KR20060016115A - Novel nitrile hydratase - Google Patents

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KR20060016115A
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아끼라 다마끼
신이찌로 나가사와
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아사히 가세이 가부시키가이샤
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Abstract

A process for producing an amide compound with the use of a nitrile hydratase of high thermal stability capable of maintaining high activity even in the presence of high-concentration nitrile compound as a substrate and amide compound as a product. A recombinant microbe was produced by searching for a novel microbe capable of expression of the desired nitrile hydratase in nature, obtaining relevant gene from cells of the microbe or treatment product thereof, performing cloning of the gene and introducing the same in a different type of microbe for expression. With the use thereof, nitrile compounds can be efficiently converted to corresponding amide compounds even by the reaction conducted at high temperature and in the presence of high-concentration nitrile compounds and high-concentration amide compounds.

Description

신규 니트릴 히드라타아제{NOVEL NITRILE HYDRATASE}New nitrile hydratase {NOVEL NITRILE HYDRATASE}

본 발명은 자연계에서 새롭게 단리한 미생물로부터 유래된 신규 니트릴 히드라타아제의 효소 촉매 작용에 의해 니트릴 화합물로부터 아미드 화합물을 제조하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for preparing amide compounds from nitrile compounds by enzymatic catalysis of novel nitrile hydratase derived from microorganisms newly isolated in nature.

니트릴 화합물의 니트릴기를 수화하여 아미드기로 변환해서 대응하는 아미드 화합물을 제조하는 기술에 있어서는 종래의 구리촉매에 의한 화학적인 방법 대신에 미생물의 효소를 촉매로서 이용할 방법이 주류를 이루어가고 있다. 그러한 효소는 일반적으로 니트릴 히드라타아제라고 불리는데, 최초의 보고 이래, 다수의 효소가 여러 가지 미생물로부터 발견되고 있다. 예를 들면 아르스로박터(Arthrobacter)속(Agricultural and Biological Chemistry Vol.44 p.2251-2252, 1980) 아그로박테리움(Agrobacterium)속(일본 특허공개 평05-103681), 아시네토박터(Acinetobacter)속(일본 특허공개 소61-282089), 에어로모나스(Aeromonas)속(일본 특허공개 평05-030983), 엔테로박터(Enterobacter)속(일본 특허공개 평05-236975), 에르위니아(Erwinia)속(일본 특허공개 평05-161496), 크산토박터(Xanthobacter)속(일본 특허공개 평05-161495), 클레브시엘라(Klebsiella)속(일본 특허공개 평05-030982), 코리네박테리움(Corynebacterium)속(일본 특허공개 소 54-129190, 후에 로도코커스속으로 판명), 슈도모나스(Pseudomonas)속(일본 특허공개 소58-86093), 시트로박터(Citrobacter)속(일본 특허공개 평05-030984), 스트렙토마이세스(Streptomyces)속(일본 특허공개 평05-236976), 바실루스(Bacillus)속(일본 특허공개 소51-86186, 일본 특허공개 평7-255494), 푸자리움속(일본 특허공개 평01-086889), 로도코커스(Rhodococcus)속(일본 특허공개 소63-137688, 일본 특허공개 평02-227069, 일본 특허공개 2002-369697, 일본 특허공개 평2-470), 리조비움(Rhizobium)속(일본 특허공개 평05-236977), 슈도노카르디아(Pseudonocardia)속(일본 특허공개 평8-56684) 등을 들 수 있다. 이들 효소는 그 아미노산 서열의 다양성에 근거하여 그 이화학적 성질도 다양하고, 각종 목적에 따라 연구가 진행되어 왔다. 이화학적 성질 중에서도 열, 또는 아미드 화합물 및 니트릴 화합물 등에의 안정성에 관한 해명이 진행되고 있는 예로서는 로도코커스·로도크로우스(Rhodococcus rhodochrous) J1주에 관한 문헌(European Journal of Biochemistry Vol.196 p.581-589, 1991. Applied and Microbiology Biotechnology Vol.40 p.189-195, 1993.), 슈도노카르디아·서모필라(Pseudonocardia thermophila) JCM3095주에 관한 문헌(일본 특허공개 평8-187092, Journal of Fermentation and Bioengineering Vol.83 p.474-477, 1997), 바실루스(Bacillus)속 BR449주에 관한 문헌(WO99/55719. Applied Biochemistry and Biotechnology Vol.77-79 p.671-679, 1999.), 바실루스(Bacillus)속 RAPc8주에 관한 문헌(Enzyme and Microbial Technology Vol.26 p.368-373, 2000. Extremophiles Vol.2 p.347-357, 1998), 바실루스·팔리다스(Bacillus palidus) Dac521주에 관한 문헌(Biochimica et Biophysica Acta Vol.1431 p.249-260, 1999), 바실루스·스미시(Bacillus smithii) SC-J05-1주에 관한 문헌(Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology Vol.20 220-226, 1998)을 들 수 있다.In the technique of producing a corresponding amide compound by hydrating the nitrile group of the nitrile compound and converting it into an amide group, a method of using a microorganism enzyme as a catalyst instead of the conventional chemical method using a copper catalyst is becoming the mainstream. Such enzymes are commonly called nitrile hydratase, and since the first reports, many enzymes have been found in various microorganisms. For example, the genus Arthrobacter (Agricultural and Biological Chemistry Vol. 44 p.2251-2252, 1980), the genus Agrobacterium (Japanese Patent Publication No. H05-103681), genus Acinetobacter (Japanese Patent Laid-Open No. 61-282089), Genus Aeromonas (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 05-030983), Enterobacter genus (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 05-236975), Erwinia genus (Japan Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-161496, Genus Xanthobacter (Japanese Patent Application Laid-open No. 05-161495), Klebsiella genus (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 05-0030982), Corynebacterium Genus (Japanese Patent Publication No. 54-129190, later identified as Rhodococcus), Pseudomonas genus (Japanese Patent Publication No. 58-86093), Citrobacter genus (Japanese Patent Publication No. 05-030984), Streptomyces genus (Japanese Patent Laid-Open No. 05-236976), Bacillus genus (Japanese Patent Laid-Open) 51-86186, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-255494, Fussumi (Japanese Patent Application Laid-open No. 01-086889), Rhodococcus genus (Japanese Patent Publication No. 63-137688, Japanese Patent Application Laid-Open No. 02-227069, Japan Japanese Patent Laid-Open No. 2002-369697, Japanese Patent Laid-Open No. 2-470), Rhizobium genus (Japanese Patent Laid-Open No. 05-236977), Pseudonocardia genus (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8-56684), etc. Can be mentioned. These enzymes have various physicochemical properties based on the diversity of their amino acid sequences, and research has been conducted for various purposes. Among the physicochemical properties, examples of the elucidation of the stability of heat, amide compounds, and nitrile compounds, etc., are being carried out. 589, 1991. Applied and Microbiology Biotechnology Vol. 40 p. 189-195, 1993.), Pseudonocardia thermothera JCM3095 (Japanese Patent Publication No. Hei 8-187092, Journal of Fermentation and Bioengineering Vol. 83 p.474-477, 1997), Bacillus genus BR449 strain (WO99 / 55719.Applied Biochemistry and Biotechnology Vol.77-79 p.671-679, 1999.), Bacillus Literature on RAPc8 strains (Enzyme and Microbial Technology Vol. 26 p. 368-373, 2000. Extremophiles Vol. 2 p.347-357, 1998), and Bacillus palidus (Dac521 strain) Biochimica et Biophysica Acta Vol. 1431 p. 249-260, 1999) Bacillus smithii SC-J05-1 (Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology Vol. 20 220-226, 1998) is mentioned.

한편, 이들 독특한 니트릴 히드라타아제를 이용해서 니트릴 화합물로 아미드 화합물을 공업적으로 제조할 때에는 아미드 화합물의 제조 비용에서 차지하는 상기 효소의 제조 비용이 중요한 문제이며, 이미 공업 수준으로 배양법을 확립한 숙주를 이용해서 생산을 하는 것이 바람직하다. 그래서, 유전자 공학의 수법에 의해 니트릴 히드라타아제를 대량으로 발현시키는 것을 목적으로, 유전자를 클로닝하는 시도가 검토되고 있다. 예를 들면 슈도모나스속(일본 특허공개 평3-251184), 로도코커스속(일본 특허공개 평2-119778, 일본 특허공개 평4-211379, 일본 특허공개 평09-00973, 일본 특허공개 평07-099980, 일본 특허공개 2001-069978), 리조비움속(일본 특허공개 평6-25296), 클레브시엘라속(일본 특허공개 평6-303971), 아크로모박터속(일본 특허공개 평08-266277), 슈도노카르디아속(일본 특허공개 평9-275978), 바실루스속(일본 특허공개 평09-248188) 등을 들 수 있다.On the other hand, when industrially producing an amide compound with a nitrile compound using these unique nitrile hydratases, the production cost of the enzyme, which accounts for the production cost of the amide compound, is an important problem. It is preferable to produce by using. Thus, attempts have been made to clone genes for the purpose of expressing a large amount of nitrile hydratase by a technique of genetic engineering. For example, Pseudomonas genus (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 3-251184), Rhodococcus genus (Japanese Laid-Open Patent No. Hei 2-119778, Japanese Patent Laid-Open No. 4-211379, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 09-00973, Japanese Patent Laid-Open No. 07-099980) , Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-069978), Rizobium genus (Japanese Patent Laid-Open No. 6-25296), Klebsiella genus (Japanese Patent Laid-Open No. 6-303971), Acromobacter genus (Japanese Patent Laid-open No. , Pseudonocardia genus (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 9-275978), Bacillus genus (Japanese Patent Laid-Open No. 09-248188), and the like.

효소의 이화학적 성질로서는 열 안정성이나 기질인 니트릴 화합물이나 생성물인 아미드 화합물의 고농도 존재하에서도 높은 활성을 유지하는 니트릴 히드라타아제가 바람직하고, 그 목적도 보고되어 있는데, 반응에 이용하는 효소의 실시 형태, 니트릴 화합물의 종류에 따라 그들의 절대치가 변동되는 수도 있어, 모든 것을 겸비한 효소는 발견되지 않았다. 또 향후의 진화 공학 등을 이용한 이화학적 성질의 개량의 소재로서도 지금까지 기원이 없으며 다양한 효소의 개발이 요망된다.As the physicochemical properties of the enzyme, nitrile hydratase that maintains high activity even in the presence of high concentrations of a nitrile compound, which is a thermal stability or a substrate, and an amide compound, which is a product, is preferred, and its purpose is also reported. Their absolute values may vary depending on the type of nitrile compound, so no enzyme was found. In addition, as a material for improving physicochemical properties using evolutionary engineering in the future, there is no origin so far and development of various enzymes is desired.

진화 공학을 이용한 이화학적 성질의 개량에 유전자의 클로닝과 발현이 필요한 것은 말할 필요도 없고, 전술한 아미드 화합물 제조에 있어서의 효소의 생산과 관계되는 비용적인 제약으로부터도 배양법이 확립된 숙주를 이용한 유전자 재조합균의 제작이 요망된다.It goes without saying that cloning and expression of genes are necessary for improvement of physicochemical properties using evolutionary engineering, and genes using a host whose culture method is established from the cost constraints related to the production of enzymes in the amide compound preparation described above. The production of recombinant bacteria is desired.

즉, 본 발명의 목적은 열이나 고농도 화합물에 대한 안정성이 높은 니트릴 히드라타아제를 자연계에서 단리하고, 상기 효소의 생산 방법 및 상기 효소를 이용한 니트릴 화합물로부터의 대응하는 아미드 화합물의 제조 방법을 제공하는 것이다. 또한 그 효소의 아미노산 서열 및 유전자 서열을 제공하고, 상기 유전자를 포함하는 재조합 플라스미드, 상기 재조합 플라스미드를 포함하는 형질전환 균주, 상기 형질전환 균주를 이용한 상기 효소의 생산 방법 및 상기 형질전환 균주를 이용한 니트릴 화합물로부터의 대응하는 아미드 화합물의 제조 방법을 제공하는 것이다. 또 상기 재조합체의 니트릴 히드라타아제 효소를 보다 활성화하는 작용을 가지는 단백질의 아미노산 서열 및 유전자 서열도 제공한다.That is, an object of the present invention is to isolate nitrile hydratase having high stability against heat and high concentration compounds in nature, and to provide a method for producing the enzyme and a method for producing a corresponding amide compound from the nitrile compound using the enzyme. will be. Also provided is an amino acid sequence and a gene sequence of the enzyme, a recombinant plasmid containing the gene, a transformed strain comprising the recombinant plasmid, the production method of the enzyme using the transformed strain and a nitrile using the transformed strain It is to provide a process for preparing the corresponding amide compound from the compound. It also provides an amino acid sequence and a gene sequence of a protein having a function of activating the nitrile hydratase enzyme of the recombinant.

본 발명자 등은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 사이타마현의 온천 근방에 있는 토양에서 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는 미생물로서 지오바실루스·서모글루코시데시우스(Geobacillus thermoglucosidasius)를 발견했다. 또한 지오바실루스속의 미생물이 니트릴 히드라타아제를 가지고, 니트릴 히드라타아제 활성을 나타내는 것은 지금까지 알려져 있지 않고, 또한 본 미생물의 배양에 통상 이용하는 65℃라고 하는 온도는 종래의 니트릴 히드라타아제를 가지는 호열균의 통상의 배양 온도(45℃ 내지 60℃)를 넘는 것이다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly examining in order to solve the said subject, the present inventor discovered Geobacillus thermoglucosidasius as a microorganism which has nitrile hydratase activity in the soil near the hot spring of Saitama. In addition, it is not known so far that the microorganism of the genus Geobacillus has nitrile hydratase and exhibits nitrile hydratase activity, and the temperature of 65 ° C which is usually used for cultivation of the microorganism has a conventional nitrile hydratase. It is more than normal culture temperature (45-60 degreeC) of bacteria.

또 상기 미생물로부터 니트릴 히드라타아제 효소를 정제하고, 그 니트릴 히드라타아제 활성이 열이나 고농도의 니트릴 화합물 및 아미드 화합물에 대해서 높은 안정성을 겸비하는 것을 나타냈다. 또 정제한 효소의 각 서브유닛의 N말단의 아미노산 서열을 기초로 상기 미생물의 염색체 DNA로부터 니트릴 히드라타아제 유전자를 단리하고, 그 아미노산 서열 및 유전자 서열을 처음으로 분명히 한 결과, 기지의 니트릴 히드라타아제와의 상동성은 매우 낮은 것이 판명되었다. 또 그 유전자 하류에 존재하는 활성화 단백질로 추정되는 유전자 서열을 동시에 발현함으로써 상기 효소를 대량으로 발현하는 유전자 재조합 균주를 작출하는 것에도 성공하여 본 발명을 달성하기에 이르렀다.In addition, the nitrile hydratase enzyme was purified from the microorganism, and the nitrile hydratase activity was shown to have high stability with respect to heat and high concentration of nitrile compound and amide compound. Moreover, based on the amino acid sequence of the N terminal of each subunit of the purified enzyme, the nitrile hydratase gene was isolated from the chromosomal DNA of the said microorganism, and the amino acid sequence and gene sequence were made clear for the first time, and the known nitrile hydrata was known. The homology with Aze was found to be very low. Furthermore, by simultaneously expressing a gene sequence presumed to be an activating protein present downstream of the gene, the present inventors have also succeeded in constructing a recombinant strain expressing a large amount of the enzyme, thereby achieving the present invention.

즉, 본 발명은 이하를 제공하는 것이다.That is, this invention provides the following.

(1) 하기의 이화학적 성질을 가지는 것을 특징으로 하는 단백질을 코딩하는 DNA.(1) A DNA encoding a protein having the following physicochemical properties.

(a) 니트릴 히드라타아제 활성을 가진다. (a) has nitrile hydratase activity.

(b) 기질 특이성:아크릴로니트릴, 아디포니트릴, 아세토니트릴, 이소부티로니트릴, n-발레로니트릴, n-부티로니트릴, 벤조니트릴, 헥산니트릴을 기질로 해서 활성을 나타낸다. (b) Substrate specificity: It shows activity based on acrylonitrile, adipononitrile, acetonitrile, isobutyronitrile, n-valeronitrile, n-butyronitrile, benzonitrile and hexanenitrile as a substrate.

(c) 분자량:적어도 하기 2종류의 서브유닛으로 구성되는 단백질로서, 각 서브유닛의 환원형 SDS-폴리아크릴아미드 전기 영동에 의한 분자량이 이하와 같다. (c) Molecular weight: A protein composed of at least the following two types of subunits, the molecular weight of each subunit being reduced SDS-polyacrylamide electrophoresis as follows.

서브유닛 α 분자량     25000±2000     Subunit α Molecular weight 25000 ± 2000

서브유닛 β 분자량     28000±2000     Subunit β Molecular weight 800028000 ± 2000

(d) 열 안정성:수액 중의 효소를 70℃의 온도로 30분 가열 후에, 가열 전의 35% 이상의 활성이 잔존한다. (d) Thermal Stability: After heating the enzyme in the sap at a temperature of 70 ° C. for 30 minutes, 35% or more of activity before heating remains.

(e) 6중량%의 아크릴로니트릴을 기질로 해도 그 이하의 기질 농도 시에 비해 활성이 감소하지 않는다. (e) Even if 6 wt% of acrylonitrile is used as the substrate, the activity is not decreased as compared with the substrate concentration below that.

(f) 35중량%의 아크릴아미드 수용액 중에서도 아크릴로니트릴을 기질로 한 활성을 가진다. (f) It has the activity which used acrylonitrile as a substrate also in 35 weight% of acrylamide aqueous solution.

(2) 하기의 (A) 또는 (B) 중 어느 하나의 DNA.(2) The DNA of any one of the following (A) or (B).

(A) 서열 목록의 서열 번호 1 기재의 아미노산 서열을 코딩하는 α서브유닛 유전자를 함유하는 염기 서열과, 서열 목록의 서열 번호 2 기재의 아미노산 서열을 코딩하는 β서브유닛 유전자를 함유하는 염기 서열의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 DNA. (A) a base sequence containing an α subunit gene encoding an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 of the sequence listing, and a base sequence containing a β subunit gene encoding an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 of the sequence listing; DNA, characterized in that it comprises a combination.

(B) 서열 목록의 서열 번호 1 기재의 아미노산 서열을 함유하는 α서브유닛과, 서열 목록의 서열 번호 2 기재의 아미노산 서열을 함유하는 β서브유닛 중 어느 한쪽, 또는 양쪽 각각에 있어서, 하나 또는 복수 개의 아미노산에 치환, 결손, 부가, 번역 후 수식이 되어 있고, 그 개변되거나 개변되지 않은 α서브유닛과, 개변되거나 개변되지 않은 β서브유닛을 함유하고, 또 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는 단백질을 코딩하는 DNA. (B) one or more of any one or both of the α subunit containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 of the Sequence Listing and the β subunit containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 of the Sequence Listing; The amino acid of dog is substituted, deleted, added, and post-translationally modified, and contains the modified or unmodified α subunit and the modified or unmodified β subunit and encodes a protein having nitrile hydratase activity. DNA.

(3) 하기의 (C) 또는 (D) 중 어느 하나의 DNA.(3) The DNA of any one of the following (C) or (D).

(C) 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 695-1312위의 서열을 포함하는 DNA와, 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 1-681위의 서열을 포함하는 DNA의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 DNA. (C) a combination of a DNA comprising a sequence at positions 695-1312 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing and a DNA containing a sequence at positions 1-681 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing DNA, characterized in that.

(D) 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 695-1312위의 서열을 포함하는 DNA, 또는 그 DNA에 대해서 엄격한 조건 하에서 혼성화한 DNA 중 어느 하나의 DNA가 코딩하는 α서브유닛과, 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 1-681위의 서열을 포함하는 DNA, 또는 그 DNA에 대해서 엄격한 조건 하에서 혼성화한 DNA 중 어느 하나의 DNA가 코딩하는 β서브유닛을 함유하고, 또 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는 단백질을 코딩하는 DNA. 단, 상기 (C)가 되는 경우는 제외한다. (D) α subunit encoded by DNA containing DNA sequence of positions 695-1312 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing or DNA hybridized under stringent conditions with respect to the DNA; And a β subunit encoded by any one of DNAs containing the sequences of positions 1-681 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 or DNA hybridized under strict conditions with respect to the DNA, and further including nitrile hydratase. DNA encoding a protein having activity. However, the case where it becomes said (C) is excluded.

(4) 서열 목록의 서열 번호 4 기재의 아미노산 서열을 코딩하는 염기 서열을 포함하는 DNA, 또는 그 아미노산 서열 중의 하나 또는 복수 개의 아미노산에 치환, 결손, 부가, 번역 후 수식이 되어 있고, 또한 니트릴 히드라타아제의 활성화에 관여하는 것을 특징으로 하는 단백질을 코딩하는 DNA 중 어느 하나의 DNA가 추가로 조합되어 있는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항 기재의 DNA.(4) The DNA containing the nucleotide sequence encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing or one or more amino acids in the amino acid sequence has been substituted, deleted, added, or post-translationally modified, and further, nitrile hydra The DNA according to any one of (1) to (3), wherein the DNA of any one of the DNAs encoding a protein that is involved in the activation of the ptase is further combined.

(5) 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 1325-1663위의 서열을 포함하는 DNA, 또는 그 DNA에 대해서 엄격한 조건 하에서 혼성화하고 또한 니트릴 히드라타아제 활성화에 관여하는 것을 특징으로 하는 단백질을 코딩하는 DNA 중 어느 하나의 DNA가 추가로 조합되어 있는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항 기재의 DNA.(5) Encoding a DNA comprising the sequence No. 1325-1663 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the Sequence Listing, or a hybridizing DNA under stringent conditions and participating in nitrile hydratase activation The DNA according to any one of (1) to (3), wherein the DNA of any one of DNAs is further combined.

(6) 서열 목록의 서열 번호 1 기재의 아미노산 서열을 코딩하는 니트릴 히드라타아제의 α서브유닛 유전자를 함유하는 DNA.(6) DNA containing α subunit gene of nitrile hydratase encoding amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in Sequence Listing.

(7) 서열 목록의 서열 번호 2 기재의 아미노산 서열을 코딩하는 니트릴 히드라타아제의 β서브유닛 유전자를 함유하는 DNA.(7) DNA containing β subunit gene of nitrile hydratase encoding amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 in Sequence Listing.

(8) 서열 목록의 서열 번호 4 기재의 아미노산 서열을 코딩하는 니트릴 히드라타아제의 활성화에 관여하는 것을 특징으로 하는 유전자를 함유하는 DNA.(8) DNA containing a gene characterized by being involved in the activation of nitrile hydratase encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 in the Sequence Listing.

(9) 상기 DNA가 지오바실루스(Geobacillus)속 유래인 (1) 내지 (8) 중 어느 한 항 기재의 DNA.(9) The DNA according to any one of (1) to (8), wherein the DNA is derived from the genus Geobacillus.

(10) 상기 DNA가 지오바실루스·서모글루코시데시우스(Geobacillus thermoglucosidasius)종 유래인 (1) 내지 (8) 중 어느 한 항 기재의 DNA.(10) The DNA according to any one of (1) to (8), wherein the DNA is derived from a Geobacillus thermoglucosidasius species.

(11) 상기 DNA가 지오바실루스·서모글루코시데시우스(Geobacillus thermoglucosidasius) Q-6주(FERM BP-08658) 유래인 (1) 내지 (8) 중 어느 한 항 기재의 DNA.(11) The DNA according to any one of (1) to (8), wherein the DNA is derived from Geobacillus thermoglucosidasius Q-6 strain (FERM BP-08658).

(12) (1) 내지 (11) 중 어느 한 항 기재의 DNA를 조립한 재조합 벡터.(12) The recombinant vector which assembled | assembled the DNA of any one of (1)-(11).

(13) (1) 내지 (11) 중 어느 한 항 기재의 DNA에 의해 형질전환된 미생물, 또는 지오바실루스·서모글루코시데시우스(Geobacillus thermoglucosidasius) Q-6주(FERM BP-08658) 및 그 변이체 중 어느 하나의 미생물.(13) Among microorganisms transformed with DNA according to any one of (1) to (11), or Geobacillus thermoglucosidasius (QM-6 strain) (FERM # BP-08658) and variants thereof Which one microorganism.

(14) (1) 내지 (11) 중 어느 한 항 기재의 DNA에 의해 형질전환된 미생물을 배지에서 배양하는 것을 특징으로 하는 상기 단백질, 또는 상기 단백질을 함유하는 균체 처리물의 제조 방법.(14) A method for producing the above-mentioned protein or cell-containing cell-treated product, wherein the microorganism transformed with the DNA according to any one of (1) to (11) is cultured in a medium.

(15) 지오바실루스속에 속하고 하기의 이화학적 성질을 가지는 단백질을 생산할 수 있는 미생물을 배지에서 배양하는 것을 특징으로 하는 상기 단백질, 또는 상기 단백질을 함유하는 균체 처리물의 제조 방법.(15) A method for producing the protein, or a cell-containing treatment product, comprising culturing a microorganism belonging to the genus Geobacilli and capable of producing a protein having the following physicochemical properties in a medium.

(a) 니트릴 히드라타아제 활성을 가진다. (a) has nitrile hydratase activity.

(b) 기질 특이성:아크릴로니트릴, 아디포니트릴, 아세토니트릴, 이소부티로니트릴, n-발레로니트릴, n-부티로니트릴, 벤조니트릴, 헥산니트릴을 기질로 해서 활성을 나타낸다. (b) Substrate specificity: It shows activity based on acrylonitrile, adipononitrile, acetonitrile, isobutyronitrile, n-valeronitrile, n-butyronitrile, benzonitrile and hexanenitrile as a substrate.

(c) 분자량:적어도 하기 2종류의 서브유닛으로 구성되는 단백질로서, 각 서브유닛의 환원형 SDS-폴리아크릴아미드 전기 영동에 의한 분자량이 이하와 같다. (c) Molecular weight: A protein composed of at least the following two types of subunits, the molecular weight of each subunit being reduced SDS-polyacrylamide electrophoresis as follows.

서브유닛 α 분자량    25000±2000      Subunit α Molecular weight 25000 ± 2000

서브유닛 β 분자량    28000±2000      Subunit β Molecular weight 28000 ± 2000

 (d) 열 안정성:수액 중의 효소를 70℃의 온도로 30분 가열 후에, 가열 전의 35% 이상의 활성이 잔존한다.(d) Thermal Stability: After heating the enzyme in the sap at a temperature of 70 ° C. for 30 minutes, 35% or more of activity before heating remains.

 (e) 6중량%의 아크릴로니트릴을 기질로 해도 그 이하의 기질 농도 시에 비해 활성이 감소하지 않는다.(e) Even if 6 wt% of acrylonitrile is used as the substrate, the activity is not decreased as compared with the substrate concentration below that.

 (f) 35중량%의 아크릴아미드 수용액 중에서도 아크릴로니트릴을 기질로 한 활성을 가진다.(f) It has the activity which used acrylonitrile as a substrate also in 35 weight% of acrylamide aqueous solution.

(16) (14) 또는 (15)에 기재된 것 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 배양된 미생물로부터 취득된, 상기 단백질, 또는 상기 단백질을 함유하는 균체 처리물.(16) The said protein obtained from the microorganism cultured by the manufacturing method in any one of (14) or (15), or the cell processed material containing the said protein.

(17) 하기의 이화학적 성질을 가지는 것을 특징으로 하는 단백질.(17) A protein having the following physicochemical properties.

 (a) 니트릴 히드라타아제 활성을 가진다.(a) has nitrile hydratase activity.

 (b) 기질 특이성:아크릴로니트릴, 아디포니트릴, 아세토니트릴, 이소부티로니트릴, n-발레로니트릴, n-부티로니트릴, 벤조니트릴, 헥산니트릴을 기질로 해서 활성을 나타낸다.(b) Substrate specificity: It shows activity based on acrylonitrile, adipononitrile, acetonitrile, isobutyronitrile, n-valeronitrile, n-butyronitrile, benzonitrile and hexanenitrile as a substrate.

 (c) 분자량:적어도 하기 2종류의 서브유닛으로 구성되는 단백질로서, 각 서브유닛의 환원형 SDS-폴리아크릴아미드 전기 영동에 의한 분자량이 이하와 같다.(c) Molecular weight: A protein composed of at least the following two types of subunits, the molecular weight of each subunit being reduced SDS-polyacrylamide electrophoresis as follows.

서브유닛 α 분자량    25000±2000     Subunit α Molecular weight 25000 ± 2000

서브유닛 β 분자량    28000±2000     Subunit β Molecular weight 28000 ± 2000

 (d) 열 안정성:수액 중의 효소를 70℃의 온도로 30분 가열 후에, 가열 전의 35% 이상의 활성이 잔존한다.(d) Thermal Stability: After heating the enzyme in the sap at a temperature of 70 ° C. for 30 minutes, 35% or more of activity before heating remains.

 (e) 6중량%의 아크릴로니트릴을 기질로 해도 그 이하의 기질 농도 시에 비해 활성이 감소하지 않는다.(e) Even if 6 wt% of acrylonitrile is used as the substrate, the activity is not decreased as compared with the substrate concentration below that.

 (f) 35중량%의 아크릴아미드 수용액 중에서도 아크릴로니트릴을 기질로 한 활성을 가진다.(f) It has the activity which used acrylonitrile as a substrate also in 35 weight% of acrylamide aqueous solution.

(18) 하기의 (A) 또는 (B) 중 어느 하나의 단백질.(18) The protein of any one of the following (A) or (B).

 (A) 서열 목록의 서열 번호 1 기재의 아미노산 서열을 함유하는 α서브유닛과, 서열 목록의 서열 번호 2 기재의 아미노산 서열을 함유하는 β서브유닛을 함유하는 것을 특징으로 하는 단백질.(A) A protein comprising α subunit containing an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 of the sequence listing and β subunit containing an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 of the sequence listing.

 (B) 서열 목록의 서열 번호 1 기재의 아미노산 서열을 함유하는 α서브유닛과, 서열 목록의 서열 번호 2 기재의 아미노산 서열을 함유하는 β서브유닛 중 어느 한쪽, 또는 양쪽 각각에 있어서, 하나 또는 복수 개의 아미노산의 치환, 결손, 부가, 번역 후 수식이 되어 있고, 그 개변되거나 개변되지 않은 α서브유닛과, 개변되거나 개변되지 않은 β서브유닛을 함유하고, 또 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는 단백질.(B) one or more of any one or both of the α subunit containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 of the Sequence Listing and the β subunit containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 of the Sequence Listing; A protein having a substitution, deletion, addition and post-translational modification of an amino acid of a dog, the modified or unmodified α subunit, and a modified or unmodified β subunit, and having nitrile hydratase activity.

(19) 하기의 (C) 또는 (D) 중 어느 하나의 단백질.(19) The protein of any one of the following (C) or (D).

 (C) 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 695-1312위의 서열을 포함하는 DNA가 코딩하는 α서브유닛과, 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 1-681위의 서열을 포함하는 DNA가 코딩하는 β서브유닛을 함유하는 것을 특징으로 하는 단백질.(C) an α subunit encoded by a DNA comprising a sequence at positions 695-1312 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing, and a sequence at position 1-681 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing A protein comprising β-subunit encoded by DNA.

(D) 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 695-1312위의 서열을 포함하는 DNA, 또는 그 DNA에 대해서 엄격한 조건 하에서 혼성화한 DNA 중 어느 하나의 DNA가 코딩하는 α서브유닛과, 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 1-681위의 서열을 포함하는 DNA, 또는 그 DNA에 대해서 엄격한 조건 하에서 혼성화한 DNA 중 어느 하나의 DNA가 코딩하는 β서브유닛을 함유하고, 또 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는 단백질. 단, 상기 (C)가 되는 경우는 제외한다. (D) α subunit encoded by DNA containing DNA sequence of positions 695-1312 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing or DNA hybridized under stringent conditions with respect to the DNA; And a β subunit encoded by any one of DNAs containing the sequences of positions 1-681 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 or DNA hybridized under strict conditions with respect to the DNA, and further including nitrile hydratase. Protein with activity. However, the case where it becomes said (C) is excluded.

(20) 적어도 서열 목록의 서열 번호 1 기재의 아미노산 서열인 α서브유닛을 함유하는 폴리펩티드 또는 번역 후 수식된 것과, 서열 목록의 서열 번호 2 기재의 아미노산 서열인 β서브유닛을 함유하는 폴리펩티드 또는 번역 후 수식된 것 중 어느 한쪽, 또는 양쪽을 함유하는 것을 특징으로 하는 단백질.(20) a polypeptide containing α subunit which is at least the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing or a post-translationally modified polypeptide and a polypeptide containing β subunit which is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 in the sequence listing or post-translation A protein containing any one or both of the modified.

(21) 하기의 이화학적 성질을 가지는 단백질, 또는 상기 단백질을 함유하는 균체 처리물을 니트릴 화합물에 작용시켜 상기 니트릴 화합물로부터 유도되는 아미드 화합물을 취득하는 것을 특징으로 하는 아미드 화합물의 제조 방법.(21) A method for producing an amide compound, characterized by obtaining an amide compound derived from the nitrile compound by acting on a nitrile compound with a protein having the following physicochemical properties or a cell-treated product containing the protein.

 (a) 니트릴 히드라타아제 활성을 가진다.(a) has nitrile hydratase activity.

 (b) 기질 특이성:아크릴로니트릴, 아디포니트릴, 아세토니트릴, 이소부티로니트릴, n-발레로니트릴, n-부티로니트릴, 벤조니트릴, 헥산니트릴을 기질로 해서 활성을 나타낸다.(b) Substrate specificity: It shows activity based on acrylonitrile, adipononitrile, acetonitrile, isobutyronitrile, n-valeronitrile, n-butyronitrile, benzonitrile and hexanenitrile as a substrate.

 (c) 분자량:적어도 하기 2종류의 서브유닛으로 구성되는 단백질로서, 각 서브유닛의 환원형 SDS-폴리아크릴아미드 전기 영동에 의한 분자량이 이하와 같다.(c) Molecular weight: A protein composed of at least the following two types of subunits, the molecular weight of each subunit being reduced SDS-polyacrylamide electrophoresis as follows.

서브유닛 α 분자량    25000±2000      Subunit α Molecular weight 25000 ± 2000

서브유닛 β 분자량    28000±2000      Subunit β Molecular weight 28000 ± 2000

 (d) 열 안정성:수액 중의 효소를 70℃의 온도로 30분 가열 후에, 가열 전의 35% 이상의 활성이 잔존한다.(d) Thermal Stability: After heating the enzyme in the sap at a temperature of 70 ° C. for 30 minutes, 35% or more of activity before heating remains.

 (e) 6중량%의 아크릴로니트릴을 기질로 해도 그 이하의 기질 농도 시에 비해 활성이 감소하지 않는다.(e) Even if 6 wt% of acrylonitrile is used as the substrate, the activity is not decreased as compared with the substrate concentration below that.

 (f) 35중량%의 아크릴아미드 수용액 중에서도 아크릴로니트릴을 기질로 한 활성을 가진다.(f) It has the activity which used acrylonitrile as a substrate also in 35 weight% of acrylamide aqueous solution.

(22) (1) 내지 (11) 중 어느 한 항 기재의 DNA에 의해 형질전환된 미생물, 또는 지오바실루스속에 속하고 하기의 이화학적 성질을 가지는 단백질을 생산할 수 있는 미생물 중 어느 하나를 배지에서 배양해서 얻은 단백질, 또는 상기 단백질을 함유하는 균체 처리물인 것을 특징으로 하는 아미드 화합물의 제조 방법.(22) Cultivating any of the microorganisms transformed by the DNA according to any one of (1) to (11), or a microorganism belonging to the genus Geobacillus and capable of producing a protein having the following physicochemical properties: And a method for producing an amide compound, characterized in that it is a protein obtained by treatment or a cell processing product containing the protein.

 (a) 니트릴 히드라타아제 활성을 가진다.(a) has nitrile hydratase activity.

 (b) 기질 특이성:아크릴로니트릴, 아디포니트릴, 아세토니트릴, 이소부티로니트릴, n-발레로니트릴, n-부티로니트릴, 벤조니트릴, 헥산니트릴을 기질로 해서 활성을 나타낸다.(b) Substrate specificity: It shows activity based on acrylonitrile, adipononitrile, acetonitrile, isobutyronitrile, n-valeronitrile, n-butyronitrile, benzonitrile and hexanenitrile as a substrate.

 (c) 분자량:적어도 하기 2종류의 서브유닛으로 구성되는 단백질로서, 각 서브유닛의 환원형 SDS-폴리아크릴아미드 전기 영동에 의한 분자량이 이하와 같다.(c) Molecular weight: A protein composed of at least the following two types of subunits, the molecular weight of each subunit being reduced SDS-polyacrylamide electrophoresis as follows.

서브유닛 α 분자량    25000±2000     Subunit α Molecular weight 25000 ± 2000

서브유닛 β 분자량    28000±2000     Subunit β Molecular weight 28000 ± 2000

 (d) 열 안정성:수액 중의 효소를 70℃의 온도로 30분 가열 후에, 가열 전의 35% 이상의 활성이 잔존한다.(d) Thermal Stability: After heating the enzyme in the sap at a temperature of 70 ° C. for 30 minutes, 35% or more of activity before heating remains.

 (e) 6중량%의 아크릴로니트릴을 기질로 해도 그 이하의 기질 농도 시에 비해 활성이 감소하지 않는다.(e) Even if 6 wt% of acrylonitrile is used as the substrate, the activity is not decreased as compared with the substrate concentration below that.

 (f) 35중량%의 아크릴아미드 수용액 중에서도 아크릴로니트릴을 기질로 한 활성을 가진다.(f) It has the activity which used acrylonitrile as a substrate also in 35 weight% of acrylamide aqueous solution.

도 1은 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6(Geobacillus thermoglucosidasius Q-6)주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛, α서브유닛 및 하류 유전자군의 유전자 구성 및 제한 효소 지도를 나타낸다. 콜로니 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The gene composition and restriction enzyme map of the nitrile hydratase (beta) subunit, (alpha) subunit, and downstream gene group of the geobacillus thermoglucosidasius Q-6 (Geobacillus thermoglucosidasius Q-6) strain are shown. Colony

혼성화로 취득한 단편(Hin 2.3) 및, 대장균에서의 발현에 이용한 단편(βα, βα1, βα12)의 위치를 나타냈다.The positions of fragments (Hin 2.3) obtained by hybridization and fragments (βα, βα1, βα12) used for expression in E. coli were shown.

<발명의 실시하기 위한 최선의 형태>Best Mode for Carrying Out the Invention

우선 본 발명의 니트릴 히드라타아제를 설명한다. 본 발명에 있어서 니트릴 히드라타아제 활성을 가진다는 것은 아세토니트릴에서는 아세트아미드, n-프로피오니트릴에서는 n-프로피오아미드, 아크릴로니트릴에서는 아크릴아미드와 같이 니트릴 화합물에 수분자를 부가시켜 아미드 화합물로 변환시키는 활성을 가진다는 것이다. 또 생성한 화합물은 액체 크로마토그래피로 분취한 후, 가스 크로마토그래피/질량 분석(GC/MS), 적외 흡수스펙트럼(IR) 및 핵자기 공명 스펙트럼(NMR) 등을 이용해서 분류한다.First, the nitrile hydratase of this invention is demonstrated. In the present invention, having nitrile hydratase activity is converted to an amide compound by adding water to a nitrile compound such as acetamide in acetonitrile, n-propioamide in n-propionitrile and acrylamide in acrylonitrile. To have activity. The produced compound is fractionated by liquid chromatography, and then classified using gas chromatography / mass spectrometry (GC / MS), infrared absorption spectrum (IR), nuclear magnetic resonance spectrum (NMR), and the like.

본 발명에 있어서 니트릴 히드라타아제 활성을 측정함에 있어서는 예를 들면 0.1중량%의 니트릴 화합물 용액(0.05M-인산 완충액 pH7.7) 1㎖에 니트릴 히드라타아제 효소 용액 10㎕를 가하고, 반응 온도 27℃ 내지 60℃에서 1분 내지 60분간 보온한 후, 0.1㎖의 1N HCl를 가함으로써 반응을 정지시키고, 반응액의 일부를 액체 크로마토그래피로 분석해서 아미드 화합물의 생성의 유무를 검정할 수 있다.In measuring the nitrile hydratase activity in the present invention, for example, 10 µl of a nitrile hydratase enzyme solution is added to 1 ml of a 0.1 wt% nitrile compound solution (0.05 M-phosphate buffer pH7.7), and the reaction temperature is 27. After keeping at 1 to 60 minutes at 0 ° C to 60 ° C, the reaction is stopped by adding 0.1 ml of 1N HCl, and a part of the reaction solution can be analyzed by liquid chromatography to assay the presence or absence of the formation of an amide compound.

본 발명에 있어서 기질이 되는 니트릴 화합물이란, 예를 들면 아세토니트릴, n-프로피오니트릴, n-부티로니트릴, 이소부티로니트릴, n-발레로니트릴, n-헥산니트릴 등의 지방족 니트릴 화합물, 2-클로로프로피오니트릴 등의 할로겐 원자를 포함하는 니트릴 화합물, 아크릴로니트릴, 크로토노니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 불포화 결합을 포함하는 지방족 니트릴 화합물, 락토니트릴, 만델로니트릴 등 의 히드록시니트릴 화합물, 2-페닐글리시노니트릴 등의 아미노니트릴 화합물, 벤조니트릴, 시아노피리딘 등의 방향족 니트릴 화합물, 말로노니트릴, 숙시노니트릴, 아디포니트릴 등의 디니트릴 화합물 등 및 트리니트릴 화합물을 들 수 있다.In this invention, the nitrile compound used as a substrate is aliphatic nitrile compounds, such as acetonitrile, n-propionitrile, n-butyronitrile, isobutyronitrile, n-valeronitrile, n-hexanenitrile, etc., Nitrile compounds containing halogen atoms, such as 2-chloropropionitrile, hydroxynitriles, such as aliphatic nitrile compounds containing unsaturated bonds, such as acrylonitrile, crotononitrile, and methacrylonitrile, lactonitrile, and mandelonitrile Amino nitrile compounds, such as a compound and 2-phenylglycinonitrile, Aromatic nitrile compounds, such as benzonitrile and a cyano pyridine, Dinitrile compounds, such as malononitrile, succinonitrile, and adiponitrile, and a trinitrile compound are mentioned. have.

본 발명의 니트릴 히드라타아제의 기질 특이성은 전술한 측정 조건에 있어서 각종 기질을 변경해서 각각의 기질에 대해 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는지의 여부를 측정함으로써 판단할 수 있다. 기질 특이성이 넓으면 제조할 수 있는 대응하는 아미드 화합물의 종류도 증가해서 바람직하지만, 본 효소는 적어도 아크릴로니트릴, 아디포니트릴, 아세토니트릴, 이소부티로니트릴, n-발레로니트릴, n-부티로니트릴, 벤조니트릴, 헥산니트릴을 기질로 할 수 있다.The substrate specificity of the nitrile hydratase of the present invention can be judged by measuring various substrates in the above-described measurement conditions to determine whether they have nitrile hydratase activity for each substrate. If the substrate specificity is wide, the kind of the corresponding amide compound that can be produced is also increased and preferable, but the enzyme is at least acrylonitrile, adiponitrile, acetonitrile, isobutyronitrile, n-valeronitrile, n-buty Ronitrile, benzonitrile and hexanenitrile can be used as a substrate.

본 발명의 니트릴 히드라타아제는 환원형 SDS(소디움도데실설페이트)-폴리아크릴아미드 전기 영동법에 의해 분자량 25000±2000과 분자량 28000±2000의 2개의 서브유닛이 쿠마시 브릴리안트 블루에 의한 염색에 의해 검출되고, 전자를 α서브유닛, 후자를 β서브유닛이라고 부른다.The nitrile hydratase of the present invention is reduced SDS (sodium dodecyl sulfate) -polyacrylamide electrophoresis, and two subunits of molecular weight 25000 ± 2000 and molecular weight 28000 ± 2000 are stained with Coomassie brilliant blue. The former is called α subunit and the latter is referred to as β subunit.

본 발명의 니트릴 히드라타아제는 활성 측정에 앞서 유기산 등의 안정화제를 포함하지 않는 수용액 중의 상태로 70℃로 30분간 가열 처리한 후에도, 가열 전의 활성의 35%의 활성을 유지할 수 있다.The nitrile hydratase of the present invention can maintain 35% of its activity before heating even after heat treatment at 70 ° C. for 30 minutes in an aqueous solution containing no stabilizer such as an organic acid prior to activity measurement.

또 고농도의 니트릴 기질은 화학적으로 효소를 실활시키는 것이 보고되어 있는데, 본 발명의 니트릴 히드라타아제는 6중량%의 아크릴로니트릴을 기질로서 이용해도 그러한 현상이 관찰되지 않는다.In addition, it has been reported that a high concentration of nitrile substrates chemically deactivates the enzyme, but such a phenomenon is not observed in the nitrile hydratase of the present invention even when 6% by weight of acrylonitrile is used as the substrate.

또한 고농도의 반응 산물인 아미드 화합물이 반응을 저해하는 것이 보고되어 고농도의 반응 산물을 얻을 때에 큰 문제가 되지만, 본 발명의 니트릴 히드라타아제는 35중량%의 아크릴아미드를 활성 측정 용액에 가해도 기질인 아크릴로니트릴 농도의 감소가 유의하여 활성을 유지한다.In addition, it is reported that the amide compound, which is a high concentration of reaction product, inhibits the reaction, which is a big problem when obtaining a high concentration of reaction product. However, the nitrile hydratase of the present invention is a substrate even when 35% by weight of acrylamide is added to the active measurement solution. A decrease in phosphorus acrylonitrile concentration is significantly maintained.

또 본 발명으로서는 상기 (18)에 기재된 것을 예시할 수 있다. 즉, 본 발명의 니트릴 히드라타아제로서는 서열 목록의 서열 번호 1에 나타내어지는 205개의 아미노산의 서열에 의해 나타내어지는 α서브유닛 및 서열 목록의 서열 번호 2에 나타내어지는 226개의 아미노산의 서열에 의해 나타내어지는 β서브유닛에 의해 구성되는 것을 바람직한 예로서 들 수 있다. 이 2개의 서브유닛 이외에도 금속이나 다른 펩티드 등을 함유할 수 있다. 금속으로서는 특히 철이나 코발트를 함유하는 것이 많다. 또한 이 서브유닛 중 어느 한쪽을 함유하는 단백질일 수 있다. 또 개개의 서브유닛의 아미노산 서열로서는 다른 서브유닛과 복합체를 형성해서 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는 한, 아미노산 서열에 있어서 하나 또는 복수 개의 아미노산의 치환, 결실, 또는 삽입을 가지고 있을 수 있고, 숙주의 종류에 따라 번역 후에 수식을 받는 것도 당연히 예상된다. 특히 니트릴 히드라타아제의 α서브유닛에 있어서는 시스테인 잔기가 번역 후, 시스테인술핀산 또는 시스테인술펜산으로 수식되는 경우가 많다. 상기 아미노산 서열 중 1 내지 30개 아미노산이 치환, 결실, 삽입, 또는 번역 후 수식되어 있는 아미노산 서열도 바람직한 예로서 들 수 있고, 보다 바람직하게는 1 내지 10개, 더욱 바람직하게는 1 내지 5개, 가장 바람직하게는 1 내지 3개이다. 또한 이러한 치환, 결실, 또는 삽입을 가지는 아미노산 서열을 가지는 니트릴 히드라타아제 효소는 공지의 부위 특이적 변이 도입법, 예를 들면 문헌 [Molecular Cloning 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)]에 기재된 방법에 의해 염기 서열의 대응하는 부위에 치환, 결실, 또는 삽입을 도입시킨 DNA를 이용해서 후술하는 바와 같이 숙주 미생물에 도입해서 발현시킴으로써 얻을 수 있고, 열 안정성이나 유기용매 내성의 향상이나 기질 특이성의 변화 등의 산업상 바람직한 성질을 부가한 변이 효소를 작출하는 시도도 가능하다. 이러한 기술 수준을 감안하여 그것들이 니트릴 히드라타아제 활성을 가지고 있는 경우는 본 발명에 포함되는 것으로 한다.Moreover, as this invention, what was described in said (18) can be illustrated. That is, the nitrile hydratase of the present invention is represented by an α subunit represented by the sequence of 205 amino acids represented by SEQ ID NO: 1 of the sequence listing and a sequence of 226 amino acids represented by SEQ ID NO: 2 of the sequence listing. What is comprised by (beta) subunit is mentioned as a preferable example. In addition to these two subunits, metals, other peptides, and the like can be contained. Many metals especially contain iron and cobalt. It may also be a protein containing either of these subunits. The amino acid sequence of each subunit may have substitution, deletion or insertion of one or more amino acids in the amino acid sequence as long as it forms a complex with another subunit and has nitrile hydratase activity. Depending on the type, it is also expected to receive the formula after translation. In particular, in the α subunit of nitrile hydratase, the cysteine residue is often modified with cysteinesulfinic acid or cysteinesulfenoic acid after translation. Preferred examples include amino acid sequences in which 1 to 30 amino acids are modified, deleted, inserted, or translated after the amino acid sequence. More preferably, 1 to 10, more preferably 1 to 5, Most preferably 1 to 3. In addition, nitrile hydratase enzymes having an amino acid sequence having such substitutions, deletions, or insertions are also known site-directed mutagenesis methods, such as those described in Molecular Cloning 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989). It can be obtained by introducing into a host microorganism and expressing it using DNA which introduce | transduced substitution, deletion, or insertion in the corresponding site | part of a base sequence as mentioned later, and it improves thermal stability, the improvement of organic solvent tolerance, or the change of substrate specificity Attempts can also be made to produce variant enzymes with added industrially desirable properties. In view of such technical level, the case where they have nitrile hydratase activity shall be included in this invention.

또 본 발명으로서는 상기 (19)에 기재된 것을 예시할 수 있지만, 이것은 본 발명의 DNA의 설명에서 상세하게 설명한다.Moreover, although the thing of said (19) can be illustrated as this invention, this is demonstrated in detail in description of the DNA of this invention.

상기와 같은 이화학적 성질을 가지는 니트릴 히드라타아제는 예를 들면 지오바실루스속에 속하는 미생물을 배양함으로써 취득할 수 있다. 본 발명에 있어서 사용되는 미생물은 지오바실루스속에 속하고, 니트릴 화합물을 아미드 화합물로 변환시키는 수화 활성을 가지는 미생물이면 어떠한 것이라도 괜찮다. 지오바실루스속에 속하는 미생물로서는 지오바실루스·칼독실로실리티커스(Geobacillus caldoxylosilyticus), 지오바실루스·카우스토필러스(Geobacillus kaustophilus), 지오바실루스·리투아니커스(Geobacillus lituanicus), 지오바실루스·스테아로서모필러스(Geobacillus stearothermophilus), 지오바실루스·서브테라네우스(Geobacillus subterraneus), 지오바실루스·서모카테눌라터스(Geobacillus thermocatenulatus), 지오바실루스·서모데니트리피칸스(Geobacillus thermodenitrificans), 지오바실루스·서모글루코시데시우스(Geobacillus thermoglucosidasius), 지오바실루스·서몰레오보란스(Geobacillus thermoleovorans), 지오바실루스·토에비(Geobacillus toebii), 지오바실루스·유제넨시스(Geobacillus uzenensis)를 들 수 있다. 또 지오바실루스속 유래의 미생물로 특히 한정되는 것은 아니고, 다른 미생물주 유래의 니트릴 히드라타아제 유전자도 포함된다. 그러한 미생물주로서는 아그로박테리움(Agrobacterium)속, 아크로모박터(Achromobacter)속, 아시네토박터(Acinetobacter)속, 에어로모나스(Aeromonas)속, 엔테로박터(Enterobacter)속, 에르위니아(Erwinia)속, 크산토박터(Xanthobacter)속, 클레브시엘라(Klebsiella)속, 코리네박테리움(Corynebacterium)속, 시노리조비움(Sinorhizobium)속, 슈도모나스(Pseudomonas)속, 스트렙토마이세스(Streptomyces)속, 노카르디아(Nocardia)속, 바실루스(Bacillus)속, 미크로코커스(Micrococcus)속, 로도코커스(Rhodococcus)속, 로도슈도모나스(Rhodopseudomonas)속, 리조비움(Rhizobium)속, 슈도노카르디아(Pseudonocardia)속등을 들 수 있다. 구체적으로는 본 발명에서는 하기의 수법으로 스크리닝을 했다. 우선, 여러 가지 장소에서 채취한 토양을 소량 취하여 물 또는 생리 식염수를 넣은 시험관 안에 넣고, 2일 내지 14일간, 65℃의 진탕 배양기 안에서 진탕 배양한다. 이 배양액의 일부를 취하여 범용적인 미생물 생육용 배지, 예를 들면 글리세롤, 폴리펩톤, 효모 엑기스 등을 주성분으로 한 액체 배지에 넣고, 65℃의 배양 온도에서 1일 내지 7일간 정도 동안 배양한다. 이것에 의해 얻어지는 배양액의 일부를, 전술한 미생물 생육용 배지 성분을 포함하는 한천 평판 배지에 펴고 65℃로 다시 배양하여 콜로니를 형성시킴으로써 미생물을 단리할 수 있다. 이와 같이 해서 얻어 진 미생물을, 상기 배지 성분에 다시 n-발레로니트릴 등의 니트릴 화합물 또는 메타크릴아미드 등의 아미드 화합물을 가한 액체 배지를 넣은 시험관 또는 플라스크를 이용하여 적당한 기간, 예를 들면 약 12시간 내지 7일 정도 동안, 65℃의 배양 온도로 진탕 배양함으로써 증식시키고, 상기의 니트릴 히드라타아제 활성 측정용 통상법에 근거하여 목적하는 미생물을 선택한다. 그러한 미생물의 대표적 균주의 분류를 16 SrRNA 및 하기의 생화학적 성질로 행한 바, 지오바실루스·서모글루코시데시우스(Geobacillus thermoglucosidasius)인 것이 판명되어, 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6(Geobacillus thermoglucosidasius Q-6)의 명칭으로, 독립 행정법인 산업기술 종합 연구소(일본 이바라키현 츠쿠바시 히가시 1쵸메 1반지 1 쥬오다이 6)에 번호 FERM P-19351(수리일 2003년 5월 16일)로서 기탁되어 FERM BP-08658로서 부다페스트 조약에 근거하는 기탁에 이관되었다(수령일 2004년 3월 11일). 여러 가지 특허·문헌 조사를 했으나, 지오바실루스·서모글루코시데시우스에 속하는 미생물에 관해서, 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는 것에 관해서는 아무 기재도 없었다. 이러한 점에서 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주는 신균주라고 인정된다. 또 이 신균주의 변이체, 즉, 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 유도된 돌연변이체, 세포 융합주 및 유전자 조작주를 이용해도 아미드 화합물의 제조가 가능하다. 또한 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 성질은 하기와 같다.The nitrile hydratase having the above physicochemical properties can be obtained, for example, by culturing microorganisms belonging to the genus Geobacillus. The microorganism used in the present invention belongs to the genus Geobacillus, and any microorganism may be used as long as it is a microorganism having a hydration activity for converting a nitrile compound into an amide compound. The microorganisms belonging to the genus Geobacillus include Geobacillus caldoxylosilyticus, Geobacillus kaustophilus, Geobacillus lituanicus, Geobacillus and stearmophilus. Geobacillus stearothermophilus, Geobacillus subterraneus, Geobacillus thermocatenulatus, Geobacillus thermodenitrificans, Geocobacillus thermosis ), Geobacillus thermoleovorans, Geobacillus toebii, Geobacillus uzenensis. Moreover, it is not specifically limited to the microorganism derived from the genus Geobacilli, and the nitrile hydratase gene derived from another microorganism line is also included. Such microorganisms include the genus Agrobacterium, genus Achromobacter, genus Acinetobacter, genus Aeromonas, genus Enterobacter, genus Erwinia, and genus Erwinia. Genus Xanthobacter, Genus Klebsiella, Genus Corynebacterium, Genus Sinorhizobium, Genus Pseudomonas, Genus Streptomyces, Genocardia Genus Nocardia, Bacillus, Micrococcus, Rhodococcus, Rhodopseudomonas, Rhizobium, Pseudonocardia, etc. have. Specifically, in the present invention, screening was carried out by the following method. First, a small amount of soil collected from various places is taken into a test tube containing water or physiological saline, and shaken in a shaker at 65 ° C. for 2 to 14 days. A part of the culture solution is taken and placed in a liquid medium containing general microbial growth medium, for example, glycerol, polypeptone, yeast extract, and the like, and incubated for 1 to 7 days at a culture temperature of 65 ° C. A microorganism can be isolated by spreading a part of the culture solution obtained on the agar plate medium containing the above-mentioned microorganism growth medium component and culturing again at 65 ° C to form colonies. The microorganism obtained in this way was added to the above-mentioned medium component by using a test tube or a flask in which a liquid medium in which nitrile compounds such as n-valeronitrile or an amide compound such as methacrylamide was added was put in a suitable period, for example, about 12 minutes. For about 7 days, it grows by shaking culture at the culture temperature of 65 degreeC, and selects the target microorganism based on the said conventional method for measuring nitrile hydratase activity. The classification of the representative strains of such microorganisms was performed by 16 SrRNA and the following biochemical properties, and it turned out to be Geobacillus thermoglucosidesius (Geobacillus thermoglucosidasius), and Geobacillus thermoglucosidesius Q-6 (Geobacillus thermoglucosidasius Q-6). In the name of -6), it is deposited as number FERM P-19351 (repair day May 16, 2003) to Industrial Technology General Research Institute (1 Judai 6 Higashi, Tsukuba-shi, Ibaraki, Japan) in the name of independent administrative corporation As BP-08658, it was transferred to the deposit based on the Budapest Treaty (the receipt date March 11, 2004). Although various patents and literature studies have been conducted, there is no description regarding nitrile hydratase activity with respect to microorganisms belonging to geobacilli thermoglucosidesis. In view of this, geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains are recognized as new strains. The amide compound can also be produced by using variants of the new strain, ie, mutants, cell fusion lines and genetically engineered strains derived from Geobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strains. In addition, the properties of Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains are as follows.

(a) 형태적 성질(a) morphological properties

배양 조건:영양 한천(영국 잉글랜드 옥소이드) 배지 60℃Culture condition: Nutritional agar (British oxoid) medium 60 degrees Celsius

1. 세포의 형태 및 크기1. Morphology and size of cells

형태:간균   Form: Bacteria

크기:0.8×2.0 내지 3.0㎛    Size: 0.8 × 2.0 to 3.0 μm

2. 세포의 다형성의 유무:-2. The presence or absence of cell polymorphism:

3. 운동성의 유무:+3. Mobility or not: +

편모의 착생 상태:주모(peritrichous)   The hair growth state of flagella: peritrichous

4. 포자의 유무:-4. Spore presence:-

 포자의 부위:단립Site of spore: single grain

(b) 배양적 성질(b) culture properties

배양 조건:영양 한천(영국 잉글랜드 옥소이드) 배지 60℃Culture condition: Nutritional agar (British oxoid) medium 60 degrees Celsius

1. 색:크림색1. Color: Cream color

2. 광택:+2. Gloss: +

3. 색소 생산:-3. Pigment Production:

배양 조건:영양 브로쓰(영국 잉글랜드 옥소이드) 배지 60℃Culture conditions: Nutritional broth (UK England Oxoid) medium 60 degrees Celsius

1. 표면 발육의 유무:-1. Whether there is surface development:

2. 배지 혼탁의 유무:+2. The presence of medium turbidity: +

배양 조건:젤라틴 천자 배양 60℃Culture condition: Gelatin puncture culture @ 60 degrees Celsius

1. 생육 상태:+1. Growth state: +

2. 젤라틴 액화:+2. Gelatin liquefaction:

배양 조건:리트머스·밀크 60℃Cultivation conditions: litmus milk 60 ℃

1. 응고:-1. Solidification:

2. 액화:-2. Liquefaction:

(c) 생리학적 성질(c) physiological properties

1. 그램 염색:일정하지 않음1. Gram dyeing: uneven

2. 질산염의 환원:-2. Reduction of nitrates:

2. 탈질반응:-2. Denitrification:

3. MR 테스트:-3. MR test:

4. VP 테스트:-4. VP test:

5. 인돌의 생성:-5. Generation of indole:

6. 황화수소의 생성:-6. Production of Hydrogen Sulfide:

7. 전분의 가수분해:-7. Hydrolysis of Starch:-

8. 시트르산의 이용 8. Use of citric acid

코서(Koser):-              Koser:

크리스텐센(Christensen):-  Christensen:

9. 무기 질소원의 이용9. Use of Inorganic Nitrogen Sources

질산염:-     nitrate:-

암모늄염:+   Ammonium salt: +

10. 색소의 생성:-10. Production of Pigment:

11. 우레아제 활성:-11. Urease Activity:

12. 옥시다아제:+12. Oxidase:

13. 카탈라아제:+13. Catalase:

14. 생육의 범위14. Scope of growth

pH:5.5 내지 8.0    pH: 5.5 to 8.0

온도:45℃ 내지 72℃    Temperature: 45 degrees Celsius-72 degrees Celsius

15. 산소에 대한 태도:통성 혐기성15. Attitude to oxygen: breathable anaerobic

16. O-F 테스트:-/-16. O-F test:

(d) 당류로부터의 산 생산/가스 생산(d) acid production / gas production from sugars

1. L-아라비노오스 -/-1.L-arabinose-/-

2. D-크실로오스 +/-2. D-xylose +/-

3. D-글루코오스 +/-3. D-glucose +/-

4. D-만노스 +/-4. D-mannose +/-

5. D-프룩토오스 +/-5. D-fructose +/-

6. D-갈락토오스 -/-6. D-galactose-/-

7. 말토오스 +/-7. Maltose +/-

8. 수크로오스 +/-8. Sucrose +/-

9. 락토오스 -/-9. Lactose-/-

10. 트레할로오스 +/-10. Trehalose @ +/-

11. D-소르비톨 -/-11.D-sorbitol #-/-

12. D-만니톨 +/-12.D-mannitol +/-

13. 이노시톨 -/-13. Inositol-/-

14. 글리세린 -/-14. Glycerin-/-

(e) 그 외의 성질(e) other properties

1. β-갈락토시다아제 활성:-1. β-galactosidase activity:

2. 아르기닌 디히드롤라아제 활성:-2. Arginine Dihydrolase Activity:

3. 리신 데카르복실라아제 활성:-3. Lysine decarboxylase activity:

4. 트립토판 데아미나아제 활성:-4. Tryptophan deaminase activity:

5. 젤라티나아제 활성:+5. Gelatinase Activity:

본 발명 방법에 있어서 사용하는 미생물의 배양 방법은 일반적인 미생물 배양 방법에 준해서 행해지고, 고체 배양 또는 액체 배양 모두 가능하다. 바실루스·서모글루코시데시우스(Geobacillus thermoglucosidasius)는 통성 혐기성의 미생물이기 때문에, 통상의 통성 혐기성 미생물과 같은 배양 조건으로 배양할 수 있다. 배양 온도는 미생물이 생육하는 범위에서 적당히 변경할 수 있지만, 예를 들면 40℃ 내지 75℃의 범위이다. 배지의 pH는 예를 들면 4 내지 9를 들 수 있다. 특히 바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6(Geobacillus thermoglucosidasius Q-6)의 경우, 45℃ 내지 72℃, 바람직하게는 55℃ 내지 70℃의 범위의 배양 온도로, 5 내지 8의 배지 pH를 들 수 있다. 배양 시간은 여러 가지 조건에 따라 다르지만, 통상, 약 1일 내지 약 7일간 정도가 바람직하다. 한편, 배지로서는 일반적인 미생물에 이용하는 통상의 탄소원, 질소원, 유기 내지 무기 염 등을 적당히 포함하는 각종 배지를 이용한다. 탄소원으로서 글리세롤, 글루코오스, 수크로오스, 당밀, 유기산, 동식물유 등을 사용할 수 있다. 질소원으로서 효모 엑기스, 펩톤, 맥아 엑 기스, 고기 엑기스, 요소, 질산 나트륨 등을 들 수 있다. 유기 내지 무기 염으로서 염화 나트륨, 황산 마그네슘, 염화 칼륨, 황산 제1철, 황산 망간, 염화 코발트, 황산 아연, 황산 구리, 아세트산 나트륨, 탄산 칼슘, 인산 2수소 1칼륨, 인산 수소 2칼륨 등을 이용할 수 있다. 본 발명 방법에 있어서는 사용하는 미생물이 가지는 니트릴 히드라타아제 활성을 높이기 위해서 n-발레로니트릴, 이소발레로니트릴, 크로토노니트릴 등의 니트릴 화합물, 메타크릴아미드 등의 아미드 화합물을 배지에 첨가하는 것이 바람직하다. 첨가량으로서 예를 들면 배지 1ℓ에 대해서 0.01g 내지 10g의 범위의 적량을 첨가할 수 있다. 또 바람직하게는 Fe이온 또는 Co이온은 0.1㎍/㎖ 이상 존재할 수 있다.The culturing method of the microorganism used in the method of the present invention is carried out in accordance with a general microorganism culturing method, and both solid culture and liquid culture can be performed. Bacillus thermoglucosidesius (Geobacillus thermoglucosidasius), because it is an anaerobic microorganism of the anaerobic, can be cultured under the same culture conditions as conventional anaerobic microorganisms. The culture temperature may be appropriately changed in the range in which the microorganisms grow, but is, for example, in the range of 40 ° C to 75 ° C. The pH of the medium may be 4-9, for example. Especially in case of Bacillus thermoglucosidesis Q-6 (Geobacillus thermoglucosidasius Q-6), medium pH of 5-8 can be mentioned at the culture temperature of 45 to 72 degreeC, Preferably it is 55 to 70 degreeC. have. The incubation time depends on various conditions, but usually about 1 day to about 7 days is preferred. On the other hand, as a medium, various mediums containing an appropriate carbon source, nitrogen source, organic to inorganic salt, etc. used for a general microorganism are used suitably. As the carbon source, glycerol, glucose, sucrose, molasses, organic acids, animal and vegetable oils and the like can be used. Examples of nitrogen sources include yeast extract, peptone, malt extract, meat extract, urea and sodium nitrate. As organic or inorganic salts, sodium chloride, magnesium sulfate, potassium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, cobalt chloride, zinc sulfate, copper sulfate, sodium acetate, calcium carbonate, monopotassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate and the like can be used. Can be. In the method of the present invention, in order to increase the nitrile hydratase activity of the microorganism used, nitrile compounds such as n-valeronitrile, isovaleronitrile and crotononitrile, and amide compounds such as methacrylamide are added to the medium. desirable. As the addition amount, for example, an appropriate amount in the range of 0.01 g to 10 g can be added to 1 L of the medium. Also preferably Fe or Co ions may be present in the 0.1 μg / ㎖ or more.

본 발명의 효소의 아미노산 서열 정보를 취득하기 위해서는 본건 발명의 효소를 정제한 후, 환원형 SDS-폴리아크릴아미드 전기 영동에 의해 각 서브유닛을 분리한 후, 겔로부터 각 밴드를 잘라내고, 단백질 서열에 의해 아미노산 서열의 일부를 결정할 수 있다.In order to obtain amino acid sequence information of the enzyme of the present invention, after purifying the enzyme of the present invention, each subunit is separated by reduced SDS-polyacrylamide electrophoresis, each band is cut out of the gel, and the protein sequence is obtained. A portion of the amino acid sequence can be determined by.

또한 본 발명은 니트릴 히드라타아제를 코딩하는 DNA에 관한 것이다. 구체적으로는 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 695-1312위를 포함하는 DNA와 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 1-681위를 포함하는 DNA가 예시되고, 각각이 α서브유닛과 β서브유닛을 코딩하는데, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 이 염기 서열을 포함하는 DNA이면 된다. 또 이들 서열과 상보적인 염기 서열을 포함하는 DNA에 대해서 엄격한 조건 하에서 혼성화할 수 있는 DNA여도 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는 한 본 발명에 포함된다. 즉, 이들 DNA를 이용해서 본 발명의 니트릴 히드라타아제를 발현할 수 있다. 엄격한 조건으로서는 예를 들면 ECL 직접 핵산 표지 및 검출 시스템(아마샴 파마시아 바이오테크사제)을 이용하여 매뉴얼에 기재된 조건(세척:42℃, 0.5xSSC를 포함하는 일차 세척 완충액)을 예시할 수 있다. 엄격한 조건 하에서 혼성화할 수 있는 DNA로서는 예를 들면 전술한 엄격한 조건 하에서 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 695-1312위를 포함하는 DNA와 또는 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 1-681위를 포함하는 DNA에 있어서의 상보적인 염기 서열 중 임의의, 통상은 20개 이상, 바람직하게는 50개 이상, 특히 바람직하게는 100개 이상이 연속한 염기 서열을 검출 시료로 하고, 이것에 혼성화한 DNA을 예시할 수 있다.The invention also relates to DNA encoding nitrile hydratase. Specifically, DNA including the 695-1312 position of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 of the sequence list, and the DNA containing the 1-681 position of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 of the sequence list are exemplified, respectively, The β subunit is encoded, but is not limited thereto, and may be DNA containing this nucleotide sequence. Moreover, even if DNA which can hybridize with DNA containing a nucleotide sequence complementary to these sequences under strict conditions is included in this invention, it is included in this invention as long as it has nitrile hydratase activity. That is, the nitrile hydratase of this invention can be expressed using these DNA. Stringent conditions can be exemplified by the conditions described in the manual (Wash: 42 ° C., primary wash buffer containing 0.5 × SSC) using, for example, an ECL direct nucleic acid labeling and detection system (manufactured by Amarsham Pharmacia Biotech). Examples of DNA that can hybridize under stringent conditions include, for example, DNA including positions 695-1312 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the strict sequence described above and 1-681 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence list. Any, usually 20 or more, preferably 50 or more, and particularly preferably 100 or more consecutive nucleotide sequences of the complementary nucleotide sequences in the DNA containing the above are used as a detection sample and hybridized thereto. One DNA can be exemplified.

본 발명의 니트릴 히드라타아제를 코딩하는 DNA는 이하의 방법에 의해 얻을 수 있다. 본 명세서에 있어서 특별히 기재가 없는 한 당해 분야에서 공지된 유전자 재조합 기술, 재조합 단백질의 생산 기술, 분석법이 채용된다.The DNA encoding the nitrile hydratase of the present invention can be obtained by the following method. As long as there is no description in this specification, the genetic recombination technique, the production technique of a recombinant protein, and the analysis method which are known in the art are employ | adopted.

본 발명의 니트릴 히드라타아제를 코딩하는 DNA는 본원 명세서에 있어서 개시되는 염기 서열, 또는 아미노산 서열, 경우에 따라서 상기한 정제 효소로 결정한 아미노산 서열 등의 서열 정보에 따라, 본 발명의 니트릴 히드라타아제를 함유하는 미생물, 예를 들면 서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 취득할 수 있다. 아미노산 서열에 따라 합성된 올리고 뉴클레오티드를 프로브로서 이용하여 니트릴 히드라타아제를 함유하는 미생물의 염색체 DNA를 제한 효소에 의해 소화시킨 DNA 단편을 파지나 플라스미드에 도입하고, 숙주를 형질전환해서 얻어지는 라이브러리로부터, 플라크 혼성화나 콜로니 혼성화 등에 의해 본 발명의 니트릴 히드라타아제를 코딩하 는 DNA를 얻을 수도 있다. 또 올리고 뉴클레오티드를 프로브로 하지 않고, 상기한 정제 효소로 결정한 양 서브유닛의 N말단의 아미노산 서열 정보 등에 따라 프라이머를 제작하고, 니트릴 히드라타아제 유전자의 일부를 중합효소 연쇄 반응(PCR)에 의해 증폭한 것을 프로브로 하여 같은 과정에 의해 취득할 수도 있다. 얻어진 DNA는 플라스미드 벡터, 예를 들면 pUC118에 삽입해서 클로닝하고, 디데옥시·터미네이터법(Proceedings of the National Academy of Sciences. USA, 74:5463-5467, 1977) 등의 주지의 방법에 의해 염기 서열을 결정할 수 있다. 이와 같이 해서 제조된 유전자는, 상기 유전자를 이용해서 형질전환한 대장균 숙주 중의 발현 산물을 상기에서 기재한 활성 측정용 통상법에 적용함으로써 니트릴 히드라타아제를 코딩하는 DNA인 것을 확인할 수 있다.The DNA encoding the nitrile hydratase of the present invention is the nitrile hydratase of the present invention according to sequence information such as the nucleotide sequence disclosed in the present specification or the amino acid sequence, and optionally the amino acid sequence determined by the above-described purification enzyme. Microorganisms containing, for example, thermoglucosidesis Q-6 strains. From the library obtained by using the oligonucleotide synthesize | combined according to the amino acid sequence as a probe, the DNA fragment which digested the chromosomal DNA of the microorganism containing nitrile hydratase by restriction enzyme is introduce | transduced into phage or plasmid, and the host is transformed, DNA encoding the nitrile hydratase of the present invention can also be obtained by plaque hybridization or colony hybridization. Also, primers were prepared according to the amino acid sequence information of the N-terminals of both subunits determined by the above-described purified enzyme without using oligonucleotide as a probe, and a part of the nitrile hydratase gene was amplified by polymerase chain reaction (PCR). One can also be acquired by the same process as a probe. The obtained DNA was inserted into a plasmid vector, for example, pUC118, and cloned, and the nucleotide sequence was determined by a known method such as the dideoxy terminator method (Proceedings of the National Academy of Sciences. USA, 74: 5463-5467, 1977). You can decide. The gene thus produced is confirmed to be a DNA encoding nitrile hydratase by applying the expression product in the E. coli host transformed using the gene to the conventional method for measuring activity described above.

또한 본 발명은 상기의 DNA가 벡터에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 재조합 벡터를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a recombinant vector characterized in that the DNA is linked to the vector.

본 발명에 있어서의 재조합 벡터란 숙주 미생물에 적합한 프로모터 영역의 하류에, 상기 방법으로 얻어진 DNA의 5'말단측이 기능할 수 있도록 연결하고, 필요에 따라 그 하류에 전사 종결 서열을 삽입하고, 적절한 발현용 벡터에 조립하여 제조할 수 있다.The recombinant vector according to the present invention is linked downstream of a promoter region suitable for a host microorganism so that the 5 ′ terminal side of the DNA obtained by the above method can function, and a transcription termination sequence is inserted downstream thereof, if necessary, and It can be prepared by assembling into an expression vector.

적절한 발현 벡터로서는 숙주 미생물 내에서 복제 증식 가능하면 특별히 제한되지 않는다. 또 염색체에 유전자 삽입이 가능한 숙주이면 상기 숙주에 있어서의 자율 복제 가능한 영역을 가질 필요는 없다. 예를 들면 숙주로서 대장균을 이용하는 것이면 강력한 프로모터, 예를 들면 lac, trp, tac, trc, T7, PL이나 피루 브산 옥시다아제 유전자의 프로모터(일본 특허공보 제2579506호) 등을 포함하는 pUC계, pGEX계, pET계, pT7계, p블루스크립트(pBluescript)계, pKK계, pBS계, pBC계, pCAL계 등을 포함하는, 통상 대장균으로 사용되는 임의의 벡터로부터 선택할 수 있다. 또 α서브유닛 유전자 및 β서브유닛 유전자가 각각의 프로모터로부터 독립적인 시스트론으로서 발현될 수 있고, 공통의 프로모터에 의해 폴리시스트론으로서 발현될 수 있다. 나아가서는 독립의 시스트론의 경우, 각각의 서브유닛 유전자가 다른 벡터 위에 있을 수 있다.Suitable expression vectors are not particularly limited as long as they can replicate and propagate in the host microorganism. If the host is capable of gene insertion into a chromosome, it is not necessary to have a region capable of autonomous replication in the host. For example, if E. coli is used as a host, a strong promoter such as a pUC or pGEX system including a promoter of lac, trp, tac, trc, T7, PL or pyruvate oxidase gene (Japanese Patent Publication No. 2579506), etc. and pET, pT7, pBluescript, pKK, pBS, pBC, pCAL, and the like. In addition, the α subunit gene and the β subunit gene may be expressed as independent cystrons from the respective promoters, and may be expressed as polycistrons by a common promoter. Furthermore, for independent cistrons, each subunit gene can be on a different vector.

또한 본 발명에 있어서는 상기의 니트릴 히드라타아제의 재조합 벡터에, 본 발명의 니트릴 히드라타아제 유전자의 하류에 있는 유전자를 발현하는 DNA를 조립함으로써 니트릴 히드라타아제의 활성이 보다 상승하는 것을 발견하고, 이러한 벡터도 제공한다. 구체적으로는 상기와 마찬가지로 발현에 필요한 프로모터나 전사 종결 인자 등을 포함하는 플라스미드 벡터를 이용하여 니트릴 히드라타아제의 활성화에 관여하는 단백질을 코딩하는 유전자, 니트릴 히드라타아제의 α서브유닛 유전자 및 β서브유닛 유전자가 각각 독립의 시스트론으로서 발현되어 있을 수 있고, 공통의 제어 영역에 의해 폴리시스트론으로서 발현되어 있을 수 있다. 마찬가지로 각각의 유전자가 다른 벡터 상에 있을 수 있다.Moreover, in this invention, when the DNA which expresses the gene downstream of the nitrile hydratase gene of this invention is assembled to said recombinant vector of nitrile hydratase, it discovers that the activity of a nitrile hydratase rises more, This vector is also provided. Specifically, as described above, a gene encoding a protein involved in the activation of nitrile hydratase, an α subunit gene of nitrile hydratase, and β sub using a plasmid vector containing a promoter or transcription termination factor required for expression. Each unit gene may be expressed as an independent cistron, and may be expressed as a polycistron by a common control region. Likewise, each gene can be on a different vector.

그러므로, 본 발명은 니트릴 히드라타아제의 활성화에 관여하는 단백질을 코딩하는 DNA를 제공한다. 구체적으로는 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 1325-1663위를 예시할 수 있는데, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 이 염기 서열을 포함하는 DNA이면 된다. 또 이들 서열과 상보적인 염기 서열을 포함하는 DNA에 대해서 엄격한 조건 하에서 혼성화할 수 있는 DNA이며, 니트릴 히드라타아제의 활성화에 관여하는 한 본 발명에 포함된다. 즉, 이들 DNA를 이용해서 본 발명의 니트릴 히드라타아제를 보다 활성화할 수 있다. 엄격한 조건으로서는 예를 들면 ECL 직접 핵산 표지 및 검출 시스템(아마샴 파마시아 바이오테크사제)을 이용하여 매뉴얼에 기재된 조건(세척:42℃, 0.5xSSC를 포함하는 일차 세척 완충액)을 예시할 수 있다. 엄격한 조건 하에서 혼성화할 수 있는 DNA로서는 예를 들면 전술한 엄격한 조건 하에서 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 1325-1663위를 포함하는 DNA에 있어서의 상보적인 염기 서열 중 임의의, 통상은 20개 이상, 바람직하게는 50개 이상, 특히 바람직하게는 100개 이상이 연속한 염기 서열을 검출 시료로 하고, 이것에 혼성화한 DNA을 예시할 수 있다. 또 본 발명의 니트릴 히드라타아제의 활성화에 관여하는 단백질은 서열 목록의 서열 번호 4에 나타나는 112개의 아미노산의 서열에 의해 나타내어지는 단백질인데, 니트릴 히드라타아제의 활성화에 관여하는 능력을 가지는 한 아미노산 서열에 있어서 하나 또는 복수 개의 아미노산의 치환, 결실, 또는 삽입을 가지는 아미노산 서열을 가지고 있을 수 있고, 숙주의 종류에 따라 번역 후에 수식을 받는 것도 당연히 예상된다. 상기 아미노산 서열 중 1 내지 25개 아미노산이 치환, 결실, 삽입, 또는 번역 후 수식되어 있는 아미노산 서열도 바람직한 예로서 들 수 있고, 보다 바람직하게는 1 내지 10개, 더욱 바람직하게는 1 내지 5개, 가장 바람직하게는 1 내지 3개이다.Therefore, the present invention provides a DNA encoding a protein involved in the activation of nitrile hydratase. Specifically, positions 1325-1663 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing can be exemplified, but are not limited to this, and may be DNA containing the nucleotide sequence. Moreover, it is DNA which can hybridize under stringent conditions with respect to DNA containing a base sequence complementary to these sequences, and is included in this invention as long as it is involved in activation of nitrile hydratase. In other words, the nitrile hydratase of the present invention can be further activated using these DNAs. Stringent conditions can be exemplified by the conditions described in the manual (Wash: 42 ° C., primary wash buffer containing 0.5 × SSC) using, for example, an ECL direct nucleic acid labeling and detection system (manufactured by Amarsham Pharmacia Biotech). As DNA which can hybridize under strict conditions, for example, any of the complementary nucleotide sequences in DNA including position 1325-1663 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence list under the strict conditions described above, usually 20 As mentioned above, Preferably 50 or more, Especially preferably, 100 or more base sequence is used as a detection sample, The DNA hybridized to this can be illustrated. In addition, the protein involved in the activation of the nitrile hydratase of the present invention is a protein represented by the sequence of 112 amino acids shown in SEQ ID NO: 4 of the sequence list, one amino acid sequence having the ability to participate in the activation of the nitrile hydratase It may have an amino acid sequence having a substitution, deletion, or insertion of one or a plurality of amino acids in, and it is naturally expected to receive a modification after translation, depending on the type of host. Preferred examples include amino acid sequences in which 1 to 25 amino acids are modified, deleted, inserted, or translated after the amino acid sequence, more preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, Most preferably 1 to 3.

또 본 발명은 상기의 DNA가 숙주 세포에 도입되어 형질전환된 것을 특징으로 하는 형질전환체를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a transformant characterized in that the above DNA is introduced into the host cell and transformed.

형질전환체는 상기 방법으로 작성한 발현 벡터를 이용해서 숙주 세포를 형질전환함으로써 취득할 수 있다. 숙주 세포로서는 미생물, 포유류 세포, 및 식물세포 등이 포함되는데, 미생물을 이용하는 것이 바람직하다. 미생물의 예로서는 후술의 실시예와 같이 대장균을 들 수 있는데, 특별히 그것으로 한정되지 않고, 바실루스속, 슈도모나스속, 코리네박테리움속, 브레비박테리움속, 스트렙토코커스속, 로도코커스속, 방선균이나 효모 등을 예시할 수 있다.A transformant can be obtained by transforming a host cell using the expression vector prepared by the above method. Host cells include microorganisms, mammalian cells, plant cells and the like, and microorganisms are preferably used. Examples of the microorganisms include Escherichia coli as in the following examples, but are not particularly limited thereto, and include, but are not limited to, Bacillus genus, Pseudomonas genus, Corynebacterium genus, Brevibacterium genus, Streptococcus genus, Rhodococcus genus, Actinomycetes Yeast and the like.

숙주 미생물로의 유전자의 도입법으로서는 예를 들면 형질전환, 형질 도입, 접합 전달, 또는 전기충격법 등의 당 기술분야에서 주지된 임의의 통상법에 따라 바람직한 숙주에 도입할 수 있다.As a method of introducing a gene into a host microorganism, it can be introduced into a preferred host according to any conventional method well known in the art such as, for example, transformation, transduction, conjugation transfer, or electroshock.

또한 본 발명의 니트릴 히드라타아제 또는 그것을 함유하는 균체 처리물의 제조 방법으로서는 상술한 바와 같이 상기 니트릴 히드라타아제를 생산할 수 있는 미생물, 예를 들면 지오바실루스속의 미생물, 특히 바람직하게는 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 배양물로부터 공지의 정제 방법을 적절히 조합해서 상기 효소를 취득할 수 있지만, 또한 상술한 바와 같이 니트릴 히드라타아제의 유전자를 이용해서 형질전환된 형질전환체로부터 취득할 수도 있다.In addition, as the method for producing the nitrile hydratase of the present invention or the cell-treated product containing the same, as described above, a microorganism capable of producing the nitrile hydratase, for example, a microorganism of the genus Geobacillus, particularly preferably geobacillus thermoglucose The enzyme can be obtained by appropriately combining known purification methods from cultures of Sidesius Q-6 strains, but can also be obtained from transformants transformed using the nitrile hydratase gene as described above. .

상기 효소를 취득함에 있어서 지오바실루스속의 미생물의 배양 방법은 전술한 대로이지만, 상기 형질전환체는 통상 이들 미생물이 자화 가능한 영양원을 포함하는 배지에서 배양하는 것이 바람직하고, 예를 들면 효소나 항생 물질 등을 생산하는 통상의 방법으로 배양할 수 있다. 배양은 통상, 액체 배양이거나 고체 배양일 수 있다. 예를 들면 글루코오스, 수크로오스 등의 탄수화물; 소르비톨, 글리세 롤 등의 알코올; 시트르산, 아세트산 등의 유기산; 콩기름 등의 탄소원 또는 이들의 혼합물; 효모 엑기스, 고기 엑기스, 황산 암모늄, 암모니아 등의 함질소 무기 유기 질소원; 인산염, 마그네슘, 철, 코발트, 망간, 칼륨 등의 무기 영양원; 및 비오틴, 티아민 등의 비타민류를 적당히 혼합한 배지가 이용된다. 보다 바람직하게는 그러한 배지 성분에 Fe 이온 또는 Co 이온을 0.1㎍/㎖ 이상 존재시킬 수 있다. 배양 조건은 통상, 호기 조건 하에서 행하는 것이 바람직하다. 배양 온도는 숙주 미생물을 생육할 수 있는 온도이면 특별히 제한은 없지만, 통상, 5℃ 내지 80℃, 바람직하게는 20 내지 70℃, 더욱 바람직하게는 25 내지 42℃로 행하는 것을 예시할 수 있다. 또 배양 도중의 pH는 숙주 미생물을 생육할 수 있는 pH이면 특별히 제한은 없지만, 통상, pH 3 내지 9, 바람직하게는 pH 5 내지 8, 더욱 바람직하게는 pH 6 내지 7로 행하는 것을 예시할 수 있다.In acquiring the enzyme, the method of culturing the microorganism of the genus Geobacillus is as described above, but it is preferable that the transformant is usually cultured in a medium containing a nutrient source capable of magnetizing these microorganisms. It can be cultured by a conventional method for producing. The culture can usually be a liquid culture or a solid culture. Carbohydrates such as glucose and sucrose; Alcohols such as sorbitol and glycerol; Organic acids such as citric acid and acetic acid; Carbon sources such as soybean oil or mixtures thereof; Nitrogen-containing inorganic organic nitrogen sources such as yeast extract, meat extract, ammonium sulfate and ammonia; Inorganic nutrients such as phosphate, magnesium, iron, cobalt, manganese and potassium; And a medium in which vitamins such as biotin and thiamine are appropriately mixed. More preferably, at least 0.1 µg / ml of Fe ions or Co ions may be present in such media components. It is preferable to perform culture conditions normally under aerobic conditions. The culture temperature is not particularly limited as long as it is a temperature capable of growing host microorganisms, but it can usually be exemplified by 5 to 80 ° C, preferably 20 to 70 ° C, more preferably 25 to 42 ° C. The pH during the culturing is not particularly limited as long as it is a pH capable of growing host microorganisms, but it can be exemplified that the pH is usually performed at pH 3-9, preferably pH 5-8, more preferably pH 6-7. .

또 본 발명에 있어서는 본 발명의 효소를 이용해서 니트릴 화합물을 제조할 수 있다. 이 발명에 있어서 전술한 효소를 이용함에 있어서는, 본 발명의 효소의 작용을 저해하지 않는 한 특별히 정제 정도 등은 한정되지 않고, 정제된 본 발명의 효소 외에, 그 효소 함유물을 이용할 수 있고, 나아가서는 그 효소를 생산하는 미생물이나 그 효소의 유전자를 도입해서 형질전환된 형질전환체 등을 사용할 수 있다. 미생물이나 형질전환체 등을 사용하는 경우에는 균체를 이용할 수 있고, 균체로서는 생균체, 또는 아세톤이나 톨루엔 등의 용매 처리 또는 동결건조 등의 처리를 해서 화합물의 투과성을 증가시킨 균체를 사용할 수 있다. 경우에 따라서는 균체 파쇄물이나 균체 추출물 등의 효소 함유물이 되어 있을 수 있다. 상기 효소를 함유하는 균체 처리물의 작성 방법을 예시하면, 우선 배양물을 고액분리하고, 얻어지는 습균체를 필요에 따라 인산 완충액이나 트리스 염산 완충액 등의 완충액에 현탁시키고, 그 다음에 초음파 처리, 프렌치 프레스 처리나 유리 비드를 이용하는 분쇄 처리, 또는 리소자임이나 프로테아제 등의 세포벽 용해 효소에 의한 처리 등의 균체 파쇄처리를 적당히 조합하고, 균체 내에서 상기 효소를 추출하여 조 니트릴 히드라타아제 함유액을 얻을 수 있다. 이 조 효소 함유액을, 필요에 따라 공지의 단백질, 효소 등의 단리, 정제 수단을 이용함으로써 다시 정제할 수 있다. 예를 들면 조 효소 함유액에, 아세톤, 에탄올 등의 유기용매를 가하여 분별 침전시키거나, 황산 암모늄 등을 가하여 염석시키거나 해서, 수용액으로부터 니트릴 히드라타아제를 함유하는 분획을 침전시켜 회수하는 방법을 예시할 수 있다. 또한 음이온 교환, 양이온 교환, 겔 여과, 항체나 킬레이트를 이용한 친화성 크로마토그래피 등을 적절히 조합해서 정제할 수 있다. 물론, 효소나 균체, 효소를 함유하는 균체 처리물 등은 공지의 방법에 의해 컬럼에 충전되어 있을 수 있고, 담체에 고정화되어 있을 수 있고, 특히 균체의 경우는 폴리아크릴아미드 겔 등의 고분자 중에 포매될 수 있다. 균체 또는 균체 처리물을 물 또는 인산 완충액 등의 완충액 등의 수성 수용액에 현탁하고, 이것에 니트릴 화합물을 가함으로써 반응을 진행시킨다. 사용하는 균체 또는 균체 처리물의 농도는 0.01중량% 내지 20중량%, 바람직하게는 0.1중량% 내지 10중량%이다. 반응 온도의 상한은 바람직하게는 90℃, 더욱 바람직하게는 85℃, 더 한층 바람직하게는 70℃를, 반응 온도의 하한은 예를 들면 1℃, 바람직하게는 4℃, 더욱 바람직하게는 10℃를, 반응 pH는 예를 들면 5 내지 10, 바람직하게는 6 내지 8을, 반응 시간은 예를 들면 1분간 내지 72시간을 들 수 있다. 또 니트릴 화합물을 서서히 적하함으로써 아미드 화합물을 고농도로 생성 축적시킬 수도 있다. 반응액으로부터의 아미드 화합물을 회수하려면 균체나 균체 처리물 등을 여과나 원심분리 등으로 제거한 후, 결정화 등의 수법으로 꺼내는 방법 등이 있다.Moreover, in this invention, a nitrile compound can be manufactured using the enzyme of this invention. In the use of the enzyme described above in the present invention, the degree of purification is not particularly limited as long as the action of the enzyme of the present invention is not impaired. The enzyme-containing substance can be used in addition to the purified enzyme of the present invention. The microorganism producing the enzyme or the transformant transformed by introducing the gene of the enzyme can be used. In the case of using microorganisms or transformants, the cells can be used. As the cells, cells which have increased the permeability of the compound by treatment with live cells or by treatment with a solvent such as acetone or toluene or lyophilization can be used. In some cases, it may be an enzyme-containing substance such as cell lysate or cell extract. Illustrating the preparation method of the cell-processing product containing the enzyme, the culture is first separated into a solid solution, and the obtained wet cell is suspended in a buffer solution such as a phosphate buffer or tris hydrochloric acid buffer if necessary, followed by sonication and French press. A cell nitrifying treatment such as a treatment or a grinding treatment using glass beads, or a cell wall lytic enzyme such as lysozyme or protease can be appropriately combined, and the enzyme can be extracted from the cells to obtain a crude nitrile hydratase-containing liquid. . This crude enzyme-containing liquid can be purified again by using isolation and purification means such as known proteins and enzymes, if necessary. For example, a crude enzyme-containing liquid is added to an organic solvent such as acetone or ethanol, and then precipitated separately or salted by adding ammonium sulfate or the like to precipitate and recover a fraction containing nitrile hydratase from an aqueous solution. It can be illustrated. Moreover, it can refine | purify by combining suitably anion exchange, cation exchange, gel filtration, affinity chromatography using an antibody or chelate, etc. Of course, enzymes, cells, and cell-treated products containing enzymes may be packed in a column by a known method, and may be immobilized on a carrier, and in particular, cells are embedded in polymers such as polyacrylamide gels. Can be. The cell or cell treated product is suspended in an aqueous aqueous solution such as a buffer such as water or a phosphate buffer solution, and the reaction is advanced by adding a nitrile compound thereto. The concentration of the cells or cells to be treated is 0.01 to 20% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight. Preferably the upper limit of reaction temperature is 90 degreeC, More preferably, it is 85 degreeC, More preferably, 70 degreeC, The lower limit of reaction temperature is 1 degreeC, Preferably it is 4 degreeC, More preferably, it is 10 degreeC. The reaction pH is, for example, 5 to 10, preferably 6 to 8, and the reaction time is, for example, 1 minute to 72 hours. Further, by slowly dropping the nitrile compound, the amide compound can be produced and accumulated at a high concentration. In order to recover the amide compound from the reaction solution, a cell or a cell treated product is removed by filtration, centrifugation or the like, and then removed by a method such as crystallization.

이하에, 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하는데, 이들 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Although an Example is given to the following and this invention is demonstrated in detail, these Examples do not limit the scope of the present invention.

실시예 1:균체 분리Example 1 Cell Separation

사이타마현의 온천 근방에서 채취한 토양을 소량(약 1g) 취하여 생리 식염수를 5㎖ 넣은 시험관 안에 넣고, 3일간, 65℃의 진탕 배양기 안에서 진탕 배양했다. 이 배양액의 일부(0.5㎖)를 취하여 글루코오스 1.0중량%, 폴리펩톤 0.5중량%, 효모 엑기스 0.3중량%를 포함하는 배지(pH7.0)에 가하고 2일간 65℃로 왕복 진탕 배양했다. 이것에 의해 얻어지는 배양액의 일부(0.1㎖)를, 전술한 배지 성분을 포함하는 한천 평판 배지에 펴고 65℃로 다시 2일간 배양하여 콜로니를 형성시킴으로써 미생물을 단리했다. 단리한 미생물을, 상기와 동일 조성의 배지에 0.1중량%의 n-발레로니트릴을 첨가한 액체 배지에 접종한 후, 65℃로 24시간 배양함으로써 니트릴 자화성이 높은 미생물을 가지는 배양액을 얻었다. 이 배양액 1㎖를 9㎖의 1.1중량%의 아크릴로니트릴 용액(0.05M-인산 완충액 pH7.7)에 가하고, 반응 온도 27℃에서 반응을 개시했다. 10분 후, 1㎖의 1N HCl를 가함으로써 반응을 정지시 켰다. 반응액의 일부를 액체 크로마토그래피(HPLC)로 분석해서 아크릴아미드 생성의 유무를 검정함으로써 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는 미생물을 스크리닝했다. 이와 같이 해서 니트릴 화합물을 아미드 화합물로 변환시키는 수화 활성을 가지는 미생물로서 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주를 얻었다.A small amount (about 1 g) of soil collected from the hot spring vicinity of Saitama Prefecture was taken into a test tube containing 5 ml of physiological saline, and cultured in a shaker at 65 ° C. for 3 days. A portion of the culture solution (0.5 ml) was taken and added to a medium (pH 7.0) containing 1.0 wt% glucose, 0.5 wt% polypeptone, and 0.3 wt% yeast extract, followed by reciprocating shaking culture at 65 ° C for 2 days. A part of the culture solution (0.1 ml) thus obtained was spread on agar plate medium containing the above-mentioned media components, incubated at 65 ° C for 2 days to form colonies, and microorganisms were isolated. The isolated microorganism was inoculated into a liquid medium in which 0.1 wt% of n-valeronitrile was added to the medium having the same composition as above, followed by incubation at 65 ° C for 24 hours to obtain a culture solution having a high nitrile magnetization microorganism. 1 ml of this culture solution was added to 9 ml of 1.1% by weight of acrylonitrile solution (0.05 M-phosphate buffer pH7.7), and the reaction was started at a reaction temperature of 27 ° C. After 10 minutes, the reaction was stopped by adding 1 ml of 1N HCl. A part of the reaction solution was analyzed by liquid chromatography (HPLC) to assay for the presence or absence of acrylamide production, thereby screening microorganisms having nitrile hydratase activity. In this way, Geobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strain was obtained as a microorganism which has a hydration activity which converts a nitrile compound into an amide compound.

(액체 크로마토그래피 분석 조건)(Liquid chromatography analysis conditions)

본체:히다찌(HITACHI) D-7000(히타치사제) The body: Hitachi (HITACHI) D-7000 (product made by Hitachi)

컬럼;이너트실(Inertsil) ODS-3(GL사이언스사제) Column; Inertsil ODS-3 (made by GL Science Corporation)

길이;200㎜ Length; 200mm

컬럼 온도;35℃ Column temperature; 35 ° C

유량;1㎖/min Flow rate; 1ml / min

샘플 주입량;10㎕ Sample injection volume; 10 μl

용액:0.1wt% 인산 수용액 Solution: 0.1 wt% phosphoric acid aqueous solution

실시예 2:균체 배양의 생육 상한 온도Example 2: Upper growth temperature of cell culture

실시예 1에 의해 얻어진 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주를, 실시예 1에서 사용한 배지 성분을 포함하는 한천 평판 배지에 도포하고, 복수개의 다른 온도로 배양을 하여 균체의 생육 상황을 조사했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주는 70℃까지는 통상의 증식을 나타내고, 72℃에서도 생육이 가능했다.Geobacillus thermoglucosidesis Q-6 strain obtained in Example 1 was applied to agar plate medium containing the media component used in Example 1, and cultured at a plurality of different temperatures to investigate the growth of the cells. did. The results are shown in Table 1. Geobacilli and thermoglucosidedesus Q-6 strains showed normal growth up to 70 ° C, and growth was possible at 72 ° C.

평가 기준:- 증식하지 않았다, + 증식했다, ++ 잘 증식했다Evaluation criteria:-did not multiply, + multiplied, + + multiplied well 배양온도(℃)Culture temperature (℃) 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6의 증식도Proliferation of Geobacilli and Thermoglucosidesis Q-6 2020 3030 4040 5050 +++ 6060 +++ 6565 +++ 7070 +++ 7272 + 7575

실시예 3:지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 균체 내의 니트릴 히드라타아제 활성의 측정과 그 온도 의존성Example 3: Determination of nitrile hydratase activity in cells of Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains and their temperature dependence

글리세롤 0.2중량%, 시트르산 3나트륨 2수화물 0.2중량%, 인산 2수소 칼륨 0.1중량%, 인산 수소 2칼륨 0.1중량%, 폴리펩톤 0.1중량%, 효모 엑기스 0.1중량%, 염화 나트륨 0.1중량%, n-발레로니트릴 0.1중량%, 황산 마그네슘 7수화물 0.02중량%, 황산철(Ⅱ) 7수화물 0.003중량%, 염화 코발트 6수화물 0.0002%를 포함하는 멸균필 배지(pH7.0) 100㎖를 500㎖ 삼각 플라스크에 넣은 것에 미리 동 배지에서 배양한 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 배양액 1㎖를 식균했다. 이것을 65℃로 1일간, 200타/min으로 회전 진탕 배양하여 균체 배양액을 얻었다. 이 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 균체 배양액 300㎖로부터 원심분리(10000×g, 15분)에 의해 균체를 모아 0.05M 인산 완충액(pH7.5)으로 세정한 후, 동 완충액 50㎖에 현탁했다. 이렇게 해서 제조한 균체 현탁액에 대해, 전술한 방법으로 5분간 반응시켜 니트릴 화합물을 아미드 화합물로 변환시키는 수화 활성을 측정했다. 효소 활성의 단위(유닛)를, 1분간에 1μ㏖의 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 변환시키는 활성을 1유닛(이하, U라고 적는다)으로 정하면, 27℃에 있어서의 습균체 중량 당 니트릴 히드라타아제 활성(U/㎎)은 9.37U/㎎이었다. 또한 10℃에 있어서 5U/㎖가 되도록 0.5중량%의 아크릴로니트릴을 포함하는 균체 현탁액을 제조하고, 이 균체 현탁액을 이용하여 30℃, 40℃, 50℃, 60℃, 70℃의 조건으로 마찬가지로 니트릴 히드라타아제 활성을 구해 표 2에 나타냈다. 그 결과, 균체를 반응에 이용했을 때의 최적 온도는 60℃ 근방에 있고, 고온 지역에 있어서 특히 높은 활성을 나타냈다.Glycerol 0.2% by weight, 0.2% by weight trisodium citrate dihydrate, 0.1% by weight potassium dihydrogen phosphate, 0.1% by weight hydrogen dipotassium phosphate, 0.1% by weight polypeptone, 0.1% by weight yeast extract, 0.1% by weight sodium chloride, n- 500 ml Erlenmeyer flask with 100 ml of sterile-filled medium (pH7.0) containing 0.1 wt% of valeronitrile, 0.02 wt% of magnesium sulfate heptahydrate, 0.003 wt% of iron (II) sulfate heptahydrate, and 0.0002% of cobalt chloride hexahydrate 1 ml of a culture solution of Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains previously cultured in the medium was inoculated. This was subjected to rotation shaking culture at 200 ° C / min at 65 ° C for 1 day to obtain a cell culture solution. The cells were collected by centrifugation (10000 x g, 15 minutes) from 300 ml of the cell culture medium of Giobacilli thermoglucosidicus Q-6 strain, washed with 0.05 M phosphate buffer (pH7.5), and then 50 ml of the same buffer solution. Suspended in The cell suspension thus prepared was reacted for 5 minutes by the method described above to measure the hydration activity of converting the nitrile compound into an amide compound. When the unit (unit) of the enzyme activity is determined to be 1 unit (hereinafter referred to as U) for converting 1 mol of acrylonitrile to acrylamide in 1 minute, nitrile hydrata per wet weight at 27 ° C Aze activity (U / mg) was 9.37 U / mg. Further, a cell suspension containing 0.5% by weight of acrylonitrile was prepared so as to be 5 U / ml at 10 ° C, and the cell suspension was used in the same manner under the conditions of 30 ° C, 40 ° C, 50 ° C, 60 ° C, and 70 ° C. Nitrile hydratase activity was determined and shown in Table 2. As a result, the optimum temperature when the cells were used for the reaction was in the vicinity of 60 ° C., and showed particularly high activity in the high temperature region.

반응 온도(℃)Reaction temperature (℃) 니트릴 히드라타아제 활성(U/㎖)Nitrile hydratase activity (U / ml) 1010 5.05.0 3030 19.219.2 4040 39.439.4 5050 49.249.2 6060 50.650.6 7070 42.442.4

실시예 4:지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 균체 중의 니트릴 히드라타아제의 열 안정성Example 4 Thermal Stability of Nitrile Hydratease in Cells of Geobacilli and Thermoglucosidesis Q-6

지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 균체 내에 있는 니트릴 히드라타아제의 활성의 열 안정성을 조사하기 위해서 실시예 3의 배양법으로 얻은 균체를 10U/㎖가 되도록 증류수에 현탁하고, 30분 동안 소정 온도에서의 보온 처리를 하여 잔존 활성을 측정했다. 0.5㎖의 1중량% 아크릴로니트릴 용액(0.05M 인산 칼륨 완충액, pH7.5)에 0.5㎖의 보온 처리 후의 균체액을 가하고, 27℃로 교반하면서 반응을 개시했다. 5분 후, 100μL의 1규정 염산을 가함으로써 반응을 정지시켰다. 보존 처리 전의 활성에 대한 보존 처리 후의 활성을 산출하여 보존 처리 전의 활성을 기준(100)으로 한 환산치로서 표 3에 나타낸다. 이 결과로부터 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 균체 중의 니트릴 히드라타아제의 효소 활성은 고온 하에서도 안정적으로 유지된다고 할 수 있고, 70℃라고 하는 고온 하에서도 80% 이상의 활성을 유지할 수 있고, 80℃의 고온 하에서도 30% 이상의 활성을 유지할 수 있다.In order to investigate the thermal stability of the activity of nitrile hydratase in the cells of Geobacillius thermoglucosidesis Q-6 strain, the cells obtained by the culture method of Example 3 were suspended in distilled water at 10 U / ml, and the cells were suspended for 30 minutes. The remaining activity was measured by heat-retaining treatment at temperature. 0.5 mL of 1% by weight acrylonitrile solution (0.05 M potassium phosphate buffer, pH7.5) was added to the cell solution after the heat treatment of 0.5 mL, and the reaction was started while stirring at 27 ° C. After 5 minutes, the reaction was stopped by adding 100 µL of 1 N hydrochloric acid. The activity after the preservation treatment with respect to the activity before the preservation treatment is calculated and shown in Table 3 as a converted value based on the activity before the preservation treatment as a reference (100). From this result, it can be said that the enzyme activity of nitrile hydratase in the cells of Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains can be stably maintained even at a high temperature, and can be maintained at 80% or more even at a high temperature of 70 ° C. 30% or more of activity can be maintained even at a high temperature of 80 ° C.

처리 온도(℃)Treatment temperature (℃) 활성(U/㎖)Active (U / ml) 잔존 활성(%)Remaining activity (%) 3030 55 100100 4040 4.84.8 9696 5050 4.54.5 9090 6060 4.44.4 8888 7070 4.24.2 8484 8080 1.61.6 3232

실시예 5:각종 니트릴 화합물을 기질로 한 반응Example 5 Reactions Using Various Nitrile Compounds as Substrates

하기 표 4에 기재하고 있는 각종 니트릴 화합물을 대응하는 아미드 화합물로 변환시키는 니트릴 히드라타아제 활성에 대해 조사했다. 9㎖의 1.1% 니트릴 용액(0.05M 인산 칼륨 완충액, pH7.5)에 1㎖ 균체 현탁액을 가하고, 반응 온도 30℃에서 반응을 개시했다. 10분 후, 1㎖의 1N HCl를 가함으로써 반응을 정지시켰다. HPLC에 의한 분석 조건은 실시예 1과 같지만, 용액을 10wt% 아세토니트릴을 포함하는 증류수로 했다. 그 결과, 표 4에 기재한 모든 니트릴 화합물을 기질로 해서 니트릴 히드라타아제 활성을 가지고 있었다.The nitrile hydratase activity of converting the various nitrile compounds described in Table 4 below into the corresponding amide compounds was investigated. A 1 ml cell suspension was added to 9 ml of a 1.1% nitrile solution (0.05 M potassium phosphate buffer, pH7.5) and the reaction was started at a reaction temperature of 30 deg. After 10 minutes, the reaction was stopped by adding 1 ml of 1N HCl. The analysis conditions by HPLC were the same as Example 1, but the solution was made into distilled water containing 10 wt% acetonitrile. As a result, all of the nitrile compounds listed in Table 4 were used as substrates and had nitrile hydratase activity.

공시 니트릴 화합물Disclosure nitrile compounds 아디포니트릴Adiponitrile n-부티로니트릴n-butyronitrile 아세토니트릴Acetonitrile 헥산니트릴Hexanenitrile 이소부티로니트릴Isobutyronitrile 벤조니트릴Benzonitrile n-발레로니트릴n-valeronitrile

실시예 6 이후에 기재된 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주 유래의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛(ORF2), β서브유닛(ORF1) 및 니트릴 히드라타아제 활성화 인자(ORF3)의 아미노산 서열 및 염기 서열을 해명하기 위한 본 발명의 흐름을 이하에 요약했다.Amino acid sequences of nitrile hydratase α subunit (ORF2), β subunit (ORF1) and nitrile hydratase activating factor (ORF3) derived from Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains described in Example 6 and later The flow of the invention for elucidating the nucleotide sequence is summarized below.

지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주를 배양하여 얻어진 균체를 파쇄한 후, 황산 암모늄에 의한 침전, 음이온 교환 컬럼 크로마토그래피, DEAE 컬럼, 하이드록시 어퍼타이트 컬럼에 제공하고, 겔 여과 크로마토그래피, 투석을 하여 니트릴 히드라타아제 효소를 정제했다.Cells obtained by culturing G. Bacillus thermoglucosidesis Q-6 strain were crushed, and then precipitated with ammonium sulfate, anion exchange column chromatography, DEAE column, hydroxy apatite column, gel filtration chromatography, Dialysis was carried out to purify the nitrile hydratase enzyme.

정제한 니트릴 히드라타아제의 α서브유닛 및 β서브유닛의 N말단 약 30 잔기의 아미노산 서열을 결정하고, 상기 균의 속에 근거하는 아미노산의 코돈 사용을 고려하여 유전자 증폭용 올리고 뉴클레오티드 축퇴성(degenerate) 프라이머를 제작하고, 상기 균체로부터 추출한 염색체 DNA를 주형으로 해서 축퇴성 PCR을 하여 증폭 DNA 단편을 취득했다. 증폭된 DNA 단편을 클로닝하고, 삽입 단편의 염기 서열을 결정했다. 상기 염기 서열로부터 추정되는 아미노산 서열과 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 정제한 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 및 β서브유닛의 N말단 아미노산 서열을 비교하여 클로닝된 서열이 니트릴 히드라타아제를 코딩하고 있는 것을 확인했다.Determine the amino acid sequence of about 30 residues of the N terminal of the purified nitrile hydratase α subunit and β subunit, and degenerate the oligonucleotide degenerate for gene amplification in consideration of the use of codons of amino acids based on the bacteria. A primer was prepared, and amplified DNA fragments were obtained by degenerate PCR using the chromosomal DNA extracted from the cells as a template. The amplified DNA fragment was cloned and the base sequence of the inserted fragment was determined. The sequence cloned by comparing the amino acid sequence estimated from the nucleotide sequence with the N terminal amino acid sequences of nitrile hydratase α subunit and β subunit purified from Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains was nitrile hydratase. You have verified that you are coding.

그 결과, 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주에 있어서 5'말단측 상류에서 니트릴 히드라타아제 유전자는 β서브유닛, α서브유닛의 순서로 인접해서 존재하는 것이 밝혀졌다.As a result, it was found that the nitrile hydratase genes were adjacent to each other in the order of β subunit and α subunit in the upstream of the 5 ′ terminal in Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains.

공지의 여러 가지 니트릴 히드라타아제 α서브유닛의 하류 유전자에 있어서의 상동성이 높은 서열로 유전자 증폭용 올리고 뉴클레오티드 축퇴성 프라이머를 제작하고, 상기 균체로부터 추출한 염색체 DNA를 주형으로 해서 축퇴성 PCR을 하여 증폭 DNA 단편을 취득했다. 얻어진 상기 균의 α서브유닛 부분의 증폭 DNA 단편을 클로닝해서 염기 서열을 결정했다.Oligonucleotide degenerate primers for gene amplification were prepared using sequences of high homology in the downstream genes of various known nitrile hydratase α subunits, and degenerate PCR using chromosomal DNA extracted from the cells as a template. Amplified DNA fragments were obtained. The amplified DNA fragment of the obtained α subunit portion of the bacterium was cloned to determine the nucleotide sequence.

이상으로부터 취득된 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 및 β서브유닛을 적당한 발현 벡터에 도입했다. 구축한 발현 플라스미드를 이용하여 적당한 숙주균을 형질전환했다. 숙주의 예로서는 로도코커스속, 코리네속, 대장균 등을 들 수 있다. 바람직하게는 아미다아제를 가지지 않은 숙주가 좋다. 또한 얻어진 형질전환체를 배양하여 얻은 균체와 아크릴로니트릴을 수성 매체 중에서 접촉시킴으로써 아크릴아미드가 생성되는 것을 확인하고, 그 생성 효율 및 니트릴 히드라타아제 활성을 비교했다.The nitrile hydratase α subunit and β subunit of the Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strain obtained from the above were introduced into a suitable expression vector. The appropriate host bacterium was transformed using the constructed expression plasmid. Examples of the host include Rhodococcus, Coryne, E. coli and the like. Preferably a host without amidase is preferred. In addition, acrylamide was produced by contacting the cells obtained by culturing the obtained transformant with acrylonitrile in an aqueous medium, and the production efficiency and the nitrile hydratase activity were compared.

다음에, 상기로부터 얻어진 DNA 단편을 프로브로서 콜로니 혼성화하여 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 및 β서브유닛의 하류 유전자를 포함하는 주변 유전자를 클로닝했다.Next, the DNA fragment obtained above was colonized with a probe to clone the peripheral genes including the downstream genes of nitrile hydratase α subunit and β subunit of the Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strain.

하류 유전자를 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 및 β서브유닛과 공발현시켜 니트릴 히드라타아제 활성을 비교했다. 그 결과, 하류 유전자가 니트릴 히드라타아제 활성을 현저하게 상승시키는 활성화에 관여하는 유전자인 것을 발견했다.The downstream gene was co-expressed with nitrile hydratase α subunit and β subunit to compare nitrile hydratase activity. As a result, it was found that the downstream gene is a gene involved in activation that significantly increases nitrile hydratase activity.

실시예 6:지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주 유래 니트릴 히드라타아제 효소의 정제Example 6: Purification of nitrile hydratase enzyme derived from Geobacillus thermoglucosidesis Q-6 strain

지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주를 배양하여 여러 가지 컬럼에 제공함으로써 니트릴 히드라타아제 활성 분획을 정제했다.The nitrile hydratase active fraction was purified by culturing Giobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains and providing them to various columns.

크로마토그래피에 있어서의 니트릴 히드라타아제 활성 분획의 측정 방법은 이하와 같이 했다. HEPES 완충액(100mM, pH7.2)에 의해 희석한 각 분획의 용출액에 1중량%의 아크릴로니트릴을 첨가하고 27℃로 1분간 반응시켰다. 1N HCl를 10액량%반응액에 첨가함으로써 반응을 정지시키고, 생성한 아크릴아미드 농도를 실시예 1에 기재된 HPLC 분석법에 의해 측정했다.The measuring method of the nitrile hydratase active fraction in chromatography was as follows. 1% by weight of acrylonitrile was added to the eluate of each fraction diluted with HEPES buffer (100 mM, pH 7.2) and allowed to react at 27 ° C for 1 minute. The reaction was stopped by adding 1N HCl to 10% by volume of the reaction solution, and the resulting acrylamide concentration was measured by the HPLC analysis method described in Example 1.

지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주 유래 니트릴 히드라타아제 효소를 정제하기 위해서 우선 0.1중량%의 n-발레로니트릴을 함유하는 V/F배지(글리세롤 0.2중량%, 시트르산 3나트륨 2수화물 0.2중량%, 인산 2수소 칼륨 0.1중량%, 인산 수소 2칼륨 0.1중량%, 폴리펩톤 0.1중량%, 효모 엑기스 0.1중량%, 염화 나트륨 0.1중량%, n-발레로니트릴 0.1중량%, 황산 마그네슘 7수화물 0.02중량%, 황산철(Ⅱ) 7수화물 0.003중량%, 염화 코발트 6수화물 0.0002중량%)에 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주를 식균하고, 65℃로 24시간 배양했다. 배양에는 96 웰 2㎖의 심저 플레이트(코스타르(COSTAR)사)를 이용했다. 배양 종료 후, 8000g, 10분간의 원심분리에 의해 집균하고, 얻어진 습균체 3g을 20mL의 HEPES 완충액(100mM, pH7.2)에 재현탁했다. 균체를 냉각하에서 초음파 파쇄기를 이용해서 파쇄하고, 균체 파쇄액에 황산 암모늄(30% 포화 농도)을 가하여 4℃로 30분간 완만하게 교반하고, 20000g, 10분간의 원심분리를 해서 상청을 얻었다. 원심 상청액에 황산 암모늄(70% 포화 농도)을 가하여 4℃로 30분간 완만하게 교반한 후, 20000g, 10분간의 원심분리에 의해 얻어진 침전물을 9㎖의 HEPES 완충액(100mM, pH7.2)에 재용해하고, 1L의 동일액 중에서 4℃로 24시간 투석해서 음이온 교환 크로마토그래피(아마샴 바이오 사이언세스사;하이트랩(HiTrap) DEAE FF(컬럼 체적 5mL×5개))에 제공했다. 전개액은 HEPES 완충액(100mM, pH7.2)를 이용해서 염화 칼륨 농도를 0.0M에서 0.5M까지 직선적으로 증가시킴으로써 분획을 용출시켜 니트릴 히드라타아제 활성을 포함하는 분획을 얻었다. 그 분획을 어퍼타이트 컬럼 크로마토그래피(바이오-라드(BIO-RAD)사제;CHT2-I(컬럼 체적 2mL))에 제공했다. 0.01M 인산 칼륨 수용액(pH7.2)을 전개액으로 하고, 인산 칼륨을 0.01M에서 0.3M까지 직선적으로 증가시킴으로써 분획을 용출시켜 니트릴 히드라타아제 활성을 포함하는 분획을 얻었다. 그 분획을 0.15M NaCl을 포함하는 0.05M 인산 나트륨 수용액(pH7.2)을 전개액으로 한 겔 여과 크로마토그래피(아마샴 바이오 사이언세스사;수퍼덱스(Superdex) 200 HR 10/30)에 제공하고, 니트릴 히드라타아제 활성 분획을 취득했다. 이렇게 해서 얻어진 겔 여과 크로마토그래피의 니트릴 히드라타아제 활성 분획을 이용해서 이하의 실시예를 실시했다.In order to purify the nitrile hydratase enzyme derived from geobacillus thermoglucosidesis Q-6 strain, V / F medium containing 0.1 wt% of n-valeronitrile (0.2 wt% glycerol, 0.2 trisodium citrate dihydrate 0.2) % By weight, 0.1% by weight potassium dihydrogen phosphate, 0.1% by weight hydrogen dipotassium phosphate, 0.1% by weight polypeptone, 0.1% by weight yeast extract, 0.1% by weight sodium chloride, 0.1% by weight n-valeronitrile, magnesium sulfate heptahydrate Geobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strain was inoculated in 0.02 weight%, 0.003 weight% of iron (II) sulfate hydrates, and 0.0002 weight% of cobalt chloride hexahydrates, and it cultured at 65 degreeC for 24 hours. For culture, 2 ml of a 96 well deep bottom plate (COSTAR) was used. After the completion of the culture, the cells were collected by centrifugation at 8000 g for 10 minutes, and 3 g of the obtained wet cells were resuspended in 20 mL of HEPES buffer (100 mM, pH 7.2). The cells were pulverized with an ultrasonic crusher under cooling, and ammonium sulfate (30% saturation concentration) was added to the cell pulverized solution, gently stirred at 4 ° C. for 30 minutes, and centrifuged at 20000 g for 10 minutes to obtain supernatant. Ammonium sulfate (70% saturation concentration) was added to the centrifugal supernatant, gently stirred at 4 ° C. for 30 minutes, and the precipitate obtained by centrifugation at 20000 g for 10 minutes was reused in 9 ml of HEPES buffer (100 mM, pH 7.2). It decomposed | dissolved, and dialyzed at 4 degreeC in 1 L of the same liquids for 24 hours, and it provided to the anion exchange chromatography (Amarsham Biosciences Co., Ltd .; HiTrap® DEAE®FF (5 mL x 5 column volumes)). The developing solution was eluted by linearly increasing the potassium chloride concentration from 0.0M to 0.5M using HEPES buffer (100 mM, pH 7.2) to obtain a fraction containing nitrile hydratase activity. The fraction was subjected to apatite column chromatography (BIO-RAD, CHT2-I (column volume 2 mL)). A 0.01 M aqueous potassium phosphate solution (pH 7.2) was used as a developing solution, and the fraction was eluted by linearly increasing potassium phosphate from 0.01 M to 0.3 M to obtain a fraction containing nitrile hydratase activity. The fractions were subjected to gel filtration chromatography (Amarsham Biosciences; Superdex: 200 HR 10/30) using 0.05M aqueous sodium phosphate solution (pH7.2) containing 0.15M NaCl as a developing solution. , Nitrile hydratase active fraction was obtained. The following example was performed using the nitrile hydratase active fraction of the gel filtration chromatography thus obtained.

실시예 7:지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 정제한 니트릴 히드라타아제 활성 분획에 있어서의 니트릴 히드라타아제의 반응 온도 의존성Example 7: Reaction temperature dependence of nitrile hydratase in nitrile hydratase active fraction purified from Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains

지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주 유래의 니트릴 히드라타아제 활성 분획 용액(3.2mg/mL, 0.05M 인산 완충액(pH7.5))에 대해서, 표 5에 나타낸 반응 온도로 니트릴 화합물을 아미드 화합물로 변환시키는 니트릴 히드라타아제 활성을 측정했다. 1mL의 0.5중량% 아크릴로니트릴 용액(0.05M 인산 칼륨 완충액, pH7.5)에 니트릴 히드라타아제 활성 분획용액을 가하고, 각 온도에서 교반하면서 반응을 개시했다. 2분 후, 100μL의 1N 염산을 가함으로써 반응을 정지시켰다. 효소 활성의 단위(유닛)는 1분간에 1μ㏖의 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 변환시키는 활성을 1유닛(이하, U라고 적는다)으로 정하고, 효소 중량 당의 수화 활성(U/㎎)을 표 5에 나타냈다. 이 결과로부터 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 정제한 니트릴 히드라타아제 활성 분획에 있어서의 니트릴 히드라타아제의 활성은 60℃라고 하는 고온까지, 반응 온도의 상승에 따라 상승하고 있다. 최적 온도는 균체를 반응에 이용했을 때와 마찬가지로 60℃ 근방에 있다고 생각되고, 70℃라고 하는 고온 하에서도 대단히 높은 니트릴 히드라타아제 활성을 나타내고 있다.The nitrile compound was amide at the reaction temperature shown in Table 5 with respect to the nitrile hydratase active fraction solution (3.2 mg / mL, 0.05 M phosphate buffer (pH7.5)) derived from Giobacilli thermoglucosidesis Q-6 strain. Nitrile hydratase activity was converted to compound. A nitrile hydratase active fraction solution was added to 1 mL of 0.5% by weight acrylonitrile solution (0.05 M potassium phosphate buffer, pH7.5), and the reaction was initiated while stirring at each temperature. After 2 minutes, the reaction was stopped by adding 100 µL of 1N hydrochloric acid. The unit (unit) of the enzyme activity is defined as 1 unit (hereinafter referred to as U) for converting 1 mol of acrylonitrile into acrylamide in 1 minute, and the hydration activity (U / mg) per weight of enzyme is given in Table 5 Indicated. From this result, the activity of the nitrile hydratase in the nitrile hydratase active fraction refine | purified from the geobacillus thermoglucosidesis Q-6 strain rises with the rise of reaction temperature to the high temperature of 60 degreeC. The optimum temperature is considered to be around 60 ° C. similarly to the case where the cells are used for the reaction, and shows very high nitrile hydratase activity even at a high temperature of 70 ° C.

반응 온도(℃)Reaction temperature (℃) 활성(U/mg)Active (U / mg) 2020 210.4210.4 2727 550.7550.7 4040 1135.31135.3 5050 2228.82228.8 6060 2823.32823.3 7070 2781.12781.1

실시예 8:지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 정제한 니트릴 히드라타아제의 열 안정성Example 8 Thermal Stability of Nitrile Hydratease Purified from Geobacillus Thermoglucosidesis Q-6

지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 정제한 니트릴 히드라타아제의 활성의 열 안정성을 조사하기 위해서 니트릴 히드라타아제 활성 분획용액(3.2mg/㎖, 0.05M 인산 완충액(pH7.5))을 30분, 소정 온도에서의 보온 처리를 하여 잔존 활성을 측정했다. 1mL의 0.5중량% 아크릴로니트릴 용액(0.05M 인산 칼륨 완충액, pH7.5)에 보온 처리 후의 니트릴 히드라타아제 용액을 5㎕ 가하고, 27℃로 교반하면서 반응을 개시했다. 2분 후, 100㎕의 1N HCl를 가함으로써 반응을 정지시켰다. 보존 처리 전의 활성에 대한 보존 처리 후의 활성(잔존 활성)을 산출하여 보존 처리 전의 활성을 기준(100)으로 한 환산치로서 표 6에 나타낸다. 이 결과로부터 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 정제한 니트릴 히드라타아제 활성 분획에 있어서의 수용액 중의 니트릴 히드라타아제의 효소 활성은 고온 하에서도 안정적으로 유지된다고 할 수 있고, 60℃라고 하는 고온 하에서도 60% 이상의 활성을 유지할 수 있고, 70℃의 고온 하에서도 35% 이상의 활성을 유지할 수 있다.Nitrile hydratase active fraction solution (3.2 mg / ml, 0.05 M phosphate buffer (pH7.5)) to investigate the thermal stability of the activity of nitrile hydratase purified from Geobacillus thermoglucosidesis Q-6 strain. Was heat-retained at predetermined temperature for 30 minutes, and residual activity was measured. To 1 mL of 0.5% by weight acrylonitrile solution (0.05 M potassium phosphate buffer, pH7.5) was added 5 µl of the nitrile hydratase solution after thermal treatment, and the reaction was started while stirring at 27 ° C. After 2 minutes, the reaction was stopped by adding 100 μl of 1N HCl. The activity after the preservation treatment (residual activity) with respect to the activity before the preservation treatment is calculated and shown in Table 6 as a converted value based on the activity before the preservation treatment as reference (100). From this result, it can be said that the enzyme activity of nitrile hydratase in the aqueous solution in the nitrile hydratase active fraction purified from the geobacilli thermoglucosidesis Q-6 strain was maintained stably even at high temperature. 60% or more of activity can be maintained even at high temperature, and 35% or more of activity can be maintained even at a high temperature of 70 ° C.

처리 온도(℃)Treatment temperature (℃) 잔존 활성(%)Remaining activity (%) 2020 89.289.2 2727 85.685.6 4040 82.382.3 5050 78.978.9 6060 66.966.9 7070 38.838.8

실시예 9:지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 정제한 니트릴 히드라타아제의 아크릴로니트릴 농도 의존성과 농도 내성Example 9 Acrylonitrile Concentration Dependency and Concentration Tolerance of Nitrile Hydratase Purified from Geobacilli and Thermoglucosidesis Q-6

지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 정제한 니트릴 히드라타아제에 관해서, 기질인 아크릴로니트릴 농도에의 의존성과 내성을 조사하기 위해서 4㎕의 니트릴 히드라타아제 활성 분획용액(3.2mg/mL, 0.05M 인산 완충액(pH7.5))을 각종 중량%의 아크릴로니트릴을 포함하는 5㎖용액(0.05M 인산 칼륨 완충액, pH7.5)에 가하고, 27℃로 교반하면서 반응을 개시했다. 5분, 10분, 20분, 40분 후에 1㎖씩을 꺼내고, 100μL의 1N HCl를 가함으로써 반응을 정지시키고, 생성한 아크릴아미드의 농도를 HPLC에 의해 정량해서 표 7에 나타냈다. 이 결과로부터 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 정제한 니트릴 히드라타아제 활성 분획에 있어서의 수용액 중의 니트릴 히드라타아제의 효소 활성은 높은 아크릴로니트릴 농도에 있어서도 안정적으로 유지된다고 말할 수 있다. 6%라고 하는 고농도의 아크릴로니트릴 용액 중에서 40분 반응시켜도 보다 낮은 아크릴로니트릴 농도의 경우에 비해 활성의 저하는 관찰되지 않고, 반대로 기질 농도의 상승에 따라 활성은 상승했다.Nitrile hydratase purified from Giobacilli thermoglucosidicus Q-6 strain, 4 μL nitrile hydratase active fraction solution (3.2 mg / mL, 0.05M phosphate buffer (pH7.5)) was added to a 5 mL solution (0.05 M potassium phosphate buffer, pH7.5) containing various weight percent acrylonitrile, and the reaction was started with stirring at 27 ° C. After 5 minutes, 10 minutes, 20 minutes, and 40 minutes, 1 ml each was taken out, the reaction was stopped by adding 100 µL of 1N HCl, and the concentration of the resulting acrylamide was quantified by HPLC and shown in Table 7. From these results, it can be said that the enzymatic activity of nitrile hydratase in the aqueous solution in the nitrile hydratase active fraction purified from Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains is maintained stably even at high acrylonitrile concentrations. . Even if it was made to react for 40 minutes in the high concentration acrylonitrile solution of 6%, the fall of activity was not observed compared with the case of lower acrylonitrile concentration, On the contrary, activity rose with the increase of substrate concentration.

반응 개시 시의 아크릴로니트릴 농도(중량%)Acrylonitrile concentration (weight%) at the start of reaction 5분 경과 후의 아크릴아미드 농도 (중량%)Acrylamide concentration after 5 minutes (% by weight) 10분 경과 후의 아크릴아미드 농도 (중량%)Acrylamide concentration after 10 minutes (weight%) 20분 경과 후의 아크릴아미드 농도 (중량%)Acrylamide concentration after 20 minutes (weight%) 40분 경과 후의 아크릴아미드 농도(중량%)Acrylamide concentration (weight%) after 40 minutes 0.5%0.5% 0.0180.018 0.0320.032 0.0520.052 0.0870.087 2.0%2.0% 0.0230.023 0.0420.042 0.0700.070 0.1070.107 4.0%4.0% 0.0260.026 0.0460.046 0.0770.077 0.1370.137 6.0%6.0% 0.0300.030 0.0510.051 0.0820.082 0.1690.169

실시예 10:지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 정제한 니트릴 히드라타아제의 아크릴아미드 농도 내성Example 10 Acrylamide Concentration Resistance of Nitrile Hydratease Purified from Geobacilli and Thermoglucosidesis Q-6

지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 정제한 니트릴 히드라타아제에 관해서, 생성물인 아크릴아미드에 의한 저해를 조사하기 위해서 10㎕의 니트릴 히드라타아제 활성 분획용액(3.2mg/mL, 0.05M 인산 완충액(pH7.5))을 0.5중량% 아크릴로니트릴과 35중량% 아크릴아미드를 포함하는 용액(0.05M 인산 칼륨 완충액, pH7.5) 1㎖에 가하고, 27℃로 교반하면서 10분간 반응시키고, 반응 후의 액 중의 아크릴로니트릴 농도를 HPLC로 정량한 바, 모든 아크릴로니트릴이 아크릴아미드로 변환되어 있었다. 이 결과로부터 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 정제한 니트릴 히드라타아제 활성 분획에 있어서의 수용액 중의 니트릴 히드라타아제의 효소 활성은 35%라고 하는 높은 아크릴아미드 농도에 있어서도 활성이 유지된다고 말할 수 있다.In regard to nitrile hydratase purified from Giobacilli thermoglucosidesis Q-6 strain, 10 μl of nitrile hydratase active fraction solution (3.2 mg / mL, 0.05M) was investigated to investigate inhibition by acrylamide as a product. Phosphoric acid buffer (pH7.5)) was added to 1 ml of a solution containing 0.5 wt% acrylonitrile and 35 wt% acrylamide (0.05 M potassium phosphate buffer, pH7.5) and reacted for 10 minutes with stirring at 27 ° C. When acrylonitrile concentration in the liquid after reaction was quantified by HPLC, all the acrylonitrile was converted into acrylamide. From these results, the enzyme activity of nitrile hydratase in the aqueous solution in the nitrile hydratase active fraction purified from Geobacilli and thermoglucosidedes Q-6 strain was maintained at high acrylamide concentration of 35%. I can speak.

실시예 11:지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주 유래의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛 및 α서브유닛 부분의 유전자의 클로닝Example 11: Cloning of genes of nitrile hydratase β subunit and α subunit moiety derived from Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6

(1) 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주 유래의 니트릴 히드라타아제 효소의 확인 및 N말단 아미노산 서열 결정(1) Identification of nitrile hydratase enzyme from geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strain and N terminal amino acid sequence determination

실시예 6에 의해 얻어진 겔 여과 크로마토그래피에서의 니트릴 히드라타아제 활성 분획 용출액을 환원 조건 하에서 환원형 SDS-폴리아크릴아미드 전기 영동에 제공했다. 영동 후, 쿠마시 브릴리안트 블루(CBB)에 의한 단백질 염색을 하여 탈색한 결과, 약 25K달톤 및 약 28K달톤의 분자량을 가지는 2개의 주요한 밴드가 확인되었다. 이 2개의 주요한 정제 단백질을, 블롯팅 장치(바이오-라드사)를 이용해서 PVDF막(밀리포어(MILLIPORE)사제)에 전사하여 CBB 염색하고, 목적하는 2개의 밴드가 흡착되어 있는 부분을 PVDF막으로부터 잘라냈다. 다음에, 전자동 단백질 일차 구조 분석 장치 PPSQ-23A(시마즈 제작소)를 이용해서 2종류의 단백질의 N말단 아미노산 서열을 해독했다. 그 결과, 분자량 25K달톤의 단백질의 N말단 아미노산 서열은 서열 목록의 서열 번호 23에 기재된 서열이며, 분자량 28K달톤의 단백질의 N말단 아미노산 서열은 서열 목록의 서열 번호 24에 기재된 서열이었다.Nitrile hydratase active fraction eluate in gel filtration chromatography obtained in Example 6 was subjected to reduced SDS-polyacrylamide electrophoresis under reducing conditions. After electrophoresis, destaining by protein staining with Coomassie Brilliant Blue (CBB) identified two major bands with molecular weights of about 25K Daltons and about 28K Daltons. These two major purified proteins are transferred to PVDF membranes (manufactured by MILLIPORE) using a blotting device (Bio-Rad Corporation) and stained with CBB, and the portions of the two bands of interest are adsorbed onto the PVDF membranes. Cut out from Next, the N terminal amino acid sequence of two types of proteins was decoded using the fully automatic protein primary structure analyzer PPSQ-23A (Shimadzu Corporation). As a result, the N-terminal amino acid sequence of the protein having a molecular weight of 25K daltons was the sequence described in SEQ ID NO: 23 in the sequence listing, and the N-terminal amino acid sequence of the protein having a molecular weight of 28K Dalton was the sequence described in SEQ ID NO: 24 in the listing.

기지의 니트릴 히드라타아제 효소의 아미노산 서열과 비교한 결과, 25K달톤의 폴리펩티드쇄가 니트릴 히드라타아제 α서브유닛과, 28K달톤의 폴리펩티드쇄가 니트릴 히드라타아제 β서브유닛과의 낮은 상동성을 나타내고, 상기 단백질을 코딩하는 것이 시사되었다.As a result of comparison with the amino acid sequence of the known nitrile hydratase enzyme, the 25K dalton polypeptide chain showed low homology with the nitrile hydratase α subunit and the 28 K dalton polypeptide chain with the nitrile hydratase β subunit. It has been suggested to encode the protein.

(2) N말단 아미노산 서열에 대응하는 올리고 뉴클레오티드 프라이머의 합성(2) Synthesis of Oligonucleotide Primer Corresponding to N-Term Amino Acid Sequence

상기에서 해독한 2종류의 단백질의 N말단의 아미노산 서열로부터, 상기 균속의 코돈 사용에 근거해서 축퇴성 PCR용 올리고 뉴클레오티드 프라이머를 이하의 12종류로 합성했다. 서열 목록의 서열 번호 5에 기재된 프라이머 1(αF1), 서열 목록의 서열 번호 6에 기재된 프라이머 2(αF2), 서열 목록의 서열 번호 7에 기재된 프라이머 3(αF3), 서열 목록의 서열 번호 8에 기재된 프라이머 4(αR1), 서열 목록의 서열 번호 9에 기재된 프라이머 5(αR2), 서열 목록의 서열 번호 10에 기재된 프라이머 6(αR3), 서열 목록의 서열 번호 11에 기재된 프라이머 7(βF1), 서열 목록의 서열 번호 12에 기재된 프라이머 8(βF2), 서열 목록의 서열 번호 13에 기재된 프라이머 9(βF3), 서열 목록의 서열 번호 14에 기재된 프라이머 10(βR1), 서열 목록의 서열 번호 15에 기재된 프라이머 11(βR2), 서열 목록의 서열 번호 16에 기재된 프라이머 12(βR3)이다. 또한 y는 c 또는 t를 나타내고, r은 a 또는 g를 나타내고, m는 a 또는 c를 나타내고, k는 g 또는 t를 나타내고, s는 c 또는 g를 나타내고, w는 a 또는 t를 나타내고, d는 a, g 또는 t를 나타내고, n는 a, c, g 또는 t를 나타내고 있다. 또 α서브유닛 및 β서브유닛을 코딩하는 유전자의 염색체상에서의 위치를 고려하여 프라이머를 작성했다.From the N-terminal amino acid sequence of the two types of proteins decoded above, the following 12 types of oligonucleotide primers for degenerate PCR were synthesized based on the use of the above codon. Primer 1 (αF1) described in SEQ ID NO: 5 of the Sequence Listing, Primer 2 (αF2) described in SEQ ID NO: 6 of the Sequence Listing, Primer 3 (αF3) described in SEQ ID NO: 7 of the Sequence Listing, and SEQ ID NO: 8 of the Sequence Listing Primer 4 (αR1), Primer 5 (αR2) as shown in SEQ ID NO: 9, Primer 6 (αR3) as shown in SEQ ID NO: 10 in Sequence Listing, Primer 7 (βF1) as shown in SEQ ID NO: 11 in Sequence Listing, Sequence Listing Primer 8 as described in SEQ ID NO: 12 (βF2), primer 9 as described in SEQ ID NO: 13 (βF3), primer 10 as described in SEQ ID NO: 14 (βR1) as listed in SEQ ID NO: 15 (βR2), Primer 12 (βR3) described in SEQ ID NO: 16 of the Sequence Listing. And y represents c or t, r represents a or g, m represents a or c, k represents g or t, s represents c or g, w represents a or t, d Represents a, g or t, and n represents a, c, g or t. In addition, primers were prepared in consideration of the positions on the chromosomes of the genes encoding the α subunit and the β subunit.

(3) 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주로부터 염색체 DNA의 추출 및 축퇴성 PCR(3) Extraction and Degenerate PCR of Chromosome DNA from Geobacilli and Thermoglucosidesis Q-6

지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주를 실시예 6과 같은 방법에 의해 배양, 회수하고, 퀴아젠(QIAGEN)사의 제노믹-팁 시스템(Genomic-tip System)(500/G) 키트를 이용해서 균체로부터 염색체 DNA를 추출했다. TE용액에 용해시킨 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 염색체 DNA 0.1㎍을 주형으로 해서 축퇴성 PCR을 했다. 축퇴성 PCR은 서열 목록의 서열 번호 5 내지 10에 기재된 프라이머 1 내지 6과 서열 목록의 서열 번호 11 내지 16에 기재된 프라이머 7 내지 12의 조합 36가지를 행했다. 100p㏖의 프라이머 2종류를 각각, 5U의 다까라(Takara)사의 Ex Taq DNA 폴리머라아제 및 완충액을 포함하는 전량 100㎕의 반응액을 이용해서 축퇴성 PCR을 하고 DNA 단편의 증폭을 시도했다. 반응 조건은 이하와 같다. 96℃, 3분의 열 변성 후, 96℃, 30초 열 변성, 42℃, 30초 어닐링, 72℃, 1분 30초 신장 반응을 35 사이클한 후, 72℃, 5분간 신장 반응을 시켜 4℃에서 보냉했다. 각각의 PCR 산물을 1중량% 아가로오스 전기 영동에 제공하고, DNA의 증폭의 확인을 한 바, 서열 목록의 서열 번호 9에 기재된 프라이머 5(αR2)와 서열 목록의 서열 번호 11에 기재된 프라이머 7(βF1)의 조합 및 서열 목록의 서열 번호 9에 기재된 프라이머 5(αR2)와 서열 목록의 서열 번호 12에 기재된 프라이머 8(βF2)의 조합으로 행한 PCR의 경우만 약 700bp의 DNA 단편의 증폭이 확인되었다.Q6 strain of Geobacilli and thermoglucosidedesius were cultured and recovered in the same manner as in Example 6, using a QIAGEN Genomic-Tip System (500 / G) kit. The chromosomal DNA was extracted from the cells. Degenerate PCR was carried out using 0.1 µg of chromosomal DNA of Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains dissolved in TE solution as a template. Degenerate PCR performed 36 combinations of primers 1 to 6 described in SEQ ID NOs: 5 to 10 in the sequence listing and primers 7 to 12 described in SEQ ID NOs: 11 to 16 in the Sequence listing. Two 100 mmol primers were subjected to degenerate PCR using 100 µl of a reaction solution containing 5 U of Ex Taq® DNA polymerase from Takara Co., Ltd. and a buffer solution, and amplification of DNA fragments was attempted. Reaction conditions are as follows. After 96 DEG C and 3 minutes of heat denaturation, 96 DEG C, 30 seconds of heat denaturation, 42 DEG C, 30 seconds annealing, 72 DEG C, 1 minute 30 seconds extension reaction was performed 35 cycles, followed by extension reaction of 72 DEG C and 5 minutes. Cooled at ℃. Each PCR product was subjected to 1% by weight agarose electrophoresis, and the amplification of the DNA was confirmed. As a result, primer 5 (αR2) described in SEQ ID NO: 9 in the Sequence Listing and primer 7 described in SEQ ID NO: 11 in the Sequence Listing. Amplification of the DNA fragment of about 700 bp was confirmed only by PCR performed with a combination of (βF1) and primer 5 (αR2) as set out in SEQ ID NO: 9 in the Sequence Listing and primer 8 (βF2) as set out in SEQ ID NO: 12 in the Sequence Listing. It became.

(4) 축퇴성 PCR 산물의 클로닝 및 증폭 DNA 단편의 염기 서열 해독(4) Cloning of Degenerate PCR Products and Nucleotide Sequence Translation of Amplified DNA Fragments

증폭된 DNA 단편을 겔로부터 잘라내고, 퀴아퀵 젤 엑스트랙션 키트(QIAquick Gel Extraction Kit)(퀴아젠사)를 이용해서 추출하여 pGEM-T 벡터(프로메가(Promega)사)에 T4 DNA 리가아제(다까라사)를 이용해서 라이게이션했다. Ex Taq에 의한 PCR의 결과, 3'말단에 A가 1염기 부가되는 성질을 이용했다. 라이게이션 반응 후, 대장균 JM109주를 형질전환하고, LB 한천 배지(50㎍/㎖ 암피실린, 0.5중량% 박토 효모 엑기스, 1중량% 박토트립톤, 0.5중량% NaCl, 2.0중량% 박토 한천(pH7.5))로 37℃로 하룻밤 배양하여 암피실린으로 형질전환체를 선택했다. 암피실린을 포함하는 LB배지에서 배양한 형질전환체로부터 통상법에 의해 플라스미드 DNA를 추출하고, 약 700bp의 인서트 서열을, 벡터 위에 있는 SP6 및 T7 프로모터의 서열을 프라이머로서 이용해서 염기 서열을 해독했다.The amplified DNA fragments were cut from the gel, extracted using QIAquick Gel® Extraction Kit (QIAGEN), and extracted with T4DNA ligase (p4) from the pGEM-T® vector (Promega). I ligated using Takara). As a result of PCR by Ex Taq, the property of adding one base to the 3 ′ terminal was used. After the ligation reaction, E. coli JM109 strains were transformed, and LB agar medium (50 μg / ml ampicillin, 0.5 wt% bacterium yeast extract, 1 wt% bactotriptone, 0.5 wt% NaCl, 2.0 wt% bacterium agar (pH7. 5)) was incubated overnight at 37 ℃ to select a transformant with ampicillin. Plasmid DNA was extracted by a conventional method from a transformant cultured in LB medium containing ampicillin, and the base sequence was deciphered using an insert sequence of about 700 bp and the sequences of the SP6 and T7 promoters on the vector as primers.

그 결과, 증폭 DNA 단편 내에 681bp의 오픈 리딩 프레임(이후 ORF1이라고 호칭)이 확인되었다. ORF1의 번역 정지 코돈과 다음의 오픈 리딩 프레임(이후 ORF2라고 호칭)의 번역 개시 코돈 ATG의 사이는 13bp였다. ORF1의 염기 서열로부터 추정되는 N말단측 25개의 아미노산 서열과 상기에서 정제한 28K달톤의 폴리펩티드쇄의 N말단측의 25개의 아미노산 서열은 완전히 일치하고 있고, 서열 목록의 서열 번호 2 기재의 아미노산 서열의 첫 번째부터 25번째까지의 서열에 상당하고 있다. ORF1의 아미노산 서열은 기지의 니트릴 히드라타아제의 β서브유닛의 아미노산 서열과의 낮은 상동성을 나타내고, 상기 단백질을 코딩하는 것이 시사되었다.As a result, an open reading frame of 681 bp in the amplified DNA fragment (hereinafter referred to as ORF1) was confirmed. It was 13bp between the translation stop codon of ORF1 and the translation start codon ATG of the next open reading frame (henceforth called ORF2). The 25 amino acid sequences of the N-terminal side estimated from the nucleotide sequence of ORF1 and the 25-amino acid sequence of the N-terminal side of the 28K Dalton polypeptide chain refine | purified above completely correspond, and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 of a sequence list It corresponds to the first to 25th sequences. The amino acid sequence of ORF1 shows low homology with the amino acid sequence of the β subunit of known nitrile hydratase, and it has been suggested to encode the protein.

지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛은 226 아미노산을 코딩하고 있고, 기존의 데이터 베이스 중에서 상동성을 가지는 단백질과의 아미노산 서열의 일치도는 높은 쪽부터 차례대로 클레브시엘라속MC12609주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛과 43%, 아그로박테리움속의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛과 42%, 로도슈도모나스속 CGA009주 니트릴 히드라타아제 β서브유닛과 40%로 매우 낮다. 또 지오바실루스속과 근접하게 연관된 속인 바실루스속 유래의 단백질과의 아미노산의 일치도도, 호열균 바실루스 BR449주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛과 35.0%, 호열균 바실루스 스미시 SC-J05-1주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛과 34.5%로 극히 낮았다. 한편, 호열균 바실루스 BR449주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛과 호열균 바실루스 스미시 SC-J05-1주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛은 85.6%라고 하는 높은 일치도를 가지고 있다. 또 ORF2의 염기 서열로부터 추정되는 N말단의 아미노산 서열과 상기에서 정제한 25K달톤의 폴리펩티드쇄의 N말단의 아미노산 서열은 완전히 일치했다.The nitrile hydratase β subunit of Giobacilli thermoglucosidesis Q-6 strain encodes 226 amino acids, and the degree of concordance of the amino acid sequence with the homologous protein in the existing database is cleve in order from the higher one. Nitrile hydratase β subunit of Siela genus MC12609 strain 43%, nitrile hydratase β subunit of Agrobacterium 42%, and 40% with nitrile hydratase β subunit of Rhodoshudomonas CGA009 strain. In addition, the degree of amino acid correspondence with a protein derived from Bacillus genus, which is closely related to the genus Bacillus genus, 35.0% of nitrile hydratase β subunit of thermophilic Bacillus BR449 strain, and nitrile hydra of thermophilic bacillus Smisch SC-J05-1 strain It was extremely low (34.5%) with the acetylase subunit. On the other hand, the nitrile hydratase β subunit of thermophilic Bacillus BR449 strain and the nitrile hydratase β subunit of thermophilic Bacillus smice SC-J05-1 strain have high concordance of 85.6%. Moreover, the amino acid sequence of the N terminal estimated from the nucleotide sequence of ORF2 and the amino acid sequence of the N terminal of the 25K Dalton polypeptide chain refine | purified above were exactly identical.

이상으로부터 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주에서는 5'말단측 상류에서 28K달톤의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛을 코딩하는 유전자, 25K달톤의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛을 코딩하는 유전자가 이 순번으로 인접해서 존재하고 있는 것이 판명되었다.From the above, in the Q-6 strain of Geobacilli and thermoglucosidicus, genes encoding a 28K dalton nitrile hydratase β subunit and a gene encoding a 25K dalton nitrile hydratase α subunit It turns out that it exists adjacent in this order.

(5) 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 부분의 유전자의 클로닝(5) Cloning of gene of geobacillus thermoglucosidesis Q-6 nitrile hydratase α subunit moiety

상기에서 얻어진 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛 부분의 유전자의 주변 유전자 및 α서브유닛 부분의 유전자를 클로닝하기 위해서 축퇴성 PCR을 했다. 기지의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛의 하류에 위치하는 유전자를 참고로 해서 이하의 축퇴성 PCR용 올리고 뉴클레오티드 프라이머 2종류를 작성했다. 서열 목록의 서열 번호 17에 기재된 프라이머 13(pR1), 서열 목록의 서열 번호 18에 기재된 프라이머 14(pR2)이다.The degenerate PCR was performed to clone the genes of the genes of the nitrile hydratase β subunit moiety and the gene of the α subunit moiety obtained from the above-described geobacilli thermoglucosidesis Q-6 strain. The following two kinds of oligonucleotide primers for degenerate PCR were prepared with reference to the gene located downstream of the known nitrile hydratase α subunit. Primer 13 (pR1) set forth in SEQ ID NO: 17 of the Sequence Listing, primer 14 (pR2) set forth in SEQ ID NO: 18 of the Sequence Listing.

또 앞서 염기 서열을 해독한 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛내에 PCR 증폭용의 올리고 뉴클레오티드 프라이머 이하 2종류를 작성했다. 서열 목록의 서열 번호 19에 기재된 프라이머 15(Q6AposF), 서열 목록의 서열 번호 20에 기재된 프라이머 16(Q6abF1)이다. 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 염색체 DNA 0.1㎍을 주형으로 해서 축퇴성 PCR을 했다. 축퇴성 PCR은 어닐링 온도 50℃에서, 서열 목록의 서열 번호 17, 18에 기재된 프라이머 13, 14와, 서열 목록의 서열 번호 18, 19에 기재된 프라이머 15, 16의 조합 4가지를 행했다. 그 결과, 서열 목록의 서열 번호 17에 기재된 프라이머 13(pR1)과 서열 목록의 서열 번호 18에 기재된 프라이머 15(Q6AposF)의 조합으로 행한 PCR로 약 0.8kb의 증폭 DNA 산물의 존재를 확인할 수 있었다. 또한, 서열 목록의 서열 번호 16에 기재된 프라이머 13(pR1)과 서열 목록의 서열 번호 19에 기재된 프라이머 16(Q6abF1)의 조합으로 행한 PCR로 1.5k의 증폭 DNA 산물의 존재를 확인할 수 있었다. 또한 그 외의 조합으로 행한 PCR의 경우는 증폭 DNA 산물의 존재를 확인할 수 없었다.In addition, the following two kinds of oligonucleotide primers for PCR amplification were prepared in the nitrile hydratase β subunit of the geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains obtained by deciphering the nucleotide sequence. Primer 15 (Q6AposF) described in SEQ ID NO: 19 of the Sequence Listing, primer 16 (Q6abF1) described in SEQ ID NO: 20 of the Sequence Listing. Degenerate PCR was carried out using 0.1 μg of chromosomal DNA of Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains as a template. The degenerate PCR performed four combinations of primers 13 and 14 described in SEQ ID NOs: 17 and 18 in the sequence listing and primers 15 and 16 described in SEQ ID NOs: 18 and 19 in the annealing temperature at 50 ° C. As a result, the presence of the amplified DNA product of about 0.8 kb was confirmed by PCR performed by the combination of primer 13 (pR1) described in SEQ ID NO: 17 of the Sequence Listing and primer 15 (Q6AposF) described in SEQ ID NO: 18 of the Sequence Listing. In addition, the presence of 1.5k amplified DNA product was confirmed by PCR performed by the combination of primer 13 (pR1) described in SEQ ID NO: 16 of the Sequence Listing and primer 16 (Q6abF1) described in SEQ ID NO: 19 of the Sequence Listing. In the case of PCR performed in other combinations, the presence of the amplified DNA product could not be confirmed.

서열 목록의 서열 번호 16에 기재된 프라이머 13(pR1)과 서열 목록의 서열 번호 19에 기재된 프라이머 15(Q6AposF)의 조합으로 행한 축퇴성 PCR에 의해 증폭된 0.8kb의 DNA 단편을 아가로오스 겔로부터 잘라내어 통상법에 의해 DNA를 추출하고, pGEM-T 벡터(프로메가사)에 조립하여 대장균 JM109주를 형질전환하고, 50㎍/㎖의 암피실린에 의해 재조합체를 선택했다. 암피실린을 포함하는 LB배지에서 형질전환체를 배양하여 통상법에 의해 플라스미드 DNA를 추출하고, 약 0.8kb의 인서트 부분의 염기 서열을 해독했다. 그 결과, 618bp의 오픈 리딩 프레임(이후 ORF2라고 호칭)이 확인되었다. ORF2의 염기 서열로부터 추정되는 N말단측 29개의 아미노산 서열과 상기에서 정제한 25K달톤의 폴리펩티드쇄의 N말단측의 29개의 아미노산 서열은 완전하게 일치하고 있고, 서열 목록의 서열 번호 1 기재의 아미노산 서열의 1번째에서 29번째까지의 서열에 상당한다. ORF2의 아미노산 서열은 기지의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛의 아미노산 서열과의 낮은 상동성을 나타내고, 상기 단백질을 코딩하는 것이 시사되었다.A 0.8 kb DNA fragment amplified by degenerate PCR by a combination of Primer 13 (pR1) as set out in SEQ ID NO: 16 in Sequence Listing and Primer 15 (Q6AposF) as set out in SEQ ID NO: 19 in Sequence Listing was cut out from an agarose gel. DNA was extracted by a conventional method, assembled into a pGEM-T vector (Promega) to transform E. coli JM109 strain, and recombinants were selected by 50 μg / ml ampicillin. The transformant was cultured in LB medium containing ampicillin, plasmid DNA was extracted by a conventional method, and the base sequence of the insert portion of about 0.8 kb was read. As a result, an open reading frame of 618 bp (hereinafter referred to as ORF2) was confirmed. The 29 amino acid sequences of the N-terminal side estimated from the nucleotide sequence of ORF2 and the 29 amino acid sequences of the N-terminal side of the 25K Dalton polypeptide chain refine | purified above completely correspond, and the amino acid sequence of sequence number 1 of a sequence list is described. It corresponds to the 1st to 29th sequence of. The amino acid sequence of ORF2 shows low homology with the amino acid sequence of a known nitrile hydratase α subunit, and it has been suggested to encode the protein.

지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛은 205 아미노산을 코딩하고 있고, 기존의 데이터베이스 중에서 상동성을 가지는 단백질과의 아미노산 서열의 일치도는 높은 쪽부터 순서로, 호열균 바실루스 BR449주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛과 66.3%, 호열균 바실루스 스미시 SC-J05-1주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛과 63.9%로 낮다. 한편, 호열균 바실루스 BR449주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛과 호열균 바실루스 스미시 SC-J05-1주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛은 88.8%가 일치하여 높은 상동성을 가지고 있다.The nitrile hydratase α subunit of the geobacilli thermoglucosidesis Q-6 strain encodes 205 amino acids, and the degree of concordance of the amino acid sequence with the homologous protein in the existing database is higher than that of thermophilic bacteria. It is 66.3% with nitrile hydratase β subunit of Bacillus BR449 strain and 63.9% with nitrile hydratase β subunit of Bacillus bacilli S. SC-J05-1 strain. On the other hand, the nitrile hydratase β subunit of thermophilic Bacillus BR449 strain and the nitrile hydratase β subunit of thermophilic Bacillus smice SC-J05-1 strain have 88.8% and have high homology.

실시예 12:지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 및 β서브유닛 부분의 발현 벡터에의 조립과 대장균에서의 발현Example 12 Assembly of nitrile hydratase α-subunit and β-subunit moieties of geobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strains into expression vectors and expression in E. coli

(1) 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 및 β서브유닛 부분의 발현 벡터에의 조립(1) Assembly of nitrile hydratase α subunit and β subunit moiety of geobacillus thermoglucosidesis Q-6 strain into expression vector

상기에서 해독한 염기 서열을 기초로, 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 및 β서브유닛 부분을 PCR에서 증폭하기 위한 올리고 뉴클레오티드 프라이머 이하 2종류를 작성했다. 서열 목록의 서열 번호 21에 기재된 프라이머 17(Q6ab-F1-T), 서열 목록의 서열 번호 22에 기재된 프라이머 18(Q6ABall-R1-BglII-T)이다. 서열 목록의 서열 번호 21에 기재된 프라이머 17은 제한 효소 부위 NdeI 안에, 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛의 번역 개시 코돈을 설계했다. 서열 목록의 서열 번호 22에 기재된 프라이머 18에서는 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛의 번역 종지 코돈의 바로 아래에 제한 효소 BglII 구역을 도입했다. 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 염색체 DNA를 주형으로 해서 서열 목록의 서열 번호 21, 22에 기재된 프라이머 17, 18을 각각 100p㏖ 이용해서 PCR을 했다. Ex Taq DNA 폴리머라아제를 이용해서 전량 100㎕로 96℃, 3분의 열 변성 후, 96℃ 30초 열 변성, 60℃ 30초 어닐링, 72℃ 1분 30초 신장 반응의 조건으로 PCR을 30 사이클한 후, 72℃에서 5분간 신장 반응시킨 후, 4℃로 냉각했다. PCR 후의 용액을 1.5중량% 아가로오스 전기 영동에 제공한 바, 약 1.3kb의 DNA 단편 증폭이 확인되었다. 이 증폭 DNA 산물을 아가로오스 겔로부터 통상법으로 추출하여 프로메가사의 pGEM-T 이지 벡터에 라이게이션하여 대장균 JM109주를 형질전환했다. 형질전환체로부터 플라스미드 DNA를 추출하여 인서트 부분의 염기 서열을 해독하고, PCR에 의한 증폭에 에러가 없는 것을 확인했다.Based on the base sequence read out above, two types of oligonucleotide primers for amplifying nitrile hydratase α subunit and β subunit moiety by PCR were prepared. Primer 17 (Q6ab-F1-T) described in SEQ ID NO: 21 of the Sequence Listing, and primer 18 (Q6ABall-R1-BglII-T) described in SEQ ID NO: 22 of the Sequence Listing. Primer 17 described in SEQ ID NO: 21 of the Sequence Listing designed a translation initiation codon of nitrile hydratase β subunit of the geobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strain in the restriction enzyme site NdeI. In primer 18 described in SEQ ID NO: 22 of the Sequence Listing, a restriction enzyme BglII region was introduced just below the translation end codon of the nitrile hydratase α subunit of the geobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strain. PCR was carried out using chromosomal DNA of the Geobacillus thermoglucosidesis Q-6 strain as a template using 100 mmol of primers 17 and 18 described in SEQ ID NOs: 21 and 22, respectively. PCR was performed under conditions of 96 ° C. and 3 minutes of thermal denaturation at 96 ° C. and 3 minutes using Ex Taq DNA polymerase, followed by elongation reaction at 96 ° C. for 30 seconds, heat denaturation at 60 ° C., 30 seconds for annealing, and 72 ° C. for 1 minute and 30 seconds. After cycling, it extended | stretched for 5 minutes at 72 degreeC, and then cooled to 4 degreeC. The solution after PCR was subjected to 1.5% by weight agarose electrophoresis to confirm DNA fragment amplification of about 1.3 kb. This amplified DNA product was extracted from the agarose gel by a conventional method and ligated to pGEM-T easy vector from Promega to transform E. coli JM109 strain. Plasmid DNA was extracted from the transformant to decode the nucleotide sequence of the insert portion, and it was confirmed that there was no error in amplification by PCR.

다음에, 이 플라스미드를 NdeI, EcoRI 제한 효소로 소화시켜 1.5중량% 아가로오스 전기 영동에 제공하고, 약 1.3Kb의 인서트 DNA를 아가로오스 겔로부터 잘라내고, 통상법에 의해 추출했다. 발현 벡터에는 노바젠(Novagene)사의 pET-26b(+) 벡터 및 pET-28a(+) 벡터를 이용했다. 이 2종류의 벡터 DNA를 NdeI, EcoRI 제한 효소로 소화시켜 1중량% 아가로오스 전기 영동에 제공하고, 약 5.3Kb의 DNA 단편을 통상법에 의해 추출했다. 이들 인서트와 벡터를 통상법에 따라 라이게이션 반응시켜 대장균 JM109주를 형질전환하고, 카나마이신 내성으로 선택한 형질전환체로부터 플라스미드 DNA를 추출하여 인서트가 도입된 플라스미드를 선출했다. 이상으로부터 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 및 β서브유닛 부분이 인서트로서 도입된 발현 플라스미드를 취득했다. 이들 완성한 플라스미드를 pET-26b(+)-βα 및 pET-28a(+)-βα라고 이하 호칭한다.Next, this plasmid was digested with NdeI and EcoRI restriction enzymes, subjected to 1.5% by weight agarose electrophoresis, and about 1.3 Kb of insert DNA was cut out of the agarose gel and extracted by a conventional method. As an expression vector, the pET-26b (+) 'vector and the pET-28a (+)' vector by Novagene were used. These two types of vector DNA were digested with NdeI and EcoRI restriction enzymes and subjected to 1% by weight agarose electrophoresis, and about 5.3 Kb of DNA fragments were extracted by a conventional method. These inserts and vectors were ligated according to a conventional method to transform E. coli JM109 strain, plasmid DNA was extracted from a transformant selected for kanamycin resistance, and an insert-inserted plasmid was selected. From the above, the expression plasmid into which nitrile hydratase α subunit and β subunit moiety of geobacilli thermoglucosidesis Q-6 strain were introduced as an insert was obtained. These completed plasmids are referred to as pET-26b (+)-βα and pET-28a (+)-βα below.

(2) 대장균에서 발현시킨 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 활성(2) Nitrile hydratase activity of Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains expressed in Escherichia coli

발현 플라스미드 pET-26b(+)-βα 및 pET-28a(+)-βα를 이용해서 노바젠사의 대장균 BL21(DE3) LysE주를 형질전환하고, 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛 및 α서브유닛의 단백질을 T7 프로모터에 의해 폴리시스트론으로서 공발현시켰다.The expression plasmids pET-26b (+)-βα and pET-28a (+)-βα were used to transform Novagen's Escherichia coli BL21 (DE3) LysE strain, and nitrile hydra of Geobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strain. Proteins of the kinase β subunit and α subunit were coexpressed as polycistrons by the T7 promoter.

각각의 발현 플라스미드를 이용하여 노바젠사제의 대장균 BL21(DE3) LysE주의 반응능(competent) 세포로의 형질전환을 하고, 30㎍/㎖의 카나마이신을 함유하는 LB 한천 배지(0.5중량% 박토 효모 엑기스, 1중량% 박토트립톤, 0.5중량% NaCl, 2.0중량% 한천;pH7.5) 위에 형질전환 처리 후의 균액을 뿌리고, 30℃로 하룻밤 배양하여 카나마이신에 의한 선택을 했다. 이 형질전환체를 30㎍/㎖의 카나마이신을 함유하는 LB배지 2㎖에 식균하고, 30℃로 하룻밤 200rpm으로 진탕 배양을 했다. 전 배양액을 20㎍/㎖의 염화 코발트 6수화물(CoCl2·6H2O) 및 30㎍/㎖의 카나마이신을 함유하는 LB배지 10㎖에 2중량% 식균하고, 30℃로 약 3시간, 200rpm으로 OD600=0.5가 될 때까지 진탕 배양을 하여 0.1mM의 IPTG를 첨가하고, T7 프로모터로부터의 발현을 유도한 후, 4시간 200rpm으로 진탕 배양을 하여 균체를 회수했다.Each expression plasmid was transformed into Novazen Co. BL21 (DE3) LysE strain competing cells, and the LB agar medium containing 0.5 µg / ml kanamycin (0.5 wt% bacterium yeast extract). , 1% by weight bactotryptone, 0.5% by weight NaCl, 2.0% by weight agar; This transformant was inoculated into 2 ml of LB medium containing 30 µg / ml kanamycin, and the culture was shaken at 200 ° C. overnight at 200 rpm. The whole culture was inoculated with 2% by weight in 10 ml of LB medium containing 20 µg / ml of cobalt chloride hexahydrate (CoCl 2 · 6H 2 O) and 30 µg / ml of kanamycin, and at 30 ° C for about 3 hours at 200 rpm. Shake culture was performed until OD600 = 0.5, 0.1 mM IPTG was added, and expression from the T7 promoter was induced, followed by shaking culture at 200 rpm for 4 hours to recover the cells.

이 균체를 이용하여 27℃에 있어서 니트릴 화합물을 아미드 화합물로 변환시키는 니트릴 히드라타아제 수화 활성을 측정했다.Nitrile hydratase hydration activity which converts a nitrile compound into an amide compound at 27 degreeC was measured using this cell.

지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주 유래의 니트릴 히드라타아제를 발현시킨 대장균의 균체를, 20mM의 Tris-HCl 및 15mM의 NaCl을 포함하는 TBS 완충액(pH7.5)에 재용해하고, OD=0.2가 되도록 희석하여 최종 농도 0.2중량% 아크릴로니트릴 용액의 반응액을 작성했다. 27℃로 교반하면서 반응시키고, 30분 후에 100μL의 1규정 염산을 가함으로써 반응을 정지시켰다. 효소 활성의 단위(유닛)는 1분간에 1μ㏖의 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 변환시키는 활성을 1유닛(이하, U라고 적는다)으로 정하고, 습균체 중량 당의 수화 활성(U/㎎)을 표 8에 나타냈다.E. coli cells expressing nitrile hydratase derived from Geobacilli thermoglucosidesis Q-6 strain were re-dissolved in TBS buffer (pH7.5) containing 20 mM Tris-HCl and 15 mM NaCl. It diluted so that it might become = 0.2, and made the reaction liquid of the final concentration 0.2weight% acrylonitrile solution. The reaction was stirred while stirring at 27 ° C., and 30 minutes later, 100 µL of 1 N hydrochloric acid was added to terminate the reaction. The unit (unit) of enzymatic activity is defined as 1 unit (hereinafter referred to as U) for converting 1 mol of acrylonitrile into acrylamide in 1 minute, and the hydration activity (U / mg) per weight of the wet cell is shown. 8 is shown.

발현 플라스미드Expression plasmid 활성(U/㎎)Activity (U / mg) pET-26b(+) 벡터pET-26b (+) vector 00 pET-26b(+)-βαpET-26b (+)-βα 0.2000.200 pET-28a(+) 벡터pET-28a (+) vector 00 pET-28a(+)-βαpET-28a (+)-βα 0.2120.212

이 결과로부터 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 및 β서브유닛을 대장균으로 발현시켰을 경우에, 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환하는 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는 것이 판명되었다.From these results, when nitrile hydratase α-subunit and β-subunit of Geobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strain were expressed in Escherichia coli, those having nitrile hydratase activity for converting acrylonitrile to acrylamide were identified. It turned out.

실시예 13:콜로니 혼성화에 의한 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주 유래의 니트릴 히드라타아제 주변 유전자의 취득Example 13: Acquisition of nitrile hydratase surrounding genes derived from Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains by colony hybridization

(1) 형광 표식 DIG 프로브의 작성(1) Preparation of Fluorescent Labeled DIG Probe

서열 목록의 서열 번호 25에 기재된 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 부분의 DNA를 주형으로 이용하여 로슈사제의 DIG-DNA 라벨링 키트에 의해 형광 표식 프로브를 작성했다. 작성 방법은 로슈사의 DIG 매뉴얼에 따른다.Fluorescent labeling probes were prepared by Roche's DIG-DNA labeling kit using DNA of the nitrile hydratase α subunit moiety of the geobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strain described in SEQ ID NO: 25 in the sequence listing as a template. . How to write is according to Roche's DIG manual.

(2) 염색체 사우던 혼성화(2) chromosome Southern hybridization

실시예 11에서 제조한 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 염색체 DNA를 여러 가지 제한 효소를 이용해서 소화시켜 1중량% 아가로오스 겔 전기 영동에 제공했다. 아가로오스 겔 내의 DNA를, 나일론 막 하이본드(Hybond)-N+(아마샴사)에 전사한 후, 앞서 제조한 형광 표식 DIG 프로브를 이용해서 염색체 사우던 혼성화를 했다. DNA가 전사, 고정된 막을 1매당 10㎖의 혼성화 완충액(1중량% 탈지 우유, 0.1중량% N-라우로일자르코신, 0.02중량% SDS, 50중량% 포름아미드를 함유하는 5×SSC)에 담그고, 42℃로 2시간 예비혼성화했다. 상기와 같이 작성한 형광 표식 프로브 100ng을 95℃로 10분간의 비등 및 급냉 처리에 의해 열 변성을 시켜 프레하이브리제이션 완충액에 첨가하고, 42℃로 하룻밤 혼성화를 했다. 혼성화 후의 막을 150㎖의 0.1중량% SDS를 포함하는 2×SSC로 실온에서 2회 세정했다. 다음에 65℃로 가열한 150㎖의 0.1중량% SDS를 포함하는 1×SSC중에서 5분간의 세정을 2회 했다. 계속해서 100㎖의 말레산 완충액(0.1M 말레산, 0.15M NaCl, NaOH를 이용해서 pH7.5로 제조가 끝난 상태)로 5분간 세정 후, 50㎖의 블로킹 용액(0.3중량% 트윈(Tween) 20, 0.15M NaCl 및 1중량% 탈지 우유를 포함하는 0.1M 말레산 완충액;pH7.5) 안에서 실온에서 30분간 블로킹 처리를 했다. 항디곡시게닌 AP를 75mU/㎖가 되도록 20㎖의 블로킹 용액으로 희석하여 실온에서 30분간의 항체 반응을 시킨 후, 100㎖의 세정 완충액(0.3중량% 트윈 20, 0.15M NaCl을 포함하는 0.1M 말레산 완충액;pH7.5) 안에서 막을 5회 세정하여 결합하지 않은 항체를 씻어냈다. 20㎖의 검출 완충액(0.1M Tris-HCl, 0.1M NaCl, pH9.5) 안에서 5분간 평형화 처리를 한 후, 10㎖의 검출 완충액에 100mg/㎖의 NBT(니트로소블루 테트라졸리움 클로라이드) 용액을 34㎕, 50mg/㎖의 BCIP 용액을 35㎕를 희석한 발색 기질 용액 NBT/BCIP(5-브로모-4-클로로-3-인돌릴포스페이트)을 작성하고, 막이 완전하게 잠기도록 붓고 차광하여 1분 내지 16시간 인큐베이션했다. 인큐베이션 중에는 디스크를 움직이거나 흔들지 않고, 발색을 확인했다. 그 결과, 제한 효소 HindIII에 의해 소화되는 약 2.3kb 유전자 단편 안에, 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 부분의 하류 유전자가 포함되어 있는 것이 밝혀졌다.Chromosomal DNA of Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains prepared in Example 11 were digested with various restriction enzymes and subjected to 1% by weight agarose gel electrophoresis. The DNA in the agarose gel was transferred to a nylon membrane Hybond-N + (Amarsham Co., Ltd.), and then chromosomal hybridization was performed using a fluorescently labeled DIG probe prepared above. Transferring and immobilizing the DNA-immobilized membrane into 10 ml of hybridization buffer (5 × SSC containing 1 wt% skim milk, 0.1 wt% N-lauroyl zarcosine, 0.02 wt% SDS, 50 wt% formamide) Dip and prehybridized at 42 degreeC for 2 hours. 100 ng of the fluorescent labeling probe prepared as described above was thermally denatured by boiling and quenching at 95 ° C. for 10 minutes, added to a prehybridization buffer, and hybridized at 42 ° C. overnight. The membrane after hybridization was washed twice at room temperature with 2 x SSC containing 150 ml of 0.1 wt% SDS. Next, washing for 5 minutes was performed twice in 1 * SSC containing 150 ml of 0.1 weight% SDS heated at 65 degreeC. Subsequently, after washing for 5 minutes with 100 ml maleic acid buffer (0.1 M maleic acid, 0.15 M NaCl, NaOH and pH 7.5), 50 ml of blocking solution (0.3 wt% Tween) Blocking was carried out for 30 minutes at room temperature in 0.1 M maleic acid buffer (pH 7.5) containing 20, 0.15 M NaCl and 1 wt% skim milk. The antidigoxigenin AP was diluted with 20 ml of blocking solution to 75 mU / ml, followed by antibody reaction at room temperature for 30 minutes, followed by 100 ml of washing buffer (0.3 M by weight Tween 20, 0.15 M NaCl). Unbound antibody was washed by washing the membrane five times in maleic acid buffer; pH 7.5). After equilibrating in 20 ml of detection buffer (0.1 M (Tris-HCl, 0.1 M NaCl, pH9.5) for 5 minutes, 10 mg of detection buffer was added 100 mg / ml of NBT (nitrosoblue tetrazolium chloride) solution. A 34 μl, 50 mg / mL BCIP solution was prepared with NBT / BCIP (5-bromo-4-chloro-3-indolylphosphate) diluted in 35 μl, and poured and shaded so that the membrane was completely submerged. Incubate for minutes to 16 hours. During incubation, the color was checked without moving or shaking the disk. As a result, it was found that the gene downstream of the nitrile hydratase α subunit portion was contained in the about 2.3 kb gene fragment digested by the restriction enzyme HindIII.

(3) 콜로니 혼성화에 의한 목적 클론의 취득(3) Acquisition of target clone by colony hybridization

① 콜로니 혼성화용의 플라스미드 라이브러리의 작성① Preparation of plasmid library for colony hybridization

다음에, 동 형광 표식 DIG 프로브를 이용해서 콜로니 혼성화를 했다. 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 염색체 DNA 10㎍을 1중량% 아가로오스 겔 전기 영동에 제공하고, 아가로오스 겔로부터 약 2.0kb 내지 2.6kb의 DNA 단편을 포함하는 부분을 잘라내고, 상기와 같은 방법으로 DNA 단편을 추출 및 정제했다. 얻어진 DNA 단편을 DNA 라이게이션 키트(다까라사제)를 이용해서 pUC118 플라스미드 벡터(다까라사제)의 멀티 클로닝 구역 내에 있는 HindIII 제한 효소 부위에 도입했다. 라이게이션에 이용한 pUC118 플라스미드 벡터 DNA는 제한 효소 HindIII로 소화시킨 후에 페놀/클로로포름 처리 및 에탄올 침전에 의한 정제를 하고, 계속해서 알칼리포스파타아제(다까라사제)를 이용한 5'말단의 탈인산화 처리 후에 재차 페놀/클로로포름 처리 및 에탄올 침전을 하여 아가로오스 전기 영동에 제공하고, 아가로오스 겔로부터 추출에 의한 재정제를 실시한 것을 사용했다.Next, colony hybridization was performed using the same fluorescently labeled DIG probe. 10 μg of chromosomal DNA of Giobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strain was subjected to 1% by weight agarose gel electrophoresis, and the portion containing the DNA fragment of about 2.0 kb to 2.6 kb was cut out from the agarose gel. DNA fragments were extracted and purified in the same manner as above. The resulting DNA fragment was introduced into the HindIII restriction enzyme site in the multicloning region of the pUC118 plasmid vector (manufactured by Takara Corporation) using a DNA ligation kit (manufactured by Takara Corporation). The pUC118 plasmid vector DNA used for ligation was digested with the restriction enzyme HindIII, purified by phenol / chloroform treatment and ethanol precipitation, followed by dephosphorylation treatment at the 5 'terminal using alkaline phosphatase (manufactured by Takara). Phenol / chloroform treatment and ethanol precipitation were carried out again and used for agarose electrophoresis, and the thing refine | purified by extraction from an agarose gel was used.

약 2.0kb 내지 2.6kb로 단편화된 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 염색체 DNA를 pUC118 플라스미드 벡터와 HindIII 제한 효소 부위에서 라이게이션 한 용액을 이용하여 대장균 JM109주를 형질전환하고, 50㎍/㎖의 암피실린, 1mM의 IPTG(이소프로필-β-D-티오갈락토피라노사이드) 및 2중량% X-Gal(5-브로모-4-클로로-3-인돌릴-β-D-갈락토피라노시드)을 함유하는 LB 한천 배지(0.5중량% 박토 효모 엑기스, 1중량% 박토트립톤, 0.5중량% NaCl, 2.0중량% 한천;pH7.5) 위에 뿌리고, 37℃로 하룻밤 배양했다. 그 결과, 1매당 50개 내지 500개의 흰색 콜로니가 출현되어 있는 페트리 디쉬를 다수개 취득할 수 있었다.E. coli JM109 strain was transformed using a solution obtained by ligating the chromosomal DNA of Geobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strain fragmented at about 2.0 kb to 2.6 kb at the pUC118 plasmid vector and HindIII restriction enzyme site, and 50 µg / Ml of ampicillin, 1 mM IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) and 2% by weight X-Gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galacto It was sprinkled on LB agar medium (0.5% by weight Bacterial Yeast Extract, 1% by weight Bacterium tryptone, 0.5% by weight NaCl, 2.0% by weight Agar; pH 7.5) containing pyranoside) and incubated overnight at 37 ° C. As a result, a large number of Petri dishes in which 50 to 500 white colonies appeared per sheet could be obtained.

이들 염색체 DNA의 플라스미드 라이브러리에 대해서 앞서 제조한 형광 표식 DIG 프로브를 이용해서 콜로니 혼성화를 하여 목적하는 니트릴 히드라타아제 α서브유닛의 하류 유전자를 포함하는 클론을 스크리닝했다.The plasmid libraries of these chromosomal DNAs were colonized using the fluorescently labeled DIG probes prepared above to screen clones containing the downstream genes of the desired nitrile hydratase α subunit.

② 콜로니 혼성화에 의한 목적 클론의 취득② Acquisition of target clone by colony hybridization

우선, 출현한 흰색 콜로니 약 1000클론을, 멸균을 끝낸 이쑤시개를 이용해서 새로운 LB 한천 배지에 다시 스트리킹했다. 이 때, 막을 혼성화시키는 LB 한천 배지와 보존용의 LB 한천 배지에 마찬가지로 스트리킹하고, 30℃로 하룻밤 배양했다.First, about 1000 clones of the emerged white colonies were streaked again on fresh LB agar medium using sterile toothpicks. At this time, streaking was similarly carried out to the LB agar medium for hybridizing the membrane and the LB agar medium for preservation and incubated overnight at 30 ° C.

다음에, 콜로니가 돋아난 페트리 디쉬 위에 아마샴사제의 나일론 막 하이본드-N+를 조심스레 두고, 1분 후 끝부터 핀셋을 이용해서 천천히 제거했다. 벗긴 막을, 균체가 부착되어 있는 면을 위로 해서 변성 용액(1.5M의 NaCl을 포함하는 0.5M의 NaOH 수용액)에 7분간 담근 후, 중화 용액(1.5M의 NaCl과 1mM의 EDTA·2Na를 포함하는 0.5M 트리스 염산 수용액;pH7.2)에 3분간 담그고, 새로운 중화 용액에 다시 3분간 담궜다. 다음에, 2×SSC 용액(1×SSC 1리터 중에 NaCl 8.76g, 시트르산 나트륨 4.41g을 포함한다)으로 1회 세정을 한 후, 마른 여과지 위에서 막을 풍건했다. 또한 120mJ/cm2의 UV조사를 함으로써 막 위에 DNA를 고정시켰다.Next, a nylon membrane high bond-N + made by Amarsham Co., Ltd. was carefully placed on a petri dish with colonies, and then slowly removed using tweezers from the end after 1 minute. The peeled membrane was immersed in a denatured solution (0.5M aqueous NaOH solution containing 1.5 M NaCl) for 7 minutes with the cell surface attached upwards, followed by a neutralization solution (containing 1.5 M NaCl and 1 mM EDTA.2Na). Immersed in 0.5 M Tris hydrochloric acid aqueous solution; Next, the film was washed once with a 2 × SSC solution (containing 8.76 g of NaCl and 4.41 g of sodium citrate in 1 liter of 1 × SSC), and the membrane was air dried on a dry filter paper. In addition, DNA was fixed on the membrane by UV irradiation of 120mJ / cm 2 .

③ DIG 항체에 의한 검출 및 목적 클론의 단리③ Detection by DIG antibody and isolation of target clone

상기에서 처리한, DNA가 고정된 막을 1매당 10㎖의 혼성화 완충액(1중량% 탈지 우유, 0.1중량% N-라우로일자르코신, 0.02중량% SDS, 50중량% 포름아미드를 함유하는 5×SSC)에 담그고, 42℃로 2시간 예비혼성화를 했다. 상기와 같이 작성한 형광 표식 프로브 100ng을 95℃로 10분간의 비등 및 급냉 처리에 의해 열 변성을 시켜 예비혼성화 완충액에 첨가하고, 42℃로 하룻밤 혼성화를 했다. 혼성화 후의 막을 150㎖의 0.1중량% SDS를 포함하는 2×SSC로 실온에서 2회 세정했다. 다음에 65℃로 가열한 150㎖의 0.1중량% SDS를 포함하는 1×SSC중에서 5분간의 세정을 2회 했다. 계속해서 100㎖의 말레산 완충액(0.1M 말레산, 0.15M NaCl, NaOH를 이용해서 pH7.5로 조정을 끝냄)로 5분간 세정 후, 50㎖의 블로킹 용액(0.3중량% 트윈 20, 0.15M NaCl 및 1중량% 탈지 우유를 포함하는 0.1M 말레산 완충액;pH7.5) 안에서 실온에서 30분간 블로킹 처리를 했다. 항디곡시게닌 AP를 75mU/㎖가 되도록 20㎖의 블로킹 용액으로 희석하여 실온에서 30분간의 항체 반응을 시킨 후, 100㎖의 세정 완충액(0.3중량% 트윈 20, 0.15M NaCl을 포함하는 0.1M 말레산 완충액;pH7.5) 안에서 막을 5회 세정하여 결합하지 않은 항체를 씻어냈다. 20㎖의 검출 완충액(0.1M Tris-HCl, 0.1M NaCl, pH9.5) 안에서 5분간 평형화 처리를 한 후, 10㎖의 검출 완충액에 100mg/㎖의 NBT 용액을 34㎕, 50mg/㎖의 BCIP 용액을 35㎕를 희석한 발색 기질 용액 NBT/BCIP를 작성하고, 막이 완전하게 잠기도록 붓고 차광하여 1분 내지 16시간 인큐베이션했다. 인큐베이션 중에는 디스크를 움직이거나 흔들지 않고, 발색을 확인했다. 그 결과, 상기 막 위의 1000클론 중, 양성 신호를 4개소 발견하고, 그 위치와 겹치는 양성 클론을 원래의 페트리 디쉬 위에서 확인했다.5 x containing 10 ml of hybridization buffer (1 wt% skim milk, 0.1 wt% N-lauroyl zarcosine, 0.02 wt% SDS, 50 wt% formamide) per sheet of the DNA-fixed membrane treated above SSC), and prehybridized at 42 ° C. for 2 hours. 100 ng of the fluorescent labeling probe prepared as described above was thermally denatured by boiling and quenching at 95 ° C. for 10 minutes, and added to the prehybridization buffer, and hybridized at 42 ° C. overnight. The membrane after hybridization was washed twice at room temperature with 2 x SSC containing 150 ml of 0.1 wt% SDS. Next, washing for 5 minutes was performed twice in 1 * SSC containing 150 ml of 0.1 weight% SDS heated at 65 degreeC. Subsequently washed with 100 ml maleic acid buffer (0.1 M maleic acid, 0.15 M NaCl, adjusted to pH7.5 using NaOH) for 5 minutes, followed by 50 ml of blocking solution (0.3 wt% Tween 20, 0.15 M). Blocking was performed for 30 minutes at room temperature in 0.1 M maleic acid buffer (pH 7.5) containing NaCl and 1 wt% skim milk. The antidigoxigenin AP was diluted with 20 ml of blocking solution to 75 mU / ml, followed by antibody reaction at room temperature for 30 minutes, followed by 100 ml of washing buffer (0.3 M by weight Tween 20, 0.15 M NaCl). Unbound antibody was washed by washing the membrane five times in maleic acid buffer; pH 7.5). After equilibrating for 5 minutes in 20 ml of detection buffer (0.1 M-Tris-HCl, 0.1 M NaCl, pH9.5), 34 µl of 100 mg / ml NBT solution was added to 10 ml of detection buffer and 50 mg / ml BCIP. The solution was prepared with a color substrate solution NBT / BCIP diluted 35 μl, poured to completely submerge the membrane, and incubated for 1 minute to 16 hours. During incubation, the color was checked without moving or shaking the disk. As a result, four positive signals were found among the 1000 clones on the membrane, and the positive clones overlapping with the positions were confirmed on the original Petri dishes.

(4) 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 부분의 하류 유전자를 포함하는 포지티브 클론의 해석(4) Analysis of positive clones containing downstream genes of nitrile hydratase α subunit moiety of geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains

확인된 포지티브 클론을 페트리 디쉬로부터 암피실린을 함유하는 LB 액체 배지에 식균하고, 37℃·250rpm으로 하룻밤 진탕 배양을 하여 균체를 원심에 의해 회수하고, 통상법에 의해 플라스미드 DNA를 추출했다. 플라스미드 DNA를 제한 효소 HindIII로 소화시킨 후에, 1.5중량% 아가로오스 전기 영동에 제공하고, 삽입 단편의 크기의 확인을 한 바, 약 2.3kb의 크기였다. 또 삽입 단편이 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 부분을 포함하는 것을 수 패턴의 PCR 및 제한 효소에 의한 소화 패턴에 의해 확인했다.The identified positive clones were inoculated from a Petri dish into LB liquid medium containing ampicillin, shaken overnight at 37 ° C and 250 rpm to recover the cells by centrifugation, and plasmid DNA was extracted by a conventional method. After digesting the plasmid DNA with the restriction enzyme HindIII, it was subjected to 1.5% by weight agarose electrophoresis and confirmed the size of the inserted fragment, which was about 2.3 kb in size. In addition, it was confirmed by digestion patterns by PCR and restriction enzymes of several patterns that the inserted fragment contained the nitrile hydratase α subunit moiety of the Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strain.

이상으로부터 취득된 본 플라스미드를 pUC118-Q6Hin 2.3이라고 명명하고, 삽입 단편의 전 염기 서열을 결정했다. 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 및 하류 유전자군의 제한 효소 지도 및 유전자 구성을 도 1에 기재했다.This plasmid obtained from the above was named pUC118-Q6Hin 2.3, and the entire nucleotide sequence of the inserted fragment was determined. The restriction map and gene configuration of nitrile hydratase and downstream genogroups of Geobacilli and thermoglucosidedes Q-6 strains are shown in FIG. 1.

그 결과, 삽입 단편 중에 339bp의 염기 서열을 포함하는 오픈 리딩 프레임(이하, ORF3이라고 호칭한다)이 니트릴 히드라타아제 α서브유닛(ORF2)의 5'말단측 하류에 같은 방향으로 존재하는 것이 확인되었다. ORF2의 번역 종지 코돈과 ORF3의 번역 개시 코돈의 사이는 12bp이며, ORF3의 번역 종지 코돈과 더욱 하류에 위치하는 ORF의 번역 개시 코돈의 사이는 145bp였다. ORF3은 112 아미노산을 코딩하고 있고, 기존의 데이터베이스 중의 이하의 단백질과 대단히 낮은 상동성을 가지고 있었다. 기존의 데이터베이스 중에서 상동성이 높은 서열과의 아미노산의 일치하는 비율은 바실루스속 BR449주의 P12K와 31%, 로도코커스·로도크로우스 J1주의 NhhG와 31%, 로도코커스·로도크로우스 J1주의 NhlE와 21%, 슈도노카르디아·서모필라 JCM3095주의 P16과 23%였다.As a result, it was confirmed that an open reading frame (hereinafter referred to as ORF3) containing a 339 bp base sequence in the insertion fragment was present in the same direction downstream of the 5 ′ terminal side of the nitrile hydratase α subunit (ORF2). . The translation end codon of ORF2 and the translation start codon of ORF3 were 12bp, and the translation start codon of ORF3 and the translation start codon of ORF located further downstream was 145bp. ORF3 encodes 112 amino acids and had very low homology with the following proteins in existing databases. In the existing database, the proportion of amino acids with highly homologous sequences was 31% with P12K of the Bacillus BR449 strain, NhhG with 31% of the Rhodococcus-Rhodochross J1, and NhlE with 21% of the Rhodococcus-Rhodochross J1. % And P16 and 23% of pseudonocardia thermophila JCM3095 strain.

실시예 14:지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 및 β서브유닛 및 하류 유전자 ORF3의 발현 플라스미드의 구축Example 14 Construction of nitrile hydratase α subunit and β subunit of geobacillus thermoglucosidesis Q-6 strain and expression plasmid of downstream gene ORF3

pET-26b(+)-βα 및 pET-28a(+)-βα플라스미드를 제한 효소 HindIII로 소화시켜 탈인산화 반응시키고, 페놀 클로로포름으로 추출함으로써 탈인산화 처리를 했다. 이 소화 산물을 1중량% 아가로오스 전기 영동에 제공하고, 약 6.1Kb의 DNA 단편을 통상법에 의해 추출했다. 이 DNA 단편에는 pET 벡터 및 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛 및 α서브유닛의 60번째의 아미노산에 위치하는 HindIII 제한 효소 부위까지가 포함되어 있다.The pET-26b (+)-βα and pET-28a (+)-βα plasmids were digested with the restriction enzyme HindIII, dephosphorylated and subjected to dephosphorylation by extraction with phenol chloroform. This digested product was subjected to 1% by weight agarose electrophoresis, and a DNA fragment of about 6.1 Kb was extracted by a conventional method. This DNA fragment contains the pET vector and the nitrile hydratase β subunit of the geobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strain and the HindIII restriction enzyme site located at the 60th amino acid of the α subunit.

다음에, pUC118-Q6Hin 2.3 플라스미드를 제한 효소 HindIII에 의해 소화시켜 1중량% 아가로오스 전기 영동에 제공하고, 약 2.3kb의 인서트 DNA를 추출했다. 이 인서트를, 앞서 추출한 단편과 라이게이션을 하여 대장균 JM109주를 형질전환하고, 카나마이신 내성으로 선택한 형질전환체로부터 인서트 DNA를 포함하는 플라스미드를 선출했다. 인서트의 방향을 PCR에 의해 확인함으로써 pET-26b(+) 및 pET-28a(+) 벡터에 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 및 β서브유닛 및 하류 유전자 ORF3과 또한 하류역이 포함된 플라스미드를 취득했다. 이렇게 해서 완성한 플라스미드를 pET-26b(+)-βα12 및 pET-28a(+)-βα12라고 이하 호칭한다.The pUC118-Q6Hin 2.3 plasmid was then digested with restriction enzyme HindIII, subjected to 1% by weight agarose electrophoresis, and the insert DNA of about 2.3 kb was extracted. This insert was ligated with the previously extracted fragment to transform E. coli JM109 strain, and a plasmid containing insert DNA was selected from a transformant selected for kanamycin resistance. The nitrile hydratase α-subunit and β-subunit and downstream gene ORF3 of the geobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strain in the pET-26b (+) and pET-28a (+) vectors were confirmed by PCR. And a plasmid containing the downstream region was obtained. The plasmid thus completed is referred to hereinafter as pET-26b (+)-βα12 and pET-28a (+)-βα12.

다음에, 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛, β서브유닛 및 하류 유전자 ORF3의 번역 종지 코돈까지를 도입하고, 3 종류의 단백질이 공발현되도록 하는 발현 플라스미드를 구축했다. 앞서 구축한 플라스미드 pET-26b(+)-βα12를 제한 효소 NdeI 및 BglII로 소화시켜 1.5중량% 아가로오스 겔 전기 영동에 제공하고, α서브유닛, β서브유닛 및 하류 유전자 ORF3의 번역 종지 코돈까지를 포함하는 1.7kb 유전자 단편을 통상법에 의해 추출했다. 동시에, 발현 벡터 pET-26b(+) 및 pET-28a(+)를, NdeI 및 BamHI로 소화시켜 1중량% 아가로오스 겔 전기 영동에 제공하고, 5.3kb의 벡터 부분의 유전자 단편을 통상법에 의해 추출했다. 이들 벡터를 앞서 추출한 α서브유닛, β서브유닛 및 하류 유전자 ORF3의 번역 종지 코돈까지를 포함하는 1.7kb 유전자 단편을 인서트로 해서 통상법에 따라 라이게이션 반응을 시켰다. 이 반응시, BglII 제한 효소로 소화시킨 말단과 BamHI 제한 효소로 소화시킨 말단이 접착된다. 라이게이션 반응 후의 용액을 이용해서 대장균 JM109주를 형질전환하고, 카나마이신 내성으로 선택한 형질전환체로부터 플라스미드 DNA를 추출하여 인서트가 도입된 플라스미드를 선출했다. 이상으로부터 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛, β서브유닛 부분 및 하류 유전자 ORF3이 인서트로서 도입되어 3 종류의 단백질이 공발현되도록 하는 발현 플라스미드를 취득했다. 이들 목적하는 플라스미드를 pET-26b(+)-βα1 및 pET-28a(+)-βα1이라고 이하 호칭한다.Next, the expression plasmid which introduce | transduces nitrile hydratase (alpha) subunit, (beta) subunit, and the translation end codon of the downstream gene ORF3 of the geobacilli thermoglucosidesis Q-6 strain is introduced, and three types of proteins are co-expressed. Built. The previously constructed plasmid pET-26b (+)-βα12 was digested with restriction enzymes NdeI and BglII to provide 1.5% by weight agarose gel electrophoresis to translation end codons of α subunit, β subunit and downstream gene ORF3. 1.7kb gene fragment containing was extracted by the conventional method. At the same time, the expression vectors pET-26b (+) and pET-28a (+) were digested with NdeI and BamHI to be subjected to 1% by weight agarose gel electrophoresis, and the gene fragment of the 5.3 kb vector portion was conventionally obtained. Extracted. These vectors were subjected to the ligation reaction according to a conventional method by inserting a 1.7kb gene fragment including the α subunit, β subunit and the translation end codon of the downstream gene ORF3, which were extracted before. In this reaction, a terminal digested with BglII restriction enzyme and a terminal digested with BamHI restriction enzyme are attached. E. coli JM109 strain was transformed using the solution after the ligation reaction, plasmid DNA was extracted from the transformant selected for kanamycin resistance, and the plasmid to which the insert was introduced was selected. The nitrile hydratase α subunit, the β subunit moiety, and the downstream gene ORF3 of the geobacillus thermoglucosidesis Q-6 strain were introduced as inserts to obtain an expression plasmid in which three kinds of proteins were co-expressed. These target plasmids are referred to below as pET-26b (+)-βα1 and pET-28a (+)-βα1.

실시예 15:대장균에서 하류 유전자를 공발현시킨 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 활성Example 15 Nitrile hydratase activity of geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains co-expressing downstream genes in E. coli

발현 플라스미드 pET-26b(+)-βα 및 pET-28a(+)-βα를 이용해서 노바젠사의 대장균 BL21(DE3) LysE주를 형질전환하고, 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛 및 α서브유닛의 단백질을 T7 프로모터에 의해 공발현시켰다. 마찬가지로 pET-26b(+)-βα1 및 pET-28a(+)-βα1을 이용해서 노바젠사의 대장균 BL21(DE3) LysE주를 형질전환하고, 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 β서브유닛, α서브유닛 및 하류 유전자 ORF3의 단백질을 T7 프로모터에 의해 공발현시켰다. 컨트롤로서 발현 벡터 pET-26b(+) 및 pET-28a(+)를 이용해서 노바젠사의 대장균 BL21(DE3) LysE주를 형질전환한 형질전환체를 이용했다.The expression plasmids pET-26b (+)-βα and pET-28a (+)-βα were used to transform Novagen's Escherichia coli BL21 (DE3) LysE strain, and nitrile hydra of Geobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strain. Proteins of the kinase β subunit and α subunit were coexpressed by the T7 promoter. Similarly, Novagen's Escherichia coli BL21 (DE3) LysE strain was transformed using pET-26b (+)-βα1 and pET-28a (+)-βα1, and nitrile hydrata of Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains. Proteins of the aze β subunit, α subunit and downstream gene ORF3 were co-expressed by the T7 promoter. As a control, a transformant transformed from Novagen's Escherichia coli BL21 (DE3) LysE strain using expression vectors pET-26b (+) and pET-28a (+) was used.

각각의 발현 플라스미드를 이용하여 노바젠사제의 대장균 BL21(DE3) LysE주의 반응능 세포로의 형질전환을 하고, 30㎍/㎖의 카나마이신을 함유하는 LB 한천 배지(0.5중량% 박토 효모 엑기스, 1중량% 박토트립톤, 0.5중량% NaCl, 2.0중량% 한천;pH7.5) 위에 형질전환 처리 후의 균액을 뿌리고, 30℃로 하룻밤 배양하여 카나마이신 내성에 의한 선택을 했다. 이 형질전환체를 30㎍/㎖의 카나마이신을 함유하는 LB배지 2㎖에 식균하고, 30℃로 하룻밤 200rpm으로 진탕 배양을 했다. 전 배양액을 20㎍/㎖의 염화 코발트 6수화물(CoCl2·6H2O) 및 30㎍/㎖의 카나마이신을 함유하는 LB배지 10㎖에 2중량% 식균하고, 30℃로 약 3시간, 200rpm으로 OD600=0.5가 될 때까지 진탕 배양을 하고, 0.1mM의 IPTG를 첨가하여 T7 프로모터로부터의 발현을 유도시키고, 다시 약 4시간 200rpm으로 진탕 배양을 하여 균체를 회수했다.Each expression plasmid was transformed into Novagen E. coli BL21 (DE3) LysE strain reactive cells, LB agar medium containing 0.5 µg / ml kanamycin (0.5% by weight Bacteria yeast extract, 1% by weight). % Bactotryptone, 0.5 wt% NaCl, 2.0 wt% agar; pH 7.5) After the transformation process, the bacterial solution was sprinkled and incubated overnight at 30 ° C. for selection by kanamycin resistance. This transformant was inoculated into 2 ml of LB medium containing 30 µg / ml kanamycin, and the culture was shaken at 200 ° C. overnight at 200 rpm. The whole culture was inoculated with 2% by weight in 10 ml of LB medium containing 20 µg / ml of cobalt chloride hexahydrate (CoCl 2 · 6H 2 O) and 30 µg / ml of kanamycin, and at 30 ° C for about 3 hours at 200 rpm. Shake culture was performed until OD600 = 0.5, 0.1 mM IPTG was added to induce expression from the T7 promoter, and shake culture was performed at 200 rpm for about 4 hours to recover the cells.

이와 같이 해서 얻어진 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주 유래의 니트릴 히드라타아제를 발현시킨 대장균의 균체를, 20mM의 Tris-HCl 및 15mM의 NaCl을 포함하는 TBS 완충액(pH7.5)에 재현탁하고, OD=0.2가 되도록 희석하여 최종 농도 0.2중량% 아크릴로니트릴 용액의 반응액을 작성했다. 27℃로 교반하면서 반응시키고, 10분 후, 30분 후에 100μL의 1규정 염산을 가함으로써 반응을 정지시켰다. 효소 활성의 단위(유닛)는 1분간에 1μ㏖의 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 변환시키는 활성을 1유닛(이하, U라고 적는다)으로 정하고, 습균체 중량 당의 수화 활성(U/㎎)을 표 9에 나타냈다.E. coli cells expressing nitrile hydratase derived from Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strain thus obtained are reproduced in TBS buffer (pH7.5) containing 20 mM Tris-HCl and 15 mM NaCl. It was turbid and diluted so that OD = 0.2, and the reaction liquid of the final concentration of 0.2 weight% acrylonitrile solution was prepared. The reaction was stirred while stirring at 27 ° C, and after 10 minutes, the reaction was stopped by adding 100 µL of 1 N hydrochloric acid after 30 minutes. The unit (unit) of enzymatic activity is defined as 1 unit (hereinafter referred to as U) for converting 1 mol of acrylonitrile into acrylamide in 1 minute, and the hydration activity (U / mg) per weight of the wet cell is shown. 9 is shown.

발현 플라스미드Expression plasmid 활성 (U/㎎)Activity (U / mg) pET-26b(+) 벡터pET-26b (+) vector 00 pET-26b(+)-βαpET-26b (+)-βα 0.200.20 pET-26b(+)-βα1pET-26b (+)-βα1 2.742.74 pET-28a(+) 벡터pET-28a (+) vector 00 pET-28a(+)-βαpET-28a (+)-βα 0.210.21 pET-28a(+)-βα1pET-28a (+)-βα1 4.224.22

이 결과로부터 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제 α서브유닛 및 β서브유닛만을 발현시켰을 경우와 하류 유전자 ORF3를 공발현시켰을 경우를 비교하면, 하류 유전자 ORF3의 존재에 의해 니트릴 히드라타아제 활성이 현저하게 증가한 것을 알 수 있다. ORF3이 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제의 효소 활성을 현저하게 상승시키는 기능을 가지는 것이 밝혀졌다.From these results, the nitrile hydratase α subunit and β subunit of the geobacilli thermoglucosidicus Q-6 strain were expressed compared with the case where the downstream gene ORF3 was coexpressed. It can be seen that the hydratase activity is significantly increased. It has been found that ORF3 has a function of remarkably elevating the enzymatic activity of nitrile hydratase of geobacilli-thermoglucosidesis Q-6 strain.

실시예 16:대장균에서 발현시킨 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제의 열 안정성Example 16: Thermal Stability of Nitrile Hydratease from Geobacilli and Thermoglucosides Q-6

활성의 열 안정성을 조사하기 위해서 발현 벡터 pET26b(+)-βα를 가지고, 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제를 발현시킨 대장균액(20mM의 Tris-HCl 및 15mM의 NaCl을 포함하는 TBS 완충액(pH7.5))을 30분간 30, 65, 70℃에서 보온 처리를 했다. 보온 처리 후, 얼음 위에서 냉각시키고, 27℃로 보온하여 온도를 일정하게 한 후, 반응 온도 27℃에서 니트릴 히드라타아제 활성을 측정했다. 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제를 발현시킨 대장균의 균을 OD=0.2의 탁도로 현탁하고, 최종 농도 0.5중량% 아크릴로니트릴 용액의 반응액을 작성하여 27℃로 교반하면서 반응을 개시하고, 30분 후에 10액량%의 1규정 염산을 가함으로써 반응을 정지시켰다. 30℃에서의 보온 처리를 했을 경우의 활성을 기준(100%)으로 한 환산치로서 표 10에 나타낸다.E. coli solution (20 mM Tris-HCl and 15 mM NaCl) containing an expression vector pET26b (+)-? TBS buffer (pH7.5) containing) was insulated at 30, 65 and 70 ° C for 30 minutes. After the heat treatment, the mixture was cooled on ice and kept at 27 ° C to keep the temperature constant, and then nitrile hydratase activity was measured at the reaction temperature of 27 ° C. E. coli, which expresses nitrile hydratase of Geobacilli and thermoglucosidesis Q-6 strains, was suspended with a turbidity of OD = 0.2, and a reaction solution of 0.5% by weight acrylonitrile solution in final concentration was prepared and stirred at 27 ° C. The reaction was started while the reaction was stopped after 30 minutes by adding 10% by volume of 1N hydrochloric acid. It shows in Table 10 as conversion value which made the activity (at 100%) the activity at the time of heat-retaining processing at 30 degreeC.

처리 온도(℃)Treatment temperature (℃) 잔존 활성(%)Remaining activity (%) 3030 100.0100.0 6565 102.5102.5 7070 83.983.9

이 결과로부터 지오바실루스·서모글루코시데시우스 Q-6주의 니트릴 히드라타아제를 발현시킨 대장균에 있어서의 니트릴 히드라타아제의 효소 활성은 70℃라고 하는 고온 하에서도 약 80%의 활성을 유지할 수 있고, 대장균으로 발현시켰을 경우에 있어서도 높은 내열성을 가지고 있어 공업적으로도 대단히 유용한 효소라고 말할 수 있다.From these results, the enzymatic activity of nitrile hydratase in E. coli expressing nitrile hydratase of Geobacilli thermoglucosidesis Q-6 strain can maintain about 80% of its activity even at a high temperature of 70 ° C. Even when expressed in E. coli, it has high heat resistance and can be said to be an extremely useful enzyme industrially.

본 발명의 조성물은 열이나 고농도의 니트릴, 아미드 화합물에 대해서 높은 안정성을 나타내고, 니트릴 화합물을 대응하는 아미드 화합물로 효율적으로 변환시키는 효과를 가진다. 본 발명의 조성물은 고온, 및 고니트릴 화합물 농도나 고아미드 화합물 농도하의 반응에 있어서도 니트릴 화합물을 대응하는 아미드 화합물로 변환시키는 분야에서 아주 적합하게 이용할 수 있다.The composition of this invention shows high stability with respect to heat, a high concentration of nitrile, and an amide compound, and has the effect of efficiently converting a nitrile compound into a corresponding amide compound. The composition of the present invention can be suitably used in the field of converting a nitrile compound to a corresponding amide compound even at a high temperature and in reaction under a high nitrile compound concentration or a high amide compound concentration.

SEQUENCE LISTING <110> Asahi Kasei Corporation <120> New nitrile hydratase from Geobacillus thermoglucosidasius <130> A41354A <160> 25 <210> 1 <211> 205 <212> PRT <213> Geobacillus thermoglucosidasius <223> Nitrile hydratase alpha-subunit <400> 1 Met Ser Val Gln Lys Val His His Asn Val Leu Pro Glu Lys Pro Ala 1 5 10 15 Gln Thr Arg Thr Lys Ala Leu Glu Ser Leu Leu Ile Glu Ser Gly Leu 20 25 30 Val Ser Thr Asp Ala Leu Asp Ala Ile Ile Glu Ala Tyr Glu Asn Asp 35 40 45 Ile Gly Pro Met Asn Gly Ala Lys Val Val Ala Lys Ala Trp Val Asp 50 55 60 Pro Asp Tyr Lys Glu Arg Leu Leu Arg Asp Gly Thr Ser Ala Ile Ala 65 70 75 80 Glu Leu Gly Phe Leu Gly Leu Gln Gly Glu His Met Val Val Val Glu 85 90 95 Asn Thr Pro Lys Val His Asn Val Val Val Cys Thr Leu Cys Ser Cys 100 105 110 Tyr Pro Trp Pro Val Leu Gly Leu Pro Pro Ser Trp Tyr Lys Ser Ala 115 120 125 Ser Tyr Arg Ala Arg Ile Val Ser Glu Pro Arg Thr Val Leu Lys Glu 130 135 140 Phe Gly Leu Glu Leu Asp Asp Asp Val Glu Ile Arg Val Trp Asp Ser 145 150 155 160 Ser Ala Glu Ile Arg Tyr Leu Val Leu Pro Glu Arg Pro Ala Gly Thr 165 170 175 Glu Gly Trp Ser Glu Glu Glu Leu Ala Lys Leu Val Thr Arg Asp Ser 180 185 190 Met Ile Gly Val Ala Lys Ile Lys Ser Pro Val Lys Lys 195 200 205 <210> 2 <211> 226 <212> PRT <213> Geobacillus thermoglucosidasius <223> Nitrile hydratase beta-subunit <400> 2 Met Asn Gly Pro His Asp Leu Gly Gly Lys Arg Asp Phe Gly Pro 1 5 10 15 Ile Ile Lys His Asp Gln Glu Pro Leu Phe His Glu Glu Trp Glu 20 25 30 Ala Lys Val Leu Ala Met His Phe Ala Leu Leu Gly Gln Gly Val 35 40 45 Ile Asn Trp Asp Glu Phe Arg His Gly Ile Glu Arg Met Gly Tyr 50 55 60 Val Tyr Tyr Leu Thr Ser Ser Tyr Tyr Glu His Trp Leu Ala Ser 65 70 75 Leu Glu Thr Val Leu Ala Glu Lys Asn Ile Ile Asn Ser Glu Gln 80 85 90 Tyr Arg Lys Arg Ile Arg Glu Ile Glu Tyr Gly Met Ser Val Pro 95 100 105 Val Ser Glu Lys Pro Glu Leu Lys Glu Ser Leu Leu Ser Glu Val 110 115 120 Ile Tyr Gly Thr Lys Ile Ser Ser Glu Arg Arg Glu Ser Thr Val 125 130 135 Ser Pro Arg Phe Arg Pro Gly Asp Arg Val Arg Val Lys His Phe 140 145 150 Tyr Thr Asn Lys His Thr Arg Cys Pro Gln Tyr Val Met Gly Lys 155 160 165 Val Gly Val Val Glu Leu Leu His Gly Asn His Val Phe Pro Asp 170 175 180 Ser Asn Ala His Gly Asp Gly Glu Ala Pro Gln Pro Leu Tyr Asn 185 190 195 Val Arg Phe Glu Ala Arg Glu Leu Trp Gly Gly Glu Ala His Glu 200 205 210 Lys Asp Ser Leu Asn Leu Asp Leu Trp Asp Ser Tyr Leu Thr His 215 220 220 Ala 226 <210> 3 <211> 1663 <212> DNA <213> Geobacillus thermoglucosidasius <223> Nitrile hydratase beta -subunit, alpha-subunit, orf3 <221> CDS <222> 1..681 <223> Nitrile hydratase beta-subunit <221> CDS <222> 695..1312 <223> Nitrile hydratase alpha-subunit <221> CDS <222> 1325..1663 <223> orf3 <400> 3 atg aac ggc ccg cac gat tta ggt gga aaa cgt gat ttt ggc cca 45 Met Asn Gly Pro His Asp Leu Gly Gly Lys Arg Asp Phe Gly Pro 1 5 10 15 atc att aaa cat gat caa gaa cct ctt ttt cat gaa gaa tgg gaa 90 Ile Ile Lys His Asp Gln Glu Pro Leu Phe His Glu Glu Trp Glu 20 25 30 gca aaa gta ctg gcg atg cat ttt gct tta ctt gga caa gga gta 135 Ala Lys Val Leu Ala Met His Phe Ala Leu Leu Gly Gln Gly Val 35 40 45 atc aac tgg gat gaa ttt agg cat ggt ata gaa cgg atg gga tat 180 Ile Asn Trp Asp Glu Phe Arg His Gly Ile Glu Arg Met Gly Tyr 50 55 60 gtt tat tac ctt act tca agc tat tat gaa cat tgg ctt gct tca 225 Val Tyr Tyr Leu Thr Ser Ser Tyr Tyr Glu His Trp Leu Ala Ser 65 70 75 cta gaa acc gta ttg gcc gag aaa aat atc att aac agt gaa cag 270 Leu Glu Thr Val Leu Ala Glu Lys Asn Ile Ile Asn Ser Glu Gln 80 85 90 tat aga aag aga att agg gaa ata gaa tat ggc atg agt gta cct 315 Tyr Arg Lys Arg Ile Arg Glu Ile Glu Tyr Gly Met Ser Val Pro 95 100 105 gtc agc gaa aag cct gag tta aaa gag tct ttg tta tcc gaa gtg 360 Val Ser Glu Lys Pro Glu Leu Lys Glu Ser Leu Leu Ser Glu Val 110 115 120 atc tat ggc acg aaa ata tca tcc gaa cgg aga gaa agc act gta 405 Ile Tyr Gly Thr Lys Ile Ser Ser Glu Arg Arg Glu Ser Thr Val 125 130 135 tct ccg cgg ttt cgt cct gga gat aga gtg agg gta aaa cac ttt 450 Ser Pro Arg Phe Arg Pro Gly Asp Arg Val Arg Val Lys His Phe 140 145 150 tat aca aac aag cat act aga tgt cct caa tat gtc atg ggg aaa 495 Tyr Thr Asn Lys His Thr Arg Cys Pro Gln Tyr Val Met Gly Lys 155 160 165 gta gga gtt gta gaa ctt ctt cat ggg aat cat gtt ttc cca gac 540 Val Gly Val Val Glu Leu Leu His Gly Asn His Val Phe Pro Asp 170 175 180 tct aac gct cat ggt gat ggc gag gct ccg caa ccg ctt tac aat 595 Ser Asn Ala His Gly Asp Gly Glu Ala Pro Gln Pro Leu Tyr Asn 185 190 195 gtg cgc ttt gaa gca aga gaa ctg tgg gga ggc gag gct cac gaa 630 Val Arg Phe Glu Ala Arg Glu Leu Trp Gly Gly Glu Ala His Glu 200 205 210 aaa gat agt cta aat ctc gac tta tgg gat agc tat cta act cac 675 Lys Asp Ser Leu Asn Leu Asp Leu Trp Asp Ser Tyr Leu Thr His 215 220 225 gcg taa aggaggaaaa atc 694 Ala 226 atg agt gta caa aaa gtt cat cac aac gtt ctg cct gaa aag cct 739 Met Ser Val Gln Lys Val His His Asn Val Leu Pro Glu Lys Pro 1 5 10 15 gct caa act cgg aca aag gct ttg gaa tcg ctg ttg atc gaa tct 784 Ala Gln Thr Arg Thr Lys Ala Leu Glu Ser Leu Leu Ile Glu Ser 20 25 30 gga ttg gtc tcc act gat gcc ctt gat gcg att att gaa gcc tat 829 Gly Leu Val Ser Thr Asp Ala Leu Asp Ala Ile Ile Glu Ala Tyr 35 40 45 gaa aat gat att ggg cct atg aat ggg gca aaa gtt gtt gca aaa 874 Glu Asn Asp Ile Gly Pro Met Asn Gly Ala Lys Val Val Ala Lys 50 55 60 gct tgg gtt gat cct gat tac aaa gaa aga ttg ctt cgg gat ggg 910 Ala Trp Val Asp Pro Asp Tyr Lys Glu Arg Leu Leu Arg Asp Gly 65 70 75 act tcg gct att gca gag ctt ggc ttt tta ggg ttg cag ggg gag 964 Thr Ser Ala Ile Ala Glu Leu Gly Phe Leu Gly Leu Gln Gly Glu 80 85 90 cac atg gtt gtt gtc gaa aat acg cct aaa gtt cat aat gta gta 1009 His Met Val Val Val Glu Asn Thr Pro Lys Val His Asn Val Val 95 100 105 gtt tgt acg cta tgt tcc tgc tat ccg tgg cct gtc cta ggc ttg 1054 Val Cys Thr Leu Cys Ser Cys Tyr Pro Trp Pro Val Leu Gly Leu 110 115 120 cct cct tca tgg tat aaa agt gct tca tac agg gct cga att gtt 1099 Pro Pro Ser Trp Tyr Lys Ser Ala Ser Tyr Arg Ala Arg Ile Val 125 130 135 tca gag cca aga act gta ctt aaa gag ttt ggg ctt gaa ctg gat 1144 Ser Glu Pro Arg Thr Val Leu Lys Glu Phe Gly Leu Glu Leu Asp 140 145 150 gat gat gtt gaa att agg gtt tgg gac agc agt gct gaa att cga 1189 Asp Asp Val Glu Ile Arg Val Trp Asp Ser Ser Ala Glu Ile Arg 155 160 165 tat tta gtt ctt cca gaa aga cct gca ggt act gaa ggg tgg tcg 1234 Tyr Leu Val Leu Pro Glu Arg Pro Ala Gly Thr Glu Gly Trp Ser 170 175 180 gaa gag gaa ctg gct aaa ctt gta acg cgt gac tct atg atc ggt 1279 Glu Glu Glu Leu Ala Lys Leu Val Thr Arg Asp Ser Met Ile Gly 185 190 195 gtg gcc aag ata aag tcg cct gtt aaa aaa taa ggggggacaa aa 1324 Val Ala Lys Ile Lys Ser Pro Val Lys Lys 200 205 atg gtt caa tca aat ctt caa ata aaa ccg gat gag att cta cct 1369 Met Val Gln Ser Asn Leu Gln Ile Lys Pro Asp Glu Ile Leu Pro 1 5 10 15 gaa cct agg aga aca gaa aat gag ccg gtt ttt aat tcc ccg tgg 1414 Glu Pro Arg Arg Thr Glu Asn Glu Pro Val Phe Asn Ser Pro Trp 20 25 30 gaa gcc cgg att ttt gct atg aca atc aat ttg tat gac aaa aaa 1459 Glu Ala Arg Ile Phe Ala Met Thr Ile Asn Leu Tyr Asp Lys Lys 35 40 45 ttc ttt gat tgg gag gac ttt cga caa gga tta ata gct gaa att 1504 Phe Phe Asp Trp Glu Asp Phe Arg Gln Gly Leu Ile Ala Glu Ile 50 55 60 gca gtt gcg gac agc ctt cct gag aat gaa cga cca acc tac tac 1549 Ala Val Ala Asp Ser Leu Pro Glu Asn Glu Arg Pro Thr Tyr Tyr 65 70 75 gaa agt tgg ctg gcc gct ttg gaa aag ttg tta atc aag gat ggt 1594 Glu Ser Trp Leu Ala Ala Leu Glu Lys Leu Leu Ile Lys Asp Gly 80 85 90 ata tta aca aaa gaa caa ata gat gaa cgc act aaa gaa ttg aaa 1639 Ile Leu Thr Lys Glu Gln Ile Asp Glu Arg Thr Lys Glu Leu Lys 95 100 105 gaa ggt ata aga aaa agt tgc tag 1663 Glu Gly Ile Arg Lys Ser Cys 110 <210> 4 <211> 112 <212> PRT <213> Geobacillus thermoglucosidasius <223> ORF3 <400> 4 Met Val Gln Ser Asn Leu Gln Ile Lys Pro Asp Glu Ile Leu Pro Glu 1 5 10 15 Pro Arg Arg Thr Glu Asn Glu Pro Val Phe Asn Ser Pro Trp Glu Ala 20 25 30 Arg Ile Phe Ala Met Thr Ile Asn Leu Tyr Asp Lys Lys Phe Phe Asp 35 40 45 Trp Glu Asp Phe Arg Gln Gly Leu Ile Ala Glu Ile Ala Val Ala Asp 50 55 60 Ser Leu Pro Glu Asn Glu Arg Pro Thr Tyr Tyr Glu Ser Trp Leu Ala 65 70 75 80 Ala Leu Glu Lys Leu Leu Ile Lys Asp Gly Ile Leu Thr Lys Glu Gln 85 90 95 Ile Asp Glu Arg Thr Lys Glu Leu Lys Glu Gly Ile Arg Lys Ser Cys 100 105 110 <210> 5 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 5 gtncaraarg tncaycayaa yg 22 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 6 ccncaraarc cngcncarac 20 <210> 7 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 7 caycancanc ayytncc 17 <210> 8 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 8 acrttrtgrt gnacyttytg nac 23 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 9 gtytgngcng gyttytgngg 20 <210> 10 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 10 ggnarrtgnt gntgrtg 17 <210> 11 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 11 atgaayggnc cncayga 17 <210> 12 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 12 aarmgngayt tyggncc 17 <210> 13 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 13 athathaarc aygaycarga rcc 23 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 14 arrtcrtgng gnccrttcat 20 <210> 15 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 15 thrtcrtgyt tdatdatngg 20 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 16 tcytcytcra araanarngg 20 <210> 17 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 17 gcgraartcy yccca 15 <210> 18 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 18 ccartgytcr tarttcc 17 <210> 19 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 19 agatagtcta aatctcgact tatgg 25 <210> 20 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 20 atgaacggcc cgcacgattt aggtgg 26 <210> 21 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 21 catatgaacg gcccgcacga tttaggtgg 29 <210> 22 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 22 cagatcttat tttttaacag gcgactttat cttggcg 37 <210> 23 <211> 29 <212> PRT <213> Geobacillus thermoglucosidasius <223> N-terminal amino acid sequence of nitrile hydratase alpha-subunit <400> 23 Met Ser Val Gln Lys Val His His Asn Val Leu Pro Glu Lys Pro 1 5 10 15 Ala Gln Thr Arg Thr Lys Ala Leu Glu Ser Leu Leu Ile Glu 20 25 <210> 24 <211> 25 <212> PRT <213> Geobacillus thermoglucosidasius <223> N-terminal amino acid sequence of nitrile hydratase beta-subunit <400> 24 Met Asn Gly Pro His Asp Leu Gly Gly Lys Arg Asp Phe Gly Pro 1 5 10 15 Ile Ile Lys His Asp Gln Glu Pro Leu Phe 20 25 <210> 25 <211> 618 <212> DNA <213> Geobacillus thermoglucosidasius <223> Probe for colony hybridization (nitrile hydratase alpha-subunit) <400> 25 atgagtgtac aaaaagttca tcacaacgtt ctgcctgaaa agcctgctca aactcggaca 60 aaggctttgg aatcgctgtt gatcgaatct ggattggtct ccactgatgc ccttgatgcg 120 attattgaag cctatgaaaa tgatattggg cctatgaatg gggcaaaagt tgttgcaaaa 180 gcttgggttg atcctgatta caaagaaaga ttgcttcggg atgggacttc ggctattgca 240 gagcttggct ttttagggtt gcagggggag cacatggttg ttgtcgaaaa tacgcctaaa 300 gttcataatg tagtagtttg tacgctatgt tcctgctatc cgtggcctgt cctaggcttg 360 cctccttcat ggtataaaag tgcttcatac agggctcgaa ttgtttcaga gccaagaact 420 gtacttaaag agtttgggct tgaactggat gatgatgttg aaattagggt ttgggacagc 480 agtgctgaaa ttcgatattt agttcttcca gaaagacctg caggtactga agggtggtcg 540 gaagaggaac tggctaaact tgtaacgcgt gactctatga tcggtgtggc caagataaag 600 tcgcctgtta aaaaataa       618 1/16 SEQUENCE LISTING <110> Asahi Kasei Corporation <120> New nitrile hydratase from Geobacillus thermoglucosidasius <130> A41354A <160> 25 <210> 1 <211> 205 <212> PRT <213> Geobacillus thermoglucosidasius Nitrile hydratase alpha-subunit <400> 1 Met Ser Val Gln Lys Val His His Asn Val Leu Pro Glu Lys Pro Ala   1 5 10 15 Gln Thr Arg Thr Lys Ala Leu Glu Ser Leu Leu Ile Glu Ser Gly Leu              20 25 30 Val Ser Thr Asp Ala Leu Asp Ala Ile Ile Glu Ala Tyr Glu Asn Asp          35 40 45 Ile Gly Pro Met Asn Gly Ala Lys Val Val Ala Lys Ala Trp Val Asp      50 55 60 Pro Asp Tyr Lys Glu Arg Leu Leu Arg Asp Gly Thr Ser Ala Ile Ala  65 70 75 80 Glu Leu Gly Phe Leu Gly Leu Gln Gly Glu His Met Val Val Val Glu                  85 90 95 Asn Thr Pro Lys Val His Asn Val Val Val Cys Thr Leu Cys Ser Cys             100 105 110 Tyr Pro Trp Pro Val Leu Gly Leu Pro Pro Ser Trp Tyr Lys Ser Ala         115 120 125 Ser Tyr Arg Ala Arg Ile Val Ser Glu Pro Arg Thr Val Leu Lys Glu     130 135 140 Phe Gly Leu Glu Leu Asp Asp Asp Val Glu Ile Arg Val Trp Asp Ser 145 150 155 160 Ser Ala Glu Ile Arg Tyr Leu Val Leu Pro Glu Arg Pro Ala Gly Thr                 165 170 175 Glu Gly Trp Ser Glu Glu Glu Leu Ala Lys Leu Val Thr Arg Asp Ser             180 185 190 Met Ile Gly Val Ala Lys Ile Lys Ser Pro Val Lys Lys         195 200 205 <210> 2 <211> 226 <212> PRT <213> Geobacillus thermoglucosidasius Nitrile hydratase beta-subunit <400> 2 Met Asn Gly Pro His Asp Leu Gly Gly Lys Arg Asp Phe Gly Pro   1 5 10 15 Ile Ile Lys His Asp Gln Glu Pro Leu Phe His Glu Glu Trp Glu                  20 25 30 Ala Lys Val Leu Ala Met His Phe Ala Leu Leu Gly Gln Gly Val                  35 40 45 Ile Asn Trp Asp Glu Phe Arg His Gly Ile Glu Arg Met Gly Tyr                  50 55 60 Val Tyr Tyr Leu Thr Ser Ser Tyr Tyr Glu His Trp Leu Ala Ser                  65 70 75 Leu Glu Thr Val Leu Ala Glu Lys Asn Ile Ile Asn Ser Glu Gln                  80 85 90 Tyr Arg Lys Arg Ile Arg Glu Ile Glu Tyr Gly Met Ser Val Pro                  95 100 105 Val Ser Glu Lys Pro Glu Leu Lys Glu Ser Leu Leu Ser Glu Val                 110 115 120 Ile Tyr Gly Thr Lys Ile Ser Ser Glu Arg Arg Glu Ser Thr Val                 125 130 135 Ser Pro Arg Phe Arg Pro Gly Asp Arg Val Arg Val Lys His Phe                 140 145 150 Tyr Thr Asn Lys His Thr Arg Cys Pro Gln Tyr Val Met Gly Lys                 155 160 165 Val Gly Val Val Glu Leu Leu His Gly Asn His Val Phe Pro Asp                 170 175 180 Ser Asn Ala His Gly Asp Gly Glu Ala Pro Gln Pro Leu Tyr Asn                 185 190 195 Val Arg Phe Glu Ala Arg Glu Leu Trp Gly Gly Glu Ala His Glu                 200 205 210 Lys Asp Ser Leu Asn Leu Asp Leu Trp Asp Ser Tyr Leu Thr His                 215 220 220 Ala 226 <210> 3 <211> 1663 <212> DNA <213> Geobacillus thermoglucosidasius <223> Nitrile hydratase beta -subunit, alpha-subunit, orf3 <221> CDS <222> 1..681 Nitrile hydratase beta-subunit <221> CDS <222> 695..1312 Nitrile hydratase alpha-subunit <221> CDS <222> 1325..1663 <223> orf3 <400> 3 atg aac ggc ccg cac gat tta ggt gga aaa cgt gat ttt ggc cca 45 Met Asn Gly Pro His Asp Leu Gly Gly Lys Arg Asp Phe Gly Pro   1 5 10 15 atc att aaa cat gat caa gaa cct ctt ttt cat gaa gaa tgg gaa 90 Ile Ile Lys His Asp Gln Glu Pro Leu Phe His Glu Glu Trp Glu                  20 25 30 gca aaa gta ctg gcg atg cat ttt gct tta ctt gga caa gga gta 135 Ala Lys Val Leu Ala Met His Phe Ala Leu Leu Gly Gln Gly Val                  35 40 45 atc aac tgg gat gaa ttt agg cat ggt ata gaa cgg atg gga tat 180 Ile Asn Trp Asp Glu Phe Arg His Gly Ile Glu Arg Met Gly Tyr                  50 55 60 gtt tat tac ctt act tca agc tat tat gaa cat tgg ctt gct tca 225 Val Tyr Tyr Leu Thr Ser Ser Tyr Tyr Glu His Trp Leu Ala Ser                  65 70 75 cta gaa acc gta ttg gcc gag aaa aat atc att aac agt gaa cag 270 Leu Glu Thr Val Leu Ala Glu Lys Asn Ile Ile Asn Ser Glu Gln                  80 85 90 tat aga aag aga att agg gaa ata gaa tat ggc atg agt gta cct 315 Tyr Arg Lys Arg Ile Arg Glu Ile Glu Tyr Gly Met Ser Val Pro                  95 100 105 gtc agc gaa aag cct gag tta aaa gag tct ttg tta tcc gaa gtg 360 Val Ser Glu Lys Pro Glu Leu Lys Glu Ser Leu Leu Ser Glu Val                 110 115 120 atc tat ggc acg aaa ata tca tcc gaa cgg aga gaa agc act gta 405 Ile Tyr Gly Thr Lys Ile Ser Ser Glu Arg Arg Glu Ser Thr Val                 125 130 135 tct ccg cgg ttt cgt cct gga gat aga gtg agg gta aaa cac ttt 450 Ser Pro Arg Phe Arg Pro Gly Asp Arg Val Arg Val Lys His Phe                 140 145 150 tat aca aac aag cat act aga tgt cct caa tat gtc atg ggg aaa 495 Tyr Thr Asn Lys His Thr Arg Cys Pro Gln Tyr Val Met Gly Lys                 155 160 165 gta gga gtt gta gaa ctt ctt cat ggg aat cat gtt ttc cca gac 540 Val Gly Val Val Glu Leu Leu His Gly Asn His Val Phe Pro Asp                 170 175 180 tct aac gct cat ggt gat ggc gag gct ccg caa ccg ctt tac aat 595 Ser Asn Ala His Gly Asp Gly Glu Ala Pro Gln Pro Leu Tyr Asn                 185 190 195 gtg cgc ttt gaa gca aga gaa ctg tgg gga ggc gag gct cac gaa 630 Val Arg Phe Glu Ala Arg Glu Leu Trp Gly Gly Glu Ala His Glu                 200 205 210 aaa gat agt cta aat ctc gac tta tgg gat agc tat cta act cac 675 Lys Asp Ser Leu Asn Leu Asp Leu Trp Asp Ser Tyr Leu Thr His                 215 220 225 gcg taa aggaggaaaa atc 694 Ala 226 atg agt gta caa aaa gtt cat cac aac gtt ctg cct gaa aag cct 739 Met Ser Val Gln Lys Val His His Asn Val Leu Pro Glu Lys Pro   1 5 10 15 gct caa act cgg aca aag gct ttg gaa tcg ctg ttg atc gaa tct 784 Ala Gln Thr Arg Thr Lys Ala Leu Glu Ser Leu Leu Ile Glu Ser                  20 25 30 gga ttg gtc tcc act gat gcc ctt gat gcg att att gaa gcc tat 829 Gly Leu Val Ser Thr Asp Ala Leu Asp Ala Ile Ile Glu Ala Tyr                  35 40 45 gaa aat gat att ggg cct atg aat ggg gca aaa gtt gtt gca aaa 874 Glu Asn Asp Ile Gly Pro Met Asn Gly Ala Lys Val Val Ala Lys                  50 55 60 gct tgg gtt gat cct gat tac aaa gaa aga ttg ctt cgg gat ggg 910 Ala Trp Val Asp Pro Asp Tyr Lys Glu Arg Leu Leu Arg Asp Gly                  65 70 75 act tcg gct att gca gag ctt ggc ttt tta ggg ttg cag ggg gag 964 Thr Ser Ala Ile Ala Glu Leu Gly Phe Leu Gly Leu Gln Gly Glu                  80 85 90 cac atg gtt gtt gtc gaa aat acg cct aaa gtt cat aat gta gta 1009 His Met Val Val Val Glu Asn Thr Pro Lys Val His Asn Val Val                  95 100 105 gtt tgt acg cta tgt tcc tgc tat ccg tgg cct gtc cta ggc ttg 1054 Val Cys Thr Leu Cys Ser Cys Tyr Pro Trp Pro Val Leu Gly Leu                 110 115 120 cct cct tca tgg tat aaa agt gct tca tac agg gct cga att gtt 1099 Pro Pro Ser Trp Tyr Lys Ser Ala Ser Tyr Arg Ala Arg Ile Val                 125 130 135 tca gag cca aga act gta ctt aaa gag ttt ggg ctt gaa ctg gat 1144 Ser Glu Pro Arg Thr Val Leu Lys Glu Phe Gly Leu Glu Leu Asp                 140 145 150 gat gat gtt gaa att agg gtt tgg gac agc agt gct gaa att cga 1189 Asp Asp Val Glu Ile Arg Val Trp Asp Ser Ser Ala Glu Ile Arg                 155 160 165 tat tta gtt ctt cca gaa aga cct gca ggt act gaa ggg tgg tcg 1234 Tyr Leu Val Leu Pro Glu Arg Pro Ala Gly Thr Glu Gly Trp Ser                 170 175 180 gaa gag gaa ctg gct aaa ctt gta acg cgt gac tct atg atc ggt 1279 Glu Glu Glu Leu Ala Lys Leu Val Thr Arg Asp Ser Met Ile Gly                 185 190 195 gtg gcc aag ata aag tcg cct gtt aaa aaa taa ggggggacaa aa 1324 Val Ala Lys Ile Lys Ser Pro Val Lys Lys                 200 205 atg gtt caa tca aat ctt caa ata aaa ccg gat gag att cta cct 1369 Met Val Gln Ser Asn Leu Gln Ile Lys Pro Asp Glu Ile Leu Pro   1 5 10 15 gaa cct agg aga aca gaa aat gag ccg gtt ttt aat tcc ccg tgg 1414 Glu Pro Arg Arg Thr Glu Asn Glu Pro Val Phe Asn Ser Pro Trp                  20 25 30 gaa gcc cgg att ttt gct atg aca atc aat ttg tat gac aaa aaa 1459 Glu Ala Arg Ile Phe Ala Met Thr Ile Asn Leu Tyr Asp Lys Lys                  35 40 45 ttc ttt gat tgg gag gac ttt cga caa gga tta ata gct gaa att 1504 Phe Phe Asp Trp Glu Asp Phe Arg Gln Gly Leu Ile Ala Glu Ile                  50 55 60 gca gtt gcg gac agc ctt cct gag aat gaa cga cca acc tac tac 1549 Ala Val Ala Asp Ser Leu Pro Glu Asn Glu Arg Pro Thr Tyr Tyr                  65 70 75 gaa agt tgg ctg gcc gct ttg gaa aag ttg tta atc aag gat ggt 1594 Glu Ser Trp Leu Ala Ala Leu Glu Lys Leu Leu Ile Lys Asp Gly                  80 85 90 ata tta aca aaa gaa caa ata gat gaa cgc act aaa gaa ttg aaa 1639 Ile Leu Thr Lys Glu Gln Ile Asp Glu Arg Thr Lys Glu Leu Lys                  95 100 105 gaa ggt ata aga aaa agt tgc tag 1663 Glu Gly Ile Arg Lys Ser Cys                 110 <210> 4 <211> 112 <212> PRT <213> Geobacillus thermoglucosidasius <223> ORF3 <400> 4 Met Val Gln Ser Asn Leu Gln Ile Lys Pro Asp Glu Ile Leu Pro Glu   1 5 10 15 Pro Arg Arg Thr Glu Asn Glu Pro Val Phe Asn Ser Pro Trp Glu Ala              20 25 30 Arg Ile Phe Ala Met Thr Ile Asn Leu Tyr Asp Lys Lys Phe Phe Asp          35 40 45 Trp Glu Asp Phe Arg Gln Gly Leu Ile Ala Glu Ile Ala Val Ala Asp      50 55 60 Ser Leu Pro Glu Asn Glu Arg Pro Thr Tyr Tyr Glu Ser Trp Leu Ala  65 70 75 80 Ala Leu Glu Lys Leu Leu Ile Lys Asp Gly Ile Leu Thr Lys Glu Gln                  85 90 95 Ile Asp Glu Arg Thr Lys Glu Leu Lys Glu Gly Ile Arg Lys Ser Cys             100 105 110 <210> 5 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 5 gtncaraarg tncaycayaa yg 22 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 6 ccncaraarc cngcncarac 20 <210> 7 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 7 caycancanc ayytncc 17 <210> 8 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 8 acrttrtgrt gnacyttytg nac 23 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 9 gtytgngcng gyttytgngg 20 <210> 10 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 10 ggnarrtgnt gntgrtg 17 <210> 11 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 11 atgaayggnc cncayga 17 <210> 12 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 12 aarmgngayt tyggncc 17 <210> 13 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 13 athathaarc aygaycarga rcc 23 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 14 arrtcrtgng gnccrttcat 20 <210> 15 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 15 thrtcrtgyt tdatdatngg 20 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 16 tcytcytcra araanarngg 20 <210> 17 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 17 gcgraartcy yccca 15 <210> 18 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 18 ccartgytcr tarttcc 17 <210> 19 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 19 agatagtcta aatctcgact tatgg 25 <210> 20 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 20 atgaacggcc cgcacgattt aggtgg 26 <210> 21 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 21 catatgaacg gcccgcacga tttaggtgg 29 <210> 22 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> Degenerate PCR primer for amplification of partial DNA fragment of Geobacillus thermoglucosidasius Q6 <400> 22 cagatcttat tttttaacag gcgactttat cttggcg 37 <210> 23 <211> 29 <212> PRT <213> Geobacillus thermoglucosidasius N-terminal amino acid sequence of nitrile hydratase alpha-subunit <400> 23 Met Ser Val Gln Lys Val His His Asn Val Leu Pro Glu Lys Pro   1 5 10 15 Ala Gln Thr Arg Thr Lys Ala Leu Glu Ser Leu Leu Ile Glu                  20 25 <210> 24 <211> 25 <212> PRT <213> Geobacillus thermoglucosidasius N-terminal amino acid sequence of nitrile hydratase beta-subunit <400> 24 Met Asn Gly Pro His Asp Leu Gly Gly Lys Arg Asp Phe Gly Pro   1 5 10 15 Ile Ile Lys His Asp Gln Glu Pro Leu Phe                  20 25 <210> 25 <211> 618 <212> DNA <213> Geobacillus thermoglucosidasius <223> Probe for colony hybridization (nitrile hydratase alpha-subunit) <400> 25 atgagtgtac aaaaagttca tcacaacgtt ctgcctgaaa agcctgctca aactcggaca 60 aaggctttgg aatcgctgtt gatcgaatct ggattggtct ccactgatgc ccttgatgcg 120 attattgaag cctatgaaaa tgatattggg cctatgaatg gggcaaaagt tgttgcaaaa 180 gcttgggttg atcctgatta caaagaaaga ttgcttcggg atgggacttc ggctattgca 240 gagcttggct ttttagggtt gcagggggag cacatggttg ttgtcgaaaa tacgcctaaa 300 gttcataatg tagtagtttg tacgctatgt tcctgctatc cgtggcctgt cctaggcttg 360 cctccttcat ggtataaaag tgcttcatac agggctcgaa ttgtttcaga gccaagaact 420 gtacttaaag agtttgggct tgaactggat gatgatgttg aaattagggt ttgggacagc 480 agtgctgaaa ttcgatattt agttcttcca gaaagacctg caggtactga agggtggtcg 540 gaagaggaac tggctaaact tgtaacgcgt gactctatga tcggtgtggc caagataaag 600 tcgcctgtta aaaaataa 618  1/16

Claims (22)

(a) 니트릴 히드라타아제 활성을 가지고,(a) has nitrile hydratase activity, (b) 기질 특이성:아크릴로니트릴, 아디포니트릴, 아세토니트릴, 이소부티로니트릴, n-발레로니트릴, n-부티로니트릴, 벤조니트릴, 헥산니트릴을 기질로 해서 활성을 나타내고,(b) Substrate specificity: It shows activity based on acrylonitrile, adiponitrile, acetonitrile, isobutyronitrile, n-valeronitrile, n-butyronitrile, benzonitrile and hexanenitrile as a substrate, (c) 분자량:적어도 하기 2종류의 서브유닛으로 구성되는 단백질로서, 각 서브유닛의 환원형 SDS-폴리아크릴아미드 전기 영동에 의한 분자량이 이하와 같고,(c) Molecular weight: A protein composed of at least the following two types of subunits, the molecular weight of each subunit being reduced SDS-polyacrylamide electrophoresis is as follows, 서브유닛 α 분자량     25000±2000     Subunit α Molecular weight 25000 ± 2000 서브유닛 β 분자량     28000±2000     Subunit β Molecular weight 800028000 ± 2000 (d) 열 안정성:수액 중의 효소를 70℃의 온도로 30분 가열 후에, 가열 전의 35% 이상의 활성이 잔존하고,(d) Thermal Stability: After heating the enzyme in the sap at a temperature of 70 ° C. for 30 minutes, at least 35% of the activity before heating remains, (e) 6중량%의 아크릴로니트릴을 기질로 해도 그 이하의 기질 농도 시에 비해 활성이 감소하지 않으며,(e) 6% by weight of acrylonitrile as a substrate does not decrease the activity as compared to the substrate concentration below that, (f) 35중량%의 아크릴아미드 수용액 중에서도 아크릴로니트릴을 기질로 한 활성을 가지는(f) has an acrylonitrile-based activity in 35% by weight aqueous acrylamide solution 이화학적 성질을 갖는 것을 특징으로 하는 단백질을 코딩하는 DNA.DNA encoding a protein characterized by having physicochemical properties. (A) 서열 목록의 서열 번호 1 기재의 아미노산 서열을 코딩하는 α서브유닛 유전자를 함유하는 염기 서열과, 서열 목록의 서열 번호 2 기재의 아미노산 서열을 코딩하는 β서브유닛 유전자를 함유하는 염기 서열의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 DNA; 또는(A) a base sequence containing an α subunit gene encoding an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 of the sequence listing, and a base sequence containing a β subunit gene encoding an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 of the sequence listing; DNA comprising a combination; or (B) 서열 목록의 서열 번호 1 기재의 아미노산 서열을 함유하는 α서브유닛과, 서열 목록의 서열 번호 2 기재의 아미노산 서열을 함유하는 β서브유닛 중 어느 한쪽, 또는 양쪽 각각에 있어서, 하나 또는 복수 개의 아미노산에 치환, 결손, 부가, 번역 후 수식이 되어 있고, 그 개변되거나 개변되지 않은 α서브유닛과, 개변되거나 개변되지 않은 β서브유닛을 함유하며, 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는 단백질을 코딩하는 DNA(B) one or more of any one or both of the α subunit containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 of the Sequence Listing and the β subunit containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 of the Sequence Listing; A dog amino acid has a substitution, deletion, addition, and post-translational modification, and contains a modified or unmodified α subunit and a modified or unmodified β subunit and encodes a protein having nitrile hydratase activity. DNA 중 어느 하나의 DNA.Any one of DNA. (C) 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 695-1312위의 서열을 포함하는 DNA와, 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 1-681위의 서열을 포함하는 DNA의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 DNA; 또는(C) a combination of a DNA comprising a sequence at positions 695-1312 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing and a DNA containing a sequence at positions 1-681 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing DNA, characterized in that; or (D) 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 695-1312위의 서열을 포함하는 DNA, 또는 그 DNA에 대해서 엄격한 조건 하에서 혼성화한 DNA 중 어느 하나의 DNA가 코딩하는 α서브유닛과, 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 1-681위의 서열을 포함하는 DNA, 또는 그 DNA에 대해서 엄격한 조건 하에서 혼성화한 DNA 중 어느 하나의 DNA가 코딩하는 β서브유닛을 함유하며, 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는 단백질을 코딩하는 DNA (단, 상기 (C)가 되는 경우는 제외함)(D) α subunit encoded by DNA containing DNA sequence of positions 695-1312 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing or DNA hybridized under stringent conditions with respect to the DNA; Contains a β subunit encoded by any one of DNAs containing the sequences 1-681 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3, or DNA hybridized under strict conditions with respect to the DNA, and contains nitrile hydratase activity. DNA encoding a protein having a protein, except for the case of (C) above 중 어느 하나의 DNA.Any one of DNA. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 서열 목록의 서열 번호 4 기재의 아미노산 서열을 코딩하는 염기 서열을 포함하는 DNA, 또는 그 아미노산 서열 중의 하나 또는 복수 개의 아미노산에 치환, 결손, 부가, 번역 후 수식이 되어 있으며, 니트릴 히드라타아제의 활성화에 관여하는 것을 특징으로 하는 단백질을 코딩하는 DNA 중 어느 하나의 DNA가 추가로 조합되어 있는 것을 특징으로 하는 DNA.The substitution, deletion, addition to DNA according to any one of claims 1 to 3, wherein the DNA comprises a nucleotide sequence encoding an amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing, or one or a plurality of amino acids thereof. DNA, characterized in that the post-translational modification is further combined with any one of the DNA encoding the protein, characterized in that involved in the activation of nitrile hydratase. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 1325-1663위의 서열을 포함하는 DNA, 또는 그 DNA에 대해서 엄격한 조건 하에서 혼성화하며 니트릴 히드라타아제 활성화에 관여하는 것을 특징으로 하는 단백질을 코딩하는 DNA 중 어느 하나의 DNA가 추가로 조합되어 있는 것을 특징으로 하는 DNA.The nitrile hydratase activation according to any one of claims 1 to 3, wherein the DNA comprises a sequence of positions 1325-1663 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing, or hybridizes under stringent conditions to nitrile hydratase activation. The DNA of any one of the DNA which codes the protein characterized by being involved in further combining. 서열 목록의 서열 번호 1 기재의 아미노산 서열을 코딩하는 니트릴 히드라타아제의 α서브유닛 유전자를 함유하는 것을 특징으로 하는 DNA.DNA comprising the α subunit gene of nitrile hydratase encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing. 서열 목록의 서열 번호 2 기재의 아미노산 서열을 코딩하는 니트릴 히드라타아제의 β서브유닛 유전자를 함유하는 것을 특징으로 하는 DNA.DNA containing the β subunit gene of nitrile hydratase encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 of the Sequence Listing. 서열 목록의 서열 번호 4 기재의 아미노산 서열을 코딩하는 니트릴 히드라타 아제의 활성화에 관여하는 것을 특징으로 하는 유전자를 함유하는 것을 특징으로 하는 DNA.A DNA comprising a gene characterized by being involved in the activation of a nitrile hydratase encoding an amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO: 4 in the Sequence Listing. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 DNA가 지오바실루스(Geobacillus)속 유래인 것을 특징으로 하는 DNA.The DNA according to any one of claims 1 to 8, wherein the DNA is derived from the genus Geobacillus. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 DNA가 지오바실루스·서모글루코시데시우스(Geobacillus thermoglucosidasius) 종 유래인 것을 특징으로 하는 DNA.The DNA according to any one of claims 1 to 8, wherein the DNA is derived from a Geobacillus thermoglucosidasius species. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 DNA가 지오바실루스·서모글루코시데시우스(Geobacillus thermoglucosidasius) Q-6주(FERM BP-08658) 유래인 것을 특징으로 하는 DNA.The DNA according to any one of claims 1 to 8, wherein said DNA is derived from Geobacillus thermoglucosidasius (QM) -6 strain (FERM # BP-08658). 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항 기재의 DNA를 조립한 것을 특징으로 하는 재조합 벡터.The recombinant vector which assembled the DNA of any one of Claims 1-11. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항 기재의 DNA에 의해 형질전환된 미생물, 또는 지오바실루스·서모글루코시데시우스(Geobacillus thermoglucosidasius) Q-6주(FERM BP-08658) 및 그 변이체 중 어느 하나인 미생물.The microorganism transformed by the DNA of any one of Claims 1-11, or Geobacillus thermoglucosidasius Q-6 strain (FERM # BP-08658) and its variants is either microbe. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항 기재의 DNA에 의해 형질전환된 미생물을 배지에서 배양하는 것을 특징으로 하는 상기 단백질, 또는 상기 단백질을 함유하는 균체 처리물의 제조 방법.A method for producing the protein, or a cell processing product containing the protein, wherein the microorganism transformed with the DNA according to any one of claims 1 to 11 is cultured in a medium. 지오바실루스속에 속하며, Belongs to the genus Geobacilli, (a) 니트릴 히드라타아제 활성을 가지고,(a) has nitrile hydratase activity, (b) 기질 특이성:아크릴로니트릴, 아디포니트릴, 아세토니트릴, 이소부티로니트릴, n-발레로니트릴, n-부티로니트릴, 벤조니트릴, 헥산니트릴을 기질로 해서 활성을 나타내고,(b) Substrate specificity: It shows activity based on acrylonitrile, adiponitrile, acetonitrile, isobutyronitrile, n-valeronitrile, n-butyronitrile, benzonitrile and hexanenitrile as a substrate, (c) 분자량:적어도 하기 2종류의 서브유닛으로 구성되는 단백질로서, 각 서브유닛의 환원형 SDS-폴리아크릴아미드 전기 영동에 의한 분자량이 이하와 같고,(c) Molecular weight: A protein composed of at least the following two types of subunits, the molecular weight of each subunit being reduced SDS-polyacrylamide electrophoresis is as follows, 서브유닛 α 분자량    25000±2000      Subunit α Molecular weight 25000 ± 2000 서브유닛 β 분자량    28000±2000      Subunit β Molecular weight 28000 ± 2000 (d) 열 안정성:수액 중의 효소를 70℃의 온도로 30분 가열 후에, 가열 전의 35% 이상의 활성이 잔존하고(d) Thermal Stability: After heating the enzyme in the sap at a temperature of 70 ° C. for 30 minutes, at least 35% of the activity before heating remains. (e) 6중량%의 아크릴로니트릴을 기질로 해도 그 이하의 기질 농도 시에 비해 활성이 감소하지 않으며,(e) 6% by weight of acrylonitrile as a substrate does not decrease the activity as compared to the substrate concentration below that, (f) 35중량%의 아크릴아미드 수용액 중에서도 아크릴로니트릴을 기질로 한 활성을 가지는(f) has an acrylonitrile-based activity in 35% by weight aqueous acrylamide solution 이화학적 성질을 갖는 단백질을 생산할 수 있는 미생물을 배지에서 배양하는 것을 특징으로 하는 상기 단백질, 또는 상기 단백질을 함유하는 균체 처리물의 제조 방법.A method for producing the protein, or a cell-containing treatment product, comprising culturing a microorganism capable of producing a protein having physicochemical properties in a medium. 제14항 또는 제15항 중 어느 한 항 기재의 제조 방법에 의해 배양된 미생물로부터 취득된, 상기 단백질, 또는 상기 단백질을 함유하는 것을 특징으로 하는 균체 처리물.The cell-processing product containing the said protein obtained from the microorganism cultured by the manufacturing method of any one of Claims 14 or 15, or the said protein. (a) 니트릴 히드라타아제 활성을 가지고, (a) has nitrile hydratase activity, (b) 기질 특이성:아크릴로니트릴, 아디포니트릴, 아세토니트릴, 이소부티로니트릴, n-발레로니트릴, n-부티로니트릴, 벤조니트릴, 헥산니트릴을 기질로 해서 활성을 나타내고,(b) Substrate specificity: It shows activity based on acrylonitrile, adiponitrile, acetonitrile, isobutyronitrile, n-valeronitrile, n-butyronitrile, benzonitrile and hexanenitrile as a substrate, (c) 분자량:적어도 하기 2종류의 서브유닛으로 구성되는 단백질로서, 각 서브유닛의 환원형 SDS-폴리아크릴아미드 전기 영동에 의한 분자량이 이하와 같고,(c) Molecular weight: A protein composed of at least the following two types of subunits, the molecular weight of each subunit being reduced SDS-polyacrylamide electrophoresis is as follows, 서브유닛 α 분자량    25000±2000   Subunit α Molecular weight 25000 ± 2000 서브유닛 β 분자량    28000±2000   Subunit β Molecular weight 28000 ± 2000 (d) 열 안정성:수액 중의 효소를 70℃의 온도로 30분 가열 후에, 가열 전의 35% 이상의 활성이 잔존하고,(d) Thermal Stability: After heating the enzyme in the sap at a temperature of 70 ° C. for 30 minutes, at least 35% of the activity before heating remains, (e) 6중량%의 아크릴로니트릴을 기질로 해도 그 이하의 기질 농도 시에 비해 활성이 감소하지 않으며,(e) 6% by weight of acrylonitrile as a substrate does not decrease the activity as compared to the substrate concentration below that, (f) 35중량%의 아크릴아미드 수용액 중에서도 아크릴로니트릴을 기질로 한 활성을 가지는(f) has an acrylonitrile-based activity in 35% by weight aqueous acrylamide solution 이화학적 성질을 갖는 것을 특징으로 하는 단백질.Protein characterized by having physicochemical properties. (A) 서열 목록의 서열 번호 1 기재의 아미노산 서열을 함유하는 α서브유닛과, 서열 목록의 서열 번호 2 기재의 아미노산 서열을 함유하는 β서브유닛을 함유하는 것을 특징으로 하는 단백질; 또는(A) a protein comprising an α subunit containing an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing and a β subunit containing an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 in the sequence listing; or (B) 서열 목록의 서열 번호 1 기재의 아미노산 서열을 함유하는 α서브유닛과, 서열 목록의 서열 번호 2 기재의 아미노산 서열을 함유하는 β서브유닛 중 어느 한쪽, 또는 양쪽 각각에 있어서, 하나 또는 복수 개의 아미노산의 치환, 결손, 부가, 번역 후 수식이 되어 있고, 그 개변되거나 개변되지 않은 α서브유닛과, 개변되거나 개변되지 않은 β서브유닛을 함유하며, 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는 것을 특징으로 하는 단백질(B) one or more of any one or both of the α subunit containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 of the Sequence Listing and the β subunit containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 of the Sequence Listing; The amino acid substitution, deletion, addition, post-translational modification of the dog, containing a modified or unmodified α subunit and a modified or unmodified β subunit, characterized in that it has nitrile hydratase activity protein 중 어느 하나의 단백질.Either protein. (C) 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 695-1312위의 서열을 포함하는 DNA가 코딩하는 α서브유닛과, 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 1-681위의 서열을 포함하는 DNA가 코딩하는 β서브유닛을 함유하는 것을 특징으로 하는 단백질; 또는(C) an α subunit encoded by a DNA comprising a sequence at positions 695-1312 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing, and a sequence at position 1-681 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing A protein comprising β subunit encoded by DNA; or (D) 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 695-1312위의 서열을 포함하는 DNA, 또는 그 DNA에 대해서 엄격한 조건 하에서 혼성화한 DNA 중 어느 하나의 DNA가 코딩하는 α서브유닛과, 서열 목록의 서열 번호 3의 염기 서열의 1-681위의 서열을 포함하는 DNA, 또는 그 DNA에 대해서 엄격한 조건 하에서 혼성화한 DNA 중 어느 하나의 DNA가 코딩하는 β서브유닛을 함유하며, 니트릴 히드라타아제 활성을 가지는 단백질 (단, 상기 (C)가 되는 경우는 제외함)(D) α subunit encoded by DNA containing DNA sequence of positions 695-1312 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing or DNA hybridized under stringent conditions with respect to the DNA; Contains a β subunit encoded by any one of DNAs containing the sequences 1-681 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3, or DNA hybridized under strict conditions with respect to the DNA, and contains nitrile hydratase activity. Protein with the exception of (except for the case of (C)) 중 어느 하나의 단백질.Either protein. 적어도 서열 목록의 서열 번호 1 기재의 아미노산 서열인 α서브유닛을 함유하는 폴리펩티드 또는 번역 후 수식된 것과, 서열 목록의 서열 번호 2 기재의 아미노산 서열인 β서브유닛을 함유하는 폴리펩티드 또는 번역 후 수식된 것 중 어느 한쪽, 또는 양쪽을 함유하는 것을 특징으로 하는 단백질.Polypeptides containing at least a subunit of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing or post-translationally modified, Polypeptides containing β subunits at the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 of the sequence listing or modified after translation A protein containing any one or both of them. (a) 니트릴 히드라타아제 활성을 가지고,(a) has nitrile hydratase activity, (b) 기질 특이성:아크릴로니트릴, 아디포니트릴, 아세토니트릴, 이소부티로니트릴, n-발레로니트릴, n-부티로니트릴, 벤조니트릴, 헥산니트릴을 기질로 해서 활성을 나타내고,(b) Substrate specificity: It shows activity based on acrylonitrile, adiponitrile, acetonitrile, isobutyronitrile, n-valeronitrile, n-butyronitrile, benzonitrile and hexanenitrile as a substrate, (c) 분자량:적어도 하기 2종류의 서브유닛으로 구성되는 단백질로서, 각 서브유닛의 환원형 SDS-폴리아크릴아미드 전기 영동에 의한 분자량이 이하와 같고,(c) Molecular weight: A protein composed of at least the following two types of subunits, the molecular weight of each subunit being reduced SDS-polyacrylamide electrophoresis is as follows, 서브유닛 α 분자량    25000±2000   Subunit α Molecular weight 25000 ± 2000 서브유닛 β 분자량    28000±2000   Subunit β Molecular weight 28000 ± 2000 (d) 열 안정성:수액 중의 효소를 70℃의 온도로 30분 가열 후에, 가열 전의 35% 이상의 활성이 잔존하고,(d) Thermal Stability: After heating the enzyme in the sap at a temperature of 70 ° C. for 30 minutes, at least 35% of the activity before heating remains, (e) 6중량%의 아크릴로니트릴을 기질로 해도 그 이하의 기질 농도 시에 비해 활성이 감소하지 않으며,(e) 6% by weight of acrylonitrile as a substrate does not decrease the activity as compared to the substrate concentration below that, (f) 35중량%의 아크릴아미드 수용액 중에서도 아크릴로니트릴을 기질로 한 활성을 가지는(f) has an acrylonitrile-based activity in 35% by weight aqueous acrylamide solution 이화학적 성질을 갖는 단백질, 또는 상기 단백질을 함유하는 균체 처리물을 니트릴 화합물에 작용시켜 상기 니트릴 화합물로부터 유도되는 아미드 화합물을 취득하는 것을 특징으로 하는 아미드 화합물의 제조 방법.A method for producing an amide compound, characterized by obtaining a amide compound derived from the nitrile compound by acting on a nitrile compound with a protein having a physicochemical property or a cell processing product containing the protein. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항 기재의 DNA에 의해 형질전환된 미생물, 또는 지오바실루스속에 속하며,Belongs to the microorganism transformed by the DNA according to any one of claims 1 to 11, or genus Geobacillus, (a) 니트릴 히드라타아제 활성을 가지고,(a) has nitrile hydratase activity, (b) 기질 특이성:아크릴로니트릴, 아디포니트릴, 아세토니트릴, 이소부티로니트릴, n-발레로니트릴, n-부티로니트릴, 벤조니트릴, 헥산니트릴을 기질로 해서 활성을 나타내고,(b) Substrate specificity: It shows activity based on acrylonitrile, adiponitrile, acetonitrile, isobutyronitrile, n-valeronitrile, n-butyronitrile, benzonitrile and hexanenitrile as a substrate, (c) 분자량:적어도 하기 2종류의 서브유닛으로 구성되는 단백질로서, 각 서브유닛의 환원형 SDS-폴리아크릴아미드 전기 영동에 의한 분자량이 이하와 같고,(c) Molecular weight: A protein composed of at least the following two types of subunits, the molecular weight of each subunit being reduced SDS-polyacrylamide electrophoresis is as follows, 서브유닛 α 분자량    25000±2000   Subunit α Molecular weight 25000 ± 2000 서브유닛 β 분자량    28000±2000   Subunit β Molecular weight 28000 ± 2000 (d) 열 안정성:수액 중의 효소를 70℃의 온도로 30분 가열 후에, 가열 전의 35% 이상의 활성이 잔존하고,(d) Thermal Stability: After heating the enzyme in the sap at a temperature of 70 ° C. for 30 minutes, at least 35% of the activity before heating remains, (e) 6중량%의 아크릴로니트릴을 기질로 해도 그 이하의 기질 농도 시에 비해 활성이 감소하지 않으며,(e) 6% by weight of acrylonitrile as a substrate does not decrease the activity as compared to the substrate concentration below that, (f) 35중량%의 아크릴아미드 수용액 중에서도 아크릴로니트릴을 기질로 한 활성을 가지는(f) has an acrylonitrile-based activity in 35% by weight aqueous acrylamide solution 이화학적 성질을 갖는 단백질을 생산할 수 있는 미생물 중 어느 하나를 배지에서 배양해서 얻은 단백질, 또는 상기 단백질을 함유하는 균체 처리물에 니트릴 화합물을 작용시켜 상기 니트릴 화합물로부터 유도되는 아미드 화합물을 취득하는 것을 특징으로 하는 아미드 화합물의 제조 방법.A nitrile compound derived from the nitrile compound is obtained by acting a nitrile compound on a protein obtained by culturing any of the microorganisms capable of producing a protein having physicochemical properties in a medium or a cell processing product containing the protein. The manufacturing method of the amide compound made into.
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