JPH0870856A - 3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を生産する実質上純粋な微生物 - Google Patents
3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を生産する実質上純粋な微生物Info
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Abstract
列をコードする塩基配列を有するDNAを保持する組換
えプラスミドによって形質転換された3−ヒドロキシ酪
酸脱水素酵素を生産する実質上純粋な微生物、当該アミ
ノ酸配列をコードする塩基配列を有するDNA、3−ヒ
ドロキシ酪酸脱水素酵素の製造法。 【効果】 アルカリゲネス・ファエカリスIFO−13
111由来の染色体DNAライブラリーから、3−ヒド
ロキシ酪酸脱水素酵素を発現する遺伝子DNAをスクリ
ーニングし、これを用いて構築された発現ベクターの組
み換えプラスミドを宿主微生物に導入することによって
得られた形質転換微生物は効率よく3−ヒドロキシ酪酸
脱水素酵素を生産することができた。
Description
素酵素を生産する実質上純粋な微生物、3−ヒドロキシ
酪酸脱水素酵素のアミノ酸配列をコードする塩基配列を
有するDNA及び3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の製造
法に関する。
は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD)
の存在下、基質として1モルの3−ヒドロキシ酪酸に作
用して1モルのNADを消費し、1モルのアセト酢酸及
び1モルの還元型NADに変換する触媒作用を有し、酵
素番号E.C.1.1.1.30として知られている
(酵素ハンドブック、第6頁、1982年、朝倉書店発
行)。
検査におけるケトン体の1つである3−ヒドロキシ酪酸
の定量に利用される有用な酵素である。
素は動物由来のものとしては例えばラット脳〔Bioc
hem.Cell Biol.,68,980−983
(1990)〕、ラット肝臓〔Biochem.Cel
l Biol.68,1225−1230(199
0)〕、ウシ心臓〔Arch.Biochem.Bio
phys.,262,85−98(1988)〕が報告
されている。
ピリラム・ルブラム(Rhodospirillum
rubrum)〔J.Biol.Chem.,237,
603−607(1962)〕、シュードモナス・レモ
イグネイ(Pseudomonas lemoigne
i)〔J.Biol.Chem.,240,4023−
4028(1965)〕、マイコバクテリウム・フレイ
(Mycobacterium phlei)〔J.G
en.Microbiol.,104,123−126
(1978)〕、パラコッカス・デニトリフィカンス
(Paracoccus denitrifican
s)〔Biochem.Biophys.Acta,8
39,300−307(1985)〕、ズーグロエア・
ラミゲラ(Zoogloea ramigera)
〔J.Biochem.,89,625−635(19
81)〕、ロードシュードモナス・スフェロイデス(R
hodopseudomonas spheroide
s)〔Biochem.J.,241,297−300
(1987)〕、アゾスピリルム・ブラジレンズ(Az
ospirillum brasilense)〔J.
Gen.Microbiol.,136,645−64
9(1990)〕が報告されている。
関してはラットミトコンドリア(Biol.Cell,
73,121−129(1991))、ヒト心臓(J.
Biol.Chem.,267(22),15459−
15463(1992))、ラット肝(Bioche
m.Cell Biol.,71,406−411(1
993))等が報告されている。
酪酸脱水素酵素は活性の発現にリン脂質を必要とし、ま
た微生物由来の酵素はEDTAにより阻害を受け、更に
0℃における失活や37℃、15分間の処理で70%失
活するなどの欠点があり、さらにまた、上記いずれの生
産株も生産性が低いことから、実用的ではなかった。そ
こで、活性発現にリン脂質を必要とせず、EDTAによ
り阻害をうけず、37℃で失活しない3−ヒドロキシ酪
酸脱水素酵素の遺伝子工学による生産が望まれていた。
実情のもとで、ケトン体の定量に有用で、かつ理化学的
性質において良好な3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を効
率よく生産する微生物を開発し、この微生物を用いて該
酵素を量産する方法を提供することを目的としてなされ
たものである。
達成するために鋭意研究を重ねた結果、まず、アルカリ
ゲネス・エスピー・No.981(Alcaligen
es sp.No.981;FERM BP−257
0)が3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を産生することを
見いだした(特願平6−181047号明細書)。
明したため、本3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素について
高純度に精製し、そのN末端領域のアミノ酸分析を行
い、この結果に基づき種々プローブを作成したが3−ヒ
ドロキシ酪酸脱水素酵素遺伝子を保持するクローンを見
いだすことができなかった。
株から3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を生産する微生物
由来の染色体DNAライブラリーを構築し、この中か
ら、該酵素を発現する遺伝子DNAをスクリーニングす
ることに成功し、次いでこのDNAを用いて発現ベクタ
ーを構築した後、例えばエッシェリヒア・コリー(Es
cherichia coli;以下E.coliと略
称する)に属する微生物に導入して3−ヒドロキシ酪酸
脱水素酵素を生産する実質上純粋な形質転換微生物を作
出し、これを培地中で培養することによって、該3−ヒ
ドロキシ酪酸脱水素酵素を効率よく量産することを見出
した。この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
本発明は上記の知見に基づいて完成されたもので、
的になるDNAを保持する組換えプラスミドによって形
質転換された3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を生産する
実質上純粋な微生物、3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の
アミノ酸配列をコードする塩基配列を有するDNAであ
る。更に本発明は、
的になるDNAを保持する組換えプラスミドによって形
質転換された3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を生産する
実質上純粋な微生物を培地に培養し、ついでその培養物
から3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を採取することを特
徴とする3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の製造法であ
る。
おいて、3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を生産する形質
転換された微生物を作出するのに用いられる3−ヒドロ
キシ酪酸脱水素酵素を発現する遺伝子DNAは、例えば
該酵素を生産する微生物由来の染色体DNAライブラリ
ーの中から、スクリーニングすることによって得ること
ができる。
酪酸脱水素酵素を生産する微生物として、アルカリゲネ
ス・ファエカリスIFO−13111(FERM BP
−4750)またはアルカリゲネス・エスピー・No.
981(Alcaligenes sp.No981;
FERM BP2570)が好ましく用いられる。
FO−13111の場合、その染色体DNAライブラリ
ーから該酵素を発現する遺伝子DNAをスクリーニング
する方法の具体例について説明すると、まず、該微生物
の染色体DNA100〜2000μg程度を通常用いら
れている方法によって抽出した後、その1〜10μg程
度を制限酵素Sau3AIで部分切断して、例えばクロ
ーニング用ベクターのプラスミドpUC119BamH
I部位に連結し、次いでこの組換えDNAを宿主微生物
に導入して該染色体DNAのクローニングを行い、10
4 〜105 クローンからなる染色体DNAライブラリー
を作製する。この際用いられる宿主微生物としては、組
換えDNAが安定でかつ自律的に増殖可能であるもので
あれば特に制限されず、通常の遺伝子組換えに用いられ
ているもの、例えばエッシェリヒア属、バチルス属に属
する微生物などが好ましく使用される。
としては、例えば宿主微生物がエシェリヒア属に属する
微生物の場合には、カルシウムイオンの存在下に組換え
DNAの導入を行ってもよいし、コンピテントセル法を
用いてもよい。またバチルス属に属する微生物の場合に
は、コンピテントセル法またはプロトプラスト法などを
用いることができるし、エレクトロポレーション法ある
いはマイクロインジェクション法を用いてもよい。
無の選択については、組換えDNAを構成するベクター
の薬剤耐性マーカーに基づく選択培地で、該宿主微生物
を培養し、生育する宿主微生物を選択すればよい。次い
で、前記の染色体DNAの中から、3−ヒドロキシ酪酸
脱水素酵素を発現する遺伝子をスクリーニングするわけ
であるが、この段階が本発明において非常に困難な部分
であった。
れているタンパクの部分的アミノ酸配列から推定される
DNA配列をもとにした合成DNAプローブを用いるハ
イブリダイゼーション法によって行われる。常法に従
い、3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素のN末端領域のアミ
ノ酸配列から種々の合成DNAプローブを作製し、スク
リーニングを行ったが、3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素
遺伝子を保持するクローンを見い出すことは出来なかっ
た。
性を指標としたショットガン法によってクローニングす
ることを試みた。詳細は後述するが、3−ヒドロキシ酪
酸脱水素酵素遺伝子のプロモーターが大腸菌内で機能す
るかどうか判らないのでベクターに付属のlacプロモ
ーターの下流に外来遺伝子を挿入し、大腸菌に導入後培
地に添加したIPTG(イソプロピルβ−D(−)−チ
オガラクトピラノシド)によってlacプロモーターが
機能するよう誘導をかけた。
大腸菌の生育が悪くなり目的のクローンを得ることがで
きないことから、一度IPTG無添加で遺伝子ライブラ
リーを作製した後、IPTG添加プレートにレプリカす
ることによってIPTGの悪影響を防いだ。また、メン
ブレン上にレプリカした菌体を用いて3−ヒドロキシ酪
酸脱水素酵素活性の有無を調べるために、培地および大
腸菌由来の酵素タンパクの影響(バックグラウンドの上
昇)を避けるため、3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素が高
いpHの環境でも安定であることを利用して、アルカリ
性の緩衝液で前処理を行った。さらに、シグナルを検出
する感度を上げるため、反応液にリゾチームを加えた。
これらのことを組み合わせることによって初めて目的の
遺伝子DNAのクローニングを達成することが出来た。
転換された宿主微生物から、例えばマニアティス(Ma
niatis)らの方法[「モレキュラル・クローニン
グ:コールドスプリングハーバー(Molecular
Cloning:ColdSpring Harbo
r)」(1982年)]などに従って、3−ヒドロキシ
酪酸脱水素酵素を発現するDNAを含む組換えプラスミ
ド(pHBD1と命名した)を調製することができる。
このプラスミドの構成を示す模式図を図4に示した。
ブラリーの中から、3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を発
現する遺伝子DNAを選択し、それを組み込んだ発現ベ
クターを構築する。この発現用ベクターとしては、宿主
微生物で自律的に増殖し得るファージまたはプラスミド
から遺伝子組換え用として構築されたものが適してい
る。前者のファージとしては、例えばE.coliを宿
主微生物とする場合には、λgt・λC、λgt・λB
などが用いられる。
を宿主微生物とする場合には、例えばpBR322、p
BR325、pACYC184、pUC12、pUC1
3、pUC18、pUC19、pUC118、pUC1
19などが用いられる。さらに、バチルス属を宿主微生
物とする場合は、例えばpHY300PLKなどを用い
ればよく、サッカロミセス属を宿主微生物とする場合
は、例えばpYAC5などを用いればよい。
脱水素酵素遺伝子DNAを組み込む方法についてはとく
に制限はなく、従来慣用されている方法を用いることが
できる。例えば適当な制限酵素を用いて、前記の3−ヒ
ドロキシ酪酸脱水素酵素遺伝子DNAを含む組換えプラ
スミド及び該発現用ベクターを処理し、それぞれ3−ヒ
ドロキシ酪酸脱水素酵素遺伝子を含むDNA断片及びベ
クター断片を得た後、それぞれの接着末端をアニーリン
グ後、適当なDNAリガーゼを用いて結合させることに
よって、発現プラスミドが得られる。
前記の組換えプラスミドpHBD1とベクタープラスミ
ドpUC119から得られ、pHBD2と命名されたも
のであり、その構成の模式図は図5に示したとおりであ
る。また、該プラスミド中のアルカリゲネス・ファエカ
リスIFO−13111染色体DNA由来(3−HBD
H Gene)の部位の制限酵素地図は図3に示したと
おりである。
をE.coliに属する微生物に導入し、該宿主微生物
を形質転換させれば3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を生
産する実質上純粋な微生物が得られる。発現ベクターの
導入及び選択方法については前述した方法を用いて行
う。
pHBD2によって形質転換されたE.coliに属す
る微生物は、エッシェリヒア・コリーDH1−pHBD
2(FERM BP−4749)と命名された。
培養は、該微生物の生育に必要な炭素源や窒素源などの
栄養源や無機成分などを含む培地中において行うことが
できる。炭素源としては、例えばグルコース、デンプ
ン、ショ糖、モラッセス、デキストリンなどが挙げられ
る。窒素源としては、例えばペプトン、肉エキス、カゼ
イン加水分解物、コーンスチープリカー、硝酸塩、アン
モニウム塩などが挙げられ、無機成分としては、例えば
ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、コ
バルト、亜鉛、マンガン、鉄などの陽イオンや塩素、硫
酸、リン酸などの陰イオンを含む塩が挙げられる。
方法、例えば通気撹拌培養、振盪培養、回転培養、静置
培養などの方法によって、通常20〜50℃、好ましく
は25〜42℃、より好ましくは37℃近辺で、12〜
48時間程度培養する方法が用いられる。
離処理などの手段によって菌体を集め、次いで酵素処
理、自己消化、フレンチプレス、超音波処理などによっ
て細胞を破壊して目的とする酵素を含有する抽出液を得
る。この抽出液から、該酵素を分離、精製するには、例
えば、塩析、脱塩、イオン交換樹脂による吸脱着処理な
どを行ったのち、さらに吸着クロマトグラフィー、ゲル
濾過、電気泳動法などによって精製すればよい。
酸脱水素酵素の酵素活性及び物理化学的性質を調べるこ
とによって、該形質転換微生物が3−ヒドロキシ酪酸脱
水素酵素の産生能を有することが確認された。したがっ
て、本発明において用いた3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵
素を発現する遺伝子DNAは、図1で表されるアミノ酸
配列をコードする塩基配列を有し、かつその塩基配列が
図2に示す配列であることが明らかであり、特に本発明
は3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素のアミノ酸配列をコー
ドする塩基配列から実質的になるDNAを提供でき、上
記塩基配列の均等物も包含される。
酸脱水素酵素は、NADの存在下、3−ヒドロキシ酪酸
をアセト酢酸に効果的に変換する触媒作用を有すること
から、例えば血清中のケトン体の1つである3−ヒドロ
キシ酪酸の定量など、臨床用酵素として有用である。な
お、本発明明細書に記載の塩基配列の記号及びアミノ酸
配列の記号は、当該分野における慣用略号に基づくもの
で、それらの例を以下に列記する。また、すべてのアミ
ノ酸はL体を示すものとする。
らに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってな
んら限定されるものではない。 参考例1 染色体DNAの分離:アルカリゲネス・ファエカリスI
FO−13111(FERM BP−4750)菌株を
普通ブイヨン培地〔18g/リットル、普通ブイヨン
「栄研」(栄研化学社製)〕200mlにて30℃で一
昼夜振盪培養した後、この培養液を高速冷却遠心機(ト
ミーCX−250型)を用い、6500rpm(766
0G)で10分間遠心分離処理して、菌体を集菌した。
(pH8.0)、50mMのEDTA(pH8.0)及
び15%シュクロースからなる溶液20ml中に懸濁
し、最終濃度が2mg/mlとなるようにリゾチーム
(生化学工業社製)を加え、37℃で30分間処理して
菌株の細胞壁を破壊した。次に、これに10%ラウリル
硫酸ナトリウム(シグマ社製)水溶液1mlを加えて、
37℃で20分間処理した後、10000rpm(12
080G)で10分間遠心分離処理して水相を回収し
た。
層し、ガラス棒でゆっくり撹拌しながら、DNAをガラ
ス棒にまきつかせて分離した後、10mMトリス−塩酸
(pH8.0)及び1mM EDTAからなる溶液20
mlで溶解し、次いでこれに等量のフェノール/クロロ
ホルム(1/1)混合液を加え、撹拌した後、1000
0rpm(12080G)で10分間遠心分離処理して
水相を分取した。次に、この水相に2倍量のエタノール
を加えて前記の方法でもう一度DNAを分離した後、1
0mMトリス−塩酸(pH8.0)及び1mM EDT
Aからなる溶液2mlに溶解した。
子ライブラリーの作製:参考例1で得られたアルカリゲ
ネス・ファエカリスIFO−13111染色体10μg
を制限酵素Sau3AI(宝酒造社製)0.3単位を用
い、50mMのトリス−塩酸(pH7.5)、100m
MのNaCl、10mMのMgCl2 及び1mMのDT
Tからなる混合物100μg/mlの存在下、37℃で
30分間切断処理した。そして、0.7%アガロースゲ
ル電気泳動にて約2.0〜6.0kbのDNA断片を回
収した。
(宝酒造社製)5μgを制限酵素BamHI(宝酒造社
製)30単位を用い、20mMのトリス−塩酸(pH
8.5)、100mMのKCl、10mMのMgCl2
及び1mMのDTTから成る混合物100μg/mlの
存在下、37℃で3時間切断処理した。pUC119の
切断溶液は、5’末端を脱リン酸化するために、さらに
反応液にアルカリ性ホスファターゼ(宝酒造社製)1単
位を加えて65℃で2時間処理した。
NA溶液を混合し、この混合液に等量のフェノール/ク
ロロホルム(1/1)混合液を加えて処理した後、遠心
分離処理によって水相を分取した。次いで、この水相に
1/10量の3M酢酸ナトリウム溶液を加え、さらに2
倍量のエタノールを加えて遠心分離処理することによっ
てDNAを沈澱させた後、減圧乾燥した。
8.0)及び1mMのEDTA溶液からなる溶液にて溶
解した後、66mMトリス−塩酸(pH7.6)、6.
6mMのMgCl2 、10mMのDTT及び660μM
のATP(ベーリンガーマンハイム社製)の存在下、T
4DNAライゲース(宝酒造社製)100単位を用い、
16℃で16時間ライゲーションを行った。
igesada)の方法[「細胞工学」第2巻、616
〜626ページ(1983年)]によりコンピテント細
胞としたE.coli DH1(ATCC33849)
[F- 、recA1、endA1、gyrA96、th
i−1、hsdR17(rk - 、mk + )、SupE4
4、relA1、λ- ][「モレキュラル・クローニン
グ:コールドスプリングハーバー(Molecular
Cloning:Cold SpringHarbo
r)」504〜506ページ(1982年)]にトラン
スフォーメーションし、これをアンピシリン50μg/
ml含有BHI寒天培地にて、37℃で一昼夜培養し、
約30000株の形質転換微生物を得て、これを遺伝子
ライブラリーとした。
リーニング:参考例2で得た遺伝子ライブラリー、すな
わち平板寒天培地上のアンピシリン耐性コロニーの上
に、ナイロンメンブレンフィルター[ハイボンド−N+
(アマシャムジャパン社製)]を重ね、フィルター上に
該コロニー菌体の一部を移行させた後、このフィルター
をアンピシリン50μg/ml、1mMのIPTG含有
BHI寒天培地上に菌体が上になるようにして置き、3
7℃で6時間培養した。
Mのグリシン−NaOH(pH10.0)で浸した濾紙
上に置き、5分間放置し、これをもう一度繰り返した。
次に、100mMのトリス−塩酸(pH8.5)で浸し
た濾紙上に置き、5分間放置した。これを3回繰り返し
た。
8.5)、0.1%のリゾチーム(生化学工業社製)、
1mMのNAD、5mMの3−ヒドロキシ酪酸、5単位
/mlのジアフォラーゼ、0.025%のNBT及び
0.1%のトリトンX−100から成る溶液を浸した濾
紙上に置き、発色(紫色)するコロニーを選択し、1株
の陽性株を得た。該コロニーを3−ヒドロキシ酪酸脱水
素酵素をコードするDNAを含む形質転換体E.col
i DH1−pHBD1と命名した。
E.coli DH1−pHBD1を、アンピシリン5
0μg/ml含有BHI培地にて37℃で一昼夜培養し
た後、ティー・マニアティスらの方法[「モレキュラル
・クローニング:コールド・スプリング・ハーバー(M
olecular Cloning:Cold Spr
ing Harbor)」第86〜94ページ(198
2年)]により、3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素をコー
ドするDNAを含む組み換えプラスミドpHBD1を抽
出した。このプラスミドの構成を示す模式図を図4に示
した。
カリスIFO−13111染色体由来の部位をジデオキ
シ法[「サイエンス(Science)」第214巻、
第1205〜1210ページ(1981年)]により、
塩基配列を決定し、3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素をコ
ードする全DNAが含まれていることを確認すると共
に、その全塩基配列を決定し、少なくとも図2にて示さ
れる配列を含むものであることを確認した。今回解析し
た3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素精製標品のN末端側ア
ミノ酸配列30残基(図6)が完全に一致した。
現:実施例2で得られたプラスミドpHBD1の5μg
を制限酵素NheI及びEcoRI(宝酒造社製)それ
ぞれ10単位を用い、10mMのトリス−塩酸(pH
7.5)、50mMのNaCl、10mMのMgCl2
及び1mMのDTTから成る溶液50μg/mlで切断
し、3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素遺伝子を含む約1.
5kbのDNAフラグメントを0.7%アガロースゲル
電気泳動で分離回収した。
pUC119(宝酒造社製)5μgを制限酵素XbaI
及びEcoRI(宝酒造社製)を用い、上記と同じ反応
溶液で切断し、100mMのトリス−塩酸(pH8.
0)存在下に、アルカリ性フォスファターゼ(宝酒造社
製)1単位を加え、65℃で2時間処理した。
例2と同様にライゲーション、トランスフォーメーショ
ンを行い、アンピシリン50μg/ml含有BHI寒天
培地にまき、37℃で一昼夜培養した。このようにし
て、ベクタープラスミドpUC119のXbaI及びE
coRI部位に3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素遺伝子を
含む約1.5kbのDNAフラグメントが挿入されたプ
ラスミドを得、これをプラスミドpHBD2と命名し、
このプラスミドで常法により、E.coli DH1
を形質転換して、形質転換微生物を取得した。
微生物をアンピシリン50μg/ml含有BHI培地に
て37℃一昼夜培養した後、培養液を15000rpm
で1分間遠心分離処理して沈澱を回収した。この沈澱
に、該培養液と同量の10mMトリス−塩酸(pH8.
0)を加え、超音波破砕を行った。
り、これに1Mのトリス−塩酸(pH8.5)50μ
l、50mMの3−ヒドロキシ酪酸の100μl、10
mMのNADの100μl、0.25%ニトロブルーテ
トラゾリウム 20μl、100単位/mlのジアフォ
ラーゼ50μl、10%のトリトンX−100を10μ
l及び水670μlからなる反応液1000μlを加
え、37℃で10分間反応した後、0.1NのHClを
2ml加えて反応を停止し、550nmにおける吸光度
を測定することによって、3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵
素活性を定量した。
ランスフォーメーションしたE.coliの破砕液につ
いても前記と同様の処理を行い、3−ヒドロキシ酪酸脱
水素酵素活性を測定した。
た形質転換微生物での活性は22.4U/mlであった
が、pUC119を持つものの活性は検出できなかっ
た。これより、3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素活性をも
つ形質転換体が得られていることが確認された。この形
質転換体をエッシェリヒア・コリー DH1−pHBD
2(Escherichia coli DH1−pH
BD2)(FERM BP−4749)と命名した。さ
らに得られた3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を単離・精
製し、物理化学的性質を検討した結果は下記の通りであ
る。
た酵素作用を以下に示す。
示す。各種基質に対する特異性は表1の通りである。
(3−ヒドロキシ酪酸) 0.12±0.005(mM)(NAD) (4)等電点:5.0±0.2(キャリアーアンフォラ
インを用いた電気泳動法にて) (5)分子量:60000±5000(TSK G−3
000SWによるゲル濾過法にて)、30000±50
00(SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動法にて)
囲は100mMの酢酸緩衝液、pH6.0〜7.5の範
囲は100mMのリン酸緩衝液、pH7.5〜9.0の
範囲は100mMのトリス−塩酸緩衝液、pH9.0〜
11.0の範囲は100mMのグリシン−水酸化ナトリ
ウム緩衝液を使用して、至適pHを求めた。その結果、
至適pHは8〜9にあった。
液(3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素1U/ml)を37
℃、60分間処理し、その残存活性を求めた。pH4.
0〜5.0は100mMクエン酸緩衝液、pH5.0〜
6.0は100mM酢酸緩衝液、pH7.5〜9.0は
100mMのトリス−塩酸緩衝液、pH9.0〜11.
0は100mMグリシン−水酸化ナトリウム緩衝液を使
用した。その結果、pH7.5〜11の範囲で最も良好
な安定性を示した。
範囲で変化させて至適温度を求めた結果、本酵素の至適
温度は45〜50℃であった。 (9)熱安定性:100mMのトリス−塩酸緩衝液(p
H8.5)(3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素1U/m
l)を各温度で10分間加熱処理した後の残存活性を測
定した結果、少なくとも37℃まで安定であった。 (10)金属イオンの影響:各種金属イオン(1mM)
の本酵素活性への影響について調べた結果は表2に示す
通りで、銅イオンによる強い阻害がみられた。
TA、NaN3 (1mM)の本酵素活性への阻害影響に
ついて調べた結果、影響はなかった。 上記のように発現蛋白の理化学的性質を確認し、3−ヒ
ドロキシ酪酸脱水素酵素が発現されたことを確認した。
カリスIFO−13111由来の染色体DNAライブラ
リーから、3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を発現する遺
伝子DNAをスクリーニングし、これを用いて構築され
た発現ベクターの組み換えプラスミドを例えばE.co
liに属する微生物に導入することによって、得られた
形質転換微生物は効率よく3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵
素を生産することができた。また、本発明によって、3
−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の全アミノ酸配列及びこの
アミノ酸をコードする遺伝子DNAの塩基配列が決定で
きたので、該酵素の基質及び補酵素特異性の変換や耐熱
性の向上などのプロテインエンジニアリングが可能とな
った。
ノ酸 配列 Met Leu Lys Gly Lys Lys Ala Val Val Thr Gly Ser Thr Ser Gly Ile 1 5 10 15 Gly Leu Ala Met Ala Thr Glu Leu Ala Lys Ala Gly Ala Asp 20 25 30
を示す図である。
酸脱水素酵素遺伝子DNAの塩基配列を示す図である。
・ファエカリスIFO−13111由来の染色体DNA
の制限酵素地図である。
る。
る。
端側アミノ酸配列を示す図である。
遺伝子発現プラスミドの構築の流れを示す模式図であ
る。
Claims (10)
- 【請求項1】 配列番号:1に示した1〜260で表さ
れるアミノ酸配列をコードする塩基配列から実質的にな
るDNAを保持する組換えプラスミドによって形質転換
された3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を生産する実質上
純粋な微生物。 - 【請求項2】 微生物がエッシェリヒア属に属する微生
物である請求項1記載の微生物。 - 【請求項3】 エッシェリヒア属に属する微生物が、プ
ラスミドpHBD2によって形質転換されたものである
請求項2記載の微生物。 - 【請求項4】 プラスミドpHBD2によって形質転換
された微生物が、エッシェリヒア・コリーDH1−pH
BD2(FERM BP−4749)である請求項3記
載の微生物。 - 【請求項5】 3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素のアミノ
酸配列をコードする塩基配列から実質的になるDNA。 - 【請求項6】 アミノ酸配列が、 【化1】 で表されるアミノ酸配列である請求項5記載のDNA。
- 【請求項7】 塩基配列が、 【化2】 で表されるアミノ酸配列をコードする塩基配列である請
求項6記載のDNA。 - 【請求項8】 下記のアミノ酸配列、 【化3】 で表されるアミノ酸配列をコードする塩基配列から実質
的になるDNAを保持する組換えプラスミドによって形
質転換された3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を生産する
実質上純粋な微生物を培地に培養し、次いでその培養物
から3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を採取することを特
徴とする3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の製造法。 - 【請求項9】 形質転換された微生物が、プラスミドp
HBD2によって形質転換された微生物である請求項8
記載の3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の製造法。 - 【請求項10】 プラスミドpHBD2によって形質転
換された微生物が、エッシェリヒア・コリーDH1−p
HBD2(FERM BP−4749)である請求項9
記載の3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の製造法。
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|---|---|---|---|
| JP20838794A JP3578415B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | 3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を生産する実質上純粋な微生物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20838794A JP3578415B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | 3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を生産する実質上純粋な微生物 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0870856A true JPH0870856A (ja) | 1996-03-19 |
| JP3578415B2 JP3578415B2 (ja) | 2004-10-20 |
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ID=16555427
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20838794A Expired - Fee Related JP3578415B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | 3−ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を生産する実質上純粋な微生物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3578415B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0957171A3 (de) * | 1998-04-08 | 2001-09-12 | Roche Diagnostics GmbH | Rekombinante mikrobielle 3-Hydroxybuttersäure-Dehydrogenase, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung |
| US10508267B2 (en) | 2015-12-21 | 2019-12-17 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | Mutant 3-hydroxybutyrate dehydrogenase from alcaligenes faecalis as well as methods and uses involving the same |
| US10704029B2 (en) | 2016-02-09 | 2020-07-07 | Roche Diabetes Care, Inc. | Mutant 3-hydroxybutyrate dehydrogenase from Rhodobacter sphaeroides as well as methods and uses involving the same |
| WO2025187833A1 (ja) * | 2024-03-08 | 2025-09-12 | 天野エンザイム株式会社 | 新規3-ヒドロキシ酪酸酸化酵素 |
-
1994
- 1994-09-01 JP JP20838794A patent/JP3578415B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0957171A3 (de) * | 1998-04-08 | 2001-09-12 | Roche Diagnostics GmbH | Rekombinante mikrobielle 3-Hydroxybuttersäure-Dehydrogenase, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung |
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| US10704029B2 (en) | 2016-02-09 | 2020-07-07 | Roche Diabetes Care, Inc. | Mutant 3-hydroxybutyrate dehydrogenase from Rhodobacter sphaeroides as well as methods and uses involving the same |
| WO2025187833A1 (ja) * | 2024-03-08 | 2025-09-12 | 天野エンザイム株式会社 | 新規3-ヒドロキシ酪酸酸化酵素 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3578415B2 (ja) | 2004-10-20 |
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