JPS61202693A - Gene to code alpha-amino-epsilon-caprolactam racemase - Google Patents

Gene to code alpha-amino-epsilon-caprolactam racemase

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JPS61202693A
JPS61202693A JP4273985A JP4273985A JPS61202693A JP S61202693 A JPS61202693 A JP S61202693A JP 4273985 A JP4273985 A JP 4273985A JP 4273985 A JP4273985 A JP 4273985A JP S61202693 A JPS61202693 A JP S61202693A
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JP
Japan
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acl
racemase
transformant
dna
plasmid
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Application number
JP4273985A
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Japanese (ja)
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Akira Yanai
矢内 顯
Naoko Nakamura
直子 中村
Wataru Oshihara
押原 渉
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/90Isomerases (5.)

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To provide high racemase production ability, by forming a gene which has a specific amino acid sequence at N-end side and codes alpha-amino-epsilon- caprolactam racemase having a specific molecular weight. CONSTITUTION:DNA fragment of a mold capable of producing ACL is transformed with a plasmid bonded to a plasmid vector of Escherichia coli, to give a transformant of Escherichia coli lysine demanding strain. The transformant is selectively cultivated in a medium containing L-ACL hydrolase and D-ACL, and a transformant having ACL racemase activity is selected from the multiplied transformant. A plasmid is selected from the this transformant, to give recombinant DNA. The recombinant DNA has a restriction map shown by the figure.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はα−アミノ−C−カプロラクタム(以下ACL
と略す)ラセマーゼをコードする遺伝子、それを含むD
NA断片および該DNA断片を含む組換え体DNAに関
する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] The present invention relates to α-amino-C-caprolactam (hereinafter referred to as ACL).
abbreviated as ) gene encoding racemase, D containing it
The present invention relates to an NA fragment and a recombinant DNA containing the DNA fragment.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ACLラセマーゼはL−ACL加水分解酵素との共同作
用により、D−1あるいは・DL−ACLを原料とした
し一リジン生産に用いられている有用物質である。(文
献1)従来、ACLラセマーゼ生産能を有する微カリゲ
ネス・フイカリス(4=kcaligenes fae
calis)が報告されている(文献2)。
ACL racemase is a useful substance that is used in the production of monolysine from D-1 or DL-ACL as a raw material through its synergistic action with L-ACL hydrolase. (Reference 1) Conventionally, kcaligenes fae (4 = kcaligenes fae) which has the ability to produce ACL racemase
calis) has been reported (Reference 2).

これらの公知の微生物から、ACLラセマーゼをコード
する遺伝子を取出し、遺伝子操作技術を適用すれば該酵
素の生産性向上が期待される。
If the gene encoding ACL racemase is extracted from these known microorganisms and genetic engineering techniques are applied, it is expected that the productivity of the enzyme will be improved.

そこで本発明者らは該酵素生産能を有する菌から該酵素
をコードする遺伝子のクローニングとそれを用いて該酵
素の生産性の増大を試みた。一般的な遺伝子クローニン
グの方法として、ACLラセマーゼ生産能を有する菌株
に変異を起し、当該酵素欠損株を創成し、これを宿主と
し、宿主のD−ACL資化能回復を指標としたセルフク
ローニングの方法、ACLラセマーゼの抗体を用いたi
n 5itu iI1munoassay法(例えば文
献3)、あるいはACLラセマーゼのアミノ酸配列に基
づく推定ヌクレオチド配列を有するオリゴDNAをプロ
ーブに用いたコロニーハイプリダイゼイション法(例え
ば文献4)などが考えられる。
Therefore, the present inventors attempted to clone the gene encoding the enzyme from a bacterium capable of producing the enzyme and use it to increase the productivity of the enzyme. As a general gene cloning method, a strain that has the ability to produce ACL racemase is mutated to create a strain lacking the enzyme, and this is used as a host, and self-cloning is performed using the recovery of the D-ACL assimilation ability of the host as an indicator. i using the method of ACL racemase antibody
Possible methods include the n5itu iI1 munoassay method (for example, Reference 3), or the colony hybridization method using as a probe an oligo DNA having a deduced nucleotide sequence based on the amino acid sequence of ACL racemase (for example, Reference 4).

しかるに、上記ACLラセマーゼ生産菌の形質転換を行
うための適当なプラスミドや形質転換法が見当たらず、
また抗体の調製やアミノ酸配列決定に供する大量の純化
された当該酵素を調製することは容易ではなかった。
However, no suitable plasmid or transformation method was found for transforming the ACL racemase-producing bacteria.
Furthermore, it has not been easy to prepare large quantities of purified enzymes for use in antibody preparation and amino acid sequencing.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明者らは、かかる状況に鑑み創意工夫を成し、細胞
内プラスミド上のACLラセマーゼをコードする遺伝子
が、L−リジン要求性変異を有する宿主大腸菌内で発現
すれば、L−ACL加水分解酵素共存下に、宿主はD検
討を進めた結果、当該酵素をコードする遺伝子を有する
プラスミドの取得に成功し、次ると共に、当該酵素をコ
ードする遺伝子の発現にインデューサーとしてのACL
を不要と成し、更には、当該酵素のN末端側アミノ酸配
列を特定すると共に、それをコードするDNA塩基配列
を決めることに成功し、かくして本発明を完成させるに
至った。
The present inventors have devised an ingenuity in view of the above situation, and found that if the gene encoding ACL racemase on an intracellular plasmid is expressed in a host E. coli having an L-lysine auxotrophic mutation, L-ACL hydrolysis In the coexistence of the enzyme, the host proceeded with the D study, and as a result succeeded in acquiring a plasmid containing the gene encoding the enzyme.
Furthermore, they succeeded in identifying the N-terminal amino acid sequence of the enzyme and determining the DNA base sequence encoding it, thus completing the present invention.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

すなわち本発明は、ACLラセマーゼをコードする遺伝
子それを含むDNA断片および該DNA断片を含む組換
え体DNAを提供するものである。
That is, the present invention provides a DNA fragment containing a gene encoding ACL racemase and a recombinant DNA containing the DNA fragment.

本発明の遺伝子は、N末端側のアミノ酸配列が Thr−Lys−八Ia−Leu−Tyr−Asp−A
rg−Asp−Gly−Ala−Ala−11e−Gl
y−Asn−Leu−Gly−Lys−Leu−^rg
−Phe−Phe−!l:ro−Leu−Ala−11
e−Ser−Gly−Gly−Arg−Gly−^1a
−Arg−Leu−11e−Glu−Glu−Asn−
Gly−Arg−Glu−Leu−11e−Asp−L
ea−Ser−Gly−Alaであり、分子量が4.5
 ×104ダルトンのACLラセマーゼをコードし約1
 、24ebの塩基を有する。
The gene of the present invention has an amino acid sequence on the N-terminal side of Thr-Lys-8Ia-Leu-Tyr-Asp-A.
rg-Asp-Gly-Ala-Ala-11e-Gl
y-Asn-Leu-Gly-Lys-Leu-^rg
-Phe-Phe-! l:ro-Leu-Ala-11
e-Ser-Gly-Gly-Arg-Gly-^1a
-Arg-Leu-11e-Glu-Glu-Asn-
Gly-Arg-Glu-Leu-11e-Asp-L
ea-Ser-Gly-Ala, with a molecular weight of 4.5
Encodes ACL racemase of ×104 daltons and approximately 1
, has 24 eb bases.

本発明の組換え体DNAは次の様にして製造することが
できる。すなわち、ACLラセマーゼ生産能を有する菌
のDNA断片を大腸菌のプラスミド・ベクターに結合さ
せたプラスミドにより形質転換した大腸菌リジン要求性
変異株の形質転換体を、L−ACL加水分解酵素とD−
ACLとを含む培地中で選択培養し、増殖した形質転換
体の中からACLラセマーゼ活性を有する形質転換体を
選抜し、この形質転換体からプラスミドを抽出すること
により本発明の組換え体DNAを得る。
The recombinant DNA of the present invention can be produced as follows. That is, a transformant of an Escherichia coli lysine auxotrophic strain transformed with a plasmid in which a DNA fragment of a bacterium capable of producing ACL racemase was ligated to an E. coli plasmid vector was treated with L-ACL hydrolase and D-
The recombinant DNA of the present invention can be obtained by selectively culturing in a medium containing ACL, selecting a transformant having ACL racemase activity from the proliferated transformants, and extracting a plasmid from this transformant. obtain.

以下本発明に関し遂次詳細に説明する。The present invention will be explained in detail below.

DNA供与体としては、ACLラセマーゼ生産能を有す
る細菌アクロモバクタ−・オーバエ(微工研菌寄第77
6号)を用いる。
As a DNA donor, the bacterium Achromobacter obae (Fiber Science Laboratory No. 77), which has the ability to produce ACL racemase, was used.
No. 6) is used.

ACLラセマーゼをコードする遺伝情報を荷うDNAの
菌体からの抽出精製は例えば文献5記載のSaito−
Miura法など通常の方法に従って行うことができる
Extraction and purification of DNA carrying genetic information encoding ACL racemase from bacterial cells can be carried out, for example, by the Saito method described in Reference 5.
This can be carried out according to a conventional method such as the Miura method.

この場合界面活性剤を用いた溶菌過程は30〜65℃、
20〜60分で行うとDNAの収量をより高めることが
できる。精製したDNAの断片化はHindlll、E
C0RIなどの市販の制限酵素を用いることができ、こ
の酵素反応条件は例えば酵素メーカーのマニュアル、も
しくは文献6の簡便法が使用できる。
In this case, the lysis process using a surfactant is carried out at 30-65°C.
If the time is 20 to 60 minutes, the yield of DNA can be further increased. Fragmentation of purified DNA was performed by Hindll, E.
A commercially available restriction enzyme such as C0RI can be used, and the enzyme reaction conditions can be based on, for example, the enzyme manufacturer's manual or the simple method described in Reference 6.

本発明に用いるベクターは限定しないが例えばpBR3
22やpAcYc184のように諸性質がよく調べられ
ているものが便利である。いずれも公知のプラスミドで
あり、例えばATCCから入手可能で、それぞれ、AT
CC37017、ATCC37033として寄託されて
いる。プラスミドの複製と精製は例えば文献8など通常
の方法で行うことができる。
Vectors used in the present invention are not limited, but for example, pBR3
22 and pAcYc184, whose properties have been well investigated, are convenient. All are known plasmids, for example, available from ATCC, and each is AT
It has been deposited as CC37017 and ATCC37033. Replication and purification of the plasmid can be carried out by conventional methods such as those described in Reference 8.

DNA断片の結合は例えば文献7などのT4DNAリガ
ーゼを用いた通常の方法で行うことができる。この際ベ
クターの自己環化を抑制するためベクターの制限末端を
アルカリ・フォスファターゼ処理しリン酸残基を除去す
ることが望ましい。
The DNA fragments can be joined by a conventional method using T4 DNA ligase as described in Reference 7, for example. At this time, in order to suppress self-circularization of the vector, it is desirable to treat the restricted ends of the vector with alkaline phosphatase to remove phosphate residues.

作製した組換え体DNAは通常の形質転換法で宿主内に
導入する。例えば文献9に記載のルビジウムを用いた形
質転換法が使用できる。
The produced recombinant DNA is introduced into a host by a conventional transformation method. For example, the transformation method using Rubidium described in Reference 9 can be used.

宿主としてはD−ACLを窒素栄養源、もしくは炭素栄
養源として資化することのできない大腸菌の、リジン要
求性変異株を用いる。
As a host, a lysine-auxotrophic mutant strain of Escherichia coli that is unable to assimilate D-ACL as a nitrogen or carbon nutrient source is used.

その作成法は、例えばMM294 (ATCC3362
5)のような公知の株に通常の変異剤、例えばN−メチ
ル−N′−二トローN−ニトロソグアニジン(略称NT
G)を作用させて変異を誘起せしめ、例えば文献10の
ような通常のペニシリン・スクリーニング法を用いて取
得できる。
For example, MM294 (ATCC3362
5) with common mutagens such as N-methyl-N'-nitro N-nitrosoguanidine (abbreviated as NT
G) to induce mutations, and can be obtained by using the usual penicillin screening method as described in Reference 10, for example.

ACLラセマーゼをコードする遺伝子、より正確にはA
CLラセマーゼのアポ酵素をコードする遺伝子を含む組
換え体DNAを含有する形質転換体は次のようにして選
抜できる。
The gene encoding ACL racemase, more precisely A
Transformants containing recombinant DNA containing the gene encoding the apoenzyme of CL racemase can be selected as follows.

すなわち宿主のリジン以外の栄養要求は補完する最少培
地で、しかも20〜500μg/ ta lのD−AC
LとL−ACL、加水分解酵素を含有することを特徴と
するスクリーニング培地で増殖する形質転換体をまず選
抜する。
In other words, it is a minimal medium that complements the host's nutritional requirements other than lysine, and it also contains 20 to 500 μg/tal of D-AC.
First, transformants that grow in a screening medium containing L, L-ACL, and a hydrolase are selected.

L−ACL加水分解酵素の使用量は、これを培地に加え
ることによって宿主が自己の有する栄養要求マーカーと
は無関係に増殖することができない量であれば多い程良
いが通常10〜100単位/mlの範囲で用いられる。
The amount of L-ACL hydrolase to be used is preferably 10 to 100 units/ml, as long as it does not allow the host to proliferate independently of its own auxotrophic markers by adding it to the medium. Used within the range of

ここでいう単位とは、酵素を含んだ0.4mlの2mM
MnCLz  10%W/VL−ACL−HCI  (
pH8)を40℃、1時間インキュベートした際、0.
1μmolのリジンを生成する酵素活性を1単位とする
。L−ACL加水分解酵素の調製は文献11の方法が使
用できる。
The unit here refers to 0.4ml of 2mM containing the enzyme.
MnCLz 10%W/VL-ACL-HCI (
When the pH 8) was incubated at 40°C for 1 hour, 0.
Enzyme activity that produces 1 μmol of lysine is defined as 1 unit. The method described in Reference 11 can be used to prepare L-ACL hydrolase.

ができる。次にこのスクリーニング培地で増殖する形質
転換体のACLラセマーゼ活性を調べ、ACLラセマー
ゼ生産能を有する形質転換体を選抜する。活性測定の方
法は例えば文献12のように施光計を用いることができ
る。当該活性がプラスミド由来であることの確認は、例
えば文献13の通常のプラスミド少量抽出法で取得した
プラスミドを用い宿主を再形質転換し、得られた形質転
換体の当該活性を調べることで可能である。
I can do it. Next, the ACL racemase activity of the transformants grown in this screening medium is examined, and transformants having the ability to produce ACL racemase are selected. As a method for measuring the activity, a photometer can be used, for example, as described in Reference 12. Confirmation that the activity is derived from a plasmid can be confirmed, for example, by re-transforming a host using a plasmid obtained by the ordinary plasmid small quantity extraction method described in Reference 13, and examining the activity of the resulting transformant. be.

本発明の遺伝子とそれを含むプラスミドpNN36は次
の方法によって製造することができる。すなわち、AC
Lラセマーゼ生産能を有する細菌のDNAの断片をベク
ターpBR322に組込ませたプラスミドを用いて大腸
菌のリジン要求性変異株を形質転換し、この形質転換体
をL−ACL加水分解酵素とD−ACLを含みリジン以
外の栄養要求を補完する最少培地中で選択培養すること
により、ACLラセマーゼ活性を有する形質転換体を取
得し、該形質転換体から抽出したプラスミドの1つであ
るpNN3をEcoRIで消化し、得られるDNA断片
をプラスミドpACYC184に組込み、大腸菌内でA
CLラセマーゼ生産能を有するプラスミドpNN32を
成し、この複合プラスミドをHindnIを用いて短縮
(trancate) シ、短縮されたDNAの旧nd
I[[末端を例えば文献14の方法でリンカ−を用いて
EcoRI末端に変え、この両末端共にFicoRI末
端となったDNA断片をPACYC184のEcoR1
部位に組込むことによりプラスミドpNN36が得られ
る。
The gene of the present invention and the plasmid pNN36 containing it can be produced by the following method. That is, A.C.
A lysine auxotrophic mutant strain of Escherichia coli was transformed using a plasmid in which a bacterial DNA fragment capable of producing L racemase was incorporated into the vector pBR322, and this transformant was injected with L-ACL hydrolase and D-ACL. A transformant having ACL racemase activity was obtained by selective culturing in a minimal medium that supplements nutritional requirements other than lysine, and pNN3, one of the plasmids extracted from the transformant, was digested with EcoRI. , the resulting DNA fragment was integrated into plasmid pACYC184, and A
A plasmid pNN32 having the ability to produce CL racemase was formed, and this composite plasmid was truncated using HindnI, and the old nd
I
Plasmid pNN36 is obtained by integrating into this site.

pNN32は大腸菌の形質転換体(微工研菌寄第761
2号)として微工研に寄託されている。
pNN32 is a transformant of Escherichia coli (Feikoken Bacteria No. 761
No. 2) has been deposited with the Institute of Fine Technology.

ACLラセマーゼをコードする遺伝子の同定はDNAの
塩基配列解析と酵素蛋白のアミノ酸配列解析とから行な
える。
The gene encoding ACL racemase can be identified by DNA base sequence analysis and enzyme protein amino acid sequence analysis.

DNAの塩基配列は例えば文献15の通常の方法で行え
るが、市販のM13クローニング・キットとM13シー
クエンス・キット、更には市販の塩基配列入力装置・自
動編集装置を使うと能率的である。
DNA nucleotide sequencing can be performed, for example, by the usual method described in Reference 15, but it is more efficient to use commercially available M13 cloning kits and M13 sequencing kits, as well as commercially available nucleotide sequence input devices and automatic editing devices.

蛋白質のN末端側アミノ酸配列の決定はエドマン分解法
による市販のプロティン・シーケンサ−で容易に行うこ
とができる。
The N-terminal amino acid sequence of a protein can be easily determined using a commercially available protein sequencer using the Edman degradation method.

ACLラセマーゼ生産能を有する形質転換体は、L−A
CL加水分解酵素と併用することで、D−ACL、もし
くはDL−ACLをL−リジンに変換することができる
。その方法は例えば文献1に従って行うことができる。
A transformant having the ability to produce ACL racemase is L-A
When used in combination with CL hydrolase, D-ACL or DL-ACL can be converted to L-lysine. The method can be performed, for example, according to Document 1.

L−ACL加水分解酵素は、例えばクリプトコツカス・
ラウレンティ (m1研菌寄第709号)、キャンディ
ダ・フミコラ(同第717号)、トリコスポロン・クタ
ネウム(同714号)から製造することができ、L−リ
ジンの合成反応にあたっては、酵素として使用できるの
みでなく、これら生産菌の菌体抽出液、処理菌体、生菌
体、さらに培養物(液)として使用することもできる。
L-ACL hydrolase is, for example, Cryptococcus
It can be produced from Candida fumicola (M1 Lab. Humicola No. 717) and Trichosporon cutaneum (M1 Lab. Humicola No. 714), and can be used as an enzyme in the synthesis reaction of L-lysine. In addition, it can also be used as a bacterial cell extract, treated bacterial cells, live bacterial cells, and culture (liquid) of these producing bacteria.

またACLラセマーゼ生産能を有する形質転換体も、そ
れのみでなく該形質転換体が生産するACLラセマーゼ
を反応に使用することももちろん可能である。
Furthermore, it is of course possible to use not only a transformant having the ability to produce ACL racemase, but also the ACL racemase produced by the transformant in the reaction.

以下実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。EXAMPLES The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below.

実施例1 (1)ACLラセマーゼ生産菌のDNAの抽出チ7り・
モバク名−・オーバエ(微工研菌寄第776号)をLB
培地(トリプトン1%、イーストエキス0.5%、塩化
ナトリウム1%、pH7,5) I A中、32℃で4
.5時間、好気培養した対数期後期の菌体を15mgリ
ゾチーム塩酸塩を含んだ3ml! (7)0.15MN
 a CI −0,1MEDTA−50mMTr i 
5−HCI  (pH8)に懸濁し、37℃、15分間
インキュベ−トシた後、凍結融解し、次に25 m l
の0゜1MTris−HCI(pH9)   1%SD
S −0,1MNa CIを加え60℃、20分インキ
ュベートし溶解した。以後5aito−λ M+uraの方法(文献5)を適用し700μgのDN
Aを得た。
Example 1 (1) Extraction of DNA from ACL racemase producing bacteria
Mobaku name: Obae (Feikoken Bibori No. 776) as LB
Culture medium (tryptone 1%, yeast extract 0.5%, sodium chloride 1%, pH 7.5) in IA at 32°C.
.. 3ml containing 15mg lysozyme hydrochloride of late log phase bacterial cells cultured aerobically for 5 hours! (7) 0.15MN
a CI-0,1 MEDTA-50mMTri
Suspended in 5-HCI (pH 8), incubated at 37°C for 15 minutes, frozen and thawed, and then 25 ml
0゜1M Tris-HCI (pH9) 1%SD
S-0,1M NaCI was added and incubated at 60°C for 20 minutes to dissolve. Thereafter, the method of 5aito-λ M+ura (Reference 5) was applied to obtain 700μg of DN.
I got an A.

(2)制限酵素によるDNAの消化と分画文献6の反応
条件下、0.25μg/μlの(1)で取得したDNA
を0.12unit/ p Itの制限酵素旧ndl[
Iで2時間分解した分解物(DNA量で125μg)を
12m1の10−40%しょ稠密度勾配中遠心し0.5
IIIlずつ分画採取した。
(2) Digestion and fractionation of DNA with restriction enzymes DNA obtained in (1) at 0.25 μg/μl under the reaction conditions described in Reference 6.
0.12 units/p It of restriction enzyme old ndl [
The digested product (125 μg of DNA) digested with I for 2 hours was centrifuged in a 12 ml 10-40% density gradient of 0.5
A fraction of each fraction was collected.

遠心は日立蒜540Tローターを用い、20℃、25.
00Orpm+ 24時間行った。電気泳動で各両分の
DNAの長さを測定し、2〜1く Ojb bの画分をプラスミドに連結した。制限酵素は
宝酒造■製を用い、活性単位は付属説明書の定義によっ
た。
Centrifugation was carried out using a Hitachi Garlic 540T rotor at 20°C, 25.
00Orpm+ 24 hours. The length of each DNA was measured by electrophoresis, and 2 to 1 Ojb b fractions were ligated to a plasmid. Restriction enzymes manufactured by Takara Shuzo ■ were used, and the activity units were as defined in the attached manual.

(3)ベクターDNAの調製 プラスミド・ベクターpBR322は大腸菌MM294
内で複製した。複製ならびに菌体からの抽出精製は文献
8に従い、5tag/lのテトラサイクリンを含むLB
培地で培養したプラスミド含有菌体をリゾチーム・SD
Sで溶菌した後、フェノール抽出し、セシウムア クロライド−エチジウム学ロマイド密度勾配平衡遠心と
バイオゲル・カラムクロマトグラフィーで精製した。培
地11当たり、pBR322は520μg得られた。ベ
クターとして供するため、制限酵素ll1ndI[Iを
用い文献7の反応条件下完全分解した後、文献7に従い
アルカリフォスファターゼ処理を施した。
(3) Preparation of vector DNA Plasmid vector pBR322 is derived from E. coli MM294.
Duplicated within. Replication and extraction and purification from bacterial cells were performed using LB containing 5 tag/l of tetracycline according to Reference 8.
Plasmid-containing bacterial cells cultured in a medium are treated with lysozyme/SD.
After lysis with S, the cells were extracted with phenol and purified by cesium achloride-ethidium chemical romide density gradient equilibrium centrifugation and biogel column chromatography. 520 μg of pBR322 was obtained per 11 mediums. In order to use it as a vector, it was completely degraded using the restriction enzyme ll1ndI[I under the reaction conditions described in Reference 7, and then treated with alkaline phosphatase according to Reference 7.

(4)  宿主の作製 5 m lのLB培地中で37℃、3時間培養した対数
期のE、coli  MM294を文献lOに従い、7
M緩衝液中で100μg/mlのNTGを用いて変異誘
発した後、ペニシリン・スクリーニング法を用いてリジ
ン要求性変異株E、coli  MM294Lys−を
単離した。この株はジアミノピメリン酸脱炭酸酵素活性
が欠損していた。
(4) Preparation of host E. coli MM294 in the logarithmic phase cultured in 5 ml of LB medium at 37°C for 3 hours was cultured according to the literature 1O.
After mutagenesis with 100 μg/ml NTG in M buffer, the lysine auxotrophic strain E, coli MM294Lys−, was isolated using the penicillin screening method. This strain was deficient in diaminopimelic acid decarboxylase activity.

(5)  DNAの連結と形質転換 (2)で得たDNA断片0.5μgと、(3)で得たベ
クターD N Ao、5μgとを、文献7の方法を基に
0.5単位のT4DNAリガーゼと共に、君 100μJの6 mMM g Cjpz −6mMβ−
メルカプトエタノール−〇、5mMATP−6mMTr
 i 5−HCI  (pH7,6)中で4℃を晩イン
キュベートした後、この反応液の10μlを、(4)で
作製した宿主を文献9の方法でコンピテント化した菌液
200μlと混ぜ、4℃、45分間、次いで42℃、9
0秒間、そして4℃、1分間インキュベートした後、L
B培地を加えて1mlとし、37℃、1時間振とう培養
して形質転換を行った。この形質転換体ミックス中のア
ンピシリン耐性かつテトラサイクリン感受性の形質転換
体はベクター1μg当り2.5〜6.3 ×104だっ
た。
(5) DNA ligation and transformation 0.5 μg of the DNA fragment obtained in (2) and 5 μg of the vector DNA obtained in (3) were combined with 0.5 units of T4 DNA based on the method of Reference 7. With ligase, add 100μJ of 6mM g Cjpz-6mMβ-
Mercaptoethanol-〇, 5mMATP-6mMTr
After overnight incubation at 4°C in 5-HCI (pH 7,6), 10 μl of this reaction solution was mixed with 200 μl of the bacterial solution prepared by making the host prepared in (4) competent by the method described in Reference 9. °C for 45 minutes, then 42 °C, 9
After incubation for 0 seconds and 1 minute at 4°C, L
Medium B was added to make 1 ml, and the mixture was cultured with shaking at 37° C. for 1 hour to perform transformation. The number of ampicillin-resistant and tetracycline-sensitive transformants in this transformant mix was 2.5 to 6.3 x 104 per μg of vector.

(6)  スクリーニング 前項(5)で調製した形質転換体ミックス中の菌体を3
0μg/mllのアンピシリンを含むスクリーニング培
地(0,4%グにコース、0.1%塩化アンモニウム、
0.05%D−ACL、0.3%K Hz  P Os
  、0.7  %N a t  HP Oa  、0
.05%NaCl、  1mMMgSO4,0,2mM
Mnclg  、0.1  mMcaclz  、50
μg/mllチアミン、50.c+g/mlプロリン、
50単位/ m It L −A CL加水分解酵素)
を用いて遠心操作により2回洗滌後、該培地1m/に再
懸濁し、この菌液の50μlを、42℃に予め加温して
おいた0、7%のLMPアガロース(Takara  
LO3)と30μg/mlのアンピシリンとを含む上記
スクリーニング培地3mlと混ぜ、これを直径9cmの
テルモシャーレ内に固化した15〜20mj+の下層固
体培地(1,5%の寒天と30μg/mlのアンピシリ
ンを含み、L−ACL加水分解酵素とMnCl、とを除
いた上記スクリーニング培地)上に重層し、30℃での
静置培養で形質転換体の選択培養を行った。培養3日目
で1シャーレ当り平均0.2個のコロニーの発生が認め
られ、生じたコロニーを上記アガロース・アンピシリン
含有スクリーニング培地に移植して増殖能を再確認した
後、文献13の方法に従いプラスミドを抽出し、ベクタ
ープラスミドより大きい事を確認した後、次項(7)の
方法で形質転換体のACLラセマーゼ活性を測定した。
(6) Screening The cells in the transformant mix prepared in the previous section (5) were
Screening medium containing 0 μg/ml ampicillin (0.4% ammonium chloride, 0.1% ammonium chloride,
0.05%D-ACL, 0.3%KHz POs
, 0.7% N at HP Oa , 0
.. 05% NaCl, 1mM MgSO4, 0, 2mM
Mnclg, 0.1 mMcaclz, 50
μg/ml thiamin, 50. c+g/ml proline,
50 units/m It L-A CL hydrolase)
After washing twice by centrifugation using a microorganism, resuspension in 1 m/ml of the medium, and adding 50 μl of this bacterial suspension to 0.7% LMP agarose (Takara) preheated to 42°C.
Mix this with 3 ml of the above screening medium containing LO3) and 30 μg/ml ampicillin, and solidify this in a Thermo Petri dish with a diameter of 9 cm. The transformants were selectively cultured by static culture at 30°C. On the 3rd day of culture, an average of 0.2 colonies per Petri dish was observed, and the resulting colonies were transferred to the above-mentioned agarose/ampicillin-containing screening medium to reconfirm their proliferation ability, and then the plasmid was isolated according to the method of Reference 13. After extracting the plasmid and confirming that it was larger than the vector plasmid, the ACL racemase activity of the transformant was measured by the method described in the next section (7).

(7)活性の測定 前項(6)の306g/meのアンピシリンを含むスク
リーニング培地100m1中で形質転換体を35℃、−
晩好気培養し、50mMリン酸緩衝液(中性)で洗滌後
、同緩衝液を加え1mff1とし、1m1の10%D−
ACL(pH8)と混ぜ、40℃2時間反応させた後、
沸とう水中5分間インキュベートし、10、OOOXg
、 10分間遠心して、その上澄を掘場高速自動旋光計
5EPA200にかけ旋光度を測定することによりAC
Lラセマーゼ活性を調べた。当該活性を有する大腸菌の
形質転換体のうちプラスミドpNN3を有する形質転換
体のラセマーゼ活性を表1に示す。
(7) Measurement of activity Transformants were incubated at -
In the evening, aerobic culture was carried out, and after washing with 50mM phosphate buffer (neutral), the same buffer was added to make 1mff1, and 1ml of 10% D-
After mixing with ACL (pH 8) and reacting at 40°C for 2 hours,
Incubate for 5 minutes in boiling water, 10, OOOX g
The AC
L racemase activity was examined. Table 1 shows the racemase activity of the transformant having the plasmid pNN3 among the E. coli transformants having the above activity.

pNN3を含有する形質転換体E、coliMM294
L31S−/I)NN3は徽工研菌寄第7611号とし
て工業技術院微生物工業技術研究所に寄託しである。ア
クロモバクタ−・オーバエ(徽工研菌寄第776号)を
用いた対照実験も表1中に示した。
Transformant E, coli MM294 containing pNN3
L31S-/I)NN3 has been deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology as Hui Industrial Science and Technology Research Institute No. 7611. A control experiment using Achromobacter obae (Hui Technological Research Institute No. 776) is also shown in Table 1.

表1.ラセマーゼ活性 *転換率−L/(D+L) (8)pNN36の作製 取得したプラスミドpNN3を制限酵素EcoRIで消
化し、生じたDNA断片をT2CN A IJガーゼを
用イテ、pACYC184のEcoR1部位に連結し、
前項(5)で調製した宿主のコンピテント・セルと混ぜ
形質転換反応を行い、0,7%LMPアガロースと5μ
g / m lのテトラサイクリンを含むスクリーニン
グ培地で増殖する形質転換体を取得し、これらの形質転
換体から文献13の方法でプラスミドを抽出し、電気泳
動法でその大きさを比較し、最小のプラスミドをpNN
32と命名した。pNN32は第1図(a)に示す制限
部位を有し、これを含んだ大腸菌形質転換体 H,co
li  MM294Lys−/pNN32は微工研菌寄
第7612号として微工研に寄託されている。
Table 1. Racemase activity * Conversion rate - L / (D + L) (8) Preparation of pNN36 The obtained plasmid pNN3 was digested with the restriction enzyme EcoRI, and the resulting DNA fragment was ligated to the EcoR1 site of pACYC184 using T2CN A IJ gauze.
Perform a transformation reaction by mixing with the host competent cells prepared in the previous section (5), and add 0.7% LMP agarose and 5μ
Transformants that grow in a screening medium containing g/ml of tetracycline were obtained, plasmids were extracted from these transformants by the method described in Reference 13, and their sizes were compared by electrophoresis to find the smallest plasmid. pNN
It was named 32. pNN32 has the restriction site shown in FIG. 1(a), and the E. coli transformant containing this site H,co
li MM294Lys-/pNN32 has been deposited with the National Institute of Fine Technology under the title No. 7612.

を、文献14の方法に従ってDNAポリポリーゼI(K
lenow断片)を用いてプラント・エンド化し、これ
に宝酒造■製リンカ−pEcoRI  (4640P)
を連結した後、EC0RIで消化したEcoRI断片を
、EcoRrで切断後アルカリフォスファターゼ処理し
たpAcYcl 84とりガーゼ反応し、この反応物を
用いて前項(4)に記した宿主を前項(5)の方法で形
質転換し、0.7%LMPアガロースと5μg / m
 lのテトラサイクリンを含むスクリーニング培地で増
殖する形質転換体を取得し、形質転換体に含まれる複合
プラく スミド内の3.5*b外来DNAがpACYC184に
対しpNN32と同一方向である複(9)  ラセミ化 pNN32を有する形質転換体 E、coliMM29
4Lys−/pNN32とpNN36を有する形質転換
体E、coli MM294Lys−/pNN36を1
00mlの5μg / m 1のテトラサイクリンを含
むスフリーリング培地で前項(7)の条件で培養し、又
、菌体の活性を調べたところ、表1に示すようにラセミ
化反応が確認された。
was added to DNA polypolyase I (K) according to the method in Reference 14.
lenow fragment), and added linker pEcoRI (4640P) manufactured by Takara Shuzo.
After ligation, the EcoRI fragment digested with EC0RI was reacted with pAcYcl84, which had been digested with EcoRr and treated with alkaline phosphatase, and then subjected to a gauze reaction. Using this reaction product, the host described in the previous section (4) was injected using the method described in the previous section (5). Transformed with 0.7% LMP agarose and 5 μg/m
A transformant that grows in a screening medium containing 1 of tetracycline was obtained, and the 3.5*b foreign DNA in the complex plasmid contained in the transformant was found to be a complex (9) in which the 3.5*b foreign DNA was in the same direction as pNN32 with respect to pACYC184. Transformant E, coli MM29 with racemized pNN32
Transformants E and coli MM294Lys-/pNN36 carrying 4Lys-/pNN32 and pNN36 were
The cells were cultured in 00 ml of Sfreeling medium containing 5 μg/m 1 of tetracycline under the conditions described in (7) above, and the activity of the bacterial cells was examined. As shown in Table 1, a racemization reaction was confirmed.

αI  ACLラセマーゼの精製とN末端アミノ酸配列
決定 0.5%DL−ACL、0.2%グ¥コース。
Purification and N-terminal amino acid sequencing of αI ACL racemase 0.5% DL-ACL, 0.2% glucose.

0.2  %K Hz  P 04. 0.04%M 
g S Oa  ’む 7 Hz o、 0.01%硫安、 0.003%Mn
el。
0.2%KHz P 04. 0.04%M
g S Oa 'mu7 Hz o, 0.01% ammonium sulfate, 0.003% Mn
el.

−4H20,0,005%FeSO4・ 7H20を含
む培地(中性)4(l中、30℃、20時間培養し、遠
心操作で集菌したアクロモバクタ−・オーバエ(微工研
菌寄第776号)菌体を、2.51の18μlm1DN
asel−〇。1 11μlm1RNa s eA−0
,25MLよ糖−2X  10−’Mビリドキサルリン
酸−〇、O1%β−メルカプトエタノール−10mMリ
ン酸緩衝液(pH6,8)に懸濁し、マントンゴーリン
破砕機(Manton−Gaulin Laborat
ory hos+−ogenizer)で菌体を破砕し
た後、文献16の方法を基に、DEAE−トヨパール、
熱処理、セファデックスG200、セファデックスG7
5、オクチル−セファロースCL−4B。
-4H20, 0,005% FeSO4, 7H20-containing medium (neutral) 4 (L) was cultured at 30°C for 20 hours and collected by centrifugation. The bacterial cells were added to 18 μl of 2.51 m1DN.
asel-〇. 1 11μlm1RNas eA-0
, 25 ML sucrose-2X 10-'M pyridoxal phosphate-〇, O 1% β-mercaptoethanol-suspended in 10 mM phosphate buffer (pH 6,8), and suspended in a Manton-Gaulin laboratory.
After disrupting the bacterial cells with a microorganism (ory hos+-ogenizer), DEAE-Toyopearl,
Heat treatment, Sephadex G200, Sephadex G7
5, Octyl-Sepharose CL-4B.

チオプロピル−セファロース6Bを用いて精製し、電気
泳動的に単一な精製酵素を8 m g得た。
Purification was performed using thiopropyl-Sepharose 6B to obtain 8 mg of electrophoretically single purified enzyme.

バイオラド(BioRad)社の分子量マーカーキット
5DS−PAGEスタンダード(LOW)  (161
−0304)をマーカーに用い、文献17の方法に従い
、濃縮ゲル5%、分離ゲル10%で5DS−ポリアクリ
ルアミド電気泳動を行い第2図の結果を得、これを基に
作成した検量曲線(第3図)からACLラセマーゼの分
子量は4.5 ×104と計算された。ただし、用いた
分子量マーカー卵白アルブミンの分子量を、使用説明書
記載の45.000を採用せず、文献21.22記載の
43、000を採用すれば、ACLラセマーゼの分子量
は4.3 ×104と計算される。
BioRad Molecular Weight Marker Kit 5DS-PAGE Standard (LOW) (161
-0304) as a marker, 5DS-polyacrylamide electrophoresis was performed with 5% concentrating gel and 10% separating gel according to the method described in Reference 17, and the results shown in Figure 2 were obtained. Based on this, a calibration curve ( From Figure 3), the molecular weight of ACL racemase was calculated to be 4.5 x 104. However, if the molecular weight of the molecular weight marker ovalbumin used is not 45,000 as described in the instruction manual, but 43,000 as described in Reference 21.22, the molecular weight of ACL racemase is 4.3 × 104. Calculated.

また、精製酵素を真空シール下2%チオグリコール酸含
有6NHC1中、110℃、22時間もしくは48時間
加水分解し、アミノ酸自動分析機日立835を用い、ア
ミノ酸組成を分析した。結果を表2に示す。
Further, the purified enzyme was hydrolyzed in 6NHC1 containing 2% thioglycolic acid under vacuum sealing at 110°C for 22 or 48 hours, and the amino acid composition was analyzed using an automatic amino acid analyzer Hitachi 835. The results are shown in Table 2.

Thr、Set、Trp量はθ時間補外で計算した。Thr, Set, and Trp amounts were calculated by θ time extrapolation.

また、精製酵素を2 m g / m 1となるよう0
.1%SDS溶液に溶かし、このうち60μlを、アプ
ライド・バイオシステムズ社(Applied Bio
systems Inc)の蛋白質シークエンサー(p
rotein 5equencer) 470 Aを使
用説明書道りに用いてエドマン分解し、順次体じたPT
Hアミノ酸を島津製作所■高速うに決めた。N末端のT
hrはアミノ酸配列と次項(11)の塩基配列とから決
めた。
In addition, purified enzyme was added to 2 mg/m1.
.. Dissolved in 1% SDS solution, 60 μl of which was added to Applied Biosystems (Applied Biosystems).
systems Inc.) protein sequencer (p
rotein 5equencer) 470 A was used in the instruction manual calligraphy to perform Edman disassembly, and PT was sequentially practiced.
I decided to use H-amino acids from Shimadzu ■High-Speed Sea Urchin. N-terminal T
hr was determined from the amino acid sequence and the base sequence in the next section (11).

計          ioo、o。Total ioo, o.

(11)遺伝子の一次構造の部分決定 PNN36のEcoRI消化物をフェノール抽出後、1
%アガロース・ゲル電気泳動にかけ、分離された3、5
KbのDNA断片をエレクトロエリュジョン法でゲル中
から単離した後、フェノールクロロホルム抽出法で精製
した。こうして得たDNA断片を文献19゜20に準じ
、環化、超音波切断、末端修復、分画の後、アマジャム
(Amersham)社製M13クローニングキットN
4501を用いてクローン化し組換え体ファージ・ライ
ブラリーを作り、宝酒造社製M13シークエンスキット
6010Aを添付の使用説明書道りに用いてダイデオキ
シ(dideoxy)法により、134DNA断片の一
次構造を解析し、三井情報開発側製DNA結合編集プロ
グラムGRASEをし 用い、3.5KeのDNAの塩基配列を決めた。
(11) Partial determination of the primary structure of the gene After extracting the EcoRI digest of PNN36 with phenol,
% agarose gel electrophoresis and separated 3,5
The Kb DNA fragment was isolated from the gel by electrolysis and then purified by phenol-chloroform extraction. The DNA fragment thus obtained was circularized, ultrasonic cut, end-repaired, and fractionated according to the literature 19.20, using the M13 cloning kit N manufactured by Amersham.
4501 to create a recombinant phage library, and the primary structure of the 134 DNA fragment was analyzed by the dideoxy method using Takara Shuzo's M13 Sequencing Kit 6010A according to the attached instructions. The base sequence of 3.5Ke DNA was determined using the DNA binding editing program GRASE manufactured by Mitsui Knowledge Development.

この配列内に、前項αlで得たアミノ酸配列をコードす
る塩基配列が見出され、それを第4図に示す。
Within this sequence, a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence obtained in the above αl was found, and is shown in FIG.

また、翻訳開始コ令トンはATGであること、また、A
TGの9b上流に大腸菌のSD配列と同一の、AGGA
があることが見出された。
Also, the translation start code must be ATG, and A
9b upstream of TG is AGGA, which is identical to the SD sequence of E. coli.
It was found that there is.

(12)制限部位の決定 前項(11)で得られた3、5Xbの塩基配列を三井情
報開発側製遺伝情報解析ソフトウェアGENIASを用
いて検索した制限酵素認識部位のうち、5phl、Xh
oI、M 1 u 1、Pstl、BglII、Nco
I、xmn■、部位は、制限酵素で切断される事を実験
的に確認した。その結果を第5図に示す。
(12) Determination of restriction sites Among the restriction enzyme recognition sites, 5phl,
oI, M 1 u 1, Pstl, BglII, Nco
It was experimentally confirmed that the I and xmn■ sites can be cleaved with restriction enzymes. The results are shown in FIG.

第3図中に示したPSt1部位は、第4図中の2ケ所の
PStI部位のうち右側の部位に相当する。
The PSt1 site shown in FIG. 3 corresponds to the right side of the two PStI sites in FIG. 4.

参考文献 1 、 T、Fukumura ; Agr、Biol
、Chem、。
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,Chem,.

41、.1327〜1330 (1977)2、 T、
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68、P428〜436 (1979)46同上、68
.P379〜389 (1979)5、斉藤日向:蛋白
質核酸酵素。
68, P428-436 (1979) 46 Ibid., 68
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7、同上、p138〜139 8、 T+Maniatisら49 ;  Molec
ularCloning、  ^ Laborator
y  Manual。
7, Ibid., p138-139 8, T+Maniatis et al. 49; Molec
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75、F5936〜5940 (1978)75, F5936-5940 (1978)

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)はプラスミドpNN32の制限地図を第1
図(b)はプラスミドpNN36の制限地図を示す。 第2図はα−アミノ−ε−カプロラクタム・ラセマーゼ
の電気泳動の結果を示し、第3図は第2図を基に作成し
た検量曲線を示す。第4図はα−アミノ−ε−カプロラ
クタム・ラセマーゼのN末端側アミノ酸配列、およびそ
れをコードするDNAとその近傍の塩基配列を示す。 第5図は、本発明のDNA断片の制限地図を示す。
Figure 1(a) shows the restriction map of plasmid pNN32.
Figure (b) shows the restriction map of plasmid pNN36. FIG. 2 shows the results of electrophoresis of α-amino-ε-caprolactam racemase, and FIG. 3 shows a calibration curve prepared based on FIG. 2. FIG. 4 shows the N-terminal amino acid sequence of α-amino-ε-caprolactam racemase, the DNA encoding it, and the nucleotide sequence in its vicinity. FIG. 5 shows a restriction map of the DNA fragment of the invention.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)N末端側のアミノ酸配列が、 【アミノ酸配列があります】 であり、分子量が4.5×10^4ダルトンであるα−
アミノ−ε−カプロラクタム・ラセマーゼをコードする
遺伝子。
(1) The amino acid sequence on the N-terminal side is [There is an amino acid sequence], and the molecular weight is 4.5 x 10^4 Daltons.
A gene encoding amino-ε-caprolactam racemase.
(2)α−アミノ−ε−カプロラクタム・ラセマーゼを
コードする遺伝子を含む3.5KbのDNA断片。
(2) A 3.5 Kb DNA fragment containing the gene encoding α-amino-ε-caprolactam racemase.
(3)DNA断片の制限地図が、 ▲数式、化学式、表等があります▼ である特許請求の範囲第(2)項記載のDNA断片。(3) The restriction map of DNA fragments is ▲Contains mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ The DNA fragment according to claim (2). (4)α−アミノ−ε−カプロラクタム・ラセマーゼの
分子量が4.5×10^4ダルトンであって、そのN末
端側のアミノ酸配列が 【アミノ酸配列があります】 である特許請求の範囲第(2)項記載のDNA断片。
(4) The molecular weight of α-amino-ε-caprolactam racemase is 4.5×10^4 Daltons, and the amino acid sequence on the N-terminal side is [there is an amino acid sequence]. ) DNA fragment described in section 2.
(5)α−アミノ−ε−カプロラクタム・ラセマーゼを
コードする遺伝子の5′末端側の塩基配列が、 【塩基酸配列があります】 であり、該遺伝子の塩基が約1.2Kbである特許請求
の範囲第(2)項記載のDNA断片。
(5) The base sequence at the 5' end of the gene encoding α-amino-ε-caprolactam racemase is [There is a base acid sequence], and the base of the gene is approximately 1.2 Kb. A DNA fragment according to scope item (2).
(6)制限地図が ▲数式、化学式、表等があります▼ であり、かつα−アミノ−ε−カプロラクタム・ラセマ
ーゼをコードする遺伝子を含む3.5KbのDNA断片
を組込んで得られる組換え休DNA。
(6) The restriction map is ▲ Contains mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ and the recombinant DNA fragment obtained by integrating a 3.5 Kb DNA fragment containing the gene encoding α-amino-ε-caprolactam racemase. DNA.
(7)組換え体DNAがプラスミドpNN36である特
許請求の範囲第(6)項記載の組換え体DNA。
(7) The recombinant DNA according to claim (6), wherein the recombinant DNA is plasmid pNN36.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0474965A2 (en) * 1990-09-14 1992-03-18 Takeda Chemical Industries, Ltd. DNA encoding acylamino acid racemase and its use
JPH04506459A (en) * 1989-12-19 1992-11-12 アメリカ合衆国 Oncogenes for liver cell cancer

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JPH04506459A (en) * 1989-12-19 1992-11-12 アメリカ合衆国 Oncogenes for liver cell cancer
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