JP2003289874A - 共役ポリケトン還元酵素遺伝子とその利用 - Google Patents
共役ポリケトン還元酵素遺伝子とその利用Info
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- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
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- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
を触媒する酵素として有用な共役ポリケトン還元酵素を
コードする遺伝子に関する情報を提供し、さらに当該酵
素の製造方法を提供する。また、本酵素を用いた光学活
性アルコールの製造方法を提供する。 【解決手段】 キャンディダ・パラプシロシス由来の共
役ポリケトン還元酵素CPRC1をコードする遺伝子お
よび共役ポリケトン還元酵素CPRC2をコードする遺
伝子。及び、これら共役ポリケトン還元酵素遺伝子を含
む形質転換体を用いた光学活性1−ハロ−3−アミノ−
4−フェニル−2−ブタノール誘導体の製造方法。
Description
元酵素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DNA、組換えベクターDNAによる形質転
換体、並びにこの形質転換体を用いた共役ポリケトン還
元酵素の製造方法、さらには本酵素を用いた光学活性ア
ルコール類の製法に関するものである。
品、農薬等の原料として有用な化合物である。酵素や微
生物を用いたカルボニル化合物の立体選択的還元反応に
よる光学活性なアルコール類の製造方法は、効率的かつ
工業的な方法として注目されている。こうした立体選択
的還元反応を触媒する酵素として、共役ポリケトン還元
酵素が知られている(Biochim.Biophy
s.Acta、990巻、175頁、1989年)。本
酵素は、広い基質特異性と高い立体選択性を有している
ため、光学活性アルコール製造のための優れた触媒とな
ることが期待される。
微生物としては、例えば、キャンディダ・パラプシロシ
ス(Candida parapsilosis)IF
O0708株が知られているが、上記微生物は少なくと
も2種類の共役ポリケトン還元酵素を生産することが知
られている(Biosci.Biotechnol.B
iochem.、65巻、2785頁、2001年)。
数種類の還元酵素を生産する微生物の菌体をカルボニル
不斉還元反応の触媒として利用する場合、カルボニル化
合物に対する基質特異性や立体選択性の差異により、製
品品質の低下等の不具合が懸念される。しかしながら必
要とされる還元酵素活性のみを当該微生物から単離する
ことは、非常に煩雑な操作を必要とし工業的に実施する
のは困難である。そこで、必要とされる酵素活性のみを
遺伝子工学技術を用いて大量生産することが望ましい。
しかしながら、共役ポリケトン還元酵素を遺伝子工学
的に生産するための遺伝子操作情報は知られていない。
−フェニル−2−ブタノール誘導体は、医薬品等の合成
原料として有用な化合物である。本化合物は、分子内に
2つの不斉炭素を有する化合物であり、1つの不斉炭素
の光学活性を化学合成的に創製し、もう一方の不斉炭素
の光学活性を、カルボニル基の還元反応により創製し得
ることが知られている。この還元反応を生物的に行なう
方法が知られている(J.Am.Oil.Chem.S
oc.、76巻、1275頁、1999年および特開平
9−285号公報)。前者では、(1S,2R)の立体
配置を有するスレオ体が、後者では、スレオ体およびエ
リスロ体が得られることが開示されている。また、後者
では、キャンディダ・パラプシロシス(Candida
parapsilosis)IFO0585の菌体が
エリスロ体を与えることも開示されている。しかし、い
ずれの場合も目的物の蓄積量はわずかで工業的製法とは
なり難い。
トン還元酵素の遺伝子工学的生産、および本酵素による
光学活性アルコール類の効率的生産を目的として、共役
ポリケトン還元酵素をコードする遺伝子に関する遺伝子
操作材料と、この材料を用いた共役ポリケトン還元酵素
の製造方法、さらには、光学活性アルコール類の製造方
法を提供することにある。
ィダ・パラプシロシスが生産する2つの共役ポリケトン
還元酵素をコードする遺伝子の単離および遺伝子の構造
を決定することに成功し、さらに、当該遺伝子をベクタ
ーDNAに挿入した組換えDNAを得、これを大腸菌
(Escherichia coli)に導入し、当該
形質転換体を培養することにより、効率よくポリケトン
還元酵素を生産することに成功した。さらに、当該組換
え酵素は、光学活性な1−ハロ−3−アミノ−4−フェ
ニル−2−ブタノン誘導体の還元反応をも触媒し、光学
活性な1−ハロ−3−アミノ−4−フェニル−2−ブタ
ノール誘導体の生産を可能ならしめることも見い出し
た。
のDNA: (a)配列番号1で示されるアミノ酸配列からなるタン
パク質をコードするDNA (b)配列番号1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、挿入もしくは付加
されたアミノ酸配列からなりかつ共役ポリケトン還元酵
素活性を有するタンパク質をコードするDNAである。
のDNA: (a)配列番号3で示されるアミノ酸配列からなるタン
パク質をコードするDNA (b)配列番号3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、挿入もしくは付加
されたアミノ酸配列からなりかつ共役ポリケトン還元酵
素活性を有するタンパク質をコードするDNAである。
を含む組換えベクターでもある。
含む形質転換体でもあり、また、該形質転換体を培地中
で培養し、培養物から共役ポリケトン還元酵素を採取す
ることを特徴とする共役ポリケトン還元酵素の製造方法
でもある。
R1、R2は、独立して水素原子、保護されていてもよい
ヒドロキシル基、アルコキシル基、アルキル基、ニトロ
基、保護されていてもよいアミノ基、または、シアノ基
を表す。P1、P2は独立して水素原子もしくはアミノ基
の保護基を表すか、または、P1、P2が一緒になってフ
タロイル基を表す。ただし、P1およびP2が同時に水素
原子である場合は除く。)で示される(1S,2S)−
1−ハロ−3−アミノ−4−フェニル−2−ブタノール
誘導体の製法であって、一般式(2):
同じ。)で示される1−ハロ−3−アミノ−4−フェニ
ル−2−ブタノン誘導体と、共役ポリケトン還元酵素あ
るいは該酵素の産生能を有する微生物の培養物あるいは
その処理物とを反応させることを特徴とする(1S,2
S)−1−ハロ−3−アミノ−4−フェニル−2−ブタ
ノール誘導体の製法でもある。
ロシスが生産する2種類の共役ポリケトン還元酵素(C
PRC1およびCPRC2)をコードする遺伝子の単離
とその遺伝子のDNA塩基配列の解明に関する。
性とは、イサチン、ケトパントイルラクトンのような共
役ポリケトンに作用する還元酵素活性を意味する。当該
活性の有無は、例えば、200mMリン酸緩衝液(pH
7.0)に基質ケトパントイルラクトン0.4mM、N
ADPH0.32mM、及び、酵素溶液0.05mlを
含む2.5mlの反応液中、30℃、3分間反応させ、
波長340nmの吸光度の減少の有無によって確認する
ことができる。
酵素をコードする遺伝子を取得する方法の例を記載する
が、本発明はこれに限定されない。
ダーゼにより消化し、逆相HPLCにより切断された断
片を精製後、プロテインシークエンサーにより部分アミ
ノ酸配列の一部を決定する。そして、得られた部分アミ
ノ酸配列をもとにして、PCR(Polymerase
Chain Reaction)プライマーを合成す
る。
通常のDNA単離法、例えばHereford法(Ce
ll、18巻、1261頁、1979年)により、該微
生物の染色体DNAを調製する。この染色体DNAを鋳
型として、先述のPCRプライマーを用いてPCRを行
い、該酵素をコードするDNAの一部を増幅(コア配
列)し、塩基配列決定を行う。塩基配列決定はジデオキ
シ・チェイン・ターミネーション法等により決定し得
る。例えば、ABI 373A DNA Sequen
cer(Applied Biosystems社製)
等を用いて行われ得る。
するために、該微生物の染色体DNAを、コア配列中に
その認識配列が存在しない制限酵素により消化し、生成
したDNA断片をT4リガーゼにより自己環化させるこ
とにより逆PCR(Nucleic Acids Re
s.、16巻、8186頁、1988年)用の鋳型DN
Aを調製する。
に向かうDNA合成の開始点となるプライマーを合成
し、逆PCRによりコア配列の周辺領域を増幅する。こ
うして得られたDNAの塩基配列を明らかにすることに
より、目的酵素の全コード領域のDNA配列を決定でき
る。
示すアミノ酸配列からなる共役ポリケトン還元酵素(C
PRC1)をコードするDNA、又は、配列番号3に示
すアミノ酸配列からなる共役ポリケトン還元酵素(CP
RC2)をコードするDNAである。これらDNAは、
配列表の配列番号2又は配列番号4に示す塩基配列から
なるDNAであっても良いし、これら塩配列において1
もしくは数個の塩基が欠失、置換、挿入または付加され
た塩基配列からなり、かつ、共役ポリケトン還元酵素活
性を有するタンパク質をコードするDNAであっても良
い。または、配列表の配列番号1または配列番号3で示
す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、挿入または付加されたアミノ酸配列からなり
かつ共役ポリケトン還元酵素活性を有するタンパク質を
コードするDNAであっても良い。
入し、それをその導入された宿主微生物内で発現させる
ために用いられるベクターDNAとしては、適切な宿主
微生物内で該酵素遺伝子を発現できるものであればいず
れもが用いられ得る。このようなベクターDNAとして
は、例えば、プラスミドベクター、ファージベクター、
コスミドベクターなどが挙げられる。また、他の宿主株
との間での遺伝子交換が可能なシャトルベクターも使用
され得る。
れたプロモーター(T7プロモーター、lacUV5プ
ロモーター、trpプロモーター、trcプロモータ
ー、tacプロモーター、lppプロモーター、tuf
Bプロモーター、recAプロモーター、pLプロモー
ター等)の制御因子を含み、本発明のDNAと作動可能
に連結された発現単位を含む発現ベクターとして好適に
用いられ得る。例えば、pET21a等が好適に用いら
れ得る。
能的プロモーター及び、任意の関連する転写要素(例え
ばエンハンサー、CCAATボックス、TATAボック
ス、SPI部位など)を有する塩基配列をいう。
は、遺伝子が発現するように、DNAが、その発現を調
節するプロモーター、エンハンサー等の種々の調節エレ
メントとが宿主細胞中で作動し得る状態で連結されるこ
とをいう。制御因子のタイプ及び種類が、宿主に応じて
変わり得ることは、当業者に周知の事項である。
る宿主細胞としては、細菌、酵母、糸状菌、植物細胞、
動物細胞などが挙げられるが、大腸菌が特に好ましい。
本発明のDNAは常法により宿主細胞に導入し得る。宿
主細胞として大腸菌を用いた場合、例えば塩化カルシウ
ム法により、本発明のDNAを導入することができる。
宿主とする大腸菌としては、例えば、大腸菌JM109
株、大腸菌HB101株、大腸菌BL21株、大腸菌B
L21(DE3)株等が挙げられ、好ましくは、大腸菌
BL21(DE3)株である。次に、共役ポリケトン還
元酵素を生産する形質転換体、ならびに本酵素および/
またはこの形質転換体を用いる光学活性アルコールの製
造方法について述べる。共役ポリケトン還元酵素の基質
としては、以下の一般式(2):
R1、R2は、独立して、水素原子、保護されていてもよ
いヒドロキシル基、アルコキシル基、アルキル基、ニト
ロ基、保護されていてもよいアミノ基、または、シアノ
基を表す。P1、P2は独立して、水素原子もしくはアミ
ノ基の保護基を表すか、または、P1、P2が一緒になっ
てフタロイル基を表す。ただし、P1およびP2が同時に
水素原子である場合は除く。)で表される光学活性1−
ハロ−3−アミノ−4−フェニル−2−ブタノン誘導体
が用いられ得る。このうち、置換基X、R1、R2、
P1、P2の組合せとしては、例えば、次のようなものを
挙げることができる。
または、フッ素原子等を挙げることができる。なかでも
塩素原子が好ましい。R1、R2としては、水素原子、メ
チル基、ヒドロキシル基、メトキシル基、アミノ基等を
挙げることができる。
基の保護基等を挙げることができる。上記アミノ基の保
護基としては特に限定されず、通常アミノ基の保護基に
用いられる保護基等を挙げることができ、例えば、Pr
otective Groups in Organi
c Synthesis、第2版、John Wile
y&Sons出版、1990年の309頁から384頁
に記載されているようなメトキシカルボニル基、t−ブ
トキシカルボニル基、ベンジロキシカルボニル基、エト
キシカルボニル基、アセチル基、トリフルオロアセチル
基、ベンジル基、ジベンジル基、フタロイル基、トシル
基、ベンゾイル基等を挙げることができる。なかでも、
メトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、ベ
ンジロキシカルボニル基、フタロイル基等が好適に用い
られ、さらに好ましくはメトキシカルボニル基、t−ブ
トキシカルボニル基である。
フェニル−2−ブタノン誘導体は、特開昭62−126
158号公報、特開平2−42048号公報に開示され
た方法により調製することができる。
−ブタノン誘導体の還元には、本発明のDNAを有する
形質転換体を好ましく用いることができる。このような
形質転換体としては、大腸菌BL21(DE3)に共役
ポリケトン還元酵素CPRC1の遺伝子(配列表の配列
番号2)を導入したE.coli BL21(pETC
1)や、大腸菌BL21(DE3)に共役ポリケトン還
元酵素CPRC2の遺伝子(配列表の配列番号4)を導
入したE.coli BL21(pETC2)等が挙げ
られる。中でも、配列表の配列番号3で示されるアミノ
酸配列からなる共役ポリケトン還元酵素(CPRC2)
の生産能を有する形質転換体が好ましく、E.coli
BL21(pETC2)がより好ましい。
(pETC1)は受託番号FERMP−18763とし
て、また、E.coli BL21(pETC2)は受
託番号FERM P−18764として、独立行政法人
産業技術総合研究所 特許生物寄託センターに寄託され
ている。
基質1−ハロ−3−アミノ−4−フェニル−2−ブタノ
ン誘導体、補酵素NADPH、及び該形質転換体の培養
物またはその処理物などを添加し、pH調整下、攪拌し
て反応させる。反応はバッチ式あるいは連続方式で行わ
れ得る。ここで形質転換体の処理物等とは、例えば、粗
酵素液、培養菌体、凍結乾燥菌体、アセトン乾燥菌体、
あるいはそれらの磨砕物、これらの混合物などを意味す
る。更にこれら培養物またはその処理物は、酵素自体あ
るいは菌体のまま公知の手段で固定化されて用いられ得
る。
くは、20〜40℃であり、反応時のpHは2.5〜
9、好ましくは、5〜9の範囲である。反応液中の酵素
源の量はこれらの基質を還元する能力に応じ適宜決定す
ればよい。また、反応液中の基質濃度は0.01〜50
%(W/V)が好ましく、より好ましくは、0.1〜3
0%(W/V)である。反応時間は基質濃度、酵素源の
量及びその他の反応条件により適宜決定される。通常、
2〜168時間で反応が終了するように各条件を設定す
ることが好ましい。
必要とされている補酵素NADPHを添加することによ
り、反応を促進させることもできる。この場合、具体的
には、反応液に直接これらを添加する。
ADPをそれぞれの還元型へ還元する酵素、及び還元す
るための基質を共存させて反応を行うと優れた結果が得
られるので好ましい。例えば、還元型へ還元する酵素と
してグルコース脱水素酵素、還元するための基質として
グルコースを共存させるかまたは、還元型へ還元する酵
素としてギ酸脱水素酵素、還元するための基質としてギ
酸を共存させる。
製)、スパン(関東化学社製)、ツイーン(ナカライテ
スク社製)などの界面活性剤を反応液に添加することも
効果的である。更に、基質及び/または還元反応の生成
物であるアルコール体による反応の阻害を回避する目的
で、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソプロピルエーテル、
トルエン、ヘキサンなどの水に不溶な有機溶媒を反応液
に添加してもよい。更に、基質の溶解度を高める目的
で、メタノール、エタノール、アセトン、テトラヒドロ
フラン、ジメチルスルホキシドなどの水に可溶な有機溶
媒を添加することもできる。
3−アミノ−4−フェニル−2−ブタノール誘導体の採
取は、特に限定されないが、反応液から直接、あるいは
菌体等を分離後、酢酸エチル、トルエン、t−ブチルメ
チルエーテル、ヘキサン等の溶剤で抽出し、脱水後、晶
析あるいはシリカゲルカラムクロマトグラフィー等によ
り精製すれば高純度の光学活性1−ハロ−3−アミノ−
4−フェニル−2−ブタノール誘導体を容易に得ること
ができる。
説明するが、本願発明はこれら実施例に限定されるもの
ではない。
素活性の測定は、200mMリン酸緩衝液(pH7.
0)に基質ケトパントイルラクトン0.4mM、NAD
PH0.32mM及び酵素溶液0.05mlを含む2.
5mlの反応液中、30℃、3分間反応させ、波長34
0nmの吸光度の減少を測定することにより行った。こ
れを還元活性測定の標準反応条件とした。この反応条件
において、1分間に1μmolのNADPHをNADP
に酸化する酵素活性を1unitと定義した。
DNA技術に関する詳細な操作方法などは、次の成書に
記載されている。 1)Molecular Cloning、第2版、C
old SpringHarbor Laborato
ry出版、1989年。 2)Current Protocols in Mo
lecular Biology、John Wile
y&Sons出版、1987年。
rapsilosis)IFO708の菌体を破砕後、
遠心分離によって得られた無細胞抽出液を得た。これを
硫酸アンモニウム沈殿により分画し、40−60%飽和
画分で生じた沈殿を緩衝液に溶解後、透析した。これを
MonoQHR10/10カラム(アマシャム・ファル
マシア・バイオテク社製)に供し、塩化カリウム(0−
1M)にて溶出した。活性画分を集め、塩化ナトリウム
を4Mとなるように加えて、Phenyl−sepha
roseHR10/10カラム(アマシャム・ファルマ
シア・バイオテク社製)に供して塩化ナトリウム(4−
0M)で溶出した。先に溶出した活性画分をCPRC
1,後から溶出した活性画分をCPRC2とした。それ
ぞれをSuperdex75HR10/30カラム(ア
マシャム・ファルマシア・バイオテク社製)によりゲル
ろ過した。活性画分を透析後、MonoQHR5/5カ
ラム(アマシャム・ファルマシア・バイオテク社製)に
供し、塩化カリウム(0−0.6M)により溶出し、活
性画分を精製酵素とした。
のクローニング (染色体DNAの取得)キャンディダ・パラプシロシス
(Candida parapsilosis)IFO
708の菌体から、Hereford(Cell、18
巻、1261頁、1979年)に記載の方法に従って染
色体DNAを抽出した。 (CPRC1をコードする遺伝子のPCR法によるクロ
ーニング)キャンディダ・パラプシロシスIFO070
8より精製したCPRC1を8M尿素存在下で変性させ
た後、アクロモバクター由来のリシルエンドペプチダー
ゼ(和光純薬工業社製)で消化し、得られたペプチド断
片の配列をエドマン法により決定した。このアミノ酸配
列から予想されるDNA配列を考慮し、PCRプライマ
ー2種(プライマー1:5’CAYATHGAYGGI
GCIGARATHTAYGG 3’、プライマー2:
5’TAYTCIACDATICCIGGNGTYTG
RTCYTG 3’)を合成した。プライマー2種(プ
ライマー1及びプライマー2)各250pmol、染色
体DNA2300ng、dNTP各10nmol、Ex
Taq(宝酒造社製)1.5Uを含む ExTaq用緩
衝液50μlを調製し、熱変性(94℃、1分)、アニ
ーリング(55℃、1分)、伸長反応(72℃、2分)
を35サイクル行い、4℃まで冷却後、アガロースゲル
電気泳動により増幅DNAを確認した。 (PCR法により増幅したDNA断片のサブクローニン
グ)増幅DNAをpT7Blue Vector(No
vagen社製)にサブクローニングし、その塩基配列
を決定した。その結果、増幅DNAはプライマー配列を
含めて443塩基からなっていた。その配列は、図1に
示したDNA配列において、下線を引いたDNA配列部
分である。以後この配列を「コア配列」と記す。 (逆PCR法によるコア配列周辺配列のクローニング)
コア配列の5’側に近い部分の相補配列5’TCATA
AGTATGGTTACCCGAATTG 3’(プラ
イマー3)及び3’側に近い部分の配列5’TGGTG
TTTCCAATTTCACTATTGAG 3’(プ
ライマー4)を作製した。逆PCRの鋳型として、まず
キャンディダ・パラプシロシスIFO708の染色体D
NAを制限酵素HincIIにより消化し、消化物をT
4DNAリガーゼを用いて自己閉環した。この自己閉環
物500ng、プライマー2種(プライマー3及びプラ
イマー4)各50pmol、dNTP各10nmol、
ExTaq(宝酒造社製)2.5Uを含む ExTaq
用緩衝液50μlを調製し、熱変性(94℃、1分)、
アニーリング(48℃、1分)、伸長反応(74℃、4
分)を30サイクル行い、4℃まで冷却後、アガロース
ゲル電気泳動により増幅DNAを確認した。
r(Novagen社製)にサブクローニングし、その
塩基配列を決定した。この結果とコア配列の結果より、
CPRC1をコードするDNAの全塩基配列を決定し
た。全塩基配列及び該DNAがコードする推定アミノ酸
配列を図1にまとめた。キャンディダ・パラプシロシス
IFO0708由来の共役ポリケトン還元酵素CPRC
1のアミノ酸配列を、配列表の配列番号1に示した。ま
た、本酵素をコードするDNAの塩基配列を、配列表の
配列番号2に示した。
ベクターの作製 大腸菌においてCPRC1を発現させるために、形質転
換に用いる組換えベクターを作製した。まず、CPRC
1の構造遺伝子の開始コドン部分にNdeI部位を付加
し、かつ終始コドンの直後に新たな終始コドンとXho
I部位を付加した二本鎖DNAを以下の方法により取得
した。実施例2で決定した塩基配列に基づき、CPRC
1の構造遺伝子の開始コドン部分にNdeI部位を付加
したプライマー5(5’ATACATATGTCACT
TGCTGGAAAAGAATTT 3’)と、CPR
C1の構造遺伝子の終始コドンの6塩基下流にXhoI
部位を付加したプライマー6(5’TATCTCGAG
GTATCCTCAATCATACTTGGA 3’)
とを合成した。
プライマー6)各100pmol、キャンディダ・パラ
プシロシスIFO708の染色体DNA2300ng、
dNTP各10nmol、ExTaq(宝酒造社製)
2.5Uを含む ExTaq用緩衝液50μlを調製
し、熱変性(94℃、1分)、アニーリング(60℃、
1分)、伸長反応(74℃、2分)を30サイクル行
い、4℃まで冷却後、アガロースゲル電気泳動により増
幅DNAを確認した。この増幅断片をNdeI及びXh
oIで消化し、プラスミドpET21a(Novage
n社製)のT7プロモーターの下流のNdeI、Xho
I部位に挿入することにより、組換えベクターpETC
1を得た。pETC1の作製法及び構造を図2に示す。
菌BL21(DE3)(Novagen社製)を形質転
換し、各々から組換え大腸菌BL21(pETC1)を
得た。こうして得られた形質転換体である大腸菌BL2
1(pETC1)は、受託番号FERM P−1876
3として独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託
センターに寄託されている。
1の発現 実施例4で得た組換え大腸菌BL21(pETC1)
を、2YT培地(バクト・トリプトン1.6%(w/
v)、バクト・イーストエキス1.0%(w/v)、N
aCl0.5%(w/v)、pH7.0)で14時間培
養し、集菌後、10mMトリス塩酸緩衝液(pH7.
4)に懸濁し、超音波破砕により無細胞抽出液を得た。
この無細胞抽出液のCPRC1活性を前記の方法で測定
した。ベクタープラスミドのみの形質転換体である大腸
菌BL21(pET21a)では活性が認められなかっ
たのに対し、大腸菌BL21(pETC1)では、比活
性が21.4units/mgであった。
のクローニング (染色体DNAの取得)実施例2と同様に、キャンディ
ダ・パラプシロシスIFO708の菌体から染色体DN
Aを抽出した。 (CPRC2遺伝子のPCR法によるクローニング)キ
ャンディダ・パラプシロシスIFO0708より精製し
たCPRC2を8M尿素存在下で変性させた後、アクロ
モバクター由来のリシルエンドペプチダーゼ(和光純薬
工業社製)で消化し、得られたペプチド断片の配列をエ
ドマン法により決定した。このアミノ酸配列から予想さ
れるDNA配列を考慮し、PCRプライマー2種(プラ
イマー7:5’GAYGTICCNMGIGARGAY
ATHTGGGT 3’、プライマー8:5’TAIC
CRTGNGTYTGYTCIGTIGTRAARAA
3’)を合成した。上記のプライマー2種(プライマ
ー7及びプライマー8)各250pmol、染色体DN
A2300ng、dNTP各10nmol、ExTaq
(宝酒造社製)1.5Uを含む ExTaq用緩衝液5
0μlを調製し、熱変性(94℃、1分)、アニーリン
グ(55℃、1分)、伸長反応(72℃、2分)を35
サイクル行い、4℃まで冷却後、アガロースゲル電気泳
動により増幅DNAを確認した。 (PCR法により増幅したDNA断片のサブクローニン
グ)増幅DNAをpT7Blue Vector(No
vagen社製)にサブクローニングし、その塩基配列
を決定した。その結果、増幅DNAはプライマー配列を
含めて182塩基からなっていた。その配列は、図3に
示したDNA配列において、下線を引いたDNA配列部
分である。以後この配列を「コア配列」と記す。 (逆PCR法によるコア配列周辺配列のクローニング)
コア配列の5’側に近い部分の相補配列5’CCAAC
CTGGACTATATTTTGTGG 3’(プライ
マー9)及び3’側に近い部分の配列5’TGATAA
AGCTTTGGCACAGCTTGG 3’(プライ
マー10)を作製した。逆PCRの鋳型として、まずキ
ャンディダ・パラプシロシスIFO708の染色体DN
Aを制限酵素HincIIにより消化し、消化物をT4
DNAリガーゼを用いて自己閉環した。この自己閉環物
500ng、上記のプライマー2種(プライマー9及び
プライマー10)各50pmol、dNTP各10nm
ol、ExTaq(宝酒造社製)2.5Uを含む Ex
Taq用緩衝液50μlを調製し、熱変性(96℃、1
分)、アニーリング(57℃、1分)、伸長反応(74
℃、4分)を30サイクル行い、4℃まで冷却後、アガ
ロースゲル電気泳動により増幅DNAを確認した。増幅
DNAをpT7Blue Vector(Novage
n社製)にサブクローニングし、その塩基配列を決定し
た。この結果とコア配列の結果より、CPRC2をコー
ドするDNAの全塩基配列を決定した。全塩基配列及び
該DNAがコードする推定アミノ酸配列を図3にまとめ
た。キャンディダ・パラプシロシスIFO0708由来
の共役ポリケトン還元酵素CPRC2のアミノ酸配列
を、配列表の配列番号3に示した。また、本酵素をコー
ドするDNAの塩基配列を、配列表の配列番号4に示し
た。
ベクターの作製 大腸菌においてCPRC2を発現させるために、形質転
換に用いる組換えベクターを作製した。まず、CPRC
2の構造遺伝子の開始コドン部分にNdeI部位を付加
し、かつ終始コドンの直後に新たな終始コドンとXho
I部位を付加した二本鎖DNAを以下の方法により取得
した。実施例6で決定した塩基配列に基づき、CPRC
2の構造遺伝子の開始コドン部分にNdeI部位を付加
したプライマー11(5’TTACATATGACTC
AAGTAACTTACTACCA 3’)と、CPR
C2の構造遺伝子の終始コドンの5塩基下流にXhoI
部位を付加したプライマー12(5’TTTCTCGA
GTGTCTCTACAAATCTTTAAAT
3’)とを合成した。プライマー2種(プライマー11
及びプライマー12)各100pmol、キャンディダ
・パラプシロシスIFO708の染色体DNA2300
ng、dNTP各10nmol、ExTaq(宝酒造社
製)2.5Uを含む ExTaq用緩衝液50μlを調
製し、熱変性(94℃、1分)、アニーリング(60
℃、1分)、伸長反応(74℃、2分)を30サイクル
行い、4℃まで冷却後、アガロースゲル電気泳動により
増幅DNAを確認した。この増幅断片をNdeI及びX
hoIで消化し、プラスミドpET21a(Novag
en社製)のT7プロモーターの下流のNdeI、Xh
oI部位に挿入することにより、組換えベクターpET
C2を得た。pETC2の作製法及び構造を図4に示
す。
菌BL21(DE3)(Novagen社製)を形質転
換し、各々から組換え大腸菌BL21(pETC2)を
得た。こうして得られた形質転換体である大腸菌BL2
1(pETC2)は、受託番号FERM P−1876
4として独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託
センターに寄託されている。
2の発現 実施例8で得た組換え大腸菌BL21(pETC2)を
2YT培地(バクト・トリプトン1.6%(w/v)、
バクト・イーストエキス1.0%(w/v)、NaCl
0.5%(w/v)、pH7.0)で14時間培養し、
集菌後、10mMトリス塩酸緩衝液(pH7.4)に懸
濁し、超音波破砕により無細胞抽出液を得た。この無細
胞抽出液のCPRC2活性を前記の方法で測定した。ベ
クタープラスミドのみの形質転換体である大腸菌BL2
1(pET21a)では活性が認められなかったのに対
し、大腸菌BL21(pETC2)では、比活性が4.
26units/mgであった。
ミノ−4−フェニル−2−ブタノールの合成 0.6mg/mlのNADP、0.2mg/mlのグル
コース脱水素酵素(天野エンザイム社製)、5%(w/
v)のグルコース、50mMのリン酸緩衝液(pH7.
0)、2mMの1−クロロ−3−アミノ−4−フェニル
−2−ブタノン(エタノール溶液)を含む反応液0.5
mlに、実施例9記載の大腸菌BL21(pETC2)
の凍結乾燥品2.5mgを加えて28℃で、1時間反応
させた。反応液にアセトニトリル0.5mlを加えて遠
心分離し、その上清をHPLC分析した(カラム:YM
C−Pack ODS−A A−303、ワイエムシィ
社製、カラム温度:40℃、移動相:水/アセトニトリ
ル=55/45(v/v)、流速1.5ml/min、
検出:210nm、溶出時間:(2S,3S)−1−ク
ロロ−3−アミノ−4−フェニル−2−ブタノール、1
0分、(2S,3R)−1−クロロ−3−アミノ−4−
フェニル−2−ブタノール、12.5分、1−クロロ−
3−アミノ−4−フェニル−2−ブタノン、18分)。
その結果、ジアステレオマー過剰率99%以上の(2
S,3R)−1−クロロ−3−アミノ−4−フェニル−
2−ブタノールが収率66%で生成していた。
体選択性を有する共役ポリケトン還元酵素を簡便かつ大
量に製造することが可能となる。また、光学活性1−ハ
ロ−3−アミノ−4−フェニル−2−ブタノール等の光
学活性アルコールの工業的な製造方法が可能となる。
する遺伝子を含むDNA配列とその推定アミノ酸配列。
する遺伝子の発現ベクターの作製方法とその構造。
する遺伝子を含むDNA配列とその推定アミノ酸配列。
する遺伝子の発現ベクターの作製方法とその構造。
Claims (14)
- 【請求項1】 以下の(a)又は(b)のDNA: (a)配列番号1で示されるアミノ酸配列からなるタン
パク質をコードするDNA (b)配列番号1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、挿入もしくは付加
されたアミノ酸配列からなりかつ共役ポリケトン還元酵
素活性を有するタンパク質をコードするDNA。 - 【請求項2】 以下の(a)又は(b)のDNA: (a)配列番号2で示される塩基配列からなるDNA (b)配列番号2で示される塩基配列において1もしく
は数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加された塩
基配列からなり、かつ、共役ポリケトン還元酵素活性を
有するタンパク質をコードするDNA。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載のDNAを含有する
組換えベクター。 - 【請求項4】 請求項3記載の組換えベクターを含む形
質転換体。 - 【請求項5】 請求項4記載の形質転換体を培地中で培
養し、培養物から共役ポリケトン還元酵素を採取するこ
とを特徴とする共役ポリケトン還元酵素の製造方法。 - 【請求項6】 以下の(a)又は(b)のDNA: (a)配列番号3で示されるアミノ酸配列からなるタン
パク質をコードするDNA (b)配列番号3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、挿入もしくは付加
されたアミノ酸配列からなりかつ共役ポリケトン還元酵
素活性を有するタンパク質をコードするDNA。 - 【請求項7】 以下の(a)又は(b)のDNA: (a)配列番号4で示される塩基配列からなるDNA (b)配列番号4で示される塩基配列において1もしく
は数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加された塩
基配列からなり、かつ、共役ポリケトン還元酵素活性を
有するタンパク質をコードするDNA。 - 【請求項8】 請求項6又は7記載のDNAを含有する
組換えベクター。 - 【請求項9】 請求項8記載の組換えベクターを含む形
質転換体。 - 【請求項10】 請求項9記載の形質転換体を培地中で
培養し、培養物から共役ポリケトン還元酵素を採取する
ことを特徴とする共役ポリケトン還元酵素の製造方法。 - 【請求項11】 一般式(1): 【化1】 (式中、Xは、ハロゲン原子を表す。R1、R2は、独立
して水素原子、保護されていてもよいヒドロキシル基、
アルコキシル基、アルキル基、ニトロ基、保護されてい
てもよいアミノ基、または、シアノ基を表す。P1、P2
は独立して水素原子もしくはアミノ基の保護基を表す
か、または、P1、P2が一緒になってフタロイル基を表
す。ただし、P1およびP2が同時に水素原子である場合
は除く。)で示される(1S,2S)−1−ハロ−3−
アミノ−4−フェニル−2−ブタノール誘導体の製法で
あって、一般式(2): 【化2】 (式中、X、R1、R2、P1、P2は上記に同じ。)で示
される1−ハロ−3−アミノ−4−フェニル−2−ブタ
ノン誘導体と、共役ポリケトン還元酵素あるいは該酵素
の産生能を有する微生物の培養物あるいはその処理物と
を反応させることを特徴とする(1S,2S)−1−ハ
ロ−3−アミノ−4−フェニル−2−ブタノール誘導体
の製法。 - 【請求項12】 前記共役ポリケトン還元酵素が、
(a)配列番号3で示されるアミノ酸配列からなるタン
パク質、又は、(b)配列番号3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、置換もし
くは付加されたアミノ酸配列からなりかつ共役ポリケト
ン還元酵素活性を有するタンパク質である請求項11記
載の方法。 - 【請求項13】 前記微生物が請求項9記載の形質転換
体である請求項11記載の方法。 - 【請求項14】 Xが塩素原子、R1、R2が水素原子、
P1がt−ブトキシカルボニル基、P2が水素原子である
請求項11ないし13のいずれかに記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002101734A JP2003289874A (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 共役ポリケトン還元酵素遺伝子とその利用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002101734A JP2003289874A (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 共役ポリケトン還元酵素遺伝子とその利用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003289874A true JP2003289874A (ja) | 2003-10-14 |
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ID=29241945
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|---|---|---|---|
| JP2002101734A Pending JP2003289874A (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 共役ポリケトン還元酵素遺伝子とその利用 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003289874A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010539910A (ja) * | 2007-09-27 | 2010-12-24 | イーエーペー・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 中間体のエナンチオ選択的酵素的還元方法 |
-
2002
- 2002-04-03 JP JP2002101734A patent/JP2003289874A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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