KR101814588B1 - 변이 효소 및 그 용도 - Google Patents

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아마노 엔자임 가부시키가이샤
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Abstract

글루코스 데하이드로게나제 활성을 나타내는 신규 효소를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 효소의 변형에 대한 신규 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 미생물 유래 글루코스 옥시다제의 아미노산 서열에서, 하기 (1) - (13)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 아미노산이 다른 아미노산으로 치환된 아미노산 서열로 이루어지는 변이 효소가 제공된다:
(1) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 115번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(2) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 131번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(3) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 132번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(4) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 193번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(5) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 353번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(6) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 436번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(7) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 446번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(8) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 472번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(9) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 511번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(10) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 535번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(11) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 537번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(12) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 582번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(13) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 583번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산.

Description

변이 효소 및 그 용도{MUTANT ENZYME AND APPLICATION THEREOF}
본 발명은 변이 효소 및 효소의 변형 방법에 관한 것으로, 데하이드로게나제(탈수소효소)화된 글루코스 옥시다제 및 그 제조 방법 등을 제공한다. 본 출원은 2009년 12월 5일에 출원된 일본국 특허 출원 제2009-277096호에 따른 우선권을 주장하며, 상기 특허 출원의 전체 내용은 참조에 의해 원용된다.
전기화학적 바이오센서를 이용한 간이형의 자가혈당측정기가 널리 사용되고 있다. 이 바이오센서에는 글루코스를 기질로 하는 효소인 글루코스 옥시다제(이하 「GO」로 약칭함)나 글루코스 데하이드로게나제(이하 「GDH」로 약칭함)가 이용된다. GO는 글루코스에 대한 특이성이 높고, 열안정성이 우수한 이점이 있는 반면, 이를 이용한 측정에서 측정 샘플내 용존의 산소을 영향받기 쉬워 용존 산소가 측정 결과에 영향을 미친다는 문제점이 지적되고 있다.
한편, 용존 산소의 영향을 받지 않으며 동시에 NAD(P) 비존재하에 글루코스에 작용하는 효소로서 피롤로퀴놀린(PQQ)을 조효소로 하는 GDH(이하, 「PQQ-GDH」로 약칭함)가 알려져 있다(예, 특허문헌 1-3 참조). 그러나, PQQ-GDH는, (1) PQQ가 효소에 의해 분해되기 쉽고, (2) 글루코스에 대한 선택성이 낮고, (3) 일반적으로 막 분획에 존재하고 있어 추출 및 분리 조작이 어려운 등의 문제가 있다.
PQQ-GDH 외에도, 용존 산소의 영향을 받지 않으며, NAD(P) 비존재하에 글루코스에 작용하는 효소로서 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드를 조효소로 하는 GDH(이하, 「FAD-GDH」로 약칭함)가 공지되어 있다. 지금까지, 아스퍼질러스 오리제(비특허문헌 1-4, 특허문헌 4) 및 아스퍼질러스 테레우스(특허문헌 5)로부터 각각 FAD-GDH가 입수되었다. FAD-GDH의 일반적인 특성으로, 크실로스에 대한 반응성이 비교적 높고(예, 특허문헌 5에 개시된 FAD-GDH의 경우, 크실로스에 대한 반응성은 글루코스에 대한 작용성의 약 10%), 최적 온도가 높은(예, 특허문헌 4에 개시된 FAD-GDH의 최적 온도는 약 60℃임) 것으로 알려져 있다. 아울러, 실용성 향상 등의 목적으로, 효소를 변형시키고자 하는 시도가 활발하게 이루어지고 있다. FAD-GDH에 대한 변형에 대해 기록하고 있는 문헌들을 하기에 나타낸다(특허문헌 6-9).
최근 들어, GO의 구조를 이용하여 FAD-GDH의 입체 구조가 분석되었고, Glu414 및 Arg502가 기질 인식에 중요한 것으로 보고되었다(비특허문헌 5 및 6).
일본 특허출원 공개번호 2000-350588호 공보 일본 특허출원 공개번호 2001-197888호 공보 일본 특허출원 공개번호 2001-346587호 공보 국제 공개 제2 007/139013호 팜플렛 국제 공개 제2 004/058958호 팜플렛 일본 특허출원 공개번호 2009-225801호 공보 일본 특허출원 공개번호 2009-225800호 공보 일본 특허출원 공개번호 2009-159964호 공보 일본 특허출원 공개번호 2008-237210호 공보
Studies on the glucose dehydrogenase of Aspergillus oryzae. I. Induction of its synthesis by p-benzoquinone and hydroquinone, T.C. Bak, and R. Sato, Biochim. Biophys. Acta, 139, 265-276 (1967). Studies on the glucose dehydrogenase of Aspergillus oryzae. II. Purification and physical and chemical properties, T.C. Bak, Biochim. Biophys. Acta, 139, 277-293 (1967). Studies on the glucose dehydrogenase of Aspergillus oryzae. III. General enzymatic properties, T.C. Bak, Biochim. Biophys. Acta, 146, 317-327 (1967). Studies on the glucose dehydrogenase of Aspergillus oryzae. IV. Histidyl residue as an active site, T.C. Bak, and R. Sato, Biochim. Biophys. Acta, 146, 328-335 (1967). 2009년도 일본 약학회 연회 요지집 권: 129호: 3 페이지: 118 연제 번호: 26Q-pm115 2009년도 일본 생화학회 대회 요지집 연제 번호: 3 T5a-5(3P-109)
FAD-GDH는 PQQ-GDH와 비교하여 유리한 점이 있다. 한편으로는, FAD-GDH는 크실로스에 대한 반응성이 비교적 높아, 크실로스 부하 시험 중인 사람의 혈당을 측정하는 경우 정확한 측정값을 검출하기 어려운 문제를 가지고 있다. 또한, 최적 온도가 높아, 한랭지에서의 측정 등, 온도가 낮은 환경에서 측정하는 경우에는 충분한 활성을 발휘할 수 없다. 이와 같은 측정 조건에서는 온도의 보정이 필요하므로, 측정 오차가 발생되기 쉽다. 이상과 같이 기존의 FAD-GDH에는 개선이 필요한 부분이 있어, 실용성을 한층 더 향상시키는 것이 필요하다. 본 발명의 과제 중 한가지는 이러한 요구에 부응하는 것이다. 본 발명의 다른 과제는 효소의 변형과 관련된 신규한 방법을 제공하는 것이다.
실용성이 우수한 GDH를 수득하기 위한 방법은, 크게 나누어, (1) 기존 GDH(FAD-GDH 또는 PQQ-GDH)를 변형시키는 방법과 (2) 미생물 등을 스크리닝하는 방법 두가지가 있다. 이러한 방법에 대해 이미 많은 시도들이 이루어져 있어(예, 특허문헌 6 및 7), 향후 보다 유효한 효소의 창출로 이어질 가능성은 낮다. 이러한 상황을 감안하여, 본 발명자들은 글루코스 옥시다제(GO)에는 FAD-GDH가 가지고 있는 상기한 문제점이 없다는 점에 주목하였다. GO와 FAD-GDH는 아미노산 서열 상동성이 비교적 높은 것으로 알려져 있다. 이러한 상동성에 주목하여, GO에 GDH 활성을 부여하는 방법, 즉 GO를 GDH화하는, 새로운 방법을 채택하기로 하였다. 먼저, 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger) 유래의 GO를 선택하여, 이의 아미노산 서열을 기존의 복수의 FAD-GDH의 아미노산 서열과 멀티-얼라인먼트를 수행하였다. 그리고, 얼라인먼트 결과와 GO의 입체 구조 데이터를 이용하여, GO의 활성 중심 부근에 있는 아미노산 중에서, FAD-GDH에 보존되어 있지(공통성이 높음)만 GO와 FAD-GDH 간에는 상이한 아미노산을 검색하였다. 그 결과, 13개소의 아미노산 위치가 특정되었다. 다음으로, 이들 아미노산 위치에 변이를 도입한 변이 효소를 제작하여 그 특성을 조사한 바, GDH 활성 대 GO 활성의 비율(GDH 활성/GO 활성)이 증가된 변이 효소가 확인되었다. 그래서, 상기 변이 효소의 서열을 분석하기로 하였다. 이로써, GDH 활성의 증가, 즉 GDH화에 유효한 4개소의 아미노산 위치를 특정화하는데 성공하였다. 이러한 결과는, 한편으로는 처음 특정된 13개소 중 상기 4개소를 제외한 위치가 GDH 활성 증가에 유효하지 않다는 것을 시사한다. 그러나, GO와 FAD-GDH를 상세 비교하여 찾은 아미노산 위치임에는 틀림없으므로, 나머지 9개의 위치에도 기질 특성, 조효소 특이성, 온도 안정성 등의 다른 특성의 개량 및 개선에 유용할 가능성이 있을 수 있다. 또한, 2개 이상을 병용함으로써 GDH 활성 또는 그 외 특성을 향상시킬 가능성이 있다. 이와 같이, 나머지 9개소의 아미노산 위치도 가치가 있으므로, 이의 활용이 기대된다.
한편, 더욱 검토한 결과, GDH화에 특히 유효한 치환 위치의 조합을 특정하는데 성공하였다. 이러한 조합을 사용하였을 때, 기질 특이성도 양호(크실로스에 대한 반응성이 낮음)하였다. 또한, 가장 우수한 조합을 대상으로, 치환의 최적화(즉, 가장 유효한 치환 후의 아미노산의 특정화)를 시도한 결과, GDH화에 유효한 치환 후의 아미노산을 특정화하였고, 완전한 GDH화를 유도하는 치환 후의 아미노산을 발견하게 되었다. 아울러, 완전히 GDH화된 변이체는 기질 특이성 측면에서도 우수한(크실로스에 대한 반응성이 낮음) 것으로 확인되었다.
아울러, 유효한 2가지 아미노산 변이를 조합하면, 상가적 또는 상승적인 효과가 발생될 가능성이 높다는 것도 다수 경험하고 있다. 따라서, 특정화에 성공한 4개소의 변이 대상 위치는 단독으로 한정되지 않으며, 그 조합도 GDH화에 유효한 것으로 볼 수 있다.
또한, 동종의 효소는 구조(1차 구조, 입체 구조) 유사성이 높고, 동일한 변이가 동일한 효과를 발생시킬 개연성이 높다는 기술적인 상식을 감안하면, 후술하는 실시예에 나타낸 아스퍼질러스 나이거의 GO와 실제로 구조 유사성이 매우 높은 페니실리움 아마가사키엔스(Penicillium amagasakiense)의 GO 또는 기타 GO에도, 본 발명자들이 발견한 변이 방법을 적용가능한 것으로 볼 수 있다.
이상과 같이, 본 발명자들은 GO를 GDH화하는 것에 성공하여, GDH 활성이 높은 변이형 GO를 창출하게 되었다. 아울러, GO의 변이에 유효한 아미노산 위치의 특정화에도 성공하였다. 수득한 변이형 GO들 중에서는 크실로스에 대해 반응성이 없는 것도 있었다. 즉, 크실로스에 대한 반응성이 없다는 점에 비추어, 기존 FAD-GDH를 능가하는 GDH를 입수하는데 성공하였다.
이상의 성과는, 일 측면으로, 구조 유사성이 높은 2종의 효소의 아미노산 서열을 모두 비교하여 모든 활성 중심 부근의 입체 구조를 이용하는 방법이, 효소의 변형(특히, 변형 대상의 효소에 다른 효소가 가진 특성 또는 다른 효소에 비해 바람직한 상태를 제공하는 특성의 부여)에 유효함을 입증해준다.
아래 기술하는 본 발명은 상기한 결과에 근거한다.
[1] 미생물 유래 글루코스 옥시다제의 아미노산 서열로서, 아래 (1) 내지 (13)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 아미노산이 다른 아미노산으로 치환된 아미노산 서열로 이루어진 변이 효소:
(1) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 115번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(2) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 131번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(3) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 132번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(4) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 193번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(5) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 353번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(6) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 436번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(7) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 446번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(8) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 472번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(9) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 511번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(10) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 535번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(11) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 537번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(12) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 582번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(13) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 583번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산.
[2] 미생물 유래 글루코스 옥시다제의 아미노산 서열이 서열번호 1 또는 2의 아미노산 서열인, [1]에 기재된 변이 효소.
[3] 치환되는 아미노산이, (3)의 아미노산, (5)의 아미노산, (7)의 아미노산 또는 (12)의 아미노산, 또는 이들 중에서 선택되는 2 이상의 아미노산의 조합인, [1] 또는 [2]에 기재된 변이 효소.
[4] 치환 후의 아미노산이, (3)의 아미노산에 대해서는 알라닌이며, (5)의 아미노산에 대해서는 알라닌이며, (7)의 아미노산에 대해서는 히스티딘이며, (12)의 아미노산에 대해서는 세린, 알기닌, 루신 또는 프롤린인, [3]에 기재된 변이 효소.
[5] 치환되는 아미노산이, (3)의 아미노산, (7)의 아미노산 또는 (12)의 아미노산, 또는 이들 중에서 선택되는 2 이상의 아미노산의 조합인, [1] 또는 [2]에 기재된 변이 효소.
[6] 치환 후의 아미노산이, (3)의 아미노산에 대해서는 알라닌이며, (7)의 아미노산에 대해서는 히스티딘이며, (12)의 아미노산에 대해서는 세린, 알기닌, 루신 또는 프롤린인, [5]에 기재된 변이 효소.
[7] 치환되는 아미노산이, (7)의 아미노산 및 (12)의 아미노산인, [1] 또는 [2]에 기재된 변이 효소.
[8] 치환 후의 아미노산이, (7)의 아미노산에 대해서는 히스티딘이며, (12)의 아미노산에 대해서는 세린, 알기닌, 루신 또는 프롤린인, [7]에 기재된 변이 효소.
[9] 서열번호 7 - 21, 59 - 61 중 어느 하나의 아미노산 서열로 이루어진, [1]에 기재된 변이 효소.
[10] [1] 내지 [9] 중 어느 한 항에 기재된 변이 효소를 코딩하는 유전자.
[11] 서열번호 22 - 36 및 62 - 64 중 어느 하나의 염기 서열을 포함하는, [10]에 기재된 유전자.
[12] [10] 또는 [11]에 기재된 유전자를 포함하는 재조합 DNA.
[13] [12]에 기재된 재조합 DNA를 포함하는 미생물.
[14] [1] 내지 [9] 중 어느 한 항에 기재된 변이 효소를 사용하여 시료 중의 글루코스를 측정하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 측정법.
[15] [1] 내지 [9] 중 어느 한 항에 기재된 변이 효소를 포함하는 것을 특징으로 하는 글루코스 측정용 시약.
[16] [15]에 기재된 글루코스 측정용 시약을 포함하는, 글루코스 측정용 키트.
[17] [1] 내지 [9] 중 어느 한 항에 기재된 변이 효소를 사용하여 공업 제품 또는 그 원료의 글루코스 함량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.
[18] [1] 내지 [9] 중 어느 한 항에 기재된 변이 효소를 포함하는 효소제.
[19] 하기 단계 (i) 및 (ii)을 포함하는 변이 효소의 설계법:
(i) 미생물 유래 글루코스 옥시다제 또는 미생물 유래 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드 의존성 글루코스 데하이드로게나제인 변이 대상 효소의 아미노산 서열에서, 하기 (1) 내지 (13)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 아미노산을 특정하는 단계:
(1) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 115번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(2) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 131번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(3) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 132번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(4) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 193번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(5) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 353번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(6) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 436번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(7) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 446번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(8) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 472번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(9) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 511번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(10) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 535번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(11) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 537번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(12) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 582번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(13) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 583번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
(ii) 변이 대상 효소의 아미노산 서열을 기초로, 단계 (i)에서 특정된 아미노산 서열이 다른 아미노산으로 치환된 아미노산 서열을 구축하는 단계.
[20] 변이 대상 효소가 미생물 유래 글루코스 옥시다제이며, 단계 (i)에서 치환되는 아미노산이, (3)의 아미노산, (5)의 아미노산, (7)의 아미노산 또는 (12)의 아미노산, 또는 이들 중에서 선택되는 2 이상의 아미노산의 조합인, [19]에 기재된 설계법.
[21] 변이 대상 효소가 미생물 유래 글루코스 옥시다제이며, 단계 (i)에서 치환되는 아미노산이, (3)의 아미노산, (7)의 아미노산 또는 (12)의 아미노산, 또는 이들 중에서 선택되는 2 이상의 아미노산의 조합인, [19]에 기재된 설계법.
[22] 변이 대상 효소가 미생물 유래 글루코스 옥시다제이며, 단계 (i)에서 치환되는 아미노산이 (7)의 아미노산 및 (12)의 아미노산인, [19]에 기재된 설계법.
[23] 미생물 유래 글루코스 옥시다제가 아스퍼질러스 나이거 또는 페니실리움 아마가사키엔스의 글루코스 옥시다제인, [20] 내지 [22] 중 어느 한 항에 기재된 설계법.
[24] 글루코스 옥시다제의 아미노산 서열이 서열번호 1 또는 2의 아미노산 서열인, [23]에 기재된 설계법.
[25] 변이 대상 효소가 페니실리움 이탈리컴, 페니실리움 리라시노에티눌라툼, 아스퍼질러스 오리제 또는 아스퍼질러스 테레우스의 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드 의존성 글루코스 데하이드로게나제인, [19]에 기재된 설계법.
[26] 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드 의존성 글루코스 데하이드로게나제의 아미노산 서열이 서열번호 3 내지 6 중 어느 하나의 아미노산 서열인, [25]에 기재된 설계법.
[27] 하기 단계 (I) 내지 (III)을 포함하는 변이 효소의 제조법:
(I) 서열번호 7 - 21 및 59 - 61 중 어느 하나의 아미노산 서열, 또는 [19] 내지 [26] 중 어느 한 항에 기재된 설계법에 따라 구축된 아미노산 서열을 코딩하는 핵산을 준비하는 단계;
(II) 상기 핵산을 발현시키는 단계, 및
(III) 발현 산물을 회수하는 단계.
[도 1] 아스퍼질러스 나이거 유래 GO의 아미노산 서열과 페니실리움 아마가사키엔스 유래 GO의 아미노산 서열의 비교. 변이 대상의 아미노산을 밑줄로 표시한다. 변이 대상의 아미노산에서 GDH 활성 향상에 유효한 아미노산은 굵은 글씨로 나타낸다. 화살표는 활성 중심의 아미노산임. 「*」는 동일(identical)함을 나타내고, 「:」는 보존적 치환(conserved substitutions)을 나타내고, 「.」은 반보존적 치환(semi-conserved substitutions)을 나타낸다.
[도 2] 미생물 유래 GO와 미생물 유래 FAD-GDH의 아미노산 서열의 비교. 상단으로부터 순서대로 페니실리움 이탈리컴 FAD-GDH의 아미노산 서열(서열번호 3의 N 말단측 부분), 페니실리움 리락시노에티눌라툼 FAD-GDH의 아미노산 서열(서열번호 4의 N 말단측 부분), 아스퍼질러스 오리제 FAD-GDH의 아미노산 서열(서열번호 5의 N 말단측 부분), 아스퍼질러스 테레우스 FAD-GDH의 아미노산 서열(서열번호 6의 N 말단측 부분), 아스퍼질러스 나이거 GO의 아미노산 서열(서열번호 1의 N 말단측 부분)을 표시한다. GO의 활성 중심 부근에 있는 아미노산들 중에서, FAD-GDH에서는 보존적이(공통성이 높음)지만, GO와 FAD-GDH 간에는 다른 아미노산을 밑줄로 표시하며, N 말단측에서 순서대로 번호를 매겼다.
[도 3] 미생물 유래 GO와 미생물 유래 FAD-GDH의 아미노산 서열의 비교(도 1의 계속). 상단에서부터 차례대로 페니실리움 이탈리컴 FAD-GDH의 아미노산 서열(서열번호 3의 C 말단측 부분), 페니실리움 리락시노에티눌라툼 FAD-GDH의 아미노산 서열(서열번호 4의 C 말단측 부분), 아스퍼질러스 오리제 FAD-GDH의 아미노산 서열(서열번호 5의 C 말단측 부분), 아스퍼질러스 테레우스 FAD-GDH의 아미노산 서열(서열번호 6의 C 말단측 부분), 아스퍼질러스 나이거 GO의 아미노산 서열(서열번호 1의 C 말단측 부분)을 표시한다. GO의 활성 중심 부근에 있는 아미노산들 중에서, FAD-GDH에 보존적이(공통성이 높음)나, GO와 FAD-GDH 간에는 다른 아미노산을 밑줄로 표시하며, N 말단측에서부터 순서대로 번호를 매겼다. 화살표는 GO의 활성 중심의 아미노산.
[도 4] PCR로 증폭시킨 아스퍼질러스 나이거 GO의 유전자 서열이 포함된 서열(서열번호 37). 5' 말단에는 HindIII 사이트(박스 표시)와 Kozak 서열(밑줄)을, 3' 말단측에는 XhoI 사이트(박스 표시)가 부가되어 있다. 그리고, Kozak 서열의 부가에 의해, 2번째 아미노산이 글루타민에서 세린으로 변경되었다. 아스퍼질러스 나이거 GO의 유전자 서열을 서열번호 38로 기재한다.
[도 5] 플레이트 분석 결과. 변이가 도입된 플라스미드를 포함하는 라이브러리(사카로마이세스 세레비지애)를 제작하고, 생육시킨 콜로니를 발현 플레이트에 레플리카한 후, 플레이트 분석을 통해 GO 활성과 GDH 활성을 조사하였다.
[도 6] 액체 배양에서 활성을 확인한 결과를 나타낸 표. 변이 효소 형질전환주들 중에서, 양성 콜로니(GO 분석에서 발색되지 않고, GDH 분석에서 발색된 것)가 확인된 것을 액체 배양하고, GO 활성과 GDH 활성을 비교하였다. 비변이(pYES-GO)와 비교하여, GDH 활성치 및 GDH 활성 대 GO 활성의 비(GDH 활성/GO 활성)가 모두 높은 것을 음영으로 표시한다. 표에서, pYES-GO는 비변이 형질전환주를, pYES2는 유전자를 삽입하기 이전의 플라스미드로 형질전환한 형질전환주를, GO는 GO"Amano"2(아마노 엔자임사)를, FAD-GDH는 GDH"Amano"8(아마노 엔자임사)을 각각 나타낸다.
[도 7] 액체 배양에서 활성을 확인한 결과를 나타낸 그래프. 각 변이 효소 형질전환주의 GOH 활성 및 GO 활성을 막대로 나타내고, GDH 활성/GO 활성은 꺾인 선으로 나타낸다. pYES-GO는 비변이 형질전환주이다. 그래프에서 pYES-GO는 비변이 형질전환주를, pYES2는 유전자를 삽입하기 이전의 플라스미드로 형질전환한 형질전환주를, GO는 GO"Amano"2(아마노 엔자임사)를, FAD-GDH는 GDH"Amano"8(아마노 엔자임사)을 각각 나타낸다.
[도 8] GDH/GO 활성비에 큰 변화가 인정된 변이 효소 형질전환주의 변이를 나타낸 표. 5-1-5의 T353H는 혼합에 기인하는 것으로 추측되었다. 마찬가지로, 7-2-17의 D446S 및 7-2-42의 D446R도 혼합에 기인하는 것으로 추측되었다.
[도 9] 변이형 GO의 기질 특이성을 나타낸 그래프. 글루코스에 대한 반응성을 기준으로 한 상대값으로서 각 기질에 대한 반응성을 산출하였다. pYES-GO는 비변이 형질전환주이다.
[도 10] 각 효소에서의 변이 대상 아미노산을 나타낸 표. (1) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 115번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산, (2) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 131번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산, (3) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 132번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산, (4) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 193번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산, (5) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 353번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산, (6) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 436번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산, (7) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 446번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산, (8) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 472번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산, (9) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 511번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산, (10) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 535번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산, (11) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 537번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산, (12) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 582번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산, (13) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 583번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산을 효소 마다 나타낸다.
[도 11] 다중 변이형 GO의 활성 비교. 변이 조합이 상이한 여러가지 형질전환주의 GDH/GO 활성비를 배양 상청을 샘플로 사용하여 비교하였다. 각 변이 효소 형질전환주가 가지는 변이는 ○로 나타낸다.
[도 12] 유효한 변이 조합을 가진 변이 효소 형질전환주에 의해 생산되는 변이형 효소의 비활성(比活性). 각 변이 효소 형질전환주가 가지는 변이는 ○로 나타낸다.
[도 13] 유효한 변이 조합을 가진 변이 효소 형질전환주에 의해 생산되는 변이형 효소의 기질 특이성. 말토스, 크실로스, 슈크로스, 갈락토스, 만노스 및 락토스에 대한 반응성을 비교하였다.
[도 14] D446 및 V582 다중 변이 효소의 활성 비교. 치환된 아미노산이 상이한 여러가지 효소의 GDH/GO 활성비를 비교하였다. *: GO 활성이 검출 한계 이하임.
[도 15] D446H 및 V582P 다중 변이 효소의 기질 특이성. 말토스, 크실로스, 슈크로스, 갈락토스, 만노스 및 락토스에 대한 반응성을 FAD-GDH(GDH"Amano"8(아마노 엔자임사)과 비교하였다.
설명의 편의상, 본 발명에서 사용되는 용어들 중 일부는 아래와 같이 정의된다.
(용어)
용어 「변이 효소」란, 본 명세서에 개시된 방법에 따라 「기초가 되는 효소」를 변이 내지 변형시켜 수득할 수 있는 효소이다. 「변이 효소」, 「변이형 효소」 및 「변형형 효소」는 상호 호환적으로 사용된다. 기초가 되는 효소는 전형적으로는 야생형 효소이다. 단, 이미 인위적 조작이 행해진 효소를 「기초가 되는 효소」로서 본 발명에 적용할 수 없는 것은 아니다. 아울러, 「기초가 되는 효소」를 본 명세서에서는 「변이 대상 효소」또는 「표적 효소」라고 일컫는다.
어떤 효소(설명의 편의상 A 효소라 함)를 다른 효소(설명의 편의상 B 효소라 함)와 비슷하게 만드는 것, 즉 A 효소의 한가지 이상의 특성을 B 효소의 대응되는 특성과 비슷하게 변형시키는 것을 「A 효소를 B 효소화한다」라고 한다. 여기서 「특성」의 예는, 효소 활성(예, A 효소가 글루코스 옥시다제인 경우에는 글루코스 옥시다제 활성), 기질 특이성, 온도 특성(최적 온도, 온도 안정성 등), pH 특성(최적 pH, pH 안정성), 조효소 특이성, 중간체와의 반응성이다.
(글루코스 옥시다제의 변이 효소)
본 발명의 제1 측면은 미생물 유래의 글루코스 옥시다제(GO)에 변이를 가한 효소(이하 「변이 GO」라 함)에 관한 것이다. 본 발명의 변이 GO는, 미생물 유래의 GO(변이 대상 효소)의 아미노산 서열에서, 하기 (1) 내지 (13)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 아미노산이 다른 아미노산으로 치환된 아미노산 서열을 포함한다.
(1) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 115번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(2) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 131번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(3) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 132번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(4) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 193번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(5) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 353번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(6) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 436번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(7) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 446번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(8) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 472번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(9) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 511번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(10) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 535번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(11) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 537번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(12) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 582번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(13) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 583번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산.
후술하는 실시예에 나타낸 바와 같이, 상기 115번 위치의 아미노산, 131번 위치의 아미노산, 132번 위치의 아미노산, 193번 위치의 아미노산, 353번 위치의 아미노산, 436번 위치의 아미노산, 446번 위치의 아미노산, 472번 위치의 아미노산, 511번 위치의 아미노산, 535번 위치의 아미노산, 537번 위치의 아미노산, 582번 위치의 아미노산 및 583번 위치의 아미노산은, 아스퍼질러스 나이거의 GO와 복수 종의 FAD-GDH를 비교하여 찾아낸 아미노산이며, GO의 활성 중심의 근처에 존재하며, 또한 GO에 특징적이다. 본 발명에서는, GO의 특성에 중요한 역할을 하는 것으로 여겨지는, 이들 아미노산에 해당되는 아미노산을 변이시킴으로써, 효소의 특성을 개량 및 개선시킨다.
여기서, 본원에서 아미노산 잔기에 대해 사용하는 경우, 용어 「해당된다」는, 비교 대상 단백질(효소) 간에 기능 발휘에 동등하게 기여한다는 의미이다. 예를 들어, 기준 아미노산 서열(즉, 서열번호 1의 아미노산 서열)에 대해 비교 대상인 아미노산 서열을, 1차 구조(아미노산 서열)의 부분적 상동성을 고려하면서 최적의 비교가 가능하도록 배열하였을 때(이때 필요에 따라서는 갭을 도입하여, 얼라인먼트를 최적화할 수 있음), 기준 아미노산 서열의 특정 아미노산에 대응되는 위치에 있는 아미노산을 「해당되는 아미노산」으로 특정할 수 있다. 1차 구조간의 비교 대신, 또는 이와 더불어 입체 구조(3차 구조)간의 비교를 통해, 「해당되는 아미노산」을 특정할 수도 있다. 입체 구조에 대한 정보를 이용함으로써, 신뢰성 높은 비교 결과를 수득할 수 있다. 이 경우, 복수의 효소들을 입체 구조에서 원자 좌표를 비교하면서 얼라인먼트를 행하는 방법을 채택할 수 있다. 변이 대상 효소의 입체 구조에 대한 정보는, 예를 들어, Protein Data Bank(http://www.pdbj.org/index_j.html)로부터 입수할 수 있다.
X선 결정 구조 분석에 의해 단백질 입체 구조를 결정하는 방법에 대한 일 예를 아래에 나타낸다.
(1) 단백질을 결정화한다. 결정화는 입체 구조를 결정하는데 필수적이지만, 그 이외에도 단백질의 고순도 정제법, 고밀도의 안정적인 보존법으로서 산업적인 유용성을 가진다. 이 경우, 리간드로서 기질 또는 그 유사 화합물이 결합된 단백질을 결정화하는 것이 바람직하다.
(2) 제조된 결정에 X선을 조사하여 회절 데이터를 수집한다. 한편, 단백질 결정은 X선 조사에 의해 데미지를 받아 회절력이 열화되는 경우가 많다. 이럴 경우, 결정을 급속히 약 -173℃에서 냉각시키고, 그 상태에서 회절 데이터를 수집하는 저온 측정 기술이 최근 보급되었다. 그리고, 최종적으로, 구조 결정을 위한 고분해능 데이터를 수집하기 위해, 고휘도의 싱크로트론 방사광을 이용한다.
(3) 결정의 구조를 분석하는데 있어, 회절 데이터와 더불어, 위상 정보가 필요하다. 목적 단백질에 대해, 친족(類緣) 단백질의 결정 구조를 모를 경우, 분자 치환법으로 구조를 결정하는 것은 불가능하므로, 중원자 동형 치환법을 통해 위상 문제를 해결하여야 한다. 중원자 동형 치환법은 수은이나 백금 등의 원자 번호가 큰 금속 원자를 결정에 도입하고, 금속 원자의 큰 X선 산란력이 X선 회절 데이터에 기여하는 것을 이용하여 위상 정보를 입수하는 방법이다. 결정된 위상은 결정 중의 용매 영역의 전자 밀도를 평활화함으로써 개선할 수 있다. 용매 영역의 물분자는 요동이 커 전자 밀도가 거의 관측되지 않기 때문에, 이 영역의 전자 밀도를 0에 근사시킴으로써 진정한 전자 밀도에 가까워질 수 있으며, 나아가 위상도 개선된다. 또한, 비대칭 단위에 복수개의 분자가 포함된 경우, 이들 분자의 전자 밀도의 평균화를 통해 위상 역시 대폭 개선시킨다. 이렇게 개선된 위상을 이용하여 계산된 전자 밀도도에 단백질의 모델을 피트시킨다. 이 프로세스는 컴퓨터 그래픽스 상에서 MSI 사(미국)의 QUANTA 등의 프로그램을 사용하여 행해진다. 이 후, MSI 사의 X-PLOR 등의 프로그램을 사용하여, 구조 정밀화를 행하고, 구조 분석을 완료한다. 목적 단백질에 대해, 친족 단백질의 결정 구조가 공지된 경우에는, 공지된 단백질의 원자 좌표를 사용하여 분자 치환법에 의해 결정할 수 있다. 분자 치환과 구조 정밀화는 프로그램 CNS_SOLVE ver.11 등을 사용하여 행할 수 있다.
변이 대상 효소인 미생물 유래 GO의 예는 아스퍼질러스 나이거 유래 GO 및 페니실리움 아마가사키엔스 유래 GO이다. 공공 데이터 베이스에 등록되어 있는 아스퍼질러스 나이거 유래 GO의 아미노산 서열 및 페니실리움 아마가사키엔스 유래 GO의 아미노산 서열을 각각 서열번호 1 및 서열번호 2로 나타낸다. 또한, 이들 2개의 아미노산 서열의 얼라인먼트 비교를 도 1에 표시한다.
서열번호 1의 아미노산 서열을 가진 아스퍼질러스 나이거 유래 GO가 변이 대상 효소인 경우, 상기 (1)의 아미노산은 서열번호 1의 115번 위치의 아미노산이고, 상기 (2)의 아미노산은 서열번호 1의 131번 위치의 아미노산이고, 상기 (3)의 아미노산은 서열번호 1의 132번 위치의 아미노산이고, 상기 (4)의 아미노산은 서열번호 1의 193번 위치의 아미노산이고, 상기 (5)의 아미노산은 서열번호 1의 353번 위치의 아미노산이고, 상기 (6)의 아미노산은 서열번호 1의 436번 위치의 아미노산이고, 상기 (7)의 아미노산은 서열번호 1의 446번 위치의 아미노산이고, 상기 (8)의 아미노산은 서열번호 1의 472번 위치의 아미노산이고, 상기 (9)의 아미노산은 서열번호 1의 511번 위치의 아미노산이고, 상기 (10)의 아미노산은 서열번호 1의 535번 위치의 아미노산이고, 상기 (11)의 아미노산은 서열번호 1의 537번 위치의 아미노산이고, 상기 (12)의 아미노산은 서열번호 1의 582번 위치의 아미노산이고, 상기 (13)의 아미노산은 서열번호 1의 583번 위치의 아미노산이다.
또한, 서열번호 2의 아미노산 서열을 가지는 페니실리움 아마가사키엔스 유래 GO가 변이 대상 효소인 경우, 상기 (1)의 아미노산은 서열번호 2의 115번 위치의 아미노산이고, 상기 (2)의 아미노산은 서열번호 2의 131번 위치의 아미노산이고, 상기 (3)의 아미노산은 서열번호 2의 132번 위치의 아미노산이고, 상기 (4)의 아미노산은 서열번호 2의 193번 위치의 아미노산이고, 상기 (5)의 아미노산은 서열번호 2의 353번 위치의 아미노산이고, 상기 (6)의 아미노산은 서열번호 2의 436번 위치의 아미노산이고, 상기 (7)의 아미노산은 서열번호 2의 446번 위치의 아미노산이고, 상기 (8)의 아미노산은 서열번호 2의 472번 위치의 아미노산이고, 상기 (9)의 아미노산은 서열번호 2의 511번 위치의 아미노산이고, 상기 (10)의 아미노산은 서열번호 2의 535번 위치의 아미노산이고, 상기 (11)의 아미노산은 서열번호 2의 537번 위치의 아미노산이고, 상기 (12)의 아미노산은 서열번호 2의 582번 위치의 아미노산이고, 상기 (13)의 아미노산은 서열번호 2의 583번 위치의 아미노산이다.
치환되는 아미노산은, 바람직하게는, (3)의 아미노산, (5)의 아미노산, (7)의 아미노산 또는 (12)의 아미노산이다. 이들은, 후술하는 실시예에 나타낸 바와 같이, GDH의 활성 향상에 유효한 것으로 확인된 아미노산이다. 이들 아미노산들 중 적어도 1개가 치환된 변이 GO는, 변이 전 효소에 비해 높은 GDH 활성을 발휘할 수 있다. (3)의 아미노산이 치환된 변이 GO의 구체예는 서열번호 7의 아미노산 서열로 이루어진 효소이다. 이와 유사하게, (5)의 아미노산이 치환된 변이 GO의 구체예는 서열번호 8의 아미노산 서열로 이루어진 효소이며, (7)의 아미노산이 치환된 변이 GO의 구체예는 서열번호 9의 아미노산 서열로 이루어진 효소이며, (12)의 아미노산이 치환된 변이 GO의 구체예는 서열번호 10의 아미노산 서열로 이루어진 효소이다. 이들 변이 GO는 모두 변이 전 효소인 아스퍼질러스 나이거 유래 GO에 비해 높은 GDH 활성을 나타낸다.
치환 후 아미노산의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는, 소위 「보존적 아미노산 치환」에 해당되지 않도록 치환 후 아미노산이 선택된다. 이때 「보존적 아미노산 치환」은 어떤 아미노산 잔기를 비슷한 성질의 측쇄를 가진 아미노산 잔기로 치환하는 것을 말한다. 아미노산 잔기는 측쇄에 따라 알칼리성 측쇄(예, 라이신, 알기닌, 히스티딘), 산성 측쇄(예, 아스파라긴산, 글루타민산), 비하전 극성 측쇄(예, 글라이신, 아스파라긴, 글루타민, 세린, 트레오닌, 티로신, 시스테인), 비극성 측쇄(예, 알라닌, 발린, 루신, 이소루신, 프롤린, 페닐알라닌, 메티오닌, 트립토판), β분지 측쇄(예, 트레오닌, 발린, 이소루신), 방향족 측쇄(예, 티로신, 페닐알라닌, 트립토판, 히스티딘)과 같이, 몇가지 패밀리로 분류된다. 보존적 아미노산 치환은 전형적으로는 동일한 패밀리에 속하는 아미노산 잔기간의 치환이다.
치환 후 아미노산은, 예컨대, (3)의 아미노산에 대해서는 알라닌이며, (5)의 아미노산에 대해서는 알라닌이며, (7)의 아미노산에 대해서는 히스티딘이며, (12)의 아미노산에 대해서는 세린, 알기닌, 루신 및 프롤린이다.
상기 (1) 내지 (13)의 아미노산들 중 2 이상의 아미노산이 치환될 수도 있다. 치환되는 아미노산의 조합의 예를 아래에 열거한다.
(3)과 (5)의 조합
(3)과 (7)의 조합
(3)과 (12)의 조합
(5)와 (7)의 조합
(5)와 (12)의 조합
(7)과 (12)의 조합
(3)과 (5)와 (7)의 조합
(3)과 (5)와 (12)의 조합
(3)과 (7)과 (12)의 조합
(5)와 (7)과 (12)의 조합
(3)과 (5)와 (7)과 (12)의 조합
상기한 조합을 적용하여 수득되는 변이 효소의 아미노산 서열의 예를 서열번호 11 내지 21로 나타낸다. 이들 서열은 아스퍼질러스 나이거의 GO에 상기한 조합을 적용하여 수득되는 변이 GO의 아미노산 서열이다. 서열번호와 변이 조합의 대응 관계는 다음과 같다.
서열번호 11: (3)과 (5)의 조합
서열번호 12: (3)과 (7)의 조합
서열번호 13: (3)과 (12)의 조합
서열번호 14: (5)와 (7)의 조합
서열번호 15: (5)와 (12)의 조합
서열번호 16: (7)과 (12)의 조합
서열번호 17: (3)과 (5)와 (7)의 조합
서열번호 18: (3)과 (5)와 (12)의 조합
서열번호 19: (3)과 (7)과 (12)의 조합
서열번호 20: (5)와 (7)과 (12)의 조합
서열번호 21: (3)과 (5)와 (7)과 (12)의 조합
서열번호 59: (7)과 (12)의 조합
서열번호 60: (7)과 (12)의 조합
서열번호 61: (7)과 (12)의 조합
후술하는 실시예(변이 조합의 효과 확인)에 나타낸 실험 결과를 근거로, 상기한 조합들 중에서도, (3)과 (12)의 조합, (7)과 (12)의 조합, 및 (3)과 (7)과 (12)의 조합이 바람직하다. 특히 바람직한 조합은, (7)과 (12)의 조합(이러한 조합의 변이 효소의 아미노산 서열의 구체예는 상기한 바와 같이 서열번호 16, 59 - 61임)이다. 치환 후 아미노산은, (7)에 대하여는 히스티딘이 바람직하고, (12)에 대하여는 세린(서열번호 16), 알기닌(서열번호 59), 루신(서열번호 60) 또는 프롤린(서열번호 61)이 바람직하다. (12)의 경우, 치환 후의 아미노산은 프롤린인 것이 특히 바람직하다.
아울러, 일반적으로, 어떤 단백질의 아미노산 서열의 일부를 변이시킨 경우, 변이 후의 단백질이 변이 전의 단백질과 동등한 기능을 가질 수 있다. 즉, 아미노산 서열의 변이가 단백질의 기능에 실질적인 영향을 미치지 않고, 단백질의 기능이 변이 전후에 유지될 수 있다. 이러한 기술적 상식을 고려하면, 상기 (1) 내지 (13)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 아미노산이 다른 아미노산으로 치환된 아미노산 서열로 이루어지는 변이 GO와 비교하여, 아미노산 서열에 근소한 차이가 인정되지만(단, 아미노산 서열의 차이는 상기 아미노산 치환이 행해진 위치 이외의 위치에서 발생하는 것으로 함), 특성에 실질적인 차이가 인정되지 않을 경우, 상기 변이 GO와 실질적으로 동일한 효소로 간주할 수 있다. 여기서에서, 「아미노산 서열의 근소한 차이」는, 전형적으로, 아미노산 서열을 구성하는 1 내지 수개(상한은 예컨대 3개, 5개, 7개, 10개)의 아미노산의 결실, 치환, 또는 1 내지 수개(상한은 예컨대 3개, 5개, 7개, 10개)의 아미노산의 부가, 삽입 또는 이들 조합에 의한, 아미노산 서열에 변이(변화)가 발생하는 것을 의미한다. 「실질적으로 동일한 효소」의 아미노산 서열과, 기준이 되는 상기 변이 GO의 아미노산 서열과의 동일성(%)은, 바람직하게는 90% 이상이며, 더 바람직하게는 95% 이상이며, 더 더욱 바람직하게는 98% 이상이며, 가장 바람직하게는 99% 이상이다. 또한, 아미노산 서열의 차이는 복수의 위치에서 이루어질 수도 있다. 「아미노산 서열의 근소한 차이」는 바람직하게는 보존적 아미노산 치환에 의한 것이다.
(변이 GO를 코딩하는 핵산 등)
본 발명의 제2 측면은 본 발명의 변이 GO와 관련된 핵산을 제공한다. 즉, 변이 GO를 코딩하는 유전자, 변이 GO를 코딩하는 핵산을 동정하기 위한 프로브로서 사용할 수 있는 핵산, 변이 GO를 코딩하는 핵산을 증폭 또는 돌연변이화 등을 수행하기 위한 프라이머로서 사용할 수 있는 핵산이 제공된다.
변이 GO를 코딩하는 유전자는 전형적으로는 변이 GO의 제조에 이용된다. 변이 GO를 코딩하는 유전자를 이용한 유전공학적 제조 방법에 의해, 보다 균질한 상태로 변이 GO를 수득하는 것이 가능하다. 또한, 상기 방법은 대량의 변이 GO를 제조하는 경우에도 바람직한 방법일 수 있다. 아울러, 변이 GO를 코딩하는 유전자의 용도는 변이 GO의 제조로 한정되지 않는다. 예를 들어, 변이 GO의 작용 기구 해명 등을 목적으로 한 실험용 툴로서, 또는 효소의 추가적인 변이체를 설계 또는 제작하기 위한 툴로서, 상기 핵산을 이용할 수도 있다.
본 명세서에서,「변이 GO를 코딩하는 유전자」는, 그것을 발현시켰을 경우, 상기 변이 GO를 수득할 수 있는 핵산이 바람직하며, 상기 변이 GO의 아미노산 서열에 대응하는 염기 서열을 가지는 핵산 뿐만 아니라 이러한 핵산에 아미노산 서열을 코딩하지 않는 서열이 부가된 핵산도 포함한다. 또한, 코돈의 축중(degeneracy)도 고려된다.
변이 GO를 코딩하는 유전자 서열의 예는, 서열번호 22 - 36, 62 - 64로 나타낸다. 이들 서열은 아스퍼질러스 나이거의 GO에 특정한 아미노산 치환이 행해진 변이 GO를 코딩하는 유전자이다. 각 서열에서의 아미노산 치환은 다음과 같다.
서열번호 22: T132A
서열번호 23: T353A
서열번호 24: D446H
서열번호 25: V582S
서열번호 26: T132A 및 T353A
서열번호 27: T132A 및 D446H
서열번호 28: T132A 및 V582S
서열번호 29: T353A 및 D446H
서열번호 30: T353A 및 V582S
서열번호 31: D446H 및 V582S
서열번호 32: T132A, T353A 및 D446H
서열번호 33: T132A, T353A 및 V582S
서열번호 34: T132A, D446H 및 V582S
서열번호 35: T353A, D446H 및 V582S
서열번호 36: T132A, T353A, D446H 및 V582S
서열번호 62: D446H 및 V582R
서열번호 63: D446H 및 V582L
서열번호 64: D446H 및 V582P
본 발명의 핵산은, 본 명세서 또는 첨부한 서열목록에 개시된 서열 정보를 참고하여, 표준 유전공학적 방법, 분자생물학적 방법, 생화학적 방법 등을 사용함으로써, 분리된 상태로 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에서는, 본 발명의 변이 GO를 코딩하는 유전자의 염기 서열과 비교하였을 때, 그것이 코딩하는 단백질의 기능은 동등하지만 일부 염기 서열이 상이한 핵산(이하, 「상동 핵산」이라 함, 또한, 상동 핵산을 규정하는 염기 서열을 「상동 염기 서열」이라 함)을 제공한다. 상동 핵산의 예로서, 본 발명의 변이 GO를 코딩하는 핵산의 염기 서열을 기준으로, 1 또는 수개의 염기의 치환, 결실, 삽입, 부가 또는 역위를 포함하는 염기 서열로 이루어지며, 변이 GO에 특징적인 효소 활성(즉, GDH 활성)을 지닌 단백질을 코딩하는, DNA를 들 수 있다. 염기의 치환이나 결실 등은 복수의 위치에서 발생할 수도 있다. 여기에서 「복수」는 상기 핵산이 코딩하는 단백질의 입체 구조에서 아미노산 잔기의 위치나 종류에 따라 상이하지만, 예컨대, 2 - 40개의 염기, 바람직하게는 2 - 20개의 염기, 보다 바람직하게는 2 - 10개의 염기이다.
이상과 같은 상동 핵산은, 예를 들어, 제한 효소 처리, 엑소뉴클레아제 또는 DNA 리가제 등의 처리, 위치 지정 돌연변이 도입법(Molecular Cloning, Third Edition, Chapter 13, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York) 또는 랜덤 돌연변이 도입법(Molecular Cloning, Third Edition, Chapter 13, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)에 의한 변이 도입 등에 의해 수득할 수 있다. 또한, 자외선 조사 등의 다른 방법으로도 상동 핵산을 수득할 수 있다.
본 발명의 다른 태양은, 본 발명의 변이 GO를 코딩하는 유전자의 염기 서열에 대해 상보적인 염기 서열을 가지는 핵산에 관한 것이다. 본 발명의 또 다른 태양은, 본 발명의 변이 GO를 코딩하는 유전자의 염기 서열, 또는 상기 서열에 상보적인 염기 서열에 대해 적어도 약 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 동일한 염기 서열을 가진 핵산을 제공한다.
본 발명의 또 다른 태양은, 본 발명의 변이 GO를 코딩하는 유전자의 염기 서열 또는 이의 상동 염기 서열에 상보적인 염기 서열에 대해 엄격 조건 하에서 혼성하는 염기 서열을 포함하는 핵산에 관한 것이다. 여기서, 「엄격 조건」은 소위 특이적인 혼성화는 이루어지고, 비특이적인 혼성화는 이루어지지 않는 조건을 일컫는다. 이러한 엄격 조건은 당업자에게 공지되어 있으며, 예컨대 Molecular Cloning(Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York) 또는 Current protocols in molecular biology(edited by Frederick M. Ausubel et al., 1987)을 참조하여 설정할 수 있다. 엄격 조건은, 예를 들어, 혼성화 용액(50% 포름아미드, 10× SSC(0.15 M NaCl, 15 mM 소듐 사이트레이트, pH 7.0), 5× 덴하트 용액, 1% SDS, 10% 덱스트란 황산, 10 ㎍/ml 변성 연어 정자 DNA, 50 mM 인산 버퍼(pH7.5))을 사용하여, 약 42℃ 내지 약 50℃에서 인큐베이션한 다음, 0.1× SSC, 0.1% SDS를 사용하여 약 65℃ 내지 약 70℃에서 세정하는 조건일 수 있다. 또한, 바람직한 엄격 조건은, 예컨대, 혼성화 용액으로서 50% 포름아미드, 5× SSC(0.15 M NaCl, 15 mM 소듐 사이트레이트, pH 7.0), 1× 덴하트 용액, 1% SDS, 10% 덱스트란 황산, 10 ㎍/ml 변성 연어 정자 DNA, 50 mM 인산 버퍼(pH7.5)를 사용하는 조건일 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양은, 본 발명의 변이 GO를 코딩하는 유전자의 염기 서열, 또는 상기 서열에 상보적인 염기 서열의 일부를 포함하는 핵산(핵산 단편)을 제공한다. 이러한 핵산 단편은 본 발명의 변이 GO를 코딩하는 유전자의 염기 서열을 포함하는 핵산 등을 검출, 동정 및/또는 증폭하는 것 등에 사용할 수 있다. 핵산 단편은, 예컨대, 본 발명의 변이 GO를 코딩하는 유전자의 염기 서열에서 연속하는 뉴클레오티드 영역(예, 약 10 내지 약 100개의 염기 길이, 바람직하게는 약 20 내지 약 100개의 염기 길이, 더 바람직하게는 약 30 내지 약 100개의 염기 길이)에 혼성화하는 영역을 적어도 포함하도록 설계된다. 프로브로서 이용되는 경우, 핵산 단편은 표지될 수 있다. 표지화에는, 예를 들어, 형광 물질, 효소, 방사성 동위원소가 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 본 발명의 유전자(변이 GO를 코딩하는 유전자)를 포함하는 재조합 DNA에 관한 것이다. 본 발명의 재조합 DNA는, 예컨대 벡터의 형태로 제공된다. 본 명세서에서, 용어 「벡터」는 여기에 삽입된 핵산을 세포 등의 타겟 안으로 수송할 수 있는 핵산성 분자를 일컫는다.
사용 목적(클로닝, 단백질의 발현)에 따라, 또한 숙주 세포의 종류를 고려하여, 적절한 벡터가 선택된다. 대장균을 숙주로 하는 벡터로는 M13 파지 또는 그 변형체, λ 파지 또는 그 변형체, pBR322 또는 그 변형체(pB325, pAT153, pUC8 등) 등, 효모를 숙주로 하는 벡터로는 pYepSec1, pMFa, pYES2 등, 곤충 세포를 숙주로 하는 벡터로는 pAc, pVL 등, 포유류 세포를 숙주로 하는 벡터로는 pCDM8, pMT2PC 등을 예시할 수 있다.
본 발명의 벡터는 바람직하게는 발현 벡터이다. 「발현 벡터」는, 여기에 삽입된 핵산을 목적 세포(숙주 세포) 안으로 도입할 수 있으며, 또한 상기 세포 안에서 발현시킬 수 있는 벡터를 일컫는다. 발현 벡터는 통상적으로 삽입된 핵산의 발현에 필요한 프로모터 서열 또는 발현을 촉진시키는 인핸서 서열 등을 포함한다. 선택 마커가 포함된 발현 벡터도 사용할 수 있다. 이러한 발현 벡터를 사용하면, 선택 마커를 이용하여 발현 벡터의 도입 유무 (및 그 정도)를 확인할 수 있다.
본 발명의 핵산의 벡터로의 삽입, 선택 마커 유전자의 삽입(선택적임), 프로모터의 삽입(선택적임) 등은 표준적인 재조합 DNA 기술(예, Molecular Cloning, Third Edition, 1.84, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York를 참조할 수 있으며, 제한 효소 및 DNA 리가제를 이용하는 주지의 방법)을 이용하여 행할 수 있다.
숙주 세포로는, 취급의 용이성 측면에서, 대장균(E. coil), 출아 효모(사카로마이세스 세레비지애) 등의 미생물을 사용하는 것이 바람직하지만, 재조합 DNA의 복제가 가능하고, 또한 변이 GO의 유전자의 발현이 가능한 숙주 세포라면 이용가능하다. 대장균의 예로는, T7계 프로모터를 이용하는 경우에는 대장균 BL21(DE3) pLysS, 그렇지 않은 경우에는 대장균 JM109를 들 수 있다. 또한, 출아 효모의 예로는 출아 효모 SHY2, 출아 효모 AH22 또는 출아 효모 INVSc1(인비트로젠사)를 들 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 본 발명의 재조합 DNA를 포함하는 미생물(즉, 형질전환체)에 관한 것이다. 본 발명의 미생물은 상기 본 발명의 벡터를 이용한 형질감염 또는 형질전환에 의해 수득할 수 있다. 예를 들면, 염화 칼슘법(저널 오브 몰레큘러바이오로지(J. Mol. Biol.), 제53권, 제159 페이지 (1970), 하나한(Hanahan) 방법(저널 오브 몰레큘러바이오로지, 제166권, 제557 페이지 (1983), SEM 방법(Gene, 제96권, 제23 페이지(1990)〕, 청(Chung) 등의 방법(프로시딩즈 오브 더 내셔널 아카데미-오브 사이언시즈 오브 더 USA, 제86권, 제2172 페이지(1989)), 인산 칼슘 공침강법, 일렉트로포레이션(Potter, H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 81, 7161-7165(1984)), 리포펙션(Felgner, P.L. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84,7413-7417(1984)) 등으로 실시할 수 있다. 아울러, 본 발명의 미생물은 본 발명의 변이 GO의 생산에 이용할 수 있다(후술하는 변이 효소의 제조법 항목을 참조함).
(변이 GO의 용도)
본 발명의 제3 측면은 변이 GO의 용도에 관한 것이다. 이러한 측면에서, 우선 변이 GO를 이용한 글루코스 측정법을 제공한다. 본 발명의 글루코스 측정법에서는 본 효소에 의한 산화 환원 반응을 이용하여 시료내 글루코스 함량을 측정한다. 본 발명은, 예를 들면, 혈당치 측정, 식품(조미료나 음료 등)내 글루코스 농도 측정 등에 이용된다. 또한, 발효 식품(예, 식초) 또는 발효 음료(예, 맥주나 술)의 제조 공정에서 발효도를 조사하기 위해 본 발명을 이용할 수도 있다.
또한, 본 발명은 본 효소를 포함하는 글루코스 측정용 시약을 제공한다. 상기 시약은 상기 본 발명의 글루코스 측정법에 사용된다.
또한, 본 발명은 본 발명의 글루코스 측정법을 실시하기 위한 키트(글루코스 측정용 키트)를 제공한다. 본 발명의 키트는 본 효소를 포함하는 글루코스 측정용 시약 외에도, 반응용 시약, 완충액, 글루코스 표준액 등을 임의 요소로서 포함한다. 또한, 본 발명의 글루코스 측정 키트에는 통상적으로 사용 설명서가 첨부된다.
본 발명은 또 다른 용도로서, 공업 제품(각종 가공 식품, 과자류, 청량 음료, 알코올 음료, 영양 보조 식품 등의 식품이나 화장료 등) 또는 그 원료 등에 본 발명의 변이 GO를 작용시킴으로써 글루코스 함량을 낮추는 방법 및 상기 용도로 사용되는 효소제를 제공한다. 예컨대, 본 발명의 변이 GO를 식품에 적용하는 경우, 글루코스 함량의 저하에 의해 메일라드 반응의 억제 등이 가능하다. 본 발명의 효소제는 유효 성분(변이 GO) 외에도, 부형제, 완충제, 현탁제, 안정제, 보존제, 방부제, 생리 식염수 등을 함유할 수 있다. 부형제로서는 전분, 덱스트린, 말토스, 트레할로스, 유당, D-글루코스, 소르비톨, D-만니톨, 백당, 글리세롤 등을 사용할 수 있다. 완충제로서는 인산염, 구연산염, 아세트산 염 등을 사용할 수 있다. 안정제로서는 프로필렌글리콜, 아스코르빈산 등을 사용할 수 있다. 보존제로서는 페놀, 염화 벤즈알코늄, 벤질 알코올, 클로로부탄올, 메틸파라벤 등을 사용할 수 있다. 방부제로서는 에탄올, 염화 벤즈알코늄, 파라옥시 벤조산, 클로로부탄올 등을 사용할 수 있다.
(변이 효소의 설계법)
본 발명의 다른 측면은 변이 효소의 설계법에 관한 것이다. 본 발명의 설계법에서는, 아래 단계 (i) 및 (ii)를 실시한다.
단계 (i): 미생물 유래 글루코스 옥시다제(미생물 유래 GO) 또는 미생물 유래 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드 의존성 글루코스 데하이드로게나제(미생물 유래 FDA-GDH)인 변이 대상 효소의 아미노산 서열에서, 하기 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 아미노산을 특정한다.
(1) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 115번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(2) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 131번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(3) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 132번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(4) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 193번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(5) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 353번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(6) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 436번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(7) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 446번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(8) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 472번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(9) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 511번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(10) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 535번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(11) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 537번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(12) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 582번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
(13) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 583번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산
상기 치환 대상 아미노산 (1) 내지 (13)은, 미생물 유래 GO와 복수 종의 미생물 유래 FAD-GDH를 비교하여, 찾아낸 것이다. 이들 아미노산의 치환을 통해 효소의 특성 변화가 기대된다. 변화가능한 특성의 예로는, GO 활성, GDH 활성, 기질 특이성, 온도 특성(최적 온도, 온도 안정성 등), pH 특성(최적 pH, pH안정성), 조효소 특이성, 중간산물과의 반응성을 들 수 있다.
본 발명의 설계법에서, 변이 대상 효소는 미생물 유래 GO 또는 미생물 유래 FAD-GDH이다. 변이 대상 효소는 전형적으로는 야생형 효소(천연에서 발견되는 효소)이다. 그러나, 이미 어떠한 변이 내지 변형이 행해진 효소가 변이 대상 효소로 간주되는 것을 배제하는 것은 아니다. 미생물 유래 GO의 예는 아스퍼질러스 나이거의 GO 및 페니실리움 아마가사키엔스의 GO이며, 미생물 유래 FAD-GDH의 예는 페니실리움 이탈리컴의 FAD-GDH, 페니실리움 리락시노에티눌라툼의 FAD-GDH, 아스퍼질러스 오리제의 FAD-GDH 및 아스퍼질러스 테레우스의 FAD-GDH이다. 여기서 예시된 효소의 아미노산 서열로서 공공 데이터 베이스에 등록된 서열을 아래에 나타낸다. 아울러, 바람직한 일 구현예에서는, 이들 중 어느 하나의 아미노산 서열로 이루어진 효소를 변이 대상 효소로 한다.
아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger)의 GO: 서열번호 1의 아미노산 서열
페니실리움 아마가사키엔스(Penicillium amagasakiense)의 GO: 서열번호 2의 아미노산 서열
페니실리움 이탈리컴(Penicillium italicum)의 FAD-GDH: 서열번호 3의 아미노산 서열
페니실리움 리락시노에티눌라툼(Penicillium lilacinoechinulatum)의 FAD-GDH: 서열번호 4의 아미노산 서열
아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae)의 FAD-GDH: 서열번호 5의 아미노산 서열
아스퍼질러스 테레우스(Aspergillus terreus)의 FAD-GDH: 서열번호 6의 아미노산 서열
아울러, 상기에 예시한 각 효소에서, 상기 (1) 내지 (13)의 아미노산에 해당되는 아미노산을 도 10의 표에 종합하여 나타낸다.
본 발명에서는 단계 (i) 이후에 하기 단계 (ii)를 수행한다.
단계 (ii): 변이 대상 효소의 아미노산 서열을 기초로, 단계 (i)에서 특정된 아미노산 서열이 다른 아미노산으로 치환된 아미노산 서열을 구축한다.
치환 후의 아미노산의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 따라서, 보존적 아미노산 치환 또는 비보존적 아미노산 치환일 수 있다. 여기서, 「보존적 아미노산 치환」은, 어떤 아미노산 잔기를 비슷한 성질의 측쇄를 가진 아미노산 잔기로 치환하는 것을 일컫는다. 아미노산 잔기는 측쇄에 따라 알칼리성 측쇄(예, 라이신, 알기닌, 히스티딘), 산성 측쇄(예, 아스파라긴산, 글루타민산), 비하전 극성 측쇄(예, 아스파라긴, 글루타민, 세린, 트레오닌, 티로신, 시스테인), 비극성 측쇄(예, 글라이신, 알라닌, 발린, 루신, 이소루신, 프롤린, 페닐알라닌, 메티오닌, 트립토판), β분지 측쇄(예, 트레오닌, 발린, 이소루신), 방향족 측쇄(예, 티로신, 페닐알라닌, 트립토판)과 같이, 몇가지 패밀리로 분류된다. 보존적 아미노산 치환은, 바람직하게는, 동일한 패밀리에 속하는 아미노산 잔기간의 치환이다.
(변이 효소의 제조법)
본 발명의 또 다른 측면은 변이 효소의 제조법에 관한 것이다. 본 발명의 변이 효소 제조법의 일 구현예로, 본 발명자들이 성공적으로 취득한 변이 GO를 유전공학적 방법으로 제조한다. 이러한 구현예에서, 서열번호 7 내지 10 중 어느 하나의 아미노산 서열을 코딩하는 핵산을 준비한다(단계 (I)). 여기서, 「특정 아미노산 서열을 코딩하는 핵산」은, 그것을 발현시켰을 때 상기 아미노산 서열을 가진 폴리펩티드를 수득할 수 있는 핵산으로, 상기 아미노산 서열에 대응하는 염기 서열로 이루어진 핵산 뿐만 아니라 이러한 핵산에 추가적인 서열(아미노산 서열을 코딩하는 서열 또는 아미노산 서열을 코딩하지 않는 서열일 수 있음)이 부가된 경우일 수 있다. 또한, 코돈의 축중도 고려된다. 「서열번호 7 내지 10 중 어느 하나의 아미노산 서열을 코딩하는 핵산」은, 본 명세서 또는 첨부된 서열목록에 개시된 서열 정보를 참고하여, 표준적인 유전공학적 방법, 분자생물학적 방법, 생화학적 방법 등을 사용함으로써, 분리된 상태로 제조할 수 있다. 이때, 서열번호 7 내지 10의 아미노산 서열은, 모두, 아스퍼질러스 나이거 유래 GO의 아미노산 서열에 변이를 행한 것이다. 따라서, 아스퍼질러스 나이거 유래 GO를 코딩하는 유전자(서열번호 38)에 필요한 변이를 가하는 방법으로도, 서열번호 7 내지 10중 어느 하나의 아미노산 서열을 코딩하는 핵산(유전자)을 수득할 수 있다. 위치 특이적인 염기 서열 치환 방법은 당해 기술 분야에 널리 공지되어 있으며(예, Molecular Cloning, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York를 참조), 적절한 방법을 선택하여 사용할 수 있다. 위치 특이적인 변이 도입법으로서 위치 특이적인 아미노산 포화 변이법을 채택할 수 있다. 위치 특이적인 아미노산 포화 변이법은, 단백질의 입체 구조를 기초로, 목적한 기능에 관여하는 위치를 추정하고, 아미노산 포화 변이를 도입하는 「Semi-rational, semi-random」 방법이다(J. Mol. Biol. 331, 585-592(2003)). 예를 들면, Quick change(스트라타진사) 등의 키트, 중첩 연장 PCR(Nucleic Acid Res. 16,7351-7367(1988))을 이용하여 위치 특이적인 아미노산 포화 변이를 도입할 수 있다. PCR에 사용되는 DNA 중합효소로는 Taq 중합효소 등을 사용할 수 있다. 단, KOD-PLUS-(동양방사), Pfu turbo(스트라타진사) 등의 정밀도가 높은 DNA 중합효소를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는 본 발명의 설계법에 따라 설계된 아미노산 서열을 기초로 변이 효소를 제조한다. 이러한 구현예에서는, 단계 (I)로서 본 발명의 설계법에 따라 구축된 아미노산 서열을 코딩하는 핵산을 준비한다. 예를 들어, 본 발명의 설계법에 따라 구축된 아미노산 서열을 기초로, 변이 대상 효소를 코딩하는 유전자에 대해 필요한 변이(즉, 발현 산물인 단백질에서의, 특정 위치에서의 아미노산의 치환)를 가하여, 변이 효소를 코딩하는 핵산(유전자)을 수득한다.
단계 (I) 다음으로, 준비한 핵산을 발현시킨다(단계 (II)). 예를 들면, 먼저 상기 핵산이 삽입된 발현 벡터를 준비하고, 이것을 사용하여 숙주 세포를 형질전환시킨다. 「발현 벡터」란, 여기에 삽입된 핵산을 목적 세포(숙주 세포)안으로 도입할 수 있으며, 아울러 상기 세포내에서 이를 발현시킬 수 있는, 벡터를 일컫는다. 발현 벡터는 통상적으로 삽입된 핵산의 발현에 필요한 프로모터 서열, 또는 발현을 촉진시키는 인핸서 서열 등을 포함한다. 선택 마커를 포함하는 발현 벡터도 사용가능하다. 이러한 발현 벡터를 사용할 경우, 선택 마커를 이용하여 발현 벡터의 도입 유무(및 그 정도)를 확인할 수 있다.
다음으로, 발현 산물인 변이 효소가 생산되는 조건 하에 형질전환체를 배양한다. 형질전환체의 배양은 통상적인 방법에 따라 수행한다. 배양 배지에 사용되는 탄소원은 자화(資化)가능한 탄소 화합물일 수 있으며, 예컨대 글루코스, 슈크로스, 락토스, 말토스, 당밀, 피루브산 등이 사용된다. 또한, 질소원은 이용가능한 질소 화합물일 수 있으며, 예컨대 펩톤, 육류 엑기스, 효모 엑기스, 카제인 가수분해물, 대두박 알칼리 추출물 등이 사용된다. 그 외에, 인산염, 탄산염, 황산염, 마그네슘, 칼슘, 칼륨, 철, 망간, 아연 등의 염류, 특정 아미노산, 특정 비타민 등이 필요에 따라 사용된다.
한편, 배양 온도는 30℃ 내지 40℃의 범위(바람직하게는 약 37℃)일 수 있다. 배양 시간은 배양 대상인 형질전환체의 생육 특성이나 변이형 효소의 생산 특성 등을 고려하여 설정할 수 있다. 배양 배지의 pH는 형질전환체가 생육하며 효소가 생산되는 범위로 제조된다. 바람직하게는, 배양 배지의 pH는 약 6.0 내지 약 9.0(바람직하게는 약 pH 7.0)로 설정된다.
다음으로, 발현 산물(변이 효소)을 회수한다(단계 (III)). 배양 후 균체를 포함한 배양액을 그대로 사용하거나, 또는 농축, 불순물의 제거 등을 수행한 후 효소 용액으로서 이용할 수 있지만, 일반적으로는 배양액 또는 균체로부터 발현 산물을 일단 회수한다. 발현 산물이 분비형 단백질인 경우에는 배양액으로부터, 그 외인 경우에는 균체내에서 회수할 수 있다. 배양액으로부터 회수하는 경우에는, 예를 들면, 배양상청을 여과, 원심처리하여 불용물을 제거한 후, 감압 농축, 막 농축, 황산 암모늄이나 황산 나트륨을 이용한 염석, 메탄올, 에탄올 또는 아세톤 등에 의한 분별 침전법, 투석, 가열 처리, 등전점 처리, 겔 여과나 흡착 크로마토그래피, 이온 교환 크로마토그래피, 친화성 크로마토그래피 등의 각종 크로마토그래피(예, 세파덱스 겔(GE health care bioscience) 등에 의한 겔 여과, DEAE 세파로스 CL-6B (GE health care bioscience), 옥틸세파로스 CL-6B (GE health care bioscience), CM 세파로스 CL-6B(GE health care bioscience) 등을 조합하여 분리, 정제함으로써, 변이 효소의 정제 샘플을 수득할 수 있다. 또한, 균체내에서 회수하는 경우에는, 배양액을 여과, 원심처리 등을 수행함으로써 균체를 채취하고, 이어, 균체를 가압 처리, 초음파 처리 등의 기계적 방법 또는 리소자임 등에 의한 효소적 방법으로 파괴한 후, 상기와 동일하게 분리 및 정제함으로써 변이 효소의 정제 샘플을 수득할 수 있다.
상기와 같이 하여 수득한 정제 효소는, 예컨대 동결건조, 진공 건조 또는 분무 건조 등으로 분말화하여 제공할 수도 있다. 이 경우, 정제 효소를 미리 인산 완충액, 트리에탄올아민 완충액, 트리스 염산 완충액 또는 GOOD 완충액에 용해시킬 수 있다. 바람직하게는, 인산 완충액, 트리에탄올아민 완충액을 사용할 수 있다. 상기 GOOD 완충액으로는 PIPES, MES 또는 MOPS를 들 수 있다.
통상적으로, 이상과 같이 적절한 숙주-벡터 시스템을 이용하여 유전자의 발현 내지는 발현 산물(변이 효소)의 회수를 수행할 수 있지만, 무세포성 합성 시스템을 이용하여 수행할 수도 있다. 「무세포성 합성 시스템(무세포성 전사 시스템, 무세포성 전사/번역 시스템)」은, 살아있는 세포를 이용하는 것이 아닌, 살아있는 세포 유래의(또는 유전공학적 방법으로 수득한) 리보솜 또는 전사·번역 인자 등을 사용하여, 주형인 핵산(DNA 또는 mRNA)으로부터 코딩하는 mRNA 또는 단백질을 시험관내에서 합성하는 것을 지칭한다. 무세포성 합성 시스템에서는, 일반적으로 세포 파쇄액을, 필요에 따라서는 정제하여 수득한 세포 추출액을 사용한다. 세포 추출액에는 일반적으로, 단백질 합성에 필요한 리보솜, 개시 인자 등의 각종 인자, tRNA 등의 각종 효소가 포함되어 있다. 단백질의 합성시, 상기한 세포 추출액에 각종 아미노산, ATP, GTP 등의 에너지원, 크레아틴 인산 등과 같이, 단백질의 합성에 필요한 기타 물질이 첨가된다. 물론, 단백질 합성시, 별도 준비한 리보솜이나 각종 인자, 및/또는 각종 효소 등을 필요에 따라 보충할 수도 있다.
단백질 합성에 필요한 각 분자(인자)가 재구성된 전사/번역 시스템 개발에 대해서도 보고되고 있다(Shimizu, Y. et al.: Nature Biotech., 19, 751-755, 2001). 이러한 합성 시스템에서는, 박테리아의 단백질 합성 시스템을 구성하는 3종의 개시 인자, 3종의 신장 인자, 종결에 관여하는 4종의 인자, 각 아미노산을 tRNA에 결합시키는 20종의 아미노 아실 tRNA 합성 효소, 및 메티오닐 tRNA 포르밀 전이 효소로 이루어진 31종의 인자의 유전자를 대장균 게놈으로부터 증폭시키고, 이를 사용하여 단백질 합성 시스템을 시험관내에서 재구성한다. 본 발명에서는 이러한 재구성된 합성 시스템을 이용할 수도 있다.
용어 「무세포성 전사/번역 시스템」은, 무세포성 단백질 합성 시스템, 시험관내 번역 시스템 또는 시험관내 전사/번역 시스템과 상호 호환적으로 사용된다. 시험관내 번역 시스템에서는 RNA를 주형으로 이용하여 단백질을 합성한다. 주형 RNA로는 총 RNA, mRNA, 시험관내 전사 산물 등이 사용된다. 다른 예로, 시험관내 전사/번역 시스템에서는 DNA를 주형으로 사용한다. 주형 DNA는 리보솜 결합 영역을 포함하여야 하며, 아울러 적절한 터미네이터 서열을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 시험관내 전사/번역 시스템의 경우, 전사 반응 및 번역 반응이 연속적으로 진행될 수 있도록 각 반응에 필요한 인자가 첨가된 조건으로 설정된다.
실시예
실용성이 우수한 GDH를 창출하기 위해, 종래 방법(기존의 GDH 변형 방법 또는 스크리닝 기반의 방법) 대신, 새로운 방법을 모색하였다. 먼저, FAD-GDH의 고유한 문제점(크실로스에 대한 비교적 높은 반응성, 높은 최적 온도)이 결여된, 글루코스 옥시다제(GO)에 주목하였다. GO와 FAD-GDH는 아미노산 서열 상동성이 비교적 높은 것으로 알려져 있다. 이러한 상동성에 주목하여, GO에 GDH 활성을 부여하는, 즉 변형에 의해 GO를 GDH화하는, 새로운 방법을 채택하기로 하였다.
1. GO 및 FAD-GDH의 얼라인먼트 비교
아스퍼질러스 나이거 유래 GO와, 현재 아미노산 서열이 공지된 아스퍼질러스 오리제, 아스퍼질러스 테레우스, 페니실리움 이탈리컴, 페니실리움 리락시노에티눌라툼 유래 FAD-GDH의 얼라인먼트 비교, 및 이미 입체 구조가 밝혀진 아스퍼질러스 나이거 유래 GO의 입체 구조에서, GO의 활성 중심 부근에 있는 아미노산들 중 FAD-GDH 간에 보존적(공통성이 높음)이면서, GO와 FAD-GDH 간에는 다른 아미노산을 검색하였다(도 2 및 3). 그리고, ClustalW2(EMBL(European Molecular Biology Laboratory)-EBI(European Bioinformatics Institute)의 홈페이지에 얼라인먼트를 비교할 수 있는 전용 사이트가 설치되어있다. http://www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/index.html)를 이용하였다.
검색을 통해 특정된 13개의 아미노산(L115, G131, T132, V193, T353, F436, D446, Y472, I511, P535, Y537, V582, M583)을 변이 도입 대상으로 정하였다.
2. GO 유전자의 취득, 변이 도입 및 플레이트 분석
GO 유전자는 종래에 대장균에서 발현시킨 바가 보고된 적 없어, pYES2(인비트로젠사)의 HindIII-XhoII 부분에 GO 유전자를 삽입하고, 사카로마이세스 세레비지애(S.cerevisiae)를 숙주로 하여 발현되게 하였다.
아스퍼질러스 나이거 GO-1호 균(아마노 엔자임사 보유)으로부터 Gen Elute Plant Genomic DNA kit(시그마사)를 사용하여 게놈 DNA를 추출한 후, PCR에 의해 GO 유전자를 취득하였다. 아래, PCR 조건을 나타낸다.
(반응액의 조성)
10× LA 버퍼(다카라 바이오 가부시키가이샤) 5 ㎕
2.5 mM dNTPs(다카라 바이오 가부시키가이샤) 8 ㎕
25 mM MgCl2(다카라 바이오 가부시키가이샤) 5 ㎕
정방향 프라이머(50μM) 1 ㎕
역방향 프라이머(50μM) 1 ㎕
주형 1 ㎕
LA Taq(다카라 바이오 가부시키가이샤) 0.5 ㎕
stH2O 28.5 ㎕
(프라이머 서열)
정방향 프라이머: GATCAGAAGCTTAAAAAAATGTCTACTCTCCTTGTGAGCTCG(서열번호 39)
역방향 프라이머: GATCAGCTCGAGTCACTGCATGGAAGCATAATC(서열번호 40)
(반응 조건)
94℃에서 2분간 반응시킨 후, 94℃에서 30초, 52℃에서 30초, 72℃에서 2분으로 이루어진 반응 사이클을 35회 반복 수행한 다음, 72℃에서 7분 반응시키고, 마지막으로 4℃에 둠
PCR 수행한 증폭 산물을 pYES2에 삽입하여 pYES-GO-K-P-2 플라스미드를 제조하고, 삽입체의 서열을 확인하였다(도 4). 서열에 문제가 확인되지 않아, 구축한 pYES-GO-K-P-2 플라스미드를 주형으로 L115, G131, T132, V193, T353, F436, D446, Y472, I511, P535, Y537, V582, M583의 각각 복수 종의 아미노산으로 치환되도록 설계된 하기 합성 올리고뉴클레오티드와 이에 상보적인 합성 올리고뉴클레오티드를 기초로, QuikChange Site-Directed Mutagensesis Kit(스트라타진사)를 사용하여, 첨부한 프로토콜에 따라 변이 조작을 행함으로써, 변이 글루코스 옥시다제를 포함하는 플라스미드를 구축하였다.
GO-L115-변이용 프라이머: CCACCAACAATCAGACTGCGNNNATCCGCTCCGGAAATGG (서열번호 41)
GO-G131-변이용 프라이머: GCTCTACCCTCGTCAACGGTNNNACCTGGACTCGCCCC (서열번호 42)
GO-T132-변이용 프라이머: CTCGTCAACGGTGGCNNNTGGACTCGCCCCCAC (서열번호 43)
GO-V193-변이용 프라이머: CATGGTATCAATGGTACTNNNCACGCCGGACCCCGCG (서열번호 44)
GO-T353-변이용 프라이머: CAACCTTCAGGACCAGACCNNNTCTACCGTCCGCTCAC (서열번호 45)
GO-F436-변이용 프라이머: GTCGCATACTCGGAACTCNNNCTCGACACGGCCGGAG (서열번호 46)
GO-D446-변이용 프라이머: GCCGGAGTGGCCAGTTTCNNNGTGTGGGATCTTCTGC (서열번호 47)
GO-Y472-변이용 프라이머: CATCCTCCGCCATTTCGCANNNGACCCTCAGTACTTTCTCAAC (서열번호 48)
GO-I551-변이용 프라이머: CTTATTTCGCTGGAGAGACTNNNCCCGGTGACAACCTCGC (서열번호 49)
GO-P535-변이용 프라이머: CCCGTACAACTTCCGCNNNAACTACCATGGTGTGGGTACTTG (서열번호 50)
GO-Y537-변이용 프라이머: GTACAACTTCCGCCCTAACNNNCATGGTGTGGGTACTTGCTC (서열번호 51)
GO-V582-변이용 프라이머: CTACGCAAATGTCGTCCCATNNNATGACGGTCTTTTATGCCATGG (서열번호 52)
GO-M583-변이용 프라이머: CTACGCAAATGTCGTCCCATGTTNNNACGGTCTTTTATGCCATGG (서열번호 53)
변이가 도입된 플라스미드를 대장균 DH5α에 형질전환한 후, 플라스미드를 추출하여 변이 라이브러리를 제작하였다. 수득한 라이브러리를 사카로마이세스 세레비지애 INVSc1(인비트로젠사)에 형질전환하고, 생육시킨 콜로니를 발현 플레이트에 레플리카한 후, 플레이트 분석에 의해 발현 및 변이 도입을 확인하였다(도 5). F436에 대해서는 변이 효소 형질전환주의 생육을 확인할 수 없었다. 그리고, 실험 조작은 pYES2의 매뉴얼을 참고하였다.
플레이트 분석 방법
각각의 발색액을 80 mm의 여과지에 적셔, 플레이트 위에 두어 발색을 확인하였다.
<GO 분석>
50 mM PIPES-NaOH(농도 0.1% Triton X-100) pH 7.0 20 mL
10% 글루코스 5 mL
25 u/mL PO"Amano"3(아마노 엔자임사) 5 mL
o-시아니딘 5 mg
<GDH 분석>
50 mM PIPES-NaOH(농도 0.1% Triton X-100) pH 7.0 23 mL
10% 글루코스 5 mL
3 mmol/L 1-메톡시 PMS 1 mL
6.6 mmol/L NTB 1 mL
3. 액체 배양에서의 활성 확인
플레이트 분석으로 확인된 양성 콜로니(GO 분석에서 발색하지 않고, GDH 분석에서 발색을 나타낸 것)를 액체 배양하고, GO 활성 및 GDH 활성을 조사하였다. 그리고, 실험 조작은 pYES2의 매뉴얼을 참고하였다.
<GO 분석용 시약>
페놀 함유 인산 완충액 19 mL
10% 글루코스 5 mL
25 u/mL PO"Amano"3(아마노 엔자임사) 5 mL
0.4 g/dL 4-아미노안티피린 1 mL
<GDH 분석용 시약>
50 mM PIPES-NaOH(농도 0.1% Triton X-100) pH 7.0 21 mL
10% 글루코스 5 mL
3 mmol/L PMS 3 mL
6.6 mmol/L NTB 1 mL
각 시약 200 ㎕에 20 ㎕의 배양 상청을 첨가하고, 37℃에서 반응시켰다. 반응 개시 후 10분 및 60분째에 흡광도를 측정하고, 흡광도 차이로 GO 활성과 GDH 활성을 구하였다. 각 변이 효소 형질전환주에 대해 GDH 활성과 GO 활성의 비(GDH 활성/GO 활성)를 산출하고, 비교하였다(도 6 및 7). 그리고, 비변이 GO를 포함하는 형질전환주(도 6 및 7에서 pYES-GO로 표시됨), GO 유전자를 삽입하기 이전 버전의 플라스미드로 형질전환된 형질전환주(도 6 및 7에서 pYES-2로 표시됨), GO"Amano"2(도 6 및 7에서는 GO로 표시됨), GDH"Amano"8(도 6 및 7에서 FAD-GDH로 표시됨)를 비교 대상(대조군)으로 사용하였다.
GDH/GO 활성비에 큰 변화가 확인된 변이 효소 형질전환주에 대해 변이 도입 위치의 아미노산 서열을 확인하였다(도 8). 도 6 - 8에 나타낸 결과를 기초로 유효한 변이를 특정화하였다. 먼저, T132의 경우, T132V(트레오닌이 발린으로 치환됨)를 가진 변이 효소 형질전환주 보다 T132A(트레오닌이 알라닌으로 치환됨)를 가진 변이 효소 형질전환주에서 GDH/GO 활성비가 높아, T132A를 유효한 변이로 정하였다. T353의 경우, 변이 효소 형질전환주(5-1-5)에서 2가지의 변이, T353A 및 T353H가 확인되었지만, T353A를 단독으로 가진 변이 효소 형질전환주(5-1-9, 5-1-44)가 존재하므로 5-1-5주는 2가지 주의 혼합인 것으로 추측하여, T353A를 유효한 변이로 정하였다. D446의 경우에도 동일한 추측에 근거하여 D446H를 유효한 변이로 정하였다. 또한, 변이 효소 형질전환주 12-1-49가 가진 변이 V582S도 유효한 변이인 것으로 정하였다. 이상 4가지 변이를 단독 또는 조합으로 포함하는 GO 아미노산 서열 및 대응 염기 서열(유전자 서열)을 하기에 열거한다.
변이: 아미노산 서열: 염기 서열
T132A: 서열번호 7: 서열번호 22
T353A: 서열번호 8: 서열번호 23
D446H: 서열번호 9: 서열번호 24
V582S: 서열번호 10: 서열번호 25
T132A 및 T353A: 서열번호 11: 서열번호 26
T132A 및 D446H: 서열번호 12: 서열번호 27
T132A 및 V582S: 서열번호 13: 서열번호 28
T353A 및 D446H: 서열번호 14: 서열번호 29
T353A 및 V582S: 서열번호 15: 서열번호 30
D446H 및 V582S: 서열번호 16: 서열번호 31
T132A, T353A 및 D446H: 서열번호 17: 서열번호 32
T132A, T353A 및 V582S: 서열번호 18: 서열번호 33
T132A, D446H 및 V582S: 서열번호 19: 서열번호 34
T353A, D446H 및 V582S: 서열번호 20: 서열번호 35
T132A, T353A, D446H 및 V582S: 서열번호 21: 서열번호 36
4. 변이형 GO의 기질 특이성 확인
유효한 변이를 가지는 효소(변이형 GO)를 대상으로 GDH 활성의 기질 특이성을 조사하였다.
<GDH 분석용 시약>
50 mM PIPES-NaOH(농도 0.1% Triton X-100) pH 7.0 21 mL
10% 기질 5 mL
3 mmol/L PMS 1 mL
6.6 mmol/L NTB 3 mL
각 시약 200 ㎕에 변이 효소 형질전환주(3-1-26, 3-2-26, 5-1-5, 5-1-9, 5-1-44, 7-1-7, 7-2-17, 7-2-30, 7-2-42, 12-1-49)의 배양 상청을 20 ㎕씩 첨가하여, 37℃에서 반응시켰다. 반응 개시 후 10분 및 60분째에 흡광도를 측정하고, 흡광도 차이로 GDH 활성을 구하였다. 각 기질에 대한 GDH 활성을, 글루코스를 기질으로 한 경우의 GDH 활성(100%)에 대한 비율로 나타내었다. 또한, 비변이 GO를 포함한 형질전환주(도 9에서는 pYES-GO로 표시됨)를 대조군으로 사용하였다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 변이 효소 형질전환주에서 기질 특이성의 변화가 확인된다. 변이 효소 형질전환주 5-1-5, 5-1-9, 7-1-7, 7-2-17, 7-2-30, 7-2-42, 12-1-49는 크실로스에 대한 반응성을 나타내지 않았다. 이들 형질전환주가 보유한 변이형 GO는, 크실로스에 대한 반응성이 없다는 점에서 기존 FAD-GDH 보다 우수한 것으로 볼 수 있다. 이러한 아미노산 치환에 의해, GO를 GDH화하면서 기존 FAD-GDH의 특유한 문제를 해소시키는데 성공하였다. 아울러, T132의 변이시 크실로스에 대한 반응성이 확인되어, FAD-GDH에서의 상기 변이에 대응하는 부위가 크실로스에 대한 반응성에 관여할 가능성이 시사되었다.
5. 변이 조합의 효과 확인
유효한 변이와 고려되는 유전자 변이의 조합에 대해 효과를 검증하였다. 후속적인 정제를 단순화하기 위해, 아스퍼질러스 나이거 GO-1호 균 유래 글루코스 옥시다제 유전자의 C 말단에 히스티딘 텍이 부가된 GO 유전자(GO-3)를 PCR 반응으로 제작하고, 이를 pYES2에 삽입하여 pYES-GO-3 플라스미드를 구축하였다.
(반응액의 조성)
10×LA 버퍼(다카라 바이오 가부시키가이샤) 5 ㎕
2.5 mM dNTPs(다카라 바이오 가부시키가이샤) 8 ㎕
25 mM MgCl2(다카라 바이오 가부시키가이샤) 5 ㎕
정방향 프라이머(50 μM) 1 ㎕
역방향 프라이머(50 μM) 1 ㎕
주형 1 ㎕
LA Taq(다카라 바이오 가부시키가이샤) 0.5 ㎕
stH2O 28.5 ㎕
(프라이머 서열)
정방향 프라이머:
GATCAGAAGCTTAAAAAAATGTCTACTCTCCTTGTGAGCTCG(서열번호 39)
역방향 프라이머:
GATCAGCTCGAGTCAATGGTGATGGTGATGATGCTGCATGGAAGCATAATC(서열번호 54)
(반응 조건)
94℃에서 2분간 반응 후, 94℃에서 30초, 52℃에서 30초, 72℃에서 2분으로 구성된 반응 사이클을 35회 반복한 후, 72℃에서 7분간 반응시키고, 최종적으로 4℃에 둠
PCR 증폭 산물을 pYES2에 삽입하여 pYES-GO-3 플라스미드를 제조하고, 삽입체의 서열을 확인하였다. 서열에 문제가 확인되지 않아, 구축한 pYES-GO-3 플라스미드를 주형으로 T132A, T353A, D446H, V582S로 치환되게 설계한 하기 합성 올리고뉴클레오티드 및 이의 상보적인 합성 올리고뉴클레오티드를 기초로, QuikChange Site-Directed Mutagensesis Kit(스트라타진사)를 사용하여 첨부한 프로토콜에 따라 변이 조작을 수행함으로써, 다중 변이 글루코스 옥시다제를 가진 플라스미드를 구축하였다.
GO-T132A-1: CTCGTCAACGGTGGCGCTTGGACTCGCCCCCAC(서열번호 55)
GO-T353A-1: CCTTCAGGACCAGACCGCTTCTACCGTCCGCTCAC(서열번호 56)
GO-D446H-1: GGAGTGGCCAGTTTCCATGTGTGGGATCTTCTGC(서열번호 57)
GO-V582S-1: CGCAAATGTCGTCCCATTCTATGACGGTCTTTTATGCCATGG(서열번호 58)
변이가 도입된 플라스미드를 대장균 DH5α에 형질전환한 후, 플라스미드를 추출한 다음 변이 라이브러리를 제작하였다. 수득한 라이브러리를 사카로마이세스 세레비지애 INVSc1(인비트로젠사)에 형질전환하고, 생육시킨 콜로니를 액체 배양하여 GO 활성과 GDH 활성을 조사하였다. 그리고, 실험 조작은 pYES2의 매뉴얼을 참고하였다.
<GO 분석용 시약>
페놀 함유 인산 완충액 19 mL
10% 글루코스 5 mL
25 u/mL PO-3 5 mL
0.4 g/dL 4-A.A 1 mL
<GDH 분석용 시약>
50 mM PIPES-NaOH(농도 0.1% Triton X-100) pH 7.0 21 mL
10% 글루코스 5 mL
3 mmol/L PMS 3 mL
6.6 mmol/L NTB 1 mL
각 시약 200 ㎕에 20 ㎕의 배양 상청을 첨가하여, 37℃에서 반응시켰다. 반응 개시 후 10분 및 30분째에 흡광도를 측정하고, 흡광도 차이로 GO 활성과 GDH 활성을 구하였다. 각 변이 효소 형질전환주에 대해 GDH 활성과 GO 활성의 비(GDH 활성/GO 활성)를 산출하여, 비교하였다. 아울러, 히스티딘 텍을 삽입한 비변이 GO를 포함하는 형질전환주(pYES-GO-3으로 표시됨), GO 유전자의 삽입 전 버전의 플라스미드로 형질전환된 형질전환주(pYES-2로 표시됨), GO"Amano"2(GO로 표시됨), GDH"Amano"8(FAD-GDH로 표시됨)을 비교 대상(대조군)으로 사용하였다.
그 결과는 도 11에 나타낸다. T132A 및 V582S(pYES-GO-M7), D446H 및 V582S(pYES-GO-M10), T132A, D446H 및 V582S(pYES-GO-M13)의 다중 변이 효소들은, 각각 단독 변이 효소 또는 변이 도입하기 전의 야생 효소(pYES-GO-3)에 비해, GDH/GO 활성비에 큰 변화가 인정되었다.
6. 정제 다중 변이형 효소의 비활성 및 기질 특이성의 확인
다음으로, 효과가 확인된 T132A, D446H, V582S의 조합(T132A 및 D446H, T132A 및 V582S, D446H 및 V582S, T132A, D446H 및 V582S)에 대해, 형질전환주를 액체 배양하고, Ni-세파로스를 사용하여 정제한 다음, 비활성 및 기질 특이성을 조사하였다. 액체 배양을 통한 발현시 pYES2의 매뉴얼을 참고하였다.
<GDH 분석용 시약>
50 mM PIPES-NaOH(농도 0.1% Triton X-100) pH7.0 21 mL
10% 글루코스 5 mL
3 mmol/L PMS 3 mL
6.6 mmol/L NTB 1 mL
각 시약 200 ㎕에 20 ㎕의 정제 효소 용액 또는 표준 효소 용액을 첨가하여 37℃에서 반응시킨 다음, 반응 개시 후 5분 및 10분째에 흡광도 차를 구하였다. 표준 효소로 구한 검량선으로부터 활성 값을 구하고, 브래드포드 방법으로 구한 단백질 함량을 참조하여, 비활성을 산출하였다. 그 결과는 도 12에 나타낸다. 산출된 정제 효소의 비활성은 약 3 내지 8 u/mg(단백질)이었다.
유효한 변이를 가진 효소를 대상으로, 정제 효소를 사용하여 GDH 활성에 있어서의 기질 특이성을 조사하였다.
<GDH 분석용 시약>
50 mM PIPES-NaOH(농도 0.1% Triton X-100) pH 7.0 21 mL
10% 기질 5 mL
3 mmol/L PMS 3 mL
6.6 mmol/L NTB 1 mL
각 시약 200 ㎕에 변이 효소 형질전환주(M6, M7, M10, M13)의 배양 상청을 20 ㎕ 첨가하여, 37℃에서 반응시켰다. 반응 개시 후 5분 및 10분째에 흡광도를 측정하고, 흡광도 차이로 GDH 활성을 구하였다. 각 기질에 대한 GDH 활성은, 글루코스 기질에 대한 GDH 활성(100%)의 비율로 나타내었다. 아울러, GDH"Amano"8(FAD-GDH로 표시됨)을 대조군으로 사용하였다.
그 결과는 도 13에 나타낸다. 변이 효소 형질전환주에서 기질 특이성의 변화가 확인되었다. 특히, D446H 및 V582S(pYES-GO-M10)에서는 크실로스 반응성이 확인되지 않았다. 본 형질전환주가 보유한 변이형 GO는, 크실로스에 대한 반응성이 없으므로, 기존 FAD-GDH 보다 우수하다 할 수 있다. 이러한 아미노산 치환을 통해, GO를 GDH화하면서 기존의 FAD-GDH의 특유한 문제를 해소하는데 성공하였다.
7. D446 및 V582 다중 변이 효소의 최적 아미노산의 검토
D446 및 V582의 변이 조합에 대해, 각각의 아미노산이 최적 아미노산의 조합이 되도록, pYES-GO-K-P-2 플라스미드를 주형으로서 서열번호 47 및 서열번호 52의 합성 올리고뉴클레오티드와 이에 상보적인 합성 올리고뉴클레오티드를 기초로, QuikChange Site-Directed Mutagensesis Kit(스트라타진사)를 사용하여, 첨부한 프로토콜에 따라 변이 조작을 행함으로써, 변이 글루코스 옥시다제를 포함하는 플라스미드를 구축하였다. 변이가 도입된 플라스미드를 대장균 DH5α에 형질전환한 후, 플라스미드를 추출하여 D446 및 V582 다중 변이 라이브러리를 제작하였다. 제조한 라이브러리를 사카로마이세스 세레비지애 INVSc1(인비트로젠사)에 형질전환하고, 수득한 형질전환체를 96구의 딥 웰을 사용하여 액체 배양하고, 검토 실시 전의 조합인 D446H 및 V582S를 대조군으로 사용하여 GDH 활성 및 GDH/GO 활성비가 향상된 것을 취득하였다. 실험 조작은 pYES2의 매뉴얼을 참고하였다.
그 결과는 도 14에 나타낸다. D446H 및 V582R, D446H 및 V582L, D446H 및V582P의 조합이, 검토 전 조합인 D446H 및 V582S에 비해, GDH 활성 및 GDH/GO 활성비가 향상되었다. 특히, D446H 및 V582P는 GO 활성이 검출 한계 이하였으므로, 아미노산 치환을 통해 완전한 GDH화에 성공하였다.
8. D446H 및 V582P 다중 변이 효소의 성질 검토
(1) 배양 및 정제
액체 배양에서의 발현은 pYES2의 매뉴얼을 참고하여, 보존 플레이트에서 취하여, 500 mL 사카구치 플라스크내 제조한 100 mL의 0.67% 아미노산 무함유 효모 니트로겐 베이스(일본 베크톤·디킨손 가부시키가이샤 제), 2% 글루코스가 포함된 배양 배지(pH5.4)에 접종하고, 30℃에서 140 회전/분으로 20시간동안 전 배양을 행하였다.
전 배양 종료 후, 균체를 원심분리하여 회수한 다음, 다시 OD660 = 0.4가 되도록 500 mL 사카구치 플라스크내 제조한 100 mL의 0.67% 아미노산 무함유 효모 니트로겐 베이스(일본 베크톤·디킨손 가부시키가이샤 제), 2% 갈락토스 및1% 라피노스가 포함된 배양 배지(pH5.4)에 접종하고, 30℃에서 140 회전/분으로 5시간동안 본 배양을 행하였다.
배양 종료 후, 한외 여과막(상품명 MICROZA, 분획 분자량 6000, 아사히화성사 제품)에 의해 탈염 농축하고, 상기 탈염 농축액을 20 mM 인산 완충액(pH7.0)으로 평형화한 음이온 교환 수지(상품명 HiTrap DEAE FF, GE 헬스케어·재팬사 제품) 컬럼에 흡착시킨 후, 상기 완충액으로 세정하였다. 세정 후, NaCl가 포함된 30 mM MOPS 완충액(pH7.0)을 사용하여, NaCl 농도 0 - 1.0 M의 선형 농도구배법으로 용출시켰다. 이러한 정제법으로 부분 정제된 변이형 GO(D446H, V582P 다중 변이 효소)를 수득할 수 있었다.
(2) 기질 특이성 확인
변이형 GO 부분 정제 효소(D446H, V582P 다중 변이 효소)를 대상으로 GDH 활성의 기질 특이성을 조사하였다.
<GDH 분석용 시약>
50 mM PIPES-NaOH(농도 0.1% Triton X-100) pH 7.0 21 mL
10% 기질 5 mL
3 mmol/L PMS 3 mL
6.6 mmol/L NTB 1 mL
각 시약 200 ㎕에 변이형 GO 부분 정제 효소(D446H, V582P 다중 변이 효소) 20 ㎕를 첨가하여, 37℃에서 반응시켰다. 반응 개시 후 10분 및 30분째에 흡광도를 측정하고, 흡광도 차이로 GDH 활성을 구하였다. 각 기질에 대한 GDH 활성은, 글루코스 기질에 대한 GDH 활성(100%)의 비율로 나타내었다. 또한, GDH"Amano"8(도 6 및 7에서 FAD-GDH로 표시됨)을 대조군으로 사용하였다.
그 결과는 도 15에 나타낸다. 변이형 GO 부분 정제 효소(D446H, V582P 다중 변이 효소)는 크실로스에 대해 반응성을 나타내지 않았고, GDH"Amano"8과 비교하여 기질 특이성이 매우 우수하였다.
본 발명이 제공하는 변이 GO는 시료에서 글루코스 함량을 검출 및 정량하는데 유용하다. 또한, 본 발명의 설계법 및 제조법은 특성이 개선된 GDH 또는 GO를 취득하는 수단으로서 이용가능하다. 특히, GDH화한 GO 또는 GO화한 GDH를 취득하기 위한 수단으로서의 이용이 기대된다.
본 발명은 상기 발명의 실시 형태 및 실시예의 설명으로 전혀 한정되지 않는다. 특허청구범위의 내용으로부터 이탈되지 않으면서, 당업자가 용이하게 생각할 수 있는 범위내에서의 여러가지 변형 태양도 본 발명에 포함된다. 본 명세서에 명시된 논문, 공개 특허 공보 및 특허 공보 등의 내용은 그 전체 내용이 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
서열번호 39 - 40, 54: 인공 서열의 설명: PCR용 프라이머
서열번호 41 - 53, 55 - 58: 인공 서열의 설명: 변이 도입용 프라이머
SEQUENCE LISTING <110> AMANO ENZYME INC. NISHIO, Kyoichi KOIKEDA, Satoshi <120> MUTATED ENZYMES AND USE THEREOF <130> AE09010P <150> JP P2009-277096 <151> 2009-12-05 <160> 64 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 605 <212> PRT <213> Aspergillus niger <400> 1 Met Gln Thr Leu Leu Val Ser Ser Leu Val Val Ser Leu Ala Ala Ala 1 5 10 15 Leu Pro His Tyr Ile Arg Ser Asn Gly Ile Glu Ala Ser Leu Leu Thr 20 25 30 Asp Pro Lys Glu Val Ala Gly Arg Thr Val Asp Tyr Ile Ile Ala Gly 35 40 45 Gly Gly Leu Thr Gly Leu Thr Thr Ala Ala Arg Leu Thr Glu Asn Pro 50 55 60 Asp Ile Thr Val Leu Val Ile Glu Ser Gly Ser Tyr Glu Ser Asp Arg 65 70 75 80 Gly Pro Ile Ile Glu Asp Leu Asn Ala Tyr Gly Asp Ile Phe Gly Ser 85 90 95 Ser Val Asp His Ala Tyr Glu Thr Val Glu Leu Ala Thr Asn Asn Gln 100 105 110 Thr Ala Leu Ile Arg Ser Gly Asn Gly Leu Gly Gly Ser Thr Leu Val 115 120 125 Asn Gly Gly Thr Trp Thr Arg Pro His Lys Ala Gln Val Asp Ser Trp 130 135 140 Glu Thr Val Phe Gly Asn Glu Gly Trp Asn Trp Asp Ser Val Ala Ala 145 150 155 160 Tyr Ser Leu Gln Ala Glu Arg Ala Arg Ala Pro Asn Ala Lys Gln Ile 165 170 175 Ala Ala Gly His Tyr Phe Asn Ala Ser Cys His Gly Ile Asn Gly Thr 180 185 190 Val His Ala Gly Pro Arg Asp Thr Gly Asp Asp Tyr Ser Pro Ile Val 195 200 205 Lys Ala Leu Met Ser Ala Val Glu Asp Arg Gly Val Pro Thr Lys Lys 210 215 220 Asp Leu Gly Cys Gly Asp Pro His Gly Val Ser Met Phe Pro Asn Thr 225 230 235 240 Leu His Glu Asp Gln Val Arg Ser Asp Ala Ala Arg Glu Trp Leu Leu 245 250 255 Pro Asn Tyr Gln Arg Pro Asn Leu Gln Val Leu Thr Gly Arg Tyr Val 260 265 270 Gly Lys Val Leu Leu Ser Gln Asn Ala Thr Thr Pro Arg Ala Val Gly 275 280 285 Val Glu Phe Gly Thr His Lys Gly Asn Thr His Asn Val Tyr Ala Lys 290 295 300 His Glu Val Leu Leu Ala Ala Gly Ser Ala Val Ser Pro Thr Ile Leu 305 310 315 320 Glu Tyr Ser Gly Ile Gly Met Lys Ser Ile Leu Glu Pro Leu Gly Ile 325 330 335 Asp Thr Val Val Asp Leu Pro Val Gly Leu Asn Leu Gln Asp Gln Thr 340 345 350 Thr Ser Thr Val Arg Ser Arg Ile Thr Ser Ala Gly Ala Gly Gln Gly 355 360 365 Gln Ala Ala Trp Phe Ala Thr Phe Asn Glu Thr Phe Gly Asp Tyr Ala 370 375 380 Glu Lys Ala His Glu Leu Leu Asn Thr Lys Leu Glu Gln Trp Ala Glu 385 390 395 400 Glu Ala Val Ala Arg Gly Gly Phe His Asn Thr Thr Ala Leu Leu Ile 405 410 415 Gln Tyr Glu Asn Tyr Arg Asp Trp Ile Val Lys Asp Asn Val Ala Tyr 420 425 430 Ser Glu Leu Phe Leu Asp Thr Ala Gly Val Ala Ser Phe Asp Val Trp 435 440 445 Asp Leu Leu Pro Phe Thr Arg Gly Tyr Val His Ile Leu Asp Lys Asp 450 455 460 Pro Tyr Leu Arg His Phe Ala Tyr Asp Pro Gln Tyr Phe Leu Asn Glu 465 470 475 480 Leu Asp Leu Leu Gly Gln Ala Ala Ala Thr Gln Leu Ala Arg Asn Ile 485 490 495 Ser Asn Ser Gly Ala Met Gln Thr Tyr Phe Ala Gly Glu Thr Ile Pro 500 505 510 Gly Asp Asn Leu Ala Tyr Asp Ala Asp Leu Ser Ala Trp Val Glu Tyr 515 520 525 Ile Pro Tyr Asn Phe Arg Pro Asn Tyr His Gly Val Gly Thr Cys Ser 530 535 540 Met Met Pro Lys Glu Met Gly Gly Val Val Asp Asn Ala Ala Arg Val 545 550 555 560 Tyr Gly Val Gln Gly Leu Arg Val Ile Asp Gly Ser Ile Pro Pro Thr 565 570 575 Gln Met Ser Ser His Val Met Thr Val Phe Tyr Ala Met Ala Leu Lys 580 585 590 Val Ala Asp Ala Ile Leu Ala Asp Tyr Ala Ser Met Gln 595 600 605 <210> 2 <211> 605 <212> PRT <213> Penicillium amagasakiense <400> 2 Met Val Ser Val Phe Leu Ser Thr Leu Leu Leu Ser Ala Ala Ala Val 1 5 10 15 Gln Ala Tyr Leu Pro Ala Gln Gln Ile Asp Val Gln Ser Ser Leu Leu 20 25 30 Ser Asp Pro Ser Lys Val Ala Gly Lys Thr Tyr Asp Tyr Ile Ile Ala 35 40 45 Gly Gly Gly Leu Thr Gly Leu Thr Val Ala Ala Lys Leu Thr Glu Asn 50 55 60 Pro Lys Ile Lys Val Leu Val Ile Glu Lys Gly Phe Tyr Glu Ser Asn 65 70 75 80 Asp Gly Ala Ile Ile Glu Asp Pro Asn Ala Tyr Gly Gln Ile Phe Gly 85 90 95 Thr Thr Val Asp Gln Asn Tyr Leu Thr Val Pro Leu Ile Asn Asn Arg 100 105 110 Thr Asn Asn Ile Lys Ala Gly Lys Gly Leu Gly Gly Ser Thr Leu Ile 115 120 125 Asn Gly Asp Ser Trp Thr Arg Pro Asp Lys Val Gln Ile Asp Ser Trp 130 135 140 Glu Lys Val Phe Gly Met Glu Gly Trp Asn Trp Asp Asn Met Phe Glu 145 150 155 160 Tyr Met Lys Lys Ala Glu Ala Ala Arg Thr Pro Thr Ala Ala Gln Leu 165 170 175 Ala Ala Gly His Ser Phe Asn Ala Thr Cys His Gly Thr Asn Gly Thr 180 185 190 Val Gln Ser Gly Ala Arg Asp Asn Gly Gln Pro Trp Ser Pro Ile Met 195 200 205 Lys Ala Leu Met Asn Thr Val Ser Ala Leu Gly Val Pro Val Gln Gln 210 215 220 Asp Phe Leu Cys Gly His Pro Arg Gly Val Ser Met Ile Met Asn Asn 225 230 235 240 Leu Asp Glu Asn Gln Val Arg Val Asp Ala Ala Arg Ala Trp Leu Leu 245 250 255 Pro Asn Tyr Gln Arg Ser Asn Leu Glu Ile Leu Thr Gly Gln Met Val 260 265 270 Gly Lys Val Leu Phe Lys Gln Thr Ala Ser Gly Pro Gln Ala Val Gly 275 280 285 Val Asn Phe Gly Thr Asn Lys Ala Val Asn Phe Asp Val Phe Ala Lys 290 295 300 His Glu Val Leu Leu Ala Ala Gly Ser Ala Ile Ser Pro Leu Ile Leu 305 310 315 320 Glu Tyr Ser Gly Ile Gly Leu Lys Ser Val Leu Asp Gln Ala Asn Val 325 330 335 Thr Gln Leu Leu Asp Leu Pro Val Gly Ile Asn Met Gln Asp Gln Thr 340 345 350 Thr Thr Thr Val Ser Ser Arg Ala Ser Ser Ala Gly Ala Gly Gln Gly 355 360 365 Gln Ala Val Phe Phe Ala Asn Phe Thr Glu Thr Phe Gly Asp Tyr Ala 370 375 380 Pro Gln Ala Arg Asp Leu Leu Asn Thr Lys Leu Asp Gln Trp Ala Glu 385 390 395 400 Glu Thr Val Ala Arg Gly Gly Phe His Asn Val Thr Ala Leu Lys Val 405 410 415 Gln Tyr Glu Asn Tyr Arg Asn Trp Leu Leu Asp Glu Asp Val Ala Phe 420 425 430 Ala Glu Leu Phe Met Asp Thr Glu Gly Lys Ile Asn Phe Asp Leu Trp 435 440 445 Asp Leu Ile Pro Phe Thr Arg Gly Ser Val His Ile Leu Ser Ser Asp 450 455 460 Pro Tyr Leu Trp Gln Phe Ala Asn Asp Pro Lys Phe Phe Leu Asn Glu 465 470 475 480 Phe Asp Leu Leu Gly Gln Ala Ala Ala Ser Lys Leu Ala Arg Asp Leu 485 490 495 Thr Ser Gln Gly Ala Met Lys Glu Tyr Phe Ala Gly Glu Thr Leu Pro 500 505 510 Gly Tyr Asn Leu Val Gln Asn Ala Thr Leu Ser Gln Trp Ser Asp Tyr 515 520 525 Val Leu Gln Asn Phe Arg Pro Asn Trp His Ala Val Ser Ser Cys Ser 530 535 540 Met Met Ser Arg Glu Leu Gly Gly Val Val Asp Ala Thr Ala Lys Val 545 550 555 560 Tyr Gly Thr Gln Gly Leu Arg Val Ile Asp Gly Ser Ile Pro Pro Thr 565 570 575 Gln Val Ser Ser His Val Met Thr Ile Phe Tyr Gly Met Ala Leu Lys 580 585 590 Val Ala Asp Ala Ile Leu Asp Asp Tyr Ala Lys Ser Ala 595 600 605 <210> 3 <211> 592 <212> PRT <213> Penicillium italicum <400> 3 Met Arg Ser Leu Ile Gly Leu Ala Leu Leu Pro Leu Ala Val Ala Val 1 5 10 15 Pro His Ala Ser His Lys Ser Asp Ser Thr Tyr Asp Tyr Ile Ile Val 20 25 30 Gly Gly Gly Thr Ser Gly Leu Val Val Ala Asn Arg Leu Ser Glu Gln 35 40 45 Lys Asp Thr Thr Val Leu Val Ile Glu Ala Gly Gly Ser Val Tyr Asn 50 55 60 Asn Pro Asn Val Thr Asn Thr Leu Gly Tyr Gly Lys Ala Phe Gly Thr 65 70 75 80 Asp Ile Asp Trp Ala Tyr Glu Thr Thr Ala Gln Glu His Ala Gly Gly 85 90 95 Phe Pro Gln Ile Val Arg Ala Gly Lys Ala Leu Gly Gly Thr Ser Thr 100 105 110 Ile Asn Gly Met Ala Tyr Leu Arg Ala Gln Ala Ala Gln Ile Asp Ala 115 120 125 Trp Glu Thr Val Gly Asn Lys Gly Trp Asn Trp Lys Thr Leu Leu Pro 130 135 140 Tyr Phe Lys Lys Ser Glu Gln Phe Gln Asp Pro Ala Lys Tyr Pro Phe 145 150 155 160 Leu Asp Gly Ser Gly Val Ser Phe Asp Pro Ala Tyr His Gly Phe Thr 165 170 175 Gly Pro Leu Lys Val Gly Trp Ser Ser Thr Gln Leu Asn Asp Gly Leu 180 185 190 Ala Gln Lys Leu Asn Ala Thr Tyr Gln Ser Leu Asp Val Pro Val Pro 195 200 205 Tyr Asn Arg Asp Ala Asn Ser Gly Asp Met Val Gly Tyr Ser Val Tyr 210 215 220 Pro Lys Thr Val Asn Ala Asp Leu Asn Ile Arg Glu Asp Ala Ala Arg 225 230 235 240 Ala Phe Tyr Tyr Pro Tyr Gln Asn Arg Thr Asn Leu His Val Trp Leu 245 250 255 Asn Thr His Ala Asn Lys Ile Thr Trp Asn Glu Gly Ser Glu Ala Thr 260 265 270 Ala Asn Gly Val Glu Val Thr Leu Ser Asn Gly Lys Lys Thr Val Val 275 280 285 Lys Ala Thr Arg Glu Val Ile Leu Ala Ala Gly Ala Leu Lys Ser Pro 290 295 300 Val Leu Leu Glu Leu Ser Gly Val Gly Asn Pro Asp Ile Leu Ser Lys 305 310 315 320 His Gly Ile Thr Thr Lys Ile Asn Leu Pro Thr Val Gly Glu Asn Leu 325 330 335 Gln Asp Gln Met Asn Asn Gly Leu Lys Phe Glu Ser Lys Lys Thr Tyr 340 345 350 Ser Thr Asp Lys Gly Ser Ser Tyr Val Ala Tyr Pro Ser Ala Asp Gln 355 360 365 Leu Phe Pro Asn Ser Thr Ala Leu Gly Ala Asp Leu Leu Arg Lys Leu 370 375 380 Pro Ala Tyr Ala Ala Gln Val Ala Ser Ala Asn Gly Asn Ile Thr Lys 385 390 395 400 Ala Arg Asp Ile Tyr Arg Phe Phe Lys Ile Gln Trp Asp Leu Ile Phe 405 410 415 Lys Asp Glu Ile Pro Val Ala Glu Ile Leu Leu Ser Gly Ser Gly Ala 420 425 430 Ser Tyr Ser Gly Glu Tyr Trp Gly Ser Val Pro Phe Ser Arg Gly Ser 435 440 445 Val His Leu Ser Ser Ala Asp Pro Thr Ala Ala Pro Thr Ile Asp Pro 450 455 460 Lys Tyr Phe Met Leu Asp Phe Asp Leu His Ala Gln Ala Gln Ala Ala 465 470 475 480 Arg Phe Ile Arg Glu Ile Phe Lys Thr Glu Pro Leu Ala Asp Thr Ala 485 490 495 Gly Ala Glu Thr Thr Pro Gly Leu Ser Thr Val Ala Ala Gly Ala Asp 500 505 510 Asp Glu Ala Trp Ser Lys Phe Ile Tyr Ser Lys Tyr Arg Ser Asn Tyr 515 520 525 His Pro Ile Thr Thr Ala Gly Met Leu Pro Lys Glu Leu Gly Gly Val 530 535 540 Val Asp Thr Ser Leu Lys Val Tyr Gly Thr Ser Asn Val Arg Val Val 545 550 555 560 Asp Ala Ser Val Met Pro Phe Gln Val Cys Gly His Leu Gln Ser Thr 565 570 575 Val Tyr Ala Val Ala Glu Arg Ala Ala Asp Ile Ile Lys Gly Glu Leu 580 585 590 <210> 4 <211> 590 <212> PRT <213> Penicillium lilacinoechinulatum <400> 4 Met Arg Ser Leu Ile Ser Leu Ala Leu Leu Pro Leu Ala Ala Ala Val 1 5 10 15 Pro His Val Ser Arg Ser Ser Glu Thr Thr Tyr Asp Tyr Ile Val Val 20 25 30 Gly Gly Gly Thr Ser Gly Leu Val Ile Ala Asn Arg Leu Ser Glu Leu 35 40 45 Glu Lys Val Asn Val Leu Val Ile Glu Ala Gly Gly Ser Val Tyr Asn 50 55 60 Asn Pro Asn Val Thr Asp Thr Ala Gly Tyr Gly Lys Ala Phe Gly Thr 65 70 75 80 Asp Ile Asp Trp Ala Tyr Glu Thr Val Lys Gln Glu Trp Gly Gly Gly 85 90 95 Thr Lys Gln Thr Val Arg Ala Gly Lys Ala Leu Gly Gly Thr Ser Thr 100 105 110 Ile Asn Gly Met Val Tyr Leu Arg Ala Gln Lys Ser Gln Ile Asp Ala 115 120 125 Trp Glu Lys Ile Gly Asn Asp Gly Trp Asn Trp Lys Asn Leu Phe Pro 130 135 140 Tyr Tyr Arg Lys Gly Glu Lys Phe Gln Val Pro Thr Asp Tyr Ala Phe 145 150 155 160 Leu Glu Gly Thr Gly Val Ala Tyr Asp Pro Ala Phe His Gly Tyr Asn 165 170 175 Gly Pro Leu Lys Val Gly Trp Thr Ser Thr Gln Leu Asn Asp Gly Leu 180 185 190 Ala Gln Val Met Asn Ser Thr Tyr Gln Asn Met Ser Val Pro Val Pro 195 200 205 Tyr Asn Lys Asp Pro Asn Gly Gly Gln Met Val Gly Tyr Ser Val Tyr 210 215 220 Pro Lys Thr Val Asn Ser Glu Leu Asn Ile Arg Glu Asp Ala Ala Arg 225 230 235 240 Ala Tyr Tyr Tyr Pro Tyr Gln Asn Arg Thr Asn Leu His Val Trp Leu 245 250 255 Asn Ser His Val Asn Lys Leu Val Trp Lys Asp Gly Ala Asn Met Thr 260 265 270 Ala Asp Gly Val Glu Val Lys Phe Ser Asn Gly Thr Thr Ala Thr Val 275 280 285 Lys Ala Ala Arg Glu Val Ile Leu Ala Ala Gly Ala Leu Lys Ser Pro 290 295 300 Leu Leu Leu Glu Leu Ser Gly Val Gly Asn Pro Asp Ile Leu Ser Arg 305 310 315 320 His Gly Ile Asp Thr Lys Ile Asn Leu Pro Thr Ile Gly Glu Asn Leu 325 330 335 Gln Asp Gln Met Asn Asn Gly Leu Ala Tyr Thr Ser Lys Lys Asn Tyr 340 345 350 Thr Lys Ala Ala Ser Tyr Val Ala Tyr Pro Ser Ala Glu Glu Leu Phe 355 360 365 Thr Asn Ala Thr Thr Ile Gly Ala Gln Leu Leu Arg Lys Leu Pro Ala 370 375 380 Tyr Ala Ala Gln Val Ala Ser Ala Asn Gly Asn Val Thr Arg Ala Ala 385 390 395 400 Asp Ile Glu Arg Phe Phe Lys Ile Gln Trp Asp Leu Ile Phe Lys Ser 405 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ctgactgacc ccaaggaggt tgccggccgc 120 actgtcgact acatcatcgc tggtggaggt ctgactggac tcaccactgc tgcccgtctg 180 acggagaacc ccgatatcac tgtgcttgtc atcgaaagtg gctcctacga gtctgacaga 240 ggtcctatca ttgaggacct gaacgcttac ggtgacattt ttggcagcag tgtggaccac 300 gcctacgaga ctgtcgagct cgccaccaac aatcagactg cgctgatccg ctccggaaat 360 ggtctcggtg gctctaccct cgtcaacggt ggcgcttgga ctcgccccca caaggcacaa 420 gttgactcat gggagaccgt cttcggaaat gagggctgga actgggacag cgtggccgcc 480 tactccctcc aggctgagcg tgctcgcgca ccaaatgcca aacagattgc tgctggccac 540 tactttaatg catcctgcca tggtatcaat ggtactgtcc acgccggacc ccgcgatacc 600 ggtgatgact actcccccat cgtcaaggct ctcatgagcg ctgtcgaaga caggggcgtt 660 cccaccaaga aggacttggg atgcggtgac ccccatggtg tgtccatgtt ccccaacacc 720 ttgcacgaag accaagtgcg ctctgatgcc gctcgtgaat ggctcctccc caactaccag 780 cgtcccaacc tgcaagtcct cactggacgg tatgttggaa aggtcctgct cagccagaac 840 gctaccacac ctcgtgccgt tggcgtggaa ttcggcaccc acaagggcaa cacccacaac 900 gtctacgcta agcacgaggt cctcctggcc gctggatccg 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tgtcgacaat 1680 gctgcccgtg tgtatggtgt gcagggactg cgagtcatcg atggttctat tccccctacg 1740 caaatgtcgt cccatgttat gacggtcttt tatgccatgg ccttgaaggt tgcggatgcc 1800 atcttggcgg attatgcttc catgcagtga ctcgag 1836 <210> 38 <211> 1818 <212> DNA <213> Aspergillus niger <400> 38 atgcagactc tccttgtgag ctcgcttgtg gtctccctcg ctgcggccct cccacactac 60 atcaggagca atggcatcga agccagcctc ctgactgacc ccaaggaggt tgccggccgc 120 actgtcgact acatcatcgc tggtggaggt ctgactggac tcaccactgc tgcccgtctg 180 acggagaacc ccgatatcac tgtgcttgtc atcgaaagtg gctcctacga gtctgacaga 240 ggtcctatca ttgaggacct gaacgcttac ggtgacattt ttggcagcag tgtggaccac 300 gcctacgaga ctgtcgagct cgccaccaac aatcagactg cgctgatccg ctccggaaat 360 ggtctcggtg gctctaccct cgtcaacggt ggcacctgga ctcgccccca caaggcacaa 420 gttgactcat gggagaccgt cttcggaaat gagggctgga actgggacag cgtggccgcc 480 tactccctcc aggctgagcg tgctcgcgca ccaaatgcca aacagattgc tgctggccac 540 tactttaatg catcctgcca tggtatcaat ggtactgtcc acgccggacc ccgcgatacc 600 ggtgatgact actcccccat cgtcaaggct ctcatgagcg ctgtcgaaga caggggcgtt 660 cccaccaaga aggacttggg atgcggtgac ccccatggtg tgtccatgtt ccccaacacc 720 ttgcacgaag accaagtgcg ctctgatgcc gctcgtgaat ggctcctccc caactaccag 780 cgtcccaacc tgcaagtcct cactggacgg tatgttggaa aggtcctgct cagccagaac 840 gctaccacac ctcgtgccgt tggcgtggaa ttcggcaccc acaagggcaa cacccacaac 900 gtctacgcta agcacgaggt cctcctggcc gctggatccg ctgtctctcc caccatcctc 960 gaatattccg gtatcggaat gaagtccatt ctagagcctc ttggaattga caccgtcgtt 1020 gacctgcccg ttggtctcaa ccttcaggac cagaccacct ctaccgtccg ctcacgcatt 1080 acctccgccg gtgccggaca gggacaggcc gcttggttcg ctaccttcaa cgagaccttt 1140 ggcgactacg ccgaaaaggc tcacgagctg ctcaacacca agctggagca gtgggccgaa 1200 gaggccgtcg cccgtggcgg attccacaac accaccgctt tgctcatcca gtacgagaac 1260 taccgcgact ggatcgtcaa ggacaatgtc gcatactcgg aactcttcct cgacacggcc 1320 ggagtggcca gtttcgatgt gtgggatctt ctgcccttca ctagaggata cgtacacatc 1380 ctcgacaagg acccctacct ccgccatttc gcatacgacc ctcagtactt tctcaacgag 1440 cttgacctgc tcggccaggc tgccgccact cagctggccc gcaacatctc caactccggt 1500 gccatgcaaa cttatttcgc tggagagact attcccggtg acaacctcgc gtatgatgcc 1560 gacttgagcg cctgggttga gtatatcccg tacaacttcc gccctaacta ccatggtgtg 1620 ggtacttgct ccatgatgcc gaaggagatg ggcggtgttg tcgacaatgc tgcccgtgtg 1680 tatggtgtgc agggactgcg agtcatcgat ggttctattc cccctacgca aatgtcgtcc 1740 catgttatga cggtctttta tgccatggcc ttgaaggttg cggatgccat cttggcggat 1800 tatgcttcca tgcagtga 1818 <210> 39 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for PCR <400> 39 gatcagaagc ttaaaaaaat gtctactctc cttgtgagct cg 42 <210> 40 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for PCR <400> 40 gatcagctcg agtcactgca tggaagcata atc 33 <210> 41 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <220> <221> misc_feature <222> (21)..(23) <223> n is a, c, g, or t <400> 41 ccaccaacaa tcagactgcg nnnatccgct ccggaaatgg 40 <210> 42 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <220> <221> misc_feature <222> (21)..(23) <223> n is a, c, g, or t <400> 42 gctctaccct cgtcaacggt nnnacctgga ctcgcccc 38 <210> 43 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <220> <221> misc_feature <222> (16)..(18) <223> n is a, c, g, or t <400> 43 ctcgtcaacg gtggcnnntg gactcgcccc cac 33 <210> 44 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <220> <221> misc_feature <222> (19)..(21) <223> n is a, c, g, or t <400> 44 catggtatca atggtactnn ncacgccgga ccccgcg 37 <210> 45 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <220> <221> misc_feature <222> (20)..(22) <223> n is a, c, g, or t <400> 45 caaccttcag gaccagaccn nntctaccgt ccgctcac 38 <210> 46 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <220> <221> misc_feature <222> (19)..(21) <223> n is a, c, g, or t <400> 46 gtcgcatact cggaactcnn nctcgacacg gccggag 37 <210> 47 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <220> <221> misc_feature <222> (19)..(21) <223> n is a, c, g, or t <400> 47 gccggagtgg ccagtttcnn ngtgtgggat cttctgc 37 <210> 48 <211> 43 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <220> <221> misc_feature <222> (20)..(22) <223> n is a, c, g, or t <400> 48 catcctccgc catttcgcan nngaccctca gtactttctc aac 43 <210> 49 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <220> <221> misc_feature <222> (21)..(23) <223> n is a, c, g, or t <400> 49 cttatttcgc tggagagact nnncccggtg acaacctcgc 40 <210> 50 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <220> <221> misc_feature <222> (17)..(19) <223> n is a, c, g, or t <400> 50 cccgtacaac ttccgcnnna actaccatgg tgtgggtact tg 42 <210> 51 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <220> <221> misc_feature <222> (20)..(22) <223> n is a, c, g, or t <400> 51 gtacaacttc cgccctaacn nncatggtgt gggtacttgc tc 42 <210> 52 <211> 45 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <220> <221> misc_feature <222> (21)..(23) <223> n is a, c, g, or t <400> 52 ctacgcaaat gtcgtcccat nnnatgacgg tcttttatgc catgg 45 <210> 53 <211> 45 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <220> <221> misc_feature <222> (24)..(26) <223> n is a, c, g, or t <400> 53 ctacgcaaat gtcgtcccat gttnnnacgg tcttttatgc catgg 45 <210> 54 <211> 51 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for PCR <400> 54 gatcagctcg agtcaatggt gatggtgatg atgctgcatg gaagcataat c 51 <210> 55 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <400> 55 ctcgtcaacg gtggcgcttg gactcgcccc cac 33 <210> 56 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <400> 56 ccttcaggac cagaccgctt ctaccgtccg ctcac 35 <210> 57 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <400> 57 ggagtggcca gtttccatgt gtgggatctt ctgc 34 <210> 58 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for mutation <400> 58 cgcaaatgtc gtcccattct atgacggtct tttatgccat gg 42 <210> 59 <211> 605 <212> PRT <213> Aspergillus niger <400> 59 Met Ser Thr Leu Leu Val Ser Ser Leu Val Val Ser Leu Ala Ala Ala 1 5 10 15 Leu Pro His Tyr Ile Arg Ser Asn Gly Ile Glu Ala Ser Leu Leu Thr 20 25 30 Asp Pro Lys Glu Val Ala Gly Arg Thr Val Asp Tyr Ile Ile Ala Gly 35 40 45 Gly Gly Leu Thr Gly Leu Thr Thr Ala Ala Arg Leu Thr Glu Asn Pro 50 55 60 Asp Ile Thr Val Leu Val Ile Glu Ser Gly Ser Tyr Glu Ser Asp Arg 65 70 75 80 Gly Pro Ile Ile Glu Asp Leu Asn Ala Tyr Gly Asp Ile Phe Gly Ser 85 90 95 Ser Val Asp His Ala Tyr Glu Thr Val Glu Leu Ala Thr Asn Asn Gln 100 105 110 Thr Ala Leu Ile Arg Ser Gly Asn Gly Leu Gly Gly Ser Thr Leu Val 115 120 125 Asn Gly Gly Thr Trp Thr Arg Pro His Lys Ala Gln Val Asp Ser Trp 130 135 140 Glu Thr Val Phe Gly Asn Glu Gly Trp Asn Trp Asp Ser Val Ala Ala 145 150 155 160 Tyr Ser Leu Gln Ala Glu Arg Ala Arg Ala Pro Asn Ala Lys Gln Ile 165 170 175 Ala Ala Gly His Tyr Phe Asn Ala Ser Cys His Gly Ile Asn Gly Thr 180 185 190 Val His Ala Gly Pro Arg Asp Thr Gly Asp Asp Tyr Ser Pro Ile Val 195 200 205 Lys Ala Leu Met Ser Ala Val Glu Asp Arg Gly Val Pro Thr Lys Lys 210 215 220 Asp Leu Gly Cys Gly Asp Pro His Gly Val Ser Met Phe Pro Asn Thr 225 230 235 240 Leu His Glu Asp Gln Val Arg Ser Asp Ala Ala Arg Glu Trp Leu Leu 245 250 255 Pro Asn Tyr Gln Arg Pro Asn Leu Gln Val Leu Thr Gly Arg Tyr Val 260 265 270 Gly Lys Val Leu Leu Ser Gln Asn Ala Thr Thr Pro Arg Ala Val Gly 275 280 285 Val Glu Phe Gly Thr His Lys Gly Asn Thr His Asn Val Tyr Ala Lys 290 295 300 His Glu Val Leu Leu Ala Ala Gly Ser Ala Val Ser Pro Thr Ile Leu 305 310 315 320 Glu Tyr Ser Gly Ile Gly Met Lys Ser Ile Leu Glu Pro Leu Gly Ile 325 330 335 Asp Thr Val Val Asp Leu Pro Val Gly Leu Asn Leu Gln Asp Gln Thr 340 345 350 Thr Ser Thr Val Arg Ser Arg Ile Thr Ser Ala Gly Ala Gly Gln Gly 355 360 365 Gln Ala Ala Trp Phe Ala Thr Phe Asn Glu Thr Phe Gly Asp Tyr Ala 370 375 380 Glu 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Phe His Asn Thr Thr Ala Leu Leu Ile 405 410 415 Gln Tyr Glu Asn Tyr Arg Asp Trp Ile Val Lys Asp Asn Val Ala Tyr 420 425 430 Ser Glu Leu Phe Leu Asp Thr Ala Gly Val Ala Ser Phe His Val Trp 435 440 445 Asp Leu Leu Pro Phe Thr Arg Gly Tyr Val His Ile Leu Asp Lys Asp 450 455 460 Pro Tyr Leu Arg His Phe Ala Tyr Asp Pro Gln Tyr Phe Leu Asn Glu 465 470 475 480 Leu Asp Leu Leu Gly Gln Ala Ala Ala Thr Gln Leu Ala Arg Asn Ile 485 490 495 Ser Asn Ser Gly Ala Met Gln Thr Tyr Phe Ala Gly Glu Thr Ile Pro 500 505 510 Gly Asp Asn Leu Ala Tyr Asp Ala Asp Leu Ser Ala Trp Val Glu Tyr 515 520 525 Ile Pro Tyr Asn Phe Arg Pro Asn Tyr His Gly Val Gly Thr Cys Ser 530 535 540 Met Met Pro Lys Glu Met Gly Gly Val Val Asp Asn Ala Ala Arg Val 545 550 555 560 Tyr Gly Val Gln Gly Leu Arg Val Ile Asp Gly Ser Ile Pro Pro Thr 565 570 575 Gln Met Ser Ser His Pro Met Thr Val Phe Tyr Ala Met Ala Leu Lys 580 585 590 Val Ala Asp Ala Ile Leu Ala Asp Tyr Ala Ser Met Gln 595 600 605 <210> 62 <211> 1818 <212> DNA <213> Aspergillus niger <400> 62 atgtctactc tccttgtgag ctcgcttgtg gtctccctcg ctgcggccct cccacactac 60 atcaggagca atggcatcga agccagcctc ctgactgacc ccaaggaggt tgccggccgc 120 actgtcgact acatcatcgc tggtggaggt ctgactggac tcaccactgc tgcccgtctg 180 acggagaacc ccgatatcac tgtgcttgtc atcgaaagtg gctcctacga gtctgacaga 240 ggtcctatca ttgaggacct gaacgcttac ggtgacattt ttggcagcag tgtggaccac 300 gcctacgaga ctgtcgagct cgccaccaac aatcagactg cgctgatccg ctccggaaat 360 ggtctcggtg gctctaccct cgtcaacggt ggcacctgga ctcgccccca caaggcacaa 420 gttgactcat gggagaccgt cttcggaaat gagggctgga actgggacag cgtggccgcc 480 tactccctcc aggctgagcg tgctcgcgca ccaaatgcca aacagattgc tgctggccac 540 tactttaatg catcctgcca tggtatcaat ggtactgtcc acgccggacc ccgcgatacc 600 ggtgatgact actcccccat cgtcaaggct ctcatgagcg ctgtcgaaga caggggcgtt 660 cccaccaaga aggacttggg atgcggtgac ccccatggtg tgtccatgtt ccccaacacc 720 ttgcacgaag accaagtgcg ctctgatgcc gctcgtgaat ggctcctccc caactaccag 780 cgtcccaacc tgcaagtcct cactggacgg tatgttggaa aggtcctgct cagccagaac 840 gctaccacac ctcgtgccgt tggcgtggaa ttcggcaccc acaagggcaa cacccacaac 900 gtctacgcta agcacgaggt cctcctggcc gctggatccg ctgtctctcc caccatcctc 960 gaatattccg gtatcggaat gaagtccatt ctagagcctc ttggaattga caccgtcgtt 1020 gacctgcccg ttggtctcaa ccttcaggac cagaccacct ctaccgtccg ctcacgcatt 1080 acctccgccg gtgccggaca gggacaggcc gcttggttcg ctaccttcaa cgagaccttt 1140 ggcgactacg ccgaaaaggc tcacgagctg ctcaacacca agctggagca gtgggccgaa 1200 gaggccgtcg cccgtggcgg attccacaac accaccgctt tgctcatcca gtacgagaac 1260 taccgcgact ggatcgtcaa ggacaatgtc gcatactcgg aactcttcct cgacacggcc 1320 ggagtggcca gtttccatgt gtgggatctt ctgcccttca ctagaggata cgtacacatc 1380 ctcgacaagg acccctacct ccgccatttc gcatacgacc ctcagtactt tctcaacgag 1440 cttgacctgc tcggccaggc tgccgccact cagctggccc gcaacatctc caactccggt 1500 gccatgcaaa cttatttcgc tggagagact attcccggtg acaacctcgc gtatgatgcc 1560 gacttgagcg cctgggttga gtatatcccg tacaacttcc gccctaacta ccatggtgtg 1620 ggtacttgct ccatgatgcc gaaggagatg ggcggtgttg tcgacaatgc tgcccgtgtg 1680 tatggtgtgc agggactgcg agtcatcgat ggttctattc cccctacgca aatgtcgtcc 1740 cataggatga cggtctttta tgccatggcc ttgaaggttg cggatgccat cttggcggat 1800 tatgcttcca tgcagtga 1818 <210> 63 <211> 1818 <212> DNA <213> Aspergillus niger <400> 63 atgtctactc tccttgtgag ctcgcttgtg gtctccctcg ctgcggccct cccacactac 60 atcaggagca atggcatcga agccagcctc ctgactgacc ccaaggaggt tgccggccgc 120 actgtcgact acatcatcgc tggtggaggt ctgactggac tcaccactgc tgcccgtctg 180 acggagaacc ccgatatcac tgtgcttgtc atcgaaagtg gctcctacga gtctgacaga 240 ggtcctatca ttgaggacct gaacgcttac ggtgacattt ttggcagcag tgtggaccac 300 gcctacgaga ctgtcgagct cgccaccaac aatcagactg cgctgatccg ctccggaaat 360 ggtctcggtg gctctaccct cgtcaacggt ggcacctgga ctcgccccca caaggcacaa 420 gttgactcat gggagaccgt cttcggaaat gagggctgga actgggacag cgtggccgcc 480 tactccctcc aggctgagcg tgctcgcgca ccaaatgcca aacagattgc tgctggccac 540 tactttaatg catcctgcca tggtatcaat ggtactgtcc acgccggacc ccgcgatacc 600 ggtgatgact actcccccat cgtcaaggct ctcatgagcg ctgtcgaaga caggggcgtt 660 cccaccaaga aggacttggg atgcggtgac ccccatggtg tgtccatgtt ccccaacacc 720 ttgcacgaag accaagtgcg ctctgatgcc gctcgtgaat ggctcctccc caactaccag 780 cgtcccaacc tgcaagtcct cactggacgg tatgttggaa aggtcctgct cagccagaac 840 gctaccacac ctcgtgccgt tggcgtggaa ttcggcaccc acaagggcaa cacccacaac 900 gtctacgcta agcacgaggt cctcctggcc gctggatccg ctgtctctcc caccatcctc 960 gaatattccg gtatcggaat gaagtccatt ctagagcctc ttggaattga caccgtcgtt 1020 gacctgcccg ttggtctcaa ccttcaggac cagaccacct ctaccgtccg ctcacgcatt 1080 acctccgccg gtgccggaca gggacaggcc gcttggttcg ctaccttcaa cgagaccttt 1140 ggcgactacg ccgaaaaggc tcacgagctg ctcaacacca agctggagca gtgggccgaa 1200 gaggccgtcg cccgtggcgg attccacaac accaccgctt tgctcatcca gtacgagaac 1260 taccgcgact ggatcgtcaa ggacaatgtc gcatactcgg aactcttcct cgacacggcc 1320 ggagtggcca gtttccatgt gtgggatctt ctgcccttca ctagaggata cgtacacatc 1380 ctcgacaagg acccctacct ccgccatttc gcatacgacc ctcagtactt tctcaacgag 1440 cttgacctgc tcggccaggc tgccgccact cagctggccc gcaacatctc caactccggt 1500 gccatgcaaa cttatttcgc tggagagact attcccggtg acaacctcgc gtatgatgcc 1560 gacttgagcg cctgggttga gtatatcccg tacaacttcc gccctaacta ccatggtgtg 1620 ggtacttgct ccatgatgcc gaaggagatg ggcggtgttg tcgacaatgc tgcccgtgtg 1680 tatggtgtgc agggactgcg agtcatcgat ggttctattc cccctacgca aatgtcgtcc 1740 catttgatga cggtctttta tgccatggcc ttgaaggttg cggatgccat cttggcggat 1800 tatgcttcca tgcagtga 1818 <210> 64 <211> 1818 <212> DNA <213> Aspergillus niger <400> 64 atgtctactc tccttgtgag ctcgcttgtg gtctccctcg ctgcggccct cccacactac 60 atcaggagca atggcatcga agccagcctc ctgactgacc ccaaggaggt tgccggccgc 120 actgtcgact acatcatcgc tggtggaggt ctgactggac tcaccactgc tgcccgtctg 180 acggagaacc ccgatatcac tgtgcttgtc atcgaaagtg gctcctacga gtctgacaga 240 ggtcctatca ttgaggacct gaacgcttac ggtgacattt ttggcagcag tgtggaccac 300 gcctacgaga ctgtcgagct cgccaccaac aatcagactg cgctgatccg ctccggaaat 360 ggtctcggtg gctctaccct cgtcaacggt ggcacctgga ctcgccccca caaggcacaa 420 gttgactcat gggagaccgt cttcggaaat gagggctgga actgggacag cgtggccgcc 480 tactccctcc aggctgagcg tgctcgcgca ccaaatgcca aacagattgc tgctggccac 540 tactttaatg catcctgcca tggtatcaat ggtactgtcc acgccggacc ccgcgatacc 600 ggtgatgact actcccccat cgtcaaggct ctcatgagcg ctgtcgaaga caggggcgtt 660 cccaccaaga aggacttggg atgcggtgac ccccatggtg tgtccatgtt ccccaacacc 720 ttgcacgaag accaagtgcg ctctgatgcc gctcgtgaat ggctcctccc caactaccag 780 cgtcccaacc tgcaagtcct cactggacgg tatgttggaa aggtcctgct cagccagaac 840 gctaccacac ctcgtgccgt tggcgtggaa ttcggcaccc acaagggcaa cacccacaac 900 gtctacgcta agcacgaggt cctcctggcc gctggatccg ctgtctctcc caccatcctc 960 gaatattccg gtatcggaat gaagtccatt ctagagcctc ttggaattga caccgtcgtt 1020 gacctgcccg ttggtctcaa ccttcaggac cagaccacct ctaccgtccg ctcacgcatt 1080 acctccgccg gtgccggaca gggacaggcc gcttggttcg ctaccttcaa cgagaccttt 1140 ggcgactacg ccgaaaaggc tcacgagctg ctcaacacca agctggagca gtgggccgaa 1200 gaggccgtcg cccgtggcgg attccacaac accaccgctt tgctcatcca gtacgagaac 1260 taccgcgact ggatcgtcaa ggacaatgtc gcatactcgg aactcttcct cgacacggcc 1320 ggagtggcca gtttccatgt gtgggatctt ctgcccttca ctagaggata cgtacacatc 1380 ctcgacaagg acccctacct ccgccatttc gcatacgacc ctcagtactt tctcaacgag 1440 cttgacctgc tcggccaggc tgccgccact cagctggccc gcaacatctc caactccggt 1500 gccatgcaaa cttatttcgc tggagagact attcccggtg acaacctcgc gtatgatgcc 1560 gacttgagcg cctgggttga gtatatcccg tacaacttcc gccctaacta ccatggtgtg 1620 ggtacttgct ccatgatgcc gaaggagatg ggcggtgttg tcgacaatgc tgcccgtgtg 1680 tatggtgtgc agggactgcg agtcatcgat ggttctattc cccctacgca aatgtcgtcc 1740 catcctatga cggtctttta tgccatggcc ttgaaggttg cggatgccat cttggcggat 1800 tatgcttcca tgcagtga 1818

Claims (27)

  1. 미생물 유래 글루코스 옥시다제의 아미노산 서열에서, 하기 (3), (5), (7) 및 (12)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 아미노산이 다른 아미노산으로 치환된 아미노산 서열로서, 치환 후의 아미노산이, (3)의 아미노산에 대해서는 알라닌이고, (5)의 아미노산에 대해서는 알라닌이고, (7)의 아미노산에 대해서는 히스티딘이고, (12)의 아미노산에 대해서는 세린, 알기닌, 루신 또는 프롤린인, 서열번호 7 - 21 및 59 - 61 중 어느 하나의 아미노산 서열, 또는 상기 아미노산 서열에서, (3), (5), (7) 및 (12) 로 이루어진 군으로부터 선택되는 아미노산의 치환이 일어나는 위치 이외의 위치에서의 보존적 아미노산 치환을 포함하는 아미노산 서열로 이루어진, 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 기초가 되는 효소와 비교하여 글루코스 데하이드로게나제/글루코스 옥시다제의 활성비가 향상된 변이 효소:
    (3) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 132번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
    (5) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 353번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
    (7) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 446번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
    (12) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 582번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산.
  2. 제1항에 있어서, 상기 미생물 유래 글루코스 옥시다제의 아미노산 서열이 서열번호 1의 아미노산 서열인, 변이 효소.
  3. 제1항에 있어서, 치환되는 아미노산이 (3)의 아미노산, (7)의 아미노산 또는 (12)의 아미노산이거나, 또는 이들 중에서 선택되는 2 이상의 아미노산의 조합인, 변이 효소.
  4. 제1항에 있어서, 치환되는 아미노산이 (7)의 아미노산 및 (12)의 아미노산인, 변이 효소.
  5. 제1항에 있어서, 서열번호 7 - 21 및 59 - 61 중 어느 하나의 아미노산 서열로 이루어지는 변이 효소.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 기재된 변이 효소를 코딩하는 유전자.
  7. 제6항에 있어서, 서열번호 22 - 36 및 62 - 64 중 어느 하나의 염기 서열을 포함하는 유전자.
  8. 제6항에 따른 유전자를 포함하는 재조합 DNA.
  9. 제8항의 재조합 DNA를 포함하는 미생물.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 변이 효소를 사용하여 시료내 글루코스를 측정하는 글루코스 측정법.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 기재된 변이 효소를 포함하는 글루코스 측정용 시약.
  12. 제11항에 기재된 글루코스 측정용 시약을 포함하는 글루코스 측정용 키트.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 기재된 변이 효소를 사용하여, 공업 제품 또는 그 원료에서 글루코스 함량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 기재된 변이 효소를 포함하는 효소제.
  15. 단계 (i) 및 (ii)를 포함하는, 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 기초가 되는 효소와 비교하여 글루코스 데하이드로게나제/글루코스 옥시다제의 활성비가 향상된 변이 효소의 설계법:
    (i) 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger) 유래 글루코스 옥시다제인 변이 대상 효소의 아미노산 서열에서, 하기 (3), (5), (7) 및 (12)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 아미노산을 특정하는 단계:
    (3) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 132번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
    (5) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 353번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
    (7) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 446번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
    (12) 서열번호 1의 아미노산 서열에서 582번 위치의 아미노산에 해당되는 아미노산;
    (ii) 변이 대상 효소의 아미노산 서열을 기초로, 단계 (i)에서 특정된 아미노산 서열이 다른 아미노산으로 치환된 아미노산 서열을 구축하는 단계로서, 치환 후의 아미노산이, (3)의 아미노산에 대해서는 알라닌이고, (5)의 아미노산에 대해서는 알라닌이고, (7)의 아미노산에 대해서는 히스티딘이고, (12)의 아미노산에 대해서는 세린, 알기닌, 루신 또는 프롤린인, 단계.
  16. 제15항에 있어서,
    단계 (i)에서 치환되는 아미노산이 (3)의 아미노산, (7)의 아미노산 또는 (12)의 아미노산이거나, 또는 이들 중에서 선택되는 2 이상의 아미노산의 조합인, 변이 효소의 설계법.
  17. 제15항에 있어서,
    단계 (i)에서 치환되는 아미노산이 (7)의 아미노산 및 (12)의 아미노산인, 변이 효소의 설계법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 글루코스 옥시다제의 아미노산 서열이 서열번호 1의 아미노산 서열인, 변이 효소의 설계법.
  19. 하기 단계 (I) 내지 (III)을 포함하는, 변이 효소의 제조법:
    (I) 서열번호 7 - 21 및 59 - 61 중 어느 하나의 아미노산 서열, 또는 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 설계법에 따라 구축된 아미노산 서열을 코딩하는 핵산을 준비하는 단계;
    (II) 상기 핵산을 발현시키는 단계, 및
    (III) 발현 산물을 회수하는 단계.
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