37℃で1時間インキュベー
トし、ペーパークロマトグラフィー(濾紙:DE81 (What
mann社)、展開液:2.3%蟻酸アンモニウム)により32Pの
取り込み率が50%以上であることを確認した後、ハイブ
リダイゼーションに用いた。
[Example 4] Labeling of 5'-end of oligonucleotide probe The following reaction solution was prepared, incubated at 37 ° C for 1 hour, and subjected to paper chromatography (filter paper: DE81 (What
After confirming that the incorporation rate of 32 P was 50% or more using a developing solution (manufactured by Mann Co., Ltd., 2.3% ammonium formate), it was used for hybridization.

【0033】 ──────────────────────────────── 合成オリゴヌクレオチド(10 pmol/(l) 1 μl 10x キナーゼバッファー* 1 μl [γ-32P] ATP水溶液 5 μl T4ポリヌクレオチドキナーゼ(10単位/μl、NEB 社) 1 μl * 700 mM Tris/HCl (pH 7.6)、10 mM MgCl2、5 mM DTT ────────────────────────────────合成 Synthetic oligonucleotide (10 pmol / (l) 1 μl 10x kinase buffer * 1 μl [γ- 32 P] ATP aqueous solution 5 μl T4 polynucleotide kinase (10 units / μl, NEB) 1 μl * 700 mM Tris / HCl (pH 7.6), 10 mM MgCl 2 , 5 mM DTT ─── ─────────────────────────────

【0034】[実施例5]6-OMTのスクリーニング 前記のオウレン培養細胞のcDNAライブラリー(ライブラ
リーサイズ:30万)を一度アンプリファイしたものを用
いて一次スクリーニングを行った。プローブには40 kDa
ペプチドプローブ1、41 kDaペプチドプローブ1を三次
スクリーニングまで用いた。NZYMトップアガロースの表
面にニトロセルロースフィルターを乗せ青インクを先に
つけたニードルでフィルター上の非対称の位置3ヶ所を
打ち抜き、変性液(0.5 N NaOH、1.5 M NaCl)で浸した
濾紙上にDNAを転写させた面が上になるように乗せ5分間
放置した。次に中和液(1.5 M NaCl、0.5 M Tris/HCl
(pH 8.0))で浸した濾紙上に移した後、80℃のオーブン
中で2時間ベーキングしDNAをフィルター上に固定し
た。このフィルターをハイブリバッグに入れ、プレハイ
ブリ溶液(6xSSC、5xDenhardts、0.1% SDS、100 μg/ml
変性サケ精子DNA、20 mM NaH2PO4(pH 7.5))を加え、
できるだけ気泡を除き密封した。42℃で2時間以上イン
キュベートした後、プローブ溶液を加えさらに一夜イン
キュベートし、ハイブリダイゼーションを行った。ハイ
ブリダイゼーション終了後、フィルターは、まず室温で
6xSSC溶液で2回、次に50℃で6xSSC-0.1% SDS溶液で2
回洗浄した。ペーパータオルでフィルターの余分な水分
を除き、オートラジオグラフィーにより一夜感光させ
た。フィルターは1枚のプレートにつき2枚ずつ用意
し、シグナルの位置が2枚のフィルターで一致したもの
を陽性シグナルとした。シグナルの出た位置のトップア
ガロースを先端を切り落としたブルーチップで打ち抜
き、1.5 mlチューブに採取した。このチューブに100 μ
l SM溶液、1 μl クロロホルムを加えてボルテックス
し、ファージ液を得た。このファージ液の100倍希釈液1
0μlを200μl の大腸菌液(XLI-Blue OD550=2)に加
え、37℃で20分間インキュベートし、50℃に保温した5
mM NZYMトップアガロースに添加し、NZYMプレート上に
注ぎ広げた。このプレートを37℃で一夜培養し、プラー
クの形成を確認した。以下、上記の一次スクリーニング
と同様に三次スクリーニングまで行い、陽性クローンを
単離した。40 kDaペプチドは、一次スクリーニングで約
70個の陽性シグナルを得たが、そのうち26個について、
二次スクリーニングを行い、三次スクリーニングの結
果、最終的に18個の陽性クローンを得た。一方、41 kDa
ペプチドでは、一次スクリーニングで18個の陽性シグナ
ル得、三次スクリーニングまで行った結果、9個の陽性
クローンを単離した。
Example 5 Screening of 6-OMT Primary screening was performed using a cDNA library (library size: 300,000) of the above-mentioned cultured spinach cells once amplified. 40 kDa for probe
Peptide probe 1, 41 kDa peptide probe 1 was used until tertiary screening. Place a nitrocellulose filter on the surface of NZYM top agarose, punch out three asymmetrical positions on the filter with a needle with blue ink first, and transfer DNA to filter paper soaked with denaturing solution (0.5 N NaOH, 1.5 M NaCl) It was put on it so that the surface that was made to face up was left for 5 minutes. Next, neutralization solution (1.5 M NaCl, 0.5 M Tris / HCl
(pH 8.0)) and baked in an oven at 80 ° C. for 2 hours to fix the DNA on the filter. Put this filter in a hybridization bag, and mix the prehybridization solution (6xSSC, 5xDenhardts, 0.1% SDS, 100 μg / ml
Denatured salmon sperm DNA, 20 mM NaH 2 PO 4 (pH 7.5))
Air bubbles were removed as much as possible and sealed. After incubating at 42 ° C. for 2 hours or more, a probe solution was added, and the mixture was further incubated overnight to perform hybridization. After hybridization is complete, the filters are first
2x with 6xSSC solution, then 2x with 6xSSC-0.1% SDS solution at 50 ° C
Washed twice. Excess water in the filter was removed with a paper towel, and the filter was exposed overnight by autoradiography. Two filters were prepared for each plate, and a signal whose signal position matched the two filters was defined as a positive signal. The top agarose at the position where the signal was emitted was punched out with a blue chip whose tip was cut off, and collected in a 1.5 ml tube. 100 μl into this tube
l SM solution and 1 µl chloroform were added and vortexed to obtain a phage solution. 100 times dilution of this phage solution 1
Added 0μl E. coli solution of 200μl (XLI-Blue OD 550 = 2), and incubated at 37 ° C. 20 min, and kept at 50 ° C. 5
Added to mM NZYM top agarose and spread on NZYM plate. This plate was cultured at 37 ° C. overnight, and plaque formation was confirmed. Thereafter, the same procedure as in the above-described primary screening was performed up to the tertiary screening, and a positive clone was isolated. The 40 kDa peptide is approximately
70 positive signals were obtained, of which 26
Secondary screening was performed, and as a result of the tertiary screening, 18 positive clones were finally obtained. On the other hand, 41 kDa
For the peptide, 18 positive signals were obtained in the primary screening, and up to the third screening, 9 positive clones were isolated.

【0035】[実施例6]プラスミドベクターへのサブクローニング(in vivo ex
ision) 実施例5で単離したクローンをファージベクターからプ
ラスミドベクターにサブクローニングするため、以下の
とおりin vivo exisionを行った。三次スクリーニング
で得られたプラークを打ち抜いた寒天に500 μl SM溶
液、20μlクロロホルムを加えてボルテックスし、その
内の200 μl を大腸菌液(XLI-Blue OD550=2)200 μl
に加え、さらに1 μl R408 helper phage を加えて37℃
で20分間インキュベートした。次にチューブ内容物を3
mlの2xYT培地に添加し、37℃で2.5時間振盪培養した。
得られた培養物は、70℃で20分間インキュベートした
後、この内の50μlを大腸菌液(XLI-Blue OD550=2)200
μl に加え、その内の100 μlをプレーティングした。
37℃で一昼夜インキュベートし、Uni-ZAP XR vectorか
らpBluescript II SK-vectorにサブクローニングされた
プラスミドを持つコロニーを得た。なお、インサートcD
NAはpBluescript II SK-vectorの制限酵素Eco RI、Xho
I サイトに挿入されている。
Example 6 Subcloning into a plasmid vector (in vivo ex
ision) In order to subclone the clone isolated in Example 5 from the phage vector into the plasmid vector, in vivo exision was performed as follows. Tertiary agar 500 [mu] l SM solution punched resulting plaques screened, vortexed adding 20μl of chloroform, Escherichia coli solution 200 [mu] l of which (XLI-Blue OD 550 = 2 ) 200 μl
And 1 μl R408 helper phage at 37 ° C
For 20 minutes. Next, add 3 tube contents
It was added to 2 ml of 2xYT medium and cultured with shaking at 37 ° C for 2.5 hours.
The resulting cultures are then incubated at 70 ° C. 20 min, a 50μl of the E. coli solution (XLI-Blue OD 550 = 2 ) 200
In addition to μl, 100 μl was plated.
The mixture was incubated at 37 ° C. overnight to obtain a colony having the plasmid subcloned into the pBluescript II SK-vector from the Uni-ZAP XR vector. In addition, insert cD
NA: pBluescript II SK-vector restriction enzymes Eco RI, Xho
I Inserted into site.

【0036】[実施例7]サザンハイブリダイゼーション in vivo exisionによって得られたクローンが目的のも
のであるかを確認するため、プラスミドDNAを精製し、
制限酵素によりインサートを切り出し、以下のとおりオ
リゴヌクレオチドプローブを用いたサザンハイブリダイ
ゼーションを行った。in vivo exisionによって得られ
た大腸菌コロニーを爪楊枝でつつきLB(+ampicilin 50
μg/ml)培地に入れ一昼夜振盪培養した後、得られた大
腸菌からプラスミドDNAを精製し、次いで制限酵素Eco R
I 、Xho I で処理してインサートを切り出し、0.8%アガ
ロース電気泳動を行った。エチジウムブロマイドで染色
されたDNAをポラロイドカメラで撮影後、ゲルを変性液
(0.5 M NaOH、1.5 M NaCl)に20分間浸し、中和液(0.
5 M Tris/HCl (pH 7.0)、1.5 M NaCl、1 mM EDTA)に移
し30分間軽く振盪した。ゲルをブロッティング台に乗
せ、ゲル中のDNAをナイロンメンブレンに一夜キャピラ
リートランスファーした。ナイロンメンブレンを変性液
(0.5 M NaOH、1.5 M NaCl)に1分間、次いで中和液
(0.5 M Tris/HCl(pH 7.0)、1.5 M NaCl、1 mM EDTA)
に1分間、最後に2xSSCに10分間それぞれ浸した。得ら
れたナイロンメンブレンは、オーブンで80℃で2時間ベ
ーキングしてDNAを固定した後、40 kDaペプチド、41 kD
aペプチドともにプローブ1およびプローブ2それぞれ
に対してサザンハイブリダイゼーションを行った。その
結果、40 kDaペプチド、41 kDaペプチドともにスクリー
ニングで単離されたすべてのクローンに対して2種のプ
ローブがハイブリダイズすることが確認された。したが
って、得られたクローンはそれぞれ40 kDaペプチドある
いは41 kDaペプチドをコードすると推定された。
Example 7 In order to confirm whether the clone obtained by Southern hybridization in vivo exision was the desired one, plasmid DNA was purified.
The insert was cut out with a restriction enzyme and subjected to Southern hybridization using an oligonucleotide probe as follows. E. coli colonies obtained by in vivo exision are picked with a toothpick and LB (+ ampicilin 50
μg / ml), and cultured with shaking for 24 hours. After that, plasmid DNA was purified from the resulting Escherichia coli, and then the restriction enzyme Eco R
The insert was cut out by treating with I and XhoI, and subjected to 0.8% agarose electrophoresis. After photographing the DNA stained with ethidium bromide with a polaroid camera, the gel was immersed in a denaturing solution (0.5 M NaOH, 1.5 M NaCl) for 20 minutes, and then neutralized (0.
It was transferred to 5 M Tris / HCl (pH 7.0), 1.5 M NaCl, 1 mM EDTA) and gently shaken for 30 minutes. The gel was placed on a blotting table, and the DNA in the gel was capillary-transferred to a nylon membrane overnight. The nylon membrane is denatured (0.5 M NaOH, 1.5 M NaCl) for 1 minute and then neutralized (0.5 M Tris / HCl (pH 7.0), 1.5 M NaCl, 1 mM EDTA)
For 1 minute and finally in 2xSSC for 10 minutes. The resulting nylon membrane was baked in an oven at 80 ° C. for 2 hours to immobilize DNA, and then a 40 kDa peptide, 41 kD
Southern hybridization was performed for each of probe 1 and probe 2 for the a peptide. As a result, it was confirmed that the two types of probes hybridized to all the clones isolated by screening for both the 40 kDa peptide and the 41 kDa peptide. Therefore, the obtained clones were estimated to encode the 40 kDa peptide or the 41 kDa peptide, respectively.

【0037】[実施例8]6-OMT精製画分に含まれる40 kDaペプチドおよび41 kDa
ペプチドの大腸菌での発現 40 kDaペプチド、41 kDaペプチドのいずれが6-OMTであ
るのかを調べるため、両ペプチドを大腸菌で発現させ、
それら産物の反応性を調べた。 (1) 培養条件および発現ベクターの検討 a. pBluescript II SK-vectorを用いた40 kDaペプチ
ド、41 kDaペプチドの大腸菌での発現 両ペプチドのcDNAは、pBluescript II SK-ベクターに導
入されておりインサートcDNAがインフレームで導入され
た場合、IPTG(イソプロピル-β-D(-)-チオガラクトピ
ラノシド)誘導下でβ−ガラクトシダーゼの融合タンパ
ク質として発現させることができる。スクリーニングで
得られたクローンの中で40 kDaペプチドは3クローンが
インフレームで導入されていた。一方、41 kDaペプチド
は最初のメチオニンのすぐ上流にストップコドンが存在
しているためスクリーニングで得られたクローンには目
的タンパク質を発現しているものはなかった。しかし、
塩基配列の解析に用いたデリーションクローンの中に最
初のメチオニンを含んでインフレームで導入されている
クローンがあり、そのクローンを以降の操作に用いた
(図9)。以下に上記操作を詳述する。
Example 8 40 kDa peptide and 41 kDa contained in 6-OMT purified fraction
Expression of the peptide in E. coli 40 kDa peptide, to examine whether the 41 kDa peptide is 6-OMT, both peptides were expressed in E. coli,
The reactivity of the products was examined. (1) Examination of culture conditions and expression vectora.Expression of 40 kDa peptide and 41 kDa peptide in Escherichia coli using pBluescript II SK-vector cDNA of both peptides was introduced into pBluescript II SK-vector and inserted cDNA. Can be expressed as a fusion protein of β-galactosidase under the induction of IPTG (isopropyl-β-D (−)-thiogalactopyranoside). Among the clones obtained by the screening, three clones of the 40 kDa peptide were introduced in frame. On the other hand, since the 41 kDa peptide had a stop codon immediately upstream of the first methionine, none of the clones obtained by screening expressed the target protein. But,
Among the deletion clones used for the nucleotide sequence analysis, there was a clone containing the first methionine and introduced in frame, and the clone was used for the subsequent operations (FIG. 9). Hereinafter, the above operation will be described in detail.

【0038】各クローンは5 ml LB(+ アンピシリン(50
μg/ml))培地に入れ37℃で一昼夜振盪培養し、100 ml
LB(+ アンピシリン(50 μg/ml))培地に植菌後、OD
600=0.4 - 0.8となるように37℃で振盪培養し、IPTGを1
mMになるように添加した。さらに、37℃で4時間、
18℃で10時間、10℃で48時間振盪培養した後、4 ℃、
3000 rpmで15分間遠心した。以降の操作はすべて4 ℃で
行った。沈殿に5 mlの抽出バッファー(100 mM Tris/HC
l (pH 7.5)、10 mM アスコルビン酸ナトリウム、20 mM
β−メルカプトエタノール)を加え懸濁し、3000 rpmで
15分間遠心した。沈殿に1 ml抽出バッファーを加え再懸
濁後、超音波処理により菌を破砕し、15,000 rpmで15分
間遠心し上清をタンパク質粗抽出液として得た。この液
を用いて、以下の条件の下、酵素反応を行った。活性の
有無の判定には、基質としてラウダノソリン、ノルラウ
ダノソリンおよび6-O-メチルノルラウダノソリンを用い
た。
Each clone contained 5 ml LB (+ ampicillin (50
μg / ml)) Put the cells in a culture medium with shaking at 37 ° C for 24 hours.
After inoculating LB (+ ampicillin (50 μg / ml))
Incubate at 37 ° C with shaking so that 600 = 0.4-0.8.
mM was added. Furthermore, at 37 ° C for 4 hours,
After shaking culture at 18 ° C for 10 hours and 10 ° C for 48 hours, 4 ° C,
Centrifuged at 3000 rpm for 15 minutes. All subsequent operations were performed at 4 ° C. 5 ml of extraction buffer (100 mM Tris / HC)
l (pH 7.5), 10 mM sodium ascorbate, 20 mM
β-mercaptoethanol) and suspend at 3000 rpm
Centrifuge for 15 minutes. After 1 ml of extraction buffer was added to the precipitate for resuspension, the cells were disrupted by sonication and centrifuged at 15,000 rpm for 15 minutes to obtain a supernatant as a crude protein extract. Using this solution, an enzyme reaction was performed under the following conditions. In determining the presence or absence of the activity, laudanosolin, norlaudanosolin and 6-O-methylnorlaudanosolin were used as substrates.

【0039】 ───────────────────────────── 酵素反応条件 基質 2.5 mM SAM(S-アデノシル-L-メチオニン) 1 mM アスコルビン酸ナトリウム 25 mM Ches/NaOH (pH 9.0) 300 mM 酵素液 20μl 計 50μl HPLC分析条件 カラム:Nova-Pack C18 3.9×150 mm(Waters社) 検出 :UV 280 nm 流速 :1.0 ml/min 移動相:10%アセトニトリル+1%酢酸 ─────────────────────────────条件 Enzyme reaction conditions Substrate 2.5 mM SAM (S-adenosyl-L-methionine) 1 mM Sodium ascorbate 25 mM Ches / NaOH (pH 9.0) 300 mM enzyme solution 20 μl Total 50 μl HPLC analysis conditions Column: Nova-Pack C18 3.9 × 150 mm (Waters) Detection: UV 280 nm Flow rate: 1.0 ml / min Mobile phase: 10% acetonitrile + 1% acetic acid ─────────────────────────────

【0040】41 kDaペプチドは培養条件が10℃で48時
間の場合のみラウダノソリン、6-O-メチルラウダノソリ
ンに対して活性が認められたが、ノルラウダノソリンに
対しては活性が認められなかったことから、本ペプチド
は6-OMTではなく4'-OMTであることが示唆された。ま
た、40 kDaペプチドはどの培養条件でも活性が認められ
なかったので、pETシステム(Novagen社)での発現を試
みた。b. pETシステムでの40 kDaペプチド、41 kDaペプ
チドの大腸菌での発現pETシステムにおいては、目的遺
伝子は当該プラスミド上の強力なT7ファージプロモータ
ー下流に挿入され、宿主大腸菌により供給されるT7 RNA
ポリメラーゼにより転写される。このT7 RNAポリメラー
ゼ遺伝子は、宿主大腸菌染色体に組み込まれており、la
c UV5 プロモーター下流にあるため、IPTG添加による誘
導で発現をコントロールできる。以下に当該システムを
用いた40 kDaペプチドおよび41kDaペプチドの発現を調
べるための操作を詳述する。
The 41 kDa peptide showed activity against laudanosolin and 6-O-methyllaudanosoline only when the culture condition was 10 ° C. for 48 hours, but showed activity against norlaudanosoline. The absence of the peptide suggested that the present peptide was 4′-OMT instead of 6-OMT. In addition, since the activity of the 40 kDa peptide was not observed under any culture conditions, expression was attempted using a pET system (Novagen). b. Expression of 40 kDa peptide and 41 kDa peptide in E. coli in the pET system In the pET system, the target gene is inserted downstream of the strong T7 phage promoter on the plasmid and T7 RNA supplied by the host E. coli.
Transcribed by polymerase. This T7 RNA polymerase gene is integrated into the host E. coli chromosome and
c Since it is downstream of the UV5 promoter, expression can be controlled by induction with IPTG addition. Hereinafter, an operation for examining the expression of the 40 kDa peptide and the 41 kDa peptide using the system will be described in detail.

【0041】pETベクターにサブクローニングするため
に新たに制限酵素部位を導入した変異プライマーを合成
した(図10)。40 kDaペプチドおよび41 kDaペプチド、
pBluescript II SK-それぞれにつき、2種類合成した。
最初は変異プライマー40-1、41-1を用いてTransformer
TMSite Directed Mutagenesis Kit (Clonteck社)によ
るin vivoの突然変異誘発を試みたが、選択プライマーS
K-1の合成不良が原因と思われる不調のため、プライマ
ー40-2、41-2ならびにM13ユニバーサルプライマーを用
いてPCRを行い、増幅されたDNA断片をpET21dベクターの
Bam HI、Xho Iサイトに導入し、T7 gene 10との融合タ
ンパク質として発現させた(図11)。図10では、40 kDa
ペプチドを例として挙げたが、41 kDaペプチドも同様に
行った。この系において両ペプチドはT7 gene 10の融合
タンパク質として発現できる。図10において、ベクター
由来の配列は下線で示した。なお、PCR条件は以下のと
おりである。
For subcloning into a pET vector, a mutated primer into which a restriction enzyme site was newly introduced was synthesized (FIG. 10). 40 kDa peptide and 41 kDa peptide,
Two types were synthesized for each of pBluescript II SK-.
Initially, using Transformer 40-1 and 41-1
In vivo mutagenesis was attempted using TM Site Directed Mutagenesis Kit (Clonteck).
Due to a malfunction that seems to be due to poor synthesis of K-1, PCR was performed using primers 40-2, 41-2 and M13 universal primer, and the amplified DNA fragment was converted to pET21d vector.
It was introduced into Bam HI and Xho I sites and expressed as a fusion protein with T7 gene 10 (FIG. 11). In FIG. 10, 40 kDa
Peptides were mentioned as an example, but the 41 kDa peptide was performed similarly. In this system, both peptides can be expressed as a fusion protein of T7 gene 10. In FIG. 10, the sequence derived from the vector is underlined. The PCR conditions are as follows.

【0042】 ─────────────────────────────────── PCR条件 変異プライマー40-2または41-2 100 pmoles M13ユニバーサルプライマー 100 pmoles 鋳型DNA 0.5μg Taq DNA ポリメラーゼ(Pharmacia社) 2.5 units 10 xバッファー 10μl 4種の dNTPsの混合物 各々2.5 mM 計 100 μl 90℃ 1分→45℃ 2分→72℃ 3分を1サイクルとし、30サイクル行った。 ─────────────────────────────────── ─────────────────────────────────── PCR conditions Mutant primer 40-2 or 41-2 100 pmoles M13 universal primer 100 pmoles template DNA 0.5 μg Taq DNA polymerase (Pharmacia) 2.5 units 10 × buffer 10 μl mixture of 4 dNTPs 2.5 mM each 100 μl 90 ° C. 1 minute → 45 ° C. 2 minutes → 72 ° C. 3 minutes One cycle was performed and 30 cycles were performed. ───────────────────────────────────

【0043】増幅されたDNA断片およびpET21dベクター
を制限酵素Bam HI およびXho I で処理した後、ライゲ
ーションを行い、大腸菌BL21細胞にエレクトロポーレー
ション法により形質転換を行った。得られたコロニーを
無作為に選んでプラスミドDNAを精製し、制限酵素Bam H
I およびXho I で処理した。アガロース電気泳動で導入
の成功したクローンを選び、前記の条件(10℃で48時
間)で培養し、酵素活性の有無を調べた。その結果、41
kDaペプチドは活性を示さず、発現していないと思われ
た。一方、40 kDaペプチドは僅かながらもラウダノソリ
ンおよびノルラウダノソリンに対して活性を有してお
り、6-OMTであることが示された。
The amplified DNA fragment and the pET21d vector were treated with restriction enzymes BamHI and XhoI, ligated, and transformed into E. coli BL21 cells by electroporation. The resulting colonies were randomly selected, the plasmid DNA was purified, and the restriction enzyme Bam H
Treated with I and Xho I. Clones successfully introduced by agarose electrophoresis were selected, cultured under the above conditions (at 10 ° C. for 48 hours), and the presence or absence of enzyme activity was examined. As a result, 41
The kDa peptide did not show activity and did not appear to be expressed. On the other hand, the 40 kDa peptide had a slight activity on laudanosolin and norlaudanosolin, indicating that it was 6-OMT.

【0044】(2) 6-OMT精製画分の40 kDaペプチドおよ
び41 kDaペプチドの大腸菌での発現 培養条件ならびに発現ベクターの前記検討の結果から、
培養条件はOD600=0.4- 0.8となるように37℃で振盪培養
し、IPTGを1 mMになるように添加し、さらに10℃で48時
間振盪培養する条件を選んだ。また、発現ベクターは、
40 kDaペプチドはpETベクターに導入したもの(pE4
0)、41 kDaペプチドはpBluescript II SK-ベクターに
導入したもの(pBS41)を用いた。pE40のコントロール
としてインサートを含まないpET21dベクターを形質転換
したもの、またpBS41のコントロールとしてインサート
を含まないpBluescript II SK-ベクターを形質転換した
ものを用いた。
(2) Expression of the 40-kDa peptide and the 41-kDa peptide of the 6-OMT purified fraction in Escherichia coli
Culture conditions were such that shaking culture was performed at 37 ° C. so that OD 600 = 0.4-0.8, IPTG was added to 1 mM, and shaking culture was further performed at 10 ° C. for 48 hours. In addition, the expression vector,
The 40 kDa peptide was introduced into the pET vector (pE4
0) and the 41 kDa peptide used were those introduced into pBluescript II SK-vector (pBS41). As a control for pE40, a pET21d vector without an insert was used, and as a control for pBS41, a pBluescript II SK- vector without an insert was used.

【0045】40 kDaペプチドはノルコクラウリンからオ
ウレン培養細胞の精製6-OMT(positive control)と同
一の保持時間を示す生成物、すなわちコクラウリンを生
成することから6-OMTであることが明らかとなった。ま
た、41 kDaペプチドは3-ヒドロキシ-N-メチルコクラウ
リンからオウレン培養細胞の6-OMT(positive contro
l)と同一の保持時間を示す生成物、すなわちレティキ
ュリンを生成することから、4'-OMTであることが明らか
となった(図12)。
The 40 kDa peptide produced a product having the same retention time as the purified 6-OMT (positive control) from norcoclaurin as a purified 6-OMT (positive control) of cultured spinach cells, that is, 6-OMT from the production of cocraurin. Was. In addition, the 41 kDa peptide was converted from 3-hydroxy-N-methylcoclaurin to 6-OMT (positive control
A product having the same retention time as l), that is, reticulin was produced, which revealed that it was 4'-OMT (FIG. 12).

【0046】[実施例9]塩基配列の決定 スクリーニングで単離したクローンでインサートが最長
のものについて、以下の操作により全塩基配列の決定を
行った。 (1) プラスミドDNAの大量調製 大腸菌コロニーを爪楊枝でつつき、100 ml LB(+ アン
ピシリン (50 μg/ml))培地に入れ、一昼夜振盪培養し
た。3000 rpmで15分間室温で遠心し、沈殿に4ml TEG(T
ris/HCl (pH 8.0)、10 mM EDTA、50 mM glucose)を加
え懸濁し、1 mMリゾチーム(25 mg/ml)溶液を加え5分
間放置した。10 mM NaOH-SDS(0.2 N NaOH 10% SDS)
溶液を加え5分間氷冷後、5 M酢酸カリウムを7.5 ml加
え、さらに10分間氷冷した。3000 rpmで15分間室温で遠
心し、上清に13.5 mlイソアミルアルコールを加え、室
温で15分間放置した。3000 rpmで15分間室温で遠心し、
沈殿を4.7 ml TE(含RNase A (50 μg/ml) )に溶解
し、37℃で10分間インキュベートした。CsCl 5 gを加え
溶解後、エチジウムブロマイド(10 mg/ml)0.3 mlを添
加した。100,000 rpmで5時間室温で遠心(TL 100 (Beck
man社)、ローター:TLA 100-3)した後、紫外線を照射
し、赤い蛍光バンドの位置を回収した。回収サンプルに
500 μl のイソアミルアルコールを加えて、エチジウム
ブロマイドの抽出操作を4回繰り返した後、下層の液を
採取しこれに20μl 3 M酢酸ナトリウム(pH 5.2)、500
μl エタノールを加え4 ℃で一夜放置した。これを15,
000 rpmで15分間遠心して上清を除き、沈殿に70%エタノ
ールを加えボルテックス後再度15,000rpmで5分間遠心し
た。沈殿をSpeed Vacで乾燥し、これを100 μl TEに溶
解させてプラスミドDNA溶液を得た。
[0046] For Example 9 shall insert in clones isolated by determining screening nucleotide sequence of the longest, was performed to determine the entire nucleotide sequence according to the following procedure. (1) Large-scale preparation of plasmid DNA Escherichia coli colonies were picked with a toothpick, placed in a 100 ml LB (+ ampicillin (50 μg / ml)) medium, and cultured with shaking overnight. Centrifuge at 3000 rpm for 15 minutes at room temperature. Add 4 ml TEG (T
ris / HCl (pH 8.0), 10 mM EDTA, 50 mM glucose) was added and suspended, and a 1 mM lysozyme (25 mg / ml) solution was added and left for 5 minutes. 10 mM NaOH-SDS (0.2 N NaOH 10% SDS)
The solution was added, and the mixture was ice-cooled for 5 minutes. Then, 7.5 ml of 5 M potassium acetate was added, and further ice-cooled for 10 minutes. After centrifugation at 3000 rpm for 15 minutes at room temperature, 13.5 ml isoamyl alcohol was added to the supernatant, and the mixture was left at room temperature for 15 minutes. Centrifuge at 3000 rpm for 15 minutes at room temperature,
The precipitate was dissolved in 4.7 ml TE (containing RNase A (50 μg / ml)) and incubated at 37 ° C. for 10 minutes. After adding and dissolving 5 g of CsCl, 0.3 ml of ethidium bromide (10 mg / ml) was added. Centrifuge at 100,000 rpm for 5 hours at room temperature (TL 100 (Beck
man), rotor: TLA 100-3), and then irradiated with ultraviolet light to collect the position of the red fluorescent band. For collected samples
The extraction operation of ethidium bromide was repeated 4 times with the addition of 500 μl of isoamyl alcohol, and the lower layer was collected and 20 μl of 3 M sodium acetate (pH 5.2), 500 μl.
μl ethanol was added and left at 4 ° C. overnight. This is 15,
The supernatant was removed by centrifugation at 000 rpm for 15 minutes, 70% ethanol was added to the precipitate, followed by vortexing, followed by centrifugation again at 15,000 rpm for 5 minutes. The precipitate was dried in a Speed Vac and dissolved in 100 μl TE to obtain a plasmid DNA solution.

【0047】(2) デリーションクローンの作成 先に述べたようにcDNAはpBluescript II SK-ベクターの
Eco RI、Xho I サイトにクローニングされている。した
がって、M13ユニバーサルプライマー側からのデリーシ
ョンを行うにあたっては制限酵素Apa I 、Xho I で処理
し、M13リバースプライマー側からのデリーションを行
うにあたっては制限酵素Sac I 、Eco RIで処理した。以
下にその操作を詳述する。
(2) Preparation of deletion clone As described above, cDNA was obtained from pBluescript II SK-vector.
It has been cloned into Eco RI and Xho I sites. Therefore, when performing deletion from the M13 universal primer side, treatment was performed with restriction enzymes ApaI and XhoI, and when performing deletion from the M13 reverse primer side, treatment was performed with restriction enzymes SacI and EcoRI. The operation will be described below in detail.

【0048】10μgのプラスミドDNAを制限酵素(Apa I
、Xho I あるいはSac I 、Eco RI)で処理した後、フ
ェノール/クロロホルム/イソアミルアルコール処理
し、次いでエタノール沈殿後乾燥させた沈殿を20μl 1x
Exo III バッファー(66 mM Tris/HCl (pH 8.0)、6 mM
MgCl2)に溶解し、30℃で5分間インキュベートした後、
エキソヌクレアーゼIII 1 μl (180 units)を加え、3
0秒ごとに2.5 μl ずつサンプリングし、0 ℃で保温さ
れた7.5 μl S1反応混合物に加え、計25サンプルを得
た。室温で30分間インキュベート後、1 μl S1停止混合
物(0.3 M Tris base50 mM EDTA (pH 8.0))を加え、70
℃で10分間インキュベートし反応を停止した。氷冷後1
μl を電気泳動に用いデリーションが適当であることを
確認し、1 μl のクレノウ混合物(33 mM MgCl2、3.3 m
M Tris/HCl (pH 7.6)、E. coli のクレノウフラグメン
ト、DNA ポリメラーゼ I 0.1 units)を加え、37℃で5
分間インキュベートした。各塩基につき0.5 mMのdNTP混
合物を1 μl 加え、室温で15分間インキュベートした
後、40μl リガーゼ混合物(10xligation buffer (0.5
MTris/HCl (pH 7.6)、0.1 M MgCl2、0.1 M DTT) 4μl、
5 mM rATP 4 μl 、30% (w/w) ポリエチレングリコール
10 μl、T4 DNAリガーゼ 0.2 Weiss units)を加え、
さらに2時間インキュベートし、ライゲーションを行っ
た。これを熱ショック法で大腸菌に導入し、培養してコ
ロニーを得た。コロニーを無作為に選び爪楊枝でつつ
き、LB(+ アンピシリン (50μg/ml))培地に入れ一夜
振盪培養した後、プラスミドDNAを精製し、インサート
の長さをアガロース電気泳動により調べた。デリーショ
ンが約200 bpごとになるようにクローンを選抜し塩基配
列の解析を行った。
10 μg of the plasmid DNA was digested with a restriction enzyme (Apa I
, XhoI or SacI, EcoRI), phenol / chloroform / isoamylalcohol treatment, and then ethanol precipitation followed by drying.
Exo III buffer (66 mM Tris / HCl (pH 8.0), 6 mM
MgCl 2 ), incubate at 30 ° C for 5 minutes,
Add 1 μl (180 units) of Exonuclease III and add 3
2.5 μl was sampled every 0 seconds and added to the 7.5 μl S1 reaction mixture kept at 0 ° C. to obtain a total of 25 samples. After incubation at room temperature for 30 minutes, 1 μl S1 stop mixture (0.3 M Tris base 50 mM EDTA (pH 8.0)) was added,
The reaction was stopped by incubation at 10 ° C for 10 minutes. After ice cooling 1
Use μl for electrophoresis to confirm proper deletion, and add 1 μl Klenow mixture (33 mM MgCl 2 , 3.3 mM
M Tris / HCl (pH 7.6), Klenow fragment of E. coli, and 0.1 units of DNA polymerase I).
Incubated for minutes. Add 1 μl of 0.5 mM dNTP mixture for each base, incubate at room temperature for 15 minutes, and then add 40 μl ligase mixture (10 xligation buffer (0.5
MTris / HCl (pH 7.6), 0.1 M MgCl 2 , 0.1 M DTT) 4 μl,
4 μl of 5 mM rATP, 30% (w / w) polyethylene glycol
10 μl, T4 DNA ligase 0.2 Weiss units)
Incubation was further performed for 2 hours, and ligation was performed. This was introduced into Escherichia coli by a heat shock method and cultured to obtain a colony. Colonies were randomly selected, picked with a toothpick, placed in an LB (+ ampicillin (50 μg / ml)) medium, cultured with shaking overnight, plasmid DNA was purified, and the length of the insert was examined by agarose electrophoresis. Clones were selected so that the deletion was about every 200 bp, and the nucleotide sequence was analyzed.

【0049】(3) 塩基配列の決定 塩基配列の決定には2種類のシステムを利用した。一つ
は蛍光標識プライマーを用いてT7 DNAポリメラーゼによ
る反応を行い、Sanger法で塩基配列を決定する方法であ
り、具体的にはAuto Read Sequencing Kit(Pharmacia
社)を用いて2本鎖DNAのシークエンス反応を行い、配
列解析にはAutomated Laser FluorescentA.L.F DNA Seq
uencer(Pharmacia社)を用いた。また、プライマーに
はM13 ユニバーサルプライマーおよびM13リバースプラ
イマーを用いた。もう一つは3'末端蛍光ラベル・シーク
エンス法を用いたDye DeoxyTMCycle Sequencing Kit 40
115 (Applied Biosystems社)による方法で、具体的に
は2本鎖DNAについてサーマル・サイクラーによりシー
クエンス反応を行い、CTAB沈殿法により反応終了液を精
製し、ABI 373A DNA Sequencer(Applied Biosystems
社)で解析を行った。
(3) Determination of base sequence Two kinds of systems were used for determination of base sequence. One is to perform a reaction with T7 DNA polymerase using a fluorescently labeled primer and determine the nucleotide sequence by the Sanger method. Specifically, the Auto Read Sequencing Kit (Pharmacia)
Double-stranded DNA sequencing reaction using Automated Laser Fluorescent A.LF DNA Seq
uencer (Pharmacia) was used. In addition, M13 universal primer and M13 reverse primer were used as primers. The other is the Dye Deoxy Cycle Sequencing Kit 40 using the 3'-end fluorescent label sequencing method.
115 (Applied Biosystems), specifically, a double-stranded DNA was subjected to a sequencing reaction by a thermal cycler, and the reaction-terminated liquid was purified by CTAB precipitation, followed by ABI 373A DNA Sequencer (Applied Biosystems).
Company).

【0050】6-OMT(40 kDaペプチド)の全塩基配列は
図13に示すとおりである。図13において、網かけの部分
は推定のSAM認識部位を示す。ペプチドマッピングで解
析された配列は下線で示した。また、オリゴヌクレオチ
ドプローブ作製に用いた配列は二重線で示した。6-OMT
をコードしているcDNAは1267 bpであり、347アミノ酸を
コードする一つのORFを有し、その推定分子量は38,655
であった。当該cDNA配列の中には、SAM認識部位と推
定、報告されている配列が保存されていた。推定の分子
量がSDS-PAGEの結果から推定される値よりも小さいが、
翻訳開始シグナルの存在が示唆されていること、ならび
にSDS-PAGEの結果とのずれが誤差範囲と考えられること
などから、当該クローンは全長を含んでいると判断し
た。
The entire base sequence of 6-OMT (40 kDa peptide) is as shown in FIG. In FIG. 13, shaded portions indicate estimated SAM recognition sites. Sequences analyzed by peptide mapping are underlined. The sequence used for the preparation of the oligonucleotide probe is indicated by a double line. 6-OMT
CDNA is 1267 bp, has one ORF encoding 347 amino acids, and has an estimated molecular weight of 38,655.
Met. The sequence predicted and reported as a SAM recognition site was preserved in the cDNA sequence. Although the estimated molecular weight is smaller than the value estimated from the results of SDS-PAGE,
The clone was determined to contain the full length based on the fact that the presence of the translation initiation signal was suggested, and the fact that the deviation from the SDS-PAGE result was considered as an error range.

【0051】(4) ベルベリン生合成の3つの水酸基メチ
ル化酵素の一次構造の比較 InteliGenetics社のDNA解析用ソフトウェアGene Works
を用いて、ベルベリン生合成の3つの水酸基メチル化酵
素のアミノ酸配列を比較した。ホモロジープロットにお
いては、比較する各アミノ酸残基の前後各6残基の範囲
で、67%以上が同一であった場合に黒点が描画されるよ
うに設定した。本発明の6-OMTと、同じく本発明の解析
から得られた4'-OMTならびにSMT [N. Takeshita, H. Fu
jiwara, H. Mimura, J. H. Fitchen, Y. Yamada, Fisat
o Molecular cloning and characterization of S-aden
osyl-L-methionine: scouler: ne-plant Cell physiol.
36: 29(95)]三者間のアミノ酸レベルでの相同性は、そ
れぞれ全長で22%、SAM認識部位が存在するC末端側では3
4%、N末端側では13%であった(図14)。また、6-OMTと
4'-OMTのアミノ酸レベルでの相同性は、それぞれ全長で
51%、C末端側で58%、N末端側で47%であった(図15)。
さらに、SMTと6-OMTのアミノ酸レベルでの相同性は、そ
れぞれ全長で30%、C末端側では43%、N末端側では21%で
あった(図16)。なお、SMTと4'-OMTのアミノ酸レベル
での相同性は、それぞれ全長で30%、C末端側では42%、N
末端側では21%であった(図17)。
(4) Comparison of the primary structures of three hydroxyl methyltransferases of berberine biosynthesis Gene Analysis DNA Gene Works, InteliGenetics
Was used to compare the amino acid sequences of three hydroxyl methyltransferases for berberine biosynthesis. In the homology plot, a setting was made such that a black dot was drawn when 67% or more was the same in the range of 6 residues before and after each amino acid residue to be compared. 6-OMT of the present invention, 4′-OMT and SMT obtained from the analysis of the present invention [N. Takeshita, H. Fu
jiwara, H. Mimura, JH Fitchen, Y. Yamada, Fisat
o Molecular cloning and characterization of S-aden
osyl-L-methionine: scouler: ne-plant Cell physiol.
36:29 (95)] The homology at the amino acid level among the three is 22% for the entire length, and 3% at the C-terminal side where the SAM recognition site exists.
It was 4% and 13% on the N-terminal side (FIG. 14). Also, 6-OMT and
The homology of the 4'-OMT at the amino acid level is
The percentage was 51%, 58% on the C-terminal side, and 47% on the N-terminal side (FIG. 15).
Furthermore, the homology at the amino acid level between SMT and 6-OMT was 30% for the full length, 43% for the C-terminal side, and 21% for the N-terminal side (FIG. 16). The homology at the amino acid level between SMT and 4'-OMT is 30% for the full length, 42% for the C-terminal,
On the terminal side, it was 21% (FIG. 17).

【0052】(5) 6-OMTおよび4'-OMTと他の水酸基メチ
ル化酵素との推定SAM認識部位のアミノ酸配列の比較 6-OMTおよび4'-OMTと他の水酸基メチル化酵素との推定S
AM認識部位のアミノ酸配列を比較したところ、6-OMTお
よび4'-OMTのいずれにおいても配列がよく保存されてい
ることがわかった(図18)。図18において、側鎖の性質
の似たアミノ酸を大文字で表記した。
(5) Comparison of the amino acid sequences of the deduced SAM recognition sites between 6-OMT and 4'-OMT and other hydroxyl group methylases Estimation of 6-OMT and 4'-OMT and other hydroxyl group methylases S
Comparison of the amino acid sequences of the AM recognition sites revealed that the sequences were well conserved in both 6-OMT and 4'-OMT (FIG. 18). In FIG. 18, amino acids having similar side chain properties are shown in capital letters.

【0053】(6) 水酸基メチル化酵素の系統樹 前記のGene Worksを用いてUPGMAにより6-OMTおよび4'-O
MTと他の水酸基メチル化酵素の全長アミノ酸配列から系
統樹を作成した。微生物由来や動物由来の水酸基メチル
化酵素に比べ、植物二次代謝関連の当該酵素が互いに進
化的に近い関係にあることが示唆された(図19)。
(6) Phylogenetic tree of hydroxyl methyltransferase 6-OMT and 4'-O by UPGMA using Gene Works
A phylogenetic tree was constructed from the full-length amino acid sequences of MT and other hydroxyl methyltransferases. It was suggested that the enzymes related to plant secondary metabolism are evolutionarily closer to each other as compared to the hydroxyl group methylating enzymes derived from microorganisms and animals (FIG. 19).

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明によれば、医薬品原料などとして
有用な、コクラウリンまたはレティキュリン由来の植物
二次代謝産物を、コクラウリンの生合成酵素である6-OM
Tまたは当該酵素をコードするDNAで形質転換された微生
物、植物または当該植物の培養細胞および/または組織
を用いて効率よく生産することができる。
According to the present invention, a plant secondary metabolite derived from cocolaurin or reticulin, which is useful as a raw material for pharmaceuticals, is converted to 6-OM, a biosynthetic enzyme of cocolaurin.
It can be efficiently produced using a microorganism, a plant, or a cultured cell and / or tissue of the plant transformed with T or a DNA encoding the enzyme.

【0055】[0055]

【配列表】[Sequence list]

配列番号:1 配列の長さ:347 配列の型:アミノ酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ポリペプチド 起源 生物名:セリバオウレン 株名: 配列:156-1 Met Glu Val Lys Lys Asp Asn Leu Ser Ser Gln Ala Lys Leu Trp Asn 5 10 15 Phe Ile Tyr Gly Phe Ala Glu Ser Leu Val Leu Lys Cys Ala Val Gln 20 25 30 Leu Asp Leu Ala Asn Ile Ile His Asn Ser Gly Thr Ser Met Thr Leu 35 40 45 Ser Glu Leu Ser Ser Arg Leu Pro Ser Gln Pro Val Asn Glu Asp Ala 50 55 60 Leu Tyr Arg Val Met Arg Tyr Leu Val His Met Lys Leu Phe Thr Lys 65 70 75 80 Ala Ser Ile Asp Gly Glu Leu Arg Tyr Gly Leu Ala Pro Pro Ala Lys 85 90 95 Tyr Leu Val Lys Gly Trp Asp Lys Cys Met Val Gly Ser Ile Leu Ala 100 105 110 Ile Thr Asp Lys Asp Phe Met Ala Pro Trp His Tyr Leu Lys Asp Gly 115 120 125 Leu Ser Gly Glu Ser Gly Thr Ala Phe Glu Lys Ala Leu Gly Thr Asn 130 135 140 Ile Trp Gly Tyr Met Ala Glu His Pro Glu Lys Asn Gln Leu Phe Asn 145 150 155 160 Glu Ala Met Ala Asn Asp Ser Arg Leu Ile Met Ser Ala Leu Val Lys 165 170 175 Glu Cys Gly Asn Ile Phe Asn Gly Ile Thr Thr Leu Val Asp Val Gly 180 185 190 Gly Gly Thr Gly Thr Ala Val Arg Asn Ile Ala Asn Ala Phe Pro His 195 200 205 Ile Lys Cys Thr Val Tyr Asp Leu Pro His Val Ile Ala Asp Ser Pro 210 215 220 Gly Tyr Ser Glu Val His Cys Val Ala Gly Asp Met Phe Lys Phe Ile 225 230 235 240 Pro Lys Ala Asp Ala Ile Met Met Lys Cys Ile Leu His Asp Trp Asp 245 250 255 Asp Lys Glu Cys Ile Glu Ile Leu Lys Arg Cys Lys Glu Ala Val Pro 260 265 270 Val Lys Gly Gly Lys Val Ile Ile Val Asp Ile Val Leu Asn Val Gln 275 280 285 Ser Glu His Pro Tyr Thr Lys Met Arg Leu Thr Leu Asp Leu Asp Met 290 295 300 Met Leu Asn Thr Gly Gly Lys Glu Arg Thr Glu Glu Glu Trp Lys Lys 305 310 315 320 Leu Ile His Asp Ala Gly Tyr Lys Gly His Lys Ile Thr Gln Ile Thr 325 330 335 Ala Val Gln Ser Val Ile Glu Ala Tyr Pro Tyr 340 345  SEQ ID NO: 1 Sequence length: 347 Sequence type: Amino acid Topology: Linear Sequence type: Polypeptide Origin Organism name: Seribaouren Strain name: Sequence: 156-1 Met Glu Val Lys Lys Asp Asn Leu Ser Ser Gln Ala Lys Leu Trp Asn 5 10 15 Phe Ile Tyr Gly Phe Ala Glu Ser Leu Val Leu Lys Cys Ala Val Gln 20 25 30 Leu Asp Leu Ala Asn Ile Ile His Asn Ser Gly Thr Ser Met Thr Leu 35 40 45 Ser Glu Leu Ser Ser Arg Leu Pro Ser Gln Pro Val Asn Glu Asp Ala 50 55 60 Leu Tyr Arg Val Met Arg Tyr Leu Val His Met Lys Leu Phe Thr Lys 65 70 75 80 Ala Ser Ile Asp Gly Glu Leu Arg Tyr Gly Leu Ala Pro Pro Ala Lys 85 90 95 Tyr Leu Val Lys Gly Trp Asp Lys Cys Met Val Gly Ser Ile Leu Ala 100 105 110 Ile Thr Asp Lys Asp Phe Met Ala Pro Trp His Tyr Leu Lys Asp Gly 115 120 125 Leu Ser Gly Glu Ser Gly Thr Ala Phe Glu Lys Ala Leu Gly Thr Asn 130 135 140 Ile Trp Gly Tyr Met Ala Glu His Pro Glu Lys Asn Gln Leu Phe Asn 145 150 155 160 Glu Ala Met Ala Asn Asp Ser Arg Leu Ile Met Ser Ala Leu Val Lys 165 170 175 Glu Cys Gly Asn Ile Phe Asn Gly Ile Thr Thr Leu Val Asp Val Gly 180 185 190 Gly Gly Thr Gly Thr Ala Val Arg Asn Ile Ala Asn Ala Phe Pro His 195 200 205 Ile Lys Cys Thr Val Tyr Asp Leu Pro His Val Ile Ala Asp Ser Pro 210 215 220 Gly Tyr Ser Glu Val His Cys Val Ala Gly Asp Met Phe Lys Phe Ile 225 230 235 240 Pro Lys Ala Asp Ala Ile Met Met Lys Cys Ile Leu His Asp Trp Asp 245 250 255 Asp Lys Glu Cys Ile Glu Ile Leu Lys Arg Cys Lys Glu Ala Val Pro 260 265 270 Val Lys Gly Gly Lys Val Ile Ile Val Asp Ile Val Leu Asn Val Gln 275 280 285 Ser Glu His Pro Tyr Thr Lys Met Arg Leu Thr Leu Asp Leu Asp Met 290 295 300 Met Leu Asn Thr Gly Gly Lys Glu Arg Thr Glu Glu Glu Trp Lys Lys 305 310 315 320 Leu Ile His Asp Ala Gly Tyr Lys Gly His Lys Ile Thr Gln Ile Thr 325 330 335 Ala Val Gln Ser Val Ile Glu Ala Tyr Pro Tyr 340 345

【0056】配列番号:2 配列の長さ:1041 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:cDNA 起源 生物名:セリバオウレン 株名: 配列:156-1 ATGGAAGTGA AGAAGGACAA TCTCTCATCT CAAGCTAAAC TGTGGAACTT CATTTATGGT 60 TTTGCTGAAT CACTAGTCCT CAAATGTGCA GTGCAACTTG ATCTAGCCAA CATAATTCAC 120 AACAGTGGCA CGTCCATGAC TCTTTCCGAG TTATCTTCGC GTCTTCCAAG TCAACCTGTC 180 AATGAAGACG CCTTGTATCG AGTCATGCGT TACTTGGTTC ACATGAAGCT ATTCACAAAA 240 GCATCAATAG ATGGAGAACT AAGATATGGA CTTGCACCAC CAGCTAAGTA TCTTGTTAAA 300 GGTTGGGATA AATGTATGGT TGGCTCAATT TTAGCAATCA CTGATAAAGA TTTCATGGCA 360 CCATGGCATT ACCTTAAGGA TGGATTATCA GGCGAAAGTG GTACAGCGTT TGAGAAGGCC 420 TTGGGGACGA ATATATGGGG GTACATGGCA GAGCACCCTG AGAAAAACCA GCTATTTAAT 480 GAAGCAATGG CTAATGATTC AAGGCTTATT ATGTCTGCAT TGGTGAAAGA ATGTGGAAAT 540 ATTTTTAATG GTATAACTAC ACTTGTGGAT GTTGGTGGTG GTACTGGAAC TGCTGTGAGG 600 AATATTGCCA ATGCATTTCC ACATATAAAG TGTACTGTTT ATGATCTTCC TCATGTCATT 660 GCTGATTCTC CTGGGTACTC CGAAGTTCAT TGCGTGGCAG GTGATATGTT CAAGTTCATA 720 CCAAAGGCTG ATGCTATCAT GATGAAGTGC ATCCTTCACG ACTGGGATGA CAAAGAATGC 780 ATTGAAATTC TAAAGCGATG CAAGGAGGCA GTACCAGTCA AAGGCGGGAA AGTGATTATA 840 GTCGACATTG TCTTAAATGT GCAATCAGAA CATCCTTATA CCAAGATGAG ACTGACTTTG 900 GATTTGGACA TGATGCTCAA CACTGGAGGA AAAGAGAGGA CTGAAGAGGA ATGGAAGAAG 960 CTCATCCATG ATGCAGGGTA CAAAGGGCAT AAGATAACAC AAATTACTGC TGTACAATCT 1020 GTGATTGAGG CTTATCCATA T 1041SEQ ID NO: 2 Sequence length: 1041 Sequence type: nucleic acid Number of strands: double-stranded Topology: linear Sequence type: cDNA Origin Organism name: Seribaouren Strain name: Sequence: 156-1 ATGGAAGTGA AGAAGGACAA TCTCTCATCT CAAGCTAAAC TGTGGAACTT CATTTATGGT 60 TTTGCTGAAT CACTAGTCCT CAAATGTGCA GTGCAACTTG ATCTAGCCAA CATAATTCAC 120 AACAGTGGCA CGTCCATGAC TCTTTCCGAG TTATCTTCGC GTCTTCCAAG TCAACCTGTC 180 AATGAAGACG CCTTGTATCG AGTCATGCGT TACTTGGTTC ACATGAAGCT ATTCACAAAA 240 GCATCAATAG ATGGAGAACT AAGATATGGA CTTGCACCAC CAGCTAAGTA TCTTGTTAAA 300 GGTTGGGATA AATGTATGGT TGGCTCAATT TTAGCAATCA CTGATAAAGA TTTCATGGCA 360 CCATGGCATT ACCTTAAGGA TGGATTATCA GGCGAAAGTG GTACAGCGTT TGAGAAGGCC 420 TTGGGGACGA ATATATGGGG GTACATGGCA GAGCACCCTG AGAAAAACCA GCTATTTAAT 480 GAAGCAATGG CTAATGATTC AAGGCTTATT ATGTCTGCAT TGGTGAAAGA ATGTGGAAAT 540 ATTTTTAATG GTATAACTAC ACTTGTGGAT GTTGGTGGTG GTACTGGAAC TGCTGTGAGG 600 AATATTGCCA ATGCATTCTCTCATCATTCATTCGTTCATCATTCAGTCATCATTCAGTCGT TGGGTACTC CGAAGTTCAT TGCGTGGCAG GTGATATGTT CAAGTTCATA 720 CCAAAGGCTG ATGCTATCAT GATGAAGTGC ATCCTTCACG ACTGGGATGA CAAAGAATGC 780 ATTGAAATTC TAAAGCGATG CAAGGAGGCA GTACCAGTCA AAGGCGGGAA AGTGATTATA 840 GTCGACATTG TCTTAAATGT GCAATCAGAA CATCCTTATA CCAAGATGAG ACTGACTTTG 900 GATTTGGACA TGATGCTCAA CACTGGAGGA AAAGAGAGGA CTGAAGAGGA ATGGAAGAAG 960 CTCATCCATG ATGCAGGGTA CAAAGGGCAT AAGATAACAC AAATTACTGC TGTACAATCT 1020 GTGATTGAGG CTTATCCATA T 1041

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

【図1】ベルベリン生合成経路を示す。 1:L-チロシンデカルボキシラーゼ、2:フェノラー
ゼ、3:L-チロシントランスアミナーゼ、4:p-ヒドロ
キシフェニルピルベートデカルボキシラーゼ、5:(S)-
ノルコクラウリンシンターゼ、6:ノルコクラウリン-6
-O-メチルトトランスフェラーゼ(6-OMT) 、7:コクラ
ウリンN-メチルトランスフェラーゼ(NMT) 、8:フェノ
ラーゼ、9:(S)-3'-ヒドロキシ-N-メチルコクラウリン
4'-O-メチルトランスフェラーゼ(4'-OMT)、10:ベル
ベリン架橋酵素(BBE) 、11:(S)-スコウレリン9-O-メ
チルトランスフェラーゼ(SMT) 、12:メチレンジオキ
シ環形成酵素、13:テトラヒドロベルベリンオキシダ
ーゼ(THBO)
FIG. 1 shows the berberine biosynthetic pathway. 1: L-tyrosine decarboxylase, 2: phenolase, 3: L-tyrosine transaminase, 4: p-hydroxyphenylpyruvate decarboxylase, 5: (S)-
Norcoclaurin synthase, 6: Norcoclaurin-6
-O-methyltotransferase (6-OMT), 7: cocouraurin N-methyltransferase (NMT), 8: phenolase, 9: (S) -3'-hydroxy-N-methylcocraulin
4'-O-methyltransferase (4'-OMT), 10: berberine cross-linking enzyme (BBE), 11: (S) -scourelin 9-O-methyltransferase (SMT), 12: methylenedioxy ring-forming enzyme, 13 : Tetrahydroberberine oxidase (THBO)

【図2】ベルベリン生合成の6-OMT/4'-OMT/SMTの基質特
異性を示す。
FIG. 2 shows the substrate specificity of 6-OMT / 4′-OMT / SMT for berberine biosynthesis.

【図3】SDS-PAGEによる6-OMT精製の確認を示す電気泳
動の写真である。
FIG. 3 is a photograph of electrophoresis showing confirmation of 6-OMT purification by SDS-PAGE.

【図4】逆相クロマトグラフィーによる6-OMT の精製を
示す。
FIG. 4 shows purification of 6-OMT by reverse phase chromatography.

【図5】40 kDaペプチドをAchromobacter プロテアーゼ
I処理したときのペプチドマップと得られた内部アミノ
酸配列を示す。
[Fig. 5] A 40 kDa peptide was converted to Achromobacter protease.
1 shows the peptide map and the internal amino acid sequence obtained after I treatment.

【図6】41 kDaペプチドをAchromobacter プロテアーゼ
I処理したときのペプチドマップと得られた内部アミノ
酸配列を示す。
FIG. 6: A 41-kDa peptide was converted to Achromobacter protease
1 shows the peptide map and the internal amino acid sequence obtained after I treatment.

【図7】40 kDaペプチドをトリプシン/Staphylococcuss
aureus V8 プロテアーゼ処理したときのペプチドマッ
プと得られた内部アミノ酸配列を示す。
FIG. 7. Tryptic / Staphylococcuss 40 kDa peptide
2 shows a peptide map obtained by treating with aureus V8 protease and the obtained internal amino acid sequence.

【図8】オリゴヌクレオチドミックスプライマーの塩基
配列とそのもととなったアミノ酸配列を示す。
FIG. 8 shows the nucleotide sequence of the oligonucleotide mix primer and the amino acid sequence from which it was derived.

【図9】41 kDaペプチド発現ベクターpBS41 のベクター
とインサートの繋ぎ目部の塩基配列とそれを翻訳して得
られたアミノ酸配列を示す。
FIG. 9 shows the nucleotide sequence of the junction between the vector and insert of the 41 kDa peptide expression vector pBS41 and the amino acid sequence obtained by translating the nucleotide sequence.

【図10】突然変異誘発のための変異プライマーの塩基
配列を示す。
FIG. 10 shows the nucleotide sequence of a mutation primer for mutagenesis.

【図11】pET ベクターへのサブクローニングの手順を
示す。
FIG. 11 shows the procedure of subcloning into a pET vector.

【図12】40 kDaペプチドと41 kDaペプチドの大腸菌で
の発現を示す。
FIG. 12 shows the expression of 40 kDa peptide and 41 kDa peptide in E. coli.

【図13】単離された6-OMT(40 kDaペプチド) のcDNAの
塩基配列とそれを翻訳して得られたアミノ酸配列を示
す。
FIG. 13 shows the base sequence of the isolated cDNA of 6-OMT (40 kDa peptide) and the amino acid sequence obtained by translating it.

【図14】ベルベリン生合成の3つの水酸基メチル化酵
素(6-OMT、4'-OMTおよびSMT)のアミノ酸配列の比較を示
す。
FIG. 14 shows a comparison of the amino acid sequences of three hydroxyl methyltransferases (6-OMT, 4′-OMT and SMT) for berberine biosynthesis.

【図15】6-OMTと4'-OMTのアミノ酸配列の比較を示
す。
FIG. 15 shows a comparison of the amino acid sequences of 6-OMT and 4′-OMT.

【図16】6-OMTとSMTのアミノ酸配列の比較を示す。FIG. 16 shows a comparison of the amino acid sequences of 6-OMT and SMT.

【図17】4'-OMTとSMTのアミノ酸配列の比較を示す。FIG. 17 shows a comparison of the amino acid sequences of 4′-OMT and SMT.

【図18】6-OMT並びに4'-OMTと他の水酸基メチル化酵
素の推定のSAM認識部位のアミノ酸配列の比較を示す。
FIG. 18 shows a comparison of the amino acid sequences of the putative SAM recognition sites of 6-OMT and 4′-OMT with other hydroxyl methyltransferases.

【図19】メチル化酵素の系統樹を示す。FIG. 19 shows a phylogenetic tree of methylating enzymes.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C12P 17/18 A61K 35/78 F // A61K 35/78 C K C12N 5/00 B (C12N 1/21 C12R 1:19) (C12N 5/10 C12R 1:91) (C12N 9/10 C12R 1:19) (C12N 9/10 C12R 1:91) (C12P 17/18 C12R 1:91) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI C12P 17/18 A61K 35 / 78F // A61K 35/78 CK C12N 5/00 B (C12N 1/21 C12R 1:19) (C12N 5/10 C12R 1:91) (C12N 9/10 C12R 1:19) (C12N 9/10 C12R 1:91) (C12P 17/18 C12R 1:91)

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 配列番号1に記載のアミノ酸配列または
該アミノ酸配列において1もしくは2以上のアミノ酸が
付加、欠失もしくは置換されたアミノ酸配列を含み、か
つノルコクラウリン6-O-メチルトランスフェラーゼの酵
素活性を有するポリペプチド。
1. An enzyme of norcoclaurin 6-O-methyltransferase comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence in which one or more amino acids have been added, deleted or substituted in said amino acid sequence. A polypeptide having activity.
【請求項2】 ポリペプチドが、配列番号1に記載のア
ミノ酸配列を含むノルコクラウリン6-O-メチルトランス
フェラーゼである請求項1記載のポリペプチド。
2. The polypeptide according to claim 1, wherein the polypeptide is norcoclaurin 6-O-methyltransferase comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.
【請求項3】 請求項1記載のポリペプチドをコードす
るDNA。
3. A DNA encoding the polypeptide according to claim 1.
【請求項4】 配列番号1に記載のアミノ酸配列を含む
ポリペプチドをコードする請求項3記載のDNA。
4. The DNA according to claim 3, which encodes a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.
【請求項5】 配列番号2に記載のヌクレオチド配列を
含むDNA。
5. A DNA comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2.
【請求項6】 配列番号2に記載のヌクレオチド配列を
含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズ
し、かつノルコクラウリン6-O-メチルトランスフェラー
ゼの酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA。
6. A DNA that hybridizes with a DNA comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 under stringent conditions and encodes a polypeptide having the enzyme activity of norcoclaurin 6-O-methyltransferase.
【請求項7】 請求項3〜6のいずれか一項に記載のDN
Aを含むベクター。
7. The DN according to any one of claims 3 to 6.
Vector containing A.
【請求項8】 微生物および/または植物の細胞内で、
ノルコクラウリン6-O-メチルトランスフェラーゼの酵素
活性を有するポリペプチドを発現させることができる請
求項7記載のベクター。
8. In a microorganism and / or plant cell,
The vector according to claim 7, which is capable of expressing a polypeptide having an enzyme activity of norcoclaurin 6-O-methyltransferase.
【請求項9】 請求項7または8に記載のベクターで形
質転換された微生物。
9. A microorganism transformed with the vector according to claim 7 or 8.
【請求項10】 請求項9記載の形質転換微生物を用い
て、ノルコクラウリン6-O-メチルトランスフェラーゼの
酵素活性を有するポリペプチドを製造する方法。
10. A method for producing a polypeptide having norcoclaurin 6-O-methyltransferase enzymatic activity using the transformed microorganism according to claim 9.
【請求項11】 請求項7または8に記載のベクターで
形質転換された植物細胞、植物組織または植物。
11. A plant cell, plant tissue or plant transformed with the vector according to claim 7 or 8.
【請求項12】 請求項11記載の形質転換植物、また
は該植物の培養細胞および/または組織を用いて、植物
二次代謝産物を製造する方法。
12. A method for producing a secondary metabolite of a plant, using the transformed plant according to claim 11, or a cultured cell and / or tissue of the plant.
【請求項13】 植物二次代謝産物がコクラウリンまた
はレティキュリンから生合成されるアルカロイドである
請求項12記載の方法。
13. The method according to claim 12, wherein the plant secondary metabolite is an alkaloid biosynthesized from coclaurine or reticulin.
【請求項14】 アルカロイドがベルベリン型アルカロ
イド、モルフィン型アルカロイドまたはパパベリン型ア
ルカロイドである請求項12記載の方法。
14. The method according to claim 12, wherein the alkaloid is a berberine-type alkaloid, a morphine-type alkaloid, or a papaverine-type alkaloid.
【請求項15】 形質転換植物がオウレン属植物である
請求項12記載の方法。
15. The method according to claim 12, wherein the transformed plant is a plant of the genus Ouren.
【請求項16】 形質転換植物がケシ属植物である請求
項12記載の方法。
16. The method according to claim 12, wherein the transformed plant is a poppy plant.
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