WO2007142243A1 - 変異体及びこれをコードする遺伝子 - Google Patents

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WO2007142243A1
WO2007142243A1 PCT/JP2007/061391 JP2007061391W WO2007142243A1 WO 2007142243 A1 WO2007142243 A1 WO 2007142243A1 JP 2007061391 W JP2007061391 W JP 2007061391W WO 2007142243 A1 WO2007142243 A1 WO 2007142243A1
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WO
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amino acid
cgtase
parent
mutant
cyclodextrin
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Application number
PCT/JP2007/061391
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yoshinori Nakagawa
Masayasu Takada
Koichi Ogawa
Yuji Hatada
Hiroki Horikoshi
Original Assignee
Nihon Shokuhin Kako Co., Ltd.
Japan Agency For Marine-Earth Science And Technology
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y204/00Glycosyltransferases (2.4)
    • C12Y204/01Hexosyltransferases (2.4.1)
    • C12Y204/01019Cyclomaltodextrin glucanotransferase (2.4.1.19)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10Transferases (2.)
    • C12N9/1048Glycosyltransferases (2.4)
    • C12N9/1051Hexosyltransferases (2.4.1)
    • C12N9/1074Cyclomaltodextrin glucanotransferase (2.4.1.19)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/04Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds
    • C12P19/10Pullulan

Definitions

  • the present invention relates to a cyclodextrin′-glucanotransferase mutant having improved high specific activity, a gene encoding the mutant, and a method for producing a mutant using the gene.
  • Cyclodextrin 'glucanotransferase acts on ⁇ -1,4-glucan such as starch, and has an ⁇ -1,4 darcobilanoside bond due to its intramolecular transfer reaction.
  • CDs produced from starch and the like by C GTase are a-CD, j8-CD, and ⁇ -CD mainly composed of 6 to 8 glucoses. These CDs have the ability to form inclusions with many molecules (guest compounds) and change the chemical, physical, and physiological properties of guest compounds. It is very useful in the fields of agricultural chemicals, cosmetics, daily necessities, and chemical products.
  • CGTase preferentially produces a-CD due to differences in the main components of CD produced from starch and the like (X -CGTase, ⁇ -CD preferentially j8 -CGTase, a -CD And ⁇ -CGTase that preferentially produces j8-CD and ⁇ -CGTase that preferentially produces ⁇ -CD.
  • X -CGTase, ⁇ -CD preferentially j8 -CGTase, a -CD
  • ⁇ -CGTase preferentially produces j8-CD
  • ⁇ -CGTase that preferentially produces ⁇ -CD.
  • a CD-containing composition containing ⁇ - or j8-CD as a main component is used in various fields. There are few use cases.
  • the CD composition is uniformly determined depending on whether the CGTase used to prepare it is H-, ⁇ -, or ⁇ -CGTase. The preparation of the product was difficult.
  • Bacillus £ klMi strain 7364 produces a novel ⁇ -CGTase with ⁇ -CD as the main product, and also encodes this enzyme. Determination of gene sequence and amino acid sequence, and production of a CD-containing composition having ⁇ -CD and a desired CD composition using this enzyme have been established and patent applications have been filed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-2003). No. 102489, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-327299, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-327284, all of which are specifically incorporated herein by reference.
  • ⁇ -CGTase which has been reported so far, has a relatively low specific activity. Therefore, when producing a CD-containing composition having y-CD and a desired CD composition on an industrial scale, a large amount of ⁇ -CGTase is required. To do. As a result, a large amount of enzyme is required to obtain the desired composition, and there has been a large economic problem with an increased load in the purification process of the sugar liquor after the CD formation reaction. . [0009] Therefore, in the present invention, by adding mutation to y-CGTase, the amount of enzyme required to obtain the desired CD composition is reduced compared with the parent ⁇ -CGTase. An object is to provide an improved CGTase mutant that can.
  • an object of the present invention is to provide a gene for the above-mentioned CGTase mutant and a method for producing a CGTase mutant using the same.
  • the present inventors have searched for a CGTase mutant having an improved specific activity compared to the parent ⁇ -CGTase.
  • the CGTase mutant has a higher specific activity than the parent ⁇ -CGTase, in which the amino acid residue at a specific position in the amino acid sequence is replaced with another amino acid residue.
  • the present invention has been completed.
  • the present invention provides at least one amino acid residue of a parent ⁇ -cyclodextrin 'dalcanotransferase with an amino acid residue different from the corresponding amino acid residue of the parent ⁇ -cyclodextrin' dalcanotransferase.
  • a cyclodextrin′-glucanotransferase variant having a specific activity for improved ⁇ -cyclodextrin synthesis compared to the parent ⁇ -cyclodextrin ′ dalcanotransferase.
  • the parent ⁇ -cyclodextrin'Dalcanotransferase has the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, and positions 75, 82, 91 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing , 92, 119, 134, 147, 151, 151, 223, 225, 234, 320, 347, 359, 360, 361, 451, 625, 656, And at least one amino acid residue at position 662 has an amino acid sequence substituted with an amino acid residue different from the amino acid residue shown at the corresponding position in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • 91 is Leu
  • 92nd is Thr
  • 134th is Ala, Pro, Ser, or Thr,
  • 223rd is Arg, His, Lys, or Val
  • 347 is Asn, Asp, Cys ⁇ Glu ⁇ His ⁇ lie ⁇ Leu ⁇ Ser, Thr, Tyr or Val, 359 is Gin,
  • 361 is Ala ⁇ Asn, Cys ⁇ Gin ⁇ Gly ⁇ Glu, His ⁇ He ⁇ Leu, Lys, Met ⁇ Phe ⁇ Pro, Ser, T hr, Trp, Tyr, or Val,
  • Amino acid residues corresponding to positions 147, 151, 223, 225, 234, 320, 347, 359, 360, 361, 451, 625, 656, and 662 At least one amino acid residue 1S It has an amino acid sequence substituted with an amino acid residue different from the amino acid residue shown in the corresponding position in the amino acid sequence of the parent ⁇ -cyclodextrin 'Dalcanotransferase
  • the mutant has a specific activity of ⁇ 6 ⁇ : L 1 measured at any ⁇ of the parent ⁇ -cyclodextrin, which is 1.1 times or more the specific activity of dalcanotransferase,
  • the mutant has a specific activity measured at ⁇ 7.5 or ⁇ which is 1.1 times or more the specific activity of the parent ⁇ -cyclodextrin'Dalcanotransferase,
  • the present invention further includes a gene encoding the amino acid sequence of the mutant of the present invention, a recombinant vector containing the gene of the present invention, a chromosomal homologous group transformed with the recombinant vector of the present invention. It relates to transformed transformants.
  • the present invention provides the production of the mutant of the present invention, which comprises culturing the transformant of the present invention and recovering the cyclodextrin 'dalcanotransferase mutant produced by the transformant. Regarding the method.
  • an improved CGTase mutant having a higher specific activity than the parent ⁇ -CGTase can be provided. Furthermore, by using this mutant, it is possible to increase the amount of CD produced or reduce the amount of enzyme used in the production of a composition containing CD. This mutant is used for producing ⁇ -CD. It is very useful industrially as an enzyme.
  • the present invention is a CGTase variant in which at least one amino acid residue of a parent ⁇ -CGTase is substituted with an amino acid residue different from the corresponding amino acid residue of the parent ⁇ -CGTase, and compared with the parent ⁇ -CGTase.
  • it has specific activity for improved ⁇ _CD synthesis.
  • the parent ⁇ -CGTase refers to an activity having the ability to produce about 50 to 100% by weight of ⁇ -CD among the produced CD when it is allowed to act on starch or a starch-derived substrate. It is a CGTase.
  • Examples of such a parent ⁇ -CGTase include ⁇ -CGTase having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, or ⁇ -CGTase of a different type from this ⁇ -CGTase, wild type, It may be a wild type mutant or an artificially mutated mutant.
  • Starch or starch-derived substrate includes potato, corn, sweet potato, wheat, rice, tapi as starch Talents, sago, etc.
  • Starch can be mentioned, and these can be any of glutinous, glutinous or high amylose.
  • starch-derived substrates include amylose, amylopectin, soluble starch, Dextrin, powdered starch, maltooligosaccharide and the like can be mentioned, and any of them may be used as long as it has the property of producing ⁇ -CD when ⁇ -CGTase is used in these.
  • One embodiment of the mutant of the present invention is a CGTase mutant in which the parent ⁇ -CGTase has the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing.
  • positions 75, 82, 91, 92, 119, 134, 147, 151, 151, 223, 225 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, 234, 320, 347, 359, 360, 361, 451, 625, 656, and 662 at least one amino acid residue force Amino acid that is different from the amino acid residue indicated at the corresponding position
  • It is an improved CGTase variant having a higher specific activity compared to ⁇ -CGTase substituted with a residue and having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing which is a parent ⁇ -CGTase.
  • Examples of ⁇ -CGTase having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing include ⁇ -CGTase derived from Bacillus crack 7364 strain (FERM BP-7156).
  • substitution of tryptophan with leucine at position 75 is Trp75Leu or W75L
  • the amino acid residues in are: 75: Trp, 82: Asn, 91: Phe, 92: Ser, 119: Ile, 134: Val, 147: Ala, 151: Asn, 223: Ala, 225: Met, 234: lie ⁇ 320: Asp, 3 47: Ala, 359: Lys, 360: Gly, 361: Asp, 451: Asp, 625: Tyr, 656: His , 662: Ser.
  • the CGTase variant of the present invention is one in which the amino acid residue force at the above position is substituted with an amino acid residue different from the amino acid residue indicated at the relevant position in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. It is. There are 20 types of amino acid residues: Ala, Asn, Asp, Arg, Cys, Gln, Glu, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Met, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr, and Val. For example, at position 75 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, the amino acid residue of the wild-type enzyme is Trp. In the power mutant, it can be selected from 19 types other than the above Trp. . The same applies to amino acid residues other than position 75. However, it is substituted with an amino acid residue having a higher specific activity than the specific activity of the mutant power parent ⁇ -CGTase.
  • amino acid residues after substitution at each amino acid residue are as follows. As specifically shown in the Examples, mutants having the following amino acid substitutions have a specific activity that is at least 10% (1.1 times) higher than the specific activity of the parent ⁇ -CGTase.
  • the 75th position is preferably Ala, Cys, Gln, Glu, His, Ile, Leu, Lys, Met, Phe, Ser, Thr, Tyr or Val.
  • the 134th position is preferably Ala, Pro, Ser or Thr.
  • the position 347 is preferably Asn, Asp, Cys, Glu, His, Ile, Leu, Ser, Thr, Tyr or Val.
  • the CGTase mutant of the present invention has not only one obtained by substituting any amino acid residue at any position corresponding to the above-mentioned position with another amino acid, but also improved properties having high specific activity. As long as it has, it also includes those in which one to several amino acid residues are deleted, substituted or added at other positions in the amino acid sequence. In this case, the parent ⁇ -CGTase to be compared shall not have these deletions, substitutions or attachments.
  • variant of the present invention is a variant in which the parent ⁇ -CGTase is a different type of ⁇ -CGTase from ⁇ -CGTase having the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing. .
  • ⁇ -CGTase of a different type from ⁇ -CGTase having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing was allowed to act on a starch or a starch-derived substrate, which may be a wild-type or wild-type mutant.
  • amino acid sequence having about 50 to 100% by weight of the generated CD having an activity of becoming ⁇ -CD and having at least about 60% homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing The thing which becomes.
  • an amino acid sequence having at least 60% homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing such as j8-CGTase derived from Bacillus circulus (Bacillus ⁇ ⁇ ⁇ ) 251 strain, etc.
  • ⁇ - or ⁇ -CGTase for example oc from Bacillus macerans -CGTase (Gen ebank Accession No. AAA22298) or j8-CG from Bacillus circulans 251 strain Compared with Tase (Genebank Accession No. CAA55023), there is a deletion or substitution of one to several amino acid residues, and about 50 to 100 of the CD produced when acting on starch or starch-derived substrates It is an enzyme having an activity in which% by weight becomes ⁇ -CD.
  • the method for identifying the amino acid residue at the corresponding position and the calculation of the homology of the amino acid sequence are carried out by comparing the amino acid sequences using a known algorithm such as the Lippmann-Person method, and adding them to the amino acid sequence of each CGTase. This can be done by maximizing homology to existing conserved amino acid residues.
  • By aligning the amino acid sequence of CGTase in this way it is possible to determine the position of the homologous amino acid residue in the sequence of each CG Tase regardless of insertion or deletion in the amino acid sequence.
  • the homologous position is considered to exist at the same position in the three-dimensional structure, and it can be presumed that it has a similar effect on the specific function of the target CGTase.
  • the CGTase variant of the present invention is an amino acid sequence having at least 60% homology with the amino acid sequence of y-CGTase shown in SEQ ID NO: 1 in the amino acid residue force sequence table at the above position. It has been substituted with an amino acid residue different from the amino acid residue indicated at the position.
  • Amino acid residues are all 20 of Ala, Asn, Asp, Arg, Cys, Gln, Glu, Gly, His, lie ⁇ Leu, Lys, Met, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr and Val. Type, for example, sequence number At position 75 in the amino acid sequence shown in No.
  • the amino acid residue of the wild-type enzyme is Tr p, but in the mutant, 19 kinds of forces other than the above Trp can also be selected. The same applies to amino acid residues other than position 75. However, it is substituted with an amino acid residue having a higher specific activity than that of the mutant strength parent ⁇ -CGTase.
  • substitution of amino acid residues was performed at the same time at two or more sites as long as it had an improved property with high specific activity compared to the parent ⁇ -CGTase. It may be a thing.
  • the specific activity is the amount of activity per a certain amount of protein related to the ⁇ -CD production activity.
  • the amount of protein can be measured by the method described in Example 2-3.
  • the specific activity is at any pH of 6 to ll, preferably at pH 7.5 or pHIO, for example, 20 to 65 ° C, preferably 30 to 60 ° C, more preferably 40 to 55 ° C. It is a value obtained from CGTase activity relating to ⁇ -CD production measured at a temperature of 5 to 30 minutes, preferably 10 to 15 minutes.
  • CGTase activity related to ⁇ -CD production varies depending on the pH and temperature of the reaction solution.
  • the specific activity measurement and calculation method for typical ⁇ -CD production is specifically described in the Examples. More specifically, the CGTase activity measurement for calculating the specific activity can be performed by the method described in Example 2-4. That is, measure at a temperature of 40 ° C for 10 minutes at pH 7.5 or pHIO.
  • the specific activity is higher than the parent ⁇ -CGTase, and the specific activity is higher than the specific activity of the parent ⁇ -CGTase.
  • it means about 10% (1.1 times) higher. More preferably, it is about 30% (1.3 times) or more higher, more preferably about 50% (1.5 times) or more, and most preferably about 100% (2 times) or more.
  • the CGTase mutant of the present invention can be obtained, for example, by the following method. That is, substitution with a gene (for example, having a base sequence represented by SEQ ID NO: 2) encoding a cloned parent y-CGTase (for example, CGTase having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1) ( (Hereinafter also referred to as “mutation”), an appropriate host is transformed using the obtained mutated gene, the recombinant host is cultured, and collected from the culture.
  • a gene for example, having a base sequence represented by SEQ ID NO: 2
  • a cloned parent y-CGTase for example, CGTase having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1
  • Cloning of the gene encoding the parent ⁇ -CGTase can be achieved by using a general gene recombination technique.
  • a general gene recombination technique For example, from the chromosome of Bacillus crachy 7364 (FERM BP-7156), Can be obtained by shotgun method or PCR method.
  • any of the commonly used random mutation and site-specific mutation methods can be employed. More specifically, the error-prone PCR method can be performed using a recombinant PCR method or the like.
  • Production of the CGTase mutant of the present invention using the obtained mutant gene can be maintained in a replicated manner in the host cell, the enzyme can be stably expressed, and the gene can be stably maintained. This may be carried out by integrating the gene into a vector that can be carried and transforming the host bacterium using the obtained recombinant vector.
  • Examples of such vectors include pUC19 and pHY300PLK when Escherichia coli is used as a host, and pUB110, pHY300PLK and pAMa1 when Bacillus subtilis is used as a host.
  • a host cell that can be used by using the competent cell method, the electo-poration method, the protoplast method, etc., for example, Gram-negative bacteria such as Escherichia coli, Bacillus sp. ), Gram-positive bacteria such as Streptomyces, yeasts such as Saccharomyces, and molds such as Aspergillus.
  • Gram-negative bacteria such as Escherichia coli, Bacillus sp.
  • Gram-positive bacteria such as Streptomyces
  • yeasts such as Saccharomyces
  • molds such as Aspergillus.
  • the obtained transformant is used at a culture temperature and time that can be cultivated under suitable conditions using a medium containing an assimilating carbon source, nitrogen source, metal salt, vitamin, and the like. It can be determined appropriately in consideration of the optimum conditions for the transformant.
  • purified enzyme can be obtained from the obtained culture solution by fractionation and purification by a general method.
  • the CGTase mutant of the present invention obtained by force is higher in specific activity than the parent ⁇ -CGTase.
  • the method for preparing the CGTase mutant of the present invention by genetic engineering techniques has been described.
  • the CGTase mutant of the present invention can be obtained not only by genetic engineering of the parent ⁇ -CGTase, but also by collecting natural CGTase containing such a mutation from the natural world, Such natural CGTases are also encompassed by the CGTase variants of the present invention.
  • the obtained CGTase mutant of the present invention has higher specific activity than the parent ⁇ -CGTase
  • the amount of ⁇ -CD produced can be increased or the amount of ⁇ _CG Tase used can be reduced, which is useful as an enzyme for producing y _CD.
  • the CGTase mutant of the present invention can improve the specific activity related to ⁇ -CD production by introducing mutation of the amino acid residue, and has a specific activity related to a-CD and Z or j8-CD production. May have improved.
  • the CGTase mutant of the present invention has such a CGTase as long as the specific activity for y-CD production is at least about 10% (1.1 times) higher than that of the parent ⁇ -CGTase. Variants are also included.
  • the amount and ratio of a_CD, ⁇ -CD and ⁇ -CD that are produced vary depending on reaction conditions such as reaction time. Furthermore, in the CGTase mutant of the present invention, the amount of CD produced and the ratio may change due to the introduction of the amino acid residues. Depending on the reaction conditions, the amount and ratio of y-CD may be relatively low compared to the amount and ratio of a-CD and Z or j8 "CD. Even so, if the reaction conditions are optimized, the amount and ratio of ⁇ -CD produced by the CGTase variant of the present invention can be increased.
  • Primer 1 (SEQ ID NO: 3) capable of amplifying the DNA of about 2.2 kb against the range of about 2.2 kb including the upstream codon of 20 base upstream of the start codon of the CGTase structural gene derived from Bacillus class 7364 strain, to the lOObase downstream of the stop codon, Random mutation was given by performing error-prone PCR using primer 2 (SEQ ID NO: 4) and Takara Taa. Primer 1 was given a 1 linker at the 5 ′ end of the sense strand, and Primer 2 was given a 1 linker at the 5 ′ end of the antisense strand.
  • PCR conditions were as follows: denaturation of the truncated DNA for 5 minutes at 94 ° C, followed by 30 cycles of 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 1.5 minutes, and 74 ° C for 3 minutes.
  • the amplified DNA fragment was purified with GFX PCR DNA and Gel Band Purification Kit (Amersham Bioscience), and the terminal restriction enzyme linker was cleaved with ii and i.
  • the digested DNA fragment was purified with GFX PCR DNA and Gel Band Purification Kit.
  • the purified DNA fragment was mixed with 2 hl, Sac.I-treated pUC19, and then Ligation High (Toyobo) The ligase reaction was performed.
  • the solution after ligase reaction was used to transform E. coli JM109, which is a host fungus.
  • the transformant of E. coli JM 109 was transformed into LB-AG agar medium [polypeptone (Difco) l% (w / v), fermentation mother extract (Difco) 0.5% (w / v), sodium chloride l% (w / v v), ampicillin 50 ppm, glucose 0.5% (w / v), agar 1.5% (w / v)] at 30 ° C. for 14 to 20 hours.
  • coli JM109 are grown Starch azul agar containing isopropyl- ⁇ -D-thiogalatatopyranoside (IPTG) [starch azul (Sigma) 0.5% (w / v), soluble starch 0.5 % (w / v), agar 1.5% (w / v), O.lmM IPTG, 25 mM HEPES-NaOH (pH 7.5)] were overlaid and reacted at 30 ° C. for 4-8 hours. Transformant candidate strains were obtained that produced improved CGTase mutants with higher specific activity than the parent ⁇ -CGTase, depending on the halo formation status.
  • IPTG isopropyl- ⁇ -D-thiogalatatopyranoside
  • the candidate strain was added to 2 ml of LB-A medium [polypeptone (Difco) l% (w / v), yeast extract (Difco) 0.5% (w / v), sodium chloride l% (w / v), ampicillin 50 ppm]]
  • LB-A medium polypeptone (Difco) l% (w / v), yeast extract (Difco) 0.5% (w / v), sodium chloride l% (w / v), ampicillin 50 ppm]
  • the plasmid was recovered from the cells obtained by centrifugation using GFX Micro Plasmid Prep Kit (Amersham Neuroscience).
  • the base sequence of the gene encoding the CGTase mutant inserted in the recovered plasmid was determined using the MegaBACE 1000 Multi-Carrier System (Amersham Bioscience).
  • the candidate strain is inoculated into 5 ml of LB-A medium, cultured at 30 ° C for 12-20 hours, then inoculated into 300 ml of LB-A medium, shake-cultured at 30 ° C, and turbidity at 600 nm.
  • I PTG was added to a final concentration of O.lmM and further cultured for 12 to 20 hours.
  • the bacterial cells obtained by centrifugation from the culture medium are subjected to ultrasonic crushing treatment for 5 minutes using ULTRASONIC DISRUPTOR UD-201 (Tomy), and a crude enzyme solution in the bacterial cells is obtained by centrifugation from the ultrasonic treatment liquid. It was.
  • the crude enzyme solution was subjected to affinity chromatography using ⁇ -CD immobilized Sepharose 6B in which ⁇ -CD was immobilized on Sepharose 6B (Amersham Bioscience). According to the method, purification was carried out to an electrophoretically homogeneous level.
  • the protein concentration of the purified CGTase was measured using a DC protein assembly kit (BioRad). Bovine serum albumin was used as a standard protein.
  • the reaction was started by adding ⁇ 1. Ten minutes after the start of the reaction, the reaction was stopped by adding 500 1 of 0.05 N HC1. A 5 mM BCG solution (in 20% Ethanol) was added to the reaction mixture, mixed and held at room temperature for 20 minutes, and the absorbance at 630 nm was measured with 2 ml of 1M BCG buffer (pH 4.2). The ⁇ -CD content in the reaction solution was determined using a calibration curve prepared with the absorbance value. CGTase activity lunit was defined as the amount of enzyme that produced 1 ⁇ mol of ⁇ -CD per unit time under the above reaction conditions.
  • Specific activity was calculated from the CGTase activity value and protein concentration of the purified CGTase mutant derived from the candidate strain. By comparing this specific activity with the specific activity of CGTase (parent CGTase) derived from the Bacillus class 1364 strain, CGTase mutants with improved specific activity were selected. The mutation site identified by nucleotide sequencing of the gene encoding the selected CGTase mutant was taken as the mutation site involved in improving the specific activity.
  • Specific activity was calculated by measuring CGTase activity and protein concentration of parent CGTase and each CGTase mutant at pH 7.5 and 10.0.
  • Table 2 shows the actual values of the specific activity and the relative values of the CGTase mutant of the present invention when the specific activity of the parent CGTase is 100.
  • the specific activity of parent CGTase at pH 7.5 was 0.47 U / mg and at pH 10.0 was 5.41 U / mg.
  • the specific activity of each CGTase variant is 0.39-4.35 U / mg at pH 7.5 and pH 10.0. It was 2.98-9.28 U / mg.
  • a CGTase mutant was obtained in which the specific activity of pH 7.5 and / or pHlO.O was improved by 1.1-fold or more.
  • Purified parent CGTase and each purified CGTase variant were each added to a substrate in which 10% (w / v) soluble starch was heated and dissolved in 25 mM HEPES-NaOH (pH 7.5) so as to be 0.15 mg / g dry starch. The mixture was reacted at 50 ° C for 8 hours. The reaction solution was kept at 100 ° C. for 10 minutes to inactivate the enzyme to prepare a CD-containing composition, and its sugar composition was determined by HPLC method. As shown in Table 4 In addition, an increase in CD production was observed when the CGTase mutant was used compared to the CD production when the parent CGTase was used.
  • Purified parent CGTase and each purified CGTase variant are each 0.15 mg / g dry starch in a substrate in which 10% (w / v) soluble starch is heated and dissolved in 25 mM HEPES-NaOH (pH 7.5). And reacted at 50 ° C. for 8 hours.
  • the reaction solution was kept at 100 ° C. for 10 minutes to inactivate the enzyme to prepare a CD-containing composition, and its sugar composition was determined by HPLC method. As shown in Table 10, an increase in CD production was observed when the CGTase mutant was used compared to CD production when the parent CGTase was used.
  • primer 32-32 (SEQ ID NOs: 34 to 50), using a suitable counter primer present in the CGTase gene and Pyrobest DNA polymerase (Takara), site-directed mutation to the parent CGTase structural gene to encode each CGTase variant
  • a plasmid carrying the gene was prepared.
  • Escherichia coli JM109 transformed with the prepared plasmid was cultured and the specific activity of the purified enzyme prepared was evaluated.
  • D361Q, D361S, D361T, D361V, D361 In W and D361Y an increase in specific activity was observed at pH 7.5 and / or pHlO.O. See Table 11.
  • the present invention is useful in the field of production of ⁇ -CD and ⁇ -CD-containing compositions. Brief Description of Drawings

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Abstract

親γ-CGTaseのアミノ酸残基の少なくとも1つを、親γ-CGTaseの該当するアミノ酸残基とは異なるアミノ酸残基で置換した変異体であって、親γ-CGTaseと比較して、改良されたγ-シクロデキストリン合成に関する比活性を有するCGTase変異体。この変異体のアミノ酸配列をコードする遺伝子。この遺伝子を含有する組換えベクターで形質転換された又は染色体相同組換えされた形質転換体を培養し、前記形質転換体が生成するシクロデキストリン・グルカノトランスフェラーゼ変異体を回収することを含む、上記CGTase変異体の製造方法。γ-シクロデキストリン・グルカノトランスフェラーゼ(γ-CGTase)に変異を加えることにより、親γ-CGTaseと比較し、より高い比活性を有し、目的とするCD組成物を得るための必要酵素量を低減し得る改良されたCGTase変異体を提供する。上記CGTase変異体の遺伝子及びこれを用いたCGTase変異体の製造方法を提供する。

Description

明 細 書
変異体及びこれをコードする遺伝子
関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、 2006年 6月 8日出願の日本特願 2006— 160175号の優先権を主張し 、それらの全記載は、ここに特に開示として援用される。
技術分野
[0002] 本発明は、改良された高い比活性を有するシクロデキストリン'グルカノトランスフエ ラーゼの変異体、及びこの変異体をコードする遺伝子、並びにこの遺伝子を用いた 変異体の製造方法に関する。
背景技術
[0003] シクロデキストリン 'グルカノトランスフェラーゼ (CGTase ;EC 2. 4. 1. 19)は澱粉等の α - 1,4-グルカンに作用し、その分子内転移反応により α -1,4ダルコビラノシド結合で 結合した環状マルトオリゴ糖であるシクロデキストリン (CD)を生成させる酵素である。 C GTaseにより澱粉等から生成される CDは主としてブドウ糖 6〜8個で構成される a -CD 、 j8 - CD、 γ -CDである。これらの CDは多くの分子 (ゲストィ匕合物)と包接物を形成す る能力を有し、ゲストィ匕合物の化学的 ·物理的 ·生理的諸性質を変化させることから、 食品、医薬、農薬、化粧品、日用雑貨、化成品分野等において非常に有用である。
[0004] CGTaseは、澱粉等から生成される CDの主成分の違いによって、 a - CDを優先的 に生成する (X -CGTase, β -CDを優先的に生成する j8 -CGTase, a -CD及び j8 - C Dを優先的に生成する α Ι -CGTase及び γ -CDを優先的に生成する γ -CGTaseと 分類される。過去に報告された多くの CGTaseは α -CGTase, β -CGTase及び a l -CGTaseであり、 γ -CGTaseの報告例は数少ない。又、 γ -CGTaseとして報告され ている酵素においても、反応後期に j8 -CDの生成速度が加速され、 γ - CDと同量若 しくはそれ以上の j8 -CDが生成する酵素もあり、 10 %以上の高濃度の基質では γ -C Dの生成量が著しく低下するため、 γ -CD生成反応中にエタノールや各種有機溶媒 を共存させて γ -CDの生成量を増力!]させる必要があった。本方法は溶媒除去等の煩 雑な工程を必要とするため、 γ -CD及び γ -CDを含有する組成物の安全で安価な 工業生産には不向きであった。
[0005] これらの問題を解決するため、 CGTaseの構造遺伝子を改変し、 y _CDの生成量を 改善する試みも行われている(例えば、 Akira Nakamura, Keiko Haga, and Kunio Ya mane, Biochemstry, 32, 6624—6631, 1993、 Michio Kubota, Yoshiki Matsuura, Shuzo Sakai and Yukiteru Kutsume, Oyo Toshitsu Kagaku, 41 (2), 245—253, 1994、 日本特 表 2003-531564号公報、 日本特表平 11-503906号公報、日本特開平 10-33187号公 報参照、それらの全記載は、ここに特に開示として援用される)。しかし、これも CD合 成に関する比活性の低下や、 γ -CD生成量が増加しても元来の活性で生ずる β -C D生成量が顕著に減少せず、工業的観点力も考えると充分とはいえな力つた。それ 故、 a -CD及び |8 -CDに関しては、各分野に利用されている力 γ - CDに関しては、 ほとんど利用されて ヽな 、のが現状である。
[0006] CD含有組成物についても同様であり、 α -あるいは j8 -CDを主成分とする CD含有 組成物は各分野に利用されているが γ -CDを主成分とする CD含有組成物の利用例 は少ない。 CD含有組成物においては、それを調製する際に用いる CGTaseがひ-、 β -あるいは γ -CGTaseであるかによってその CD組成が一律に決定されるため、所 望の CD組成を有する CD含有組成物の調製は困難であった。
[0007] この様な状況に鑑み、バチルスクラ一キー (Bacillus £klMi)7364株が、 γ -CDを主 生産物とする新規 γ -CGTaseを生産する事が発見され、また、本酵素をコードする遺 伝子配列及びアミノ酸配列の決定及び本酵素を利用した γ -CD及び所望の CD組成 を有する CD含有組成物製造方法の確立がなされ、特許出願されている(例えば、日 本特開 2003-102489号公報、 日本特開 2001-327299号公報、日本特開 2001-327284 号公報参照、それらの全記載は、ここに特に開示として援用される)。
[0008] し力しながら、これまでに報告されて 、る γ -CGTaseは比活性が比較的低 、。その ため、 y -CD及び所望の CD組成を有する CD含有組成物を工業的スケールで生産 する場合、 γ -CGTaseを大量に必要とする為、酵素生産のために微生物の大量培 養を必要とする。そればかりでなぐ目的とする組成物を得るために酵素を大量に必 要とすることから、 CD生成反応後の糖ィ匕液の精製工程における負荷増大と 、う経済 的に大きな問題があった。 [0009] そこで、本発明は、 y -CGTaseに変異を加えることにより、親 γ -CGTaseと比較し、 より高い比活性を有し、 目的とする CD組成物を得るための必要酵素量を低減し得る 改良された CGTase変異体を提供することを目的とする。
[0010] さらに本発明は、上記 CGTase変異体の遺伝子及びこれを用いた CGTase変異体の 製造方法を提供することを目的とする。
[0011] 発明の開示
本発明者等は、上記課題を解決するために、親 γ -CGTaseに比べて改良された比 活性を有する CGTase変異体の探索を行なった。その結果、ある種の γ -CGTaseに おいて、当該アミノ酸配列中の特定位置のアミノ酸残基を他のアミノ酸残基に置換し た CGTase変異体力 親 γ -CGTaseに比べてより高い比活性を有することを見出し、 本発明を完成させた。
[0012] 本発明は、親 γ -シクロデキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼのアミノ酸残基の少 なくとも 1つを、親 γ -シクロデキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼの該当するァミノ 酸残基とは異なるアミノ酸残基で置換した変異体であって、親 γ -シクロデキストリン' ダルカノトランスフェラーゼと比較して、改良された γ -シクロデキストリン合成に関す る比活性を有するシクロデキストリン'グルカノトランスフェラーゼ変異体に関する。
[0013] 上記本発明の変異体において、以下の態様が好ましい。
1)前記親 γ -シクロデキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼカ 配列表の配列番号 1 で示されるアミノ酸配列を有し、かつ配列表の配列番号 1で示されるアミノ酸配列内 の 75位、 82位、 91位、 92位、 119位、 134位、 147位、 151位、 223位、 225位、 234位、 32 0位、 347位、 359位、 360位、 361位、 451位、 625位、 656位、及び 662位の少なくとも 1 つのアミノ酸残基が、配列番号 1で示されるアミノ酸配列中の該当位置に示されたァ ミノ酸残基と異なるアミノ酸残基に置換されたアミノ酸配列を有する、
2)前記異なるアミノ酸残基は、
75位が、 Ala Cys Gin Glu His lie Leu Lys Met, Phe Ser Thr Tyr、又は Val であり、
82位が、 Aspであり、
91位が、 Leuであり、 92位が、 Thrであり、
119位力 Valであり、
134位が、 Ala、 Pro, Ser、又は Thrであり、
147位が、 Thrであり、
151位が、 Aspであり、
223位が、 Arg、 His, Lys、又は Valであり、
225位が、 Leuであり、
234位が、 Asnであり、
320位が、 Gluであり、
347位が、 Asn、 Asp、 Cysゝ Gluゝ Hisゝ lieゝ Leuゝ Ser、 Thr、 Tyr、又は Valであり、 359位が、 Ginであり、
360位が、 Argであり、
361位が、 Alaゝ Asn、 Cysゝ Ginゝ Glyゝ Glu、 Hisゝ Heゝ Leu、 Lys、 Metゝ Pheゝ Pro, Ser、 T hr、 Trp、 Tyr、又は Valであり、
451位が、 Valであり、
625位が、 Cysであり、
656位が、 Tyrであり、
662位が、 Leuである、
3)配列表の配列番号 1で示されるアミノ酸配列力 75位、 82位、 91位、 92位、 119位、 134位、 147位、 151位、 223位、 225位、 234位、 320位、 347位、 359位、 360位、 361位、 451位、 625位、 656位、及び 662位以外のアミノ酸残基において、 1〜数個のアミノ酸 残基が欠失、置換又は付加されたものである、
4)前記親 γ -シクロデキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼカ 配列表の配列番号 1 で示されるアミノ酸配列と少なくとも 60%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有し、か つ前記親 γ -シクロデキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼのアミノ酸配列中の、配列 表の配列番号 1で示されるアミノ酸配列内の 75位、 82位、 91位、 92位、 119位、 134位
、 147位、 151位、 223位、 225位、 234位、 320位、 347位、 359位、 360位、 361位、 451位 、 625位、 656位、及び 662位に相当するアミノ酸残基の少なくとも 1つのアミノ酸残基 1S 前記親 γ -シクロデキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼのアミノ酸配列中の該当 位置に示されたアミノ酸残基と異なるアミノ酸残基に置換されたアミノ酸配列を有する
5)前記変異体は、 ρΗ6〜: L 1のいずれかの ρΗにおいて測定した比活性力 親 γ -シ クロデキストリン.ダルカノトランスフェラーゼの比活性の 1. 1倍以上である、
6)前記変異体は、 ρΗ7. 5又は ρΗΙΟにおいて測定した比活性力 親 γ -シクロデキ ストリン'ダルカノトランスフェラーゼの比活性の 1. 1倍以上である、
[0014] 本発明はさらに、上記本発明の変異体のアミノ酸配列をコードする遺伝子、この本 発明の遺伝子を含有する組換えベクター、この本発明の組換えベクターで形質転換 された又は染色体相同組換えされた形質転換体に関する。
[0015] 加えて本発明は、上記本発明の形質転換体を培養し、前記形質転換体が生成す るシクロデキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼ変異体を回収することを含む、本発明 の変異体の製造方法に関する。
[0016] 本発明によれば、親 γ -CGTaseに比べてより高い比活性を有する改良された CGTa se変異体を提供することができる。さらに、この変異体を用いることで、 CDを含有する 組成物の製造の際に、生成される CD量の増大あるいは酵素使用量の低減が可能に なり、この変異体は、 γ -CD生成用酵素として産業上非常に有用である。
[0017] 発明を実施するための最良の形態
本発明は、親 γ -CGTaseのアミノ酸残基の少なくとも 1つを、親 γ -CGTaseの該当 するアミノ酸残基とは異なるアミノ酸残基で置換した CGTase変異体であって、親 γ - CGTaseと比較して、改良された γ _CD合成に関する比活性を有する。
[0018] 本発明において、親 γ -CGTaseとは、澱粉又は澱粉由来の基質に作用させた時、 生成する CDのうち、約 50〜100重量%の γ -CDを生成する能力を有する活性を有す る CGTaseである。そのような親 γ -CGTaseとしては、配列表の配列番号 1で示される アミノ酸配列を有する γ -CGTase,又はこの γ -CGTaseとは異なる種類の γ - CGTas eを挙げることができ、野生型、野生型の変異体或いは人為的に変異を施した変異体 であってもよい。
[0019] 澱粉又は澱粉由来の基質とは、澱粉としては馬鈴薯、コーン、甘藷、小麦、米、タピ 才力、サゴ等力 得られる澱粉が挙げられ、これらはもち種、うるち種、高アミロース種 のいずれでもよぐまた、澱粉由来の基質としては、アミロース、アミロぺクチン、可溶 性澱粉、デキストリン、粉ァメ、マルトオリゴ糖等が挙げられ、 γ -CGTaseをこれらに作 用させた時に γ -CDを生成する特性を有する限り、いずれのものでもよい。
[0020] 本発明の変異体の 1つの態様は、親 γ -CGTaseが、配列表の配列番号 1で示され るアミノ酸配列を有する CGTase変異体である。この変異体においては、配列表の配 列番号 1で示されるアミノ酸配列内の 75位、 82位、 91位、 92位、 119位、 134位、 147位 、 151位、 223位、 225位、 234位、 320位、 347位、 359位、 360位、 361位、 451位、 625位 、 656位、及び 662位の少なくとも 1つのアミノ酸残基力 該当位置に示されたアミノ酸 残基と異なるアミノ酸残基に置換され、かつ親 γ -CGTaseである配列表の配列番号 1 で示されるアミノ酸配列を有する γ -CGTaseと比べてより高い比活性を有する改良さ れた CGTase変異体である。
[0021] 配列表の配列番号 1で示されるアミノ酸配列を有する γ -CGTaseとしては、例えば バチルスクラ一キー 7364株 (FERM BP-7156)由来の γ -CGTaseを挙げることができ る。
[0022] 命名法
本明細書及び特許請求の範囲において、アミノ酸残基についての慣用的な 1文字 及び 3文字コードを用いる。引用を容易にするため、本発明の CGTase変異体は以下 の命名法を用 ヽて記述する。
もとのアミノ酸:位置:置換されるアミノ酸
この命名法によれば、例えば、位置 75でのトリプトファンのロイシンへの置換は、 Trp75Leu又は W75L
と示す。
[0023] 複数の変異は Zの印で分離され、例えば位置 75及び 82で、トリブトファン及びァス ノ ラギンを各々ロイシン及びァスパラギン酸へ置換する場合は、
Trp75Leu/Asn82Asp又は W75L/N82D
と示す。
[0024] 配列番号 1で示されるアミノ酸配列からなる親 γ -CGTaseの上記のそれぞれの位置 におけるアミノ酸残基は 75位: Trp、 82位: Asn、 91位: Phe、 92位: Ser、 119位: Ile、 134 位: Val、 147位: Ala、 151位: Asn、 223位: Ala、 225位: Met、 234位: lieゝ 320位: Asp、 3 47位: Ala、 359位: Lys、 360位: Gly、 361位: Asp、 451位: Asp、 625位: Tyr、 656位: His 、 662位: Serである。
[0025] 本発明の CGTase変異体は、上記位置のアミノ酸残基力 配列番号 1で示されるアミ ノ酸配列中の上記該当位置に示されたアミノ酸残基と異なるアミノ酸残基に置換され たものである。アミノ酸残基は、全部で、 Ala、 Asn、 Asp、 Arg、 Cys、 Gln、 Glu、 Gly、 His 、 Ile、 Leu、 Lys、 Met, Phe、 Pro, Ser、 Thr、 Trp、 Tyr及び Valの 20種類であり、例えば 、配列番号 1で示されるアミノ酸配列中の 75位については、野生型の酵素のアミノ酸 残基は Trpである力 変異体においては、上記 Trp以外の 19種類から選択することが できる。 75位以外のアミノ酸残基についても同様である。但し、変異体力 親 γ -CGT aseの比活性に比べて、高 、比活性を有するアミノ酸残基に置換する。
[0026] 各アミノ酸残基における置換後の好ましいアミノ酸残基 (該当位置に示されたァミノ 酸残基と異なるアミノ酸残基配列)は、以下のとおりである。実施例に具体的に示すよ うに、以下のアミノ酸置換を有する変異体は、親 γ -CGTaseの比活性に比べて、少な くとも 10%(1.1倍)以上高い、比活性を有する。
[0027] 75位については Ala、 Cys、 Gln、 Glu、 His, Ile、 Leu、 Lys、 Met, Phe、 Ser、 Thr、 Tyr又 は Valであるのが好ましい。
82位につ!ヽては Aspであるのが好まし!/、。
91位につ!ヽては Leuであるのが好まし!/、。
92位につ!ヽては Thrであるのが好まし!/、。
119位につ!ヽては Valであるのが好まし!/、。
134位については Ala、 Pro, Ser又は Thrであるのが好ましい。
147位につ!ヽては Thrであるのが好まし!/、。
151位につ!ヽては Aspであるのが好まし!/、。
223位については Arg、 His, Lys又は Valであるのが好ましい。
225位につ!、ては Leuであるのが好まし!/、。
234位につ!ヽては Asnであるのが好まし!/、。 320位につ!ヽては Gluであるのが好まし!/、。
347位については Asn、 Asp、 Cys、 Glu、 His, Ile、 Leu、 Ser、 Thr、 Tyr又は Valであるの が好ましい。
359位につ!ヽては Ginであるのが好まし!/、。
360位につ!ヽては Argであるのが好まし!/、。
361位については Ala、 Asn、 Cys、 Ginゝ Gly、 Glu、 His、 Ile、 Leu、 Lys、 Met, Phe、 Pro,
Ser、 Thr、 Trp、 Tyr又は Valであるのが好ましい。
451位につ!ヽては Valであるのが好まし!/、。
625位につ!ヽては Cysであるのが好まし!/、。
656位につ!、ては Tyrであるのが好ま U、。
662位につ!、ては Leuであるのが好まし!/、。
[0028] さらに、本発明の CGTase変異体は、上記の当該位置に相当する位置のいずれか のアミノ酸残基を他のアミノ酸に置換したもののみならず、高 ヽ比活性を有する改良 された特性を有する限り、該アミノ酸配列中の他の位置において、 1〜数個のアミノ酸 残基が欠失、置換又は付加されたものも包含する。その場合の比活性について比較 対象となる親 γ -CGTaseは、これら欠失、置換又は付カ卩がないものとする。
[0029] 本発明の変異体の別の態様は、親 γ -CGTaseが、配列表の配列番号 1で示される アミノ酸配列を有する γ -CGTaseとは異なる種類の γ -CGTaseである変異体である。 配列表の配列番号 1で示されるアミノ酸配列を有する γ -CGTaseとは異なる種類の γ -CGTaseは、野生型又は野生型の変異体であってもよぐ澱粉又は澱粉由来の基質 に作用させた時、生成する CDのうち、約 50〜100重量%が γ -CDとなる活性を有し、 配列表の配列番号 1で示されるアミノ酸配列と少なくとも約 60%以上の相同性を有する アミノ酸配列からなるものが挙げられる。特に好ましくは、配列表の配列番号 1で示さ れるアミノ酸配列と少なくとも 60%以上の相同性を有するアミノ酸配列力 なり、バチル スサーキュランス (Bacillus ^Ι£ ^ )251株由来の j8 -CGTase等で同定されて!、る基 質結合部位のサブサイト +2〜- 7の内、サブサイト- 3及び/又は- 7において、 α -又は β -CGTase,例えばバチルスマセランス (Bacillus macerans)由来の oc -CGTase (Gen ebank Accession No. AAA22298)又はバチルスサーキュランス 251株由来の j8 - CG Tase (Genebank Accession No. CAA55023)と比較して 1〜数個のアミノ酸残基の欠 失又は置換があり、澱粉又は澱粉由来の基質に作用させた時、生成する CDのうち、 約 50〜100重量%が γ -CDとなる活性を有する酵素である。
[0030] この変異体においては、親 γ - CGTaseのアミノ酸配列中の、配列表の配列番号 1 で示されるアミノ酸配列内の 75位、 82位、 91位、 92位、 119位、 134位、 147位、 151位、 223位、 225位、 234位、 320位、 347位、 359位、 360位、 361位、 451位、 625位、 656位、 及び 662位に相当するアミノ酸残基の少なくとも 1つのアミノ酸残基力 前記親 γ - C GTaseのアミノ酸配列中の該当位置に示されたアミノ酸残基と異なるアミノ酸残基に 置換されたアミノ酸配列を有し、かつ親 γ -CGTaseと比べてより高い比活性を有する 改良された CGTase変異体である。
[0031] 相当する位置のアミノ酸残基を特定する方法及びアミノ酸配列の相同性の計算は 、例えばリップマン-パーソン法等の公知のアルゴリズムを用いてアミノ酸配列を比較 し、各 CGTaseのアミノ酸配列中に存在する保存アミノ酸残基に最大の相同性を与え ることにより行なうことができる。 CGTaseのアミノ酸配列をこのような方法で整列させる ことにより、アミノ酸配列中にある挿入、欠失にかかわらず、相同アミノ酸残基の各 CG Taseにおける配列中の位置を決めることが可能である。相同位置は三次元構造中で 同位置に存在すると考えられ、対象の CGTaseの特異的機能に関して類似した効果 を有することが推定できる。
[0032] 配列表の配列番号 1で示されるアミノ酸配列と少なくとも 60%以上の相同性を有する アミノ酸配列からなる親 γ - CGTaseにおける 75位、 82位、 91位、 92位、 119位、 134位 、 147位、 151位、 223位、 225位、 234位、 347位、 359位、 360位、 361位、 451位、 625位 、 656位、及び 662位に相当する位置のアミノ酸残基はそれぞれ Trp、 Asn、 Phe、 Ala、 I leゝ Val、 Alaゝ Asn、 Alaゝ Metゝ Val、 Thr、 Asp、 Gly、 Asp、 Ser、 Tyr、 Hisゝ Gluであるもの が好ましぐ更にこれにカ卩えて 320位に相当する位置のアミノ酸残基は Asn又は Aspで あるものが好ましい。
[0033] バチルスエスピー 290- 3株由来 γ - CGTase及びバチルスエスピー G- 825- 6株由 来 γ - CGTaseの、配列表の配列番号 1で示されるアミノ酸配列の 75位〜 662位に相 当するアミノ酸残基を表 1に示す。バチルスエスピー 290-3株由来 CGTaseのアミノ酸 配列は、 Genebank Accession No. CAA01436,バチルスエスピー G- 825- 6株由来 C GTaseのアミノ酸配列は、 Genebank Accession No. AB201304によった。
[0034] [表 1]
662位に相当するアミノ酸残基
Figure imgf000011_0001
[0035] 本発明の CGTase変異体は、上記位置のアミノ酸残基力 配列表の配列番号 1で示 される y -CGTaseのアミノ酸配列と少なくとも 60%以上の相同性を有するアミノ酸配列 の、上記該当位置に示されたアミノ酸残基と異なるアミノ酸残基に置換されたもので ある。アミノ酸残基は、全部で、 Ala、 Asn、 Asp、 Arg、 Cys、 Gln、 Glu、 Gly、 His, lieゝ Le u、 Lys、 Met, Phe、 Pro, Ser、 Thr、 Trp、 Tyr及び Valの 20種類であり、例えば、配列番 号 1で示されるアミノ酸配列中の 75位については、野生型の酵素のアミノ酸残基は Tr pであるが、変異体においては、上記 Trp以外の 19種類力も選択することができる。 75 位以外のアミノ酸残基についても同様である。但し、変異体力 親 γ -CGTaseの比活 性に比べて、高 ヽ比活性を有するアミノ酸残基に置換する。
[0036] 本発明の変異体にお!、て、アミノ酸残基の置換は、親 γ -CGTaseに比べて高 、比 活性を有する改良された特性を有する限り、 2箇所以上が同時に置換されたものであ つてもよい。
[0037] 本発明において比活性とは、 γ -CD生成活性に関する一定タンパク量当りの活性 量である。タンパク量の測定は、実施例 2— 3に記載の方法で行うことができる。比活 性は、 pH6〜llのいずれかの pHにおいて、好ましくは、 pH7.5又は pHIOにおいて、例 えば、 20〜65°C、好ましくは 30〜60°C、より好ましくは 40〜55°Cの温度で、 5〜30分間 、好ましくは 10〜15分間の条件で測定された γ -CD生成に関する CGTase活性から 求まる値である。 γ -CD生成に関する CGTase活性は、反応液の pH及び温度等によ り変化する。代表的な γ -CD生成についての比活性の測定及び算出方法は、実施 例に具体的に記載する。比活性算出のための CGTase活性測定は、より具体的には 、実施例 2—4に記載の方法で行うことができる。即ち、 pH7.5又は pHIOにおいて、 40 °Cの温度で、 10分間の条件で測定する。
[0038] 本発明にお 、ては、親 γ -CGTaseと比べて高 、比活性とは、上記 γ -CD生成に関 する CGTase活性についての比活性力 親 γ - CGTaseの比活性に比べて、例えば、 約 10%(1.1倍)以上高いことを意味する。より好ましくは約 30%(1.3倍)以上高ぐさらに 好ましくは約 50%(1.5倍)以上、最も好ましくは約 100%(2倍)以上高い。
[0039] 本発明の CGTase変異体は、例えば以下の方法により得ることができる。即ち、クロ 一ユングされた親 y -CGTase (例えば、配列番号 1で示されるアミノ酸配列を有する C GTase)をコードする遺伝子 (例えば、配列番号 2で示される塩基配列を有する)に対し て置換 (以下、「変異」ともいう)を施し、得られた変異遺伝子を用いて適当な宿主を形 質転換し、当該組換え宿主を培養し、培養物から採取することにより得られる。
[0040] 親 γ -CGTaseをコードする遺伝子のクローユングは、一般的な遺伝子組換え技術 を用いればよぐ例えばバチルスクラ一キー 7364株 (FERM BP-7156)の染色体より、 ショットガン法や PCR法により取得できる。
[0041] 親 γ -CGTaseをコードする遺伝子の変異手段としては、一般的に行なわれているラ ンダム変異や部位特異的変異の方法がいずれも採用できる。より具体的には、エラ ープローン PCR法ゃリコンビナント PCR法等を用いて行なうことができる。
[0042] 得られた変異遺伝子を用いた本発明の CGTase変異体の生産は、宿主菌体内で複 製維持が可能であり、該酵素を安定に発現させることができ、該遺伝子を安定に保 持できるベクターに当該遺伝子を組込み、得られた組換えベクターを用いて宿主菌 を形質転換することにより行なえばよい。
[0043] 斯カるベクターとしては大腸菌を宿主とする場合、 pUC19、 pHY300PLK等が挙げら れ、枯草菌を宿主にする場合、 pUB110、 pHY300PLK、 pAM a 1等が挙げられる。
[0044] 宿主菌を形質転換するには、コンビテントセル法、エレクト口ポレーシヨン法、プロト プラスト法等を用いればよぐ宿主菌としては、例えば大腸菌等のグラム陰性菌、バ チルス属 (枯草菌)等のグラム陽性菌、ストレブトマイセス属等の放線菌、サッカロマイ セス属等の酵母あるいはァスペルギルス属等のカビが挙げられる。
[0045] 得られた形質転換体は、資化しうる炭素源、窒素源、金属塩、ビタミン等を含む培 地を用いて適当な条件下で培養すればよぐ培養温度及び時間は、使用する形質 転換体についての最適条件を考慮して適宜決定することができる。培養後、得られ た培養液から、一般的な方法によって分取や精製を行ない、精製酵素を得ることが できる。
[0046] 力べして得られる本発明の CGTase変異体は、親 γ -CGTaseよりも高 、比活性を有 するものである。なお、上記では、本発明の CGTase変異体を、遺伝子工学的手法に より調製する方法を説明した。しかし、本発明の CGTase変異体は、親 γ -CGTaseを 遺伝子工学的に変異させる方法以外に、そのような変異を含む天然の CGTaseを自 然界カも採取することでも、得ることができ、そのような天然の CGTaseも、本発明の C GTase変異体に包含される。
[0047] 得られた本発明の CGTase変異体は親 γ -CGTaseと比べて、高 、比活性を有し、
Ύ -CDを含有する組成物の製造の際に、生成される γ -CD量の増大あるいは γ _CG Tase使用量の低減が可能であり、 y _CD生成用酵素として有用である。 [0048] 尚、本発明の CGTase変異体は、上記アミノ酸残基の変異導入により、 γ -CD生成 に関する比活性の向上にカ卩え、 a -CD及び Zまたは j8 -CD生成に関する比活性が 向上している場合がある。本発明の CGTase変異体は、親 γ -CGTaseの比活性に比 ベて、 y -CD生成に関する比活性が少なくとも約 10%(1.1倍)以上高い比活性を有す る限り、このような CGTase変異体も包含する。
[0049] CGTaseを澱粉又は澱粉由来の基質に作用させた時、生成する a _CD、 β -CD及 び γ -CDの各生成量と割合は、反応時間等の反応条件によっても異なる。さらに本 発明の CGTase変異体は、上記アミノ酸残基の変異導入により、 CD生成量と割合に 変化が生じる場合がある。反応条件の設定によっては、 a -CD及び Zまたは j8 "CD の生成量や割合と比較して、 y -CDの生成量や割合が相対的に低い場合もあり得る 。しかし、そのような場合であっても、反応条件を最適化すれば、本発明の CGTase変 異体による γ -CD生成量や割合を高くすることはできる。
[0050] 実施例
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。但し、以下に示す実施例は、 例示であって、本発明を限定する意図はないと理解すべきである。
[0051] 実施例 1
CGTase変異体作製
バチルスクラ一キー 7364株由来の CGTase構造遺伝子の開始コドンの 20base上流 力 終止コドンの lOObase下流までを含む約 2.2kbの範囲に対し、該約 2.2kbの DNAを 増幅できるプライマー 1(配列番号 3)、プライマー 2(配列番号 4)及び Takara Taa (タカラ )を用い、エラープローン PCRを行なうことにより、ランダム変異を与えた。プライマー 1 はセンス鎖の 5'末端側に lリンカ一を、プライマー 2はアンチセンス鎖の 5'末端側に lリンカ一を付与した。 PCRの条件は、 94°Cで 5分間铸型 DNAを変性させた後、 94 °Cで 1分間、 55°Cで 1.5分間、 74°Cで 3分間を 1サイクルとし 30サイクル反応させた。増 幅した DNA断片を GFX PCR DNA and Gel Band Purification Kit (アマシャムバイオ サイエンス)にて精製し、末端制限酵素リンカ一を ii、 iにより切断した。切断処 理後の DNA断片を GFX PCR DNA and Gel Band Purification Kitにて精製した。精製 した DNA断片を 2 hl、 Sac.I処理した pUC19と混合した後、 Ligation High (東洋紡)によ り、リガーゼ反応を行なった。リガーゼ反応後液を用い、宿主菌である大腸菌 JM109 を形質転換した。
[0052] 大腸菌 JM 109の形質転換体を LB-AG寒天培地 [ポリペプトン (ディフコ) l%(w/v)、酵 母エキス (ディフコ) 0.5%(w/v)、塩化ナトリウム l%(w/v)、アンピシリン 50ppm、グルコース 0.5%(w/v)、寒天 1.5%(w/v)]上に 30°Cで 14〜20時間培養した。大腸菌 JM109の形質転 換体が生育した LB-AG寒天培地にイソプロピル- β -D-チォガラタトピラノシド (IPTG) 含有澱粉ァズール寒天 [澱粉ァズール (シグマ) 0.5%(w/v)、可溶性澱粉 0.5%(w/v)、寒 天 1.5%(w/v)、 O.lmM IPTG, 25mM HEPES- NaOH(pH 7.5)]を重層し、 30°Cで 4〜8時 間反応させた。ハローの形成状況により、親 γ -CGTaseに比べてより高い比活性を 有する改良された CGTase変異体を生産する形質転換体の候補株を得た。
[0053] 実施例 2
CGTase変異体の評価
実施例 2—1
CGTase変異体をコードする遺伝子の塩基配列の決定
前記候補株を 2mlの LB- A培地 [ポリペプトン (ディフコ) l%(w/v)、酵母エキス (ディフコ )0.5%(w/v)、塩化ナトリウム l%(w/v)、アンピシリン 50ppm]に植菌し、 30°Cで 12〜16時 間培養後、遠心分離により得られた菌体から GFX Micro Plasmid Prep Kit (アマシャム ノィォサイエンス)を用いて、プラスミドを回収した。回収したプラスミド中に挿入され た CGTase変異体をコードする遺伝子の塩基配列の決定を MegaBACE 1000マルチ キヤビラリ一システム (アマシャムバイオサイエンス)を用いて行なった。
[0054] 実施例 2— 2 CGTase変異体の精製
前記候補株を 5mlの LB-A培地に植菌し、 30°Cで 12〜20時間培養後、 300mlの LB- A培地に植菌し、 30°Cで振盪培養を行ない、 600nmにおける濁度が 0.4〜1.0の時に I PTGを終濃度 O.lmMになるよう添カ卩し、さらに 12〜20hr培養した。培養液から遠心分 離により得られた菌体を ULTRASONIC DISRUPTOR UD-201(トミー)を用いる 5分間 の超音波破砕処理を行なヽ、超音波処理液から遠心分離により菌体内粗酵素溶液 を得た。該粗酵素溶液について、 Sepharose6B (アマシャムバイオサイエンス)に γ -C Dを固定化した γ -CD固定化 Sepharose6Bを用いたァフィユティークロマトグラフィー 法により、電気泳動的に均質なレベルにまで精製を行なった。
[0055] 実施例 2— 3タンパク濃度測定
精製 CGTaseのタンパク質濃度は DCプロテインアツセィキット (バイオラッド)を用いて 測定した。標準タンパク質として牛血清アルブミンを用いた。
[0056] 実施例 2— 4 CGTase活性測定
450 μ 1の 1.5%可溶性澱粉溶液/各緩衝液 (ρΗ5- 7: 1/4 X Mcllvaine緩衝液、 pH7.5- 8 .5 : 25mM HEPES- NaOH緩衝液、 pH9- 10.5 : 25 mM Gly-NaCFNaOH緩衝液、 pHll -11.9 : 25mM Na HPO -NaOH緩衝液)を 40°Cで保温し、適当に希釈した酵素溶液 50
2 4
μ 1を添加することで反応を開始した。反応開始 10分後に 500 1の 0.05 N HC1を添 加する事で反応を停止した。反応液に 5 mM BCG溶液 (in 20 % Ethanol)を添加混合 後、 20分間室温で保持し、 2mlの 1M BCG緩衝液 (pH 4.2)をカ卩ぇ 630 nmの吸光度を 測定した。該吸光度値力もあら力じめ作成した検量線を用いて反応液中の γ -CD含 量を求めた。 CGTase活性 lunitを上記反応条件で単位時間当りに 1 μ molの γ -CDを 生成させる酵素量と定義した。
[0057] 実施例 2— 5
CGTase変異体の評価法
前記候補株由来の精製 CGTase変異体の CGTase活性値及びタンパク質濃度から 比活性を算出した。本比活性をバチルスクラ一キー 7364株由来の CGTase (親 CGTa se)の比活性と比べることで、改良された比活性を有する CGTase変異体を選別した。 選別した CGTase変異体をコードする遺伝子の塩基配列決定により特定した変異部 位を比活性の改良に関与する変異部位とした。
[0058] 実施例 2— 6
CGTase変異体の評価
親 CGTase及び各 CGTase変異体の pH7.5及び 10.0における CGTase活性及びタン パク質濃度を測定し、比活性を算出した。表 2に比活性の実測値及び親 CGTaseの比 活性を 100とした時の本発明の CGTase変異体の相対値を示した。親 CGTaseの pH 7. 5における比活性は 0.47U/mg、 pH 10.0においては 5.41U/mgであった。それに対し て、各 CGTase変異体の比活性は pH 7.5において 0.39- 4.35U/mg、 pH 10.0において 2.98-9.28U/mgであった。 pH 7.5と pHlO.Oの両方あるいはどちらか一方での比活性 が 1.1倍以上向上した CGTase変異体が得られた。
[表 2] 親 CGTase及び各 CGTase変異体の pH7.5及び 10.0における CGTase比活性
Figure imgf000017_0001
実施例 2— 7
75位における各種変異体の評価
PH7.5及び pHlO.Oにおける大幅な比活性の向上が認められた 75位の Trpから Leu への置換にっ 、て、 75位の Trpのその他のアミノ酸への置換の影響を確認するため、 プライマー 3〜 15(配列番号 5〜 17)、 CGTase遺伝子内に存在する適当な対向プライ マー及び Pyrobest DNAポリメラーゼ (タカラ)を用いて、親 CGTase構造遺伝子に部位 特異的変異を行な!ヽ、各 CGTase変異体をコードする遺伝子を有するプラスミドを作 製した。作製したプラスミドで形質転換した大腸菌 JM109を培養し、調製した精製酵 素について比活'性の評価を行なったところ、 W75A、 W75C、 W75E、 W75F、 W75H、 W75I、 W75K、 W75M、 W75Q、 W75S、 W75T、 W75V、 W75Yにおいて、 pH 7.5と pHIO .0の両方あるいはどちらか一方での比活性の向上が認められた。表 3参照。
[表 3]
75位における各種 CGTase変異体の比活性
Figure imgf000018_0001
25mM HEPES-NaOH(pH 7.5)中に 10%(w/v)可溶性澱粉を加熱溶解させた基質に 精製親 CGTase及び各精製 CGTase変異体をそれぞれ 0.15mg/g乾燥澱粉になるよう に添加し、 50°C、 8時間反応させた。反応液を 100°Cで 10分間保持することで酵素を 失活させ、 CD含有組成物を調製し、その糖組成を HPLC法で求めた。表 4に示すよう に、親 CGTaseを使用したときの CD生成量に対して、 CGTase変異体を使用した場合 、 CD生成量の増加が認められた。
[0063] [表 4] 親 CGTase及び CGTase変異体を用いた CD含有組成物の CD組成
Figure imgf000019_0001
n. d.二検出限界以下
[0064] 実施例 2— 8
134位における各種変異体の評価
PH7.5における大幅な比活性の向上が認められた 134位の Valから Alaへの置換に ついて、 134位の Valのその他のアミノ酸への置換の影響を確認するため、プライマー 16〜18(配列番号 18〜20) 、 CGTase遺伝子内に存在する適当な対向プライマー及 び Pyrobest DNAポリメラーゼ (タカラ)を用いて、親 CGTase構造遺伝子に部位特異的 変異を行な 、、各 CGTase変異体をコードする遺伝子を有するプラスミドを作製した。 作製したプラスミドで形質転換した大腸菌 JM109を培養し、調製した精製酵素につい て比活性の評価を行なったところ、 V134P、 V134S、 V134Tにおいて、 pH 7.5と ρΗΙΟ.Ο の両方あるいはどちらか一方での比活性の向上が認められた。表 5参照。
[0065] [表 5]
1 34位における各種 CGTase変異体の比活性
Figure imgf000020_0001
[0066] 25mM HEPES-NaOH(pH 7.5)中に 10%(w/v)可溶性澱粉をカ卩熱溶解させた基質に 精製親 CGTase及び各精製 CGTase変異体をそれぞれ 0.15mg/g乾燥澱粉になるよう に添加し、 50°C、 8時間反応させた。反応液を 100°Cで 10分間保持することで酵素を 失活させ、 CD含有組成物を調製し、その糖組成を HPLC法で求めた。表 6に示すよう に、親 CGTaseを使用したときの CD生成量に対して、 CGTase変異体を使用した場合 、 CD生成量の増加が認められた。
[0067] [表 6] 親 CGTase及び CGTase変異体を用いた CD含有組成物の CD組成
Figure imgf000020_0002
n. d =検出限界以下
実施例 2— 9
223位における各種変異体の評価
223位のおけるアミノ酸残基の置換につ!、て、 Val以外のその他のアミノ酸への置換 の影響を確認するため、プライマー 19〜21(配列番号 21〜23)、 CGTase遺伝子内に 存在する谪当な対向プライマー及び Pyrobest DNAポリメラーゼ (タカラ)を用いて、親 CGTase構造遺伝子に部位特異的変異を行な 、、各 CGTase変異体をコードする遺 伝子を有するプラスミドを作製した。作製したプラスミドで形質転換した大腸菌 JM109 を培養し、調製した精製酵素について比活性の評価を行なったところ、 A223H、 A223 K、 A223Rにおいて比活性の向上が認められた。表 7参照。
[0069] [表 7]
223位における各種 CGTase変異体の比活性
Figure imgf000021_0001
[0070] 25mM HEPES-NaOH(pH 7.5)中に 10%(w/v)可溶性澱粉をカ卩熱溶解させた基質に 精製親 CGTase及び各精製 CGTase変異体をそれぞれ 0.15mg/g乾燥澱粉になるよう に添加し、 50°C、 8時間反応させた。反応液を 100°Cで 10分間保持することで酵素を 失活させ、 CD含有組成物を調製し、その糖組成を HPLC法で求めた。表 8に示すよう に、親 CGTaseを使用したときの CD生成量に対して、 CGTase変異体を使用した場合 、 CD生成量の増加が認められた。
[0071] [表 8] 親 CGTase及び CGTase変異体を用いた CD含有組成物の CD組成
Figure imgf000021_0002
n. d. =検出限界以下 [0072] 実施例 2— 10
347位における各種変異体の評価
PH7.5及び ρΗΙΟ.Οにおける大幅な比活性の向上が認められた 347位の Alaから Val への置換にっ 、て、 347位の Alaのその他のアミノ酸への置換の影響を確認するため 、プライマー 22〜31(配列番号 24〜33)、 CGTase遺伝子内に存在する適当な対向プ ライマー及び Pyrobest DNAポリメラーゼ (タカラ)を用いて、親 CGTase構造遺伝子に 部位特異的変異を行な 、、各 CGTase変異体をコードする遺伝子を有するプラスミド を作製した。作製したプラスミドで形質転換した大腸菌 JM109を培養し、調製した精 製酵素について比活性の評価を行なったところ、 A347C、 A347D、 A347E、 A347H、 A 3471、 A347L、 A347N、 A347S、 A347T、 A347Yにおいて、 pH 7.5と pHlO.Oの両方ある いはどちらか一方での比活性の向上が認められた。表 9参照。
[0073] [表 9]
347位における各種 CGTase変異体の比活性
Figure imgf000022_0001
25mM HEPES-NaOH(pH 7.5)中に 10%(w/v)可溶性澱粉を加熱溶解させた基質に 精製親 CGTase及び各精製 CGTase変異体をそれぞれ 0.15mg/g乾燥澱粉になるよう に添加し、 50°C、 8時間反応させた。反応液を 100°Cで 10分間保持することで酵素を 失活させ、 CD含有組成物を調製し、その糖組成を HPLC法で求めた。表 10に示すよ うに、親 CGTaseを使用したときの CD生成量に対して、 CGTase変異体を使用した場 合、 CD生成量の増加が認められた。
[表 10]
親 GGTase及び CGTase変異体を用いた GD含有組成物の GD組成
Figure imgf000023_0001
n. d. =検出限界以下 実施例 2— 11
361位における各種変異体の評価
PH7.5における大幅な比活性の向上が認められた 361位の Aspから Glyへの置換に ついて、 361位の Aspのその他のアミノ酸への置換の影響を確認するため、プライマ 一 32〜48(配列番号 34〜50)、 CGTase遺伝子内に存在する適当な対向プライマー及 び Pyrobest DNAポリメラーゼ (タカラ)を用いて、親 CGTase構造遺伝子に部位特異的 変異を行な 、、各 CGTase変異体をコードする遺伝子を有するプラスミドを作製した。 作製したプラスミドで形質転換した大腸菌 JM109を培養し、調製した精製酵素につい て比活性の評価を行なったところ、 D361A、 D361C、 D361E、 D361F、 D361H、 D361I 、 D361K、 D361L、 D361M、 D361N、 D361P、 D361Q、 D361S、 D361T、 D361V、 D361 W、 D361Yにおいて、 pH 7.5と pHlO.Oの両方あるいはどちらか一方での比活性の向 上が認められた。表 11参照。
[表 11]
361位における各種 GGTase変異体の比活性
Figure imgf000024_0001
25mM HEPES-NaOH(pH 7.5)中に 10%(w/v)可溶性澱粉をカ卩熱溶解させた基質に 精製親 CGTase及び各精製 CGTase変異体をそれぞれ 0.15mg/g乾燥澱粉になるよう に添加し、 50°C、 8時間反応させた。反応液を 100°Cで 10分間保持することで酵素を 失活させ、 CD含有組成物を調製し、その糖組成を HPLC法で求めた。表 12に示すよ うに、親 CGTaseを使用したときの CD生成量に対して、 CGTase変異体を使用した場 合、 CD生成量の増加が認められた。 [0079] [表 12] 親 CGTase及び CGTase変異体を用いた CD含有組成物の CD組成
Figure imgf000025_0001
n. d. =検出限界以下
[0080] 実施例 2— 12
変異体の各種 pHにおける比活性の評価
親 CGTase (図 1中參)、 A223R (図 1中▲)、 D361V (図 1中國)について、 pH5- 11.9にお ける比活性の評価を行なった。結果を図 1に示す。その結果、 A223R, D361V変異体 共に pH6-l 1にお 、て比活性の向上効果が認められた。
産業上の利用可能性
[0081] 本発明は、 γ -CD及び γ -CD含有組成物の製造分野に有用である。 図面の簡単な説明
[図 1]実施例 2— 12で求めた、変異体の各種 pH(PH5-11.9)における比活性の評価結 果である。

Claims

請求の範囲
[1] 親 γ -シクロデキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼのアミノ酸残基の少なくとも 1つを 、親 γ -シクロデキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼの該当するアミノ酸残基とは異 なるアミノ酸残基で置換した変異体であって、親 γ -シクロデキストリン'グルカノトラン スフエラーゼと比較して、改良された γ -シクロデキストリン合成に関する比活性を有 するシクロデキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼ変異体。
[2] 前記親 γ -シクロデキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼカ 配列表の配列番号 1で 示されるアミノ酸配列を有し、かつ配列表の配列番号 1で示されるアミノ酸配列内の 7 5位、 82位、 91位、 92位、 119位、 134位、 147位、 151位、 223位、 225位、 234位、 320位 、 347位、 359位、 360位、 361位、 451位、 625位、 656位、及び 662位の少なくとも 1つの アミノ酸残基が、配列番号 1で示されるアミノ酸配列中の該当位置に示されたアミノ酸 残基と異なるアミノ酸残基に置換されたアミノ酸配列を有する、請求項 1に記載の変 異体。
[3] 前記異なるアミノ酸残基は、
75位が、 Alaゝ Cysゝ Ginゝ Gluゝ Hisゝ lieゝ Leuゝ Lys、 Met, Pheゝ Serゝ Thr、 Tyr、又は Val であり、
82位が、 Aspであり、
91位が、 Leuであり、
92位が、 Thrであり、
119位力 Valであり、
134位が、 Ala、 Pro, Ser、又は Thrであり、
147位が、 Thrであり、
151位が、 Aspであり、
223位が、 Arg、 His, Lys、又は Valであり、
225位が、 Leuであり、
234位が、 Asnであり、
320位が、 Gluであり、
347位が、 Asn、 Asp、 Cysゝ Gluゝ Hisゝ lieゝ Leuゝ Ser、 Thr、 Tyr、又は Valであり、 359位が、 Ginであり、
360位が、 Argであり、
361位が、 Alaゝ Asn、 Cysゝ Ginゝ Glyゝ Glu、 Hisゝ Heゝ Leu、 Lys、 Metゝ Pheゝ Pro, Ser、 T hr、 Trp、 Tyr、又は Valであり、
451位が、 Valであり、
625位が、 Cysであり、
656位が、 Tyrであり、
662位が、 Leuである、
請求項 2に記載の変異体。
[4] 配列表の配列番号 1で示されるアミノ酸配列力 75位、 82位、 91位、 92位、 119位、 13 4位、 147位、 151位、 223位、 225位、 234位、 320位、 347位、 359位、 360位、 361位、 45 1位、 625位、 656位、及び 662位以外のアミノ酸残基において、 1〜数個のアミノ酸残 基が欠失、置換又は付加されたものである請求項 2または 3に記載の変異体。
[5] 前記親 γ -シクロデキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼカ 配列表の配列番号 1で 示されるアミノ酸配列と少なくとも 60%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有し、か つ前記親 γ -シクロデキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼのアミノ酸配列中の、配列 表の配列番号 1で示されるアミノ酸配列内の 75位、 82位、 91位、 92位、 119位、 134位 、 147位、 151位、 223位、 225位、 234位、 320位、 347位、 359位、 360位、 361位、 451位 、 625位、 656位、及び 662位に相当するアミノ酸残基の少なくとも 1つのアミノ酸残基 1S 前記親 γ -シクロデキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼのアミノ酸配列中の該当 位置に示されたアミノ酸残基と異なるアミノ酸残基に置換されたアミノ酸配列を有する 、請求項 1に記載の変異体。
[6] 前記変異体は、 ρΗ6〜: L 1のいずれかの ρΗにおいて測定した比活性力 親 γ -シクロ デキストリン 'ダルカノトランスフェラーゼの比活性の 1. 1倍以上である請求項 1〜5の いずれか 1項に記載の改良変異体。
[7] 前記変異体は、 ρΗ7. 5又は ρΗΙΟにおいて測定した比活性力 親 γ -シクロデキスト リン'グルカノトランスフェラーゼの比活性の 1. 1倍以上である請求項 1〜6のいずれ 力 1項に記載の改良変異体。
[8] 請求項 1〜7のいずれか 1項に記載の変異体のアミノ酸配列をコードする遺伝子。
[9] 請求項 8に記載の遺伝子を含有する組換えベクター。
[10] 請求項 9に記載の組換えベクターで形質転換された又は染色体相同組換えされた 形質転換体。
[11] 請求項 10に記載の形質転換体を培養し、前記形質転換体が生成するシクロデキスト リン'グルカノトランスフェラーゼ変異体を回収することを含む、請求項 1〜7のいずれ 力 1項に記載の変異体の製造方法。
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