KR20090068644A - A process of preparing adenosine deaminase having enhanced activity, a variant of adenosine deaminase having enhanced activity, and a process of preparing 2'-deoxyguanosine from dadpr using the same - Google Patents

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Abstract

A method for increasing enzyme activity of adenosine deaminase(ADD) to 2,6-diaminopurine-2'-deoxyriboside(dDAPR) is provided to increase the enzyme activity using human derived ADD and produce deoxyguanosine with high yield. A nucleotide coding human adenosine deaminase is denoted by the sequence number 3. A transformed strain is produced by transforming the nucleotide of the sequence number 3 in E.coli BL21 strain. A method for producing dGR from the dDAPR comprises: a step of transforming the nucleotide in E.coli BL21 strain and culturing the transformed strain; and a step of converting dDAPR with dGR using adenosine deaminase from medium.

Description

아데노신 디아미네이즈의 효소 활성 증가 방법, 상기 활성이 증가된 아데노신 디아미네이즈 변이체, 및 상기 변이체를 이용한 디옥시구아노신의 생산방법{A process of preparing adenosine deaminase having enhanced activity, a variant of adenosine deaminase having enhanced activity, and a process of preparing 2'-deoxyguanosine from dADPR using the same}A process of preparing adenosine deaminase having enhanced activity, a variant of adenosine deaminase having enhanced adenosine deaminase having enhanced activity, adenosine deaminase variant having increased activity, and a method for producing deoxyguanosine using the variant activity, and a process of preparing 2'-deoxyguanosine from dADPR using the same}

본 발명은 2,6-디아미노퓨린-2'-디옥시-리보시드(2,6-diaminopurine-2'-deoxy-riboside)(dDAPR)에 대한 아데노신 디아미네이즈(adenosine deaminase(ADD))의 효소 활성을 증가시키는 방법, 상기 증가된 효소 활성을 가지는 변이체, 및 상기 변이체를 이용하여 dDAPR로부터 디옥시구아노신(deoxyguanosine (dGR))을 생산하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to adenosine deaminase (ADD) for 2,6-diaminopurine-2'-deoxy-riboside (dDAPR). A method of increasing enzyme activity, a variant having increased enzyme activity, and a method of producing deoxyguanosine (dGR) from dDAPR using the variant.

1. 2'-디옥시리보뉴클레오시드(2'-1.2'-deoxyribonucleosides (2'- deoxyribonucleosidedeoxyribonucleoside )의 생산 방법Production method

특정 mRNA발현을 저지하는 안티센스(Antisense) 약제 개발로 인해 암을 비롯한 광범위한 분야에 유전자 치료가 가능하게 됨으로써 RNAi의 원료물질인 2'-디옥 시리보뉴클레오시드의 수요가 급격히 증가하고 있다.  2'-디옥시리보뉴클레오시드의 생산 방법으로는 DNA가 풍부한 청어나 연어 어백 등의 천연물에서부터 DNA를 추출하고 가수분해하여 얻는 방법과 화학적 합성법 그리고 효소적 합성법이 있다. The development of antisense drugs that block specific mRNA expression has allowed gene therapy in a wide range of fields, including cancer, and the demand for 2'-dioxyl ribonucleosides, a source of RNAi, is rapidly increasing. Production methods of 2'-deoxyribonucleoside include extraction and hydrolysis of DNA from natural products such as DNA-rich herring or salmon fish, chemical synthesis and enzymatic synthesis.

가수분해를 통해 천연물의 DNA로부터 2'-deoxyribonucleoside를 얻는 방법 (V. N. Barai, Bio/techniques 10, 875 (1996))은 DNA 폴리머를 분해하는 방법에 따라 화학약품을 이용한 방법과 DNase를 이용하는 방법이 있으나, 화학적 방법은 고에너지의 반응환경을 필요로 하고 DNase를 이용한 방법은 고가의 효소가 필요하기 때문에 비효율적이다. 이를 보완하기 위해 상대적으로 저가의 DNase를 대량 생산하기 위한 방법(Bochlov, D.V., et al. Biochemistry(Moscow) 71, 97 (2006))과, 세포 외로 DNA/RNA를 분비할 수 있는 미생물 균주의 개발이 이뤄졌으나, 분해된 DNA를 정제하는데 매우 복잡한 과정을 필요로 한다는 한계점이 있다. The method of obtaining 2'-deoxyribonucleoside from natural DNA through hydrolysis (VN Barai, Bio / techniques 10, 875 (1996)) has a method of using a chemical and a DNase depending on the method of decomposing DNA polymer. However, chemical methods require a high energy reaction environment and DNase methods are inefficient because they require expensive enzymes. To compensate for this, a method for mass production of relatively low-cost DNases (Bochlov, DV, et al . Biochemistry (Moscow) 71, 97 (2006)) and the development of microbial strains capable of secreting DNA / RNA extracellularly While this has been done, it has the limitation of requiring a very complex process to purify the degraded DNA.

2'-디옥시리보뉴클레오시드를 생산하는 다른 한편의 전략으로 합성에 의한 생산방법이 있으며, 화학적 합성법과 효소적 합성법이 있다. 화학적 합성법으로 디옥시티미딘(deoxythymidine)과 디옥시우리딘(deoxyuridine)은 쉽게 만들 수 있으나 다른 2'-디옥시리보뉴클레오시드는 합성이 어렵고 복잡한 과정을 필요로 한다. 그리하여 보다 경제적이고 간단한 효소학적 합성법들이 제안되었다(Bochlov, D.V., et al. Biochemistry (Moscow) 71, 97 (2006)). 여러 가지 효소를 이용한 합성경로가 제시되고 있으나, 공통적으로 먼저 리보스(ribose)를 합성하는 경로가 출발점이 된다. 우선 녹말이나 글루코즈와 같은 당을 시점으로 하여 해당과정의 중간 산물인 D-글리세르알데히드-3-포스페이트(D-glyceraldehyde-3-phosphate)를 만들고, 여기 에 아세트알데하이드(acetaldehyde)와의 알돌(aldol) 축합 반응과 이성질체화 반응을 거쳐 2'-디옥시리보스-1-포스페이트(2'-deoxyribose-1-phosphate)를 만든다 (Horinouchi,  N. Appl microbiol biotechnol 71, 615 (2006)). 이렇게 합성된 2'-디옥시리보스-1-포스페이트(2'-deoxyribose-1-phosphate)에 뉴클레오-베이스(nucleo-base)를 포스포릴라아제(phosphorylase)를 이용하여 결합시킴으로써 최종 생성물인 디옥시리보뉴클레오시드(deoxyribonucleoside)를 합성하게 된다. 이러한 효소를 이용한 합성법은 역시 여러 단계의 효소 반응을 거쳐야 하기 때문에 비교적 복잡하며, 각 반응 단계의 효소의 최적 조건을 충족시켜야 하는 문제점을 가지고 있다. Another strategy for producing 2'-deoxyribonucleosides is by synthetic methods, including chemical synthesis and enzymatic synthesis. Deoxythymidine and deoxyuridine can be easily produced by chemical synthesis, but other 2'-deoxyribonucleosides are difficult to synthesize and require complex processes. Thus, more economical and simple enzymatic synthesis methods have been proposed (Bochlov, DV, et al . Biochemistry (Moscow) 71, 97 (2006)). Synthetic pathways using various enzymes have been proposed, but the route for synthesizing ribose first is a starting point. First, sugars such as starch or glucose are used to make D-glyceraldehyde-3-phosphate, an intermediate product of glycolysis. Aldol with acetaldehyde. 2'-deoxyribose-1-phosphate is produced via condensation and isomerization (Horinouchi, N. Appl microbiol biotechnol 71, 615 (2006)). The final product is deoxyribonuine by binding a nucleo-base to the 2'-deoxyribose-1-phosphate synthesized using a phosphorylase. It will synthesize deoxyribonucleoside. Synthetic methods using such enzymes are also relatively complicated because they have to go through several stages of enzyme reactions, and have the problem of satisfying the optimum conditions of the enzymes in each reaction stage.

다른 효소 합성법으로는 엔테로박터 애로제네스(Enterobacter aerogenes) AJ-1115의 뉴클레오시드 포스포릴레이즈(Yokozeki, K. J. Molecular Catalysis B: Enzymatic 10, 207 (2000))나 락토바실러스 헬베티쿠스(Lactobacillus helveticus)의 뉴클레오시드 디옥시리보일트랜스퍼라제(Okuyama, K. Biosci. Biotechnol. Biochem. 67, 989 (2003))를 이용한 염기 치환방법이 있다. 둘 다 효소를 이용하여 2‘-디옥시리보뉴클레오시드에 특정 염기를 치환하는 합성법이며, 리보스까지의 복잡한 합성 단계가 필요 없고 높은 수율로 원하는 2'-디옥시리보뉴클레오시드를 얻을 수 있다는 공통점이 있다. On the other enzyme synthesis method is Enterobacter difficulties jeneseu (Enterobacter aerogenes ) Nucleoside phosphorylase of AJ-1115 (Yokozeki, KJ Molecular Catalysis B: Enzymatic 10, 207 (2000)) Lactobacillus Helveticus has a base substitution method using a (Biotechnol. Biochem. 67, 989 (2003) Okuyama, K. Biosci.) Nucleoside deoxyribonucleotide transferase one of (Lactobacillus helveticus). Both are syntheses by substituting specific bases for 2'-deoxyribonucleosides using enzymes, and have the commonality that a desired 2'-deoxyribonucleoside can be obtained in high yield without the need for complicated synthesis steps up to ribose.

위에 언급한 효소를 이용한 모든 합성법은 리보스부터의 합성과 염기 치환방법 모두 한 가지 치명적인 단점을 가지고 있는데, 그것은 디옥시구아노신(deoxyguanosine (dGR))을 합성하기가 매우 어렵다는 점이다. 4가지의 디옥시리 보뉴클레오시드 중 dGR의 수율이 매우 낮은 이유는 구아닌이 물에 잘 안 녹기 때문이다. 구아닌의 수용성을 높이기 위해 6번 위치의 작용기가 다른 치환체로 치환된 여러 화합물들이 합성반응에 사용되었고(Krenitsky, T.A. et al. Biochemistry 20, 3615(1981))(Shirasaka, T., et al. -Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87, 9426 (1990)), 6번 위치의 할로겐 원소나 아미노기가 아데노신 디아미네이즈(adenosine deaminase (ADD))에 의해 가수분해 되어 dGR을 만드는 방법이 소개 되었다(Nair, V., et al. Syn lett, 10, 753 (1991))(Marquez, V. E. et al. J. Med. Chem., 33, 978 (1990)). 제시된 많은 전략들 중에서 구아닌 대신 6번의 옥소(oxo)기가 아민으로 치환된 2,6-디아미노퓨린(diaminopurine)을 이용하여 2,6-디아미노퓨린-2'-디옥시-리보시드(2,6-diaminopurine-2'-deoxy-riboside)(dDAPR)를 만들고, 이를 ADD를 이용하여 6-아민기를 제거하여 dGR을 합성하는 방법이 알려진 모든 방법 중에 가장 우수하며 실제 공정에도 쓰이고 있다 (JP2002017393). All of the above-mentioned synthesis methods using enzymes have one fatal disadvantage, both from the synthesis from ribose and from the base substitution method, which is very difficult to synthesize deoxyguanosine (dGR). The reason why the yield of dGR among the four deoxyribonucleosides is very low is because guanine is insoluble in water. In order to increase the water solubility of guanine, various compounds in which the functional groups at position 6 were substituted with other substituents were used for the synthesis reaction (Krenitsky, TA et al . Biochemistry 20, 3615 (1981)) (Shirasaka, T., et al . Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87, 9426 (1990)), a method of making dGR by hydrolyzing a halogen element or amino group at position 6 by adenosine deaminase (ADD) (Nair, V., et al . Syn lett, 10, 753 (1991)) (Marquez, VE et al . J. Med. Chem., 33, 978 (1990)). Among the many strategies presented, 2,6-diaminopurine-2'-dioxy-riboside (2,6) was used with 2,6-diaminopurine in which 6 oxo groups were substituted with amines instead of guanine. 6-diaminopurine-2'-deoxy-riboside (dDAPR) is produced, and the method of synthesizing dGR by removing 6-amine groups using ADD is the best among all known methods and is also used in actual processes (JP2002017393).

2. 아데노신 2. Adenosine 디아미네이즈Diamines (Adenosine (Adenosine deaminasedeaminase ))

아데노신 디아미네이즈(ADD)는 세포질에 존재하는 효소이며 퓨린 대사의 일부를 담당한다. ADD는 결핍 시에 발병하는 선천적 질병인 중증합병면역결핍증(severe combined immunodeficiency disease(SCID))으로 먼저 알려지기 시작했다(Dolezal, T. Insect Biochem Mol Biol. 35, 381 (2005)). 인체 내의 ADD는 싸이토졸릭/엑토(cytosolic/ecto)-ADD 2종류가 알려져 있고, 세포 내외의 아데노신 농도를 조절하며 엑토-ADD는 세포 신호 전달 기작과 관계있는 것으로 밝혀지고 있다 (Martin, M., et al. J. Immunol. 155, 4630 (1995))(Ciruela, F., et al. FEBS Lett. 380, 219 (1996)). Adenosine deaminase (ADD) is an enzyme present in the cytoplasm and responsible for part of purine metabolism. ADD first became known as severe combined immunodeficiency disease (SCID), a congenital disease that develops during deficiency (Dolezal, T. Insect Biochem Mol Biol. 35, 381 (2005)). Two types of cytosolic / ecto-ADD are known in the human body, and they regulate adenosine concentrations in and out of cells, and ecto-ADD has been found to be related to cellular signal transduction mechanisms (Martin, M. , et al . J. Immunol. 155, 4630 (1995) (Ciruela, F., et al . FEBS Lett. 380, 219 (1996)).

ADD는 원핵세포와 진핵세포 등 모든 생물에 고루 분포하는 효소이다. 다양한 미생물로부터 ADD가 분리, 정제되고 특징에 대한 연구가 이루어져 왔다. 우선 에스체리샤 콜리(Escherichia coli) 유래의 ADD는 모노머(monomer)로서 분자량이 29kDa이며, 2mM CaCl2 , 50μM EDTA, 20% 에틸렌글리콜의 조건에서 안정한 것으로 알려져 있다(Nygaard, P. Methods Enzymol 51, 508 (1978)). 바실러스 세레우스(Bacillus cereus) 유래 ADD는 분자량이 53.7kDa이고 -20℃에서 안정한 반면, 4℃에서는 불안정하고 20mM 이상의 KCl이 안정화에 필요하다(Gabellieri, E., et al. Biochim Biophys Acta. 10, 490 (1986)). 클렙시엘란 에스피.(Klebsiella sp.) LF1202의 경우는 분자량 26kDa의 모노머로서 별다른 조치가 없어도 4 ℃에서 3주 정도 안정한 것으로 보고되고 있다. 슈도모나스 이오디눔(Pseudomonas iodinum) IFO 3558 유래 효소는 분자량 240kDa으로서 15% 에탄올과 50mM Tris를 요구하며(Sakai, T., et al. FEBS lett. 86, 174 (1978)), 마이크로코커스 소도넨시스(Micrococcus sodonensis) ATCC11880(수용성 및 막-결합 형태)의 경우는 100 μg/ml 이하의 희석된 농도에서 냉동 시 특히 불안정하며 효소 활성과 안정성에 Mg이온을 요구한다 (Pickard, M.A., et al. Can. J. Biochem. 53, 344 (1975)). 스트렙토마이세스 에스피.(Streptomyces sp .) J-845S 유래 효소는 체외 효소로서 다이머(dimer) 구조의 분자량은 90kDa이고 Fe3+ 에 의하여 활성이 증진된다(Jun, H., J. Ferm. Bioeng. 71, 6 (1991)). 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae) 유래 ADD도 체외 효소이며 기질 특이성이 낮고 다이머(dimer) 구조로 분자량은 103kDa 이고, Zn-효소이나 별도의 Zn 첨가를 요구하지 않는다(Minato, S., et al. J. Biochem. 58, 519 (1965)). ADD is an enzyme that is distributed evenly in all living things, including prokaryotic and eukaryotic cells. ADD has been isolated, purified and characterized from various microorganisms. First, Escherichia Collie ( Escherichia ADD derived from coli ) is a monomer and has a molecular weight of 29 kDa and is known to be stable under conditions of 2 mM CaCl 2 , 50 μM EDTA, and 20% ethylene glycol (Nygaard, P. Methods Enzymol 51, 508 (1978)). Bacillus cereus (Bacillus cereus) derived from ADD, while a molecular weight of 53.7kDa, and stable at -20 ℃, it is unstable and requires the least 20mM KCl is stabilized in 4 ℃ (Gabellieri, E., et al. Biochim Biophys Acta. 10, 490 (1986)). Klebsilan Sp. (Klebsiella sp.) In the case of LF1202 is without the need to take any action as a monomer having a molecular weight of 26kDa have been reported to be stable at 4 ℃ to 3 weeks. Pseudomonas EO dinum (Pseudomonas iodinum) IFO 3558-derived enzyme is required for 15% ethanol and a molecular weight of 240kDa, and 50mM Tris (Sakai, T., et al. FEBS lett. 86, 174 (1978)), micro Lactococcus Sodonensis ( Micrococcus sodonensis ) ATCC11880 (aqueous and membrane-bound forms) is particularly unstable when frozen at dilute concentrations up to 100 μg / ml and requires Mg ions for enzyme activity and stability (Pickard, MA, et al . Can. J.). Biochem. 53, 344 (1975). Streptomyces S. Streptomyces sp . ) J-845S-derived enzyme is an in vitro enzyme whose dimer structure has a molecular weight of 90 kDa and is enhanced by Fe 3+ (Jun, H., J. Ferm. Bioeng. 71, 6 (1991)). Aspergillus duck material (Aspergillus oryzae ) -derived ADD is also an in vitro enzyme, has a low substrate specificity, a dimer structure, has a molecular weight of 103 kDa, and does not require the addition of a Zn-enzyme or a separate Zn (Minato, S., et al . J. Biochem. 58, 519 (1965).

진핵세포 생물인 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae) ADD는 척추동물 ADD와 달리 Zn를 요구하지 않으며, 기질과 억제제에 대한 특이성이 척추동물 ADD에 비해서 높은 편이다(Lupidi, G.F. et al. Biochim., Biophys. Acta 1122, 311 (1992)). 비척추동물 ADD로는 드로소필라 멜라노가스터(Drosophila melanogaster ) 유래의 효소가 알려져 있고, 최근 아데노신-디아미네이즈 관련 성장인자(adenosine deaminase-related growth factor (ADGF))라는 ADD활성을 나타내는 새로운 단백질이 알려졌으며 이는 세포 바깥으로 분비되는 것으로 알려졌다(Zurovec, M., et al. Proc. Natl. Acad. Sci. 99, 4403 (2002)). 인간 유래 ADD는 41kDa의 크기이고 다른 종들의 ADD와 높은 유사성의 아미노산  서열을 가지고 있다(Daddona, P.E. et al. Adv. Exp. Med. Biol. 76A, 223 (1977)). 대장균(Escherichia coli)과 인간(Homo sapiens) 유래 ADD의 삼차 구조는 모두 알려졌으며(Farber, G.K., et al. Trends Biochem. Sci. 15, 228-234. (1990)), 탈아미노 과정을 촉매하는 아미노산의 구조와 기능이 모두 밝혀져 있다. 두 효소 모두 활성 부위(active site)에 포함된 Zn이온이 탈아미노 반응에 직접 관여하는 것으로 밝혀졌다(Wilson, D.K., et al. Biochemistry 32, 1689 (1993)), (Mohamedali, K.A., et al. Biochemistry 35, 1672(1996)), (Sideraki, V., et al. Biochemistry 35, 7862 (1996)). Saccharomyces, eukaryotic cell organisms Celebi jiae (Saccharomyces cerevisiae ) Unlike vertebral ADD, ADD does not require Zn, and its specificity to substrate and inhibitors is higher than that of vertebrate ADD (Lupidi, GF et al . Biochim., Biophys. Acta 1122, 311 (1992)). . Roneun non-vertebrates ADD draw a small pillar melanocyte master (Drosophila An enzyme derived from melanogaster ) is known, and a new protein is known to exhibit ADD activity called adenosine deaminase-related growth factor (ADGF), which is known to be secreted out of cells (Zurovec, M., et al . Proc. Natl. Acad. Sci. 99, 4403 (2002)). Human-derived ADD is 41 kDa in size and has an amino acid sequence with high similarity to that of other species (Daddona, PE et al . Adv. Exp. Med. Biol. 76A, 223 (1977)). Escherichia coli coli ) and the tertiary structure of human (Homo sapiens) -derived ADD are known (Farber, GK, et al . Trends Biochem. Sci. 15, 228-234. (1990)), and the structure of amino acids that catalyze the deamination process. And functions are all revealed. Both enzymes were found to be directly involved in the deamino reaction of Zn ions contained in the active site (Wilson, DK, et al . Biochemistry 32, 1689 (1993)), (Mohamedali, KA, et al . Biochemistry 35, 1672 (1996)), Sideraki, V., et al . Biochemistry 35, 7862 (1996).

2‘-디옥시구아노신(2'-deoxyguanosin)의 생산 공정상의 효소 반응에 사용되는 ADD는 주로 대장균(E. coli) 유래의 ADD가 사용되고 있으나, E. coli 유래의 ADD는 dDAPR에 대한 활성이 아데노신에 대한 활성에 비해 현저히 떨어지는 것으로 알려져 있다(Okuyama, K., Biosci. Biotechnol. Biochem. 67, 989 (2003)). 이는  ADD가 아데노신에 대해 매우 높은 기질 특이성을 나타내는 효소이기 때문이다. 따라서 아데노신과 구조는 유사하나 퓨린의 2’ 위치에 아미노기가 있는 dDAPRdp 대해서는 원래 기질인 아데노신에 대한 활성보다 다양한 유래의 ADD마다 다른데, 생합성 공정에서 사용되는 E. coli 유래 ADD 보다는 송아지 췌장유래의 ADD가 6배 이상 높다는 것이 밝혀져 있다. ADD used for enzymatic reaction in the production process of 2'-deoxyguanosin mainly uses ADD derived from E. coli , but ADD derived from E. coli has no activity against dDAPR. It is known to be significantly inferior to the activity against adenosine (Okuyama, K., Biosci. Biotechnol. Biochem. 67, 989 (2003)). This is because ADD is an enzyme that exhibits very high substrate specificity for adenosine. Therefore, for the dDAPRdp which is similar in structure to adenosine but has an amino group at the 2 'position of purine, the ADD derived from the calf pancreas is different from that of ADD derived from the E. coli-derived ADD used in the biosynthetic process. It is found to be 6 times higher.

이에, 본원 발명자는 2,6-디아미노퓨린-2'-디옥시-리보시드(2,6-diaminopurine-2'-deoxy-riboside)(dDAPR)에 대한 아데노신 디아미네이즈(ADD)의 활성을 증가시키는 방법을 연구하던 중, 대장균에 형질전환하여 발현시킨 인간 유래의 ADD의 활성이 낮은 이유가 상기 ADD가 대장균에서의 발현율이 낮은 희귀 코돈을 갖기 때문이라고 가정하고, 상기 ADD의 CDS(Coding sequence)를 대장균 선호 코돈으로 합성한 코돈 최적화된 인간 ADD유전자를 대장균에 형질 전환한 결과, 높은 발현율을 나타냄과 동시에 dDAPR에 대한 활성 또한 증가함을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다. 나아가, 본원 발명자는 상기 효소의 활성을 좀 더 증가시키기 위하여 분자진화법에 따른 랜덤 뮤타제네시스(random mutagenesis)를 통해 비활성이 현저히 증가된 인간 및 대장균 유래의 ADD 변이체를 선별, 제조함으로써 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors have determined the activity of adenosine dianases (ADD) on 2,6-diaminopurine-2'-deoxy-riboside (dDAPR). While studying how to increase, assuming that the low activity of human-derived ADD transformed into E. coli is because the ADD has a rare codon with low expression rate in E. coli, and the CDS (Coding sequence) of the ADD The present invention was completed by confirming that codon-optimized human ADD gene synthesized with Escherichia coli preferred codon was transformed into Escherichia coli, which showed a high expression rate and increased activity on dDAPR. Furthermore, the present inventors completed the present invention by selecting and preparing ADD variants derived from human and Escherichia coli, whose inactivation is significantly increased through random mutagenesis according to molecular evolution in order to further increase the activity of the enzyme. It was.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 인간 유래 아데노신 디아미네이즈(ADD)의 활성을 증가시키기 위하여 대장균 선호 코돈으로 코돈 최적화한 인간 유래 ADD의 유전자 변이체를 제공하는 것을 첫 번째 목적으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is to provide a genetic variant of human-derived ADD codon optimized with E. coli-preferred codons to increase the activity of human-derived adenosine diamine (ADD).

본 발명은 또한 분자진화법에 따라 활성이 증가된 인간 또는 대장균 유래 ADD변이체를 선별, 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention also aims to select and provide human or E. coli-derived ADD variants with increased activity according to molecular evolution.

본 발명은 상기 활성이 증가된 ADD 변이체를 이용하여 dDAPR로부터 dGR을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a method for preparing dGR from dDAPR using the ADD variant with increased activity.

2'-디옥시구아노신(dGR)의 생산에 사용되는 아데노신 디아미네이즈(ADD)는 주로 대장균 유래 ADD이며 인간 유래 ADD를 사용하여 dDPAR을 dGRfh 전환시키는 연구는 진행 된 바 없었으나, 본 발명자들은 종간의 진화 정도에 따라 인간 유래 ADD가 dDAPR에 대한 비활성이 높을 것이란 가정 하에 본 연구를 시작하였다. 즉, 본 발명자들은 인간 유래 ADD의 유전자를 대장균(E. coli)에 형질전환시켜 발현을 유도하고 그 활성을 측정하였으나, 매우 낮은 활성을 보였다. 이에, 대장균과 인간 유래 ADD의 cDNA 염기서열 분석을 통한 결과, 인간 유래 ADD에 다수의 희귀 코돈이 존재함을 확인하였으며(표 1), 이에 희귀 코돈을 갖는 유전자의 발현을 위한 BL21코돈 플러스 균주(Stratagene 사)를 사용하여 형질전환한 결과 그 활성이 증가함을 확인하였다(도 4). 이에 따라, 인간 유래 ADD의 CDS(coding sequence)를 대장균 선호 코돈으로 합성한 코돈 최적화된 HoptADD(서열번호 3)를 제작하고, 상기 코돈 최적화된 HoptADD 유전자를 여러 대장균 균주에 형질전환하여 활성을 측정한 결과, 코돈 최적화 이전에 비해 인간 유래 ADD가 높은 활성을 나타냄을 확인하였다(도 5). The adenosine diamines (ADD) used for the production of 2'-deoxyguanosine (dGR) are mainly Escherichia coli-derived ADD, and no studies have been conducted to convert dDPAR to dGRfh using human-derived ADD. This study was based on the assumption that human-derived ADD may have high inactivation to dDAPR according to the degree of evolution between species. That is, the present inventors transformed the gene of human-derived ADD into E. coli to induce expression and measure its activity, but showed very low activity. Thus, as a result of cDNA sequence analysis of E. coli and human-derived ADD, it was confirmed that a number of rare codons exist in human-derived ADD (Table 1), BL21 codon plus strain for expression of genes with rare codon ( It was confirmed that the activity was increased as a result of transformation using the Stratagene company (Fig. 4). Accordingly, a codon optimized HoptADD (SEQ ID NO: 3) was synthesized by synthesizing a human-derived ADD CDS (coding sequence) into an E. coli preferred codon, and the activity was measured by transforming the codon optimized HoptADD gene into several E. coli strains. As a result, it was confirmed that human-derived ADD showed higher activity than before codon optimization (FIG. 5).

따라서, 본 발명은 첫 번째 양태로서, 인간 유래 ADD 유전자를 대장균 선호 코돈으로 바꾸어 코돈 최적화함으로써 활성이 증가된 인간 유래 ADD 유전자 변이체를 제공하는 방법 및 그 방법에 따라 제조된 코돈 최적화된 인간 유래 ADD 유전자 변이체를 제공한다. Accordingly, the present invention provides a human-derived ADD gene variant with increased activity by codon-optimizing a human-derived ADD gene into E. coli-preferred codons, and a codon-optimized human-derived ADD gene prepared according to the method. Provide variants.

바람직하게, 상기 코돈 최적화된 인간 유래 ADD 유전자 변이체는 서열번호 3으로 표시되는 염기서열을 갖는다. 서열번호 3의 염기서열을 갖는 유전자를 여러 대장균에 형질전환하여 발현을 측정한 결과, 대장균 BL21 균주에서 특히 활성이 높게 나타남을 확인하였다(도 5). Preferably, the codon optimized human-derived ADD gene variant has a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3. When the gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 was transformed into several E. coli, and the expression was measured, it was confirmed that E. coli BL21 strain was particularly high activity (Fig. 5).

상기와 같이 코돈 최적화된 인간 유래 ADD를 사용함으로써 부분적으로 높은 효소 활성을 기대할 수 있으나, 본 발명자들은 더 나아가 보다 높은 비활성을 얻기 위하여 분자진화 방법을 사용하여 활성이 증가된 인간 및 대장균 유래 ADD 변이체를 제조하고자 하였다. By using the codon-optimized human-derived ADD as described above, in part, we can expect high enzyme activity, but the present inventors further use human and E. coli-derived ADD variants with increased activity using molecular evolution methods to obtain higher inactivity. To prepare.

이에, 본 발명의 구체적인 실시예에서는 대장균 ADD(EADD)와 상기 코돈 최적 화된 인간 ADD(HoptADD)를 주형으로 Random mutagenesis kit(Stratagene 사)을 이용하여 error-prone PCR을 수행하고, 얻어진 PCR 산물을 정제하여 대장균 DH5a 균주에 형질 전환하여 EDAA 및 HoptADD 각각으로부터 약 10,000~12,000 개의 변이체 클론을 얻고, 이 중 6,000 개의 클론을 96 웰 플레이트용 ADD 효소 정량 방법을 사용하여 선별함으로써, dDAPR에 대해 야생형에 비해 2~3 배 증가된 활성을 보이는 변이체를 EADD 및 HoptADD에 대해 각각 2 개씩 확보하였다(도 6). 염기서열 분석 결과, 상기 변이체는 각각 야생형 EADD 및 HADD의 아미노산 서열과 비교하여 각각 하나 또는 2 개 아미노산 서열 상의 돌연변이가 일어났음을 확인할 수 있었다(표 2). Thus, in a specific embodiment of the present invention, using an E. coli ADD (EADD) and the codon-optimized human ADD (HoptADD) as a template using a random mutagenesis kit (Stratagene) to perform error-prone PCR, and purified the PCR product obtained Transformed to E. coli DH5a strain to obtain approximately 10,000 to 12,000 variant clones from each of EDAA and HoptADD, of which 6,000 clones were selected using the ADD enzyme quantification method for 96 well plates, compared to wild type 2 for dDAPR. Variants showing ˜3 fold increased activity were obtained for EADD and HoptADD, respectively (FIG. 6). As a result of sequencing analysis, it was confirmed that the variants had mutations on one or two amino acid sequences, respectively, compared to the amino acid sequences of wild type EADD and HADD (Table 2).

따라서, 본 발명의 두 번째 양태에서는 dDAPR에 대한 비활성이 증가된 대장균 및 인간 유래 아데노신 아미네이즈(ADD) 변이체를 제공하며, 이들 변이체는 구체적으로, Accordingly, a second aspect of the present invention provides Escherichia coli and human derived adenosine amines (ADD) variants with increased inactivity to dDAPR, and these variants are specifically,

ⅰ) 서열번호 1의 아미노산 서열로 표시되는 대장균 아데노신 디아미네이즈의 112번 아미노산 잔기인 발린(V)이 이소류신(isoleucine)으로 치환되거나 또는 135번 아미노산 잔기인 K가 E로 치환되고, 279 번 아미노산 잔기인 D가 N으로 치환된 변이체이거나,Iii) valine (V), amino acid residue 112 of the E. coli adenosine diazine represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is replaced with isoleucine, or amino acid residue K, 135, is substituted with E, amino acid 279 The residue D is a variant substituted with N, or

ii) 서열번호 2의 아미노산 서열로 표시되는 인간 아데노신 디아미네이즈의 164번 아미노산 잔기인 K가 E로 치환되고 360 번 아미노산 잔기인 G가 D로 치환된 변이체이거나, 또는 ii) a variant in which K, amino acid residue 164 of the human adenosine diazine represented by amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is substituted with E, and G, amino acid residue 360, is substituted with D, or

iii) 서열번호 2의 아미노산 서열로 표시되는 인간 아데노신 디아미네이즈의 201번 아미노산 잔기인 Y 가 F로 치환된 변이체이다. iii) A variant in which Y, the amino acid residue of amino acid 201 of the human adenosine diamine represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, is substituted with F.

본 발명의 세 번째 양태에서는, 상기 첫 번째 양태에 따라 대장균 선호 코돈으로 코돈 최적화된 인간 유래 ADD유전자 변이체 또는 상기 두 번째 양태에 따른 활성 증가된 대장균 또는 인간 유래 ADD 변이체를 이용한 dDAPR 의 전환을 통한 dGR 의 생산 방법을 제공한다. In a third aspect of the invention, dGR through conversion of dDAPR using codon-optimized human-derived ADD gene variants with E. coli-preferred codons according to the first aspect, or an increased activity E. coli or human-derived ADD variants according to the second aspect. To provide a production method.

구체적으로, 상기 방법은 본 발명에 따라 코돈 최적화된 인간 유래 ADD 유전자 변이체 또는 대장균 또는 인간 유래의 아미노산 치환된 ADD 변이체를 코딩하는 유전자를 적당한 형질전환 균주에 형질전환하고, 상기 형질전환된 균주를 배양하고, 상기 배양액으로부터 분리된 ADD를 이용하여 dDAPR을 dGR로 전환시키는 방법을 포함한다. 바람직하게, 상기 방법은 형질전환 균주의 배양 배지에 Zn2 + 이온을 포함하여 배양하는 것을 포함하는 방법이다. Specifically, the method transforms a codon-optimized human-derived ADD gene variant or a gene encoding an E. coli or human-derived amino acid substituted ADD variant into an appropriate transformed strain, and cultures the transformed strain. And converting dDAPR into dGR using ADD isolated from the culture medium. Preferably, the method is a method comprising culturing including Zn 2 + ions in the culture medium of the transformed strain.

본원 발명자는 ADD가 그 활성 부위에 Zn2 + 이온을 포함하여 탈아미노반응 시 Zn2 + 이온을 전자 전달과정 매개체로 사용한다는 점에 착안하여, 상기 형질전환된 균주의 배양 시 Zn2 + 이온을 배양 배지 내에 첨가하여 효소 활성의 변화를 시험해 보았다. 그 결과, Zn2 + 이온을 첨가하는 것이 첨가하지 않는 경우에 비해 2~3 배 정도 높은 활성을 보이는 것으로 나타났으며(도 7), 이는 ADD 생산 균주의 배양시 Zn2 + 이온의 첨가로 효소 활성을 더 높일 수 있는 새로운 배양 방법을 제공한다. The present inventor has ADD is a Zn 2 + when de-Amino reactions including ion Zn 2 + ion in view of the point that it uses as the electron transfer process medium, when culturing of the transformed strain Zn 2 + ions in the active site Changes in enzyme activity were tested by addition into the culture medium. As a result, the addition of Zn 2 + ions appeared to be 2 to 3 times higher activity than the case without addition (Fig. 7), which is the enzyme by the addition of Zn 2 + ions in the culture of the ADD production strain It provides a new culture method that can further increase the activity.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 대장균 선호 코돈으로 코돈 최적화된 인간 유래 ADD 또는 대장균 또는 인간 유래의 아미노산 치환된 ADD 변이체를 사용하는 경우, 기존의 dDAPR에 비해 효소 활성이 현저히 증가함으로써, 높은 수율로 dGR을 생산할 수 있다. 또한 상기 변이체 ADD로 형질전환된 균주의 배양 시 배양 배지에 Zn2 + 이온을 첨가함으로써 생산되는 ADD 효소의 활성을 더욱 증가시킬 수 있음으로 인하여, 본 발명은 RNAi의 원료 물질 중 특히 수율이 낮은 2'-디옥시구아노신의 생산을 증가시켜 RNAi를 이용한 안티센스 약품 등을 생산하는데 매우 유용하게 사용될 수 있다. As described above, when using codon-optimized human-derived ADD or E. coli or human-derived amino acid-substituted ADD variants as the E. coli preferred codon according to the present invention, the enzyme activity is significantly increased compared to the conventional dDAPR, resulting in a high yield. can produce dGR. In addition, the present invention can further increase the activity of the ADD enzyme produced by adding Zn 2 + ions to the culture medium in the culture of the strain transformed with the variant ADD, the present invention is a particularly low yield of the raw material of RNAi 2 It can be very useful for producing antisense drugs using RNAi by increasing production of '-deoxyguanosine.

이하 본 발명을 실시예를 예로 들어 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이로써 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. The following examples are only for illustrating the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1. 대장균 ADD 유전자  1.E. coli ADD gene 클로닝Cloning

대장균 유래 ADD (EADD) 유전자는 GeneBank로부터 찾은 Escherichia coli W3110의 게놈 시퀀스 염기서열 중 아데노신 디아미네이즈의 CDS를 바탕으로 5'과 3‘말단에 각각 EcoRⅠ과 SalⅠ제한효소 절단 부위를 가지도록 정방향 프라이머 EADDf (GAATTCAAAAatgattgataccaccctg: 서열번호 4) 및 후방향 프라이머 EADDr (GTCGACttacttcgcggcgactttttc: 서열번호 5)를 제작하여 PCR을 이용하여 클로닝하였다. 대장균 유래 ADD ORF 염기서열은 서열번호 1과 같다. E. coli-derived ADD (EADD) gene from Escherichia found GeneBank coli Forward primer EADDf (GAATTCAAAAatgattgataccaccctg: SEQ ID NO: 4) and backward primer to have Eco R I and Sal I restriction enzyme cleavage sites at the 5 'and 3' ends, respectively, based on the CDS of the adenosine deaminase of the genome sequence of W3110 EADDr (GTCGACttacttcgcggcgactttttc: SEQ ID NO: 5) was prepared and cloned using PCR. E. coli-derived ADD ORF sequence is shown in SEQ ID NO: 1.

획득한 ADD 유전자를 EcoRⅠ과 SalⅠ으로 잘라 접착 말단을 만들고 대장균에서 지속적으로 발현이 가능한 Gal10 프로모터 (Brunelli J.P., et al. Yeast 12, 1299 (1993); Choi ES., et al. Appl Micorbiol Biotechnol. 42, 587 (1994)) 하류에 삽입하여 ADD 상시 발현 벡터인 pBⅡSK-pGal-EADD vector를 제작하였다 (도 1). The Gal10 promoter (Brunelli JP, et al . Yeast 12, 1299 (1993); Choi ES., Et al . Appl Micorbiol Biotechnol) was prepared by cutting the obtained ADD gene into Eco R I and Sal I to form an adhesive end and continuously expressing in E. coli. 42, 587 (1994)) was inserted downstream to construct the pBIISK-pGal-EADD vector, an ADD constant expression vector (FIG. 1).

또한 선별마커인 암피실린을 카나마이신으로 교체하여 발현 벡터를 제작 하였다.  카나마이신 저항성 유전자를 얻기 위해 pUC4K 플라스미드(Amersham 사)를 ScaI으로 처리하고 Klenow로 평활 말단을 만든 1.2kb의 카나마이신r을 얻은 후, 이를 pBⅡSK-pGal-ADD vector의 ampicillinr 부분의 ScaI에 삽입하여 pBⅡSK-pGal-ADD-Km을 제조하였다. In addition, an expression vector was prepared by replacing ampicillin, a selection marker, with kanamycin. To obtain the kanamycin resistance gene, pUC4K plasmid (Amersham) was treated with Sca I, and 1.2 kb of kanamycin r , which was blunt-ended with Klenow, was inserted into Sca I of the ampicillin r portion of the pBIISK-pGal-ADD vector. pBIISK-pGal-ADD-Km was prepared.

또한 ADD 유전자를 유도적 발현을 위하여 IPTG 유도성 프로모터를 가진 pTrc99A에도 도입하였다. 우선 pTrc99A의 ampicillinrScaI으로 절단하여 불활성화 시키고 양쪽 끝 말단이 평활 말단으로 처리된 kanamycinr을 삽입하고 MCS(multi cloning site)에 클로닝을 통해 얻어진 ADD를 삽입하여 pTrc99km-EADD vector를 제 작하였다 (도 2).The ADD gene was also introduced into pTrc99A with an IPTG inducible promoter for inducible expression. First, the ampicillin r of pTrc99A was inactivated by Sca I, and the kanamycin r treated with smooth ends at both ends was inserted, and the ADD obtained by cloning was inserted at MCS (multi cloning site) to prepare pTrc99km-EADD vector. (FIG. 2).

실시예Example 2. 인체 유래 ADD 유전자  2. ADD gene derived from human body 클로닝Cloning

인체 유래 ADD (HADD)는 NCBI nucleotide database로부터 H. sapiens adenosine deaminase의 mRNA 염기서열을 검색하여 accession number BC007678의 cDNA clone을 Open Biosystems사(미국)로부터 구입하여 사용하였다. cDNA 염기서열 중 ORF부분을 각각 EcoRI과 SalI의 제한효소자리가 있는 정방향 프라이머, HADDf (GAATTCAAAAATGGCCCAGACGCCCGCC: 서열번호 6) 및 HADDr (GTCGACTCAGAGGTTCTGCCCTGC: 서열번호 7)를 사용하여 PCR로 클로닝 한 후, 실시예 1과 같은 방법으로 pBⅡSK 플라스미드와 pTrc99km 플라스미드의 EcoRI/SalI 위치에 삽입하여 발현 vector인 pBⅡSK-pGal-HADD와 pTrc99km-HADD를 각각 제작하였다. Human-derived ADD (HADD) was searched for the mRNA sequence of H. sapiens adenosine deaminase from the NCBI nucleotide database, and a cDNA clone of accession number BC007678 was purchased from Open Biosystems (USA). The ORF portion of the cDNA base sequence was cloned by PCR using a forward primer having restriction enzyme sites of Eco RI and Sal I, HADDf (GAATTCAAAAATGGCCCAGACGCCCGCC: SEQ ID NO: 6), and HADDr (GTCGACTCAGAGGTTCTGCCCTGC: SEQ ID NO: 7). The expression vectors pBIISK-pGal-HADD and pTrc99km-HADD, respectively, were prepared by inserting them into the Eco RI / Sal I position of the pBIISK plasmid and pTrc99km plasmid.

실시예Example 3. 대장균 형질전환과 배양, 효소의 회수 3. E. coli transformation and culture, recovery of enzyme

제작된 발현 벡터를 Escherichia coli DH5α, BL21, HB101, BL21(DE3)RIPL-codon plus, 및 BL21RIL-codon plus 균주에 각각 형질전환 하였으며, 각각의 균체는 LB 배지를 사용하여 배양하였다. pTrc99km-ADD 벡터를 형질전환시킨 균체의 경우에는 IPTG(TAKARA사)를 이용하여 발현을 유도하였다. 배양된 균주는 13,000rpm으로 원심분리하여 회수하고, 회수된 균체의 세포벽 투과와 효소 분리를 위해 B-PER 박테리아 프로테인 추출 시약(Bacterial protein extration reagent) (Pierce사)를 배양액 1ml당 150μl 을 첨가하고 소니케이션 베쓰(nication bath) 2510(Branson 사)에서 실온 10분간 반응시킨 후 원심 분리하여 상등액을 효소활성 측정에 사용하였다. Produced expression vector Escherichia coli DH5α, BL21, HB101, BL21 (DE3) RIPL-codon plus, and BL21RIL-codon plus strains were transformed, and each cell was cultured using LB medium. In the case of cells transformed with the pTrc99km-ADD vector, expression was induced using IPTG (TAKARA). The cultured strain was recovered by centrifugation at 13,000 rpm, and 150 μl of B-PER Bacterial protein extration reagent (Pierce) was added per 1 ml of culture medium for cell wall permeation and enzyme separation of the recovered cells. The reaction mixture was centrifuged for 10 minutes at room temperature in a nication bath 2510 (Branson, Inc.), and the supernatant was used for measuring enzyme activity.

실시예Example 4. Spectrophotometer를 이용한 효소의 활성 측정 4. Measurement of enzyme activity using spectrophotometer

ADD의 효소활성은 기질인 아데노신을 이용하여 측정하였다. 아데노신은 온도를 높이거나 중성의 pH에서 용해되므로 15mM 아데노신을 적정량의 Tris-Cl 버퍼에 넣고 소량의 10M NaOH로 적정한 후 Tris-Cl 버퍼(50 mM, pH 7.5)를 첨가하였다(Murphy, J., et al. Anal. Biochem. 122, 328 (1982)).  알려진 바에 의하면 ADD 활성은 기질 저해를 받는 것으로 알려지고 있으며 효소 양에 따라서도 비정상적 활동 반응을 보인다. 따라서 기질 아데노신은 90 μM의 농도가 되도록 큐벳에 첨가하였고, 이 때 265nm에서의 흡광도는 약 1.2 정도의 값을 보였다. ADD 효소활성은 1ml의 25 mM Tris-Cl 버퍼, 90 μM 아데노신 용액에 5 μl의 세포 추출액을 첨가하고 즉시 265 nm에서의 흡광도 감소속도를 측정하였고, 이러한 조건에서 측정한 분당 속도를 활성의 기준으로 삼았다. Enzyme activity of ADD was measured using adenosine as a substrate. Since adenosine is dissolved at elevated temperature or neutral pH, 15 mM adenosine is added to an appropriate amount of Tris-Cl buffer, titrated with a small amount of 10M NaOH, and Tris-Cl buffer (50 mM, pH 7.5) is added (Murphy, J., et al . Anal. Biochem. 122 , 328 (1982)). It has been known that ADD activity is inhibited by substrates and shows an abnormal activity depending on the amount of enzyme. Therefore, substrate adenosine was added to the cuvette to a concentration of 90 μM, and the absorbance at 265 nm was about 1.2. ADD enzymatic activity was measured by adding 5 μl of cell extract to 1 ml of 25 mM Tris-Cl buffer, 90 μM adenosine solution and immediately measuring the absorbance reduction at 265 nm. I made it.

dDAPR에 대한 ADD의 활성 측정 시에도 아데노신과 같은 조건으로 기질 용액을 제조하였으며, 이 때 217nm파장에서 흡광도는 약 2.2를 나타내었고 효소 첨가 후 흡광도 감소 속도를 활성의 기준으로 하였다. Substrate solutions were prepared under the same conditions as adenosine when measuring the activity of ADD on dDAPR. At this time, the absorbance was about 2.2 at 217 nm wavelength and the rate of absorbance decrease after enzyme addition was based on the activity.

실시예Example 5. ADD의 발현 5. Expression of ADD

제작된 대장균 유래 및 인체 유래 ADD의 발현벡터, pBⅡSK-pGal-EADD, pBⅡ SK-pGal-HADD, pTrc99km-EADD, 및 pTrc99km-HADD 4종의 벡터의 발현 정도를 조사하기 위하여 E. coli DH5α 균주에 형질전환하고 배양 후 아데노신을 기질로 하여 효소 활성을 측정하였다(도 3). E. coli DH5α strains were investigated to investigate the expression levels of four E. coli-derived and human-derived ADD expression vectors, pBIISK-pGal-EADD, pBII SK-pGal-HADD, pTrc99km-EADD, and pTrc99km-HADD. After transformation and incubation, enzyme activity was measured using adenosine as a substrate (FIG. 3).

유도가 필요 없는 pGal-EADD의 경우는 기본 LB/km 배지에서 36시간 배양 후 활성을 측정하였고, 유도를 요하는 pTrc99-km은 오버나이트 프리컬쳐(overnight pre-culture) 후 배양액의 1%만큼의 양을 seed로 사용하여 접종한 후 OD=1일 때 IPTG를 1mM 되도록 첨가하여 유도하고 3시간 후 효소 활성을 측정하였다. In the case of pGal-EADD that does not require induction, activity was measured after 36 hours of incubation in a basic LB / km medium, and pTrc99-km requiring induction was 1% of the culture medium after overnight pre-culture. After inoculation using the amount as a seed was induced by adding IPTG to 1mM when OD = 1, and enzyme activity was measured after 3 hours.

대장균 ADD의 경우 pGal 프로모터 보다 pTrc 프로모터가 높은 활성을 보였다. pTrc-EADD의 경우 일정 OD(≒1) 성장 후 IPTG 유도를 하였기 때문에 초반 균체 성장에 있어서 ADD의 세포독성으로부터 자유롭게 빠른 성장이 가능하였고, 결국 OD자체도 매우 높았기 때문에 초반부터 ADD로 인한 성장 저하를 보였던 pBⅡSk-pGal-EADD의 경우보다 더 높은 활성을 보이는 것으로 나타났다. In the case of E. coli ADD, the pTrc promoter showed higher activity than the pGal promoter. In the case of pTrc-EADD, IPTG was induced after a certain OD (≒ 1) growth, so it was possible to rapidly grow freely from the cytotoxicity of ADD in early cell growth, and OD itself was also very high. PBIISk-pGal-EADD showed a higher activity than the case was shown.

인체 유래 ADD의 경우는 pGal이나 pTrc의 경우 모두 매우 낮은 효소 활성을 보였으며, 이같이 낮은 효소활성의 원인은 HADD가 박테리아 호스트인 대장균 내에서 발현 정도가 매우 낮기 때문이고 또한 낮은 발현률의 원인은 인체 유래의 효소에서 높은 빈도로 나타나는 희귀 코돈(rare codon)이 세균 숙주에서 제대로 번역되지 못하는데 있다고 가정하였다. 그리하여 대장균과 인체 유래 ADD의 cDNA 서열을 조사한 결과, 희귀 코돈이 다수 존재하고 있음을 확인하였다(표 1). 표 1은 각 ADD 유전자의 대장균 기준 희귀 코돈의 사용 빈도(%)를 나타낸다. In the case of human-derived ADD, both pGal and pTrc showed very low enzymatic activity. The reason for such low enzymatic activity was due to the very low expression level in Escherichia coli HADD is a bacterial host. Rare codons, which are frequently found in the enzyme of, are assumed to be poorly translated in bacterial hosts. Thus E. coli and Examination of the cDNA sequence of human-derived ADD confirmed that a large number of rare codons existed (Table 1). Table 1 shows the frequency of use of the coli standard rare codon (%) of each ADD gene.

    EADDEADD HADDHADD agaaga ArgArg (R)(R) 0.0 0.0 5.95.9 aggagg ArgArg (R)(R) 0.0 0.0 35.335.3 cggcgg ArgArg (R)(R) 9.5 9.5 41.241.2 auaaua IleIle (I)(I) 0.0 0.0 5.95.9 cuacua Leu(L)Leu (L) 0.0 0.0 5.65.6 cccccc Pro(P)Pro (P) 33.3 33.3 28.628.6

HADD의 낮은 활성이 희귀 코돈 에 기인하는지를 확인하기 위하여 HADD 발현벡터를 희귀 코돈을 가지는 유전자의 발현을 위해 개발된 BL21 Codon plus 균주(Stratagene사)에 형질 전환하여 배양 후 효소 활성을 측정한 결과, BL21 Codon plus 균주에서 그 활성이 증가하는 것을 확인 할 수 있었다(도 4). In order to confirm whether the low activity of HADD was due to the rare codon, the HADD expression vector was transformed into the BL21 Codon plus strain (Stratagene) developed for the expression of the gene with the rare codon, and the enzyme activity was measured after culturing. It was confirmed that the activity is increased in the Codon plus strain (Fig. 4).

실시예Example 6. 인체 유래 ADD 유전자의 코돈 최적화 6. Codon Optimization of Human-derived ADD Genes

인체 유래 ADD 유전자의 CDS 서열을 대장균 선호 코돈으로 모두 교체하여 합성한 새로운 ADD gene을 진스크립트사(미국)에 주문 제작하고, 제작된 코돈 교체된 유전자를 HoptADD로 명명하였다(서열번호 3). 이 과정에서 HADD 유전자의 전체 코돈 중 98%의 코돈이 번역 빈도율이 91%~100%인 코돈으로 교체 되었으며, 나머지 2%의 코돈은 번역 빈도율이 80%~90%인 코돈으로 교체되었다. HoptADD 유전자를 실시예 2와 같은 방법으로 EcoRI/SalI 제한효소로 절단·삽입하여 pBⅡSK-pGal-Hopt_ADD, pBⅡSK-pGal-Hopt_ADD 과발현 벡터를 제작하였다. 이 두 종류의 발현 벡터와 EADD 및 HADD 발현벡터를 대장균 DH5α 균주에 형질전환하고 활성을 측정하였다(도 5). 대장균 ADD나 인간 ADD의 경우 dDAPR 활성이 매우 낮았으며, 새롭게 제작된 HoptADD의 경우 BL21 균주에서 가장 높은 효소 활성을 보였다. The new ADD gene synthesized by replacing all of the CDS sequences of the human-derived ADD gene with the E. coli preferred codon was customized to GeneScript Inc. (USA), and the codon replacement gene was designated as HoptADD (SEQ ID NO: 3). During this process, 98% of the codons in the HADD gene were replaced with codons with translation rates ranging from 91% to 100%, and the remaining 2% codons were replaced with codons with translation frequencies ranging from 80% to 90%. PBIISK-pGal-Hopt_ADD and pBIISK-pGal-Hopt_ADD overexpression vectors were prepared by cleaving and inserting the HoptADD gene with Eco RI / Sal I restriction enzyme in the same manner as in Example 2. These two types of expression vectors and EADD and HADD expression vectors were transformed into E. coli DH5α strain and the activity was measured (Fig. 5). E. coli ADD or human ADD showed very low dDAPR activity, and newly produced HoptADD showed the highest enzyme activity in the BL21 strain.

실시예Example 7. ADD의 분자진화 7. Molecular Evolution of ADD

ADD는 아데노신에 매우 높은 기질 특이성을 보이는 효소이므로 dGR생산 공정 상의 중간 물질인 dDAPR에 매우 낮은 기질 특이성을 보인다. 인간 유래 ADD를 사용하여 부분적으로 높은 효소 활성을 기대할 수 있으나, 더욱 높은 비활성을 얻기 위해 분자진화 방법을 사용하여 ADD 개량체를 제작하고자 하였다. ADD is an enzyme with a very high substrate specificity for adenosine and therefore shows very low substrate specificity for dDAPR, an intermediate in the dGR production process. Although high enzyme activity can be expected in part using human-derived ADD, an attempt was made to produce an ADD improver using molecular evolution in order to obtain higher specific activity.

EADD와 HoptADD를 주형으로 하고 EcoRⅠ과 SalⅠ의 제한효소 자리가 있는 PCR primer (실시예1 및 2 참조)를 사용하여 Random mutagenesis kit (Stratagene사)을 이용, error-prone PCR을 수행하였다. PCR 조건은 95℃: 1 분 후 95℃:30 초, 52℃:30 초 72℃:1 분10 초 조건으로 30 싸이클 반응 후, 72℃:10 분 조건으로 수행하였다. PCR 단편은 0.9% 아가로즈젤로 전기영동한 후 gel extraction kit(Qiagen사)를 사용하여 정제하였다. 정제된 DNA절편을 pGEM-T easy Vector(Promega사)에 T·A 클로닝하고 대장균 DH5a 균주에 형질전환하여 암피실린을 첨가한 LB배지에 도말하여 ADD 변이체 수를 확인한 후, 콜로니들을 모아서 플라스미드 프렙하여 변이체 풀을 제작하였다. 이 뮤턴트 풀(mutant pool)을 제한효소 EcoRⅠ과 SalⅠ으로 잘라내고, pBⅡSK-pGal plasmid에 클로닝하고 다시 대장균에 형질전환하여 콜로니를 얻었다. Error-prone PCR was performed using a random mutagenesis kit (Stratagene) using PCR primers (see Examples 1 and 2) containing EADD and HoptADD as restriction enzyme sites of Eco R I and Sal I. PCR conditions were performed at 95 ° C: 30 minutes, 95 ° C: 30 seconds, 52 ° C: 30 seconds, and 30 cycles at 72 ° C: 1 minute 10 seconds. PCR fragments were electrophoresed with 0.9% agarose gel and purified using a gel extraction kit (Qiagen). The purified DNA fragments were cloned T.A into pGEM-T easy Vector (Promega), transformed into E. coli DH5a strains, smeared in LB medium containing ampicillin to confirm the number of ADD variants, and then colonies were collected and plasmid prepared by variants. The grass was produced. The mutant pool was cut with restriction enzymes Eco R I and Sal I, cloned into pBIISK-pGal plasmid and transformed into E. coli to obtain colonies.

변이체 풀로부터 dDAPR에 대한 비활성이 증가된 변이체를 선별하기 위하여 96 딥 웰 플레이트(deep-well plate)(Bioneer사)에 콜로니를 접종하고 30시간 37℃에서 배양 후 원심분리하여 상등액을 제거하고, 50μl의 B-PER 박테리아 프로테인 추출 시약(bacterial protein extration reagent) (Pierce사)를 첨가한 후 20분간 실온에서 볼텍스하여 균체를 해체하고, 다시 원심분리하여 상등액을 5μl씩 하나의 플레이트 당 2개의 96 웰 플레이트에 옮기고, 30μl의 21mM 아데노신 용액과 21mM dDAPR 용액을 각각 다른 플레이트에 첨가한 후 1시간의 효소반응 시간을 주었다. 그 후 90μl의 106mM phenol; 0.17mM sodium nitroprusside 용액을 첨가하고 즉시 90μl의 11mM NaOCl; 125mM NaOH를 넣어 발색시킨 후, 650nM 파장에서 흡광도를 측정하여 변이체 ADD의 아데노신과 dDAPR에 대한 활성을 측정하였다(Hans Ulrich Bergmeyer 『Methods of enzymatic analysis』2nd edition (1974)). Colonies were inoculated into 96 deep-well plates (Bioneer Inc.), incubated at 37 ° C. for 30 hours, and centrifuged to remove supernatants from the variant pools. B-PER bacterial protein extration reagent (Pierce) was added and vortexed for 20 minutes at room temperature to dissociate the cells, followed by centrifugation and 5 μl of the supernatant, two 96 well plates per plate. 30 μl of 21 mM adenosine solution and 21 mM dDAPR solution were added to each plate, and the enzyme reaction time was given for 1 hour. 90 μl of 106 mM phenol then; Add 0.17 mM sodium nitroprusside solution and immediately add 90 μl of 11 mM NaOCl; After 125mM NaOH was developed, the absorbance was measured at 650nM to determine the activity of adenosine and dDAPR of the variant ADD (Hans Ulrich Bergmeyer, Methods of enzymatic analysis, 2nd edition (1974)).

EADD와 HoptADD를 주형으로 얻은 각각 10,000~12,000개의 변이체 ADD 클론 중 6,000개의 클론을 위에서 기술한 96웰 플레이트 용 ADD효소 정량 방법을 사용하여 선별한 결과, dDAPR에 대하여 2-3 배 증가된 활성을 보이는 변이체 ADD를 EADD와 HADD 각각 2개씩 확보하였다. 이들의 염기서열 분석을 통하여 1~2개 아미노산 서열상의 돌연변이가 일어났음을 확인하였고, dDAPR을 기질로서 효소 반응 후에 생성된 dGR를 HPLC로 분석하여 변이체 ADD의 효소 활성을 확인하였다. 즉, 1차 선별된 콜로니들을 보다 정량적으로 활성을 정확히 측정하기 위하여 HPLC를 이용하였다. 발현 벡터로 형질 전환된 대장균 균주를 LB/km 배지에서 24시간 배양한 후 원심분리하여 배지를 제거한 후, 10mM의 dDAPR을 첨가하고 37℃에서 30분 반응시킨다. 반응액 10μl에 4℃의 90μl의 0.1N NaOH를 첨가하여 효소반응을 중지시키고, 다시 900μl의 증류수를 첨가하여 HPLC로 dGR 생성 정도를 분석하였다. HPLC 분석 시 30μM의 dGR 용액을 표준으로 삼았다. Of the 10,000 to 12,000 variant ADD clones, each of which were obtained with EADD and HoptADD as templates, 6,000 clones were screened using the ADD enzyme quantification method for 96-well plates described above, showing a 2-3-fold increase in activity against dDAPR. Two variants, ADD and EADD, were obtained. Through the sequencing analysis, it was confirmed that mutations on 1-2 amino acid sequences occurred, and dGR generated after enzymatic reaction using dDAPR as a substrate was analyzed by HPLC to confirm enzymatic activity of variant ADD. That is, HPLC was used to more accurately quantitatively measure the activity of the primary selected colonies. E. coli transformed with the expression vector After culturing the strain in LB / km medium for 24 hours to remove the medium by centrifugation, 10 mM dDAPR is added and reacted for 30 minutes at 37 ℃. 90 μl of 0.1 N NaOH at 4 ° C. was added to 10 μl of the reaction solution to stop the enzymatic reaction, and 900 μl of distilled water was further added to analyze the degree of dGR generation by HPLC. 30 μM dGR solution was taken as standard in HPLC analysis.

위에서 확보된 4개의 돌연변이 클론을 각각 EmADD#13, EmADD#15, HmADD#02, 및 HmADD#07 으로 명명하고 염기서열을 분석하여 돌연변이 위치를 확인하였으며(표 2), 발현 결과 4가지의 변이체ADD 모두 야생형ADD보다 2배 이상 활성 증가를 보임을 확인하였다(도 6). The four mutant clones obtained above were named as EmADD # 13, EmADD # 15, HmADD # 02, and HmADD # 07, respectively, and the mutant positions were identified by analyzing the nucleotide sequences (Table 2). All showed that the activity increased more than two times than wild-type ADD (Fig. 6).

돌연변이 ADD 클론의 아미노산 서열 변화Amino Acid Sequence Changes of Mutant ADD Clones 클론명Clone name 치환위치Substitution position   EmADD#13EmADD # 13 135135 K → EK → E 279279 D → ND → N EmADD#15EmADD # 15 112112 V → IV → I 279279 D → ND → N HmADD#02HmADD # 02 201201 Y → FY → F HmADD#07HmADD # 07 164164 K → EK → E 360360 G → DG → D

실시예Example 8.  8. ZnZn 이온 첨가에 의한 ADD 활성 증가 ADD activity increased by ion addition

대부분의 ADD는 활성부위(activie site)에 Zn2 +을 포함하여 탈아미노 반응 시에 Zn2 +을 전자 전달 매개체로 사용하는 효소로 알려져 있다. 그러나 기본 미생물 배지인 LB에는 Zn2 +이 결핍 되어 있다. 따라서 배양 시 인위적으로 Zn2 +을 첨가하여 효소 활성의 변화를 시험해 보았다(도 7). pTrc99km-ADD를 사용한 실험에서 EADD와 HADD모두 ZnCl2를 첨가하지 않았을 경우에 대비하여 2~3배 높은 활성을 보이는 것으로 나타났다. 이는 pBⅡSK-pGal-ADD의 경우에도 비슷한 양상을 보였으며 이는 ADD생산 균주의 배양 시 Zn2 +을 첨가했을 경우 효소 활성을 더 높일 수 있는 새로운 배양 방법으로 사료된다. Most ADD is at the active site (activie site) including Zn 2 + with an enzyme known to use a Zn + 2 at the time of de-Amino-reaction with the electron transfer mediator. However, the basic microbiological culture medium LB has been Zn 2 + deficiency. Therefore, artificially added to the Zn 2 + when incubated tried a change in the enzyme activity (Fig. 7). In experiments using pTrc99km-ADD, both EADD and HADD showed 2 to 3 times higher activity than when ZnCl 2 was not added. This showed a similar pattern in the case of pBⅡSK-pGal-ADD which is considered as a new culture method to increase more the enzyme activity when added to Zn 2 + ADD during culture of the production strain.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대장균 ADD 유전자의 상시 발현 벡터의 구조이다. 1 is a structure of a constant expression vector of E. coli ADD gene according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대장균 ADD 유전자의 유도 발현 벡터의 구조이다. 2 is a structure of an induction expression vector of E. coli ADD gene according to an embodiment of the present invention.

도 3은 대장균 및 인체 유래 ADD의 발현벡터를 E. coli DH5α 균주에 형질전환하여 발현된 효소의 활성을 비교한 그래프이다. Figure 3 is a graph comparing the activity of the enzyme expressed by transforming the E. coli DH5α strain expression vectors of E. coli and human-derived ADD.

도 4는 HADD 발현벡터에 의해 형질전환된 대장균 DH5a 및 Codon Plus 균주에서의 HADD 발현을 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing HADD expression in E. coli DH5a and Codon Plus strains transformed by the HADD expression vector.

도 5는 코돈 최적화된 HADD 벡터와 야생형 EADD 및 HADD 발현벡터를 각각 대장균 DH5α, BL21 및 BL21 codon plus 균주에 형질전환하여 발현을 측정한 그래프이다. Figure 5 is a graph measuring the expression by transforming the codon-optimized HADD vector and wild type EADD and HADD expression vector to E. coli DH5α, BL21 and BL21 codon plus strains, respectively.

도 6은 HPLC 분석에 의한 ADD 변이체 클론들의 dGR 생성 활성을 비교한 그래프이다. Figure 6 is a graph comparing the dGR production activity of ADD variant clones by HPLC analysis.

도 7은 ADD 생산균주의 배양시 Zn2 + 이온 첨가시 Zn2 + 이온 농도에 따른 ADD 활성 발현의 변화를 나타낸 그래프이다.  7 is during culture of the production strain ADD Zn 2 + ions is added during a graph showing a change of the ADD exhibition of the activity of the Zn 2 + ion concentration.

<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> A process of preparing adenosine deaminase having enhanced activity, a variant of adenosine deaminase having enhanced activity, and a process of preparing 2'-deoxyguanosine from dADPR using the same <130> PA070773/KR <160> 3 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 333 <212> PRT <213> Escherichia coli <400> 1 Met Ile Asp Thr Thr Leu Pro Leu Thr Asp Ile His Arg His Leu Asp 1 5 10 15 Gly Asn Ile Arg Pro Gln Thr Ile Leu Glu Leu Gly Arg Gln Tyr Asn 20 25 30 Ile Ser Leu Pro Ala Gln Ser Leu Glu Thr Leu Ile Pro His Val Gln 35 40 45 Val Ile Ala Asn Glu Pro Asp Leu Val Ser Phe Leu Thr Lys Leu Asp 50 55 60 Trp Gly Val Lys Val Leu Ala Ser Leu Asp Ala Cys Arg Arg Val Ala 65 70 75 80 Phe Glu Asn Ile Glu Asp Ala Ala Arg His Gly Leu His Tyr Val Glu 85 90 95 Leu Arg Phe Ser Pro Gly Tyr Met Ala Met Ala His Gln Leu Pro Val 100 105 110 Ala Gly Val Val Glu Ala Val Ile Asp Gly Val Arg Glu Gly Cys Arg 115 120 125 Thr Phe Gly Val Gln Ala Lys Leu Ile Gly Ile Met Ser Arg Thr Phe 130 135 140 Gly Glu Ala Ala Cys Gln Gln Glu Leu Glu Ala Phe Leu Ala His Arg 145 150 155 160 Asp Gln Ile Thr Ala Leu Asp Leu Ala Gly Asp Glu Leu Gly Phe Pro 165 170 175 Gly Ser Leu Phe Leu Ser His Phe Asn Arg Ala Arg Asp Ala Gly Trp 180 185 190 His Ile Thr Val His Ala Gly Glu Ala Ala Gly Pro Glu Ser Ile Trp 195 200 205 Gln Ala Ile Arg Glu Leu Gly Ala Glu Arg Ile Gly His Gly Val Lys 210 215 220 Ala Ile Glu Asp Arg Ala Leu Met Asp Phe Leu Ala Glu Gln Gln Ile 225 230 235 240 Gly Ile Glu Ser Cys Leu Thr Ser Asn Ile Gln Thr Ser Thr Val Ala 245 250 255 Glu Leu Ala Ala His Pro Leu Lys Thr Phe Leu Glu His Gly Ile Arg 260 265 270 Ala Ser Ile Asn Thr Asp Asp Pro Gly Val Gln Gly Val Asp Ile Ile 275 280 285 His Glu Tyr Thr Val Ala Ala Pro Ala Ala Gly Leu Ser Arg Glu Gln 290 295 300 Ile Arg Gln Ala Gln Ile Asn Gly Leu Glu Met Ala Phe Leu Ser Ala 305 310 315 320 Glu Glu Lys Arg Ala Leu Arg Glu Lys Val Ala Ala Lys 325 330 <210> 2 <211> 363 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 2 Met Ala Gln Thr Pro Ala Phe Asp Lys Pro Lys Val Glu Leu His Val 1 5 10 15 His Leu Asp Gly Ser Ile Lys Pro Glu Thr Ile Leu Tyr Tyr Gly Arg 20 25 30 Arg Arg Gly Ile Ala Leu Pro Ala Asn Thr Ala Glu Gly Leu Leu Asn 35 40 45 Val Ile Gly Met Asp Lys Pro Leu Thr Leu Pro Asp Phe Leu Ala Lys 50 55 60 Phe Asp Tyr Tyr Met Pro Ala Ile Ala Gly Cys Arg Glu Ala Ile Lys 65 70 75 80 Arg Ile Ala Tyr Glu Phe Val Glu Met Lys Ala Lys Glu Gly Val Val 85 90 95 Tyr Val Glu Val Arg Tyr Ser Pro His Leu Leu Ala Asn Ser Lys Val 100 105 110 Glu Pro Ile Pro Trp Asn Gln Ala Glu Gly Asp Leu Thr Pro Asp Glu 115 120 125 Val Val Ala Leu Val Gly Gln Gly Leu Gln Glu Gly Glu Arg Asp Phe 130 135 140 Gly Val Lys Ala Arg Ser Ile Leu Cys Cys Met Arg His Gln Pro Asn 145 150 155 160 Trp Ser Pro Lys Val Val Glu Leu Cys Lys Lys Tyr Gln Gln Gln Thr 165 170 175 Val Val Ala Ile Asp Leu Ala Gly Asp Glu Thr Ile Pro Gly Ser Ser 180 185 190 Leu Leu Pro Gly His Val Gln Ala Tyr Gln Glu Ala Val Lys Ser Gly 195 200 205 Ile His Arg Thr Val His Ala Gly Glu Val Gly Ser Ala Glu Val Val 210 215 220 Lys Glu Ala Val Asp Ile Leu Lys Thr Glu Arg Leu Gly His Gly Tyr 225 230 235 240 His Thr Leu Glu Asp Gln Ala Leu Tyr Asn Arg Leu Arg Gln Glu Asn 245 250 255 Met His Phe Glu Ile Cys Pro Trp Ser Ser Tyr Leu Thr Gly Ala Trp 260 265 270 Lys Pro Asp Thr Glu His Ala Val Ile Arg Leu Lys Asn Asp Gln Ala 275 280 285 Asn Tyr Ser Leu Asn Thr Asp Asp Pro Leu Ile Phe Lys Ser Thr Leu 290 295 300 Asp Thr Asp Tyr Gln Met Thr Lys Arg Asp Met Gly Phe Thr Glu Glu 305 310 315 320 Glu Phe Lys Arg Leu Asn Ile Asn Ala Ala Lys Ser Ser Phe Leu Pro 325 330 335 Glu Asp Glu Lys Arg Glu Leu Leu Asp Leu Leu Tyr Lys Ala Tyr Gly 340 345 350 Met Pro Pro Ser Ala Ser Ala Gly Gln Asn Leu 355 360 <210> 3 <211> 1092 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic nucleotide sequence that encodes Human Adenosine Deaminase for enhanced expression in E.coli <400> 3 atggcgcaga ccccggcgtt tgataaaccg aaagtggaac tgcatgttca tctggatggc 60 agcattaaac cggaaaccat 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accaaacgcg atatgggctt taccgaagaa 960 gaatttaaac gtctgaacat taacgcggcg aaaagcagct ttctgccgga agatgaaaaa 1020 cgcgaactgc tggatctgct gtataaagcg tatggtatgc cgccgagcgc gagcgcgggt 1080 cagaacctgt aa 1092 <110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> A process of preparing adenosine deaminase having enhanced          activity, a variant of adenosine deaminase having enhanced          activity, and a process of preparing 2'-deoxyguanosine from dADPR          using the same <130> PA070773 / KR <160> 3 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 333 <212> PRT <213> Escherichia coli <400> 1 Met Ile Asp Thr Thr Leu Pro Leu Thr Asp Ile His Arg His Leu Asp   1 5 10 15 Gly Asn Ile Arg Pro Gln Thr Ile Leu Glu Leu Gly Arg Gln Tyr Asn              20 25 30 Ile Ser Leu Pro Ala Gln Ser Leu Glu Thr Leu Ile Pro His Val Gln          35 40 45 Val Ile Ala Asn Glu Pro Asp Leu Val Ser Phe Leu Thr Lys Leu Asp      50 55 60 Trp Gly Val Lys Val Leu Ala Ser Leu Asp Ala Cys Arg Arg Val Ala  65 70 75 80 Phe Glu Asn Ile Glu Asp Ala Ala Arg His Gly Leu His Tyr Val Glu                  85 90 95 Leu Arg Phe Ser Pro Gly Tyr Met Ala Met Ala His Gln Leu Pro Val             100 105 110 Ala Gly Val Val Glu Ala Val Ile Asp Gly Val Arg Glu Gly Cys Arg         115 120 125 Thr Phe Gly Val Gln Ala Lys Leu Ile Gly Ile Met Ser Arg Thr Phe     130 135 140 Gly Glu Ala Ala Cys Gln Gln Glu Leu Glu Ala Phe Leu Ala His Arg 145 150 155 160 Asp Gln Ile Thr Ala Leu Asp Leu Ala Gly Asp Glu Leu Gly Phe Pro                 165 170 175 Gly Ser Leu Phe Leu Ser His Phe Asn Arg Ala Arg Asp Ala Gly Trp             180 185 190 His Ile Thr Val His Ala Gly Glu Ala Ala Gly Pro Glu Ser Ile Trp         195 200 205 Gln Ala Ile Arg Glu Leu Gly Ala Glu Arg Ile Gly His Gly Val Lys     210 215 220 Ala Ile Glu Asp Arg Ala Leu Met Asp Phe Leu Ala Glu Gln Gln Ile 225 230 235 240 Gly Ile Glu Ser Cys Leu Thr Ser Asn Ile Gln Thr Ser Thr Val Ala                 245 250 255 Glu Leu Ala Ala His Pro Leu Lys Thr Phe Leu Glu His Gly Ile Arg             260 265 270 Ala Ser Ile Asn Thr Asp Asp Pro Gly Val Gln Gly Val Asp Ile Ile         275 280 285 His Glu Tyr Thr Val Ala Ala Pro Ala Ala Gly Leu Ser Arg Glu Gln     290 295 300 Ile Arg Gln Ala Gln Ile Asn Gly Leu Glu Met Ala Phe Leu Ser Ala 305 310 315 320 Glu Glu Lys Arg Ala Leu Arg Glu Lys Val Ala Ala Lys                 325 330 <210> 2 <211> 363 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 2 Met Ala Gln Thr Pro Ala Phe Asp Lys Pro Lys Val Glu Leu His Val   1 5 10 15 His Leu Asp Gly Ser Ile Lys Pro Glu Thr Ile Leu Tyr Tyr Gly Arg              20 25 30 Arg Arg Gly Ile Ala Leu Pro Ala Asn Thr Ala Glu Gly Leu Leu Asn          35 40 45 Val Ile Gly Met Asp Lys Pro Leu Thr Leu Pro Asp Phe Leu Ala Lys      50 55 60 Phe Asp Tyr Tyr Met Pro Ala Ile Ala Gly Cys Arg Glu Ala Ile Lys  65 70 75 80 Arg Ile Ala Tyr Glu Phe Val Glu Met Lys Ala Lys Glu Gly Val Val                  85 90 95 Tyr Val Glu Val Arg Tyr Ser Pro His Leu Leu Ala Asn Ser Lys Val             100 105 110 Glu Pro Ile Pro Trp Asn Gln Ala Glu Gly Asp Leu Thr Pro Asp Glu         115 120 125 Val Val Ala Leu Val Gly Gln Gly Leu Gln Glu Gly Glu Arg Asp Phe     130 135 140 Gly Val Lys Ala Arg Ser Ile Leu Cys Cys Met Arg His Gln Pro Asn 145 150 155 160 Trp Ser Pro Lys Val Val Glu Leu Cys Lys Lys Tyr Gln Gln Gln Thr                 165 170 175 Val Val Ala Ile Asp Leu Ala Gly Asp Glu Thr Ile Pro Gly Ser Ser             180 185 190 Leu Leu Pro Gly His Val Gln Ala Tyr Gln Glu Ala Val Lys Ser Gly         195 200 205 Ile His Arg Thr Val His Ala Gly Glu Val Gly Ser Ala Glu Val Val     210 215 220 Lys Glu Ala Val Asp Ile Leu Lys Thr Glu Arg Leu Gly His Gly Tyr 225 230 235 240 His Thr Leu Glu Asp Gln Ala Leu Tyr Asn Arg Leu Arg Gln Glu Asn                 245 250 255 Met His Phe Glu Ile Cys Pro Trp Ser Ser Tyr Leu Thr Gly Ala Trp             260 265 270 Lys Pro Asp Thr Glu His Ala Val Ile Arg Leu Lys Asn Asp Gln Ala         275 280 285 Asn Tyr Ser Leu Asn Thr Asp Asp Pro Leu Ile Phe Lys Ser Thr Leu     290 295 300 Asp Thr Asp Tyr Gln Met Thr Lys Arg Asp Met Gly Phe Thr Glu Glu 305 310 315 320 Glu Phe Lys Arg Leu Asn Ile Asn Ala Ala Lys Ser Ser Phe Leu Pro                 325 330 335 Glu Asp Glu Lys Arg Glu Leu Leu Asp Leu Leu Tyr Lys Ala Tyr Gly             340 345 350 Met Pro Pro Ser Ala Ser Ala Gly Gln Asn Leu         355 360 <210> 3 <211> 1092 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic nucleotide sequence that encodes Human Adenosine          Deaminase for enhanced expression in E.coli <400> 3 atggcgcaga ccccggcgtt tgataaaccg aaagtggaac tgcatgttca tctggatggc 60 agcattaaac cggaaaccat tctgtattat ggccgtcgtc gtggcattgc gctgccggcg 120 aacaccgcgg aaggcctgct gaatgtgatt ggcatggata aaccgctgac cctgccggat 180 tttctggcga aatttgatta ttatatgccg gcgattgcgg gctgccgtga agcgattaaa 240 cgtattgcgt atgaatttgt ggaaatgaaa gcgaaagaag gcgtggtgta tgtggaagtt 300 cgttatagcc cgcatctgct ggcgaatagc aaagtggaac cgattccgtg gaaccaggcg 360 gaaggcgatc tgaccccgga tgaagttgtg gcgctggttg gccagggcct gcaggaaggc 420 gaacgtgatt ttggcgtgaa agcgcgtagc attctgtgct gcatgcgcca tcagccgaat 480 tggagcccga aagttgtgga actgtgcaaa aaatatcagc agcagaccgt ggttgcgatt 540 gatctggcgg gtgatgaaac cattccgggc agcagcctgc tgccgggcca tgtgcaggcg 600 tatcaggaag cggtgaaaag cggtattcat cgtaccgtgc atgcgggcga agtgggtagc 660 gcggaagtgg tgaaagaagc ggtggatatt ctgaaaaccg aacgcctggg ccatggctat 720 cataccctgg aagatcaggc gctgtataac cgtctgcgtc aggaaaacat gcattttgaa 780 atttgcccgt ggagcagcta tctgaccggt gcgtggaaac cggataccga acatgcggtg 840 attcgtctga aaaatgatca ggcgaattat agcctgaaca ccgatgatcc gctgattttt 900 aaaagcaccc tggataccga ttatcagatg accaaacgcg atatgggctt taccgaagaa 960 gaatttaaac gtctgaacat taacgcggcg aaaagcagct ttctgccgga agatgaaaaa 1020 cgcgaactgc tggatctgct gtataaagcg tatggtatgc cgccgagcgc gagcgcgggt 1080 cagaacctgt aa 1092  

Claims (7)

서열번호 3으로 표시되는 인간 아데노신 디아미네이즈를 코딩하는 뉴클레오타이드. A nucleotide encoding a human adenosine diamine represented by SEQ ID NO: 3. 하기 i) 내지 iii)으로 구성되는 군으로부터 선택되는, 비활성이 증가된 인간 또는 대장균 유래의 아데노신 디아미네이즈의 변이체:Variants of adenosine deaminase derived from human or Escherichia coli with increased inactivity, selected from the group consisting of i) to iii): ⅰ) 서열번호 1의 아미노산 서열로 표시되는 대장균 아데노신 디아미네이즈의 112번 아미노산 잔기인 발린(V)이 이소류신(isoleucine)으로 치환되거나 또는 135번 아미노산 잔기인 K가 E로 치환되고, 279 번 아미노산 잔기인 D가 N으로 치환된 변이체,Iii) valine (V), the amino acid residue of amino acid sequence of E. coli adenosine diamine represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, is replaced with isoleucine, or amino acid residue K, 135, is substituted with E, amino acid 279 A variant in which the residue D is substituted with N, ii) 서열번호 2의 아미노산 서열로 표시되는 인간 아데노신 디아미네이즈의 164번 아미노산 잔기인 K가 E로 치환되고 360 번 아미노산 잔기인 G가 D로 치환된 변이체, 및 ii) a variant in which K, amino acid residue 164 of human adenosine diazine represented by amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is substituted with E, and amino acid residue 360, G is substituted with D, and iii) 서열번호 2의 아미노산 서열로 표시되는 인간 아데노신 디아미네이즈의 201번 아미노산 잔기인 Y 가 F로 치환된 변이체. iii) A variant in which Y, the amino acid residue of amino acid 201 of the human adenosine diamine represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, is substituted with F. 제 2항의 변이체를 코딩하는 뉴클레오타이드.A nucleotide encoding the variant of claim 2. 제 1항 또는 제 3 항의 뉴클레오타이드로 형질전환된 균주. A strain transformed with the nucleotide of claim 1. 제 4 항에 있어서, 서열번호 3으로 표시되는 뉴클레오타이드를 대장균 BL21 균주에 형질전환하여 제조되는 것을 특징으로 하는 형질전환된 균주. The transformed strain according to claim 4, wherein the nucleotide represented by SEQ ID NO: 3 is produced by transforming the E. coli BL21 strain. i) 제 4항 또는 제 5항의 형질전환 균주를 배양하고, i) culturing the transformed strain of claim 4 or 5, ii) 상기 배양액 또는 배양액으로부터 분리된 아데노신디아미네이즈를 이용하여 dDAPR을 dGR로 전환시키는 것을 포함하는, dDAPR로부터 dGR을 생산하는 방법. ii) converting dDAPR to dGR using a culture or adenosine diamine isolated from the culture, the method of producing dGR from dDAPR. 제 6항에 있어서, 상기 형질전환 균주의 배양 시 배양액에 Zn2 +를 첨가하는 것을 특징으로 하는 dDAPR로부터 dGR을 생산하는 방법.The method of claim 6, wherein the method of producing dGR from dDAPR, characterized in that Zn 2 + is added to the culture medium in the culture of the transformed strain.
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