WO2002086127A1 - Acylase gene - Google Patents

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WO2002086127A1
WO2002086127A1 PCT/JP2002/003755 JP0203755W WO02086127A1 WO 2002086127 A1 WO2002086127 A1 WO 2002086127A1 JP 0203755 W JP0203755 W JP 0203755W WO 02086127 A1 WO02086127 A1 WO 02086127A1
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amino acid
acid sequence
seq
acylase
gene
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PCT/JP2002/003755
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Akiko Okubo
Tetsuya Nagaoka
Shinichi Yokota
Eisaku Konishi
Tetsu Kakutani
Original Assignee
Kaneka Corporation
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/85Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
    • C12N15/86Viral vectors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/87Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation
    • C12N15/88Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation using microencapsulation, e.g. using amphiphile liposome vesicle

Definitions

  • the present invention relates to a gene having a DNA encoding Xanthomonas genus ⁇ -ratatum acylase, a protein predicted from the nucleotide sequence of the gene, an acylase encoded by the gene, a recombinant vector having the gene, And a method for producing the enzyme, which provides a transformant containing the recombinant vector.
  • ⁇ -lactam antibiotics The basic substance of ⁇ -lactam antibiotics is obtained by fermentation in principle.
  • Fungi such as genus Penicillium and Cephalosporium are used as raw materials for ⁇ -ratatam antibiotics such as penicillin G (PenG), penicillin V (PenV), and cephalosporin C. Used for manufacturing. These fermentation products are starting materials for almost all commonly marketed penicillins and cephalosporins.
  • 6-aminodianilic acid 6-aminodianilic acid
  • peresirin G acylase benzinorepenicillin amide hydrolase, also known as penicillin G amidase, EC3.5-11
  • This enzyme is used industrially for the production of 7-aminodeacetoxycephalosporanic acid (7-ADCA) from phenylacetyl-7-aminodeacetoxycephalosporanic acid, which is usually produced chemically from PenG.
  • 7-ADCA 7-aminodeacetoxycephalosporanic acid
  • PenG phenylacetyl-7-aminodeacetoxycephalosporanic acid
  • PenG Used for Semi-synthetic penicillins and cephalosporins produced by the chemical reaction of 6-APA, 7-ACA, and 7-ADCA, which are ⁇ -latatum nuclei, with side-chain compounds, It forms an important market for antibiotics.
  • hydrolases useful for desacylation in the production of ⁇ -latatum nuclei are classified as hydrolases based on the form of the chemical reaction. It is usually called “acylase” or “amidase”. However, not all acylases recognize ⁇ -lactam antibiotics as substrates, and are further identified as “ ⁇ -latatum acylases”.
  • Acylase activity refers to hydrolysis (deacylation) activity when the acyl group is converted to water, and catalyzes the transfer of the acyl group from the activated side chain substrate to a nucleophile as a reversible reaction. In this case, it refers to metastatic activity.
  • This chemical form is represented by the following general formula: That is, the properties of the chemical forms X and Y in the compound X-CO-NH-Y that is accepted as a substrate by the acylase are determined by the substrate specificity of the corresponding acylase.
  • X represents a side chain
  • Y represents an acyl ceptor group.
  • X-CO- represents a phenylacetyl side chain
  • -HY represents 6-APA.
  • ⁇ -lactam acylase is classified as follows in terms of substrate specificity and molecular characteristics (Process Biochemistry, 27, 131, 1992, World I Microbiology & Biotechnology, 10, 129, 1994).
  • ⁇ -Ratatam acylase is roughly classified into penicillin acylase and cephalosporin acylase, and penicillin acylase is further subdivided into penicillin V acylase, penicillin G acylase, and ampicillin acylase, and cephalosporin acylase is And cephalosporin acylase and glutarinole-7-ACA (GL-7-ACA) acylase.
  • penicillin V acylase forms a subunit tetramer with a molecular weight of 35 KDa.
  • Penicillin G acylase forms a heterodimer consisting of a small subunit ( ⁇ : 16-26 kDa) and a large subunit ( : 54-66 kDa). Ampicillin acylase forms a homodimer with a molecular weight of 72 kDa.
  • GL-7-ACA acylase is also known to form a heterodimer.
  • the acylase gene sequence of a microorganism encoding penicillin G acylase has been elucidated. That is, E. coli (Nucleic Acids Res., 14 (14), 5713, 1996), Kluyver a citroohila (Gene, 49, 69, 1986), Alcaligenes fuecalis (Alcaligen) es faecalis) (Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-228073), Providencia rettgeri (DNA seq., 3, 195, 1992), Arthrobacter viscosus (Appl. Environ.
  • ⁇ -lactam acylase possessed by Xanthomonas citri is also referred to as mono-amino acid ester hydrolase because of its high substrate specificity to ⁇ -amino acid conjugates (Jpn. J. Antibiot., 30S, S-230, 1977, JP-A-47-25388). It has been reported that this enzyme has a homotetramer structure of 280 kDa with a monomer of 72 kDa as a subunit (Agric. Biol. Chem., 44, 1069, 1980). The gene sequence has not been reported.
  • an enzyme such as ⁇ ⁇ esillin G acylase ⁇ cephalosporin acylase, in which a single precursor polypeptide chain is translated first and then enzymatically digested to exhibit a heterodimer structure of ⁇
  • genes have been isolated from many microorganisms, no amino acid sequence or DNA sequence has been reported for an enzyme that has a homotetramer structure of Xanthomonas citri. It has also been reported that Pseudomonas melanogenum acylase has a homodimeric structure (Biochim. Biophys. Acta, 1040, 12, 1990). There is no report on DNA sequence.
  • GL-7-ACA acylase of Bacillus laterosporus has been cloned (J. Bacteriol., 173, 7848, 1991), and forms the same group as Xanthomonas citri ⁇ -lactam synthase.
  • many acylases having a heterodimeric structure have been reported. That is, E.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a Xanthomonas genus] 3-lactam acylase protein, a gene encoding the acylase protein, a recombinant vector having the gene, and a transformant containing the recombinant vector. Is to provide.
  • the Xanthomonas citri ⁇ -lactamacylase enzyme of the present invention may be any of the reported E. coli penicillin G acylases (Nucleic Acids Res., 14 (14), 5713, 1996), Cruibera Citrophilia (Klu wasa citrophila) penicillin G acylase (Gene, 49, 69, 1986), alkali Genes faecalis penicillin G acylase (Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-228073), Providencia rettgeri penicillin G acylase (DNA seq., 3, 195, 1992), Alice's mouth patricer Viscosus (Arthrobacter viscosus) Acylase (Appl. Environ.
  • Microbiol., 54, 2603, 198 8 Arcaeoglobus fulgidus Penicillin Asilase (Nature, 390, 364, 1997), Batinoles Megaterium Penicillin G. Ems. , 125, 287, 1995), Pseudomonas C427 GL-7-ACA acylase (J. Ferment. Bioeng., 77, 591, 1994), Pseudomonas GK16 cephalosporin acylase (J. Bacteriol., 163) , 1222, 1985), Pseudomonas s SE83 cephalosporin acylase (J. Bacteriol., 169, 5821, 1987) does not show any characteristic homology with the gene sequence. In addition, there is no report on the DNA sequence or X-amino acid sequence of Xanthomonas citri ⁇ -lactam acylase carried out using these homologous probes.
  • the Xanthomonas citri-ratatum acylase gene was cloned to determine the DNA base sequence represented by SEQ ID NO: 1.
  • the open reading frame of this gene was found to consist of 1914 bases and encode a protein with a molecular weight of 71 kDa consisting of the 637 amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.
  • the gene was expressed in a host, and it was confirmed that the gene had an acylation activity.
  • the present invention was completed.
  • the present invention relates to a gene consisting of a DNA encoding a protein having the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, Alternatively, a gene consisting of a DNA encoding a protein having an amino acid sequence in which several amino acids have been deleted, substituted and / or added, and having an acylase activity, and further, in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1,
  • the nucleotide sequence corresponding to the portion encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 relates to a gene consisting of DNA encoding the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
  • the present invention also relates to the above gene isolated from the genus Xan thomonas.
  • the present invention relates to a polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding a protein having the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2;
  • Several amino acids A polynucleotide consisting of a deleted, substituted and / or added amino acid sequence and comprising a nucleotide sequence encoding a protein having acylase activity; in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, an amino acid represented by SEQ ID NO: 2
  • the present invention relates to a recombinant protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 in which one or several amino acids have been deleted, substituted and Z or added. And a recombinant protein having acylase activity.
  • the present invention also relates to the above-mentioned gene which is under the control of a transcription regulatory sequence contained in the gene; a translation regulatory sequence contained in the gene; a regulation comprising a transcriptional and / or translational regulatory sequence; A gene in which one or both of the sequences are replaced by other transcriptional and / or translational regulatory sequences, each obtained from the same or different biological force.
  • the present invention provides a recombinant vector comprising one or more of the above genes; a transformant containing the above-described recombinant vector; a transformant wherein the transformed host is a Gram-negative microorganism; The present invention relates to the above-mentioned transformant.
  • the present invention provides a method for producing an acylase, comprising culturing the transformant and recovering an acylase; an acylase comprising an amino acid sequence encoded by the polynucleotide; culturing the transformant; Immobilized acylase obtained by immobilizing the mixed culture of the cells or the disrupted cells; preparing the above-mentioned recombinant vector, transforming the host with the vector, and transforming the resulting transformant And a method for producing or enhancing the production of acylase in a transformant.
  • genes described here are a region that encodes amino acids, a region that is transcribed into RNA 5 'upstream and 3' downstream, and regulatory regions that are involved in the execution and efficiency of transcription and translation even in regions outside this region. Indicates an area that includes
  • Xanthomonas citri derived from Xanthomonas citri is abbreviated as Xanthomonas citri ⁇ -latataamylase gene (xcacy) and the expression polypeptide of the xcacy gene as XCACY.
  • a protein having the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and one or several amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 A protein comprising an amino acid sequence in which an acid has been deleted, substituted, and / or added, and having an acylase activity is provided.
  • a gene having a DNA encoding a protein consisting of the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and one or several amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 A gene comprising a DNA having a deletion, substitution, Z or addition of an amino acid sequence and encoding a protein having acylase activity (hereinafter, also referred to as “DNA mutant”). You.
  • the gene is preferably isolated from the genus Xanthomonas. More preferably Xanthomonas citri (Xanthomonas citri), more preferably those isolated from Xanthomonas citri (Xanthomonas citri) IFO 3 ⁇ 35 strain.
  • an amino acid sequence j substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 encodes a protein having the same activity in nature, and is identical to the entire amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. Means an amino acid sequence having a degree of homology of about 80% or more, preferably about 90% or more as a whole on average.
  • a DNA mutant can be prepared from a DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 by a method known in the art.
  • Such operations include, for example, site-directed mutagenesis, point mutation, deletion, duplication, inversion, translocation, degeneracy of the genetic code, etc. Conservative changes.
  • Acylase activity refers to the hydrolysis (deacylation) activity when an acyl group is converted to water, and catalyzes the transfer of the acyl group from an activated side chain substrate to a nucleophile as a reversible reaction. In some cases, it refers to metastatic activity.
  • hydrolysis activity 1 unit is the amount of enzyme that catalyzes the hydrolysis of 1 / z mole of Dp-hydroxyphenyldaricin methyl ester (HPGOMe) per minute. In this case, one unit is the amount of enzyme that synthesizes 1 mole of amoxicillin per minute, and quantification can be performed using HPLC or the like.
  • the nucleotide sequence corresponding to the portion encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. It may be a gene consisting of DNA encoding an amino acid sequence. That is, the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 contains a DNA encoding the same amino acid as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. Further, the present invention provides the following polynucleotides.
  • the polynucleotide isolated from the genus Xanthomonas; SEQ ID NO: 5 An amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence shown A polynucleotide comprising a
  • the recombinant protein of the present invention may be a recombinant protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, or may have one or several amino acids deleted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
  • a recombinant protein comprising an amino acid sequence substituted and / or added and having an acylase activity hereinafter, also referred to as “mutant protein”.
  • the mutant protein includes a protein encoded by the above-described DNA mutant, and a conservative or semi-conservative change in the amino acid sequence without changing the basic ⁇ -latatum acylase activity (for example, proteins in which amino acids having an aliphatic chain such as glycine, palin, leucine, and isoleucine are substituted, and amino acids having an aromatic chain such as phenylalanine, tyrosine, and tryptophan are substituted).
  • amino acids having an aliphatic chain such as glycine, palin, leucine, and isoleucine
  • amino acids having an aromatic chain such as phenylalanine, tyrosine, and tryptophan are substituted.
  • the present invention also provides a transcription regulatory sequence and a translation regulatory sequence contained in the above-described gene of the present invention.
  • the transcription regulatory sequence is a sequence containing ttgaca at positions 164 to 169 of SEQ ID NO: 1, and a sequence containing tacagt at positions 194 to 199 in SEQ ID NO: 1.
  • the translation control sequence is a sequence containing cggagtcgt at positions 221 to 229 of SEQ ID NO: 1.
  • the present invention is under the control of a regulon containing transcription and / or translation regulatory sequences, wherein one or both of the regulatory sequences are associated with other transcription and / or translation regulatory sequences, each obtained from the same or different organism. Provide the gene that has been replaced.
  • other transcription regulatory sequences and translation regulatory sequences obtained from the same or different organisms are not particularly limited as long as they can express the gene of the present invention, and are known in the art. Things are used.
  • a recombinant vector comprising one or more of the above-described genes of the present invention. Also provided is a transformant containing the recombinant vector. This recombinant vector is prepared by ligating the gene of the present invention into an expression vector cut with an appropriate restriction enzyme.
  • the transformed host used for the production of the transformant is not particularly limited, and examples thereof include gram-negative microorganisms and gram-positive microorganisms.
  • Gram shade Examples of the sexual microorganism include the genus Escherichia and the genus Pseudomonas, and examples of the gram-positive microorganism include the genus Bacillus and the genus Streptomyces.
  • the present invention provides a vector containing an acylase gene, which has been manipulated with respect to the above-mentioned control sequence (transcriptional and / or translational control sequence), and a transformant containing the vector.
  • a method for producing an acylase which comprises culturing the above transformant and collecting an acylase, that is, culturing a transformant encoding an acylase, and recovering an isolated form of acylase
  • An acylase comprising an amino acid sequence encoded by the polynucleotide; an immobilized acylase obtained by culturing the transformant and immobilizing a mixed culture of the cells or a crushed product of the cells; . Further, preparing the recombinant vector, transforming the host with the vector, cloning and selecting the obtained transformant, producing acylase in the transformant or enhancing the production thereof. Provide a way to
  • the transformant can express the trait of the introduced recombinant DNA by culturing it in a usual nutrient medium. If the recombinant DNA has properties derived from gene DNA or vector DNA, the drug (for example, kanamycin, neomycin, kucamramphenicol, tetracycline, etc.) can be captured in the culture medium according to the properties. I don't care.
  • the drug for example, kanamycin, neomycin, kucamramphenicol, tetracycline, etc.
  • culture may be performed using a normal medium.However, if necessary, addition of IPTG (isopropylthio-j3-D-galactoside) or the like may be performed. However, treatment for enzyme induction can also be performed.
  • IPTG isopropylthio-j3-D-galactoside
  • the medium used for culturing the transformed strain is usually a carbon source (eg, carbohydrates such as Dalcose sucrose, organic acids such as acetic acid, alcohols, etc.), a nitrogen source (eg, ammonia gas, ammonia).
  • a carbon source eg, carbohydrates such as Dalcose sucrose, organic acids such as acetic acid, alcohols, etc.
  • a nitrogen source eg, ammonia gas, ammonia
  • examples of the medium include ordinary media containing water, ammonium salt, etc.) and inorganic ions (eg, phosphate ion, magnesium ion, potassium ion, iron ion, etc.).
  • vitamins, amino acids, etc. The addition of organic micronutrients often results in favorable results.
  • the form in which the acylase enzyme is allowed to act is a culture solution, cells, treated cells, immobilized cells, enzymes extracted from cells, immobilized cells of the transformed strain. Enzymes and the like can be mentioned. These can be used in large-scale acylation or acylation processes.
  • Examples of the treated cells include crude extracts, freeze-dried cultured cells, dried acetone, cells treated with lysozyme, and cells disrupted by ultrasonication.
  • these cells, processed cells, cell-free enzyme extract, and purified enzyme can be immobilized by a known method.
  • the immobilization can be performed by a method known to those skilled in the art, such as a crosslinking method, a covalent bonding method, a physical adsorption method, an inclusive method, or the like.
  • a crosslinking method such as a crosslinking method, a covalent bonding method, a physical adsorption method, an inclusive method, or the like.
  • the immobilization method for example, the method described in WO96 / 20275 is referred to.
  • phenol formaldehyde anion exchange resin such as Duolite A568 or DS17186 (Rohm and Haas Co., Ltd.), Amberlite IRA935, IRA945, IRA901 (Rohm and And Haas Co., Ltd. Trademark), Lewatit OC1037 (Bayer: registered trademark), Diaion EX-05 (Mitsubishi Chemical: registered trademark), and other polyanionic resins, and various anions having a functional group of amine-ammonium salt or jetanolamine type. Exchange resins are suitable. Other, DE
  • a support such as AE-cellulose can also be used.
  • a cross-linking agent is usually used in order to make the enzyme adsorption more robust and stable, but a preferable example is dataraldehyde.
  • the enzyme to be used not only the purified enzyme but also those having various degrees of purification, such as bacterial cells, processed bacterial cells, and cell-free enzyme extracts, can be used.
  • a usual adjustment method such as adding a support to the cell fluid or the enzyme solution, stirring and adsorbing the mixture, and then performing a crosslinking treatment can be used.
  • FIG. 1 shows a restriction map of PUCXC4 containing the gene region of Xanthomonas citri p-lactam acylase.
  • FIG. 2 shows the construction of the recombinant vector.
  • B medium peptone 5 g / I, I over strike E Tasuto lacto 5 g / l, K 2 HP0 4 2 g / l, Shiyukurosu 20 g / l, MgCl 2 ⁇ 6H 2 0 1 g / l, sodium glutamate 2 g / l, FeS0 4 ⁇ 7H 2 0 0.1 g / l, pH 7.2
  • LB medium Bacto-tryptone 10 g / l, yeast extract 5 g / l, NaC 15 g / l, pH 7.0
  • Xanthomonas citri IF03835 strain was used as a donor strain of Xanthomonas citri ⁇ -lactam acylase gene.
  • E. coli DH5 strain and E. coli HB101 strain were used as hosts for recombinant plasmids.
  • Acylase activity is the activity of hydrolysis (deacylation) when the acyl group is converted to water, and the transfer of the acyl group from the activated side chain substrate to a nucleophile as a reversible reaction. In the case of catalyzing, it refers to transfer activity.
  • hydrolytic activity one unit is the amount of enzyme that catalyzes the hydrolysis of 1 ⁇ mole of D-p-hydroxyphenylglycine methyl ester (HPGOMe) per minute.
  • HPGOMe D-p-hydroxyphenylglycine methyl ester
  • transfer activity one cut is the amount of enzyme that synthesizes 1 ⁇ mole of amoxicillin per minute.
  • HPGOMe ⁇ HC1 was dissolved in 30 mM KPB (pH 8.0) to a concentration of 0.5% to prepare a substrate solution.
  • the cells or the crude enzyme solution were suspended in the substrate solution, and reacted with shaking at 30 ° C for 4 hours.
  • the reaction was stopped by adding IN20 to 1/20 volume of the substrate solution.
  • 6-APA and HPGOMe ⁇ HC1 were dissolved in 30 mM KPB (pH 6.0) to a concentration of 0.5% to prepare a substrate solution.
  • the cells or the crude enzyme solution were suspended in the substrate solution and reacted while shaking at 30 ° C for 4 hours.
  • the reaction was stopped by adding IN20 to 1/20 volume of the substrate solution. Detection using thin layer chromatography (TLC)
  • Amoxicillin in the cell reaction and the crude enzyme reaction was detected by thin-layer chromatography.
  • the reaction solution was centrifuged to recover the supernatant, diluted 10-fold with the mobile phase, and measured by HPLC.
  • the analysis conditions were as follows: Cosmosil 5C18 AR (Nacalai Tester) was used for the column, the mobile phase was 1% acetonitrile / 50 mM KPB ( ⁇ 5. ⁇ ), the flow rate was 1.0 ml / min, the column temperature was 35 ° C, and the measurement wavelength was 225 Performed in nm. The peak was identified using a standard, and amoxicillin trihydrate (Wako Pure Chemical Industries) was used as a standard for amoxicillin.
  • Xanthomonas citri IF038 3 3 5 shares B medium 0.
  • the following operations were performed at 4 ° C.
  • the cells were collected by centrifugation, suspended in 0.1 M Tris-HCl (pH 8.0), EDTA '2Na was added at 4.7 g / l, and lysozyme was added at 0.13 g / 1, followed by stirring for a while.
  • CM Sepharose CL cation exchange gel chromatography
  • the XCACY protein obtained by the purification method of Example 1 above was limitedly degraded with lysylendopeptidase, and the amino acid sequence of the peptide fragment was determined.
  • a buffer (10 mM Tris-HC1 (pH 9.0), 4 M Urea)
  • Lysyl endopeptidase to 1/50 volume of the XCACY protein, and add at 37 ° C for 6 hours. Reacted.
  • Peptides were fractionated on a reversed-phase column (YMC-Pack PROTEIN-RP (YMC)) and analyzed using a Model 49X protein sequencer (Applied Biosystems). The obtained amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 3.
  • Xanthomonas citri IF0 383 5 strain 10-20 kbp fractions
  • Genomic DNA was isolated and digested with EcoRI, and a material obtained by Kuroyungu the EcoRI and alkaline phosphatase Fataze (CIAP) treated pUC19 plasmid, I E. coli DH5 o! Strain, and spread on an L-Amp plate (LB medium supplemented with 15 g / l bactoagger and 50 mg / 1 ampicillin). 37 The cells were cultured at ° C. A colony of this plate was replicated on a nylon membrane, and cultured until the colony became a suitable size, and the cells were lysed to prepare a filter.
  • SEQ ID NO: 3 Using the amino acid sequence contained in SEQ ID NO: 3 and encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 4: XI oligonucleotide as a probe, colony hybridization was performed.
  • Gene Images 3'-oligolabelling (Amersham Pharmacia Biotech) fluorescently labels the 3 ends of the XI oligonucleotide, and a 50 ° C hybridization buffer (5 X SSC, 0.1% sodium dodecyl sulfate, 20-fold diluted liquid) Block (Amersham Fanoremasia Nanotech) and 0.5% dextran sulphate were hybridized.
  • the rooster sequence of the positive clones obtained above was subjected to sequencing by deoxy sequencing using the BigDye Terminator Cycle Seqensing FS Ready Reaction Kit (Applied Biosystems), and the ABI PRISM 310 Genetic Analyzer ( (Applied Biosystems).
  • the resulting ⁇ -ratatum acylase gene sequence is shown in SEQ ID NO: 1, and the predicted amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 2.
  • Example 5 Construction of Recombinant Vector of ⁇ -Latatam Acylase Gene A primer for creating an Nde I site at the start codon site of the lacZ gene of pUC19 plasmid was prepared and subjected to polymerase chain reaction (PCR).
  • a pUCNde plasmid was prepared by adding one NdeI site to the pUC19 plasmid.
  • the pTrc99A (Amersham Pharmacia Biotech) plasmid was also subjected to PCR in the same manner to prepare a pTrcNde plasmid in which the NcoI site was changed to an NdeI site.
  • a 2.0 kbp fragment obtained by cutting the pUCNde plasmid with NdeI and SspI and a 0.6 kbp fragment obtained by cutting the pTrcNde plasmid with NdeI and SspI were ligated to prepare pUCNT plasmid.
  • the kanamycin resistance gene was amplified by PCR using the 1.8 kbp fragment obtained by digesting the pUCNT plasmid with CrflO I and Ssp I and the pKC7 plasmid (Gene, 7, 79, 1979) as a template to have Crfl 0 I and Ssp I sites.
  • a kbp fragment was prepared and ligated to prepare pUCNTkmTn5 (kam plasmid.
  • PCR was performed using the X45-Nde I primer (GGAATTCCA TATGCGCCGCCTTGCCACCTGC) and the X38-Bam HI primer (CGCGGATCCTC AA CGTACCGGCAGACTGA) to amplify the CDS fragment.
  • This CDS fragment was cloned into the Nde I site and the Bam HI site of the pUCNTkmTn5 (kam r ) plasmid vector to obtain pUCNTkmTn5-XC.
  • the construction of this recombinant vector is shown in FIG. (Example 6) Expression of ⁇ -latatum acylase gene
  • a strain obtained by transforming pUCNTkmTn5-XC plasmid into E. coli HB101 was prepared by adding kanamycin to LB medium at a concentration of 50 mg / 1, and heating at 30 ° C. ⁇ Cultivated.
  • the cells were collected by centrifugation, suspended in 30 mM PB, sonicated, and the supernatant was collected by centrifugation.SDS-PAGE electrophoresis revealed a band of about 70 kDa. As a result, it was confirmed that ⁇ -latatum acylase was expressed.
  • the protein was cross-linked by reacting for 1 minute to prepare an immobilized resin.
  • the ⁇ -lactam acylase gene derived from Xanthomonas citri can be ligated to an expression vector to obtain a recombinant vector, transformed, and expressed, so that ⁇ -lactam acylase can be efficiently prepared.
  • This ⁇ -ratatum acylase can be used in a large-scale deacylation group conversion step in an isolated or partially purified state.

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Abstract

It is intended to provide a xanthomonas g(b)lactam acylase protein, a gene encoding this protein, a recombination vector having this gene and a transformant containing this recombination vector. A β-lactam acylase gene of Xanthomonas citri is cloned and its DNA base sequence and an amino acid sequence deduced therefrom are determined. It is found out that the protein encoded by this gene is a protein consisting of 637 residues and having a molecular weight of 71 kDa and showing a β-lactam acylase activity.

Description

明細書  Specification
アシラーゼ遺伝子 技術分野  Acylase gene technology
本発明はキサントモナス (Xanthomonas) 属 β—ラタタムアシラーゼをコードす る DNAを有する遺伝子、 当該遺伝子の塩基配列から予想されるタンパク質、 当 該遺伝子によりコードされたアシラーゼ、 当該遺伝子を有する組換えベクター、 および当該糸且換えベクターを含む形質転換体を提供する当該酵素の製造方法に関 する。 背景技術  The present invention relates to a gene having a DNA encoding Xanthomonas genus β-ratatum acylase, a protein predicted from the nucleotide sequence of the gene, an acylase encoded by the gene, a recombinant vector having the gene, And a method for producing the enzyme, which provides a transformant containing the recombinant vector. Background art
β—ラクタム系抗生物質の基本となる物質は、 原理的に発酵により得られる。 ぺニシリゥム (Penicillium)属ぉよびセファロスポリゥム(Cephalosporium)属等の菌 類が、 ペニシリン G(PenG)、 ペニシリン V(PenV)およびセファロスポリン C等の β 一ラタタム系抗生物質の原料物質の製造に利用される。 これら発酵生成物は、 ほ とんど全ての一般的に販売されているぺニシリン類およびセファロスポリン類に 対する出発物質となっている。 PenG、 PenVあるいはセファロスポリン Cからァ ミ ド結合を開裂 (脱ァシル化) し、 半合成ペニシリン及びセファロスポリンのェ 業的生産の最も重要な中間体である 6-アミノぺニシラン酸 (6-APA)あるレヽは 7-ァ ミノセファロスポラン酸 (7-ACA) を生成するために、 ぺェシリン Gアシラーゼ (ペニシリン Gアミダーゼとも称されるベンジノレペニシリンアミ ドヒドロラーゼ、 EC3.5丄 11) が産業上使用されている。 この酵素は、 PenGから通常化学的に製造 されるフエニルァセチル -7-アミノデァセトキシセファロスポラン酸から、 7-ァ ミノデァセトキシセファロスポラン酸 (7-ADCA) への生産にも工業的に使用さ れている。 これら β—ラタタム母核である 6-APA、 7-ACA, 7-ADCAと側鎖化合物 との化学反応による合成により製造された半合成ぺニシリン類おょぴセファロス ポリン類が、 β—ラクタム系抗生物質の重要な市場を形成している。  The basic substance of β-lactam antibiotics is obtained by fermentation in principle. Fungi such as genus Penicillium and Cephalosporium are used as raw materials for β-ratatam antibiotics such as penicillin G (PenG), penicillin V (PenV), and cephalosporin C. Used for manufacturing. These fermentation products are starting materials for almost all commonly marketed penicillins and cephalosporins. Cleavage of the amide bond from PenG, PenV or cephalosporin C (deacylation), and the most important intermediates in the semi-synthetic penicillin and cephalosporin industrial production, 6-aminodianilic acid (6 -APA) Some resins are converted to peresirin G acylase (benzinorepenicillin amide hydrolase, also known as penicillin G amidase, EC3.5-11) to produce 7-aminocephalosporanic acid (7-ACA). Used in industry. This enzyme is used industrially for the production of 7-aminodeacetoxycephalosporanic acid (7-ADCA) from phenylacetyl-7-aminodeacetoxycephalosporanic acid, which is usually produced chemically from PenG. Used for Semi-synthetic penicillins and cephalosporins produced by the chemical reaction of 6-APA, 7-ACA, and 7-ADCA, which are β-latatum nuclei, with side-chain compounds, It forms an important market for antibiotics.
従来 β—ラタタム母核生産での脱ァシル化において有用な加水分解酵素は、 化 学反応の形態に基づくと加水分解酵素として分類されるが、 当該分野においては 通常 「アシラーゼ」 もしくは 「アミダーゼ」 と呼ばれている。 しかし、 全てのァ シラーゼが β—ラクタム系抗生物質を基質として認識するわけではないので、 さ らに 「β—ラタタムアシラーゼ」 として特定されている。 アシラーゼの活性とは、 ァシル基が水に転化される場合には加水分解 (脱ァシル) 活性をさし、 可逆反応 として活性化された側鎖基質から求核物質へのァシル基の転移を触媒する場合に は転移活性をさす。 この化学的形態は次の一般式によって表される。 即ち、 ァシ ラーゼによって基質として受け入れられる化合物 :X-CO-NH-Yにおける当該化学 的形態 Xおよび Yの特性は、 該当するアシラーゼの基質特異性によって決定され る。 Xは側鎖を表し、 一方 Yはァシルァクセプタ基を表している。 例えば、 PenG の場合 X-CO-はフエニルァセチル側鎖を表し、 かつ- H-Yは 6-APAを表している。 これを認識する β一ラタタムアシラーゼは、 脱ァシル化 ζァシル基転移の両方を 触媒することより、 現在 β—ラクタム系抗生物質の生産におけるァシル基転移反 応工程を化学合成から酵素法への転換での利用が注目されている。 Conventionally, hydrolases useful for desacylation in the production of β-latatum nuclei are classified as hydrolases based on the form of the chemical reaction. It is usually called "acylase" or "amidase". However, not all acylases recognize β-lactam antibiotics as substrates, and are further identified as “β-latatum acylases”. Acylase activity refers to hydrolysis (deacylation) activity when the acyl group is converted to water, and catalyzes the transfer of the acyl group from the activated side chain substrate to a nucleophile as a reversible reaction. In this case, it refers to metastatic activity. This chemical form is represented by the following general formula: That is, the properties of the chemical forms X and Y in the compound X-CO-NH-Y that is accepted as a substrate by the acylase are determined by the substrate specificity of the corresponding acylase. X represents a side chain, while Y represents an acyl ceptor group. For example, in the case of PenG, X-CO- represents a phenylacetyl side chain, and -HY represents 6-APA. Being able to recognize this, β-ratamyl acylase catalyzes both desacylation and transacylation, and has now shifted the process of transacylation in the production of β-lactam antibiotics from chemical synthesis to enzymatic methods. Its use in conversion is attracting attention.
β—ラクタムアシラーゼは、 基質特異性や分子的特徴において以下のように分 類されている (Process Biochemistry, 27, 131, 1992、 World I Microbiology & Biotechnology, 10, 129, 1994) 。 β—ラタタムアシラーゼは大きく分けて、 ペニシリンアシラーゼとセファロスポリンアシラーゼに分類され、 さらにぺニシ リンアシラーゼはぺニシリン Vアシラーゼとぺニシリン Gアシラーゼとアンピシ リンアシラーゼに細分類され、 セファロスポリンアシラーゼは、 セファロスポリ ンアシラーゼとグルタリノレ- 7- AC A (GL-7-ACA) アシラーゼに細分類される。 一般的にぺニシリン Vアシラーゼは分子量 35 KDaのサブュニットの 4量体を 形成している。 ぺニシリン Gアシラーゼは小サブュニット ( α : 16-26 kDa) と大 サブユニット ( :54-66 kDa) からなるヘテロ 2量体を形成している。 アンピシ リンアシラーゼは分子量 72 kDaのホモ 2量体を形成している。 一方 GL-7-ACAァ シラーゼもヘテロ 2量体を形成していることが知られている。 β-lactam acylase is classified as follows in terms of substrate specificity and molecular characteristics (Process Biochemistry, 27, 131, 1992, World I Microbiology & Biotechnology, 10, 129, 1994). β-Ratatam acylase is roughly classified into penicillin acylase and cephalosporin acylase, and penicillin acylase is further subdivided into penicillin V acylase, penicillin G acylase, and ampicillin acylase, and cephalosporin acylase is And cephalosporin acylase and glutarinole-7-ACA (GL-7-ACA) acylase. Generally, penicillin V acylase forms a subunit tetramer with a molecular weight of 35 KDa. Penicillin G acylase forms a heterodimer consisting of a small subunit (α: 16-26 kDa) and a large subunit ( : 54-66 kDa). Ampicillin acylase forms a homodimer with a molecular weight of 72 kDa. On the other hand, GL-7-ACA acylase is also known to form a heterodimer.
これらアシラーゼのうちペニシリン Gアシラーゼをコ一ドしている微生物のァ シラーゼ遺伝子配列が明らかにされている。 即ち、 ィー コリ (E. coli) (Nucle ic Acids Res., 14(14), 5713, 1996)、 クルイベラ シトロフィリア (Kluyver a citroohila) (Gene, 49, 69, 1986)、 アルカリゲネス フエカリス (Alcaligen es faecalis) (特開平 4-228073) 、 プロビデンシァ レテゲリ (Providencia rettg eri) (DNA seq., 3, 195, 1992)、 アリスロバクタ一 ビスコサス (Arthrobacter viscosus) (Appl. Environ. Microbiol., 54, 2603, 1988)、 ァーケォグロノ ス フルギダス (Archaeoglobus fulgidus) (Nature, 390, 364, 1997)、 バチ ルス メガテリゥム (Batilus megaterium) (FEMS Microbiol. Lett. 125, 287, 1995) 等である。 また、 ヘテロ 2量体構造を持つ GL-7-ACAアシラーゼは、 シ ユードモナス (Pseudomonas) sp. (J. Ferment. Bioeng., 77, 591, 1994)、 セ ファロスポリンアシラーゼはシユードモナス (Pseudomonas) sp. (J. Bacteriol., 163, 1222, 1985、 J. Bacteriol., 169, 5821, 1987)等が明らかにされてレヽ る。 しかしながら、 キサントモナス シトリ (Xanthomonas citrりの —ラクタ ムァシラーゼ遺伝子配列は報告されていない。 Among these acylases, the acylase gene sequence of a microorganism encoding penicillin G acylase has been elucidated. That is, E. coli (Nucleic Acids Res., 14 (14), 5713, 1996), Kluyver a citroohila (Gene, 49, 69, 1986), Alcaligenes fuecalis (Alcaligen) es faecalis) (Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-228073), Providencia rettgeri (DNA seq., 3, 195, 1992), Arthrobacter viscosus (Appl. Environ. Microbiol., 54, 2603, 1988) ), Arcaeoglobus fulgidus (Nature, 390, 364, 1997), Bacillus megaterium (FEMS Microbiol. Lett. 125, 287, 1995) and the like. GL-7-ACA acylase having a heterodimeric structure was obtained from Pseudomonas sp. (J. Ferment. Bioeng., 77, 591, 1994), and cephalosporin acylase was obtained from Pseudomonas sp. (J. Bacteriol., 163, 1222, 1985, J. Bacteriol., 169, 5821, 1987) and the like are disclosed. However, the Lacta mucilase gene sequence of Xanthomonas citr has not been reported.
キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri)が持つ β—ラクタムアシラーゼ は、 α—アミノ酸ィ匕合物に基質特異性が高いことから、 ひ一アミノ酸エステルヒ ドロラーゼとも呼ばれている (Jpn. J. Antibiot., 30S, S-230, 1977、 特開昭 47-25388) 。 この酵素は分子量 72 kDaの単量体をサブユニットに持つ 280 kDa のホモ 4量体構造をとることが既に報告されている (Agric. Biol. Chem., 44, 1 069, 1980)が、 いまだその遺伝子配列は報告されていない。 即ち、 ぺェシリン G アシラーゼゃセファロスポリンアシラーゼのように、 1本の前駆体ポリペプチド 鎖が最初に翻訳され、 その後酵素消化されることによって α, のへテロ 2量体 構造を示す酵素は、 多くの微生物から遺伝子が単離されているが、 キサントモ ナス シトリ (Xanthomonas citri)のホモ 4量体構造をとる酵素についてはァミノ 酸配列や DNA配列の報告はない。 また、 シユードモナス メラノゲナム (Psudo monas melanogenum) アシラーゼについても、 ホモ 2量体構造をとることが報告 されている (Biochim. Biophys. Acta, 1040, 12, 1990) I タンパク化学的 報告にとどまり、 そのアミノ酸配列おょぴ DNA配列に関する報告はない。 さら にバチラス ラテロスポラス (Bacillus laterosporus) の GL-7-ACAアシラーゼが クローユングされており (J. Bacteriol., 173, 7848, 1991) 、 キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) β—ラクタム了シラーゼと同グループを形成す る可能性が示されているが、 サブユニット構造からの推測にすぎず、 これら情報 によりアシラーゼ遺伝子がクローユングされた報告はない。 一方、 ヘテロ 2量体 構造をとるアシラーゼは、 数多く報告されている。 即ち、 ィー コリ (E. coli ) ペニシリン Gアシラーゼ (Nucleic Acids Res., 14(14), 5713, 1996) 、 ク ルイベラ シトロフィリア (Kluyvera citrophila) ぺニシリン Gアシラーゼ (Gen e, 49, 69, 1986)、 アルカリゲネス フエカリス (Alcaligenes faecalis)ぺニシ リン Gアシラーゼ (特開平 4-228073)、 プロビデンシァ レテゲリ (Providencia r ettgeri)ペニシリン Gアシラーゼ (DNA seq., 3, 195, 1992)、 アリスロバクタ一 ビスコサス (Arthrobacter viscosus) ペニシリン Gアシラーゼ (Appl. Environ. Microbiol., 54, 2603, 1988) 、 ァーケォグロバス フルギダス (Archaeoglo bus fulgidus) ペニシリンアシラーゼ (Nature, 390, 364, 1997) 、バチルス メ ガテリゥム (Batilus megaterium)ペニシリン Gアシラーゼ (FEMS Microbiol. Lett. 125, 287, 1995) 、 シユードモナス (Pseudomonas) C427 GL-7-ACAァ シラーゼ (J. Ferment. Bioeng., 77, 591, 1994) 、 シユードモナス (Pseudom onas) GK16 セファロスポリンアシラーゼ (J. Bacteriol., 163, 1222, 1985)、 シユードモナス (Pseudomonas) SE83 セファロスポリンアシラーゼ (J. Bacterio 1., 169, 5821, 1987) 。 これらは、 遺伝子ファミリ一として DNAレベルで明ら かにされているため、 DNAプローブ設計から簡単に遺伝子クローニングができ、 また、 微生物ゲノムライブラリーの酵素活性を指標にした方法にスクリーニング によっても容易にこれら DNAを取得できる。 発明の要約 ' Β-lactam acylase possessed by Xanthomonas citri is also referred to as mono-amino acid ester hydrolase because of its high substrate specificity to α-amino acid conjugates (Jpn. J. Antibiot., 30S, S-230, 1977, JP-A-47-25388). It has been reported that this enzyme has a homotetramer structure of 280 kDa with a monomer of 72 kDa as a subunit (Agric. Biol. Chem., 44, 1069, 1980). The gene sequence has not been reported. That is, an enzyme, such as リ ン esillin G acylase ゃ cephalosporin acylase, in which a single precursor polypeptide chain is translated first and then enzymatically digested to exhibit a heterodimer structure of α, Although genes have been isolated from many microorganisms, no amino acid sequence or DNA sequence has been reported for an enzyme that has a homotetramer structure of Xanthomonas citri. It has also been reported that Pseudomonas melanogenum acylase has a homodimeric structure (Biochim. Biophys. Acta, 1040, 12, 1990). There is no report on DNA sequence. In addition, GL-7-ACA acylase of Bacillus laterosporus has been cloned (J. Bacteriol., 173, 7848, 1991), and forms the same group as Xanthomonas citri β-lactam synthase. However, it is only a guess from the subunit structure and There has been no report that the acylase gene was clogged by the method. On the other hand, many acylases having a heterodimeric structure have been reported. That is, E. coli penicillin G acylase (Nucleic Acids Res., 14 (14), 5713, 1996), Kluyvera citrophila penicillin G acylase (Gen e, 49, 69, 1986) ), Alcaligenes faecalis penicillin G acylase (Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-228073), Providencia retgeri penicillin G acylase (DNA seq., 3, 195, 1992), Arislobactus viscosus (Arthrobacter) Penicillin G acylase (Appl. Environ. Microbiol., 54, 2603, 1988), Archaeoglobus fulgidus (Archaeoglo bus fulgidus) penicillin acylase (Nature, 390, 364, 1997), Bacillus megaterium biol FEM Lett. 125, 287, 1995), Pseudomonas C427 GL-7-ACA acylase (J. Ferment. Bioeng., 77, 591, 1994), Pseudomonas GK16 cephalosporin acylase (J. Bacteriol., 163, 1222, 1985), Pseudomonas SE83 cephalosporin acylase (J. Bacterio 1., 169, 5821, 1987). Since these are identified at the DNA level as a gene family, they can be easily cloned from DNA probe design, and can also be easily screened using a method using the enzyme activity of a microbial genomic library as an index. These DNAs can be obtained. Summary of the Invention ''
本発明が解決しょうとする課題は、 キサントモナス (Xanthomonas) 属] 3—ラ クタムアシラーゼタンパク質、 当該アシラーゼタンパク質をコードする遺伝子、 当該遺伝子を有する組換えベクター、 当該組換えベクターを含む形質転換体を提 供することである。  The problem to be solved by the present invention is to provide a Xanthomonas genus] 3-lactam acylase protein, a gene encoding the acylase protein, a recombinant vector having the gene, and a transformant containing the recombinant vector. Is to provide.
本発明のキサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) β —ラクタムァシラ ーゼ酵素は、 報告されているィー コリ (E. coli) ペニシリン Gアシラーゼ (N ucleic Acids Res., 14(14), 5713, 1996) 、 クルイベラ シトロフィリア (Klu wera citrophila) ペニシリン Gアシラーゼ (Gene, 49, 69, 1986) 、 アルカリ ゲネス フエカリス (Alcaligenes faecalis) ペニシリン Gアシラーゼ (特開平 4-2 28073)、 プロビデンシァ レテゲリ (Providencia rettgeri)ペニシリン Gアシラー ゼ (DNA seq., 3, 195, 1992)、 アリス口パクター ビスコサス (Arthrobacter viscosus)ペニシリン Gアシラーゼ (Appl. Environ. Microbiol., 54, 2603, 198 8) 、 ァーケォグロバス フルギダス (Archaeoglobus fulgidus) ペニシリンァシ ラーゼ (Nature, 390, 364, 1997) 、 バチノレス メガテリゥム (Batilus megat erium)ペニシリン Gアシラーゼ (FEMS Microbiol. Lett., 125, 287, 1995) 、 シユードモナス (Pseudomonas) C427 GL-7-ACAアシラーゼ (J. Ferment. Bioe ng., 77, 591, 1994)、 シユードモナス (Pseudomonas) GK16 セファロスポリ ンアシラーゼ (J. Bacteriol., 163, 1222, 1985)、 シユードモナス (Pseudomona s) SE83 セファロスポリンアシラーゼ (J. Bacteriol., 169, 5821, 1987) の遺 伝子配列と特徴的な相同性を示さない。 また、 これら相同的プローブを用いて実 施したキサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) βーラクタムアシラーゼ に関する DNA配列ならびにァミノ酸配列に関する報告はない。 The Xanthomonas citri β-lactamacylase enzyme of the present invention may be any of the reported E. coli penicillin G acylases (Nucleic Acids Res., 14 (14), 5713, 1996), Cruibera Citrophilia (Klu wera citrophila) penicillin G acylase (Gene, 49, 69, 1986), alkali Genes faecalis penicillin G acylase (Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-228073), Providencia rettgeri penicillin G acylase (DNA seq., 3, 195, 1992), Alice's mouth patricer Viscosus (Arthrobacter viscosus) Acylase (Appl. Environ. Microbiol., 54, 2603, 198 8), Arcaeoglobus fulgidus Penicillin Asilase (Nature, 390, 364, 1997), Batinoles Megaterium Penicillin G. Ems. , 125, 287, 1995), Pseudomonas C427 GL-7-ACA acylase (J. Ferment. Bioeng., 77, 591, 1994), Pseudomonas GK16 cephalosporin acylase (J. Bacteriol., 163) , 1222, 1985), Pseudomonas s SE83 cephalosporin acylase (J. Bacteriol., 169, 5821, 1987) does not show any characteristic homology with the gene sequence. In addition, there is no report on the DNA sequence or X-amino acid sequence of Xanthomonas citri β-lactam acylase carried out using these homologous probes.
我々はキサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) ゲノムライブラリーか ら通常のアシラーゼ酵素活性測定スクリーニングも試みたが、 報告されているへ テロ 2量体アシラーゼゃバチラス ラテロスポラス (Bacillus laterosporus) GL- 7-ACAァシラーゼ等と異なり、 活性を示す陽性クローンを得ることはできなかつ た。 この酵素活性測定スクリーニングにおいて、 宿主大腸菌内でのコピー数が異 なるプラスミ ドを用いてライブラリーを作成し、 スクリーニングを実施した。 即 ち pBR322プラスミ ドを用いたゲノムライブラリーでは、 平均約 6 Kbpのゲノム 断片が揷入された 1.9万コロニーをスクリーニングして理論上 110 Mbpのゲノム についてスクリーニングを行い、 p AC YC 184プラスミ ドを用いたライブラリーで は、 平均約 6-7 Kbpのゲノム断片が揷入された 2万コロニーをスクリーニングし、 理論上 120-140 Mbpのゲノムについてスクリーニングを行った。 一般的にはゲノ ムライブラリーのスクリーニングでは全ゲノム長の 10倍の長さをスクリーニング する必要があるといわれているが、 今回は 100倍近い長さを網羅しており、 スク リーユングする長さとして十分であつたと考えられたが、 いずれのライブラリー からも陽性株を取得することは出来なかった。 これは、 キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri)一ラクタムアシラーゼの宿主大腸菌内での発現が非常に弱 いことが考えられた。 そこで、 キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri)p~ ラタタムアシラーゼタンパク質の精製を行い、 ァミノ酸配列を決定することを試 みたが、 N末端配列を決定することができなかった。 これは、 なんらかの末端ァ ミノ酸修飾でブロックされていると考えられた。 このようなアシラーゼの取得の 困難性より、 これまでキサントモナス (Xanthomonas)属 β—ラタタムアシラーゼ 遺伝子についての報告はなされていない。 We also attempted to screen for the normal activity of acylase enzymes from the Xanthomonas citri genomic library, but reported that the reported heterodimer acylase ゃ Bacillus laterosporus GL-7-ACA acylase and so on. In contrast, no positive clones showing activity could be obtained. In this enzyme activity measurement screening, a library was prepared using plasmids having different copy numbers in host Escherichia coli, and screening was performed. That is, in a genomic library using pBR322 plasmid, 19,000 colonies containing an average of about 6 Kbp of genomic fragments were screened, and a 110 Mbp genome was screened, and pACYC184 plasmid was theoretically screened. In the library used, 20,000 colonies containing an average of about 6-7 Kbp of genomic fragments were screened, and a 120-140 Mbp genome was screened theoretically. It is generally said that screening a genomic library requires screening 10 times the length of the entire genome, but this time, it covers almost 100 times the length, and the screening length is Although it was considered sufficient, no positive strain could be obtained from any of the libraries. This is Xanthomonas citri It was considered that the expression of (Xanthomonas citri) -lactam acylase in host E. coli was very weak. Thus, purification of the Xanthomonas citri p ~ ratatum acylase protein was attempted to determine the amino acid sequence, but the N-terminal sequence could not be determined. This was thought to be blocked by some terminal amino acid modification. Due to the difficulty in obtaining such an acylase, no report has been made on the β-latatum acylase gene of the genus Xanthomonas.
本発明者らは、 キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri)p-ラクタムァシ ラーゼの DNA配列及ぴァミノ酸配列を明らかにすることによる産業的意義は大 きいと考え、 β—ラタタムアシラーゼの内部アミノ酸配列を決定し、 その配列を 用いたスクリーニングによる鋭意研究を重ねた結果、 キサントモナス シトリ ( Xanthomonas citri) -ラタタムァシラーゼ遺伝子をクローニングして配列番号 1で示される DNA塩基配列を決定した。 当該遺伝子のオープンリ一ディングフ レームは 1914塩基からなり、 配列番号 2で示される 637ァミノ酸配列からなる分 子量 71 kDaのタンパク質をコードしていることが判明した。 さらに、 当該遺伝 子を宿主中で発現させ、 ァシル化活性を有することを確認し、 本発明を完成する に至った。  The present inventors considered that the DNA sequence and amino acid sequence of Xanthomonas citri p-lactam acylase had great industrial significance, and determined the internal amino acid sequence of β-latatam acylase. As a result of intensive studies by screening using the sequence, the Xanthomonas citri-ratatum acylase gene was cloned to determine the DNA base sequence represented by SEQ ID NO: 1. The open reading frame of this gene was found to consist of 1914 bases and encode a protein with a molecular weight of 71 kDa consisting of the 637 amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. Furthermore, the gene was expressed in a host, and it was confirmed that the gene had an acylation activity. Thus, the present invention was completed.
即ち、 本発明は、 配列番号 2で示されるアミノ酸配列と同一又は実質的に同一 のァミノ酸配列からなるタンパク質をコードする DNAからなる遺伝子に関し、 また、 配列番号 2で示されるァミノ酸配列において 1もしくは数個のァミノ酸が 欠失、 置換及び/又は付加されたァミノ酸配列からなり、 かつアシラーゼ活性を 有するタンパク質をコードする DNAからなる遺伝子に関し、 さらに、 配列番号 1で示される塩基配列において、 配列番号 2で示されるアミノ酸配列をコードす る部分に対応する塩基配列が、 配列番号 2で示されるァミノ酸配列と同じアミノ 酸配列をコードする DNAからなる遺伝子に関する。 また、 キサントモナス (Xan thomonas)属から単離された上記遺伝子に関する。  That is, the present invention relates to a gene consisting of a DNA encoding a protein having the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, Alternatively, a gene consisting of a DNA encoding a protein having an amino acid sequence in which several amino acids have been deleted, substituted and / or added, and having an acylase activity, and further, in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, The nucleotide sequence corresponding to the portion encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 relates to a gene consisting of DNA encoding the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. The present invention also relates to the above gene isolated from the genus Xan thomonas.
また、 本発明は、 配列番号 2で示されるアミノ酸配列と同一又は実質的に同一 のァミノ酸配列からなるタンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオ チド;配列番号 2で示されるァミノ酸配列において 1もしくは数個のァミノ酸が 欠失、 置換及び/又は付加されたァミノ酸配列からなり、 かつァシラーゼ活性を 有するタンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチド;配列番号 1 で示される塩基配列において、 配列番号 2で示されるァミノ酸配列をコードする 部分に対応する塩基配列が、 配列番号 2で示されるアミノ酸配列と同じァミノ酸 配列をコ一ドする塩基配列からなるポリヌクレオチド;配列番号 1で示される塩 基配列からなるポリヌクレオチド;キサントモナス(Xanthomonas)属から単離さ れた上記ポリヌクレオチド;配列番号 5で示されるァミノ酸配列と同一又は実質 的に同一のアミノ酸配列をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドに関す る。 Also, the present invention relates to a polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding a protein having the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2; Several amino acids A polynucleotide consisting of a deleted, substituted and / or added amino acid sequence and comprising a nucleotide sequence encoding a protein having acylase activity; in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, an amino acid represented by SEQ ID NO: 2 A polynucleotide having a nucleotide sequence corresponding to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 having a nucleotide sequence corresponding to the sequence-encoding portion; a polynucleotide having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 The polynucleotide isolated from the genus Xanthomonas; a polynucleotide consisting of a nucleotide sequence encoding an amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5.
さらに、 本発明は、 配列番号 2のアミノ酸配列からなる組換えタンパク質;配 列番号 2のァミノ酸配列において 1もしくは数個のァミノ酸が欠失、 置換及ぴ Z 又は付加されたァミノ酸配列からなり、 かつァシラーゼ活性を有する組換えタン パク質に関する。  Furthermore, the present invention relates to a recombinant protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 in which one or several amino acids have been deleted, substituted and Z or added. And a recombinant protein having acylase activity.
また、 本発明は、 上記遺伝子に含まれる転写調節配列;上記遺伝子に含まれる 翻訳調節配列;転写及び/又は翻訳調節配列を含むレギュ口ンの制御下にある上 記遺伝子であって、 当該調節配列の一方又は両方がそれぞれ同じ又は異なる生物 力 ^得られた他の転写及び/又は翻訳調節配列に置き換えられている遺伝子に関 する。  The present invention also relates to the above-mentioned gene which is under the control of a transcription regulatory sequence contained in the gene; a translation regulatory sequence contained in the gene; a regulation comprising a transcriptional and / or translational regulatory sequence; A gene in which one or both of the sequences are replaced by other transcriptional and / or translational regulatory sequences, each obtained from the same or different biological force.
さらに、 本発明は、 上記遺伝子を 1以上含む組換えベクター;上記組換えべク ターを含む形質転換体;形質転換宿主がグラム陰性微生物である上記形質転換体 ;形質転換宿主がグラム陽性微生物である上記形質転換体に関する。  Further, the present invention provides a recombinant vector comprising one or more of the above genes; a transformant containing the above-described recombinant vector; a transformant wherein the transformed host is a Gram-negative microorganism; The present invention relates to the above-mentioned transformant.
また、 本発明は、 上記形質転換体を培養し、 アシラーゼを回収することからな るァシラーゼの製造方法;上記ポリヌクレオチドによりコードされたァミノ酸配 列からなるアシラーゼ;上記形質転換体を培養し、 その菌体混合培養液もしくは 菌体の破砕物を固定化してなる固定化アシラーゼ;上記組換えベクターを調製し、 当該べクタ一で宿主を形質転換し、 得られた形質転換体をク口一ン化し選択する ことからなる、 形質転換体中でアシラーゼを産生する又はその産生を増強する方 法に関する。 発明の詳細な開示 Also, the present invention provides a method for producing an acylase, comprising culturing the transformant and recovering an acylase; an acylase comprising an amino acid sequence encoded by the polynucleotide; culturing the transformant; Immobilized acylase obtained by immobilizing the mixed culture of the cells or the disrupted cells; preparing the above-mentioned recombinant vector, transforming the host with the vector, and transforming the resulting transformant And a method for producing or enhancing the production of acylase in a transformant. Detailed Disclosure of the Invention
以下、 本発明を詳細に説明する。  Hereinafter, the present invention will be described in detail.
ここで述べる遺伝子とは、 アミノ酸をコードする領域と、 5'上流おょぴ 3'下流 で RNAに転写される領域、 さらにこの領域外の部分でも転写および翻訳の実行 や効率に関わる調節領域を含む領域のことを示す。  The genes described here are a region that encodes amino acids, a region that is transcribed into RNA 5 'upstream and 3' downstream, and regulatory regions that are involved in the execution and efficiency of transcription and translation even in regions outside this region. Indicates an area that includes
また、 キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) 由来の本発明の遺伝子 をキサントモナス シトリ β—ラタタムアシラーゼ遺伝子 (xcacy) 、 xcacy遺伝 子の発現ポリべプチドを XCACYと略する。  Further, the gene of the present invention derived from Xanthomonas citri is abbreviated as Xanthomonas citri β-latataamylase gene (xcacy) and the expression polypeptide of the xcacy gene as XCACY.
本発明の一つの形態によると、 配列番号 2で示されるァミノ酸配列と同一又は 実質的に同一のアミノ酸配列からなるタンパク質、 及び、 配列番号 2で示される ァミノ酸配列において 1もしくは数個のァミノ酸が欠失、 置換及び/又は付加さ れたアミノ酸配列からなり、 かつアシラーゼ活性を有するタンパク質が提供され る。  According to one aspect of the present invention, there is provided a protein having the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and one or several amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 A protein comprising an amino acid sequence in which an acid has been deleted, substituted, and / or added, and having an acylase activity is provided.
さらに、 配列番号 2で示されるァミノ酸配列と同一又は実質的に同一のァミノ 酸配列からなるタンパク質をコードする DNAを有する遺伝子、 及び、 配列番号 2で示されるアミノ酸配列において 1もしくは数個のアミノ酸が欠失、 置換及び Z又は付加されたァミノ酸配列からなり、 かつアシラーゼ活性を有するタンパク 質をコードする DNA (以下、 「DNA変異体」 と称することもある) を有する遺 伝子が提供される。  Furthermore, a gene having a DNA encoding a protein consisting of the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and one or several amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 A gene comprising a DNA having a deletion, substitution, Z or addition of an amino acid sequence and encoding a protein having acylase activity (hereinafter, also referred to as “DNA mutant”). You.
当該遺伝子は、 好ましくはキサントモナス (Xanthomonas) 属から単離された ものである。 より好ましくはキサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) 、 さらに好ましくはキサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) IFO3 δ35株から 単離されたものである。 The gene is preferably isolated from the genus Xanthomonas. More preferably Xanthomonas citri (Xanthomonas citri), more preferably those isolated from Xanthomonas citri (Xanthomonas citri) IFO 3 δ35 strain.
ここで、 「配列番号 2で示されるァミノ酸配列と実質的に同一のァミノ酸配列 j とは、 活性が性質的に同質なタンパク質をコードしており、 配列番号 2で示さ れる全アミノ酸配列との相同性の程度が、 全体の平均で約 8 0 %以上、 好ましく は約 9 0 %以上であるアミノ酸配列を意味する。  Here, "an amino acid sequence j substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2" encodes a protein having the same activity in nature, and is identical to the entire amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. Means an amino acid sequence having a degree of homology of about 80% or more, preferably about 90% or more as a whole on average.
また、 「1もしくは数個のアミノ酸が欠失、 置換及び/又は付加」 とは、 部位 特異的突然変異誘発法等の周知の方法により欠失、 置換及び/又は付加できる程 度の数のァミノ酸が欠失、 置換及び 又は付加されることを意味する。 "One or several amino acids are deleted, substituted and / or added" means that the amino acid can be deleted, substituted and / or added by a known method such as site-directed mutagenesis. It means that a number of amino acids have been deleted, substituted and / or added.
つまり、 本発明において、 DNA変異体は、 当該分野において既知の方法によ つて、 配列番号 1の塩基配列からなる DNAから調製することができる。 このよ うな操作としては、 例えば、 部位特異的突然変異誘発、 点変異、 欠失、 重複、 逆 位、 転座、 遺伝コードの縮重等により、 アミノ酸配列を変えずに塩基配列のみを 変更する保存的変更が挙げられる。  That is, in the present invention, a DNA mutant can be prepared from a DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 by a method known in the art. Such operations include, for example, site-directed mutagenesis, point mutation, deletion, duplication, inversion, translocation, degeneracy of the genetic code, etc. Conservative changes.
アシラーゼ活性とは、 ァシル基が水に転化される場合には加水分解 (脱ァシル ) 活性をさし、 可逆反応として活性化された側鎖基質から求核物質へのァシル基 の転移を触媒する場合には転移活性をさす。 なお、 加水分解活性の場合は、 1ュ ニットは 1分間あたり 1 /z moleの D-p-ヒ ドロキシフエニルダリシンメチルエステ ル (HPGOMe)の加水分解を触媒する酵素量とし、 また、 転移活性の場合は、 1ュ ニットは 1分間あたり 1 moleのァモキシシリンを合成する酵素量とし、 HPLC 等を用いて定量を行うことができる。  Acylase activity refers to the hydrolysis (deacylation) activity when an acyl group is converted to water, and catalyzes the transfer of the acyl group from an activated side chain substrate to a nucleophile as a reversible reaction. In some cases, it refers to metastatic activity. In the case of hydrolysis activity, 1 unit is the amount of enzyme that catalyzes the hydrolysis of 1 / z mole of Dp-hydroxyphenyldaricin methyl ester (HPGOMe) per minute. In this case, one unit is the amount of enzyme that synthesizes 1 mole of amoxicillin per minute, and quantification can be performed using HPLC or the like.
さらに、 本発明の遺伝子は、 配列番号 1で示される塩基配列において、 配列番 号 2で示されるァミノ酸配列をコードする部分に対応する塩基配列が、 配列番号 2で示されるァミノ酸配列と同じアミノ酸配列をコ一ドする DNAからなる遺伝 子であってもよい。 つまり、 配列番号 1で示される塩基配列は、 配列番号 2で示 されるアミノ酸配列と同じアミノ酸をコードする D N Aを含有するものである。 また、 本発明は、 以下のポリヌクレオチドを提供するものである。 配列番号 2 で示されるァミノ酸配列と同一又は実質的に同一のァミノ酸配列からなるタンパ ク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチド;配列番号 2で示されるァ ミノ酸配列において 1もしくは数個のァミノ酸が欠失、 置換及びノ又は付加され たァミノ酸配列からなり、 かつアシラーゼ活性を有するタンパク質をコードする 塩基配列からなるポリヌクレオチド;配列番号 1で示される塩基配列において、 配列番号 2で示されるアミノ酸配列をコードする部分に対応する塩基配列が、 配 列番号 2で示されるァミノ酸配列と同じアミノ酸配列をコ一ドする塩基配列から なるポリヌクレオチド;配列番号 1で示される塩基配列からなるポリヌクレオチ ド;キサントモナス (Xanthomonas)属から単離された上記ポリヌクレオチド;配 列番号 5で示されるァミノ酸配列と同一又は実質的に同一のァミノ酸配列をコー ドする塩基配列からなるポリヌクレオチド。 Further, in the gene of the present invention, in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, the nucleotide sequence corresponding to the portion encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. It may be a gene consisting of DNA encoding an amino acid sequence. That is, the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 contains a DNA encoding the same amino acid as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. Further, the present invention provides the following polynucleotides. A polynucleotide consisting of a nucleotide sequence encoding a protein consisting of the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2; one or more nucleotides in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 A polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding a protein having an amino acid sequence wherein the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 has a deletion, substitution and addition or addition of amino acid, and which encodes a protein having an acylase activity; A polynucleotide comprising a nucleotide sequence corresponding to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 which encodes the same amino acid sequence as the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2; The polynucleotide isolated from the genus Xanthomonas; SEQ ID NO: 5 An amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence shown A polynucleotide comprising a base sequence to be loaded.
さらに、 本発明の組換えタンパク質としては、 配列番号 2のアミノ酸配列から なる組換えタンパク質であってもよいし、 また、 配列番号 2のアミノ酸配列にお いて 1もしくは数個のァミノ酸が欠失、 置換及び/又は付加されたァミノ酸配列 からなり、 かつアシラーゼ活性を有する組換えタンパク質 (以下、 「変異タンパ ク質」 とも称する) であってもよい。  Further, the recombinant protein of the present invention may be a recombinant protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, or may have one or several amino acids deleted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. And a recombinant protein comprising an amino acid sequence substituted and / or added and having an acylase activity (hereinafter, also referred to as “mutant protein”).
この際、 変異タンパク質としては、 上述のような DNA変異体によってコード されるタンパク質、 さらには、 基本的な β—ラタタムアシラーゼ活性は変化させ ずにアミノ酸配列が保存的あるいは半保存的に変更 (例えば、 グリシン、 パリン、 ロイシン、 イソロイシン等の脂肪族鎖を有するアミノ酸同士の置換や、 フエニル ァラニン、 チロシン、 トリプトファン等の芳香族鎖を有するアミノ酸同士の置換 ) されたタンパク質等が挙げられる。  At this time, the mutant protein includes a protein encoded by the above-described DNA mutant, and a conservative or semi-conservative change in the amino acid sequence without changing the basic β-latatum acylase activity ( For example, proteins in which amino acids having an aliphatic chain such as glycine, palin, leucine, and isoleucine are substituted, and amino acids having an aromatic chain such as phenylalanine, tyrosine, and tryptophan are substituted).
また、 本発明は、 上述の本発明の遺伝子に含まれる転写調節配列、 及び、 翻訳 調節配列を提供する。 当該転写調節配列としては、 配列番号 1の 1 6 4番目から 1 6 9番目の ttgacaを含む配列、 1 9 4番目から 1 9 9番目の tacagtを含む配列で ある。 また、 翻訳調節配列としては、 配列番号 1の 2 2 1番目から 2 2 9番目の cggagtcgtを含む配列である。  The present invention also provides a transcription regulatory sequence and a translation regulatory sequence contained in the above-described gene of the present invention. The transcription regulatory sequence is a sequence containing ttgaca at positions 164 to 169 of SEQ ID NO: 1, and a sequence containing tacagt at positions 194 to 199 in SEQ ID NO: 1. In addition, the translation control sequence is a sequence containing cggagtcgt at positions 221 to 229 of SEQ ID NO: 1.
さらに、 本発明は、 転写及び/又は翻訳調節配列を含むレギュロンの制御下に あり、 当該調節配列の一方又は両方が、 それぞれ同じ又は異なる生物から得られ た他の転写及び/又は翻訳調節配列に置き換えられている遺伝子を提供する。 ここで、 同じ又は異なる生物から得られた他の転写調節配列及び翻訳調節配列 としては、 本発明の遺伝子を発現できるものであれば特に制限されることはなく、 当該分野にお 、て既知のものが使用される。  Further, the present invention is under the control of a regulon containing transcription and / or translation regulatory sequences, wherein one or both of the regulatory sequences are associated with other transcription and / or translation regulatory sequences, each obtained from the same or different organism. Provide the gene that has been replaced. Here, other transcription regulatory sequences and translation regulatory sequences obtained from the same or different organisms are not particularly limited as long as they can express the gene of the present invention, and are known in the art. Things are used.
本発明の別の形態によると、 上述の本発明の遺伝子を 1以上含む組換えべクタ 一が提供される。 また、 当該組換えベクターを含む形質転換体も提供される。 この組換えベクターは、 本発明の遺伝子を適当な制限酵素で切断された発現用 ベクター中に連結させることによって調製される。  According to another aspect of the present invention, there is provided a recombinant vector comprising one or more of the above-described genes of the present invention. Also provided is a transformant containing the recombinant vector. This recombinant vector is prepared by ligating the gene of the present invention into an expression vector cut with an appropriate restriction enzyme.
また、 形質転換体の作製に用いられる形質転換宿主としては、 特に限定されな いが、 例えば、 グラム陰性微生物、 グラム陽性微生物等が挙げられる。 グラム陰 性微生物としては、 例えば、 ェシエリヒア (Escherichia) 属、 シユードモナス ( Pseudomonas) 属等が挙げられ、 グラム陽性微生物としては、 例えば、 バチルス (Bacillus) 属、 ス トレプトマイセス (Streptomyces) 属等が挙げられる。 Moreover, the transformed host used for the production of the transformant is not particularly limited, and examples thereof include gram-negative microorganisms and gram-positive microorganisms. Gram shade Examples of the sexual microorganism include the genus Escherichia and the genus Pseudomonas, and examples of the gram-positive microorganism include the genus Bacillus and the genus Streptomyces.
さらに、 本発明は、 上述した制御配列 (転写及びノ又は翻訳調節配列) に関し て操作された、 アシラーゼ遺伝子を含むベクター、 および当該ベクターを含む形 質転換体を提供する。  Further, the present invention provides a vector containing an acylase gene, which has been manipulated with respect to the above-mentioned control sequence (transcriptional and / or translational control sequence), and a transformant containing the vector.
本発明の別の形態によると、 上記形質転換体を培養し、 アシラーゼを回収する ことからなるアシラーゼの製造方法、 つまり、 アシラーゼをコードされた形質転 換体を培養し、 単離形態のアシラーゼを回収することからなるアシラーゼの製造 方法を提供する。  According to another aspect of the present invention, a method for producing an acylase, which comprises culturing the above transformant and collecting an acylase, that is, culturing a transformant encoding an acylase, and recovering an isolated form of acylase To provide a method for producing an acylase.
また、 上記ポリヌクレオチドによりコードされたァミノ酸配列からなるァシラ ーゼ;上記形質転換体を培養し、 その菌体混合培養液もしくは菌体の破碎物を固 定化してなる固定化アシラーゼを提供する。 さらに、 上記組換えベクターを調製 し、 当該べクタ で宿主を形質転換し、 得られた形質転換体をクローン化し選択 することからなる、 形質転換体中でアシラーゼを産生する又はその産生を増強す る方法を提供する。  An acylase comprising an amino acid sequence encoded by the polynucleotide; an immobilized acylase obtained by culturing the transformant and immobilizing a mixed culture of the cells or a crushed product of the cells; . Further, preparing the recombinant vector, transforming the host with the vector, cloning and selecting the obtained transformant, producing acylase in the transformant or enhancing the production thereof. Provide a way to
形質転換株は、 通常の栄養培地で培養することにより、 導入した組換え DNA の形質を発現させることができる。 組換え体 DNAに遺伝子 DNAまたはベクター DNA由来の性質が付与されている場合は、 その性質に合わせて培地に薬剤 (例 えば、 カナマイシン、 ネオマイシン、 ク口ラムフエ二コール、 テトラサイクリン 等) を捕ってもかまわない。  The transformant can express the trait of the introduced recombinant DNA by culturing it in a usual nutrient medium. If the recombinant DNA has properties derived from gene DNA or vector DNA, the drug (for example, kanamycin, neomycin, kucamramphenicol, tetracycline, etc.) can be captured in the culture medium according to the properties. I don't care.
このようにして得られた形質転換株を酵素源として得るには、 通常の培地を用 いて培養を行えばよいが、 必要に応じて IPTG (isopropylthio- j3 -D-galactoside) 等 の添加等の、 酵素誘導のための処理を行うこともできる。  In order to obtain the thus obtained transformant as an enzyme source, culture may be performed using a normal medium.However, if necessary, addition of IPTG (isopropylthio-j3-D-galactoside) or the like may be performed. However, treatment for enzyme induction can also be performed.
形質転換株の培養のために用いられる培地としては、 通常、 炭素源 (例えば、 ダル.コースゃシユークロース等の炭水化物、 酢酸等の有機酸、 アルコール類等) 、 窒素源 (例えば、 アンモニアガス、 アンモニア水、 アンモニゥム塩等) およぴ無 機イオン (例えば、 リン酸イオン、 マグネシウムイオン、 力リゥムイオン、 鉄ィ オン等) を含有する普通の培地等が挙げられる。 これに、 ビタミン、 アミノ酸等 の有機微量栄養素を添加すると、 好ましい結果が得られる場合が多い。 The medium used for culturing the transformed strain is usually a carbon source (eg, carbohydrates such as Dalcose sucrose, organic acids such as acetic acid, alcohols, etc.), a nitrogen source (eg, ammonia gas, ammonia). Examples of the medium include ordinary media containing water, ammonium salt, etc.) and inorganic ions (eg, phosphate ion, magnesium ion, potassium ion, iron ion, etc.). In addition, vitamins, amino acids, etc. The addition of organic micronutrients often results in favorable results.
さらに本発明の別の形態によると、 前記アシラーゼ酵素を作用させる様態とし ては、 当該転換株の培養液、 菌体、 菌体処理物、 固定化菌体、 菌体から抽出した 酵素、 固定化酵素等を挙げることができる。 これらは、 大規模なァシル化または ァシル基転換化工程で使用することができる。  According to still another embodiment of the present invention, the form in which the acylase enzyme is allowed to act is a culture solution, cells, treated cells, immobilized cells, enzymes extracted from cells, immobilized cells of the transformed strain. Enzymes and the like can be mentioned. These can be used in large-scale acylation or acylation processes.
菌体処理物としては、 例えば、 粗抽出液、 培養菌体凍結乾燥体、 アセトン乾燥 体、 リゾチームで処理した菌体、 超音波破砕した菌体が挙げられる。  Examples of the treated cells include crude extracts, freeze-dried cultured cells, dried acetone, cells treated with lysozyme, and cells disrupted by ultrasonication.
さらに、 これら菌体、 菌体処理物、 無細胞酵素抽出物、 精製酵素は、 公知の手 段で固定化することができる。 固定化は、 当業者に周知の方法である架橋法、 共 有結合法、 物理的吸着法、 包括法等で行うことができる。 なお、 固定化法につい ては、 例えば WO96/20275に示される方法が参考になる。  Furthermore, these cells, processed cells, cell-free enzyme extract, and purified enzyme can be immobilized by a known method. The immobilization can be performed by a method known to those skilled in the art, such as a crosslinking method, a covalent bonding method, a physical adsorption method, an inclusive method, or the like. For the immobilization method, for example, the method described in WO96 / 20275 is referred to.
固定化に使用される支持体としては、 Duolite A568または DS17186 (ローム' アンド.ハース社:登録商標) 等のフエノールホルムアルデヒド陰イオン交換樹脂、 Amberlite IRA935、 IRA945、 IRA901 (ローム 'アンド'ハース社:登録商標) 、 L ewatit OC1037 (バイエル社:登録商標) 、 Diaion EX-05 (三菱化学:登録商標) 等のポリスチレン樹脂のような、 各種アミンゃアンモニゥム塩あるいはジェタノ ールァミン型の官能基を持つ各種陰イオン交換樹脂が適している。 その他、 DE As the support used for immobilization, phenol formaldehyde anion exchange resin such as Duolite A568 or DS17186 (Rohm and Haas Co., Ltd.), Amberlite IRA935, IRA945, IRA901 (Rohm and And Haas Co., Ltd. Trademark), Lewatit OC1037 (Bayer: registered trademark), Diaion EX-05 (Mitsubishi Chemical: registered trademark), and other polyanionic resins, and various anions having a functional group of amine-ammonium salt or jetanolamine type. Exchange resins are suitable. Other, DE
AE-セルロース等の支持体も使用することができる。 A support such as AE-cellulose can also be used.
さらに、 酵素の吸着をより強固かつ安定にするため、 通常、 架橋剤を用いるが、 好適な例としてダルタルアルデヒド等を挙げることができる。 使用する酵素は、 精製酵素だけでなく、 菌体、 菌体処理物、 無細胞酵素抽出物等、 種々の精製度の ものが使用できる。 固定ィ匕菌体あるいは固定化酵素の調整は、 菌体液あるいは酵 素液に、 支持体を加えて攪拌して吸着させた後、 架橋処理をする等の通常の調整 法が使用できる。 図面の簡単な説明  Further, a cross-linking agent is usually used in order to make the enzyme adsorption more robust and stable, but a preferable example is dataraldehyde. As the enzyme to be used, not only the purified enzyme but also those having various degrees of purification, such as bacterial cells, processed bacterial cells, and cell-free enzyme extracts, can be used. For the preparation of the immobilized bacteria or the immobilized enzyme, a usual adjustment method such as adding a support to the cell fluid or the enzyme solution, stirring and adsorbing the mixture, and then performing a crosslinking treatment can be used. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri)p-ラクタムアシラーゼ の遺伝子領域を含む PUCXC4の制限酵素地図を示す。  FIG. 1 shows a restriction map of PUCXC4 containing the gene region of Xanthomonas citri p-lactam acylase.
図 2は、 組換えベクターの構築を示す。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 2 shows the construction of the recombinant vector. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下の実施例により本発明をさらに説明する。 つまり、 本発明の遺伝子、 タン パク質、 組換えベクター、 形質転換体等の実施態様を以下に説明するが、 本発明 は下記実施態様に制限されるものではない。 材料及び方法  The following examples further illustrate the invention. That is, embodiments of the gene, protein, recombinant vector, transformant and the like of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiments. Materials and methods
アシラーゼ遺伝子のクローエング Cloning of the acylase gene
全体的な遺伝子操作およびクローニング法は、 Molecular Cloning (Cold Sprin g Harbor Laboratory Press, 1989) に記載されているように行った。 DNA操作に 使用した酵素、 プラスミド及びィー コリ (E. coli)クローニング宿主は、 市場 の供給者から購入し、 その説明に従い使用した。  Overall genetic manipulation and cloning procedures were performed as described in Molecular Cloning (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989). Enzymes, plasmids and E. coli cloning hosts used for DNA manipulation were purchased from commercial suppliers and used as described.
培地 Culture medium
B培地: ペプトン 5 g/I、 ィーストェタストラクト 5 g/l、 K2HP04 2 g/l、 シユークロース 20 g/l、 MgCl2 · 6H20 1 g/l、 グルタミン酸ナトリウム 2 g/l、 FeS04 · 7H20 0.1 g/l、 pH 7.2 B medium: peptone 5 g / I, I over strike E Tasuto lacto 5 g / l, K 2 HP0 4 2 g / l, Shiyukurosu 20 g / l, MgCl 2 · 6H 2 0 1 g / l, sodium glutamate 2 g / l, FeS0 4 · 7H 2 0 0.1 g / l, pH 7.2
LB培地: バク ト トリプトン 10 g/l、 イース トェクストラタ ト 5 g/l、 NaC 1 5 g/l、 pH 7.0  LB medium: Bacto-tryptone 10 g / l, yeast extract 5 g / l, NaC 15 g / l, pH 7.0
1 X SSC: 0.15 M NaCl、 0.015 M sodium citrate 1 X SSC: 0.15 M NaCl, 0.015 M sodium citrate
30 mM KPB (pH 6.0) : 30 mM KH2P04 、 KOHで pH 6.0に調整30 mM KPB (pH 6.0): adjusted to pH 6.0 with 30 mM KH 2 P0 4, KOH
50 mM KPB (pH 5.0) : 50 mM KH2P04 、 KOHで pH 5.0に調整 菌株 50 mM KPB (pH 5.0): 50 mM KH 2 P0 4, KOH adjustment strains pH 5.0
キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) IF03835株を、 キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) β—ラクタムアシラーゼ遺伝子の供与株として使 用した。  Xanthomonas citri IF03835 strain was used as a donor strain of Xanthomonas citri β-lactam acylase gene.
ィー コリ (E. coli)DH5ひ株、 ィ コリ (E. coli)HB 101株を組換えプラ スミドの宿主として使用した。  E. coli DH5 strain and E. coli HB101 strain were used as hosts for recombinant plasmids.
アシラーゼ活性. アシラーゼの活性とは、 ァシル基が水に転化される場合には加水分解 (脱ァシ ル) 活性をさし、 可逆反応として活性化された側鎖基質から求核物質へのァシル 基の転移を触媒する場合には転移活性をさす。 Acylase activity. Acylase activity is the activity of hydrolysis (deacylation) when the acyl group is converted to water, and the transfer of the acyl group from the activated side chain substrate to a nucleophile as a reversible reaction. In the case of catalyzing, it refers to transfer activity.
加水分解活性の場合、 1ユニットは 1分間あたり 1 μ moleの D-p-ヒドロキシフ ヱ-ルグリシンメチルエステル (HPGOMe)の加水分解を触媒する酵素量とする。 転移活性の場合、 1ュ-ットは 1分間あたり 1 μ moleのァモキシシリンを合成 する酵素量とする。  In the case of hydrolytic activity, one unit is the amount of enzyme that catalyzes the hydrolysis of 1 μmole of D-p-hydroxyphenylglycine methyl ester (HPGOMe) per minute. For transfer activity, one cut is the amount of enzyme that synthesizes 1 μmole of amoxicillin per minute.
それぞれの反応条件は以下に示し、 定量は HPLCにより行った。  The respective reaction conditions are shown below, and the quantification was performed by HPLC.
HPGOMe加水分解反応 HPGOMe hydrolysis reaction
HPGOMe · HC1を 30 mM KPB (pH 8.0) に 0.5%になるように溶かして基質 液とした。 菌体あるいは粗酵素液を基質液に懸濁し、 30 °Cで 4時間振とうしな がら反応させた。 IN HC1を基質液の 1/20量加えて反応を停止させた。  HPGOMe · HC1 was dissolved in 30 mM KPB (pH 8.0) to a concentration of 0.5% to prepare a substrate solution. The cells or the crude enzyme solution were suspended in the substrate solution, and reacted with shaking at 30 ° C for 4 hours. The reaction was stopped by adding IN20 to 1/20 volume of the substrate solution.
ァモキシシリン合成反応 Amoxicillin synthesis reaction
6-APA、 HPGOMe■ HC1を 30 mM KPB (pH 6.0) に 0.5%になるように溶か して基質液とした。 菌体あるいは粗酵素液を基質液に懸濁し、 30 °Cで 4時間振 とうしながら反応させた。 IN HC1を基質液の 1/20量加えて反応を停止させた。 薄層クロマトグラフィー (TLC) を用いた検出  6-APA and HPGOMe ■ HC1 were dissolved in 30 mM KPB (pH 6.0) to a concentration of 0.5% to prepare a substrate solution. The cells or the crude enzyme solution were suspended in the substrate solution and reacted while shaking at 30 ° C for 4 hours. The reaction was stopped by adding IN20 to 1/20 volume of the substrate solution. Detection using thin layer chromatography (TLC)
菌体反応、 粗酵素反応における、 ァモキシシリンの検出を薄層クロマトグラフ ィ一で行った。 反応液を遠心して上清を回収してシリカゲル薄層プレートに微量 スポッ トし、 酢酸ェチル:酢酸:水 = 60:20:20の展開溶媒にて展開させ、 溶媒除 去後、 ニンヒドリン反応にてァモキシシリンを検出した。  Amoxicillin in the cell reaction and the crude enzyme reaction was detected by thin-layer chromatography. The reaction solution is centrifuged, the supernatant is collected, and a small amount is spotted on a silica gel thin layer plate, developed with a developing solvent of ethyl acetate: acetic acid: water = 60:20:20. After removing the solvent, the ninhydrin reaction is performed. Amoxicillin was detected.
高速液体クロマトグラフィー (HPLC) を用いた検出 High-performance liquid chromatography (HPLC) detection
反応液を遠心して上清を回収し、 移動相で 10倍希釈して HPLCで測定した。 分 析条件は、 カラムはコスモシル 5C18 AR (ナカライテスタ社) を用い、 移動相 は 1%ァセトニトリル /50 mM KPB (ρΗ5.θ) 、 流速 1.0 ml/min、 カラム温度 3 5 °C、 測定波長 225 nmで行った。 ピークは標準品を用いて同定し、 ァモキシ シリンの標準品として、 ァモキシシリン三水和物 (和光純薬)を用いた。 保持時間 は、 HPG (D-p-ヒ ドロキシフエニルグリシン) 1.8 min、 6-APA 5.9 min、 了 モキシシリン 7.5 min、 HPGOMe · HC1 9.4 minであった。 (実施例 1 ) キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) IFO3835株の β— ラタタムアシラーゼの精製 The reaction solution was centrifuged to recover the supernatant, diluted 10-fold with the mobile phase, and measured by HPLC. The analysis conditions were as follows: Cosmosil 5C18 AR (Nacalai Tester) was used for the column, the mobile phase was 1% acetonitrile / 50 mM KPB (ρΗ5.θ), the flow rate was 1.0 ml / min, the column temperature was 35 ° C, and the measurement wavelength was 225 Performed in nm. The peak was identified using a standard, and amoxicillin trihydrate (Wako Pure Chemical Industries) was used as a standard for amoxicillin. Retention times were 1.8 min for HPG (Dp-hydroxyphenylglycine), 5.9 min for 6-APA, 7.5 min for moxicillin, and 9.4 min for HPGOMe · HC1. (Example 1) Purification of β-latatum acylase of Xanthomonas citri IFO 3835 strain
キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) IF03835株を B培地で 30 。じで 増殖させた。 以下の操作は、 4 °Cで行った。 細胞を遠心分離により回収し、 0.1 M Tris - HC1 (pH 8.0) に懸濁し、 EDTA' 2Naを 4.7 g/l、 リゾチームを 0.13 g/1になるよう添加し、 一晚撹拌した。 MgS04■ 7¾0を 3.13 g/l、 ゥシ膝臓デ キシリボヌクレア1 I (bovine pancreatic deoxyribonuclease I) ¾r0.06 mg/1になるように添加して一晩反応させ、 菌体を超音波破砕し、 上清を遠心分離 で回収した。 Ca(CH3COOH)2'¾0を 22.9 ^^ ^^(^を? ^ g/1になるよう添加 し、 上清を遠心分離で回収した。 透析後、 陽イオン交換ゲルクロマトグラフ (C Mセファロース CL-6B) を 3回、 ゲノレ濾過クロマトグラフ (セファタリスレ- 300) を 1回用いて精製を行った (Agric. Biol. Chem., 44(5), 1069, 1980) 。 カラムから 溶出された画分は TLCによりァモキシシリン合成活性を確認し、 次の精製段階へ 進めた。 得られた XCACYタンパク質は、 約 70 kDaのサブユニットからなること が分かった。 Xanthomonas citri (Xanthomonas citri) IF038 3 3 5 shares B medium 0. Grown in the same manner. The following operations were performed at 4 ° C. The cells were collected by centrifugation, suspended in 0.1 M Tris-HCl (pH 8.0), EDTA '2Na was added at 4.7 g / l, and lysozyme was added at 0.13 g / 1, followed by stirring for a while. MgS0 4 ■ 7¾0 a 3.13 g / l, © shea Hiza臓De Kishiribonukurea 1 I (bovine pancreatic deoxyribonuclease I) was added to a ¾r0.06 mg / 1 and reacted overnight, ultrasonically disrupted, The supernatant was collected by centrifugation. Ca (CH 3 COOH) 2 '¾0 was added to 22.9 ^^ ^^ (^? ^ G / 1), and the supernatant was collected by centrifugation. After dialysis, cation exchange gel chromatography (CM Sepharose CL) -6B) was purified three times using a Genole filtration chromatograph (Cefatarithle-300) once (Agric. Biol. Chem., 44 (5), 1069, 1980). Confirmed the amoxicillin synthesis activity by TLC and proceeded to the next purification step.The obtained XCACY protein was found to consist of a subunit of about 70 kDa.
(実施例 2 ) キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) IF03S35株の β— ラタタムアシラーゼのアミノ酸配列の決定 The determination of (Example 2) Xanthomonas citri (Xanthomonas citri) IF03S 3 5 strains of β- rata Tam acylase amino acid sequence
上記実施例 1の精製法で得られた XCACYタンパク質を、 リジルェンドぺプチ ダーゼにより限定分解し、 ペプチド断片のアミノ酸配列を決定した。 XCACYタ ンパク質をバッファー (10 mM Tris - HC1 (pH 9.0) 、 4M Urea) に懸濁して、 リジルェンドぺプチダーゼを XCACYタンパク質の 1/50量になるよう添カ卩し、 37 °Cで 6時間反応させた。 逆相カラム (YMC-Pack PROTEIN-RP (ヮイエムシィ 社) ) にてペプチドを分取し、 Model 49Xプロテインシークェンサ一 (アプライ ド 'バイオシステム社) で解析を行った。 得られたアミノ酸配列を、 配列番号 3 【こ示した。  The XCACY protein obtained by the purification method of Example 1 above was limitedly degraded with lysylendopeptidase, and the amino acid sequence of the peptide fragment was determined. Suspend the XCACY protein in a buffer (10 mM Tris-HC1 (pH 9.0), 4 M Urea), add Lysyl endopeptidase to 1/50 volume of the XCACY protein, and add at 37 ° C for 6 hours. Reacted. Peptides were fractionated on a reversed-phase column (YMC-Pack PROTEIN-RP (YMC)) and analyzed using a Model 49X protein sequencer (Applied Biosystems). The obtained amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 3.
(実施例 3 ) キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) IF03835株の β— ラクタムアシラーゼ遺伝子のクローニング (Example 3) β- of Xanthomonas citri IF03835 strain Cloning of lactam acylase gene
キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) IF03835株のゲノム DNAを単離 して EcoRIで消化した 10-20 kbpのフラクションを、 EcoRIおよびアルカリフォス ファターゼ (CIAP) 処理した pUC19プラスミ ドにクローユングしたものを、 ィ ー コリ (E. coli) DH5 o!株に形質転換し、 L- Ampプレート (LB培地にバク ト ァガー 15 g/l、 アンピシリン 50 mg/1になるよう添力 Bしたもの) にまき、 37 °Cでー晚培養した。 このプレートのコロニーをナイロンメンプレンにレプリカし、 コ口ニーが適当な大きさになるまで培養した後、 菌体を溶菌してフィルターを作 成した。 配列番号 3に含まれるアミノ酸配列で、 配列番号 5で示されるアミノ酸 配列をコードする配列番号 4 : XIオリゴヌクレオチドをプローブとして用い、 コロニーノヽイブリダィゼーシヨンを行った。 Gene Images 3'-oligolabelling (アマ シャム フアルマシア バイオテック社) で XIオリゴヌクレオチドの3,末端を 蛍光ラベルし、 50 °Cのハイブリダイゼーションバッファー (5 X SSC、 0.1% s odium dodecyl sulfate, 20倍希釈 liquid block (アマシャム ファノレマシア ノ ィォテック社) 、 0.5% dextran sulphate) 中でー晚ハイブリダィズさせた。 室 温の 5 X SSC溶液 (0.1% sodium dodecyl sulfate) 、 次いで 42 °Cの 1 X SSC溶 ί夜 (0.1% sodium dodecyl sulfate)中でメンブレンを洗浄し、 Gene Images CD P-Star detection module (アマシャム フアルマシア バイオテック社) で検 出を行い、 陽性クローンを得た。 このクローンより得られたプラスミ ドを pUCX C4 (図 1 ) とした。 Xanthomonas citri (Xanthomonas citri) IF0 383 5 strain 10-20 kbp fractions Genomic DNA was isolated and digested with EcoRI, and a material obtained by Kuroyungu the EcoRI and alkaline phosphatase Fataze (CIAP) treated pUC19 plasmid, I E. coli DH5 o! Strain, and spread on an L-Amp plate (LB medium supplemented with 15 g / l bactoagger and 50 mg / 1 ampicillin). 37 The cells were cultured at ° C. A colony of this plate was replicated on a nylon membrane, and cultured until the colony became a suitable size, and the cells were lysed to prepare a filter. Using the amino acid sequence contained in SEQ ID NO: 3 and encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 4: XI oligonucleotide as a probe, colony hybridization was performed. Gene Images 3'-oligolabelling (Amersham Pharmacia Biotech) fluorescently labels the 3 ends of the XI oligonucleotide, and a 50 ° C hybridization buffer (5 X SSC, 0.1% sodium dodecyl sulfate, 20-fold diluted liquid) Block (Amersham Fanoremasia Nanotech) and 0.5% dextran sulphate were hybridized. Wash the membrane in 5X SSC solution (0.1% sodium dodecyl sulfate) at room temperature and then in 1X SSC solution (0.1% sodium dodecyl sulfate) at 42 ° C, and use the Gene Images CD P-Star detection module (Amersham). (Pharmacia Biotech) to obtain positive clones. The plasmid obtained from this clone was designated as pUCX C4 (FIG. 1).
(実施例 4 ) β—ラクタムアシラーゼ遺伝子の配列決定 (Example 4) Sequence determination of β-lactam acylase gene
上記で得られた陽性クローンの酉己列を、 BigDye Terminator Cycle Seqencin g FS Ready Reaction Kit (アプライド ·バイオシステム社) を用いたデォキ シ配列決定によりシークェンシング反応を行い、 ABI PRISM 310 Genetic Analyzer (アプライド ·バイオシステム社) で解析を行った。 得られた β—ラタ タムアシラーゼ遺伝子配列を配列番号 1に、 予測されたアミノ酸配列を配列番号 2に示した。 (実施例 5 ) β—ラタタムアシラーゼ遺伝子の組換えベクターの構築 pUC19プラスミ ドの lac Z遺伝子の開始コ ドン部位に Nde Iサイトを作製するプ ライマーを作製してポリメラーゼ連鎖反応 (PCR) を行い、 pUC19プラスミドに Nde Iサイトを 1力所加えた pUCNdeプラスミ ドを作製した。 pTrc99A (アマシャ ム フアルマシア バイオテック社) プラスミドも同様に PCRを行い、 Nco Iサ ィトを Nde Iサイトに変えた pTrcNdeプラスミドを作製した。 pUCNdeプラスミド を Nde I、 Ssp Iで切断した 2.0 kbp断片と、 pTrcNdeプラスミドを Nde I、 Ssp Iで 切断した 0.6 kbp断片をライゲーシヨンして、 pUCNTプラスミ ドを作製した。 The rooster sequence of the positive clones obtained above was subjected to sequencing by deoxy sequencing using the BigDye Terminator Cycle Seqensing FS Ready Reaction Kit (Applied Biosystems), and the ABI PRISM 310 Genetic Analyzer ( (Applied Biosystems). The resulting β-ratatum acylase gene sequence is shown in SEQ ID NO: 1, and the predicted amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 2. Example 5 Construction of Recombinant Vector of β-Latatam Acylase Gene A primer for creating an Nde I site at the start codon site of the lacZ gene of pUC19 plasmid was prepared and subjected to polymerase chain reaction (PCR). Then, a pUCNde plasmid was prepared by adding one NdeI site to the pUC19 plasmid. The pTrc99A (Amersham Pharmacia Biotech) plasmid was also subjected to PCR in the same manner to prepare a pTrcNde plasmid in which the NcoI site was changed to an NdeI site. A 2.0 kbp fragment obtained by cutting the pUCNde plasmid with NdeI and SspI and a 0.6 kbp fragment obtained by cutting the pTrcNde plasmid with NdeI and SspI were ligated to prepare pUCNT plasmid.
pUCNTプラスミドを CrflO I、 Ssp Iで切断した 1.8 kbpの断片と、 pKC7プラス ミド (Gene, 7, 79, 1979) をテンプレートとしてカナマイシン耐性遺伝子を Crfl 0 I、 Ssp Iサイトを持つように PCRで 1.2 kbpの断片を作製し、 ライゲーション して pUCNTkmTn5(kam プラスミ ドを作製した。  The kanamycin resistance gene was amplified by PCR using the 1.8 kbp fragment obtained by digesting the pUCNT plasmid with CrflO I and Ssp I and the pKC7 plasmid (Gene, 7, 79, 1979) as a template to have Crfl 0 I and Ssp I sites. A kbp fragment was prepared and ligated to prepare pUCNTkmTn5 (kam plasmid.
pUCXC4プラスミドをテンプレートとし、 X45-Nde Iプライマ一 (GGAATTCCA TATGCGCCGCCTTGCCACCTGC)と X38-Bam HIプライマー (CGCGGATCCTC AA CGTACCGGCAGACTGA)を用いて、 PCRを行って CDS断片を増幅した。 この CD S断片を pUCNTkmTn5(kamr)プラスミドベクターの Nde Iサイトと Bam HIサイ ト にクローニングし、 pUCNTkmTn5-XCとした。 この組換えベクターの構築を図 2 に示した。 (実施例 6 ) β—ラタタムアシラーゼ遺伝子の発現 Using the pUCXC4 plasmid as a template, PCR was performed using the X45-Nde I primer (GGAATTCCA TATGCGCCGCCTTGCCACCTGC) and the X38-Bam HI primer (CGCGGATCCTC AA CGTACCGGCAGACTGA) to amplify the CDS fragment. This CDS fragment was cloned into the Nde I site and the Bam HI site of the pUCNTkmTn5 (kam r ) plasmid vector to obtain pUCNTkmTn5-XC. The construction of this recombinant vector is shown in FIG. (Example 6) Expression of β-latatum acylase gene
pUCNTkmTn5-XCプラスミ ドを E. coli HB 101に形質転換した株 (pUCNTkmTn 5-XC/HB101)を、 LB培地にカナマイシンを 50 mg/1になるよう添加したものにま き、 30 °Cでー晚培養した。 菌体を遠心分離で回収し、 30 mM PBに懸濁した 後、 超音波破碎して、 上清を遠心分離で回収し、 SDS-PAGE電気泳動を行ったと ころ、 約 70 kDaのバンドが確認され、 β—ラタタムアシラーゼが発現されている ことが確認された。  A strain obtained by transforming pUCNTkmTn5-XC plasmid into E. coli HB101 (pUCNTkmTn5-XC / HB101) was prepared by adding kanamycin to LB medium at a concentration of 50 mg / 1, and heating at 30 ° C.晚 Cultivated. The cells were collected by centrifugation, suspended in 30 mM PB, sonicated, and the supernatant was collected by centrifugation.SDS-PAGE electrophoresis revealed a band of about 70 kDa. As a result, it was confirmed that β-latatum acylase was expressed.
(実施例 7 ) β—ラタタムァシラーゼ活性の確認 (Example 7) Confirmation of β-latatamucilase activity
pUCNTkmTn5-XC/HB101株を実施例 6と同様にー晚培養後、 1 mMになるよう に IPTGを添加してさらに 3時間培養した。 菌体を Lysozyme 0.44 mg/mlで 15分間 氷上で処理し、 超音波破碎遠心した上清を粗酵素液とした。 粗酵素液の総タンパ ク質量はブラッドフォード法にて定量した。 基質 (0.5% HPGOMe - HC1, 0.5% 6-APA) 200 /z lに 25 x gのタンパク質を添加し、 30°Cで 1時間振とうしながら反応 させ、 10倍に希釈して 10 1を HPLCで分析し、 ァモキシシリンのピークを検出し た。 これにより、 pUCNTkmTn5プラスミドにクローニングされた X. citri β—ラ クタムアシラーゼ遺伝子が大腸菌 HB101株で発現され、 活性を持つことが確認さ れた。 (実施例 8 ) β—ラクタムアシラーゼの樹脂への固定化 After culturing the pUCNTkmTn5-XC / HB101 strain in the same manner as in Example 6, adjust to 1 mM. To which IPTG was added, followed by further culturing for 3 hours. The cells were treated with 0.44 mg / ml Lysozyme on ice for 15 minutes, and the supernatant obtained by sonication and centrifugation was used as a crude enzyme solution. The total protein mass of the crude enzyme solution was determined by the Bradford method. Substrate (0.5% HPGOMe-HC1, 0.5% 6-APA) Add 25 xg of protein to 200 / zl, react with shaking at 30 ° C for 1 hour, dilute 10-fold and extract 101 by HPLC. Analysis revealed a peak of amoxicillin. This confirmed that the X. citri β-lactam acylase gene cloned into the pUCNTkmTn5 plasmid was expressed in Escherichia coli HB101 and had activity. (Example 8) Immobilization of β-lactam acylase on resin
pUCNTkmTn5-XC HB101株を実施例 7と同様に培養後、 菌体破砕処理を行い、 粗酵素液を調整した。 これに、 0.1 M KPB (pH7.0) で平衡化した DuoliteA-568 (ローム ' アンド■ハース社)を、 総タンパク質 40 mgに対して樹脂 1 gになるよ うに添加し、 窒素シール下、 4 °Cで 20時間攪拌し、 吸着させた。 この吸着樹脂 を 0.1 M KPB (pH7.0) および 10 mMジチオスレィトール (DTT) で洗浄後、 0. 2% グルタルアルデヒド、 0.1 M KPB (pH7.0) を用いて、 4 °Cで 10分間反応 させてタンパク質を架橋し、 固定化樹脂を作製した。 基質 (0.5% HPGOMe · HC1, 0.5% 6-ΑΡΑ) 200 μ 1に 1 mgの当該固定化樹脂を添加し、 30 °Cで 4時間振とう しながら反応させ、 10倍に希釈して ΙΟ μ Ιを HPLCで分析し、 ァモキシシリンのピ クを検出した。 産業上の利用可能性  After culturing the pUCNTkmTn5-XC HB101 strain in the same manner as in Example 7, the cells were crushed to prepare a crude enzyme solution. To this, add Duolite A-568 (Rohm & Haas Co., Ltd.) equilibrated with 0.1 M KPB (pH 7.0) so that 1 g of resin is added to 40 mg of total protein. The mixture was stirred at ° C for 20 hours and adsorbed. The resin is washed with 0.1 M KPB (pH 7.0) and 10 mM dithiothreitol (DTT), and then washed with 0.2% glutaraldehyde and 0.1 M KPB (pH 7.0) at 4 ° C. The protein was cross-linked by reacting for 1 minute to prepare an immobilized resin. Add 1 mg of the immobilized resin to 200 μl of substrate (0.5% HPGOMeHC1, 0.5% 6-ΑΡΑ), react with shaking at 30 ° C for 4 hours, dilute 10-fold, and add Ι was analyzed by HPLC to detect picoximes of amoxicillin. Industrial applicability
キサントモナス シトリ (Xanthomonas citri) 由来の β—ラタタムアシラーゼ 遺伝子を発現用ベクターに結合して組換えベクターを得、 形質転換を行い、 発現 させることにより、 効率よく β—ラクタムアシラーゼを調製することができる。 この β—ラタタムァシラーゼを単離あるいは粗精製の状態で、 大量の脱ァシル化 基転換化の工程に使用することができる。  The β-lactam acylase gene derived from Xanthomonas citri can be ligated to an expression vector to obtain a recombinant vector, transformed, and expressed, so that β-lactam acylase can be efficiently prepared. . This β-ratatum acylase can be used in a large-scale deacylation group conversion step in an isolated or partially purified state.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1 . 配列番号 2で示されるァミノ酸配列と同一又は実質的に同一のァミノ酸配 列からなるタンパク質をコードする DNAからなる遺伝子。 1. A gene comprising DNA encoding a protein comprising the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.
2 . 配列番号 2で示されるアミノ酸配列において 1もしくは数個のアミノ酸が 欠失、 置換及ぴ 又は付加されたアミノ酸配列からなり、 かつアシラーゼ活性を 有するタンパク質をコードする DNAからなる遺伝子。 2. A gene comprising an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 in which one or several amino acids have been deleted, substituted and / or added, and comprising a DNA encoding a protein having an acylase activity.
3 . 配列番号 1で示される塩基配列において、 配列番号 2で示されるアミノ酸 配列をコ一ドする部分に対応する塩基配列が、 配列番号 2で示されるァミノ酸配 列と同じアミノ酸配列をコードする DNAからなる遺伝子。 3. In the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, the nucleotide sequence corresponding to the portion encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 encodes the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 Gene consisting of DNA.
4 . キサントモナス (Xanthomonas)属から単離された請求の範囲 1〜 3記載の 遺伝子。 4. The gene according to any one of claims 1 to 3, isolated from the genus Xanthomonas.
5 . 配列番号 2で示されるァミノ酸配列と同一又は実質的に同一のァミノ酸配 列からなるタンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチド。 5. A polynucleotide consisting of a nucleotide sequence encoding a protein having the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
6 . 配列番号 2で示されるアミノ酸配列において 1もしくは数個のアミノ酸が 欠失、 置換及び Z又は付加されたアミノ酸配列からなり、 かつア ラーゼ活性を 有するタンパク質をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチド。 . 6. A polynucleotide comprising an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 in which one or several amino acids have been deleted, substituted and Z- or added, and comprising a base sequence encoding a protein having an enzyme activity. .
7 . 配列番号 1で示される塩基配列において、 配列番号 2で示されるアミノ酸 配列をコードする部分に対応する塩基配列が、 配列番号 2で示されるァミノ酸配 列と同じアミノ酸配列をコ一ドする塩基配列からなるポリヌクレオチド。 7. In the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, the nucleotide sequence corresponding to the portion encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 encodes the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 A polynucleotide consisting of a base sequence.
8 . 配列番号 1で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド。 8. A polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.
9 . キサントモナス (Xanthomonas)属から単離された請求の範囲 5〜8記載の ポリヌクレオチド。 9. The polynucleotide according to claims 5 to 8, isolated from the genus Xanthomonas.
1 0 . 配列番号 5で示されるァミノ酸配列と同一又は実質的に同一のァミノ酸 配列をコ一ドする塩基配列からなるポリヌクレオチド。 配列番号 2のァミノ酸配列からなる組換 ¾  10. A polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5. Recombination consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2
1 2 . 配列番号 2のアミノ酸配列において 1もしくは数個のアミノ酸が欠失、 置換及び Z又は付加されたアミノ酸配列からなり、 かつアシラーゼ活性を有する 組換; 12. A recombinant comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 in which one or several amino acids have been deleted, substituted and Z or added, and having an acylase activity;
1 3 . 請求の範囲 1〜4記載の遺伝子に含まれる転写調節配列。 1 4 . 請求の範囲 1〜 4記載の遺伝子に含まれる翻訳調節配列。 13. A transcription regulatory sequence contained in the gene according to any one of claims 1 to 4. 14. A translation regulatory sequence contained in the gene according to claims 1-4.
1 5 . 転写及び Z又は翻訳調節配列を含むレギュロンの制御下にある請求の範 囲 1〜4のいずれかに記載の遺伝子であって、 当該調節配列の一方又は両方がそ れぞれ同じ又は異なる生物から得られた他の転写及び Z又は翻訳調節配列に置き 換えられている遺伝子。 15. The gene according to any one of claims 1 to 4, which is under the control of a regulon containing transcriptional and Z or translational regulatory sequences, wherein one or both of said regulatory sequences are the same or both, respectively. A gene that has been replaced by another transcription and Z or translation regulatory sequence from a different organism.
1 6 . 請求の範囲 1〜 4記載の遺伝子を 1以上含む組換えベクター。 16. A recombinant vector containing one or more genes according to claims 1-4.
1 7 . 請求の範囲 1 6記載の組換えベクターを含む形質転換体。 17. A transformant comprising the recombinant vector according to claim 16.
1 8 . 形質転換宿主がグラム陰性微生物である請求の範囲 1 7記載の形質転換 体。 18. The transformant according to claim 17, wherein the transformed host is a Gram-negative microorganism.
1 9 . 形質転換宿主がグラム陽性微生物である請求の範囲 1 7記載の形質転換 体。 19. The transformation according to claim 17, wherein the transformed host is a Gram-positive microorganism. body.
2 0 . 請求の範囲 1 7〜1 9記載の形質転換体を培養し、 アシラ^ "ゼを回収す ることからなるァシラーゼの製造方法。 20. A method for producing an acylase, comprising culturing the transformant according to any one of claims 17 to 19 and recovering the acylase.
2 1 . 請求の範囲 5〜 9記載のポリヌクレオチドによりコードされたアミノ酸 配列からなるアシラーゼ。 21. An acylase comprising an amino acid sequence encoded by the polynucleotide according to claims 5 to 9.
2 2 . 請求の範囲 1 7〜1 9記載の形質転換体を培養し、 その菌体混合培養液 もしくは菌体の破砕物を固定化してなる固定化アシラーゼ。 22. An immobilized acylase obtained by culturing the transformant according to any one of claims 17 to 19, and immobilizing a mixed culture of the cells or a crushed cell thereof.
2 3 . 請求の範囲 1 6記載の組換えベクターを調製し、 当該ベクターで宿主を 形質転換し、 得られた形質転換体をクローン化し選択することからなる、 形質転 换体中でァシラ一ゼを産生する又はその産生を増強する方法。 23. Preparing the recombinant vector according to claim 16, transforming a host with the vector, cloning and selecting the obtained transformant. A method for producing or enhancing the production thereof.
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