JPWO2008013262A1 - L-leucine hydroxylase and DNA encoding the enzyme - Google Patents

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JPWO2008013262A1
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康勝 太田
康勝 太田
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修一 五味
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Abstract

本発明は、L−ロイシンヒドロキシラーゼ活性、即ちL−ロイシンを(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンに変換する活性を有する新規蛋白質、該蛋白質をコードするDNA、該DNAを含有する組換え体DNA、該組換え体DNAを保有する形質転換体、該形質転換体を用いた該蛋白質、および(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの製造法に関する。本発明によれば、医薬品など各種有用物質製造における出発原料としての利用が期待できる(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの生物または酵素等を利用した製造方法が提供される。本発明によれば、(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを効率的に製造することができる。The present invention relates to a novel protein having an activity of converting L-leucine hydroxylase, that is, L-leucine into (2S, 4S) -5-hydroxyleucine, a DNA encoding the protein, and a recombinant containing the DNA The present invention relates to DNA, a transformant carrying the recombinant DNA, the protein using the transformant, and a method for producing (2S, 4S) -5-hydroxyleucine. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method using the organism or enzyme etc. of (2S, 4S) -5-hydroxyleucine which can be anticipated as a starting material in manufacture of various useful substances such as pharmaceuticals is provided. According to the present invention, (2S, 4S) -5-hydroxyleucine can be efficiently produced.

Description

関連出願の参照Reference to related applications

本願は、先行する日本国特許出願である特願2006−205755号(出願日:2006年7月28日)に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その開示内容全体は参照することによりここに組み込まれる。   This application is based on Japanese Patent Application No. 2006-205755 (filing date: July 28, 2006), which is a prior Japanese patent application, and claims the benefit of its priority. The entirety is hereby incorporated by reference.

発明の背景Background of the Invention

発明の分野
本発明は、L−ロイシンヒドロキシラーゼ、即ちL−ロイシンを(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンに変換する活性を有する蛋白質、該蛋白質をコードするDNA、該DNAを含有する組換えDNA、該組換えDNAを保有する形質転換体、該形質転換体を用いるL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質の製造法、および該形質転換体を用いる(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの製造法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an L-leucine hydroxylase, that is, a protein having an activity of converting L-leucine into (2S, 4S) -5-hydroxyleucine, a DNA encoding the protein, and a recombinant containing the DNA. DNA, a transformant carrying the recombinant DNA, a method for producing a protein having L-leucine hydroxylase activity using the transformant, and (2S, 4S) -5-hydroxyleucine using the transformant It relates to the manufacturing method.

背景技術
(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンは、非天然型アミノ酸で、かつ光学活性異性体であることから、医薬品など各種有用物質製造における出発原料としての利用が期待される。この物質の製造方法としては、化学合成による方法が報告されているのみであり(J.Chem.Soc.Perkin Trans.1,Organic and Bio-Organic Chemistry,8,2075(1988); J.Org.Chem.,68,83(2003))、生物または酵素等を利用して製造する方法については、本発明者らの知る限りこれまで報告されていない。
Background Art (2S, 4S) -5-Hydroxyleucine is an unnatural amino acid and an optically active isomer, and is expected to be used as a starting material in the production of various useful substances such as pharmaceuticals. As a method for producing this substance, only a method by chemical synthesis has been reported (J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, Organic and Bio-Organic Chemistry, 8, 2075 (1988); J. Org. Chem., 68, 83 (2003)), production methods using organisms or enzymes have not been reported so far as the present inventors know.

(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンは、藍藻の一種であるNostoc sp. GSV224が生産するポリペプチド(nostopeptolide A1 および nostopeptolide A2)の生合成経路中において、生合成中間体として存在することが予想されている(J.Org.Chem.,68,83(2003); Gene,311,171(2003))。しかしながら、Nostoc sp. GSV224においてL−ロイシンヒドロキシラーゼ遺伝子の特定は行われておらず、そのような示唆もされていない。また、その他の生物においても、L−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する酵素および該酵素をコードする遺伝子について、本発明者らの知る限り、これまで報告されていない。(2S, 4S) -5-hydroxyleucine is expected to exist as a biosynthetic intermediate in the biosynthetic pathway of polypeptides (nostopeptolide A1 and nostopeptolide A2) produced by Nostoc sp. GSV224, a kind of cyanobacteria . (J. Org. Chem., 68, 83 (2003); Gene, 311, 171 (2003)). However, no L-leucine hydroxylase gene has been identified in Nostoc sp. GSV224, and no such suggestion has been made. In addition, as far as the present inventors have known, other organisms have not yet reported an enzyme having L-leucine hydroxylase activity and a gene encoding the enzyme.

藍藻の一種であるNostoc sp. ATCC29133株は、そのDNAの塩基配列が解析されている。しかしながら、ここではL−ロイシンヒドロキシラーゼ遺伝子の特定は行われておらず、またその存在の示唆もこれまで行われていない。 Nostoc sp. ATCC29133, a kind of cyanobacteria, has been analyzed for its nucleotide sequence. However, the L-leucine hydroxylase gene has not been identified here, and its existence has not been suggested so far.

発明の概要Summary of the Invention

本発明者らは今般、藍藻に属する微生物、詳しくはノストック(Nostoc)属に属する微生物(Nostoc sp. ATCC29133株)由来のDNAを用いて機能解析した結果、これまで特定されていなかった新規L−ロイシンヒドロキシラーゼをコードするDNAを予想外にも見出し、該DNAを取得することに成功した。本発明はかかる知見に基づくものである。As a result of functional analysis using a DNA derived from a microorganism belonging to the genus Cyanobacteria, specifically a microorganism belonging to the genus Nostoc ( Nostoc sp. ATCC29133), the present inventors have recently identified a novel L that has not been identified so far. -Unexpectedly found DNA encoding leucine hydroxylase and succeeded in obtaining the DNA. The present invention is based on such knowledge.

よって本発明は、医薬品など各種有用物質製造における出発原料となりうる(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを得るため、L−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する新規蛋白質、該蛋白質をコードするDNA、該DNAを含有する組換えDNA、該組換え体DNAを保有する形質転換体、該形質転換体を用いた上記蛋白質、および(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの製造法を提供することをその目的とする。   Therefore, in order to obtain (2S, 4S) -5-hydroxyleucine which can be a starting material in the production of various useful substances such as pharmaceuticals, the present invention provides a novel protein having L-leucine hydroxylase activity, a DNA encoding the protein, and the DNA A recombinant DNA containing the recombinant DNA, a transformant having the recombinant DNA, the protein using the transformant, and a method for producing (2S, 4S) -5-hydroxyleucine And

本発明による蛋白質は、下記からなる群より選択されるものである:
(a) 配列番号1で表されるアミノ酸配列を有する、蛋白質、
(b) 配列番号1のアミノ酸配列において、1もしくは複数個のアミノ酸残基が欠失、置換、挿入もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する、蛋白質、および
(c) 配列番号1のアミノ酸配列と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する、蛋白質。
The protein according to the invention is selected from the group consisting of:
(A) a protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(B) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are deleted, substituted, inserted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having L-leucine hydroxylase activity; and (c) A protein comprising an amino acid sequence having 60% or more homology with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having L-leucine hydroxylase activity.

本発明によるDNAは、本発明による蛋白質をコードするものである。好ましくは、このDNAは、配列番号2で表される塩基配列を有する。   The DNA according to the present invention encodes the protein according to the present invention. Preferably, this DNA has the base sequence represented by SEQ ID NO: 2.

また別の態様によれば、本発明によるDNAは、下記からなる群より選択されるものである:
(i) 配列番号2で表される塩基配列を有する、DNA、
(ii) 配列番号2で表される塩基配列を有する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L−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードする、DNA、
(iii) 配列番号2において、1もしくは複数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加された塩基配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードする、DNA、および
(iv) 配列番号2で表される塩基配列と60%以上の相同性を有する塩基配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードする、DNA。
According to another aspect, the DNA according to the present invention is selected from the group consisting of:
(i) DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 2,
(ii) a DNA that hybridizes with a DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 under a stringent condition and encodes a protein having L-leucine hydroxylase activity,
(iii) DNA comprising a nucleotide sequence in which one or more bases are deleted, substituted, inserted or added in SEQ ID NO: 2, and encoding a protein having L-leucine hydroxylase activity, and
(iv) A DNA comprising a base sequence having 60% or more homology with the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 and encoding a protein having L-leucine hydroxylase activity.

本発明の好ましい態様によれば、本発明によるDNAは、藍藻(Cyanobacteria)に属する微生物由来のものである。より好ましい態様によれば、藍藻に属する微生物由来のDNAは、ノストック(Nostoc)属に属する微生物由来のDNAである。本発明のさらに好ましい態様によれば、前記したノストック(Nostoc)属に属する微生物は、ノストック・パンクチフォルム(Nostoc punctiforme)である。According to a preferred embodiment of the present invention, DNA according to the invention are those derived from a microorganism belonging to the blue-green algae (Cyanobacteria). According to a more preferred embodiment, the DNA derived from a microorganism belonging to the cyanobacterium is DNA derived from a microorganism belonging to the genus Nostoc . According to a further preferred embodiment of the present invention, the microorganism belonging to the genus Nostoc is Nostoc punctiforme .

本発明の別の態様によれば、本発明によるDNAは、本発明による蛋白質をコードするものであって、配列番号3で表される塩基配列を有するものである。   According to another aspect of the present invention, the DNA according to the present invention encodes the protein according to the present invention and has the base sequence represented by SEQ ID NO: 3.

本発明のさらに別の態様によれば、本発明によるDNAは、下記からなる群より選択されるものである:
(I) 配列番号3で表される塩基配列を有する、DNA、
(II) 配列番号3で表される塩基配列を有する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L−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードする、DNA、
(III) 配列番号3において、1もしくは複数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加された塩基配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードする、DNA、および
(IV) 配列番号3で表される塩基配列と60%以上の相同性を有する塩基配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードする、DNA。
According to yet another aspect of the invention, the DNA according to the invention is selected from the group consisting of:
(I) DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 3,
(II) a DNA that hybridizes with a DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 under a stringent condition and encodes a protein having L-leucine hydroxylase activity,
(III) DNA comprising a nucleotide sequence in which one or more bases are deleted, substituted, inserted or added in SEQ ID NO: 3, and encoding a protein having L-leucine hydroxylase activity, and
(IV) A DNA comprising a nucleotide sequence having 60% or more homology with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3 and encoding a protein having L-leucine hydroxylase activity.

本発明による組換えDNAは、本発明によるDNAをベクターに組み込んで得られる。   The recombinant DNA according to the present invention can be obtained by incorporating the DNA according to the present invention into a vector.

本発明による形質転換体は、本発明による組換えDNAを宿主細胞に導入して得られる。ここで、宿主細胞は好ましくは、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)であり、より好ましくは、ストレプトミセス・リビダンス(Streptomyces lividans)である。また本発明による形質転換体は好ましくは、L−ロイシンヒドロキシラーゼを発現するものである。The transformant according to the present invention can be obtained by introducing the recombinant DNA according to the present invention into a host cell. Here, the host cell is preferably Escherichia coli , and more preferably Streptomyces lividans . The transformant according to the present invention preferably expresses L-leucine hydroxylase.

本発明によるL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質の製造方法は、本発明による形質転換体を、培地を用いて培養して、培養物中にL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質を生成し蓄積させ、該培養物から該蛋白質を採取することを含んでなる。   In the method for producing a protein having L-leucine hydroxylase activity according to the present invention, the transformant according to the present invention is cultured using a medium to produce and accumulate a protein having L-leucine hydroxylase activity in the culture. And collecting the protein from the culture.

本発明による(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの製造法は、本発明による形質転換体の培養物または該培養物の処理物を酵素源として用い、該酵素源とL−ロイシンとを水性媒体中に存在せしめて、該水性媒体中で(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを生成し蓄積させ、該水性媒体中から(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを採取することを含んでなる。ここで、培養物の処理物は、好ましくは、培養物の濃縮物、培養物の乾燥物、培養物を遠心分離して得られる菌体、該菌体の乾燥物、該菌体の凍結乾燥物、該菌体の界面活性剤処理物、該菌体の超音波処理物、該菌体の機械的磨砕処理物、該菌体の溶媒処理物、該菌体の酵素処理物、該菌体の蛋白質分画物、該菌体の固定化物、または該菌体より抽出して得られる酵素標品である。   The method for producing (2S, 4S) -5-hydroxyleucine according to the present invention uses a culture of the transformant according to the present invention or a treated product of the culture as an enzyme source, and the enzyme source and L-leucine are aqueous. Including in the medium to produce and accumulate (2S, 4S) -5-hydroxyleucine in the aqueous medium and collecting (2S, 4S) -5-hydroxyleucine from the aqueous medium. Become. Here, the treated product of the culture is preferably a culture concentrate, a dried product of the culture, a cell obtained by centrifuging the culture, a dried product of the cell, and a freeze-dried product of the cell. Product, surfactant-treated product of the microbial cell, ultrasonically treated product of the microbial cell, mechanically ground product of the microbial cell, solvent-treated product of the microbial cell, enzyme-treated product of the microbial cell, the bacterium A protein fraction of the body, an immobilized product of the cell, or an enzyme preparation obtained by extraction from the cell.

本発明はまた、下記の通りのものであることができる:
(1) 配列番号1で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質;
(2) L−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する(1)記載の蛋白質;
(3) 配列番号1で表されるアミノ酸配列において1個以上のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質;
(4) 前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の蛋白質をコードするDNA;
(5) 配列番号2で表される塩基配列を有する(4)に記載のDNA;
(6) 配列番号3で表される塩基配列を有する(4)に記載のDNA;および
(7) 配列番号2または3で表される塩基配列を有する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L−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードするDNA。
The present invention can also be as follows:
(1) a protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1;
(2) The protein according to (1), which has L-leucine hydroxylase activity;
(3) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and having L-leucine hydroxylase activity;
(4) DNA encoding the protein according to any one of (1) to (3);
(5) The DNA according to (4) having a base sequence represented by SEQ ID NO: 2;
(6) The DNA according to (4) having the base sequence represented by SEQ ID NO: 3; and (7) The DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 3 is hybridized under stringent conditions. And a DNA encoding a protein having L-leucine hydroxylase activity.

(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンは非天然型アミノ酸であり、かつ光学活性異性体であることから、医薬品など各種有用物質製造における出発原料としての利用が期待されており、(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの効率的なその製造法が強く望まれている。本発明によれば、L−ロイシンヒドロキシラーゼを大量に取得することが可能となる。本発明により得られる該酵素を用いることによって、(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを効率的に製造することができる。   Since (2S, 4S) -5-hydroxyleucine is an unnatural amino acid and an optically active isomer, it is expected to be used as a starting material in the production of various useful substances such as pharmaceuticals. (2S, 4S There is a strong desire for an efficient process for the production of) -5-hydroxyleucine. According to the present invention, a large amount of L-leucine hydroxylase can be obtained. By using the enzyme obtained by the present invention, (2S, 4S) -5-hydroxyleucine can be efficiently produced.

図は、L−ロイシンヒドロキシラーゼ発現プラスミドpnos5Aの造成工程を示す。 なお、本願の図中において、「Amp」は、アンピシリン耐性遺伝子、「Km」は、カナマイシン耐性遺伝子、「Apr」は、アプラマイシン耐性遺伝子、「nos5」は、ロイシンヒドロキシラーゼ遺伝子、「nos5−GC」は、ロイシンヒドロキシラーゼ遺伝子(化学合成)、および「tipAp」はtipAプロモーターをそれぞれ表す。The figure shows the construction process of L-leucine hydroxylase expression plasmid pnos5A. In the figure of the present application, “Amp” is an ampicillin resistance gene, “Km” is a kanamycin resistance gene, “Apr” is an apramycin resistance gene, “nos5” is a leucine hydroxylase gene, “nos5-GC” "Represents the leucine hydroxylase gene (chemical synthesis), and" tipAp "represents the tipA promoter. 図は、化学合成した遺伝子断片を作成して構築した、L−ロイシンヒドロキシラーゼ発現プラスミドpnos5Dの造成工程を示す。The figure shows the construction process of an L-leucine hydroxylase expression plasmid pnos5D constructed by constructing a chemically synthesized gene fragment. 図は、L−ロイシンヒドロキシラーゼ発現プラスミドpnos5Eの造成工程を示す。The figure shows the construction process of L-leucine hydroxylase expression plasmid pnos5E.

発明の具体的説明Detailed description of the invention

L−ロイシンヒドロキシラーゼ
本発明によるL−ロイシンヒドロキシラーゼとしては、配列番号1で表されるアミノ酸配列からなる蛋白質、または配列番号1で表されるアミノ酸配列と実質的に同等なアミノ酸配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質を挙げることができる。
L-leucine hydroxylase L-leucine hydroxylase according to the present invention comprises a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence substantially equivalent to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, And a protein having L-leucine hydroxylase activity.

ここで、「実質的に同等なアミノ酸配列」とは、1つ若しくは複数個のアミノ酸の欠失、置換、付加および/または挿入による改変を有するが、ポリペプチドの活性に影響を与えないアミノ酸配列を意味する。改変されるアミノ酸残基の数は、好ましくは1〜40個、より好ましくは1〜20個、さらに好ましくは1〜8個、最も好ましくは1〜4個である。   Here, the “substantially equivalent amino acid sequence” means an amino acid sequence that has a modification by deletion, substitution, addition and / or insertion of one or more amino acids, but does not affect the activity of the polypeptide. Means. The number of amino acid residues to be modified is preferably 1 to 40, more preferably 1 to 20, further preferably 1 to 8, and most preferably 1 to 4.

ここで「ポリペプチドの活性」とは、L−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有することをいう。「L−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する」とは、L−ロイシンを(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンに変換することができる活性を有していることを言う。この活性については、慣用の方法にしたがって測定することができ、例えば、後述する実施例に記載の方法にしたがって測定することができる。   Here, “activity of the polypeptide” means having L-leucine hydroxylase activity. “Having L-leucine hydroxylase activity” means having an activity capable of converting L-leucine into (2S, 4S) -5-hydroxyleucine. About this activity, it can measure according to a conventional method, for example, it can measure according to the method as described in the Example mentioned later.

本発明でいう「活性に影響を与えない改変」の例としては、保存的置換が挙げられる。「保存的置換」とは、ポリペプチドの活性を実質的に変化しないように1若しくは複数個のアミノ酸残基を、別の化学的に類似したアミノ酸残基で置き換えることを意味する。例えば、ある疎水性アミノ酸残基を別の疎水性アミノ酸残基によって置換する場合、ある極性アミノ酸残基を同じ電荷を有する別の極性アミノ酸残基によって置換する場合などが挙げられる。このような置換を行うことができる機能的に類似したアミノ酸は、アミノ酸毎に当該技術分野において公知である。具体例を挙げると、非極性(疎水性)アミノ酸としては、アラニン、バリン、イソロイシン、ロイシン、プロリン、トリプトファン、フェニルアラニン、メチオニン等が挙げられる。極性(中性)アミノ酸としては、グリシン、セリン、スレオニン、チロシン、グルタミン、アスパラギン、システイン等が挙げられる。陽電荷をもつ(塩基性)アミノ酸としては、アルギニン、ヒスチジン、リジン等が挙げられる。また、負電荷をもつ(酸性)アミノ酸としては、アスパラギン酸、グルタミン酸等が挙げられる。   Examples of “modifications that do not affect activity” as used in the present invention include conservative substitutions. By “conservative substitution” is meant replacing one or more amino acid residues with another chemically similar amino acid residue such that the activity of the polypeptide is not substantially altered. For example, when a certain hydrophobic amino acid residue is substituted with another hydrophobic amino acid residue, a certain polar amino acid residue is substituted with another polar amino acid residue having the same charge, and the like. Functionally similar amino acids that can make such substitutions are known in the art for each amino acid. Specifically, examples of nonpolar (hydrophobic) amino acids include alanine, valine, isoleucine, leucine, proline, tryptophan, phenylalanine, methionine, and the like. Examples of polar (neutral) amino acids include glycine, serine, threonine, tyrosine, glutamine, asparagine, cysteine and the like. Examples of positively charged (basic) amino acids include arginine, histidine, and lysine. Examples of negatively charged (acidic) amino acids include aspartic acid and glutamic acid.

なお、アミノ酸の失、置換、付加および/または挿入による改変は、例えばそれをコードするDNAに、例えば、周知技術である部位特異的変異誘発(例えば、Nucleic Acid Research, Vol.10, No.20, p.6487-6500, 1982参照)を施すことにより行うことが出来る。他の方法としては、遺伝子を変異源で処理する方法、および遺伝子を選択的に開裂し、次に選択されたヌクレオチドを除去、付加、挿入および/または置換し、次いで連結する方法などがある。   For example, modification by amino acid deletion, substitution, addition and / or insertion may be performed on, for example, a DNA encoding the same by site-directed mutagenesis (for example, Nucleic Acid Research, Vol. 10, No. 20), which is a well-known technique. , p. 6487-6500, 1982). Other methods include treating the gene with a mutagen, and selectively cleaving the gene, then removing, adding, inserting and / or replacing selected nucleotides, and then ligating.

前記した「実質的に同等なアミノ酸配列」には、さらにそのN末端(アミノ末端)およびC末端(カルボキシル末端)が改変または修飾されているものが包含されてもよい。例えば、C末端のカルボキシルが、カルボキシレート(−COO−)、アミド(−CONH)またはエステル(−COOR)とされていてもよい。なおここで前記Rは、例えば直鎖、分岐鎖もしくは環状のC1−6アルキル基、C6−12アリール基等が挙げられる。The aforementioned “substantially equivalent amino acid sequences” may further include those in which the N-terminus (amino terminus) and C-terminus (carboxyl terminus) are altered or modified. For example, the C-terminal carboxyl may be carboxylate (—COO—), amide (—CONH 2 ), or ester (—COOR). Here, examples of R include a linear, branched or cyclic C1-6 alkyl group, a C6-12 aryl group, and the like.

また「配列番号1で表されるアミノ酸配列と実質的に同等なアミノ酸配列」には、配列番号1のアミノ酸配列と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列が包含され得る。ここで、相同性の割合は、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、さらにより好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である。なお本明細書においては「相同性」は「同一性」の意味で使用され得る。   The “amino acid sequence substantially equivalent to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1” can include an amino acid sequence having 60% or more homology with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. Here, the homology ratio is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, even more preferably 95% or more, particularly preferably 98% or more, and most preferably 99% or more. It is. In the present specification, “homology” may mean “identity”.

本明細書において、「相同性」の数値はいずれも、当業者に公知の相同性検索プログラムを用いて算出される数値であればよく、例えば、相同性アルゴリズムBLAST(Basic local alignment search tool)(全米バイオテクノロジー情報センター(NCBI)(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/ )より入手可)において、デフォルト(初期設定)のパラメーターを用いることにより、算出することができる。   In the present specification, any numerical value of “homology” may be a numerical value calculated using a homology search program known to those skilled in the art. For example, a homology algorithm BLAST (Basic local alignment search tool) ( It can be calculated by using default (initial setting) parameters at the National Center for Biotechnology Information (NCBI) (available from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/).

L−ロイシンヒドロキシラーゼをコードするDNA
本発明によるDNAとしては、本発明による蛋白質をコードするDNA、配列番号2または3で表される塩基配列からなるDNA、または配列番号2または3で表される塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNAであって、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードするDNAを挙げることができる。
なお、本明細書においては、「DNA」(デオキシリボ核酸)は、必要によりポリヌクレオチドと言い換えて使用してもよい。
DNA encoding L-leucine hydroxylase
The DNA according to the present invention includes a DNA encoding the protein according to the present invention, a DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 3, or a DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 3, Examples thereof include DNA that hybridizes under conditions, and that encodes a protein having L-leucine hydroxylase activity.
In the present specification, “DNA” (deoxyribonucleic acid) may be used instead of a polynucleotide as necessary.

ここで、「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA」とは、例えば、配列番号2で表される塩基配列を有するDNAなどの本発明によるDNAまたはその一部のDNA断片をプローブとして、コロニー・ハイブリダイゼーション法、プラーク・ハイブリダイゼーション法等を用いることにより得られるDNAを意味する。具体的には、該DNAとしては、コロニーあるいはプラーク由来のDNAを固定化したフィルターを用いて、0.7〜1.0mol/Lの塩化ナトリウム存在下、65℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1〜2倍濃度のSSC溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mmol/L塩化ナトリウム、15mmol/Lクエン酸ナトリウムよりなる)を用い、65℃条件下でフィルターを洗浄することにより同定できるDNAを挙げることができる。ハイブリダイゼーションは、モレキュラー・クローニング第2版、カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー、DNA Cloning 1:Core Techniques,A Practical Approach,Second Edition,Oxford University(1995)等に記載されている方法に準じて行うことができる。   Here, “DNA that hybridizes under stringent conditions” means, for example, a colony using, as a probe, the DNA according to the present invention, such as the DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 2, or a partial DNA fragment thereof -It means DNA obtained by using a hybridization method, plaque hybridization method or the like. Specifically, as the DNA, hybridization was performed at 65 ° C. in the presence of 0.7 to 1.0 mol / L sodium chloride using a filter on which colony or plaque-derived DNA was immobilized. By washing the filter under a condition of 65 ° C. using a 0.1 to 2 times concentrated SSC solution (the composition of the 1 times concentrated SSC solution consists of 150 mmol / L sodium chloride and 15 mmol / L sodium citrate). Mention may be made of DNA that can be identified. Hybridization is performed according to the method described in Molecular Cloning 2nd Edition, Current Protocols in Molecular Biology, DNA Cloning 1: Core Techniques, A Practical Approach, Second Edition, Oxford University (1995), etc. It can be done according to this.

ハイブリダイズ可能なDNAとしては、具体的には、上記アルゴリズムBLASTに基づいて計算した場合に例えば配列番号2で表される塩基配列に少なくとも60%以上の相同性を有するDNA、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、さらにより好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上の相同性を有するDNAを挙げることができる。
このため、本発明によるDNAには、例えば、配列番号2または3で表される塩基配列と60%以上の相同性を有する塩基配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードするDNAが包含され得る。
Specifically, the hybridizable DNA is, for example, DNA having at least 60% homology to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 when calculated based on the above algorithm BLAST, preferably 70% or more More preferred is a DNA having a homology of 80% or more, more preferably 90% or more, even more preferably 95% or more, particularly preferably 98% or more, and most preferably 99% or more.
For this reason, the DNA according to the present invention encodes a protein having a base sequence having 60% or more homology with the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 3, and having L-leucine hydroxylase activity, for example. DNA can be included.

本発明によるDNAとしてはまた、配列番号2または3において、1もしくは複数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加された塩基配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードする、DNAも包含されうる。ここで、欠失、置換、挿入もしくは付加されてもよい塩基の数は、好ましくは1〜30個、より好ましくは1〜20個、さらに好ましくは1〜15個、さらにより好ましくは1〜10個、最も好ましくは1〜5個である。なおここでいう置換には、アミノ酸翻訳変異を伴なう置換およびアミノ酸翻訳変異を伴わない置換のいずれもが包含される。   The DNA according to the present invention also encodes a protein having a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted, inserted or added in SEQ ID NO: 2 or 3, and having L-leucine hydroxylase activity. DNA can also be included. Here, the number of bases that may be deleted, substituted, inserted or added is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 20, still more preferably 1 to 15, and even more preferably 1 to 10. And most preferably 1-5. The substitution referred to here includes both substitution involving amino acid translation mutation and substitution not involving amino acid translation mutation.

L−ロイシンヒドロキシラーゼの特定
Gene,311,171(2003)において、藍藻の一種であるNostoc sp. GSV224が生産するポリペプチド(nostopeptolide A1 および nostopeptolide A2)の生合成経路中に、(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンが生合成中間体として存在することが予想されている。しかしながら、Nostoc sp. GSV224においてL−ロイシンヒドロキシラーゼ遺伝子の特定に関する報告および示唆は報告されていない。
Identification of L-leucine hydroxylase
In Gene, 311, 171 (2003), (2S, 4S) -5-hydroxyleucine is in the middle of biosynthesis in the biosynthetic pathway of polypeptides (nostopeptolide A1 and nostopeptolide A2) produced by Nostoc sp. GSV224 , a kind of cyanobacteria . It is expected to exist as a body. However, there are no reports or suggestions regarding the identification of the L-leucine hydroxylase gene in Nostoc sp. GSV224.

前記生合成経路において(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを経由している可能性、および、Nostoc sp. GSV224の配列情報をもとに、ノストック(Nostoc)属に属する微生物を解析しL−ロイシンヒドロキシラーゼを特定した。すなわち、機能が未知であるORFがロイシンの水酸化に寄与してると予測し、Nostoc sp. ATCC29133株において相同性の高いDNA配列を単離、取得することにより本発明を完成するに至った。Based on the possibility of via (2S, 4S) -5-hydroxyleucine in the biosynthetic pathway and the sequence information of Nostoc sp. GSV224, a microorganism belonging to the genus Nostoc was analyzed and analyzed. -Leucine hydroxylase was identified. That is, it was predicted that the ORF whose function is unknown contributes to hydroxylation of leucine, and the present invention was completed by isolating and obtaining a highly homologous DNA sequence in Nostoc sp. ATCC29133 strain.

L−ロイシンヒドロキシラーゼをコードするDNAの取得
本発明のL−ロイシンヒドロキシラーゼをコードするDNAは、例えば、以下の方法によりノストック(Nostoc)属に属する微生物、好ましくはNostoc sp. ATCC29133株から単離することができる。また、開示されているNostoc sp. ATCC29133の配列をもとに人工的に化学合成することも可能である。
Obtaining DNA encoding L-leucine hydroxylase DNA encoding L-leucine hydroxylase of the present invention can be obtained , for example, from a microorganism belonging to the genus Nostoc , preferably Nostoc sp. ATCC29133, by the following method . Can be separated. It is also possible to artificially chemically synthesize based on the disclosed sequence of Nostoc sp. ATCC29133.

ノストック(Nostoc)属に属する微生物は、公知の方法[例えば、Microbiology,140,3233(1994)]により培養することができる。さらに、培養後の菌体から公知の方法(例えば、カレント・プロトコールズ・モレキュラー・バイオロジー)により、該微生物の染色体DNAを単離精製することができる。また、ノストック・エスピー(Nostoc sp.)ATCC29133株については、そのゲノムDNAがATCC29133DとしてATCC(アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション)より市販されており、入手することができる。A microorganism belonging to the genus Nostoc can be cultured by a known method [for example, Microbiology, 140, 3233 (1994)]. Furthermore, the chromosomal DNA of the microorganism can be isolated and purified from the cultured cells by a known method (for example, Current Protocols Molecular Biology). The Nostoc sp. No. ATCC29133 strain is commercially available from ATCC (American Type Culture Collection) as ATCC29133D.

ゲノムDNAを適当な制限酵素にて消化後、適当なベクターと連結することにより、ノストック(Nostoc)属に属する微生物のゲノムDNAライブラリーを作製する。ベクターとしては、例えば、プラスミドベクター、ファージベクター、コスミドベクター、BACベクター等、多様なものが使用できる。A genomic DNA library of microorganisms belonging to the genus Nostoc is prepared by digesting the genomic DNA with an appropriate restriction enzyme and then ligating it with an appropriate vector. As a vector, various things, such as a plasmid vector, a phage vector, a cosmid vector, a BAC vector, can be used, for example.

次に、本明細書において開示したL−ロイシンヒドロキシラーゼをコードするDNAの塩基配列に基づいて適当なプローブを作成し、ゲノムDNAライブラリーからハイブリダイゼーションによって所望のカナマイシン生合成遺伝子を含むDNA断片を単離することができる。また、本明細書において開示したL−ロイシンヒドロキシラーゼをコードするDNAの塩基配列に基づいて所望の遺伝子を増幅させるためのプライマーを作成し、ノストック(Nostoc)属に属する微生物のゲノムDNAを鋳型としてPCRを実施し、増幅したDNA断片を適当なベクターと連結することにより所望の遺伝子を単離することができる。更に、本発明によるL−ロイシンヒドロキシラーゼをコードするDNAは、プラスミドpnos5/pET24およびプラスミドpnos5−GC1/pTA2およびpnos5−GC2/pTA2に含まれていることから、これらをPCRの鋳型DNAとして利用することが可能である。また、これらプラスミドから適当な制限酵素にて所望のDNA断片を調製することができる。Next, an appropriate probe is prepared based on the base sequence of the DNA encoding L-leucine hydroxylase disclosed in the present specification, and a DNA fragment containing a desired kanamycin biosynthetic gene is hybridized from the genomic DNA library. It can be isolated. Further, a primer for amplifying a desired gene is prepared based on the base sequence of DNA encoding L-leucine hydroxylase disclosed in the present specification, and a genomic DNA of a microorganism belonging to the genus Nostoc is used as a template. The desired gene can be isolated by performing PCR and ligating the amplified DNA fragment with an appropriate vector. Furthermore, since the DNA encoding L-leucine hydroxylase according to the present invention is contained in the plasmid pnos5 / pET24 and the plasmids pnos5-GC1 / pTA2 and pnos5-GC2 / pTA2, these are used as template DNA for PCR. It is possible. Moreover, a desired DNA fragment can be prepared from these plasmids with an appropriate restriction enzyme.

微生物の寄託
プラスミドpnos5Aで形質転換された大腸菌(Escherichia coli)(Escherichia coli BL21(DE3)/pnos5A)は、平成18(2006)年6月16日(原寄託日)付で独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(〒305−8566日本国茨城県つくば市東1丁目1番地中央第6)に寄託された。受託番号は、FERM BP−10845である。
プラスミドpnos5Dで形質転換された大腸菌(Escherichia coli)(Escherichia coli BL21(DE3)/pnos5D)は、平成18(2006)年6月16日(原寄託日)付で独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(〒305−8566日本国茨城県つくば市東1丁目1番地中央第6)に寄託された。受託番号は、FERM BP−10846である。
プラスミドpnos5Eで形質転換された放線菌(Streptomyces lividans)(Streptomyces lividans /pnos5E)は、平成18(2006)年6月16日(原寄託日)付で独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(〒305−8566日本国茨城県つくば市東1丁目1番地中央第6)に寄託された。受託番号は、FERM BP−10847である。
Escherichia coli transformed with the microorganism deposit plasmid pnos5A (Escherichia coli BL21 (DE3) / pnos5A) is an independent administrative agency, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology as of June 16, 2006 (original deposit date). Deposited at the Institute's Patent Biological Deposit Center (Central 6th, 1-chome Higashi 1-chome, Tsukuba, Ibaraki, Japan 305-8586). The accession number is FERM BP-10845.
Escherichia coli transformed with plasmid pnos5D (Escherichia coli BL21 (DE3) / pnos5D) is a patent issued by the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology as of June 16, 2006 (original deposit date). Deposited at the Biological Depositary Center (Central 6th, East 1-chome, Tsukuba City, Ibaraki, Japan 305-8565). The accession number is FERM BP-10846.
Streptomyces lividans (Streptomyces lividans / pnos5E) transformed with plasmid pnos5E is a patent biological deposit center of the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology on June 16, 2006 (original deposit date). It was deposited at (Central 6th, 1-chome Higashi 1-chome, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture 305-8565, Japan). The accession number is FERM BP-10847.

L−ロイシンヒドロキシラーゼの製造方法
本発明によるL−ロイシンヒドロキシラーゼは、モレキュラー・クローニング第2版、カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー等に記載された方法等にしたがって、本発明のL−ロイシンヒドロキシラーゼをコードするDNAを、宿主細胞において発現させることによって製造することができる。
Method for Producing L-Leucine Hydroxylase L-leucine hydroxylase according to the present invention can be produced according to the method described in Molecular Cloning 2nd edition, Current Protocols in Molecular Biology, etc. -It can be produced by expressing DNA encoding leucine hydroxylase in a host cell.

本発明によるDNAをもとにして、必要に応じて、該蛋白質をコードする部分を含む適当な長さのDNA断片を調製する。また、該蛋白質をコードする部分の塩基配列を、宿主の発現に最適なコドンとなるように塩基を置換することにより、該蛋白質の生産率を向上させることができる。   Based on the DNA according to the present invention, if necessary, a DNA fragment having an appropriate length containing a portion encoding the protein is prepared. In addition, the production rate of the protein can be improved by substituting the base in the base sequence encoding the protein so that the codon is optimal for host expression.

該DNA断片を適当な発現ベクターのプロモーターの下流に挿入することにより、組換えDNAを作製する。   Recombinant DNA is prepared by inserting the DNA fragment downstream of the promoter of an appropriate expression vector.

該組換えDNAを、該発現ベクターに適合した宿主細胞に導入することにより、本発明の蛋白質を生産する形質転換体を得ることができる。   A transformant producing the protein of the present invention can be obtained by introducing the recombinant DNA into a host cell suitable for the expression vector.

宿主細胞としては、細菌、放線菌、酵母、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞等、目的とする遺伝子を発現できるものであればいずれも用いることができる。好ましくは、放線菌Streptomyces、大腸菌Escherichia coli等があげられ、さらに好ましくは放線菌Streptomyces等が挙げられる。Any host cell can be used as long as it can express the target gene, such as bacteria, actinomycetes, yeast, animal cells, insect cells, and plant cells. Preferably, actinomycetes Streptomyces , Escherichia coli Escherichia coli, etc. are mentioned, More preferably, actinomycetes Streptomyces etc. are mentioned.

組換えDNAとしては、上記宿主細胞において自立複製ないしは染色体中への組み込みが可能で、本発明のDNAを転写できる位置にプロモーターを含有しているものが用いられる。   As the recombinant DNA, one that can be autonomously replicated or integrated into a chromosome in the host cell and contains a promoter at a position where the DNA of the present invention can be transcribed is used.

細菌等の原核生物を宿主細胞として用いる場合は、本発明の蛋白質をコードするDNAを含有してなる組換えDNAは、原核生物中で自立複製可能であると同時に、プロモーター、リボゾーム結合配列、本発明のDNA、転写終結配列より構成された組換えDNAであることが好ましい。また、該組換えDNAには、プロモーターを制御する遺伝子が含まれていても良い。   When a prokaryotic organism such as a bacterium is used as a host cell, the recombinant DNA containing the DNA encoding the protein of the present invention can be autonomously replicated in the prokaryotic organism, and at the same time a promoter, a ribosome binding sequence, It is preferably a recombinant DNA composed of the DNA of the invention and a transcription termination sequence. Further, the recombinant DNA may contain a gene that controls the promoter.

発現ベクターとしては、pTA2(東洋紡績株式会社製)、Helix1(ロシュ・ダイアグノティクス社製)、pKK233−2(アマシャム・ファルマシア・バイオテク社製)、pSE280(インビトロジェン社製)、pGEMEX−1(プロメガ社製)、pQE−8(キアゲン社製)、pET24(ノバジェン社製)、pBluescript II SK(+)、pBluescript II SK(-)(ストラタジーン社製)、pUC19[Gene,33,103(1985)]、pSTV28(宝酒造株式会社製)、pUC118(宝酒造株式会社製)、pIJ6902[Mol.Microbiol.,58,1276(2005)]、pSET152[J.Mol.Microbiol.Biotechnol.,4、417(2002)]等を例示することができる。好ましくは、pTA2、pET24、pIJ6902、pUC118やpSET152等が挙げられ、さらに好ましくはpTA2、pET24やpIJ6902等が挙げられる。   As expression vectors, pTA2 (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), Helix1 (manufactured by Roche Diagnostics), pKK233-2 (manufactured by Amersham Pharmacia Biotech), pSE280 (manufactured by Invitrogen), pGEMEX-1 (Promega) PQE-8 (manufactured by Qiagen), pET24 (manufactured by Novagen), pBluescript II SK (+), pBluescript II SK (-) (manufactured by Stratagene), pUC19 [Gene, 33, 103 (1985)], pSTV28 (Takara Shuzo Co., Ltd.), pUC118 (Takara Shuzo Co., Ltd.), pIJ6902 [Mol. Microbiol., 58, 1276 (2005)], pSET152 [J. Mol. Microbiol. Biotechnol., 4, 417 (2002)], etc. Can be illustrated. Preferably, pTA2, pET24, pIJ6902, pUC118, pSET152, etc. are mentioned, More preferably, pTA2, pET24, pIJ6902 etc. are mentioned.

プロモーターとしては、宿主細胞中で機能し得るものであれば特に制限はなく、いずれのものでも使用可能である。例えば、trpプロモーター(Ptrp)、lacプロモーター(Plac)、T7プロモーター、PLプロモーター、PRプロモーター、PSEプロモーター等の大腸菌やファージ等に由来するプロモーター、SP01プロモーター、SP02プロモーター、penPプロモーター、tipAプロモーター[J.Bacteriol.,171,1459(1989)]、ermE*プロモーター[Gene,38,215(1985)]等を挙げることができる。またPtrpを2つ直列させたプロモーター(Ptrp×2)、tacプロモーター、lacT7プロモーター、let Iプロモーターのように人為的に設計改変されたプロモーター等も用いることができる。好ましくは、lacプロモーター(Plac)、ermE*プロモーター、T7プロモーター、tipAプロモーター等が挙げられ、さらに好ましくはlacプロモーター(Plac)やermE*プロモーター等が挙げられる。   The promoter is not particularly limited as long as it can function in a host cell, and any promoter can be used. For example, trp promoter (Ptrp), lac promoter (Plac), T7 promoter, PL promoter, PR promoter, promoter derived from E. coli such as PSE promoter, phage, etc., SP01 promoter, SP02 promoter, penP promoter, tipA promoter [J. Bacteriol., 171, 1459 (1989)], ermE * promoter [Gene, 38, 215 (1985)] and the like. In addition, artificially designed and modified promoters such as a promoter in which two Ptrps are connected in series (Ptrp × 2), a tac promoter, a lacT7 promoter, and a let I promoter can be used. Preferred examples include lac promoter (Plac), ermE * promoter, T7 promoter, tipA promoter, and the like, and more preferred examples include lac promoter (Plac) and ermE * promoter.

本発明においては、ベクターとして、リボゾーム結合配列であるシャイン−ダルガノ(Shine-Dalgarno)配列と開始コドンとの間を適当な距離(例えば6〜18塩基)に調節したプラスミドを用いることが好ましい。   In the present invention, it is preferable to use a plasmid in which the distance between the Shine-Dalgarno sequence, which is a ribosome binding sequence, and the initiation codon is adjusted to an appropriate distance (for example, 6 to 18 bases).

本発明の組換えDNAにおいて、本発明のDNAの発現には転写終結配列は必ずしも必要ではないが、構造遺伝子の直下に転写終結配列を配置することが好ましい。   In the recombinant DNA of the present invention, a transcription termination sequence is not necessarily required for the expression of the DNA of the present invention, but it is preferable to place the transcription termination sequence immediately below the structural gene.

原核生物としては、エシェリヒア属、セラチア属、バチルス属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属、ミクロバクテリウム属、ストレプトミセス属等に属する微生物、が挙げられ、例えば、Escherichia coli XL1-Blue、Escherichia coli XL2-Blue、Escherichia coli DH1、Escherichia coli MC1000、Escherichia coli KY3726、Escherichia coli W1485、Escherichia coli JM109、Escherichia coli HB101、Escherichia coli BL21(DE3)、Escherichia coli No.49、Escherichia coli W3110、Escherichia coli NY49、Serratia ficariaSerratia fonticolaSerratia liquefaciensSerratia marcescensBacillus subtilisSerratia amyloliquefaciensBrevibacterium immariophilum、Brevibacterium saccharolyticumCorynebacterium ammoniagenesCorynebacterium glutamicumCorynebacterium acetoacidophilumMicrobacterium ammoniaphilumStreptomyces lividansStreptomyces coelicolor等を挙げることができる。好ましくは、Escherichia coli BL21(DE3)、Escherichia coli JM109、Streptomyces lividans等が挙げられ、さらに好ましくはEscherichia coli JM109、Streptomyces lividans等が挙げられる。Prokaryotes include microorganisms belonging to the genus Escherichia, Serratia, Bacillus, Brevibacterium, Corynebacterium, Microbacterium, Streptomyces, etc., for example, Escherichia coli XL1-Blue, Escherichia coli XL2-Blue, Escherichia coli DH1, Escherichia coli MC1000, Escherichia coli KY3726, Escherichia coli W1485, Escherichia coli JM109, Escherichia coli HB101, Escherichia coli BL21 (DE3), Escherichia coli No.49, Escherichia coli W3110, Escherichia coli NY49, Serratia ficaria, Serratia fonticola, Serratia liquefaciens , Serratia marcescens, Bacillus subtilis, Serratia amyloliquefaciens, Brevibacterium immariophilum, B revibacterium saccharolyticum, Corynebacterium ammoniagenes, Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium acetoacidophilum, Microbacterium ammoniaphilum, Streptomyces lividans, ani a Streptomyces coelicolor, etc. Rukoto can. Preferably, Escherichia coli BL21 (DE3), Escherichia coli JM109, Streptomyces lividans, etc. are mentioned, More preferably, Escherichia coli JM109, Streptomyces lividans etc. are mentioned.

組換えDNAの導入方法としては、上記宿主細胞へDNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、カルシウムイオンを用いる方法[Proc.Natl.Acad.Sci.USA,69,2110(1972)]、プロトプラスト法(特開昭63−248394)、エレクトロポレーション法[Nucleic Acids Res.,15,6127(1988)]、コンジュゲーション法[J.Bacteriol.,171,3585(1989)]等を挙げることができる。   As a method for introducing recombinant DNA, any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into the host cell. For example, a method using calcium ions [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 ( 1972)], protoplast method (JP-A 63-248394), electroporation method [Nucleic Acids Res., 15, 6127 (1988)], conjugation method [J. Bacteriol., 171, 3585 (1989)], etc. Can be mentioned.

ここで、宿主細胞として酵母菌株を用いる場合を例に説明する。
酵母菌株を宿主細胞として用いる場合には、発現ベクターとして、例えば、YEp13(ATCC37115)、YEp24(ATCC37051)、YCp50(ATCC37419)、pHS19、pHS15等を用いることができる。
Here, a case where a yeast strain is used as a host cell will be described as an example.
When using a yeast strain as a host cell, YEp13 (ATCC37115), YEp24 (ATCC37051), YCp50 (ATCC37419), pHS19, pHS15 etc. can be used as an expression vector, for example.

プロモーターとしては、酵母菌株中で機能するものであればいずれのものを用いてもよく、例えば、PH05プロモーター、PKGプロモーター、GAPプロモーター、ADHプロモーター、gal 1プロモーター、gal 10プロモーター、ヒートショックポリペプチドプロモーター、MFα1プロモーター、CUP 1プロモーター等のプロモーターを挙げることができる。   Any promoter may be used as long as it functions in yeast strains. For example, PH05 promoter, PKG promoter, GAP promoter, ADH promoter, gal 1 promoter, gal 10 promoter, heat shock polypeptide promoter And promoters such as MFα1 promoter and CUP 1 promoter.

宿主細胞としては、サッカロマイセス属、シゾサッカロマイセス属、クルイベロミセス属、トリコスポロン属、シワニオミセス属、ピチア属、キャンディダ属等に属する酵母菌株を挙げることができ、具体的には、Saccharomyces cervisiaeShizosaccharomyces pombeKluyveromyces lactisTrichosporon pullulansSchwanniomyces alluviusPichia pastorisCandida utilis等を挙げることができる。Examples of host cells include yeast strains belonging to the genus Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Kluyveromyces, Trichosporon, Siwaniomyces, Pichia, Candida, etc., specifically, Saccharomyces cervisiae , Shizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces lactis, may be mentioned Trichosporon pullulans, Schwanniomyces alluvius, Pichi a pastoris, the Candida utilis and the like.

組換えDNAの導入方法としては、酵母にDNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、エレクトロポレーション法[Methods Enzymol.,194,182(1990)]、スフェロプラスト法[Proc.Natl.Acad.Sci.USA,81,4889(1984)]、酢酸リチウム法[J.Bacteriol.,153,163(1983)]等を挙げることができる。   As a method for introducing recombinant DNA, any method for introducing DNA into yeast can be used. For example, electroporation method [Methods Enzymol., 194, 182 (1990)], spheroplast method [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 4889 (1984)], lithium acetate method [J. Bacteriol., 153, 163 (1983)] and the like.

本発明の形質転換体を培養する方法は、宿主の培養に用いられる通常の方法に従って行うことができる。   The method for culturing the transformant of the present invention can be carried out according to a usual method used for culturing a host.

大腸菌・放線菌等の原核生物あるいは酵母等の真核生物を宿主として得られた形質転換体を培養する培地としては、該生物が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、形質転換体の培養を効率的に行える培地であれば、天然培地、合成培地のいずれを用いても良い。   As a medium for culturing a transformant obtained by using a prokaryote such as E. coli / actinomycetes or a eukaryote such as yeast as a host, it contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, etc. Either a natural medium or a synthetic medium may be used as long as the medium can efficiently culture the transformant.

炭素源としては、該生物が資化し得るものであれば良く、グルコース、フルクトース、スクロース、これらを含有する糖蜜、デンプンあるいはデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、エタノール、プロパノール等のアルコール類等を用いることができる。   The carbon source may be anything that can be assimilated by the organism, such as glucose, fructose, sucrose, molasses containing these, carbohydrates such as starch or starch hydrolysate, organic acids such as acetic acid and propionic acid, ethanol, Alcohols such as propanol can be used.

窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機塩もしくは有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びに、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕および大豆粕加水分解物、各種発酵菌体、およびその消化物等を用いることができる。   Nitrogen sources include ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, ammonium phosphate and other ammonium salts, other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, casein A hydrolyzate, soybean meal, soybean meal hydrolyzate, various fermented cells, digests thereof, and the like can be used.

無機塩としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウム等を用いることができる。   As the inorganic salt, monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, calcium carbonate and the like can be used.

培養は、通常振盪培養または深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行うのが好ましい。培養温度は15〜40℃が好ましく、培養時間は、通常5時間〜7日間である。培養中pHは3.0〜9.0に保持する。pHの調整は、無機または有機の酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム等を用いて行う。   The culture is preferably carried out under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stirring culture. The culture temperature is preferably 15 to 40 ° C., and the culture time is usually 5 hours to 7 days. During the culture, the pH is maintained at 3.0 to 9.0. The pH is adjusted using an inorganic or organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, or the like.

また、培養中必要に応じて、アンピシリン、カナマイシン、アプラマイシン、チオストレプトン、テトラサイクリン、クロラムフェニコール、ストレプトマイシン等の抗生物質
を培地に添加しても良い。
Moreover, you may add antibiotics, such as ampicillin, kanamycin, apramycin, thiostrepton, tetracycline, chloramphenicol, streptomycin, to a culture medium as needed during culture | cultivation.

プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターによって形質転換した微生物を培養するときは、必要に応じてインデューサーを培地に添加しても良い。例えば、lacプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときはイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド等を、trpプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときはインドールアクリル酸等を、tipAプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときはチオストレプトン等を培地に添加しても良い。   When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium as necessary. For example, when cultivating a microorganism transformed with an expression vector using the lac promoter, when culturing a microorganism transformed with isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside or the like with an expression vector using the trp promoter. When culturing microorganisms transformed with indole acrylic acid or the like with an expression vector using the tipA promoter, thiostrepton or the like may be added to the medium.

上記のとおり、本発明の蛋白質をコードするDNAを組み込んだ組換えDNAを保有する微生物由来の形質転換体を、通常の培養方法に従って培養し、該蛋白質を生成蓄積させ、該培養物より該蛋白質を採取することにより、該蛋白質を製造することができる。   As described above, a transformant derived from a microorganism having a recombinant DNA incorporating the DNA encoding the protein of the present invention is cultured according to a normal culture method, and the protein is produced and accumulated, and the protein is produced from the culture. By collecting the protein, the protein can be produced.

本発明の蛋白質の生産方法としては、宿主細胞内に生産させる方法、宿主細胞外に分泌させる方法、あるいは宿主細胞外膜上に生産させる方法がある。   As a method for producing the protein of the present invention, there are a method of producing in the host cell, a method of secreting it outside the host cell, and a method of producing it on the host cell outer membrane.

本発明の形質転換体により製造された蛋白質を単離・精製する方法としては、通常の酵素の単離、精製法を用いることができる。   As a method for isolating and purifying the protein produced by the transformant of the present invention, usual enzyme isolation and purification methods can be used.

例えば、本発明の蛋白質が細胞内に溶解状態で生産された場合には、培養終了後、細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液にけん濁後、超音波破砕、フレンチプレス、マントンガウリンホモゲナイザー、ダイノミル等により細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られる上清から、通常の酵素の精製法、即ち、溶媒抽出法、硫安等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル(DEAE)−セフファロース、DIAION HPA-75(三菱化成株式会社製)等レジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、S-Separose FF(Pharmacia社製)等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の手法を単独あるいは組み合わせて用い、精製標品を得ることができる。   For example, when the protein of the present invention is produced in a state of being dissolved in the cells, the cells are collected by centrifugation after culturing, suspended in an aqueous buffer solution, ultrasonically disrupted, French press, Manton Gaurin homogenizer. Then, the cells are disrupted with dynomill or the like to obtain a cell-free extract. From the supernatant obtained by centrifuging the cell-free extract, an ordinary enzyme purification method, that is, a solvent extraction method, a salting-out method using ammonium sulfate, a desalting method, a precipitation method using an organic solvent, diethylaminoethyl ( DEAE) -cephalose, anion exchange chromatography using resin such as DIAION HPA-75 (manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.), cation exchange chromatography using resin such as S-Separose FF (manufactured by Pharmacia), Hydrophobic chromatography methods using resins such as butyl sepharose and phenyl sepharose, gel filtration methods using molecular sieves, affinity chromatography methods, chromatofocusing methods, electrophoresis methods such as isoelectric focusing etc. Used in combination, a purified preparation can be obtained.

また、該蛋白質が細胞内に不溶体として生産された場合には、上記と同様に細胞を破砕後、遠心分離により得られた沈殿画分より、通常の方法で該蛋白質を回収し、該蛋白質の不溶体を蛋白質変性剤で可溶化する。該可溶化液を、蛋白質変性剤を含まないあるいは蛋白質変性剤の濃度が蛋白質を変性させない程度に希薄な溶液に希釈、あるいは透析し、該蛋白質を正常な立体構造に構成させた後、上記と同様の単離精製法により精製標品を得ることができる。   In addition, when the protein is produced as an insoluble substance in the cell, the protein is recovered by a conventional method from the precipitate fraction obtained by centrifugation after disrupting the cell in the same manner as described above. Solubilized with a protein denaturant. The solubilized solution is diluted or dialyzed into a solution that does not contain a protein denaturing agent or is so diluted that the concentration of the protein denaturing agent does not denature the protein, and the protein is formed into a normal three-dimensional structure. A purified sample can be obtained by the same isolation and purification method.

本発明の蛋白質またはその糖鎖修飾体等の誘導体が細胞外に分泌生産された場合には、培養上清に該蛋白質あるいはその糖鎖付加体の誘導体を回収することができる。即ち、該培養物を上記と同様の遠心分離等の手法により処理することにより培養上清を取得し、該培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、精製標品を得ることができる。   When a derivative of the protein of the present invention or a modified sugar chain thereof is secreted and produced extracellularly, the derivative of the protein or a sugar chain adduct can be recovered in the culture supernatant. That is, the culture supernatant is obtained by treating the culture by a technique such as centrifugation as described above, and a purified sample is obtained from the culture supernatant by using the same isolation and purification method as described above. Obtainable.

また、本発明の蛋白質が細胞内に溶解状態で生産された場合で、かつ無細胞抽出液で酵素活性が得られない場合は、培養終了後、細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液にけん濁して静止菌体を作成後、その静止菌体溶液をそのまま酵素反応に付することができる。   In addition, when the protein of the present invention is produced in a dissolved state in the cell and the enzyme activity cannot be obtained with the cell-free extract, the cells are collected by centrifugation after the completion of the culture, and are added to an aqueous buffer. After producing a suspension of microbial cells by suspension, the microbial cell solution can be directly subjected to an enzymatic reaction.

(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの製造方法
本発明による形質転換体の培養物および該培養物の処理物を酵素源として用い、該酵素源とL−ロイシンとを水系媒体中に存在せしめ、該水系媒体中で(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシン生成し蓄積させ、(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを製造することができる。
(2S, 4S) -5-Hydroxyleucine Production Method Using the transformant culture according to the present invention and the treated product of the culture as an enzyme source, the enzyme source and L-leucine are present in an aqueous medium. (2S, 4S) -5-hydroxyleucine can be produced and accumulated in the aqueous medium to produce (2S, 4S) -5-hydroxyleucine.

ここで、培養物の処理物としては、例えば、培養物の濃縮物、培養物の乾燥物、培養物を遠心分離して得られる菌体、該菌体の乾燥物、該菌体の凍結乾燥物、該菌体の界面活性剤処理物、該菌体の超音波処理物、該菌体の機械的摩砕処理物、該菌体の溶媒処理物、該菌体の酵素処理物、該菌体の蛋白質分画物、該菌体の固定化物、または該菌体より抽出して得られる酵素標品などを挙げることができる。   Here, the treated product of the culture includes, for example, a concentrate of the culture, a dried product of the culture, a microbial cell obtained by centrifuging the culture, a dried product of the microbial cell, and a lyophilization of the microbial cell. Product, surfactant-treated product of the microbial cell, sonicated product of the microbial cell, mechanically ground product of the microbial cell, solvent-treated product of the microbial cell, enzyme-treated product of the microbial cell, the bacterium Examples include protein fractions of the body, immobilized products of the cells, and enzyme preparations obtained by extraction from the cells.

(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの製造に使用可能な水性媒体としては、水、リン酸塩、炭酸塩、酢酸塩、ホウ酸塩、クエン酸塩、トリスなどの緩衝液、メタノール、エタノールなどのアルコール類、酢酸エチルなどのエステル類、アセトンなどのケトン類、アセトアミドなどのアミド類などを挙げることができる。また、酵素源として用いた微生物の培養液を水性媒体として用いることができる。   Examples of aqueous media that can be used for the production of (2S, 4S) -5-hydroxyleucine include buffers such as water, phosphate, carbonate, acetate, borate, citrate, and tris, methanol, and ethanol. And alcohols such as ethyl acetate, esters such as ethyl acetate, ketones such as acetone, and amides such as acetamide. Moreover, the culture solution of the microorganism used as an enzyme source can be used as an aqueous medium.

(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの製造において、必要に応じて界面活性剤または有機溶媒を添加しても良い。界面活性剤としては、ポリオキシエチレン・オクタデシルアミン(例えばナイミーンS−215、日本油脂株式会社製)などの非イオン界面活性剤、瀬チルトリメチルアンモニウム・ブロマイドやアルキルジメチル・ベンジルアンモニウムクロライド(例えばカチオンF2−40E、日本油脂株式会社製)などのカチオン系界面活性剤、ラウロイル・ザルコシネートなどのアニオン系界面活性剤、アルキルジメチルアミン(例えば三級アミンFB,日本油脂株式会社製)などの三級アミン類など、(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの生産を促進しうるものであればいずれでも良く、1種または数種を混合して使用することもできる。界面活性剤は、通常0.1〜50g/lの濃度で用いられる。有機溶剤としては、キシレン、トルエン、脂肪酸酸アルコール、アセトン、酢酸エチルなどが挙げられ、通常0.1〜50ml/lの濃度で用いられる。   In the production of (2S, 4S) -5-hydroxyleucine, a surfactant or an organic solvent may be added as necessary. Examples of the surfactant include nonionic surfactants such as polyoxyethylene / octadecylamine (for example, Nimine S-215, manufactured by NOF Corporation), cetyltrimethylammonium / bromide and alkyldimethyl / benzylammonium chloride (for example, cation F2). -40E, manufactured by NOF Corporation), anionic surfactants such as lauroyl / sarcosinate, etc., and tertiary amines such as alkyldimethylamine (eg, tertiary amine FB, manufactured by NOF Corporation). Any one can be used as long as it can promote the production of (2S, 4S) -5-hydroxyleucine, and one kind or a mixture of several kinds can be used. The surfactant is usually used at a concentration of 0.1 to 50 g / l. Examples of the organic solvent include xylene, toluene, fatty acid alcohol, acetone, ethyl acetate and the like, and they are usually used at a concentration of 0.1 to 50 ml / l.

(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの生成反応は、水系媒体中、pH5〜10、好ましくはpH6〜8、20〜50℃の条件で1〜96時間行う。該生成反応において、必要に応じてグリセロールなどの炭素源やMnCl等の無機塩や添加することができる。The formation reaction of (2S, 4S) -5-hydroxyleucine is carried out in an aqueous medium at pH 5 to 10, preferably pH 6 to 8, 20 to 50 ° C. for 1 to 96 hours. In the production reaction, a carbon source such as glycerol or an inorganic salt such as MnCl 2 can be added as necessary.

水性媒体中に生成した(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの定量は高速液体クロマトグラフィー(HPLC)などを用いて行うことができる。   Quantification of (2S, 4S) -5-hydroxyleucine produced in the aqueous medium can be performed using high performance liquid chromatography (HPLC) or the like.

反応液中に生成した(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの単離・精製は、活性炭、イオン交換樹脂、分取HPLCなどを用いる通常の方法によって行うことができる。   Isolation and purification of (2S, 4S) -5-hydroxyleucine produced in the reaction solution can be carried out by a usual method using activated carbon, ion exchange resin, preparative HPLC or the like.

以下本発明を以下の実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1: ノストック属に属する微生物由来のL−ロイシンヒドロキシラーゼ遺伝子の単離
Nostoc sp. ATCC29133のゲノムDNAを、市販品としてATCC(アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション)より入手した(ATCC29133D)。配列番号4および5で表される塩基配列から成るプライマーを合成し、上記ゲノムDNAを鋳型としてPCRを行った。PCRは染色体DNA0.1μg、プライマー各0.5μmol/l、LA Taq DNAポリメラーゼ(宝酒造株式会社製)2.5units、LA Taq DNAポリメラーゼ用×10緩衝液5μl、deoxyNTP各250μmol、MgCl22.5mMを含む反応液50μlを用い、95℃で30秒間、55℃で30秒間、72℃で1分間の工程を30回繰り返すことによって行った。反応液の1/10量をアガロース電気泳動し、DNA断片が増幅されていることを確認後、残りの反応液をHigh Pure PCR Product Purification Kit(ロシュ社製)のキットを用いてDNAを精製した。
Example 1: Isolation of an L-leucine hydroxylase gene derived from a microorganism belonging to the genus Nostock
Genomic DNA of Nostoc sp. ATCC29133 was obtained from ATCC (American Type Culture Collection) as a commercial product (ATCC 29133D). Primers having the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 4 and 5 were synthesized, and PCR was performed using the genomic DNA as a template. PCR is a reaction containing 0.1 μg of chromosomal DNA, each primer 0.5 μmol / l, LA Taq DNA polymerase (Takara Shuzo Co., Ltd.) 2.5 units, LA Taq DNA polymerase x10 buffer 5 μl, deoxyNTP 250 μmol each, MgCl 22.5 mM Using 50 μl of the solution, the process of 95 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 1 minute was repeated 30 times. 1/10 volume of the reaction solution was subjected to agarose electrophoresis, and after confirming that the DNA fragment was amplified, DNA was purified from the remaining reaction solution using a kit of High Pure PCR Product Purification Kit (Roche). .

得られた精製DNA溶液10μlを用い、DNAを制限酵素NdeIおよびBamHIにて切断し、アガロース電気泳動により1.7kbのDNAを分離した後、定法に従いアガロースゲルからDNAを回収した。   Using 10 μl of the obtained purified DNA solution, the DNA was cleaved with restriction enzymes NdeI and BamHI, and 1.7 kb of DNA was separated by agarose electrophoresis. Then, the DNA was recovered from the agarose gel according to a conventional method.

pET24 DNA(ノバジェン社製)約0.2μgを制限酵素NdeIおよびBamHIにて切断し、アガロース電気泳動によりDNA断片を分離し、5.3kbDNA断片を回収した。   About 0.2 μg of pET24 DNA (manufactured by Novagen) was cleaved with restriction enzymes NdeI and BamHI, and DNA fragments were separated by agarose electrophoresis to recover a 5.3 kb DNA fragment.

1.7kbおよび5.3kbの断片を、ライゲーションキット(宝酒造株式会社製)を用いて、16℃、16時間、連結反応を行った。該連結反応液を用いて大腸菌JM109株(宝酒造株式会社製)を前述の公知の方法に従って形質転換し、該形質転換体をカナマイシン30μg/mlを含むLB寒天培地[バクトトリプトン(ディフコ社製)10g/l、酵母エキス(ディフコ社製)10g/l、塩化ナトリウム5g/l、アガロース15g/l]に塗布後、37℃で一晩培養した。生育してきたコロニーを前述の公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、ロイシンヒドロキシラーゼ遺伝子nos5を含む組み換えプラスミドであるpnosAを取得した。該プラスミドの造成手順および構造を第1図に示した。   Using a ligation kit (Takara Shuzo Co., Ltd.), the fragments of 1.7 kb and 5.3 kb were subjected to a ligation reaction at 16 ° C. for 16 hours. Escherichia coli JM109 strain (Takara Shuzo Co., Ltd.) was transformed using the ligation reaction solution according to the above-mentioned known method, and the transformant was LB agar medium containing 30 μg / ml kanamycin [Bacttryptone (Difco) 10 g / l, yeast extract (manufactured by Difco) 10 g / l, sodium chloride 5 g / l, agarose 15 g / l], and then cultured at 37 ° C. overnight. From the grown colonies, a plasmid was extracted according to the above-described known method to obtain pnosA, which is a recombinant plasmid containing the leucine hydroxylase gene nos5. The construction procedure and structure of the plasmid are shown in FIG.

実施例2: L−ロイシンヒドロキシラーゼ遺伝子の化学合成
AA−1(配列番号6)、AA−2(配列番号7)、AA−3(配列番号8)、AA−4(配列番号9)、BB−1(配列番号10)、BB−2(配列番号11)、BB−3(配列番号12)、BB−4(配列番号13)の8本のプライマーを合成した。このうち、2本ずつを選択し、プライマーセットを鋳型DNAとして共用するPCRを行った。
Example 2: Chemical synthesis of L-leucine hydroxylase gene AA-1 (SEQ ID NO: 6), AA-2 (SEQ ID NO: 7), AA-3 (SEQ ID NO: 8), AA-4 (SEQ ID NO: 9), BB -8 (SEQ ID NO: 10), BB-2 (SEQ ID NO: 11), BB-3 (SEQ ID NO: 12), and BB-4 (SEQ ID NO: 13) were synthesized. Of these, two were selected and PCR was performed using the primer set as the template DNA.

まず、プライマー兼鋳型(AA−1、AA−2)各0.5μmol/l、KOD −Plus−ポリメラーゼ(東洋紡績株式会社製)1.0units、KOD−plus−ポリメラーゼ用×10緩衝液5μl、deoxyNTP各200μmol、MgSO1mMを含む反応液50μlを用い、94℃で30秒間、60℃で30秒間、68℃で1分間の工程を15回繰り返すことによって行った。その他のプライマーセット{(AA−3、AA−4)、(BB−1、BB−2)、(BB−3、BB−4)}についても同様にPCRを行い、計4種類のPCR反応液を得た。First, each primer and template (AA-1, AA-2) 0.5 μmol / l, KOD-Plus-polymerase (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) 1.0 units, KOD-plus-polymer 10 × 5 buffer 5 μl, deoxyNTP Using 50 μl of a reaction solution containing 200 μmol each and 1 mM MgSO 4 , the process of 94 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 1 minute was repeated 15 times. PCR was similarly performed for the other primer sets {(AA-3, AA-4), (BB-1, BB-2), (BB-3, BB-4)}, and a total of four types of PCR reaction solutions were used. Got.

次に、得られた反応液2.5μlをプライマーセットと鋳型を共有として用い、再度PCR反応を実施した。反応条件は、プライマー兼鋳型(AA−1、AA−2)の上記反応液2.5μl、プライマー兼鋳型(AA−3、AA−4)の上記反応液2.5μl、KOD −Plus−ポリメラーゼ(東洋紡績株式会社製)1.0units、KOD−plus−ポリメラーゼ用×10緩衝液5μl、deoxyNTP各200μmol、MgSO1mMを含む反応液50μlを用い、94℃で30秒間、60℃で30秒間、68℃で1分間の工程を15回繰り返すことによって行った。同様にしてプライマー兼鋳型の組み合わせを(BB−1、BB−2)の上記反応液と(BB−3、BB−4)の上記反応液に変えてPCR反応を行い、計2種類の反応液を得た。Next, the PCR reaction was performed again using 2.5 μl of the obtained reaction solution as a shared primer set and template. The reaction conditions were 2.5 μl of the above reaction solution for primer / template (AA-1, AA-2), 2.5 μl of the reaction solution for primer / template (AA-3, AA-4), KOD-Plus-polymerase ( Toyobo Co., Ltd.) 1.0 units, KOD-plus-polymerase x10 buffer 5 μl, deoxyNTP 200 μmol each, 50 μl of a reaction solution containing 1 mM MgSO 4 , 94 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, 68 This was carried out by repeating the process for 1 minute at 15 ° C. 15 times. Similarly, the primer / template combination is changed to the above reaction solution of (BB-1, BB-2) and the above reaction solution of (BB-3, BB-4), and PCR reaction is carried out. Got.

PCRにて得られた該反応液を、TArget CloneTM -Plus-のキット(東洋紡績株式会社製)を用いて、大腸菌プラスミドpTA2に組み込んだ。すなわち、9μlのPCR反応液と1μlの10×A-attachment Mix(東洋紡績株式会社製)を添加し撹拌後60℃で10分反応させた。その反応液2.5μlと5ng/μlのpTA2ベクター(東洋紡績株式会社製)を1μl加え、ライゲーションキット(宝酒造株式会社製)を用いて、最終反応液量10μlにて、16℃、16時間、連結反応を行った。該連結反応液を用いて大腸菌JM109(宝酒造株式会社製)を形質転換し、該形質転換体をアンピシリン50μg/mlを含むLB寒天培地に塗布後、37℃で一晩培養した。生育してきたコロニーから定法に従いプラスミドを抽出した。AA−1、AA−2、AA−3、AA−4(配列番号6,7,8,9)由来のPCR断片からはプラスミドpA−8を、BB−1、BB−2、BB−3、BB−4(配列番号10,11,12,および13)由来のPCR断片からプラスミドpB−5を得た。これらプラスミドを制限酵素MroIによる消化と、続くライゲーションによる連結により、配列番号3に示される塩基配列から成るDNA断片(nos5−GC)を含むプラスミド(pnos5B)を取得した。The reaction solution obtained by PCR was incorporated into Escherichia coli plasmid pTA2 using a TArget Clone -Plus- kit (manufactured by Toyobo Co., Ltd.). That is, 9 μl of the PCR reaction solution and 1 μl of 10 × A-attachment Mix (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) were added and reacted at 60 ° C. for 10 minutes after stirring. 2.5 μl of the reaction solution and 1 μl of 5 ng / μl of pTA2 vector (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) were added, and ligation kit (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) was used. A ligation reaction was performed. Escherichia coli JM109 (Takara Shuzo Co., Ltd.) was transformed with the ligation reaction solution, and the transformant was applied to an LB agar medium containing 50 μg / ml of ampicillin and cultured at 37 ° C. overnight. A plasmid was extracted from the grown colonies according to a conventional method. From the PCR fragments derived from AA-1, AA-2, AA-3, AA-4 (SEQ ID NOs: 6, 7, 8, 9), plasmid pA-8 was transformed into BB-1, BB-2, BB-3, Plasmid pB-5 was obtained from a PCR fragment derived from BB-4 (SEQ ID NOs: 10, 11, 12, and 13). These plasmids were digested with the restriction enzyme MroI and then ligated by ligation to obtain a plasmid (pnos5B) containing a DNA fragment (nos5-GC) consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 3.

次に、上記で得られたプラスミドpnos5Bを鋳型とし、合成DNA(配列番号14および15)をプライマーセットとして用いたPCRを実施することで、NdeIとBglIIの制限酵素サイトを末端に付与したDNA断片を増幅した。すなわち、PCRは鋳型体DNA(プラスミドpnos5B)約0.1μg、プライマー各0.3μmol/l、KOD −Plus−ポリメラーゼ(東洋紡社製)1.0units、KOD−plus−ポリメラーゼ用×10緩衝液5μl、deoxyNTP各200μmol、MgSO1mMを含む反応液50μlを用い、94℃で15秒間、55℃で30秒間、68℃で1分間の工程を25回繰り返すことによって行った。Next, by performing PCR using the plasmid pnos5B obtained above as a template and the synthetic DNA (SEQ ID NOs: 14 and 15) as a primer set, a DNA fragment having NdeI and BglII restriction enzyme sites added to the ends. Was amplified. That is, PCR is about 0.1 μg of template body DNA (plasmid pnos5B), each primer is 0.3 μmol / l, KOD-Plus-polymerase (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) 1.0 units, KOD-plus-polymerase × 10 buffer 5 μl, Using 50 μl of a reaction solution containing 200 μmol each of deoxyNTPs and 1 mM MgSO 4 , the process of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 1 minute was repeated 25 times.

PCRにて得られた該反応液を、TArget CloneTM -Plus-のキット(東洋紡績株式会社製)を用いて、大腸菌プラスミドpTA2に組み込んだ。すなわち、9μlのPCR反応液と1μlの10×A-attachment Mix(東洋紡績株式会社製)を添加し撹拌後60℃で10分反応させた。その反応液2.5μlと5ng/μlのpTA2ベクター(東洋紡績株式会社製)を1μl加え、ライゲーションキット(宝酒造社製)を用いて、最終反応液量10μlにて、16℃、16時間、連結反応を行った。次いで大腸菌JM109(宝酒造株式会社製)を形質転換し、該形質転換体をアンピシリン50μg/mlを含むLB寒天培地に塗布後、37℃で一晩培養した。生育してきたコロニーから定法に従ってプラスミドを抽出し、組み換えプラスミドであるpnos5Cを取得した。該プラスミドの構築方法および構造を第2図に示した。The reaction solution obtained by PCR was incorporated into Escherichia coli plasmid pTA2 using a TArget Clone -Plus- kit (manufactured by Toyobo Co., Ltd.). That is, 9 μl of the PCR reaction solution and 1 μl of 10 × A-attachment Mix (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) were added and reacted at 60 ° C. for 10 minutes after stirring. 2.5 μl of the reaction solution and 1 μl of 5 ng / μl pTA2 vector (Toyobo Co., Ltd.) were added, and ligation kit (Takara Shuzo Co., Ltd.) was used for ligation at 16 ° C. for 16 hours at a final reaction solution volume of 10 μl. Reaction was performed. Subsequently, E. coli JM109 (Takara Shuzo Co., Ltd.) was transformed, and the transformant was applied to an LB agar medium containing 50 μg / ml of ampicillin and then cultured at 37 ° C. overnight. A plasmid was extracted from the grown colonies according to a conventional method to obtain a recombinant plasmid, pnos5C. The construction method and structure of the plasmid are shown in FIG.

得られた組み換えプラスミドpnos5Cを、制限酵素NdeIおよびBglIIにて切断し、アガロースゲル電気泳動により0.8kbのDNAを分離した後、定法に従いアガロースゲルからDNAを回収した。   The obtained recombinant plasmid pnos5C was cleaved with restriction enzymes NdeI and BglII, and 0.8 kb DNA was separated by agarose gel electrophoresis. Then, the DNA was collected from the agarose gel according to a conventional method.

pET24 DNA(ノバジェン社製)約0.2μgを制限酵素NdeIおよびBamHIにて切断し、アガロースゲル電気泳動によりDNA断片を分離し、5.3kbDNA断片を回収した。   About 0.2 μg of pET24 DNA (manufactured by Novagen) was cleaved with restriction enzymes NdeI and BamHI, and DNA fragments were separated by agarose gel electrophoresis to recover a 5.3 kb DNA fragment.

上記0.8kbおよび5.3kbの断片を、ライゲーションキット(宝酒造株式会社製)を用いて、16℃、16時間、連結反応を行った。該連結反応液を用いて大腸菌BL21(DE3)株を形質転換し、該形質転換体をカナマイシン30μg/mlを含むLB寒天培地に塗布後、37℃で一晩培養した。生育してきたコロニーを前述の公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、ロイシンヒドロキシラーゼ遺伝子nos5を含む組み換えプラスミドであるpnos5Dを取得した。該プラスミドの造成手順および構造を第2図に示した。   The 0.8 kb and 5.3 kb fragments were subjected to a ligation reaction at 16 ° C. for 16 hours using a ligation kit (Takara Shuzo Co., Ltd.). Escherichia coli BL21 (DE3) strain was transformed with the ligation reaction solution, and the transformant was applied to an LB agar medium containing 30 μg / ml of kanamycin and cultured at 37 ° C. overnight. From the grown colonies, a plasmid was extracted according to the above-mentioned known method to obtain pnos5D, which is a recombinant plasmid containing the leucine hydroxylase gene nos5. The construction procedure and structure of the plasmid are shown in FIG.

実施例3: 組換えプラスミドpnos5Eの構築
実施例2にて化学合成したロイシンヒドロキシラーゼ遺伝子を含み、放線菌Streptomyces lividansにて機能する組み換えプラスミドを、下記方法で実施した。
Example 3 Construction of Recombinant Plasmid pnos5E A recombinant plasmid containing the leucine hydroxylase gene chemically synthesized in Example 2 and functioning in Streptomyces lividans was implemented by the following method.

実施例2にて取得した組み換えプラスミドpnos5Cに対し、DNAを制限酵素NdeIおよびBglIIにて切断し、定法に従いアガロースゲルからDNAを回収した。また、pIJ6902 DNA約0.2μgを制限酵素NdeIおよびBamHIにて切断し、アガロースゲル電気泳動によりDNA断片を分離し、同様に約7.3kbDNA断片をアガロースゲルから回収した。   The recombinant plasmid pnos5C obtained in Example 2 was cleaved with restriction enzymes NdeI and BglII, and the DNA was recovered from an agarose gel according to a conventional method. Further, about 0.2 μg of pIJ6902 DNA was cleaved with restriction enzymes NdeI and BamHI, and DNA fragments were separated by agarose gel electrophoresis. Similarly, an about 7.3 kb DNA fragment was recovered from the agarose gel.

上述の0.8kbおよび約7.3kbの断片を、ライゲーションキット(宝酒造株式会社製)を用いて、16℃、16時間、連結反応を行った。該連結反応液を用いて大腸菌Escherichia coli JM109(宝酒造株式会社製)を形質転換し、該形質転換体をアプラマイシン10μg/mlを含むLB寒天培地に塗布後、37℃で一晩培養した。生育してきたコロニーより定法に従ってプラスミドを抽出し、ロイシンヒドロキシラーゼ遺伝子nos5を含む組み換えプラスミドであるpnos5Eを取得した。該プラスミドの造成手順および構造を第3図に示した。   Using a ligation kit (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), the above-mentioned 0.8 kb and about 7.3 kb fragments were subjected to ligation reaction at 16 ° C. for 16 hours. Escherichia coli JM109 (Takara Shuzo Co., Ltd.) was transformed with the ligation reaction solution, and the transformant was applied to an LB agar medium containing 10 μg / ml of apramycin and cultured at 37 ° C. overnight. A plasmid was extracted from the grown colony according to a conventional method to obtain pnos5E, which is a recombinant plasmid containing the leucine hydroxylase gene nos5. The construction procedure and structure of the plasmid are shown in FIG.

実施例4: 大腸菌形質転換体(E.coli/pnos5A株)による(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの生産
実施例1で得られた、ロイシンヒドロキシラーゼ遺伝子nos5を含む組み換えプラスミドpnos5Aを、大腸菌Escherichia coli BL21(DE3)(ノバジェン社製)に形質転換し、組み換え大腸菌(E.coli/pnos5A株)を得た。得られた組み換え大腸菌を、をカナマイシン30μg/mlを含むLB培地100mLの入った三角フラスコに接種し、37℃で18時間培養した。該培養液をカナマイシン30μg/mlを含むLB培地100mLの入った三角フラスコに1%接種し37℃で6時間培養した後、該培養液100mLを遠心分離して湿菌体を取得した。
Example 4: Production of (2S, 4S) -5-hydroxyleucine by an E. coli transformant (E. coli / pnos5A strain) A recombinant plasmid pnos5A obtained in Example 1 and containing the leucine hydroxylase gene nos5 was transformed into E. coli. Escherichia coli BL21 (DE3) (manufactured by Novagen) was transformed to obtain recombinant E. coli (E. coli / pnos5A strain). The obtained recombinant Escherichia coli was inoculated into an Erlenmeyer flask containing 100 mL of LB medium containing 30 μg / ml of kanamycin and cultured at 37 ° C. for 18 hours. The culture solution was inoculated 1% into an Erlenmeyer flask containing 100 mL of LB medium containing 30 μg / ml of kanamycin and cultured at 37 ° C. for 6 hours, and then 100 mL of the culture solution was centrifuged to obtain wet cells.

取得した大腸菌組み換え体(E.coli/pnos5A株)湿菌体を、100mmol/l リン酸ナトリウム緩衝液(pH7.0)、10%グリセロール、10mmol/l L−ロイシンからなる20mLの反応液中に懸濁し、反応液を三角フラスコに移して、28℃、72時間で反応を行った。   The obtained Escherichia coli recombinant (E.coli / pnos5A strain) wet cells were placed in a 20 mL reaction solution consisting of 100 mmol / l sodium phosphate buffer (pH 7.0), 10% glycerol, 10 mmol / l L-leucine. After suspending, the reaction solution was transferred to an Erlenmeyer flask and reacted at 28 ° C. for 72 hours.

反応終了後、反応生成物を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)(株式会社島津製作所社製)を用いて以下の分析条件で分析し、反応液中に約3mmol/lの(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンが生成蓄積していることを確認した。
分析条件:
カラム:L−column
移動相:0.1%ギ酸水溶液
カラム温度:40℃
検出方法: カラムからの溶出液に対し、OPA反応液(0.3mmolホウ酸緩衝液(pH10.5)、オルトフタルアルデヒド(OPA)0.4g/l、エタノール16ml/l、2−メルカプトエタノール2ml/l)を40℃で作用させて第一級アミノ酸をOPA誘導体化し、340nmの吸収を測定した。
After completion of the reaction, the reaction product was analyzed under the following analytical conditions using high performance liquid chromatography (HPLC) (manufactured by Shimadzu Corporation), and about 3 mmol / l (2S, 4S) -5 was added to the reaction solution. -It was confirmed that hydroxyleucine was produced and accumulated.
Analysis conditions:
Column: L-column
Mobile phase: 0.1% formic acid aqueous solution Column temperature: 40 ° C
Detection method: For the eluate from the column, OPA reaction solution (0.3 mmol borate buffer (pH 10.5), orthophthalaldehyde (OPA) 0.4 g / l, ethanol 16 ml / l, 2-mercaptoethanol 2 ml / L) was allowed to act at 40 ° C. to make the primary amino acid OPA derivatized, and the absorption at 340 nm was measured.

上記にて得られた反応液300mlを、陽イオン交換樹脂Dowex−50W(H+)400mlにアプライした。次いで、脱イオン水1200mlにてレジンを洗浄し、0.1規定アンモニア水1600mlにて(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを含む画分を溶離した。(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを含む画分を濃縮し、高速液体クロマトグラフィー(株式会社島津製作所社製)を用いて(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを以下の条件により分取精製した。分取精製して得られた画分を凍結乾燥し、白色粉末53mgを得た。得られた白色粉末をH−NMR、13C−NMR、LC/MS、比旋光度測定により(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンであることを確認した。各機器分析は、別途有機合成にて得られた(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシン標準品[J.Org.Chem.,54,1859(1989)]との比較により実施し、酵素反応にて得られた(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンと、標準品の(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの機器分析特性値が完全に一致することを確認した。
分取HPLC条件:
カラム:Inertsil ODS−3
溶離液:0.1%ギ酸水溶液
カラム温度:40℃
検出方法: 分取にて得られた画分を、それぞれ実施例3にて記載のOPAポストラベル誘導体化法HPLCにて分析し、(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの精製画分を同定した。
300 ml of the reaction solution obtained above was applied to 400 ml of cation exchange resin Dowex-50W (H +). Next, the resin was washed with 1200 ml of deionized water, and the fraction containing (2S, 4S) -5-hydroxyleucine was eluted with 1600 ml of 0.1N aqueous ammonia. The fraction containing (2S, 4S) -5-hydroxyleucine is concentrated, and (2S, 4S) -5-hydroxyleucine is fractionated under the following conditions using high performance liquid chromatography (manufactured by Shimadzu Corporation). Purified. The fraction obtained by preparative purification was freeze-dried to obtain 53 mg of white powder. The obtained white powder was confirmed to be (2S, 4S) -5-hydroxyleucine by 1 H-NMR, 13 C-NMR, LC / MS, and specific rotation measurement. Each instrumental analysis was carried out by comparison with (2S, 4S) -5-hydroxyleucine standard product [J.Org.Chem., 54,1859 (1989)] obtained separately by organic synthesis. It was confirmed that the instrumental analysis characteristic values of (2S, 4S) -5-hydroxyleucine obtained in this way and (2S, 4S) -5-hydroxyleucine of the standard product completely coincided.
Preparative HPLC conditions:
Column: Inertsil ODS-3
Eluent: 0.1% formic acid aqueous solution Column temperature: 40 ° C
Detection method: Fractions obtained by fractionation were analyzed by the OPA post-label derivatization HPLC described in Example 3 to identify purified fractions of (2S, 4S) -5-hydroxyleucine. did.

実施例5: 大腸菌形質転換体(E.coli/pnos5D株)による(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの生産
実施例2で得られた、ロイシンヒドロキシラーゼ遺伝子nos5を含む組み換えプラスミドpnos5Dを、大腸菌Escherichia coli BL21(DE3)(ノバジェン社製)に形質転換し、組み換え大腸菌(E.coli/pnos5D株)を得た。得られた組み換え大腸菌を、カナマイシン30μg/mlを含むLB培地100mLの入った三角フラスコに接種し、37℃で18時間培養した。該培養液をカナマイシン30μg/mlを含むLB培地100mLの入った三角フラスコに1%接種し37℃で6時間培養した後、該培養液100mLを遠心分離して湿菌体を取得した。
Example 5 Production of (2S, 4S) -5-hydroxyleucine by E. coli transformant (E. coli / pnos5D strain) The recombinant plasmid pnos5D containing the leucine hydroxylase gene nos5 obtained in Example 2 was transformed into E. coli. Escherichia coli BL21 (DE3) (manufactured by Novagen) was transformed to obtain recombinant E. coli (E. coli / pnos5D strain). The obtained recombinant Escherichia coli was inoculated into an Erlenmeyer flask containing 100 mL of LB medium containing 30 μg / ml of kanamycin and cultured at 37 ° C. for 18 hours. The culture solution was inoculated 1% into an Erlenmeyer flask containing 100 mL of LB medium containing 30 μg / ml of kanamycin and cultured at 37 ° C. for 6 hours, and then 100 mL of the culture solution was centrifuged to obtain wet cells.

上記で取得した組み換え大腸菌(E.coli/pnos5D株)湿菌体を、100mmol/l リン酸ナトリウム緩衝液(pH7.0)、10%グリセロール、10mmol/l L−ロイシンからなる20mLの反応液中に懸濁し、反応液を三角フラスコに移して、28℃、72時間で反応を行った。   Recombinant Escherichia coli (E.coli / pnos5D strain) wet cells obtained above were placed in a 20 mL reaction solution consisting of 100 mmol / l sodium phosphate buffer (pH 7.0), 10% glycerol, 10 mmol / l L-leucine. The reaction solution was transferred to an Erlenmeyer flask and reacted at 28 ° C. for 72 hours.

反応終了後、反応生成物を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)(株式会社島津製作所社製)を用いて以下の分析条件で分析し、反応液中に約1mmol/lの(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンが生成蓄積していることを確認した。
分析条件は実施例4に記載と同様の手法で行った。
After completion of the reaction, the reaction product was analyzed under the following analysis conditions using high performance liquid chromatography (HPLC) (manufactured by Shimadzu Corporation), and about 1 mmol / l (2S, 4S) -5 was added to the reaction solution. -It was confirmed that hydroxyleucine was produced and accumulated.
The analysis conditions were the same as those described in Example 4.

上記で得られた反応液約800mlを、陽イオン交換樹脂Dowex−50W(H+)400mlにアプライした。次いで、脱イオン水2000mlにてレジンを洗浄し、0.1規定アンモニア水1600mlにて(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを含む画分を溶離した。(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを含む画分を濃縮し、高速液体クロマトグラフィー(株式会社島津製作所社製)を用いて(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを以下の条件により分取精製した。分取精製して得られた画分を凍結乾燥し、白色粉末約47mgを得た。得られた白色粉末を1H−NMR、LC/MSにより(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンであることを確認した。各機器分析は、別途有機合成にて得られた(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシン標準品[J.Org.Chem.,54,1859(1989)]との比較により実施し、酵素反応にて得られた(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンと、標準品の(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの機器分析特性値が完全に一致することを確認した。
分取HPLC条件は実施例4に記載と同様の手法で行った。
About 800 ml of the reaction solution obtained above was applied to 400 ml of cation exchange resin Dowex-50W (H +). Next, the resin was washed with 2000 ml of deionized water, and the fraction containing (2S, 4S) -5-hydroxyleucine was eluted with 1600 ml of 0.1N aqueous ammonia. The fraction containing (2S, 4S) -5-hydroxyleucine is concentrated, and (2S, 4S) -5-hydroxyleucine is fractionated under the following conditions using high performance liquid chromatography (manufactured by Shimadzu Corporation). Purified. The fraction obtained by preparative purification was freeze-dried to obtain about 47 mg of white powder. The obtained white powder was confirmed to be (2S, 4S) -5-hydroxyleucine by 1H-NMR and LC / MS. Each instrumental analysis was carried out by comparison with (2S, 4S) -5-hydroxyleucine standard product [J.Org.Chem., 54,1859 (1989)] obtained separately by organic synthesis. It was confirmed that the instrumental analysis characteristic values of (2S, 4S) -5-hydroxyleucine obtained in this way and (2S, 4S) -5-hydroxyleucine of the standard product completely coincided.
Preparative HPLC conditions were the same as described in Example 4.

実施例6: 放線菌形質転換体(S.lividans/pnos5E株)による(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの生産
実施例3で得られた、ロイシンヒドロキシラーゼ遺伝子nos5を含む組み換えプラス
ミドpnos5Eを放線菌Streptomyces lividansに接合伝達法で導入し、アプラマイシン10μg/mlを含むMS寒天培地[マンニトール(関東化学社製)20g/l、脱脂大豆(味の素製油社製)10g/l、アガロース20g/l]に塗布後、28℃で培養することで、接合伝達体(S.lividans/pnos5E)を得た。
Example 6: Production of (2S, 4S) -5-hydroxyleucine by actinomycetes transformant (S. lividans / pnos5E strain) Recombinant plasmid pnos5E containing leucine hydroxylase gene nos5 obtained in Example 3 was activated. was introduced in conjugative transfer method fungus Streptomyces lividans, MS agar medium containing apramycin 10 [mu] g / ml [mannitol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) 20 g / l, (manufactured by Ajinomoto oil Co.) defatted soybean 10 g / l, agarose 20 g / l] After application, the culture was carried out at 28 ° C. to obtain a conjugative transmitter (S. lividans / pnos5E).

得られた接合伝達体を、アプラマイシン5μg/mlを含む改変YEME培地[バクトペプトン(ディフコ社製)5g/l、酵母エキス(ディフコ社製)3g/l、マルトエキストラクト(オキソイド社製)3g/l、グルコース10g/l。シュークロース30g/l]50mLの入った三角フラスコに接種し、30℃で18時間培養した。該培養液をアプラマイシン5μg/ml、チオストレプトン5μg/mlを含む改変YEME培地50mLの入った三角フラスコに2%接種し30℃24時間培養した後、該培養液50mLを遠心分離して湿菌体を取得した。   The obtained conjugation transmitter was modified YEME medium containing 5 μg / ml of apramycin [Bactopepton (Difco) 5 g / l, Yeast extract (Difco) 3 g / l, Malto extract (Oxoid) 3 g / L, glucose 10 g / l. Sucrose 30 g / l] Inoculated into an Erlenmeyer flask containing 50 mL and cultured at 30 ° C. for 18 hours. The culture broth was inoculated 2% into an Erlenmeyer flask containing 50 mL of a modified YEME medium containing 5 μg / ml apramycin and 5 μg / ml thiostrepton, and cultured at 30 ° C. for 24 hours. Bacteria were obtained.

上記で取得したS.lividans/pnos5E株湿菌体を、100mmol/l リン酸ナトリウム緩衝液(pH7.0)、10%グリセロール、10mmol/l L−ロイシンからなる20mLの反応液に懸濁し、反応液を三角フラスコに移し、30℃、24時間で反応を行った。   The S. lividans / pnos5E strain wet cells obtained above were suspended in a 20 mL reaction solution consisting of 100 mmol / l sodium phosphate buffer (pH 7.0), 10% glycerol, 10 mmol / l L-leucine, and reacted. The liquid was transferred to an Erlenmeyer flask and reacted at 30 ° C. for 24 hours.

反応終了後、反応性生物を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)(株式会社島津製作所社製)を用いて以下の分析条件で分析し、反応液中に0.2mmol/lの(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンが生成蓄積していることを確認した。
分析条件は実施例4に記載の手法で行った。
After completion of the reaction, the reactive organism was analyzed using high performance liquid chromatography (HPLC) (manufactured by Shimadzu Corporation) under the following analysis conditions, and 0.2 mmol / l (2S, 4S)- It was confirmed that 5-hydroxyleucine was produced and accumulated.
The analysis conditions were the same as those described in Example 4.

Claims (17)

下記からなる群より選択される、蛋白質:
(a) 配列番号1で表されるアミノ酸配列を有する、蛋白質、
(b) 配列番号1のアミノ酸配列において、1もしくは複数個のアミノ酸残基が欠失、置換、挿入もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する、蛋白質、および
(c) 配列番号1のアミノ酸配列と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する、蛋白質。
A protein selected from the group consisting of:
(A) a protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(B) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are deleted, substituted, inserted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having L-leucine hydroxylase activity, and (c) A protein comprising an amino acid sequence having 60% or more homology with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having L-leucine hydroxylase activity.
請求項1に記載の蛋白質をコードする、DNA。   DNA encoding the protein according to claim 1. 配列番号2で表される塩基配列を有する、請求項2に記載のDNA。   The DNA according to claim 2, which has the base sequence represented by SEQ ID NO: 2. 下記からなる群より選択される、DNA:
(i) 配列番号2で表される塩基配列を有する、DNA、
(ii) 配列番号2で表される塩基配列を有する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L−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードする、DNA、
(iii) 配列番号2において、1もしくは複数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加された塩基配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードする、DNA、および
(iv) 配列番号2で表される塩基配列と60%以上の相同性を有する塩基配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードする、DNA。
DNA selected from the group consisting of:
(i) DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 2,
(ii) a DNA that hybridizes with a DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 under a stringent condition and encodes a protein having L-leucine hydroxylase activity,
(iii) DNA comprising a nucleotide sequence in which one or more bases are deleted, substituted, inserted or added in SEQ ID NO: 2, and encoding a protein having L-leucine hydroxylase activity, and
(iv) A DNA comprising a base sequence having 60% or more homology with the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 and encoding a protein having L-leucine hydroxylase activity.
DNAが藍藻(Cyanobacteria)に属する微生物由来のDNAである、請求項3または4に記載のDNA。DNA is a DNA derived from a microorganism belonging to the blue-green algae (Cyanobacteria), DNA of claim 3 or 4. 藍藻に属する微生物由来のDNAが、ノストック(Nostoc)属に属する微生物由来のDNAである、請求項5に記載のDNA。The DNA according to claim 5, wherein the DNA derived from a microorganism belonging to the cyanobacteria is a DNA derived from a microorganism belonging to the genus Nostoc . ノストック(Nostoc)属に属する微生物が、ノストック・パンクチフォルム(Nostoc punctiforme)である、請求項6に記載のDNA。The DNA according to claim 6, wherein the microorganism belonging to the genus Nostoc is Nostoc punctiforme . 配列番号3で表される塩基配列を有する、請求項2に記載のDNA。   The DNA according to claim 2, which has the base sequence represented by SEQ ID NO: 3. 下記からなる群より選択される、DNA:
(I) 配列番号3で表される塩基配列を有する、DNA、
(II) 配列番号3で表される塩基配列を有する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L−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードする、DNA、
(III) 配列番号3において、1もしくは複数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加された塩基配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードする、DNA、および
(IV) 配列番号3で表される塩基配列と60%以上の相同性を有する塩基配列からなり、かつL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質をコードする、DNA。
DNA selected from the group consisting of:
(I) DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 3,
(II) a DNA that hybridizes with a DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 under a stringent condition and encodes a protein having L-leucine hydroxylase activity,
(III) DNA comprising a nucleotide sequence in which one or more bases are deleted, substituted, inserted or added in SEQ ID NO: 3, and encoding a protein having L-leucine hydroxylase activity, and
(IV) A DNA comprising a nucleotide sequence having 60% or more homology with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3 and encoding a protein having L-leucine hydroxylase activity.
請求項2〜9のいずれか一項に記載のDNAをベクターに組み込んで得られる、組換えDNA。   A recombinant DNA obtained by incorporating the DNA according to any one of claims 2 to 9 into a vector. 請求項10に記載の組換えDNAを宿主細胞に導入して得られる、形質転換体。   A transformant obtained by introducing the recombinant DNA according to claim 10 into a host cell. 宿主細胞がエシェリヒア・コリ(Escherichia coli)である、請求項11に記載の形質転換体。The transformant of Claim 11 whose host cell is Escherichia coli ( Escherichia coli ). 宿主細胞がストレプトミセス・リビダンス(Streptomyces lividans)である、請求項11に記載の形質転換体。The transformant of Claim 11 whose host cell is Streptomyces lividans ( Streptomyces lividans ). L−ロイシンヒドロキシラーゼを発現する、請求項11〜13のいずれか一項に記載の形質転換体。   The transformant according to any one of claims 11 to 13, which expresses L-leucine hydroxylase. 請求項11〜14のいずれか一項に記載の形質転換体を、培地を用いて培養して、培養物中にL−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質を生成し蓄積させ、該培養物から該蛋白質を採取することを含んでなる、L−ロイシンヒドロキシラーゼ活性を有する蛋白質の製造方法。   The transformant according to any one of claims 11 to 14 is cultured using a medium to produce and accumulate a protein having L-leucine hydroxylase activity in the culture. A method for producing a protein having L-leucine hydroxylase activity, which comprises collecting the protein. 請求項11〜14のいずれか一項に記載の形質転換体の培養物または該培養物の処理物を酵素源として用い、該酵素源とL−ロイシンとを水性媒体中に存在せしめて、該水性媒体中で(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを生成し蓄積させ、該水性媒体中から(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンを採取することを含んでなる、(2S,4S)−5−ヒドロキシロイシンの製造法。   A culture of the transformant according to any one of claims 11 to 14 or a processed product of the culture is used as an enzyme source, the enzyme source and L-leucine are present in an aqueous medium, Producing and accumulating (2S, 4S) -5-hydroxyleucine in an aqueous medium and collecting (2S, 4S) -5-hydroxyleucine from the aqueous medium, comprising (2S, 4S)- A process for producing 5-hydroxyleucine. 培養物の処理物が、培養物の濃縮物、培養物の乾燥物、培養物を遠心分離して得られる菌体、該菌体の乾燥物、該菌体の凍結乾燥物、該菌体の界面活性剤処理物、該菌体の超音波処理物、該菌体の機械的磨砕処理物、該菌体の溶媒処理物、該菌体の酵素処理物、該菌体の蛋白質分画物、該菌体の固定化物、または該菌体より抽出して得られる酵素標品である、請求項16に記載の製造法。   A processed product of the culture is a concentrate of the culture, a dried product of the culture, a cell obtained by centrifuging the culture, a dried product of the cell, a freeze-dried product of the cell, Surfactant treated product, ultrasonic treated product of the bacterial cell, mechanically ground treated product of the bacterial cell, solvent treated product of the bacterial cell, enzyme treated product of the bacterial cell, protein fraction of the bacterial cell The production method according to claim 16, which is an immobilized product of the microbial cell or an enzyme preparation obtained by extraction from the microbial cell.
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