KR20110029697A - Enantioselective amidase specific to l-amino acid amide and dna encoding the same - Google Patents

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노갑수
김병균
최강현
전창수
전재훈
서문식
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에스티팜 주식회사
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    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
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    • C12N9/78Hydrolases (3) acting on carbon to nitrogen bonds other than peptide bonds (3.5)
    • C12N9/80Hydrolases (3) acting on carbon to nitrogen bonds other than peptide bonds (3.5) acting on amide bonds in linear amides (3.5.1)

Abstract

PURPOSE: A novel enantio-selective amidase which is specific to L-type amino acid amide and a gene encoding the same are provided to ensure remarkably high activity and thermal resistance. CONSTITUTION: An enantio-selective amidase which enatio-selectively hydrolyses amide bond of L-type amino acid amide contains an amino acid sequence of sequence number 6, or an amino acid sequence in which one or plural amino acid(s) is/are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence of sequence number 6. An enantio-selective amidase DNA contains a base sequence encoding a protein with an enzyme activity of enantio-selective amidase. A vector in which the DNA is introduced is pFRPT of deposit number KCCM-10320. A recombinant microorganism transformed by the recombinant vector is deposited by number KCCM11021P.

Description

L형 아미노산아미드에 특이적인 에난티오―선택적 아미다제 및 이를 코딩하는 DNA{Enantioselective amidase specific to L-amino acid amide and DNA encoding the same}Enantioselective amidase specific to L-amino acid amide and DNA encoding the same}

본 발명은 L형 아미노산 아미드에 특이적인 에난티오-선택적 아미다제, 및 이를 코딩하는 DNA에 관한 것이다. The present invention relates to enantio-selective amidases specific for L-type amino acid amides, and DNA encoding them.

아미다제 중에는 아미노산아미드를 가수분해하여 아미노산과 암모니아로 전환시키는 활성을 갖는 것들이 있다. 자연계에 존재하는 아미노산들은 대부분 알파 탄소를 중심으로 광학활성을 보이며, 에난티오-선택적 아미다제를 사용하면 아미노산아미드 광학이성질체 혼합물 중 한 종류의 광학이성질체만 특이적으로 가수분해할 수가 있다.Some of the amidases have the activity of hydrolyzing amino acids to convert them to amino acids and ammonia. Most amino acids present in nature are optically active around alpha carbon, and enantio-selective amidase can only hydrolyze one type of optical isomer in the mixture of amino acid amide isomers.

라세믹 아미노산아미드로부터 광학활성 아미노산을 제조하는 방법으로 화학적 합성법 및 효소전환 방법이 알려져 있다. 화학적 합성법은 라세믹 혼합물의 형태로 생성물이 제조되기 때문에 복잡한 광학적 정제과정을 거쳐야 하는 어려움이 따른다. 따라서, 에난티오-선택적 아미다제를 포함하는 미생물이나 상기 미생물의 균체 처리물을 사용하여 1단계 공정으로 특정 광학활성 아미노산을 생산하는 방법 이 공업적으로 유리하다고 알려져 있다. Chemical synthesis and enzyme conversion are known as methods for preparing optically active amino acids from racemic amino acids. Chemical synthesis involves the difficulty of complex optical purification because the product is prepared in the form of racemic mixtures. Thus, it is known that industrially advantageous methods for producing specific optically active amino acids in a one step process using microorganisms comprising enantio-selective amidase or cell processing materials of the microorganisms.

광학활성 아미노산 또는 그 유도체는 제약산업, 농업 등과 같은 다양한 산업에서 널리 이용되고 있다. 광학활성 아미노산의 일례로, tert-류신이 농약 및 제약의 중간체로 이용되며, 구체적으로는 다음과 같은 예를 들 수 있다.Optically active amino acids or derivatives thereof are widely used in various industries such as pharmaceutical industry and agriculture. As an example of the optically active amino acid, tert-leucine is used as an intermediate of pesticides and pharmaceuticals, and specific examples include the following.

광학이성질체 아미노산 또는 그 유도체는 제약산업, 농업 등과 같은 다양한 산업에서 널리 이용되고 있다. 광학이성질체 아미노산의 일례로, tert-류신이 농약 및 제약의 중간체로 이용되며, 구체적으로는 다음과 같은 예를 들 수 있다. Optical isomer amino acids or derivatives thereof are widely used in various industries, such as pharmaceutical industry and agriculture. As an example of the optical isomer amino acid, tert-leucine is used as an intermediate of pesticides and pharmaceuticals, and specific examples include the following.

L-tert-류신의 유도체인 L-tert-류시놀은 항 구충제로 사용되는 키랄 1,3,2-옥사자포스포리딘 2-설파이드(1,3,2-oxazaphospholidine 2-sulfide)의 제조에 사용된다. (Wu et al., J. Pesticide Sci., 12, 221-227, 1987)L-tert-leucineol, a derivative of L-tert-leucine, is used to prepare chiral 1,3,2-oxazaphospholidine 2-sulfide, which is used as an antiparasitic agent. Used. (Wu et al., J. Pesticide Sci., 12, 221-227, 1987)

L-tert-류신은 HIV-프로테아제 저해제(HIV protease inhibitor)의 중간체로도 사용된다. 페닐노르스타틴(phenylnorstatine) 혹은 그 유도체의 아미드결합을 하이드록시에틸렌(hydroxyethylene) 또는 디하이드록시에틸렌(dihydroxyethylene)으로 치환한 물질이 HIV-프로테아제 저해제로서 좋은 활성을 가지는데(Kato et al., Chem. Pharm. Bull., 42, 176-178, 1994), 상기 HIV 프로테아제 저해제의 디하이드록시에틸렌 부분을 tert-류신으로 보호하여 항바이러스 활성을 최적화 하는 방법이 사용되고 있다(Ettmayer et al., Bioorg. Med. Lett., 4, 2851-2856, 1994).L-tert-leucine is also used as an intermediate for HIV protease inhibitors. Substances in which amide bonds of phenylnorstatine or its derivatives are substituted with hydroxyethylene or dihydroxyethylene have good activity as HIV-protease inhibitors (Kato et al., Chem. Pharm. Bull., 42, 176-178, 1994), a method of optimizing antiviral activity by protecting the dihydroxyethylene portion of the HIV protease inhibitor with tert-leucine has been used (Ettmayer et al., Bioorg. Med). Lett., 4, 2851-2856, 1994).

L-tert-류신-N-메틸아미드 (제품명: RO 31-9790, Roche사 제조)는 콜라게나제(collagenase) 저해제로서 관절염 치료제로 사용된다. (Brown et al., EP Appl. 0497 192, 1992)L-tert-leucine-N-methylamide (trade name: RO 31-9790, manufactured by Roche) is used as a collagenase inhibitor to treat arthritis. Brown et al., EP Appl. 0497 192, 1992

또한, L-tert-류신 또는 L-tert-류시놀은 HSV (Herpes Simplex type virus) 리보뉴클레오티드 환원효소(ribonucleotide reductase)를 저해하기 위해 개발된 변형 펩타이드의 중간체로 사용될 수 있다(Deziel et al, EP Appl. 0560274, 1993).In addition, L-tert-leucine or L-tert-leucineol can be used as an intermediate of modified peptides developed to inhibit Herpes Simplex type virus (HSV) ribonucleotide reductase (Deziel et al, EP). Appl. 0560274, 1993).

이외에도, L-tert-류신 또는 그 유도체는 항암기작과 관련된 젤라티나제(gelatinase) 저해제나 티미딜레이트 합성효소(thymidylate synthase) 저해제의 중간체로 사용될 수 있다(Spector et al., Biochem. Phrmacol., 42, 91-96, 1991).In addition, L-tert-leucine or its derivatives can be used as an intermediate of gelatinase inhibitors or thymidylate synthase inhibitors associated with anticancer mechanisms (Spector et al., Biochem. Phrmacol., 42, 91-96, 1991).

L형 tert-류신의 제조방법으로 크게 화학 합성법 및 효소전환 방법이 있으며, 현재까지 알려진 대표적인 효소전환 방법으로 페니실린 G 아실라제(penicillin G acylase; E.C 3.5.1.4)를 이용하여 α-N-페닐아세틸-D,L-tert-류신(α-N-phenacetyl-D,L-tert-leucine)의 광학 이성질체를 분리하는 방법(Garbley et al., EP 0 141 223, 1987), 에난티오-선택적 D-히단토이나제(D-hydantoinase)를 이용하여 D,L-5-tert-부틸-히단토인(D,L-5-tert-butyl-hydantoin)을 N-카바모일-D-tert-류신(N-carbamoyl-D-tert-leucine)으로 분리하는 방법(Bommarius et al., 특허출원 DE 195 29 211.1, 1995), 류신 디하이드로게나제(leucine dehydrogenase)와 포르메이트 디하이드로게나제(formate dehydrogenase)를 이용하여 트리메틸피루브산(trimethyl pyruvate)을 L-tert-류신으로 분리하는 방법(Kragl et al., Chem. Ing. Tech., 64, 499-509, 1992) 등이 있다.The production method of L-type tert-leucine is largely chemical synthesis method and enzyme conversion method, and the representative enzyme conversion method known to date is α-N-phenylacetyl using penicillin G acylase (EC 3.5.1.4) Method for separating optical isomers of -D, L-tert-leucine (α-N-phenacetyl-D, L-tert-leucine) (Garbley et al., EP 0 141 223, 1987), enantio-selective D- D, L-5-tert-butyl-hydantoin was converted to N-carbamoyl-D-tert-leucine (N) using hydantoinase. -carbamoyl-D-tert-leucine (Bommarius et al., patent application DE 195 29 211.1, 1995), leucine dehydrogenase and formate dehydrogenase And trimethyl pyruvate using L-tert-leucine (Kragl et al., Chem. Ing. Tech., 64, 499-509, 1992).

또한, 오크로박테리움 안쓰로피 NCIB 40321(Ochrobacterium anthropi NCIB40321)(Sonke et al.,Pat. US 7,241,602 B2, 2007)과 크산토박터 플라버스 NR303(Xanthobacter flavus NR303)(Asano et al., Pat. WO/2006/008872, 2006) 유래의 에난티오-선택적 L-아미다제를 이용하여 L-tert-류신 아미드로부터 L-tert-류신을 제조하는 방법이 알려져 있다. In addition, Ocrobacterium anthrophyll NCIB 40321 ( Ochrobacterium .... anthropi NCIB40321) ( Sonke et al, Pat US 7,241,602 B2, 2007) and xanthosine bakteo Plastic bus NR303 (Xanthobacter flavus NR303) (Asano et al, Pat WO / 2006/008872, 2006) derived from the enantiomers - It is known to produce L-tert-leucine from L-tert-leucine amide using selective L-amidase.

본 발명의 목적은 광학이성질체 아미노산, 특히 L형 tert-류신의 제조에 유용한, 고활성의 신규한 L형 에난티오-선택적 아미다제 및 이를 코딩하는 DNA, 상기 DNA를 함유하는 재조합 DNA를 도입한 재조합 미생물 및 이들을 사용한 광학활성 아미노산의 제조 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a novel high activity novel L-type enantio-selective amidase, useful for the preparation of optical isomeric amino acids, in particular L-type tert-leucine, and DNAs encoding the same, recombinants containing recombinant DNA containing said DNA. It provides a microorganism and a method for producing an optically active amino acid using the same.

본 발명자들은 상기의 목적을 달성하기 위해 토양으로부터 에난티오-선택적 아미다제 효소 활성을 나타내는 신규 미생물을 스크리닝하고, 이렇게 스크리닝된 미생물인 바실러스 세레우스 E306(Bacillus cereus E306)로부터 에난티오-선택적 아미다제 효소활성을 가지는 단백질을 코딩하는 유전자를 동정하여, 이의 DNA를 분리하고, 그 DNA를 포함하는 재조합 DNA, 및 상기 재조합 DNA를 도입한 재조합 미생물을 제조하여 본 발명을 완성하였다. The inventors have screened novel microorganisms showing enantio-selective amidase enzyme activity from soil to achieve the above object, and enantio-selective amidase enzymes from Bacillus cereus E306, thus screened microorganisms. The gene encoding the protein having the activity was identified, its DNA was isolated, recombinant DNA containing the DNA, and a recombinant microorganism incorporating the recombinant DNA were prepared to complete the present invention.

즉, 본 발명은 하기에 제시된 것과 같다.That is, the present invention is as shown below.

(1) 서열번호 6으로 표시되는 아미노산 서열, 또는 서열번호 6으로 표시되는 아미노산 서열에서 1개 또는 복수개의 아미노산이 결실, 치환, 또는 부가된 아미노산 서열을 포함하는, L형 아미노산 아미드의 아미드결합을 에난티오-선택적으로 가수분해하는 에난티오-선택적 아미다제 효소활성을 갖는 단백질. (1) an amide bond of an L-type amino acid amide comprising an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 or an amino acid sequence in which one or a plurality of amino acids are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6; A protein having enantio-selective amidase enzymatic activity that enantio-selectively hydrolyzes.

(2) 상기 (1)에 있어서, 서열번호 6으로 표시되는 아미노산 서열에서 1개 또는 복수개의 아미노산이 결실, 치환 또는 부가된 아미노산 서열을 갖는 단백질이 서열번호 6과 적어도 95% 이상 상동성을 갖는 단백질.(2) The protein according to (1), wherein the protein having an amino acid sequence in which one or a plurality of amino acids are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 has at least 95% or more homology with SEQ ID NO: 6 protein.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, L형 아미노산 아미드가 L-tert-류신 아미드인 단백질.(3) The protein according to (1) or (2), wherein the L-type amino acid amide is L-tert-leucine amide.

(4) 상기 (1)의 단백질을 코딩하는 염기서열을 포함하는 DNA.(4) DNA comprising a nucleotide sequence encoding the protein of (1).

(5) 상기 (4)에 있어서, 서열번호 5로 표시되는 염기서열을 포함하는 DNA.(5) The DNA according to the above (4), comprising a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 5.

(6) 상기 (4)의 DNA가 도입된 재조합 벡터.(6) The recombinant vector which introduce | transduced the DNA of said (4).

(7) 상기 (6)에 있어서, 발현벡터가 pFRPT (기탁번호: KCCM-10320)인 재조합 벡터.(7) The recombinant vector of (6), wherein the expression vector is pFRPT (Accession Number: KCCM-10320).

(8) 상기 (6) 또는 (7)의 재조합 벡터로 형질전환된 재조합 미생물.(8) A recombinant microorganism transformed with the recombinant vector of (6) or (7).

(9) 상기 (8)에 있어서, 재조합 미생물이 대장균인 재조합 미생물.(9) The recombinant microorganism according to the above (8), wherein the recombinant microorganism is Escherichia coli.

(10) 상기 (9)에 있어서, 기탁번호 KCCM 11021P인 재조합 미생물.(10) The recombinant microorganism according to the above (9), which is accession number KCCM 11021P.

(11) 상기 (1)의 단백질과 라세믹 아미노산아미드 혼합물을 작용시켜 L형 아미노산아미드를 L형 아미노산으로 전환시키는 L형 아미노산의 제조방법.(11) A method for producing an L-type amino acid, in which an L-type amino acid amide is converted to an L-type amino acid by reacting the protein of (1) with a racemic amino acid amide mixture.

(12) 상기 (11)에 있어서, L형 아미노산 아미드가 하기 식(I)로 표시되는 L형 아미노산의 제조방법:(12) The method for producing an L-type amino acid according to the above (11), wherein the L-type amino acid amide is represented by the following Formula (I):

식 (I)Formula (I)

Figure 112009056950266-PAT00001
Figure 112009056950266-PAT00001

(식 중, R1은 수소; 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 히드록시기, 메톡시기, 머캅토기, 메틸 머캅토기, 아미노기, 구아닐기, 카르복시기, 카르복사미드기, 할로겐기, 페닐기, 히드록시페닐기, 또는 이미다졸릴기에서 선택된 하나 이상의 기로 치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 히드록시기, 메톡시기, 머캅토기, 메틸머캅토기, 아미노기, 구아닐기, 카르복시기, 카르복사미드기 또는 할로겐기에서 선택된 하나 이상의 기로 치환된 페닐기; 인돌기 또는 이미다졸릴기의 복소환기; 또는 히드록시기, 메톡시기, 머캅토기, 메틸머캅토기, 아미노기, 구아닐기, 카르복시기, 카르복사미드기 또는 할로겐기에서 선택된 하나 이상의 기로 치환된 인돌기 또는 이미다졸릴기임). (Wherein R 1 is hydrogen; alkyl group having 1 to 4 carbon atoms; hydroxy group, methoxy group, mercapto group, methyl mercapto group, amino group, guanyl group, carboxyl group, carboxamide group, halogen group, phenyl group, hydroxyphenyl group, Or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms substituted with one or more groups selected from imidazolyl groups; one or more selected from hydroxy, methoxy, mercapto, methylmercapto, amino, guanyl, carboxyl, carboxamide or halogen groups A phenyl group substituted with a group; a heterocyclic group of an indole group or an imidazolyl group; or substituted with one or more groups selected from hydroxy group, methoxy group, mercapto group, methyl mercapto group, amino group, guanyl group, carboxyl group, carboxamide group or halogen group Indole group or imidazolyl group).

(13) 상기 (12)에 있어서, 식(I) 중 R1이 tert-부틸기인 L형 아미노산의 제조방법. (13) The method for producing an L-type amino acid according to the above (12), wherein in formula (I), R 1 is a tert-butyl group.

(14) 상기 (1)의 서열번호 6으로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 단백질의 발현능을 가지고, 기탁번호 KCCM11020P 인 바실러스 세레우스 E306.(14) Bacillus cereus E306, which has the expression ability of the protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 of (1), and has accession number KCCM11020P.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 기술한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 L형 아미노산아미드 비대칭 가수분해효소인 L-에난티오-선택적 아미노산 아미다제(L-Enantiospecific Amino Acid Amidase, 이하 ‘LEAA’라 함)를 코딩하는 서열번호 6으로 표시되는 아미노산 서열 또는 이와 실질적으로 동일한 아미노산 서열을 포함하는 단백질(이하, ‘LEAA 단백질’이라 함)을 제공한다. The present invention provides an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 encoding L-Enantiospecific Amino Acid Amidase (hereinafter referred to as "LEAA"), which is an L-type amino acid asymmetric hydrolase, or substantially the same. To provide a protein comprising the same amino acid sequence (hereinafter referred to as "LEAA protein").

상기 서열번호 6으로 표시되는 아미노산 서열과 실질적으로 동일한 아미노산 서열은 서열번호 6에서 1개 또는 복수개의 아미노산이 결실, 치환, 또는 부가된 아미노산 서열을 들 수 있으며, 이는 서열번호 6과 적어도 95% 이상 상동성을 가지며, 이와 실질적으로 동등한 생리학적, 생물학적 활성을 가지는 것을 말한다. An amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 may include an amino acid sequence in which one or a plurality of amino acids are deleted, substituted, or added in SEQ ID NO: 6, which is at least 95% or more than SEQ ID NO: 6 It has homology and substantially equivalent physiological and biological activity.

상기 LEAA 단백질은 [Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell D. W., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001] 또는 [Current Protocols in Molecular Biology (1994)(Wiley-Interscience)]에 기재된 방법으로 제조될 수 있다. 예컨대, LEAA 단백질을 코딩하는 DNA를 숙주세포에 도입하여 발현시켜 LEAA 단백질을 제조할 수 있다.The LEAA protein can be found in Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell DW, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001 or Current Protocols in Molecular Biology (1994) (Wiley- Interscience). For example, the DNA encoding the LEAA protein may be introduced into a host cell to express the LEAA protein.

즉, LEAA 단백질을 코딩하는 전체 길이 DNA에 기초하여, 적당한 길이의 DNA 단편을 임의로 제조하고, 상기 DNA 단편 또는 전체 길이 DNA를 적당한 발현 벡터의 프로모터의 하류에 삽입함으로써 재조합 벡터를 제조한 후, 상기 재조합 벡터를 적절한 숙주세포에 도입하여, LEAA 단백질을 생산하는 형질전환체를 제조함으로써 LEAA 단백질을 제조할 수 있다. 여기서, 상기 단백질을 코딩하는 염기서열은 숙주에서 발현하기에 가장 적합하도록, 염기치환된 DNA로서 제조할 수 있다.That is, based on the full length DNA encoding the LEAA protein, a recombinant vector is prepared by arbitrarily preparing a DNA fragment of an appropriate length and inserting the DNA fragment or the full length DNA downstream of a promoter of a suitable expression vector. The LEAA protein can be prepared by introducing a recombinant vector into an appropriate host cell to prepare a transformant that produces the LEAA protein. Here, the nucleotide sequence encoding the protein can be prepared as base-substituted DNA so as to be most suitable for expression in the host.

상기 서열번호 6으로 표시되는 아미노산 서열에서의 아미노산의 결실, 치환 또는 부가는 주지의 기술인 부위 특이적 잠재적 돌연변이유발법에 의해 수행될 수 있으며, 예컨대 [Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell D. W., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001]에 기재된 방법에 따라 제조될 수 있다.Deletion, substitution or addition of amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 may be performed by site-specific potential mutagenesis, which is well known, for example, Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J ., Russell DW, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001.

또한, 본 발명은 상기 LEAA 를 코딩하는 서열번호 6으로 표시되는 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열을 갖는 DNA 단편(서열번호 5) 또는 상기 서열번호 6으로 표시되는 아미노산 서열과 실질적으로 동일한 아미노산 서열을 포함하는 단백질을 코딩하는 염기서열을 갖는 DNA 단편을 제공한다.In addition, the present invention includes a DNA fragment having a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 encoding the LEAA (SEQ ID NO: 5) or an amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 It provides a DNA fragment having a nucleotide sequence encoding a protein.

상기 LEAA 단백질을 코딩하는 DNA의 클로닝 방법으로는, 본 발명의 LEAA 단백질을 생산하는 미생물의 게놈 DNA를 주형으로 이의 부분 염기서열을 갖는 합성 DNA 프라이머를 사용하여 PCR 법으로 증폭하거나, 적당한 벡터에 조합한 DNA를 본 발명의 단백질 일부 또는 전 영역을 코딩하는 DNA 단편 또는 합성 DNA를 사용하여 표지한 것과의 혼성화(hybridization)로 선별할 수 있다. 혼성화 방법은, 예컨대 [Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell D. W., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001]에 기재된 방법 등에 따라 실시할 수 있다. As a cloning method of the DNA encoding the LEAA protein, genomic DNA of the microorganism producing the LEAA protein of the present invention is amplified by PCR using a synthetic DNA primer having a partial sequence thereof as a template, or combined into a suitable vector. One DNA can be selected by hybridization with labeled DNA fragments or synthetic DNA encoding some or all regions of the protein of the invention. The hybridization method can be carried out, for example, according to the method described in Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell D. W., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001.

또한 본 발명은 당 업계에 공지된 적절한 숙주세포에 도입하기 위하여 본 발명의 LEAA 단백질을 코딩하는 DNA가 도입된 재조합 벡터를 제공한다. The present invention also provides a recombinant vector into which DNA encoding the LEAA protein of the present invention is introduced for introduction into an appropriate host cell known in the art.

상기 재조합 벡터는 상기 DNA 단편 또는 전체 길이 DNA를 적당한 발현 벡터의 프로모터의 하류에 삽입함으로써 제조할 수 있다. 발현벡터로서, 숙주세포에서 자가 복제할 수 있고, 염색체내로 삽입될 수 있으며, LEAA 단백질 유전자의 전사를 위한 적당한 위치에서 프로모터를 포함하는 공지의 적절한 벡터를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 본 출원인에 의해 제작되어 한국미생물보존센터 (Korea culture center of microorganisms, KCCM)에 기탁된 pFRPT(기탁번호: KCCM-10320)를 사용할 수 있다(도 1 참조). 프로모터는 유전자 발현에 사용되는 숙주에 대응하여 적절한 프로모터이면 어떠한 것이어도 무방하며, 이는 당업계에 공지된 프로모터를 사용할 수 있다. 예컨대, 숙주가 대장균인 경우에는, trp 프로모터, lac 프로모터, recA 프로모터, λPL 프로모터, lpp 프로모터, T7 프로모터 등을 사용할 수 있다. 상기 발현 벡터에는 상기 이외에 원하는 바에 따라 당업계에 공지된 선택 마커, 복제 오리진 등을 함유하고 있는 것을 사용할 수 있다. 이렇게 제조된 재조합 벡터를 이용하여 형질전환체를 제조할 수 있다.The recombinant vector can be prepared by inserting the DNA fragment or full length DNA downstream of the promoter of a suitable expression vector. As the expression vector, it is possible to use a known appropriate vector which can autonomously replicate in the host cell, be inserted into the chromosome and include a promoter at a suitable position for transcription of the LEAA protein gene, preferably by the applicant. PFRPT (Accession Number: KCCM-10320) produced and deposited in the Korea Culture Center of Microorganisms (KCCM) can be used (see FIG. 1). The promoter may be any appropriate promoter corresponding to the host used for gene expression, and any promoter known in the art may be used. For example, when the host is Escherichia coli, a trp promoter, a lac promoter, a recA promoter, a λPL promoter, an lpp promoter, a T7 promoter and the like can be used. In addition to the above-described expression vector, those containing a selection marker known in the art, a replication origin, and the like may be used as desired. The transformant may be prepared using the recombinant vector thus prepared.

또한, 본 발명은 상기 재조합 벡터로 형질전환된 형질전환체를 제공한다. The present invention also provides a transformant transformed with the recombinant vector.

상기 LEAA 단백질이 세포에서 발현된다면, 임의의 세포, 예컨대, 원핵세포, 효모, 동물세포, 식물세포 또는 곤충세포를 숙주세포로서 사용할 수 있으며, 바람직하게는 원핵세포, 더욱 바람직하게는 대장균을 사용할 수 있다. 원핵세포의 형질전환은 당업계에 공지된 방법, 예컨대, 칼슘클로라이드 방법 [Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Vol.1, 1.117, Sambrook J., Russell D. W., ,Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001], 전기천공법(electroporation) 등을 사용하여 용이하게 수행할 수 있다.If the LEAA protein is expressed in a cell, any cell, for example, prokaryotic, yeast, animal, plant or insect cell, can be used as a host cell, preferably prokaryotic, more preferably E. coli. have. Prokaryotic transformation can be performed by methods known in the art, such as calcium chloride methods [Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Vol. 1, 1.117, Sambrook J., Russell DW,, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001], electroporation (electroporation) and the like can be carried out easily.

또한, 본 발명은 상기 LEAA 단백질을 이용하여 라세믹 아미노산아미드 혼합물로부터 L형 아미노산을 제조하는 방법을 제공한다. 특히는, 본 발명의 LEAA 단백질을 이용하여 라세믹 tert-류신아미드 혼합물로부터 L-tert-류신을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preparing L-type amino acid from racemic amino acid amide mixture using the LEAA protein. In particular, there is provided a method for preparing L-tert-leucine from racemic tert-leucineamide mixtures using the LEAA protein of the invention.

상기 L형 에난티오-선택적 아미다제를 이용하여 L-tert-류신를 제조하는 효 소반응을 도시화하면 다음과 같다. An illustration of the reaction of the L-tert-leucine to produce L-tert-leucine using the L-type enantio-selective amidase is as follows.

Figure 112009056950266-PAT00002
Figure 112009056950266-PAT00002

상기 효소반응의 생성물인 L-tert-류신과 D-tert-류신 아미드의 혼합물로부터 L-tert-류신을 분리하는 방법으로서, 상기 혼합물을 원심분리나 여과막 등 통상의 미생물 균체 제거수단을 이용하여 균체를 제거한 후 감압 농축하고, 이어서 유기용매를 첨가하여 아미노산을 석출시켜 순수한 L-tert-류신을 회수하는 방법을 사용할 수 있다(Katoh et al., Pat. US 6,949,658 B2, 2005). 이외에도 재결정, 칼럼 크로마토그래피, 이온교환 전기투석법이나 이온교환수지에 의한 흡탈착을 이용한 정제방법을 사용할 수 있다(Asano et al., 국제공개공보 WO/2006/008872).A method for separating L-tert-leucine from a mixture of L-tert-leucine and D-tert-leucine amide, the product of the enzymatic reaction, wherein the mixture is centrifuged or filtered using conventional microbial cell removal means such as a filtration membrane. After removal of the solution, it is concentrated under reduced pressure, and then an organic solvent is added to precipitate an amino acid, thereby recovering pure L-tert-leucine (Katoh et al., Pat. US 6,949,658 B2, 2005). In addition, purification methods using recrystallization, column chromatography, ion exchange electrodialysis, or adsorption and desorption by ion exchange resins can be used (Asano et al., WO / 2006/008872).

본 발명의 L형 에난티오-선택적 아미다제는 기존의 L형 에난티오-선택적 아미다제에 비해 현저히 높은 활성을 가지며, 우수한 고온 안정성을 나타내며, 중성 내지 약알칼리 pH 조건에서도 고른 활성을 나타내고, 고농도 기질조건에서 매우 빠 른 반응속도를 나타낸다. D형 및 L형 아미노산아미드 혼합물로부터 L형 아미노산을 고순도로 생산하는 작용효과를 나타낸다. 외부 반응조건에 대해 우수한 안정성을 가지는 본 발명의 에난티오-선택적 아미다제에 의하여, 농약 및 의약 분야에서 널리 유용한 화합물인 광학활성 아미노산, 특히 L-tert-류신을 저렴하면서도 효과적으로 제조할 수 있다. The L-type enantio-selective amidase of the present invention has significantly higher activity than the conventional L-type enantio-selective amidase, exhibits excellent high temperature stability, exhibits even activity even at neutral to weak alkali pH conditions, and has a high concentration of substrate. Very fast reaction rates under conditions. It shows the effect of producing L-type amino acids with high purity from a mixture of D- and L-type amino acid amides. With the enantio-selective amidase of the present invention having excellent stability to external reaction conditions, it is possible to produce optically active amino acids, especially L-tert-leucine, which are widely useful compounds in the agricultural and pharmaceutical fields, inexpensively and effectively.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further more concretely, this invention is not limited to these examples.

실시예Example 1: L- 1: L- terttert -- 류신아미드를Leucineamide 특이적으로 가수분해하는 토양 미생물 균주의 선별 Screening for Soil Microbial Strains that Specificly Hydrolyze

L-tert-류신아미드의 아미드 결합을 에난티오-선택적으로 가수분해하는 효소활성을 갖는 미생물을 스크리닝하기 위하여 한국의 산림 및 해안가 등의 각지의 토양에서 샘플을 채취하였다. 채취한 토양샘플을 50mM 인산칼륨 버퍼(pH7.4)용액으로 희석 후 표1과 같은 조성에 1.5%의 한천분말이 포함된 트립신처리 대두 한천평판배지(TSA; Tryptic Soybean agar)에 도말하여 30℃에서 1~7일간 배양하여 채취하였다.In order to screen microorganisms having enzymatic activity that enantio-selectively hydrolyzes amide bonds of L-tert-leucineamide, samples were taken from soils in various forests and coastal areas of Korea. After diluting the collected soil sample with 50mM potassium phosphate buffer (pH7.4) solution, spread it on tryptic soybean agar (TSA; Tryptic Soybean agar) containing 1.5% agar powder in the composition as shown in Table 1. Incubated for 1-7 days at harvest.

채취한 미생물은 질소원으로 1%의 라세믹 tert-류신아미드를 공급한 효모 탄소 기재 (Yeast carbon base; BD, NJ USA)에서 25℃,200rpm조건에서 7일간 배양하여 혼탁하게 자란 123종의 미생물을 동정하였다. 상기 동정된 미생물을 하기 표1의 조성의 배지에 배양한 후 고속 원심분리기(Beckman, California USA, www.beckman,com)에 JA-20 로터를 사용하여 4℃, 8000rpm으로 20분간 원심분리하여 회수하였으며 -20℃에 얼려 보관하였다. The collected microorganisms were cultured for 7 days at 25 ° C. and 200 rpm in a yeast carbon base (BD, NJ USA) supplied with 1% racemic tert-leucineamide as a nitrogen source. I identified it. After culturing the identified microorganisms in the medium of the composition of Table 1 and recovered by centrifugation at 4 ℃, 8000rpm for 20 minutes using a JA-20 rotor in a high-speed centrifuge (Beckman, California USA, www.beckman, com) And frozen at -20 ° C.

회수한 미생물은 10 mg의 라세믹 tert-류신아미드가 포함된 pH 7.4의 50mM 인산칼륨버퍼 900ul의 반응액에 0.1g의 습균체를 투입 후 40℃, 200rpm조건에서 7일간 반응하였다. 반응 후 0.2um 주사기 필터를 사용하여 균체를 제거하여 하기 표2의 HPLC조건A를 통해 tert-류신을 생성하는 30종의 미생물을 선별하였다. 선별된 미생물의 반응액을 하기 표3 HPLC조건를 통해 L형의 tert-류신아미드를 선택적으로 가수분해하는 미생물 2종을 선별하였다. The recovered microorganisms were reacted at 40 ° C. and 200 rpm for 7 days after adding 0.1 g of a wet cell to a reaction solution of 900 ul of 50 mM potassium phosphate buffer of pH 7.4 containing 10 mg of racemic tert-leucineamide. After the reaction, cells were removed using a 0.2um syringe filter, and 30 kinds of microorganisms generating tert-leucine were selected through HPLC condition A of Table 2 below. The reaction solution of the selected microorganism was selected from two microorganisms that selectively hydrolyze L-type tert-leucineamide through the following HPLC conditions.

[표1] 배지 조성Table 1 Medium Composition

pH 7.3pH 7.3 카제인의 췌장 소화물(Pancreatic Digest of Casein) 1.7%Casein Pancreatic Digest of Casein 1.7% 대두박의 효소 소화물(Enzymatic digest of Soybean Meal) 0.3%Enzymatic digest of Soybean Meal 0.3% 덱스트로스 0.25%Dextrose 0.25% 염화나트륨 0.5%Sodium chloride 0.5% 이칼륨인산염 0.25%Dipotassium Phosphate 0.25%

[표 2] HPLC 조건ATABLE 2 HPLC Conditions A

칼럼column Inercil ODS-3 (150mm X 4.6mm, GL science)Inercil ODS-3 (150mm X 4.6mm, GL science) 칼럼온도Column temperature 30℃30 ℃ 이동상Mobile phase 70 v/v % 10mM 인산칼륨 버퍼(pH 7.4)+ 30 v/v % 메탄올70 v / v% 10 mM potassium phosphate buffer (pH 7.4) + 30 v / v% methanol 유속Flow rate 0.5mL/min0.5 mL / min 파장wavelength 208nm208 nm 검출기Detector UV-1575 (JASCO co.)UV-1575 (JASCO co.)

[표 3] HPLC 조건BTABLE 3 HPLC Conditions B

칼럼column Sumichiral OA-5000(Simika Chemical Analysis Service, Ltd.)Sumichiral OA-5000 (Simika Chemical Analysis Service, Ltd.) 칼럼온도Column temperature 30℃30 ℃ 이동상Mobile phase 85 v/v % 2mM 황산구리 (II) 수용액 + 15 v/v % 메탄올85 v / v% 2mM aqueous solution of copper (II) + 15 v / v% methanol 유속Flow rate 1mL/min1 mL / min 파장wavelength 254nm254nm 검출기Detector UV-1575 (JASCO co.)UV-1575 (JASCO co.)

그 결과 선별된 미생물 균주를 16S rDNA(16S rRNA 유전자)의 부분염기서열 약 500bp를 사용하여 귀속 분류군을 추정한 결과, 부분 염기서열이 상동율 99%로 바실러스 세레우스와 일치하고, 세포 지방산 조성 분석 및 API kit 50CHB를 사용한 생화학적 패턴의 동정 결과 바실러스 세레우스와 가장 유사성이 높은 것으로 확인하였다. 선별된 균주를 바실러스 세레우스로 동정하고, E306주라 명명하였다. 이를 한국미생물보존센터(Korea culture center of microorganisms, KCCM)에 기탁하였다(기탁번호 KCCM 11020P). 동정된 바실러스 세레우스 E306주의 균학적 성질은 하기 표4와 같았다. As a result, the selected microbial strain was estimated to belong to the classification group using about 500bp of partial base sequence of 16S rDNA (16S rRNA gene), and the partial nucleotide sequence was consistent with Bacillus cereus with 99% homology. And biochemical patterns using the API kit 50CHB was confirmed that the most similar to Bacillus cereus. The selected strain was identified as Bacillus cereus and named E306 strain. This was deposited with the Korea Culture Center of Microorganisms (KCCM) (Accession No. KCCM 11020P). The bacteriological properties of the identified Bacillus cereus E306 strain were shown in Table 4 below.

[표4] 균학적 성질[Table 4] Mycological Properties

그람 염색 +Gram Dye + 간균Bacillus 사슬형태 배열Chain arrangement 편모소유(운동성 있음)Possession of flagella (with movement) 호기성Aerobic 내열성 아포형성Heat-resistant apoptosis 콜로니 형태 (TSA; tryptic soy agar, 37도, 24시간)Colony form (TSA; tryptic soy agar, 37 degrees, 24 hours) 원형circle 연갈색Light brown 광택없음No gloss 표면이 거칠음Rough surface 생육온도 5~50도 최적온도 30~37도Growth temperature 5-50 degrees Optimum temperature 30-37 degrees 생육pH 4.9~9.3Growth pH 4.9 ~ 9.3

실시예Example 2: L형  2: L type 에난티오Enantio -선택적 -Optional 아미다제를Amidase 코딩하는  Coded DNADNA 단편의 제조 Preparation of Fragments

미국 국립생물정보센터(www.ncbi.nlm.nih.gov)에서 바실러스 세레우스(B.cereus)의 유전체(GenBank accession number, AE016877.1)를 검색하여 tert-류신아미드를 에난티오-선택적으로 가수분해하는 효소를 코딩하는 것으로 예측되는 유전자(BC_2537)를 선정하였다. 상기 제조 예에서 동정한 바실러스 세레우스 E306 (Bacillus cereus E306)균주를 상기 표1의 트립신처리 대두 브로쓰(Tryptic Soybean Broth) (TSB, 대두 카제인 소화물 배지)배지 3ml에 접종하여 37℃, 200rpm, pH7 조건에서 하룻밤 동안 배양 한 후 원심분리하여 세포를 수확하였다. 수확한 미생물을 게놈 정제 키트 (Genome purification kit; Promega, WI USA, www.promega.com)를 사용하여 게놈 DNA를 분리 하였으며 이를 PCR의 주형으로 사용하였다. Tert-leucineamide is identified as an enantio-selective singer by searching the GenBank accession number (AE016877.1) of B.cereus at the National Center for Biological Information (www.ncbi.nlm.nih.gov). A gene predicted to encode an enzyme to degrade (BC_2537) was selected. Bacillus cereus E306 strain identified in the preparation example was inoculated in 3 ml of Tryptic Soybean Broth (TSB, Soy Casein Digestive Medium) medium of Table 1 above at 37 ° C, 200 rpm, pH7 Cells were harvested by incubating overnight under conditions and centrifugation. The harvested microorganisms were separated by genomic purification kit (Genome purification kit; Promega, WI USA, www.promega.com) and used as a template for PCR.

앞서 선정한 바실러스 세레우스(B.cereus)의 BC_2537 유전자의 염기서열에 기초하여 하기의 서열번호 1,2의 올리고 뉴클레오티드를 PCR용 프라이머로서 설계하였다. 상기 프라이머는 바이오닉스사(대한민국, 서울, www.bionicsro.co.kr)에 의뢰하여 제조하였다.Based on the nucleotide sequence of BC_2537 gene of B. cereus, previously selected oligonucleotides of SEQ ID NOs: 1 and 2 were designed as primers for PCR. The primer was prepared by a request from Bionics (Korea, Seoul, www.bionicsro.co.kr).

서열번호 1: 5’ CAT ATG TAT CGA ATT CAT AAA GAC C 3’SEQ ID NO: 5 'CAT ATG TAT CGA ATT CAT AAA GAC C 3'

서열번호 2: 5’ CGA GCT CTA TTT AAT GTG AAA TTT AC 3’SEQ ID NO: 5 'CGA GCT CTA TTT AAT GTG AAA TTT AC 3'

아미다제 유전자의 취득, 재조합 플라스미드 및 형질전환 미생물 제조에 필 요한 조작은 [Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell D. W., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001]에 기재된 방법에 따라 실시하였다. The manipulations required for the acquisition of amidase genes, production of recombinant plasmids and transgenic microorganisms are described in Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell DW, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001 ] According to the method described.

상기에서 분리한 미생물 게놈 DNA를 주형(0.1μg)으로 하여, 200μM의 dNTP, 20 pmol의 프라이머(서열번호 1과 서열번호 2), 1×Taq DNA 중합효소 완충액(2 mM Mg2 +) 및 2 Unit의 Taq DNA 중합효소가 존재하는 50μl 반응액 조건에서 94℃에서 30초, 55℃에서 30초, 72℃에서 30초의 조건을 30회 반복하여 반응시켰다. 그 결과 증폭된 924 bp(base pairs) (서열번호 5) 의 아미다제 유전자 단편을 아가로스 젤 전기영동법(agarose gel electrophoresis)으로 확인하고, 파워 젤 추출 키트 (power gel extraction kit) (다인바이오사, 대한민국, 성남, www.dynebio.co.kr)을 사용하여 젤로부터 해당 DNA를 회수하였다. To a microorganism genomic DNA isolated from the above as a template (0.1μg), primers of dNTP, 20 pmol of 200μM (SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2), 1 × Taq DNA polymerase buffer solution (2 mM Mg + 2) and 2 The reaction was repeated 30 times at 94 ° C. for 30 seconds, at 55 ° C. for 30 seconds, and at 72 ° C. for 30 seconds in a 50 μl reaction solution in which Taq DNA polymerase of the unit was present. The resulting amplified 924 bp base pairs (SEQ ID NO: 5) amidase gene fragments were identified by agarose gel electrophoresis, power gel extraction kit (Dynebio, Korea, Seongnam, www.dynebio.co.kr) was used to recover the DNA from the gel.

실시예Example 3:  3: LEAALEAA 단백질 발현을 위한 재조합 벡터의 제조 Preparation of Recombinant Vectors for Protein Expression

상기 실시예 1에서 제조한 아미다제 DNA 절편의 클로닝을 위한 중간벡터로 pGEM-T 이지 벡터(Promega사, 미국, 위스콘신, www.promega.com)를 사용하였다. PGEM-T easy vector (Promega, Wisconsin, www.promega.com) was used as an intermediate vector for cloning the amidase DNA fragment prepared in Example 1.

실시예 1의 제조한 DNA 절편과 pGEM-T 이지 벡터의 결합은 [Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell D. W., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001]에 기재된 리가아제 반응 방법에 따라 수행하였다. 상기 두 DNA 절편(20~25ng)을 3 Unit의 T4 DNA 리가아제(ligase, Promega 사)와 1X 리가아제 완충액(66 mM Tris-HCl, 6.6 mM MgCl2, 10 mM DTT, 0.1 mM ATP)이 포함된 반응액 10 ㎕에 첨가하여 20℃에서 18시간 동안 반응시켰다. [Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell D. W., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001]에 명기된 CaCl2를 이용한 대장균 형질전환 방법에 따라 상기 반응액으로 DH5α 대장균세포(TAKARA, Shiga Japan, www.takara-bio.com)를 형질전환시킨 후 암피실린을 함유한 LB 한천평판배지(트립톤 1%, 효모추출물 0.5%, 염화나트륨 1%, 한천 0.8%, 암피실린 25 μg/ml을 함유)에 도말 후 37℃ 조건에서 14~18시간 배양 후 항생제 내성을 갖는 콜로니를 선별하였다. 이로부터 재조합 플라스미드를 분리확인하고 이렇게 제작된 재조합 미생물을 pLEAA-T/DH5α로 명명하였다.The binding of the prepared DNA fragment of Example 1 to the pGEM-T easy vector is described in Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell DW, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001. It was carried out according to the ligase reaction method described in. The two DNA fragments (20-25ng) contain 3 units of T4 DNA ligase (Promega) and 1X ligase buffer (66 mM Tris-HCl, 6.6 mM MgCl 2 , 10 mM DTT, 0.1 mM ATP). The reaction solution was added to 10 µl and reacted at 20 ° C for 18 hours. The reaction solution according to the E. coli transformation method using CaCl 2 specified in [Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell DW, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001]. After transforming DH5α Escherichia coli cells (TAKARA, Shiga Japan, www.takara-bio.com), LB agar plate medium containing ampicillin (tryptone 1%, yeast extract 0.5%, sodium chloride 1%, agar 0.8%, ampicillin) 25 μg / ml) and then colonies with antibiotic resistance after 14-18 hours incubation at 37 ℃ conditions were selected. From this, the recombinant plasmid was isolated and identified, and the recombinant microorganism thus produced was named pLEAA-T / DH5α.

이어서 본 출원인이 제조한 대장균용 발현 벡터인 pFRPT 벡터(대한민국 특허 제 0449639호, 기탁번호 KCCM-10320)에 아미다제 유전자를 삽입하기 위해, pFRPT 벡터를 제한효소 NdeI와 SalI으로 절단하고 절단된 플라스미드를 아가로스 젤 전기영동법으로 분석하여, 6.4kbp의 DNA절편을 젤로부터 회수하였다. 한편, 플라스미드 pLEAA-T 를 SalI를 사용하여 절단하고 이를 다시 NdeI으로 부분 절단하여(개시코돈으로부터 100bp하부 유전자 NdeI site 존재함) 아가로스 젤 전기영동법으로 분석한 후 955bp의 아미다제 DNA 단편을 젤로부터 회수하였다. 상기의 방법을 통하여 얻은 두 DNA 단편을 [Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell D. W., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001]에 명기된 방법에 따라 리가아제를 사용하여 상호 결합반응을 수행하였다. Subsequently, in order to insert the amidase gene into the pFRPT vector (Korean Patent No. 0449639, Accession No. KCCM-10320), which is an expression vector for Escherichia coli, the pFRPT vector was digested with restriction enzymes NdeI and SalI and the cleaved plasmid Analysis by agarose gel electrophoresis, 6.4kbp DNA fragments were recovered from the gel. On the other hand, plasmid pLEAA-T was cleaved using SalI and then partially cleaved with NdeI (the 100bp lower gene NdeI site was present from the initiation codon) and analyzed by agarose gel electrophoresis, and then 955 bp amidase DNA fragment was removed from the gel. Recovered. The two DNA fragments obtained through the above method were prepared according to the method described in Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell DW, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001. The cross-linking reaction was carried out using an aze.

실시예Example 4:  4: LEAALEAA 단백질 발현을 위한 형질전환 균주의 제조 Preparation of Transgenic Strains for Protein Expression

상기 실시예 3에서 제조한 DNA 단편의 상호 결합 반응액을 사용하여 CaCl2를 이용한 대장균 형질전환 방법 (Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell D. W., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001)에 따라 JM109 대장균 세포 (TAKARA, shiga Japan, www.takara-bio.com)를 형질전환 시킨 후 카나마이신을 함유한 LB 한천평판배지(트립톤 1%, 효모추출물 0.5%, 염화나트륨 1%, 한천 0.8%, 카나마이신 25 μg/ml 함유)에 도말하여 37℃조건에서 14~18시간 배양 후 항생제에 내성을 갖는 콜로니를 선별하였다. 단일콜로니를 3 ml 의 LB 배지(트립톤 1%, 효모추출물 0.5%, 염화나트륨 1%, 카나마이신 25 μg/ml 함유) 에 접종하여 37℃ 조건에서 밤새 진탕배양하여 알칼린라이시스 방법 [Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Vol.1, 1-32, Sambrook J., Russell D. W., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001]으로 플라스미드를 분리한 후 제한효소 NdeI과 SalI으로 절단하여 플라스미드 pFRPT의 단편과 아미다제 DNA 단편을 아가로즈 전기영동을 통하여 확인하였다. 여기서 얻어진 효소 발현용 재조 합 플라스미드를 pFRPT-LEAA로 명명하였다(도 1).E. coli transformation method using CaCl 2 using the cross-linking reaction solution of the DNA fragment prepared in Example 3 (Molecular cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition, Sambrook J., Russell DW, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold JM109 Escherichia coli cells (TAKARA, shiga Japan, www.takara-bio.com) were transformed according to Spring Harbor, New York, 2001, followed by LB agar plate medium containing kanamycin (tryptone 1%, yeast extract 0.5%). , 1% sodium chloride, 0.8% agar, containing 25 μg / ml of kanamycin), and colonies resistant to antibiotics were selected after 14-18 hours of incubation at 37 ° C. Single colony was inoculated in 3 ml of LB medium (containing tryptone 1%, yeast extract 0.5%, sodium chloride 1%, kanamycin 25 μg / ml) and cultured overnight under shaking at 37 ° C. A Laboratory Manual, 3rd Edition, Vol. 1, 1-32, Sambrook J., Russell DW, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001], followed by cleavage of the plasmid with restriction enzymes NdeI and SalI. The fragment of the plasmid pFRPT and the amidase DNA fragment were confirmed by agarose electrophoresis. The recombinant plasmid for enzyme expression obtained here was named pFRPT-LEAA (FIG. 1).

클로닝한 pFRPT-LEAA의 염기서열을 확인하기 위하여 pFRPT의 클로닝 위치의 상류 및 하류의 염기서열을 바탕으로 하기 서열번호 3,4의 올리고 뉴클레오티드를 위탁제조사인 바이오닉스사(대한민국, 서울, www.bionicsro.co.kr)에서 제조하였다. 동일 업체에 pFRPT-LEAA를 주형으로 상기의 올리고 뉴클레오티드를 이용한 염기서열 해독을 의뢰하여 서열번호 5의 염기서열을 갖는 유전자가 클로닝되었음을 확인하였다.To identify the nucleotide sequence of the cloned pFRPT-LEAA, based on the nucleotide sequence upstream and downstream of the cloning position of pFRPT, oligonucleotide of SEQ ID NO: 3,4 was entrusted to Bionics (Korea, Seoul, www.bionicsro. com). It was confirmed that the gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 was cloned by requesting nucleotide sequence translation using the oligonucleotide as the template of pFRPT-LEAA as a template.

서열번호 3: 5’ GAG CGG ATA ACA ATT CCC ACC 3’SEQ ID NO: 5 'GAG CGG ATA ACA ATT CCC ACC 3'

서열번호 4: 5’ ACT CAT CCG CCA AAA CAG CCA 3’SEQ ID NO: 5 'ACT CAT CCG CCA AAA CAG CCA 3'

이렇게 제조된 형질전환 균주를 pFRPT-LEAA/JM109라 명명하였다. 이를 한국미생물보존센터(Korea culture center of microorganisms, KCCM)에 기탁하였다(기탁번호 KCCM 11021P).The transformed strain thus prepared was named pFRPT-LEAA / JM109. This was deposited with the Korea Culture Center of Microorganisms (KCCM) (Accession No. KCCM 11021P).

한편, 서열번호 5의 유전정보를 분석한 결과 BC_2537와 96% (887bp/917bp)유전자 상동성을 가지며, 아미노산 서열 번역 결과 96% (293/304)아미노산 서열 상동성을 나타내는 신규 유전자임을 확인하였다.On the other hand, analysis of the genetic information of SEQ ID NO: 5 showed 96% (887bp / 917bp) gene homology with BC_2537, and as a result of amino acid sequence translation it was confirmed that it is a novel gene showing 96% (293/304) amino acid sequence homology.

실시예Example 5: L형  5: L type terttert -- 류신의Leucine 제조 Produce

(1) (One) LEAALEAA 단백질 발현 형질전환 균주의 배양 Culture of Protein Expression Transgenic Strains

하기 표 5의 조성의 배지를 제조하고, 이 배지 200mL을 1L 삼각 플라스크에 넣고, 멸균한 후 카나마이신의 농도가 25ug/mL이 되도록 첨가하고 상기 실시예 4에서 제조한 형질전환 균주 pFRPT-LEAA/JM109을 접종하여, 37℃에서 4시간 진탕 배양 후 IPTG(이소프로필-β-D-1-티오갈락토피라노시드) 200ug/mL를 첨가하고, 10시간 진탕 배양하였다.To prepare a medium of the composition of Table 5, put 200mL of this medium in a 1L Erlenmeyer flask, sterilize and add so that the concentration of kanamycin is 25ug / mL and the transformed strain pFRPT-LEAA / JM109 prepared in Example 4 Was inoculated, followed by shaking culture at 37 ° C for 4 hours, and 200 ug / mL of IPTG (isopropyl-β-D-1-thiogalactopyranoside) was added thereto, followed by shaking culture for 10 hours.

[표 5] 배지 조성[Table 5] Medium composition

pH 7.0pH 7.0 트립톤 1%Trypton 1% 효모 추출물 0.5%Yeast Extract 0.5% 염화나트륨 0.5%Sodium chloride 0.5% 글리세롤 0.5%Glycerol 0.5%

배양액으로부터 균체의 회수는 고속 원심분리기(Beckman, 미국, California)에 JA-14 로터를 사용하여 4℃, 8000rpm으로 20분간 원심분리하여 회수하였으며 일주일 내 사용하는 경우는 4℃에 보관하고 장기 보관할 경우는 20℃에 얼려 보관하였다.The cells were recovered from the culture by centrifugation at 4 ℃ and 8000rpm for 20 minutes using JA-14 rotor in a high speed centrifuge (Beckman, USA, California). Was stored frozen at 20 ℃.

(2) (2) terttert -류신 및 Leucine and terttert -- 류신아미드의Leucineamide 정량분석 Quantitative Analysis

tert-류신 및 tert-류신아미드의 정량분석은 상기의 표 2의 조건으로 고성능 액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)에 의해 수행하였다.Quantitative analysis of tert-leucine and tert-leucineamide was performed by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) under the conditions of Table 2 above.

tert-류신은 4.5~4.7분 사이에 검출되며 tert-류신아미드는 8.2~8.4분 사이 에 검출되었다. 검출된 피크의 면적을 검출가능한 임의의 표준물질을 사용하여 농도계산을 통해 정량하였다.tert-leucine was detected between 4.5 and 4.7 minutes and tert-leucineamide was detected between 8.2 and 8.4 minutes. The area of the detected peak was quantified by concentration calculation using any detectable standard.

(3) (3) terttert -- 류신의Leucine 키랄분석Chiral analysis

tert-류신의 키랄분석은 상기의 표 3의 조건으로 고성능 액체 크로마토그래피에 의해 수행하였다.Chiral analysis of tert-leucine was performed by high performance liquid chromatography under the conditions of Table 3 above.

L-tert-류신은 13~14분 사이에 검출이 되며, D-tert-류신은 22~24분사이에 검출되었다(도 2A).L-tert-leucine was detected between 13-14 minutes, and D-tert-leucine was detected between 22-24 minutes (Figure 2A).

(4) 형질전환 균주의 효소 활성의 확인(4) Confirmation of Enzyme Activity of Transgenic Strains

증류수에 tert-류신아미드 라세믹혼합물의 농도가 150g/L 되도록 50℃로 승온 용해한 75 ml의 반응액을(초기 혼합액의 pH는 7.8이며 기타 pH조절 없음) 500ml 삼각 플라스크에 넣고, 상기 (1)에서 배양한 형질전환 균주 pFRPT-LEAA/JM109를 10g/L의 농도로 추가 투입하여 50℃에서 2시간 동안 가수분해반응을 수행하였다.Into a 500 ml Erlenmeyer flask, 75 ml of the reaction solution dissolved in a distilled water at a temperature of 50 ° C. so that the concentration of tert-leucineamide racemic mixture was 150 g / L (the initial mixture had a pH of 7.8 and no other pH adjustment) was added to (1) The transgenic strain pFRPT-LEAA / JM109 cultured at was further added at a concentration of 10 g / L to perform a hydrolysis reaction at 50 ° C. for 2 hours.

반응 후, 반응액을 초고속 원심분리기(Beckman)에 J-14 로터를 사용하여 15℃, 8000rpm, 20분간 원심분리하여 균체 제거액을 얻었다. 균체 제거액을 상기 실시예 4에 기재된 표 2의 HPLC 조건A 및 정량방법으로 정량 분석한 결과 tert-류신아미드 라세믹 혼합물의 47%가 tert-류신으로 전환되었음을 확인하였다. 또한 상기 실시예 4에 기재된 표 3의 HPLC 조건B 및 키랄 분석방법으로 키랄 분석을 행한 결과, L-tert-류신의 광학순도는 100 % e.e.였다(도 2B).After the reaction, the reaction solution was centrifuged at 15 ° C., 8000 rpm for 20 minutes using a J-14 rotor in an ultrafast centrifuge (Beckman) to obtain a cell removal solution. The cell removal solution was quantitatively analyzed by HPLC conditions A and quantification method of Table 2 described in Example 4, and it was confirmed that 47% of the tert-leucineamide racemic mixture was converted to tert-leucine. In addition, chiral analysis of the HPLC conditions B and the chiral analysis method of Table 3 described in Example 4 showed that the optical purity of L-tert-leucine was 100% e.e. (FIG. 2B).

(5) L-(5) L- terttert -- 류신의Leucine 정제 refine

상기 제조한 균체 제거액을 감압농축기(Eyela, 일본, 도쿄)를 사용하여 물을 증류하여 제거하였다. 여기에 반응기질의 중량대비 5배 부피의 이소프로필알콜을 첨가하여 50℃까지 승온 교반 후 0.05배의 25%암모니아수를 서서히 적가하여 1시간 교반한 후, 15℃에서 2시간 냉각하여 석출한 결정을 뷰흐너깔대기에 여과지를 이용하여 감압 여과하여 건조한 결과 4.3g의 L-tert-류신을 얻음으로써 86%의 정제 수율을 보였다. 회수된 L-tert-류신은 99%의 순도를 보였으며 광학 순도는 100 % e.e.였다. The cell removal solution prepared above was removed by distillation of water using a vacuum concentrator (Eyela, Japan, Tokyo). After adding 5 times the volume of isopropyl alcohol with respect to the weight of the reactor, stirring at elevated temperature to 50 ° C, 0.05% of 25% ammonia water was slowly added dropwise and stirred for 1 hour, followed by cooling at 15 ° C for 2 hours to precipitate the crystals. The Buchner funnel was filtered under reduced pressure using a filter paper and dried to obtain 4.3 g of L-tert-leucine. The recovered L-tert-leucine showed 99% purity and the optical purity was 100% e.e.

실험예Experimental Example 1:  One: 바실러스Bacillus 세레우스Cereus (B. (B. cereuscereus ) ) E306E306 of terttert -- 류신아미드Leucineamide 라세믹Racemic 혼합물의  Of mixture 에난티오Enantio -선택적 가수분해 확인Selective hydrolysis confirmation

표 1의 조성을 갖는 배지를 제조하고, 이 배지 200mL을 1L 삼각 플라스크에 넣고, 멸균한 후, 상기 실시예 1에서 선별한 바실러스 세레우스(B. cereus) E306을 접종하여, 30℃에서 48시간 진탕 배양하였다. 배양 후 배양액으로부터 고속 원심분리기(Beckman)에 JA-14 로터를 사용하여 4℃, 8000rpm, 20분간 원심분리 하여 습균체를 회수하였다.A medium having the composition shown in Table 1 was prepared, 200 mL of this medium was placed in a 1 L Erlenmeyer flask, sterilized, inoculated with B. cereus E306 selected in Example 1, and shaken at 30 ° C. for 48 hours. Incubated. After incubation, the wet cells were recovered by centrifugation at 4 ° C., 8000 rpm for 20 minutes using a JA-14 rotor in a high speed centrifuge (Beckman) from the culture.

증류수에 tert-류신아미드 라세믹 혼합물을 10g/L의 농도가 되도록 50℃에서 교반 용해한 반응액 10 ml(초기 혼합액의 pH는 7.8이며 기타 pH조절 없음)을 50mL 플라스크에 넣은 후 바실러스 세레우스 E306 습균체를 50g/L 의 농도로 추가 투입 하여 50℃에서 24시간 교반하여 효소반응을 수행하였다. 10 ml of the tert-leucineamide racemic mixture was stirred and dissolved at 50 ° C. in a distilled water at a concentration of 10 g / L (initial mixed solution had a pH of 7.8 and no other pH control) in a 50 mL flask, followed by Bacillus cereus E306 wet. Cells were further added at a concentration of 50 g / L and stirred at 50 ° C. for 24 hours to carry out the enzyme reaction.

반응 후, 반응액을 0.2um 주사기필터를 이용하여 균체를 제거한 균체 제거액을 표 2의 HPLC 조건A로 분석하였다. 그 결과, tert-류신아미드 라세믹 혼합물의 약 25%가 tert-류신으로 전환되었음을 확인하였다. 또한 표 3의 HPLC 조건B로 분석한 결과, L-tert-류신의 광학 순도가 100% e.e.였다.After the reaction, the reaction solution was removed by using a 0.2um syringe filter, the cell removal solution was analyzed by HPLC condition A of Table 2. As a result, it was confirmed that about 25% of the tert-leucineamide racemic mixture was converted to tert-leucine. In addition, analysis by HPLC Condition B of Table 3 showed that the optical purity of L-tert-leucine was 100% e.e.

실험예Experimental Example 2:  2: pHpH 변화에 따른 형질전환 균주의 활성 확인 Confirmation of Transgenic Strain Activity According to Changes

tert-류신아미드 라세믹 혼합물과 상기 실시예 5(1)에서 배양한 형질전환 균주 pFRPT-LEAA/JM109의 농도를 각각 10g/L, 1g/L 되도록 하여 증류수에 녹인 후 염산과 수산화나트륨 용액을 사용하여 pH를 4~9로 조정하여 총 부피 10ml이 되도록 하여 50ml 삼각 플라스크에 넣고 40℃, 200rpm 교반 반응을 한 후 반응 30분 및 1시간 후 반응액을 0.2um 주사기 필터를 이용하여 균체를 제거한 반응액을 상기 표 2의 HPLC조건 A로 분석하였다. 그 결과, 도4에 표시한 바와 같이 본 발명의 형질전환 균주는 pH7~9에서 안정된 효소활성을 나타냄을 확인하였다. 효소활성단위 Unit은 생성된 tert-류신(umol)/반응시간(min)으로 정의하였다. 또한, 상기 반응액을 상기 표 3의 HPLC 조건B로 분석한 결과 pH 4~9 범위 모두 L-tert-류신의 광학활성이 100% e.e.였다.The concentration of the tert-leucineamide racemic mixture and the transforming strain pFRPT-LEAA / JM109 cultured in Example 5 (1) was dissolved in distilled water to 10 g / L and 1 g / L, respectively, and then hydrochloric acid and sodium hydroxide solution were used. After adjusting the pH to 4-9 to make a total volume of 10ml into a 50ml Erlenmeyer flask and stirred at 40 ° C and 200rpm for 30 minutes and 1 hour, the reaction solution was removed from the cells using a 0.2um syringe filter. The solution was analyzed by HPLC condition A of Table 2. As a result, as shown in Figure 4, the transformed strain of the present invention was confirmed to exhibit a stable enzyme activity at pH 7-9. The enzyme activity unit was defined as the produced tert-leucine (umol) / reaction time (min). In addition, the reaction solution was analyzed by HPLC Condition B in Table 3, and the optical activity of L-tert-leucine was 100% e.e. in all pH ranges 4-9.

실험예Experimental Example 3: 온도변화에 따른 형질전환 균주의 활성 확인 3: Confirmation of Activity of Transgenic Strains by Temperature Change

tert-류신아미드 라세믹 혼합물과 상기 실시예 5(1)에서 배양한 형질전환 균 주 pFRPT-LEAA/JM109의 농도를 각각 10g/L, 1g/L 되도록 하여 증류수에 녹인 후 총 부피 10ml(초기 혼합액의 pH는 7.8이며 기타 pH조절 없음)로 조절하여 50ml 삼각 플라스크에 넣어 200rpm의 진탕 반응기에서 15 ℃~ 60℃까지 각기 다른 온도로 고정하여 교반 반응을 시작하였다. 반응시작 후 30분 및 1시간 지난 뒤 샘플을 취하여 0.2um 주사기 필터를 이용하여 균체를 제거한 후 표 2의 HPLC조건 A로 분석하였다. 그 결과 하기 도5에 나타낸 바와 같이 본 발명의 형질전환 균주는 60℃ 까지 반응 온도가 증가할수록 높은 효소 활성을 보였다. 또한 생성된 tert-류신의 광학순도는 모든 온도의 반응물에서 100 % e.e.였다.10 g / L and 1 g / L of tert-leucineamide racemic mixture and the transformed strain pFRPT-LEAA / JM109 cultured in Example 5 (1) were dissolved in distilled water, respectively, and then total volume of 10 ml (initial mixed solution) PH of 7.8 was adjusted to no other pH control) was put into a 50ml Erlenmeyer flask and fixed at different temperatures from 15 ℃ to 60 ℃ in 200rpm shaking reactor to start the stirring reaction. After 30 minutes and 1 hour after the start of the reaction, the samples were taken, cells were removed using a 0.2um syringe filter, and analyzed by HPLC condition A of Table 2. As a result, as shown in Figure 5 transgenic strain of the present invention showed a high enzyme activity as the reaction temperature increases up to 60 ℃. In addition, the optical purity of the resulting tert-leucine was 100% e.e. in the reaction at all temperatures.

따라서, 본 발명의 L형 에난티오-선택적 아미다제를 사용하면, 고온 반응시 반응물의 용해도를 높여 고농도 반응이 가능하며, 고온에서 반응속도가 빨라져 L-tert-류신의 생산성을 높일 수 있으며, 따라서 비용 면에서 유리하다. Therefore, by using the L-type enantio-selective amidase of the present invention, it is possible to increase the solubility of the reactants during the high temperature reaction, thereby enabling a high concentration reaction, and the reaction rate is increased at high temperature, thereby increasing the productivity of L-tert-leucine. It is advantageous in terms of cost.

실험예Experimental Example 4:  4: 기질농도의Substrate concentration 변화에 따른 전환율의 변화 확인  See how your conversion rate changes with changes

tert-류신아미드 라세믹 혼합물의 농도를 각각 100, 200, 300, 400g/L가 되도록 변화시키고, 실시예 5(1)에서 배양한 형질전환 균주 pFRPT-LEAA/JM109의 농도를 각각 5, 10, 15, 20g/L(기질 양 대비 0.05배)가 되도록 하여 증류수에 녹인 후 총 부피 10ml로 조절하여 50ml 삼각 플라스크에 넣어 pH 7.8(초기 혼합액의 pH는 7.8), 50℃, 200rpm 교반 반응을 하였다. 효소반응을 진행하면서 암모니아 생성에 따라 pH가 상승하기 때문에, 초산을 이용하여 pH 7.8~pH8을 유지시켰다. 반응 시간 별 반응액을 채취하여 0.2um 주사기 필터를 이용하여 균체를 제거한 반응액을 HPLC 로 분석한 결과, 도 5에서 보는 바와 같이 400g/L(약 3.08M)이라는 고농도 기질 반응에서도 5시간 내에 이론값과 일치하는 50%의 전환율을 보였다. 또한 표 3의 HPLC 조건B로 분석한 결과 측정 범위 모두 광학순도가 100% e.e.였다.The concentration of the tert-leucineamide racemic mixture was changed to 100, 200, 300 and 400 g / L, respectively, and the concentrations of the transformed strain pFRPT-LEAA / JM109 cultured in Example 5 (1) were respectively 5, 10, 15, 20g / L (0.05 times the amount of substrate) was dissolved in distilled water and then adjusted to a total volume of 10ml into a 50ml Erlenmeyer flask, pH 7.8 (the pH of the initial mixed solution was 7.8), 50 ℃, 200rpm stirring reaction. As the enzyme reaction proceeds, the pH rises as ammonia is produced. Thus, pH 7.8 to pH 8 was maintained using acetic acid. As a result of analyzing the reaction solution from which the bacteria were removed by using a 0.2um syringe filter by the reaction time according to the reaction time, as shown in FIG. 5, even in a high concentration substrate reaction of 400 g / L (about 3.08M) within 5 hours The conversion rate was 50%, which is consistent with the value. In addition, the results were analyzed by HPLC condition B of Table 3, the optical range was 100% e.e.

이상, 실시예 및 실험예에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 LEAA 단백질은 기존의 L형 에난티오-선택적 아미다제에 비해 현저히 높은 활성을 가지며, 약 3.07 M (400 g/L)의 고농도 기질조건에서도 매우 빠른 반응속도를 나타내었고, 100% e.e. 의 고순도 광학특이성을 보였으며, 고농도의 라세믹 tert-류신아미드(400 g/L, 약 3 M 농도)에 대해서도 이론값인 라세믹 tert-류신아미드 기준 50%의 전환률을 보였다. 또한, 60℃의 고온에서도 반응이 신속히 진행되는 고온 안정성을 나타내며, 중성 내지 약알칼리 pH에서도 고른 활성을 보였다. 본 발명의 LEAA 단백질은 외부 반응조건에 대하여 우수한 안정성을 나타내는 바, 에난티오-선택적 아미노산의 제조에 유리하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.As described above, in the Examples and Experimental Examples, the LEAA protein of the present invention has a significantly higher activity than the conventional L-type enantio-selective amidase, and even at a high concentration of substrate of about 3.07 M (400 g / L) Very fast response rate, 100% ee The high purity optical specificity of was shown, and the conversion rate of 50% of the theoretical racemic tert-leucineamide was shown for the high concentration of racemic tert-leucineamide (400 g / L, about 3 M concentration). In addition, it exhibits high temperature stability in which the reaction proceeds rapidly even at a high temperature of 60 ° C., and has even activity at neutral to weak alkali pH. Since the LEAA protein of the present invention shows excellent stability against external reaction conditions, it can be seen that it can be advantageously used for the preparation of enantio-selective amino acids.

도 1은 본 발명의 재조합 플라스미드의 구조를 나타낸 도이다.1 is a diagram showing the structure of a recombinant plasmid of the present invention.

도 2는 tert-류신 라세믹 혼합물과 본 발명의 아미다제를 사용하여 라세믹 tert-류신 아미드를 L형 에난티오-선택적으로 가수분해한 후의 L-tert-류신의 HPLC 비교 그래프이다.Figure 2 is an HPLC comparison graph of L-tert-leucine after L-entio-selective hydrolysis of racemic tert-leucine amide using tert-leucine racemic mixture and the amidase of the present invention.

도 3은 본 발명의 재조합 효소균주의 pH에 따른 활성의 변화를 나타낸 도이다.Figure 3 is a diagram showing the change in activity according to the pH of the recombinant enzyme strain of the present invention.

도 4는 본 발명의 재조합 효소균주의 온도에 따른 활성의 변화를 나타낸 도이다.Figure 4 is a diagram showing the change in activity according to the temperature of the recombinant enzyme strain of the present invention.

도 5는 본 발명의 재조합 균체의 기질농도에 따른 기질전환률을 나타낸 도이다.5 is a diagram showing the substrate conversion rate according to the substrate concentration of the recombinant cells of the present invention.

<110> Samchully Pharm. Co., Ltd. <120> Enantioselective amidase specific to L-amino acid amide and DNA encoding the same <130> P09-073-SAM <160> 6 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 1 catatgtatc gaattcataa agacc 25 <210> 2 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 2 cgagctctat ttaatgtgaa atttac 26 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 3 gagcggataa caattcccac c 21 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 4 actcatccgc caaaacagcc a 21 <210> 5 <211> 915 <212> DNA <213> Bacillus cereus <220> <221> gene <222> (1)..(915) <223> DNA of L-specific enantioselective amidase <400> 5 atgtatcgaa ttcataaaga ccatatcatt tactcaatgt caccagaaaa taagccttgt 60 atggaagtgg aaattgggag cagtcttgta tttgaaacat atgattgctt tgaaaatcaa 120 atcgattctg aagatgttgt gtttcaagaa ttagattgga accgaattaa tccagcgact 180 ggacctgtat atgttaaagg agcagaacct ggcgatatat tagccgtaac gattgaaaag 240 attaaaattg cagagcaggg cgttttaact acaggtgcaa acctcggtgt aatagggaat 300 gagttaaatg aaaatacagt gaaaattgtc ccaatacata atgaacatgt tttgttttca 360 agtgaactac aaatcccgat taatccaatg attggggtaa ttggtattgc accgaaagaa 420 gagagcattt catgtggcac accgcatgat cacggcggga atatggactg taaagaaatt 480 aaagaaggaa caacattact actaccagtt aatgtcccag gagcactatt agcgttaggt 540 gatttacacg cagcaatggg ggatggtgaa attggggtta gtggagtaga ggttgctggt 600 gaggtaactg taacagttca aattataaaa gggaaaaaat ggccactacc aatggctatt 660 caaaaagaaa aagtaatgac gattgcttca gaaaaattgc tagatgatgc agcaaatcgt 720 gctgtacgta atatggtgac atttttacat gaagaattag caatgtctaa agctgatgca 780 acgcttttat tatcggcagc aggtaattta aaagtttgcc aagttgtgga tccgttgaaa 840 acggcgcgta tggaattagg gatggattat gtggagaaac taggatttac ttttagtaaa 900 tttcacatta aatag 915 <210> 6 <211> 304 <212> PRT <213> Bacillus cereus <220> <221> CHAIN <222> (1)..(304) <223> polypeptide of L-specific enantioselective amidase <400> 6 Met Tyr Arg Ile His Lys Asp His Ile Ile Tyr Ser Met Ser Pro Glu 1 5 10 15 Asn Lys Pro Cys Met Glu Val Glu Ile Gly Ser Ser Leu Val Phe Glu 20 25 30 Thr Tyr Asp Cys Phe Glu Asn Gln Ile Asp Ser Glu Asp Val Val Phe 35 40 45 Gln Glu Leu Asp Trp Asn Arg Ile Asn Pro Ala Thr Gly Pro Val Tyr 50 55 60 Val Lys Gly Ala Glu Pro Gly Asp Ile Leu Ala Val Thr Ile Glu Lys 65 70 75 80 Ile Lys Ile Ala Glu Gln Gly Val Leu Thr Thr Gly Ala Asn Leu Gly 85 90 95 Val Ile Gly Asn Glu Leu Asn Glu Asn Thr Val Lys Ile Val Pro Ile 100 105 110 His Asn Glu His Val Leu Phe Ser Ser Glu Leu Gln Ile Pro Ile Asn 115 120 125 Pro Met Ile Gly Val Ile Gly Ile Ala Pro Lys Glu Glu Ser Ile Ser 130 135 140 Cys Gly Thr Pro His Asp His Gly Gly Asn Met Asp Cys Lys Glu Ile 145 150 155 160 Lys Glu Gly Thr Thr Leu Leu Leu Pro Val Asn Val Pro Gly Ala Leu 165 170 175 Leu Ala Leu Gly Asp Leu His Ala Ala Met Gly Asp Gly Glu Ile Gly 180 185 190 Val Ser Gly Val Glu Val Ala Gly Glu Val Thr Val Thr Val Gln Ile 195 200 205 Ile Lys Gly Lys Lys Trp Pro Leu Pro Met Ala Ile Gln Lys Glu Lys 210 215 220 Val Met Thr Ile Ala Ser Glu Lys Leu Leu Asp Asp Ala Ala Asn Arg 225 230 235 240 Ala Val Arg Asn Met Val Thr Phe Leu His Glu Glu Leu Ala Met Ser 245 250 255 Lys Ala Asp Ala Thr Leu Leu Leu Ser Ala Ala Gly Asn Leu Lys Val 260 265 270 Cys Gln Val Val Asp Pro Leu Lys Thr Ala Arg Met Glu Leu Gly Met 275 280 285 Asp Tyr Val Glu Lys Leu Gly Phe Thr Phe Ser Lys Phe His Ile Lys 290 295 300 <110> Samchully Pharm. Co., Ltd. <120> Enantioselective amidase specific to L-amino acid amide and DNA          encoding the same <130> P09-073-SAM <160> 6 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 1 catatgtatc gaattcataa agacc 25 <210> 2 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 2 cgagctctat ttaatgtgaa atttac 26 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 3 gagcggataa caattcccac c 21 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 4 actcatccgc caaaacagcc a 21 <210> 5 <211> 915 <212> DNA <213> Bacillus cereus <220> <221> gene (222) (1) .. (915) <223> DNA of L-specific enantioselective amidase <400> 5 atgtatcgaa ttcataaaga ccatatcatt tactcaatgt caccagaaaa taagccttgt 60 atggaagtgg aaattgggag cagtcttgta tttgaaacat atgattgctt tgaaaatcaa 120 atcgattctg aagatgttgt gtttcaagaa ttagattgga accgaattaa tccagcgact 180 ggacctgtat atgttaaagg agcagaacct ggcgatatat tagccgtaac gattgaaaag 240 attaaaattg cagagcaggg cgttttaact acaggtgcaa acctcggtgt aatagggaat 300 gagttaaatg aaaatacagt gaaaattgtc ccaatacata atgaacatgt tttgttttca 360 agtgaactac aaatcccgat taatccaatg attggggtaa ttggtattgc accgaaagaa 420 gagagcattt catgtggcac accgcatgat cacggcggga atatggactg taaagaaatt 480 aaagaaggaa caacattact actaccagtt aatgtcccag gagcactatt agcgttaggt 540 gatttacacg cagcaatggg ggatggtgaa attggggtta gtggagtaga ggttgctggt 600 gaggtaactg taacagttca aattataaaa gggaaaaaat ggccactacc aatggctatt 660 caaaaagaaa aagtaatgac gattgcttca gaaaaattgc tagatgatgc agcaaatcgt 720 gctgtacgta atatggtgac atttttacat gaagaattag caatgtctaa agctgatgca 780 acgcttttat tatcggcagc aggtaattta aaagtttgcc aagttgtgga tccgttgaaa 840 acggcgcgta tggaattagg gatggattat gtggagaaac taggatttac ttttagtaaa 900 tttcacatta aatag 915 <210> 6 <211> 304 <212> PRT <213> Bacillus cereus <220> <221> CHAIN (222) (1) .. (304) <223> polypeptide of L-specific enantioselective amidase <400> 6 Met Tyr Arg Ile His Lys Asp His Ile Ile Tyr Ser Met Ser Pro Glu   1 5 10 15 Asn Lys Pro Cys Met Glu Val Glu Ile Gly Ser Ser Leu Val Phe Glu              20 25 30 Thr Tyr Asp Cys Phe Glu Asn Gln Ile Asp Ser Glu Asp Val Val Phe          35 40 45 Gln Glu Leu Asp Trp Asn Arg Ile Asn Pro Ala Thr Gly Pro Val Tyr      50 55 60 Val Lys Gly Ala Glu Pro Gly Asp Ile Leu Ala Val Thr Ile Glu Lys  65 70 75 80 Ile Lys Ile Ala Glu Gln Gly Val Leu Thr Thr Gly Ala Asn Leu Gly                  85 90 95 Val Ile Gly Asn Glu Leu Asn Glu Asn Thr Val Lys Ile Val Pro Ile             100 105 110 His Asn Glu His Val Leu Phe Ser Ser Glu Leu Gln Ile Pro Ile Asn         115 120 125 Pro Met Ile Gly Val Ile Gly Ile Ala Pro Lys Glu Glu Ser Ile Ser     130 135 140 Cys Gly Thr Pro His Asp His Gly Gly Asn Met Asp Cys Lys Glu Ile 145 150 155 160 Lys Glu Gly Thr Thr Leu Leu Leu Pro Val Asn Val Pro Gly Ala Leu                 165 170 175 Leu Ala Leu Gly Asp Leu His Ala Ala Met Gly Asp Gly Glu Ile Gly             180 185 190 Val Ser Gly Val Glu Val Ala Gly Glu Val Thr Val Thr Val Gln Ile         195 200 205 Ile Lys Gly Lys Lys Trp Pro Leu Pro Met Ala Ile Gln Lys Glu Lys     210 215 220 Val Met Thr Ile Ala Ser Glu Lys Leu Leu Asp Asp Ala Ala Asn Arg 225 230 235 240 Ala Val Arg Asn Met Val Thr Phe Leu His Glu Glu Leu Ala Met Ser                 245 250 255 Lys Ala Asp Ala Thr Leu Leu Leu Ser Ala Ala Gly Asn Leu Lys Val             260 265 270 Cys Gln Val Val Asp Pro Leu Lys Thr Ala Arg Met Glu Leu Gly Met         275 280 285 Asp Tyr Val Glu Lys Leu Gly Phe Thr Phe Ser Lys Phe His Ile Lys     290 295 300  

Claims (11)

(1) 서열번호 6으로 표시되는 아미노산 서열, 또는 (2) 서열번호 6으로 표시되는 아미노산 서열에서 1개 또는 복수개의 아미노산이 결실, 치환, 또는 부가된 아미노산 서열을 포함하는, L형 아미노산 아미드의 아미드결합을 에난티오-선택적으로 가수분해하는 에난티오-선택적 아미다제 효소활성을 갖는 단백질. L-type amino acid amide comprising (1) an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 or (2) an amino acid sequence in which one or a plurality of amino acids are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 A protein having enantio-selective amidase enzymatic activity that enantio-selectively hydrolyzes an amide bond. 제1항에 있어서, 서열번호 6으로 표시되는 아미노산 서열에서 1개 또는 복수개의 아미노산이 결실, 치환 또는 부가된 아미노산 서열을 포함하는 단백질이 서열번호 6과 적어도 95% 이상 상동성을 갖는 단백질.The protein of claim 1, wherein the protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 has at least 95% homology with SEQ ID NO. 6. 제1항의 단백질을 코딩하는 염기서열을 포함하는 DNA.DNA comprising a nucleotide sequence encoding the protein of claim 1. 제3항의 DNA가 도입된 재조합 벡터.Recombinant vector in which the DNA of claim 3 is introduced. 제4항에 있어서, 발현벡터가 기탁번호 KCCM-10320의 pFRPT인 재조합 벡터.The recombinant vector of claim 4, wherein the expression vector is pFRPT of Accession No. KCCM-10320. 제4항 또는 제5항의 재조합 벡터로 형질전환된 재조합 미생물.A recombinant microorganism transformed with the recombinant vector of claim 4. 제6항에 있어서, 기탁번호 KCCM11021P 인 재조합 미생물.The recombinant microorganism according to claim 6, which is Accession No. KCCM11021P. 제1항의 단백질과 라세믹 아미노산아미드 혼합물을 작용시켜 L형 아미노산아미드를 L형 아미노산으로 전환시키는 L형 아미노산의 제조방법.A method for producing an L-type amino acid by converting an L-type amino acid amide into an L-type amino acid by acting a mixture of the protein of claim 1 and the racemic amino acid amide. 제8항에 있어서, L형 아미노산 아미드가 하기 식(I)로 표시되는 L형 아미노산의 제조방법:The method for producing an L-type amino acid according to claim 8, wherein the L-type amino acid amide is represented by the following Formula (I): 식 (I)Formula (I)
Figure 112009056950266-PAT00003
Figure 112009056950266-PAT00003
(식 중, R1은 수소; 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 히드록시기, 메톡시기, 머캅토기, 메틸 머캅토기, 아미노기, 구아닐기, 카르복시기, 카르복사미드기, 할로겐기, 페닐기, 히드록시페닐기, 또는 이미다졸릴기에서 선택된 하나 이상의 기로 치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 히드록시기, 메톡시기, 머캅토기, 메틸머캅토기, 아미노기, 구아닐기, 카르복시기, 카르복사미드기 또는 할로겐기에서 선택된 하나 이상의 기로 치환된 페닐기; 인돌기 또는 이미다졸릴기의 복소환기; 또는 히드록시기, 메톡시기, 머캅토기, 메틸머캅토기, 아미노기, 구아닐기, 카르복시기, 카르복사미드기 또는 할로겐기에서 선택된 하나 이상의 기로 치환된 인돌기 또는 이미다졸릴기임). (Wherein R 1 is hydrogen; alkyl group having 1 to 4 carbon atoms; hydroxy group, methoxy group, mercapto group, methyl mercapto group, amino group, guanyl group, carboxyl group, carboxamide group, halogen group, phenyl group, hydroxyphenyl group, Or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms substituted with one or more groups selected from imidazolyl groups; one or more selected from hydroxy, methoxy, mercapto, methylmercapto, amino, guanyl, carboxyl, carboxamide or halogen groups A phenyl group substituted with a group; a heterocyclic group of an indole group or an imidazolyl group; or substituted with one or more groups selected from hydroxy group, methoxy group, mercapto group, methyl mercapto group, amino group, guanyl group, carboxyl group, carboxamide group or halogen group Indole group or imidazolyl group).
제 8항에 있어서, 라세믹 아미노산 아미드가 라세믹 tert-류신 아미드이고 L형의 아미노산이 L-tert-류신인 방법.9. The method of claim 8 wherein the racemic amino acid amide is racemic tert-leucine amide and the L-type amino acid is L-tert-leucine. 제1항에 기재된 서열번호 6으로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 단백질의 발현능을 가지고, 기탁번호 KCCM 11020P 인 바실러스 세레우스 E306.Bacillus cereus E306 which has the expression ability of the protein containing the amino acid sequence shown by sequence number 6 of Claim 1, and has accession number KCCM 11020P.
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