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JP2006340630A - New amidase and its gene - Google Patents

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JP2006340630A
JP2006340630A JP2005167524A JP2005167524A JP2006340630A JP 2006340630 A JP2006340630 A JP 2006340630A JP 2005167524 A JP2005167524 A JP 2005167524A JP 2005167524 A JP2005167524 A JP 2005167524A JP 2006340630 A JP2006340630 A JP 2006340630A
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amidase
protein
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amino acid
dna
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JP2005167524A
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Takeshi Watabe
健 渡部
Yoshio Kitamura
美穂 北村
Yoshinori Mizui
良典 水井
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Nippon Soda Co Ltd
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Nippon Soda Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a protein having high ammonia resistance and amidase activities; and to provide an amidase gene encoding the protein. <P>SOLUTION: The new amidase is isolated from Pseudonocardia thermophila JCM3095, and the gene thereof is identified. The amidase has the high ammonia resistance and exhibits very high specific activities on 2-hydroxy-4-methylthiobutylamide. The amidase has the following characteristics: (a) exhibiting ≥50% of the amidase activities in the absence of the ammonia in a reaction condition of pH 9.0 even in the presence of 0.2 M ammonia; (b) exhibiting higher specific activities on the 2-hydroxy-4-methylthiobutylamide than methionineamide; (c) having an apparent molecular mass of 53 kDa on SDS-PAGE; (d) having 60-70°C optimum temperature of the activities; (e) stable at a temperature of ≤60°C at a nearly neutral pH; and (f) exhibiting high activities in a wide pH range of pH 5.5-10.0. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、アンモニア耐性が高い新規なアミダーゼ、アミダーゼ活性を有するタンパク質、及び該タンパク質をコードするアミダーゼ遺伝子に関する。   The present invention relates to a novel amidase having high ammonia resistance, a protein having amidase activity, and an amidase gene encoding the protein.

アミダーゼは、アミドを加水分解して対応するカルボン酸に変換する酵素として知られている。アミダーゼを用いることによって、アミドから医農薬原料等に有用なカルボン酸を生成することができる。アミダーゼを用いると、例えば、α−アミノ酸アミドからα−アミノ酸を、α−ヒドロキシ酸アミドからα−ヒドロキシ酸を生産することができる。   Amidases are known as enzymes that hydrolyze amides into the corresponding carboxylic acids. By using amidase, a carboxylic acid useful as a raw material for medicines and agricultural chemicals can be produced from amide. When an amidase is used, for example, an α-amino acid can be produced from an α-amino acid amide, and an α-hydroxy acid can be produced from an α-hydroxy acid amide.

微生物由来のアミダーゼは、Arthrobacter sp. J-1、Brevibacterium sp. R 312、Aspergillus nidulans、Pseudomonas chlororaphis B23、及びシュードノカルディア・サーモフィラ(Pseudonocardia thermophila)などから精製されている(例えば非特許文献1〜7参照)。
一方、Pseudomonas aeruginosa、Aspergillus oryzae、Rhodococcus sp.、Pseudomonas chlororaphis B23、Rhodococcus sp. N-774、Brevibacterium sp. R312、Rhodococcus rhodochrous J1、Pseudomonas putida、Bacillus stearothermophilus BR388、Agrobacterium tumefaciens d3、Sulfolobus solfataricus、及びRhodococcus erythropolis MP50などの微生物からは、アミダーゼ遺伝子がクローニングされており、その結果、種々のアミダーゼのアミノ酸配列が明らかになっている(例えば非特許文献8〜19参照)。
Microbial-derived amidase is purified from Arthrobacter sp. J-1, Brevibacterium sp. R 312, Aspergillus nidulans, Pseudomonas chlororaphis B23, Pseudonocardia thermophila, etc. 7).
On the other hand, Pseudomonas aeruginosa, Aspergillus oryzae, Rhodococcus sp., Pseudomonas chlororaphis B23, Rhodococcus sp.N-774, Brevibacterium sp. R312, Rhodococcus rhodochrous J1, Pseudomonas putida, Bacillus stearothermophilus BR From these microorganisms, amidase genes have been cloned, and as a result, amino acid sequences of various amidases have been clarified (for example, see Non-Patent Documents 8 to 19).

アミダーゼ遺伝子に関する特許文献としては、Brevibacterium R312とRhodococcus(特許文献1)、Comamonas testosteroni NI 1(特許文献2)、Comamonas acidovorans KPO-2771-4(特許文献3)、Rhodococcus rhodochrous IFO 15564(特許文献4)、Enterobacter cloacae(特許文献5)、Pseudomonas putida(特許文献6)、Rhodococcus sp. (特許文献7)、Brevibacillus borstelensis(特許文献8)、Pseudomonas azotoformans IAM 1603(特許文献9)、Ochrobactrum anthropi NCIMB 40321(特許文献10)、Thermus sp. (特許文献11)、Pseudomonas sp. MCI 3434とPseudomonas aeruginosa PAO1(特許文献12)、Thermococcus GU5L5(特許文献13)、Variovorax paradoxus DSM 14468(特許文献14)、及びComamonas testosteroni 5-MGAM-4D(特許文献15)に関するものなどがある。また、本発明のアミダーゼ遺伝子の採取源であるシュードノカルディア・サーモフィラ由来のアミダーゼ及びその遺伝子も知られている(特許文献16)が、このアミダーゼは本発明のアミダーゼとは構造が明確に異なり、また、酵素学的性質も明らかに異なっている。   Patent documents relating to the amidase gene include Brevibacterium R312 and Rhodococcus (Patent Document 1), Comamonas testosteroni NI 1 (Patent Document 2), Comamonas acidovorans KPO-2771-4 (Patent Document 3), Rhodococcus rhodochrous IFO 15564 (Patent Document 4) , Enterobacter cloacae (patent document 5), Pseudomonas putida (patent document 6), Rhodococcus sp. (Patent document 7), Brevibacillus borstelensis (patent document 8), Pseudomonas azotoformans IAM 1603 (patent document 9), Ochrobactrum anthropi NCIMB 40321 (patent) Literature 10), Thermus sp. (Patent Literature 11), Pseudomonas sp. MCI 3434 and Pseudomonas aeruginosa PAO1 (Patent Literature 12), Thermococcus GU5L5 (Patent Literature 13), Variovarax paradoxus DSM 14468 (Patent Literature 14), and Comamonas testosteroni 5 -There is a thing about MGAM-4D (patent document 15). In addition, an amidase derived from Pseudonocardia thermophila that is a collection source of the amidase gene of the present invention and its gene are also known (Patent Document 16), but this amidase is clearly different in structure from the amidase of the present invention. The enzymological properties are also clearly different.

このように、種々の微生物において、アミダーゼ及びアミダーゼ遺伝子が知られてはいたものの、これらの微生物又は酵素を用いて、工業的に、α−アミノ酸アミド又はα−ヒドロキシ酸アミドからα−アミノ酸又はα−ヒドロキシ酸等のカルボン酸を生産しようとする場合、副生するアンモニアによって、アミダーゼ活性が強く阻害され、カルボン酸の生産効率が低下したり、カルボン酸の生産が停止するという問題があった(例えば非特許文献20参照)。なお、シュードノカルディア・サーモフィラの菌体を利用したDL−メチオニンの製造法は知られていた(特許文献17参照)が、アンモニア耐性を有するアミダーゼについての知見は全く得られていなかった。   Thus, although amidase and amidase gene were known in various microorganisms, these microorganisms or enzymes were industrially used to convert α-amino acid amide or α-hydroxy acid amide to α-amino acid or α. -When trying to produce a carboxylic acid such as a hydroxy acid, there is a problem that the amidase activity is strongly inhibited by the by-product ammonia, and the production efficiency of the carboxylic acid is lowered or the production of the carboxylic acid is stopped ( For example, refer nonpatent literature 20). In addition, although the manufacturing method of DL-methionine using the cell body of Pseudonocardia thermophila was known (refer patent document 17), the knowledge about the amidase which has ammonia tolerance was not acquired at all.

米国特許第5260208号明細書US Pat. No. 5,260,208 国際公開第94/17190号パンフレットWO94 / 17190 pamphlet 特開平8−256771号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-256771 特開平9−9973号公報JP-A-9-9973 米国特許第6617139号明細書US Pat. No. 6,617,139 米国特許第6251650号明細書US Pat. No. 6,251,650 国際公開第01/30994号パンフレットInternational Publication No. 01/30994 Pamphlet 国際公開第03/008569号パンフレットInternational Publication No. 03/008569 Pamphlet 特開2003−250558号公報JP 2003-250558 A 国際公開第03/010312号パンフレットInternational Publication No. 03/010312 Pamphlet 国際公開第03/020929号パンフレットInternational Publication No. 03/020929 Pamphlet 特開2004−105152号公報JP 2004-105152 A 国際公開第03/027315号パンフレットInternational Publication No. 03/027315 Pamphlet 米国特許出願公開2003/0186423号明細書US Patent Application Publication No. 2003/0186423 米国特許出願公開2004/0225116号明細書US Patent Application Publication No. 2004/0225116 国際公開第2004/083423号パンフレットInternational Publication No. 2004/083423 Pamphlet 特開2004−254690号公報JP 2004-254690 A Y. Asano et al., 1982, Agric. Biol. Chem. 46:1175-1181Y. Asano et al., 1982, Agric. Biol. Chem. 46: 1175-1181 A. Thiery et al., 1986, J. Basic Microbiol. 26:299-311A. Thiery et al., 1986, J. Basic Microbiol. 26: 299-311 J-F. Mayaux et al., 1990, J. Bacteriol. 172:6764-6773J-F. Mayaux et al., 1990, J. Bacteriol. 172: 6764-6773 C. M. Corrick et al., 1987, Gene 53:63-71C. M. Corrick et al., 1987, Gene 53: 63-71 J. A. Fraser et al., 2002, Fungal Genet. Biol. 35:135-146J. A. Fraser et al., 2002, Fungal Genet. Biol. 35: 135-146 L. M. Ciskanik et al., 1995, Appl. Environ. Microbiol. 61:998-1003L. M. Ciskanik et al., 1995, Appl. Environ. Microbiol. 61: 998-1003 K. Egorova et al., 2004, Appl. Microbiol. Biotechnol. 65:38-45K. Egorova et al., 2004, Appl. Microbiol. Biotechnol. 65: 38-45 W. J. Brammar et al., 1987, FEBS Lett. 215:291-294W. J. Brammar et al., 1987, FEBS Lett. 215: 291-294 K. Gomi et al., 1991, Gene 108:91-98K. Gomi et al., 1991, Gene 108: 91-98 J-F. Mayaux et al., 1991, J. Bacteriol. 173:6694-6704J-F. Mayaux et al., 1991, J. Bacteriol. 173: 6694-6704 M. Nishiyama et al., 1991, J. Bacteriol. 173:2465-2472M. Nishiyama et al., 1991, J. Bacteriol. 173: 2465-2472 Y. Hashimoto et al., 1991, Biochim. Biophys. Acta 1088:225-233Y. Hashimoto et al., 1991, Biochim. Biophys. Acta 1088: 225-233 F. Soubrier et al., 1992, Gene 116:99-104F. Soubrier et al., 1992, Gene 116: 99-104 M. Kobayashi et al., 1993. Eur. J. Biochem. 217:327-336M. Kobayashi et al., 1993. Eur. J. Biochem. 217: 327-336 S. Wu et al., 1998, DNA Cell Biol. 17:915-920S. Wu et al., 1998, DNA Cell Biol. 17: 915-920 T. K. Cheong and P. J. Oriel, 2000, Enzyme Microb. Technol. 26:152-158T. K. Cheong and P. J. Oriel, 2000, Enzyme Microb. Technol. 26: 152-158 S. Trott et al., 2001, Microbiology 147:1815-1824S. Trott et al., 2001, Microbiology 147: 1815-1824 A. S. d’Abusco et al., 2001, Extremophiles 5:183-192A. S. d’ Abusco et al., 2001, Extremophiles 5: 183-192 S. Trott et al., 2002, Appl. Environ. Microbiol. 68:3279-3286S. Trott et al., 2002, Appl. Environ. Microbiol. 68: 3279-3286 M. J. Woods et al., 1979, Biochim. Biophys. Acta 567:225-237M. J. Woods et al., 1979, Biochim. Biophys. Acta 567: 225-237

上述のように、公知のアミダーゼ活性を示す微生物又はそれから得られたアミダーゼ酵素等を用いて、工業的に、α―アミノ酸アミド又はα―ヒドロキシ酸アミドからα−アミノ酸又はα−ヒドロキシ酸等のカルボン酸を生産しようとする場合、副生するアンモニアによって、アミダーゼ活性が強く阻害され、カルボン酸の生産効率が低下したり、カルボン酸の生産が停止するという問題があった。本発明の課題は、アンモニア耐性が高い、アミダーゼ活性を有するタンパク質、及び該タンパク質をコードするアミダーゼ遺伝子を提供することにある。   As described above, by using a microorganism exhibiting a known amidase activity or an amidase enzyme obtained therefrom, an α-amino acid amide or an α-hydroxy acid amide is converted into an carboxylic acid such as an α-amino acid or an α-hydroxy acid. When an acid is to be produced, there is a problem that amidase activity is strongly inhibited by ammonia produced as a by-product, so that the production efficiency of carboxylic acid is reduced or the production of carboxylic acid is stopped. An object of the present invention is to provide a protein having amidase activity, which has high ammonia resistance, and an amidase gene encoding the protein.

本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、シュードノカルディア・サーモフィラJCM3095から新規なアミダーゼを単離し、そのアミダーゼのアンモニア耐性が高いことを見出すと共に、その遺伝子を同定することにより、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor isolated a novel amidase from Pseudocardia thermophila JCM3095, found that the amidase has high ammonia resistance, and identified its gene. As a result, the present invention has been completed.

すなわち本発明は、(1)(a)pH9.0の反応条件において、0.2Mアンモニア存在下でも、アンモニア非存在下の50%以上のアミダーゼ活性を示し、(b)メチオニンアミドよりも、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドに対して、より高い比活性を示し、(c)SDS−PAGE上での、みかけの分子質量が53kDaであり、(d)活性の至適温度が60から70℃であり、(e)中性付近のpHにおいて、60℃以下の温度で安定であり、(f)pH5.5〜pH10.0の広いpH範囲で高い活性を示すアミダーゼや、(2)シュードノカルディア・サーモフィラ(Pseudonocardia thermophila)に由来することを特徴とする上記(1)記載のアミダーゼに関する。   That is, the present invention shows (1) (a) 50% or more amidase activity in the presence of 0.2 M ammonia even in the presence of 0.2 M ammonia under the reaction conditions of pH 9.0, and (b) 2% more than methionine amide. Higher specific activity for -hydroxy-4-methylthiobutyramide, (c) apparent molecular mass on SDS-PAGE is 53 kDa, and (d) optimum temperature for activity is 60 to 70 (E) an amidase that is stable at a temperature of about 60 ° C. or less at a neutral pH, and (f) an amidase that exhibits high activity in a wide pH range of pH 5.5 to pH 10.0; The present invention relates to the amidase described in (1) above, which is derived from Pseudonocardia thermophila.

また本発明は、(3)(g)配列番号10に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質又は(h)配列番号10に示されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質や、(4)(i)配列番号10に示されるアミノ酸配列の24〜95位のアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなり、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質又は(j)配列番号10に示されるアミノ酸配列の24〜95位のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなり、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質に関する。また本発明は、(5)(a)pH9.0の反応条件において、0.2Mアンモニア存在下でも、アンモニア非存在下の50%以上のアミダーゼ活性を示し、(b)メチオニンアミドよりも、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドに対して、より高い比活性を示す上記(3)〜(4)のいずれか記載のタンパク質や、(6)(c)SDS−PAGE上での、みかけの分子質量が53kDaであり、(d)活性の至適温度が60から70℃であり、(e)中性付近のpHにおいて、60℃以下の温度で安定であり、(f)pH5.5〜pH10.0の広いpH範囲で高い活性を示す上記(3)〜(5)のいずれか記載のタンパク質や、(7)シュードノカルディア・サーモフィラに由来することを特徴とする上記(3)〜(6)のいずれか記載のタンパク質に関する。   In the present invention, (3) (g) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 or (h) one or several amino acids in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 is deleted, substituted or added. A protein having an amino acid sequence and having amidase activity, (4) (i) a protein having an amino acid sequence comprising amino acid sequences 24 to 95 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 and having amidase activity, or (J) It consists of an amino acid sequence comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of positions 24 to 95 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10, and has amidase activity It relates to protein. In addition, the present invention shows (5) (a) 50% or more amidase activity in the absence of ammonia even in the presence of 0.2M ammonia under the reaction conditions of pH 9.0, and (b) 2% more than methionine amide. -The protein according to any one of the above (3) to (4), which has a higher specific activity with respect to hydroxy-4-methylthiobutyramide, and (6) (c) an apparent molecule on SDS-PAGE The mass is 53 kDa, (d) the optimum temperature of activity is 60 to 70 ° C., (e) at a neutral pH, and stable at a temperature of 60 ° C. or less, (f) pH 5.5 to pH 10 (3) to (3), which are derived from the protein according to any one of (3) to (5) above, which shows high activity in a wide pH range of 0.0, or (7) Pseudonocardia thermophila. Any of 6) On the protein described.

さらに本発明は、(8)前述の(3)〜(7)のいずれか記載のタンパク質をコードするアミダーゼ遺伝子DNAや、(9)(k)配列番号9に示される塩基配列からなるアミダーゼ遺伝子DNA又は(l)配列番号9に示される塩基配列において、1若しくは数個の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列からなり、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質をコードするアミダーゼ遺伝子DNAや、(10)配列番号9に示される塩基配列からなるDNAに対して相補的な配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質をコードするアミダーゼ遺伝子DNAに関する。また本発明は、(11)アミダーゼ活性を有するタンパク質が、(a)pH9.0の反応条件において、0.2Mアンモニア存在下でも、アンモニア非存在下の50%以上のアミダーゼ活性を示し、(b)メチオニンアミドよりも、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドに対して、より高い比活性を示す性質を有するタンパク質であることを特徴とする上記(9)又は(10)記載のアミダーゼ遺伝子DNAや、(12)アミダーゼ活性を有するタンパク質が、(c)SDS−PAGE上での、みかけの分子質量が53kDaであり、(d)活性の至適温度が60から70℃であり、(e)中性付近のpHにおいて、60℃以下の温度で安定であり、(f)pH5.5〜pH10.0の広いpH範囲で高い活性を示す性質を有するタンパク質であることを特徴とする上記(9)〜(11)のいずれか記載のアミダーゼ遺伝子DNAや、(13)アミダーゼ活性を有するタンパク質が、シュードノカルディア・サーモフィラに由来することを特徴とする上記(9)〜(12)のいずれか記載のアミダーゼ遺伝子DNAに関する。   Furthermore, the present invention relates to (8) an amidase gene DNA encoding the protein according to any one of (3) to (7) above, or (9) (k) an amidase gene DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 9 Or (l) an amidase gene DNA consisting of a base sequence in which one or several bases are deleted, substituted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 9 and encoding a protein having amidase activity; ) It relates to an amidase gene DNA which hybridizes under stringent conditions with a DNA comprising a sequence complementary to the DNA comprising the base sequence shown in SEQ ID NO: 9 and encodes a protein having amidase activity. The present invention also provides that (11) a protein having amidase activity exhibits (a) 50% or more amidase activity in the absence of ammonia even in the presence of 0.2 M ammonia under the reaction conditions of pH 9.0 (b) A) amidase gene DNA according to (9) or (10) above, which is a protein having a property of higher specific activity with respect to 2-hydroxy-4-methylthiobutyramide than methionine amide; (12) a protein having amidase activity has (c) an apparent molecular mass on SDS-PAGE of 53 kDa, (d) an optimal temperature of activity of 60 to 70 ° C., (e) It is stable at a temperature of 60 ° C. or less at a pH close to that of the water, and (f) has a property of exhibiting high activity in a wide pH range of pH 5.5 to pH 10.0. The amidase gene DNA according to any one of (9) to (11) above, which is a protein, and (13) a protein having amidase activity is derived from Pseudonocardia thermophila The amidase gene DNA according to any one of (9) to (12) above.

また本発明は、(14) 前述の(8)〜(13)のいずれか記載のアミダーゼ遺伝子DNAが組み込まれた組換えベクターに関する。   The present invention also relates to (14) a recombinant vector into which the amidase gene DNA described in any of (8) to (13) above is incorporated.

さらに本発明は、(15) 前述の(14)記載の組換えベクターが導入されたことを特徴とする形質転換微生物に関する。   Furthermore, the present invention relates to (15) a transformed microorganism, wherein the recombinant vector described in (14) is introduced.

また本発明は、(16) 前述の(1)若しくは(2)記載のアミダーゼ又はその生産菌若しくはその処理物、あるいは、前述の(3)〜(7)のいずれか記載のタンパク質又は上記(15)記載の形質転換微生物若しくはその処理物を、アミドに作用させることを特徴とするカルボン酸の製造方法や、(17) アミドがα−アミノ酸アミド又はα−ヒドロキシ酸アミドであり、カルボン酸がα−アミノ酸又はα−ヒドロキシ酸であることを特徴とする上記(16)記載のカルボン酸の製造方法に関する。   The present invention also relates to (16) the amidase described in the above (1) or (2) or its producing bacterium or a processed product thereof, the protein described in any of the above (3) to (7), or the above (15 ) A method for producing a carboxylic acid, wherein the transformed microorganism or treated product thereof is allowed to act on an amide, or (17) the amide is an α-amino acid amide or an α-hydroxy acid amide, and the carboxylic acid is α -It is an amino acid or alpha-hydroxy acid, It is related with the manufacturing method of the carboxylic acid of the said (16) description characterized by the above-mentioned.

本発明のアンモニア耐性が高いアミダーゼを用いると、工業的にアミドからカルボン酸を生産しようとする場合、副生するアンモニアによって反応速度が低下することが少ないので、効率の良い生産プロセスの構築が可能となる。   When using the amidase with high ammonia resistance of the present invention, when industrially producing carboxylic acids from amides, the reaction rate is less likely to be lowered by the by-product ammonia, so an efficient production process can be constructed. It becomes.

本発明のアミダーゼとしては、(a)pH9.0の反応条件において、0.2Mアンモニア存在下でも、アンモニア非存在下の50%以上のアミダーゼ活性を示し、(b)メチオニンアミドよりも、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドに対して、より高い比活性を示し、(c)SDS−PAGE上での、みかけの分子質量が53kDaであり、(d)活性の至適温度が60から70℃であり、(e)中性付近のpHにおいて、60℃以下の温度で安定であり、(f)pH5.5〜pH10.0の広いpH範囲で高い活性を示すアミダーゼであれば特に制限されるものではなく、かかるアミダーゼとして、シュードノカルディア・サーモフィラに由来するアミダーゼを好適に例示することができる。以下、上記本発明のアミダーゼを総称して「本件アミダーゼ」ということがある。   The amidase of the present invention shows (a) 50% or more amidase activity in the absence of ammonia even in the presence of 0.2 M ammonia under the reaction conditions of pH 9.0, and (b) 2-methionine amide. Higher specific activity for hydroxy-4-methylthiobutyramide, (c) apparent molecular mass on SDS-PAGE is 53 kDa, and (d) optimum temperature for activity is 60-70 ° C. (E) At a neutral pH, stable at a temperature of 60 ° C. or lower, and (f) Amidase exhibiting high activity in a wide pH range of pH 5.5 to pH 10.0 is particularly limited. The amidase derived from Pseudonocardia thermophila can be preferably exemplified as such amidase. Hereinafter, the amidase of the present invention may be collectively referred to as “the present amidase”.

本発明において、「シュードノカルディア・サーモフィラに由来するアミダーゼ」とは、実際にシュードノカルディア・サーモフィラに存在するアミダーゼのほか、そのアミダーゼと同一又は類似である限り、形質転換等の手法を用いてシュードノカルディア・サーモフィラ以外の微生物等によって発現されたアミダーゼも含む意味で用いられる。   In the present invention, “amidase derived from Pseudonocardia thermophila” refers to a method such as transformation as long as it is the same or similar to the amidase actually present in Pseudocardia thermophila. It is used in the meaning including amidase expressed by microorganisms other than Pseudonocardia thermophila.

また本発明において、「pH9.0の反応条件において、0.2Mアンモニア存在下でも、アンモニア非存在下の50%以上のアミダーゼ活性を示す」とは、pH及びアンモニア濃度以外の条件については好適な条件にした上で、pH9.0及びアンモニア濃度0.2Mとした場合に示す、メチオニンアミドに対するアミダーゼの比活性が、pH9.0及びアンモニア濃度0Mとした場合に示すメチオニンアミドに対するアミダーゼの比活性の50%以上であることを意味し、例えば後述の実施例6の(6)に記載された方法にしたがって調べることができる。また、「メチオニンアミドよりも、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドに対して、より高い比活性を示す」とは、好適な条件下において、メチオニンアミドに対して示すアミダーゼの比活性と比較して、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドに対して示すアミダーゼの比活性の方が高いことを意味し、さらに、好ましくは、前述の2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドに対して示すアミダーゼの比活性が、前述のメチオニンアミドに対して示すアミダーゼの比活性の2倍以上、より好ましくは5倍以上、さらに好ましくは10倍以上であることを意味する。   In the present invention, “showing 50% or more amidase activity in the absence of ammonia even in the presence of 0.2 M ammonia under the reaction conditions of pH 9.0” is preferable for conditions other than pH and ammonia concentration. Based on the conditions, the specific activity of amidase with respect to methionine amide shown at pH 9.0 and ammonia concentration 0.2M is the specific activity of amidase with respect to methionine amide shown at pH 9.0 and ammonia concentration 0M. It means that it is 50% or more. For example, it can be examined according to the method described in (6) of Example 6 described later. In addition, “showing a higher specific activity for 2-hydroxy-4-methylthiobutyramide than methionine amide” is compared with the specific activity of amidase for methionine amide under suitable conditions. This means that the specific activity of amidase shown against 2-hydroxy-4-methylthiobutyramide is higher, and more preferably, the amidase shown above against 2-hydroxy-4-methylthiobutyramide It means that the specific activity is 2 times or more, more preferably 5 times or more, still more preferably 10 times or more than the specific activity of amidase shown for the aforementioned methionine amide.

本件アミダーゼの製造方法としては、シュードノカルディア属に属する本件アミダーゼ生産菌を培地で培養し、本件アミダーゼを採取する方法であれば特に制限されず、シュードノカルディア属に属する本件アミダーゼ生産菌としては、シュードノカルディア・サーモフィラを好適に例示することができ、より具体的には、シュードノカルディア・サーモフィラJCM3095を挙げることができ、JCM3095株は Japan Collection of Microorganisms(JCM:理化学研究所微生物系統保存施設)から入手することができる。また、培養する培地としては、本微生物が生育できるものであれば何れのものでも良いが、例えば、ε−カプロラクタムやメタクリルアミドなどのようなアミド化合物を添加することによって、アミダーゼが誘導生成される。   The method for producing the amidase is not particularly limited as long as it is a method of culturing the amidase-producing bacterium belonging to the genus Pseudonocardia in a medium and collecting the amidase, and the amidase-producing bacterium belonging to the genus Pseudonocardia Pseudonocardia thermophila can be preferably exemplified, and more specifically, Pseudocardia thermophila JCM3095 can be mentioned. The JCM3095 strain is Japan Collection of Microorganisms (JCM: Microbial strain of RIKEN). Can be obtained from the preservation facility. The culture medium may be any medium as long as the microorganism can grow. For example, by adding an amide compound such as ε-caprolactam or methacrylamide, amidase is induced and generated. .

本発明のタンパク質としては、配列番号10に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質、配列番号10に示されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質、配列番号10に示されるアミノ酸配列の24〜95位のアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなり、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質、又は配列番号10に示されるアミノ酸配列の24〜95位のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなり、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質であれば特に制限されないが、(a)pH9.0の反応条件において、0.2Mアンモニア存在下でも、アンモニア非存在下の50%以上のアミダーゼ活性を示し、(b)メチオニンアミドよりも、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドに対して、より高い比活性を示すものや、(c)SDS−PAGE上での、みかけの分子質量が53kDaであり、(d)活性の至適温度が60から70℃であり、(e)中性付近のpHにおいて、60℃以下の温度で安定であり、(f)pH5.5〜pH10.0の広いpH範囲で高い活性を示すものが好ましく、これら(a)〜(f)のすべての性質を有するものがより好ましく、好適には、シュードノカルディア・サーモフィラに由来するものを挙げることができる。以下、これら本発明のタンパク質を総称して「本件タンパク質」ということがある。   The protein of the present invention includes a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10, an amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added, and A protein having an amidase activity, consisting of an amino acid sequence comprising amino acid sequences 24 to 95 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10, and having amidase activity, or 24 to 95 positions of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 The amino acid sequence is not particularly limited as long as it is a protein having an amino acid sequence including an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added, and having amidase activity. Even in the presence of 0.2M ammonia under the reaction conditions 50% or more amidase activity in the absence of ammonia, (b) higher specific activity to 2-hydroxy-4-methylthiobutyramide than methionine amide, (c) SDS-PAGE The apparent molecular mass above is 53 kDa, (d) the optimum temperature of activity is 60 to 70 ° C., (e) is stable at a temperature below 60 ° C. at a neutral pH, ( f) Those exhibiting high activity in a wide pH range of pH 5.5 to pH 10.0 are preferred, those having all the properties (a) to (f) are more preferred, and preferably Pseudonocardia thermo The thing derived from a filler can be mentioned. Hereinafter, these proteins of the present invention may be collectively referred to as “the present protein”.

また、本発明のアミダーゼ遺伝子DNAとしては、本件タンパク質をコードするアミダーゼ遺伝子DNA、配列番号9に示される塩基配列からなるアミダーゼ遺伝子DNA、配列番号9に示される塩基配列において、1若しくは数個の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列からなり、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質をコードするアミダーゼ遺伝子DNA、又は配列番号9に示される塩基配列からなるDNAに対して相補的な配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質をコードするアミダーゼ遺伝子DNAであれば特に制限されないが、上記アミダーゼ活性を有するタンパク質が、(a)pH9.0の反応条件において、0.2Mアンモニア存在下でも、アンモニア非存在下の50%以上のアミダーゼ活性を示し、(b)メチオニンアミドよりも、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドに対して、より高い比活性を示すものや、(c)SDS−PAGE上での、みかけの分子質量が53kDaであり、(d)活性の至適温度が60から70℃であり、(e)中性付近のpHにおいて、60℃以下の温度で安定であり、(f)pH5.5〜pH10.0の広いpH範囲で高い活性を示すものが好ましく、これら(a)〜(f)のすべての性質を有するものがより好ましく、好適には、シュードノカルディア・サーモフィラに由来するものを挙げることができる。以下、これら本発明のアミダーゼ遺伝子DNAを総称して「本件遺伝子DNA」ということがある。   The amidase gene DNA of the present invention includes an amidase gene DNA encoding the present protein, an amidase gene DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 9, and one or several bases in the base sequence shown in SEQ ID NO: 9. A DNA comprising an amidase gene DNA encoding a protein having an amidase activity, or a sequence complementary to the DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 9 There is no particular limitation as long as it is an amidase gene DNA that hybridizes under stringent conditions and encodes a protein having amidase activity, but the protein having the amidase activity is (a) pH 0 under reaction conditions of 9.0. Even in the presence of 2M ammonia, 50% or more amidase activity in the absence of monia, (b) higher specific activity to 2-hydroxy-4-methylthiobutyramide than methionine amide, (c) SDS-PAGE The apparent molecular mass above is 53 kDa, (d) the optimum temperature of activity is 60 to 70 ° C., (e) is stable at a temperature below 60 ° C. at a neutral pH, ( f) Those exhibiting high activity in a wide pH range of pH 5.5 to pH 10.0 are preferred, those having all the properties (a) to (f) are more preferred, and preferably Pseudonocardia thermo The thing derived from a filler can be mentioned. Hereinafter, these amidase gene DNAs of the present invention may be collectively referred to as “the present gene DNA”.

上記「1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列」とは、例えば1〜20個、好ましくは1〜15個、より好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個、最も好ましくは1〜3個の任意の数のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を意味し、また、上記「1若しくは数個の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列」とは、例えば1〜20個、好ましくは1〜15個、より好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個、最も好ましくは1〜3個の任意の数の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列を意味する。   The above “amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added” is, for example, 1 to 20, preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5. , Most preferably 1 to 3 amino acid sequences with any number of amino acids deleted, substituted or added, and the above-mentioned “one or several bases deleted, substituted or added bases” “Sequence” means, for example, 1-20, preferably 1-15, more preferably 1-10, even more preferably 1-5, most preferably 1-3, any number of bases deleted. Means a substituted or added base sequence.

例えば、これら1若しくは数個の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列からなるDNA(変異DNA)は、化学合成、遺伝子工学的手法、突然変異誘発などの当業者に既知の任意の方法により作製することもできる。具体的には、配列番号9に示される塩基配列からなるDNAに対し、変異原となる薬剤と接触作用させる方法、紫外線を照射する方法、遺伝子工学的な手法等を用いて、これらDNAに変異を導入することにより、変異DNAを取得することができる。遺伝子工学的手法の一つである部位特異的変異誘発法は特定の位置に特定の変異を導入できる手法であることから有用であり、Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., 1989(以後、モレキュラークローニング第2版と略す)等に記載の方法に準じて行うことができる。この変異DNAを適切な発現系を用いて発現させることにより、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質を得ることができる。   For example, DNA (mutant DNA) consisting of a base sequence in which one or several bases are deleted, substituted or added can be obtained by any method known to those skilled in the art such as chemical synthesis, genetic engineering techniques, mutagenesis, etc. Can also be produced. Specifically, the DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 9 is mutated into these DNAs using a method of contacting with a mutagen agent, a method of irradiating with ultraviolet rays, a genetic engineering technique, etc. Mutant DNA can be obtained by introducing. Site-directed mutagenesis, which is one of genetic engineering techniques, is useful because it can introduce a specific mutation at a specific position. Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989 (hereinafter abbreviated as "Molecular Cloning 2nd Edition") and the like. By expressing this mutant DNA using an appropriate expression system, a protein having an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added can be obtained.

本発明において「アミダーゼ活性を有する」とは、アミドを加水分解し、カルボン酸とアンモニアを生成する酵素活性を有することをいう。得られたそのタンパク質が、アミダーゼ活性を有するかどうかは、例えば後述の実施例2に記載したように、そのタンパク質とアミドを適当なバッファー又は塩溶液中で接触させ、カルボン酸の生成を調べることで容易に確認することができる。また、得られたタンパク質が、メチオニンアミドよりも、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドに対して、より高い比活性を示すかどうかは、後述の実施例6の(4)に記載したように、そのタンパク質のメチオニンアミドに対する比活性及び2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドに対する比活性を測定し、それらの測定値を比較することで容易に確認することができる。   In the present invention, “having amidase activity” means having an enzyme activity to hydrolyze an amide to produce carboxylic acid and ammonia. Whether the obtained protein has amidase activity is determined by, for example, contacting the protein with an amide in an appropriate buffer or salt solution and examining the production of carboxylic acid, as described in Example 2 below. Can be easily confirmed. Whether or not the obtained protein exhibits a higher specific activity with respect to 2-hydroxy-4-methylthiobutyramide than with methionine amide as described in Example 6 (4) described later. The specific activity of the protein with respect to methionine amide and the specific activity with respect to 2-hydroxy-4-methylthiobutyramide can be measured, and the measured values can be easily compared.

上記「ストリンジェントな条件」とは、例えばサザンブロットハイブリダイゼーション法においては、0.1%SDSを含む0.5×SSC中で68℃で洗浄することを含む条件等、また、例えばコロニー・ハイブリダイゼーション法においては、0.1%SDSを含む1×SSC中で68℃で洗浄することを含む条件等である。ハイブリダイゼーションは、モレキュラークローニング第2版等に記載されている方法に準じて行うことができる。   The above-mentioned “stringent conditions” include, for example, the conditions including washing at 68 ° C. in 0.5 × SSC containing 0.1% SDS in the Southern blot hybridization method. The hybridization method includes conditions including washing at 68 ° C. in 1 × SSC containing 0.1% SDS. Hybridization can be performed according to the method described in Molecular Cloning 2nd edition.

例えば、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることができるDNAとしては、プローブとして使用するDNAの塩基配列と一定以上の相同性を有するDNAを挙げることができ、例えば、配列番号10に示されるアミノ酸配列と86%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは93%以上、さらに好ましくは95%以上、最も好ましくは98%以上の相同性を有するアミノ酸配列をコードするDNAを好適に例示することができる。   For example, DNA that can hybridize under stringent conditions can include DNA having a certain degree of homology with the base sequence of DNA used as a probe. For example, the amino acid represented by SEQ ID NO: 10 A DNA encoding an amino acid sequence having a homology of 86% or more, preferably 90% or more, more preferably 93% or more, still more preferably 95% or more, and most preferably 98% or more, is preferably exemplified. it can.

本件遺伝子DNAの取得方法や調製方法は特に限定されるものでなく、本明細書中に開示した配列番号9に示される塩基配列情報又は配列番号10に示されるアミノ酸配列情報に基づいて適当なプローブやプライマーを調製し、それらを用いて例えばシュードノカルディア・サーモフィラや、シュードノカルディア・サーモフィラ以外の生物のゲノムDNAライブラリー等から目的の遺伝子を単離したり、常法に従って化学合成により調製することができる。例えば、シュードノカルディア・サーモフィラより、常法に従ってゲノムDNAライブラリーを調製し、次いで、このライブラリーから、本件遺伝子DNAに特有の適当なプローブを用いて所望クローンを選抜することにより、本件遺伝子DNAを取得することができる。また、ゲノムDNAの取得とそのクローニングなどはいずれも常法に従って実施することができる。本件遺伝子DNAをゲノムDNAライブラリーからスクリーニングする方法は、後述の実施例に記載された方法の他、例えば、モレキュラークローニング第2版に記載の方法等、当業者により常用される方法を挙げることができる。また、変異遺伝子又は相同遺伝子としては、配列番号9に示される塩基配列又はその一部を有するDNA断片を利用し、他の生物体等より、該DNAとホモロジーが高い塩基配列をもつDNAを適当な条件下でスクリーニングすることにより単離することができる。その他、前述の変異DNAの作製方法により調製することもできる。   The method for obtaining and preparing the gene DNA is not particularly limited, and an appropriate probe based on the nucleotide sequence information shown in SEQ ID NO: 9 or the amino acid sequence information shown in SEQ ID NO: 10 disclosed in the present specification. For example, Pseudonocardia thermophila, genomic DNA library of organisms other than Pseudonocardia thermophila, etc. are used to isolate the target gene or prepared by chemical synthesis according to conventional methods can do. For example, a genomic DNA library is prepared from Pseudonocardia thermophila according to a conventional method, and then a desired clone is selected from the library using an appropriate probe specific to the gene DNA. DNA can be obtained. Moreover, acquisition of genomic DNA and its cloning can all be carried out according to conventional methods. Examples of the method for screening the present gene DNA from a genomic DNA library include methods commonly used by those skilled in the art, such as the method described in Molecular Cloning 2nd Edition, in addition to the method described in the Examples below. it can. In addition, as a mutated gene or a homologous gene, a DNA fragment having the base sequence shown in SEQ ID NO: 9 or a part thereof is used, and DNA having a base sequence having high homology with the DNA is appropriately used from other organisms. Can be isolated by screening under mild conditions. In addition, it can also be prepared by the aforementioned method for producing mutant DNA.

本発明の組換えベクターとしては、本件遺伝子DNAが組み込まれた組換えベクターであれば特に制限されず、本発明の組換えベクターは、本件遺伝子DNAを発現ベクターに適切に組換えることにより構築することができる。例えば、本件遺伝子DNAを適当なプロモーターの下流につないだ構成を好適に例示することができる。発現ベクターとしては、宿主細胞において自立複製可能であるものや、あるいは宿主細胞の染色体中へ組込み可能であるものが好ましく、また、本発明の遺伝子の発現に関与するプロモーター、ターミネーター等の制御配列及び転写制御因子の遺伝子を含有しているものを好適に使用することができる。   The recombinant vector of the present invention is not particularly limited as long as it is a recombinant vector into which the present gene DNA is incorporated. The recombinant vector of the present invention is constructed by appropriately recombining the present gene DNA into an expression vector. be able to. For example, a configuration in which the present gene DNA is connected downstream of a suitable promoter can be preferably exemplified. The expression vector is preferably one that can replicate autonomously in the host cell, or one that can be integrated into the chromosome of the host cell, and a control sequence such as a promoter or terminator involved in the expression of the gene of the present invention and What contains the gene of a transcriptional regulatory factor can be used conveniently.

細菌用の発現ベクターとして、例えば、T7ファージプロモーター、trpプロモーター、lacプロモーター、recAプロモーター、λPLプロモーター、lppプロモーター、SPO1プロモーター、SPO2プロモーター、penPプロモーター等を具体的に例示することができる。 As expression vectors for bacterial, e.g., T7 phage promoter, trp promoter, lac promoter, recA promoter, .lambda.P L promoter, lpp promoter, SPO1 promoter, SPO2 promoter, can be specifically exemplified penP promoter.

また、本発明の形質転換微生物としては、上記本発明の組換えベクターが導入された形質転換微生物であれば特に制限されず、宿主としては、細菌、酵母等の微生物を挙げることができる。そのような細菌として、例えばエシェリヒア属細菌、シュードノカルディア属細菌、ストレプトミセス属細菌、バチルス属細菌、ストレプトコッカス属細菌、スタフィロコッカス属細菌等を挙げることができる。上記組換えベクターを宿主微生物に導入する方法としては、モレキュラークローニング第2版など多くの標準的な実験室マニュアルに記載されている方法、例えば、エレクトロポレーション、形質導入、形質転換等により行うことができる。また、本発明の形質転換微生物を培養することによって、本件タンパク質を培養物中に生成蓄積させ、さらに、該培養物から該タンパク質を採取することにより、本件タンパク質を大量に製造することができる。   In addition, the transformed microorganism of the present invention is not particularly limited as long as it is a transformed microorganism into which the above recombinant vector of the present invention has been introduced. Examples of the host include microorganisms such as bacteria and yeasts. Examples of such bacteria include Escherichia bacteria, Pseudonocardia bacteria, Streptomyces bacteria, Bacillus bacteria, Streptococcus bacteria, Staphylococcus bacteria, and the like. As a method for introducing the above recombinant vector into a host microorganism, a method described in many standard laboratory manuals such as Molecular Cloning Second Edition, for example, electroporation, transduction, transformation, etc. Can do. Moreover, the present protein can be produced and accumulated in the culture by culturing the transformed microorganism of the present invention, and the protein can be produced in large quantities by collecting the protein from the culture.

前記本件タンパク質の由来は特に限定されず、天然由来のタンパク質でも、化学合成したタンパク質でも、遺伝子組換え技術により作製した組み換えタンパク質でも何れでもよい。天然由来のタンパク質を取得する場合には、かかるタンパク質を発現している細胞又は組織からタンパク質の単離・精製方法を適宜組み合わせることにより、本発明のタンパク質を取得することができる。例えば、シュードノカルディア・サーモフィラからの本発明のタンパク質の単離・精製は、シュードノカルディア・サーモフィラの菌株を、例えば、ε−カプロラクタムやメタクリルアミドなどのようなアミド化合物を添加した培地を用いて培養し、培養物から集菌し、集菌した菌体を破砕し細胞抽出液を得ること等により行うことができる。菌体の破砕法については特に制限はないが、超音波処理の場合は、菌体懸濁液にガラスビーズを加えて処理すると効果的である。このようにして得られた細胞抽出液から、タンパク質を精製する方法に特に制限はないが、硫酸アンモニウム又はエタノール沈殿、アニオン又はカチオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー及びハイドロキシアパタイトクロマトグラフィーを含めた公知の方法を用いることができる。特に、アフィニティークロマトグラフィーに用いるカラムとしては、例えば、上記タンパク質に対する抗体を結合させたカラムや、上記タンパク質に通常のペプチドタグを付加した場合は、このペプチドタグに親和性のある物質を結合したカラムを用いることにより、精製タンパク質を得ることができる。   The origin of the present protein is not particularly limited, and may be a naturally derived protein, a chemically synthesized protein, or a recombinant protein produced by a gene recombination technique. When a naturally derived protein is obtained, the protein of the present invention can be obtained by appropriately combining protein isolation / purification methods from cells or tissues expressing such protein. For example, the isolation and purification of the protein of the present invention from Pseudonocardia thermophila is carried out by using a strain of Pseudonocardia thermophila, for example, a medium supplemented with an amide compound such as ε-caprolactam or methacrylamide. The cells can be cultured, collected from the culture, and the collected cells can be disrupted to obtain a cell extract. There is no particular restriction on the method for disrupting the cells, but in the case of ultrasonic treatment, it is effective to add glass beads to the cell suspension for treatment. The method for purifying the protein from the cell extract thus obtained is not particularly limited, but ammonium sulfate or ethanol precipitation, anion or cation exchange chromatography, hydrophobic interaction chromatography, affinity chromatography and hydroxyapatite chromatography. Any known method including graphy can be used. In particular, as a column used for affinity chromatography, for example, a column in which an antibody against the protein is bound, or a column in which a substance having an affinity for the peptide tag is bound when a normal peptide tag is added to the protein. By using, purified protein can be obtained.

精製の各段階で得られた画分のアミダーゼ活性は、例えば、次のようにして定量することができる。試料液を、適当なバッファー又は塩溶液で希釈し、α−アミノ酸アミド又はα−ヒドロキシ酸アミド等のアミドを添加すると、加水分解反応が起こり、α−アミノ酸又はα−ヒドロキシ酸等のカルボン酸が生成する。反応条件としては、特に制限はないが、40〜60℃、pH6〜9が適している。反応液中に生成したα−アミノ酸又はα−ヒドロキシ酸等のカルボン酸は、HPLCによって定量することができる。また、精製の各段階で得られた画分のタンパク質は、牛血清アルブミンをスタンダードとして用いて、Lowry法(O. H. Lowry et al., 1951, J. Biol. Chem. 193:265-275)などによって定量することができる。各精製段階でのアミダーゼの純度は、SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(U. K. Laemmli, 1970, Nature 227:680-685)によって調べることができる。   The amidase activity of the fraction obtained at each stage of purification can be quantified as follows, for example. When the sample solution is diluted with an appropriate buffer or salt solution and an amide such as α-amino acid amide or α-hydroxy acid amide is added, a hydrolysis reaction occurs, and a carboxylic acid such as α-amino acid or α-hydroxy acid is produced. Generate. Reaction conditions are not particularly limited, but 40 to 60 ° C. and pH 6 to 9 are suitable. Carboxylic acids such as α-amino acids or α-hydroxy acids produced in the reaction solution can be quantified by HPLC. In addition, the protein of the fraction obtained at each stage of purification is obtained by the Lowry method (OH Lowry et al., 1951, J. Biol. Chem. 193: 265-275) using bovine serum albumin as a standard. It can be quantified. The purity of the amidase at each purification step can be examined by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (U. K. Laemmli, 1970, Nature 227: 680-685).

化学合成により本発明のタンパク質を調製する場合には、例えば、Fmoc法(フルオレニルメチルオキシカルボニル法)、tBoc法(t−ブチルオキシカルボニル法)等の化学合成法に従って本発明のタンパク質を合成することができる。また、各種の市販のペプチド合成機を利用して本発明のタンパク質を合成することもできる。   When the protein of the present invention is prepared by chemical synthesis, for example, the protein of the present invention is synthesized according to a chemical synthesis method such as the Fmoc method (fluorenylmethyloxycarbonyl method) or the tBoc method (t-butyloxycarbonyl method). can do. In addition, the protein of the present invention can be synthesized using various commercially available peptide synthesizers.

遺伝子組換え技術によりタンパク質を調製する場合には、該タンパク質をコードする塩基配列からなるDNAを好適な発現系に導入することにより本発明のタンパク質を調製することができる。この遺伝子組換え技術による方法は、比較的容易な操作で、かつ大量に目的のタンパク質を調製することが可能である。 When a protein is prepared by a gene recombination technique, the protein of the present invention can be prepared by introducing DNA consisting of a base sequence encoding the protein into a suitable expression system. This method by gene recombination technology can prepare a target protein in a large amount by a relatively easy operation.

さらに、配列番号10に示されるアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質、又は配列番号10に示されるアミノ酸配列と86%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質は、配列番号10に示されるアミノ酸配列をコードする塩基配列の一例を示す配列番号9に示される塩基配列の情報に基づいて当業者であれば適宜調製又は取得することができる。例えば、配列番号9に示される塩基配列又はその一部を有するDNAをプローブとしてシュードノカルディア・サーモフィラ以外の生物から得られたDNAを適当な条件下でスクリーニングすることにより、該DNAとホモロジーの高いDNAを単離することができる。こうして得られた遺伝子DNAを、発現ベクターに組み込み適当な宿主で発現させることにより、それによってコードされるタンパク質を製造することができる。   Furthermore, a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10, or has 86% or more homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10. A protein comprising an amino acid sequence can be appropriately prepared or obtained by those skilled in the art based on the information of the base sequence shown in SEQ ID NO: 9 showing an example of the base sequence encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10. . For example, by screening a DNA obtained from an organism other than Pseudocardia thermophila using a DNA having the base sequence shown in SEQ ID NO: 9 or a part thereof as a probe under appropriate conditions, High DNA can be isolated. The gene DNA thus obtained is incorporated into an expression vector and expressed in an appropriate host, whereby a protein encoded thereby can be produced.

なお、配列番号10に示されるアミノ酸配列の24〜95位のアミノ酸配列は、本願で実際に得られたアミダーゼと、国際公開第2004/083423号パンフレットで実際に得られたアミダーゼとの間で、大きく異なる部分である(図2参照)。この部分のアミノ酸の1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を含む配列からなるタンパク質の中にも、本願配列番号10のアミダーゼと同様の性質を有するタンパク質が存在すると予測される。   The amino acid sequence at positions 24 to 95 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 is between the amidase actually obtained in the present application and the amidase actually obtained in WO 2004/083423, This is a very different part (see FIG. 2). It is predicted that a protein having the same properties as the amidase of SEQ ID NO: 10 of the present application exists in a protein comprising a sequence containing an amino acid sequence in which one or several amino acids of this part of the amino acid are deleted, substituted or added. Is done.

本発明のカルボン酸の製造方法としては、本発明の形質転換微生物の細胞又はその処理物をアミドに作用させることを含む方法であれば特に制限はない。ここでいう「形質転換微生物の細胞」は、生細胞であるか死細胞であるかを問わない。また、上記「細胞の処理物」とは、本発明の形質転換微生物の細胞を処理したものであって、アミドからカルボン酸の製造に用いることができる限り特に制限はなく、例えば、本発明の形質転換微生物の細胞について、機械的破砕処理、超音波処理、凍結融解処理、乾燥処理、溶媒処理、界面活性剤処理、酵素処理、加圧減圧処理及び浸透圧処理などを施したもの、ならびに、細胞又はその処理物をアルギン酸等で固定化した物などが挙げられる。また、本発明の形質転換微生物の細胞抽出液から、例えば硫安塩析、疎水クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、又はゲル濾過クロマトグラフィーなどによって精製された本発明のタンパク質及びその固定化物も、本発明の「細胞の処理物」に含まれる。なお、本発明のカルボン酸の製造法における、細胞又はその処理物は、固定化されていなくてもよいが、固定化されている方が好ましい。固定化されている細胞又は処理物を用いた場合は、細胞又はその処理物と生成物との分離が容易になるからである。このようにして生成したα−アミノ酸又はα−ヒドロキシ酸等のカルボン酸は、通常の方法によって濃縮精製することができる。   The method for producing the carboxylic acid of the present invention is not particularly limited as long as the method comprises the action of cells of the transformed microorganism of the present invention or a processed product thereof on an amide. The “transformed microorganism cell” referred to here may be a living cell or a dead cell. The “processed cell product” is a product obtained by treating cells of the transformed microorganism of the present invention, and is not particularly limited as long as it can be used for the production of carboxylic acid from an amide. About cells of transformed microorganisms, those subjected to mechanical crushing treatment, ultrasonic treatment, freeze-thaw treatment, drying treatment, solvent treatment, surfactant treatment, enzyme treatment, pressure reduction treatment, osmotic pressure treatment, etc., and The thing which fixed the cell or its processed material with alginic acid etc. is mentioned. Further, the protein of the present invention and its immobilization product purified from the cell extract of the transformed microorganism of the present invention by, for example, ammonium sulfate salting-out, hydrophobic chromatography, ion exchange chromatography, gel filtration chromatography, etc. Are included in “Processed cells”. In addition, although the cell or its processed material in the manufacturing method of carboxylic acid of this invention does not need to be fix | immobilized, it is more preferable that it is fix | immobilized. This is because, when immobilized cells or processed products are used, separation of the cells or processed products from the products is facilitated. The carboxylic acid such as α-amino acid or α-hydroxy acid thus produced can be concentrated and purified by a usual method.

また、本発明のカルボン酸の製造方法に用いる、本発明の形質転換微生物の培養方法又はその処理物の製造方法については、その細胞又はその処理物がカルボン酸の製造方法に用いることができる限り特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができる。   Moreover, about the culture | cultivation method of the transformed microorganism of this invention used for the manufacturing method of the carboxylic acid of this invention, or the manufacturing method of its processed material, as long as the cell or its processed material can be used for the manufacturing method of carboxylic acid. There is no restriction | limiting in particular and a conventionally well-known method can be used.

本発明のカルボン酸の製造方法では、例えば適当なバッファー又は塩溶液中で、本発明のアミダーゼ等をアミドに作用させることができる。バッファー又は塩は、アミドからカルボン酸への加水分解反応を阻害するものでなければ特に制限はない。   In the carboxylic acid production method of the present invention, the amidase of the present invention can be allowed to act on the amide in, for example, a suitable buffer or salt solution. The buffer or salt is not particularly limited as long as it does not inhibit the hydrolysis reaction from amide to carboxylic acid.

本発明のカルボン酸の製造方法における「アミド」は、本発明のタンパク質が基質とすることができる限り、特に制限はないが、α−アミノ酸アミド又はα−ヒドロキシ酸アミドが好ましい。本発明の形質転換微生物の細胞又はその処理物を、例えばα−アミノ酸アミド、α−ヒドロキシ酸アミド、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドにそれぞれ作用させた場合は、α−アミノ酸、α−ヒドロキシ酸、2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸がそれぞれ生産される。   The “amide” in the method for producing carboxylic acid of the present invention is not particularly limited as long as the protein of the present invention can be used as a substrate, but α-amino acid amide or α-hydroxy acid amide is preferable. When cells of the transformed microorganism of the present invention or processed products thereof are allowed to act on, for example, α-amino acid amide, α-hydroxy acid amide, 2-hydroxy-4-methylthiobutyramide, α-amino acid, α-hydroxy Acid and 2-hydroxy-4-methylthiobutyric acid are produced respectively.

本発明のカルボン酸の製造方法における反応液中のアミドの濃度については特に制限はないが、通常は0.1〜30重量%程度である。また、アミドは連続的又は間欠的に反応系に添加してもよい。本発明の形質転換微生物の細胞又はその処理物の反応系への添加量は、特に制限はないが、乾燥細胞重量換算で、0.1〜60g/Lの範囲で添加することができる。また、反応の温度及びpH等は、アミドからカルボン酸への加水分解反応が生じる限り特に制限はないが、例えば、40〜60℃、pH6〜9とすることができる。生成したα−アミノ酸又はα−ヒドロキシ酸等のカルボン酸は、HPLCによって確認・定量することができる。   Although there is no restriction | limiting in particular about the density | concentration of the amide in the reaction liquid in the manufacturing method of carboxylic acid of this invention, Usually, it is about 0.1 to 30 weight%. The amide may be added to the reaction system continuously or intermittently. Although there is no restriction | limiting in particular in the addition amount to the reaction system of the cell of the transformed microorganism of this invention, or its processed material, It can add in 0.1-60 g / L in conversion of dry cell weight. The reaction temperature, pH, and the like are not particularly limited as long as hydrolysis reaction from amide to carboxylic acid occurs, but can be, for example, 40 to 60 ° C. and pH 6 to 9. The produced carboxylic acid such as α-amino acid or α-hydroxy acid can be confirmed and quantified by HPLC.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, the technical scope of this invention is not limited by these Examples.

[シュードノカルディア・サーモフィラJCM3095の培養]
3000ml容のバッフル付三角フラスコに、500mlのTY培地(1%トリプトン、0.5%酵母エキス、及び40μg/ml FeSO・7HO)を仕込み、シュードノカルディア・サーモフィラJCM3095(Japan Collection of Microorganismsから入手可能)を植菌し、50℃で2日間振盪培養した。次に、別の3000ml容のバッフル付三角フラスコに、500mlのTYC培地(10μg/ml CoCl・6HOと0.5%ε−カプロラクタムを含むTY培地)を仕込み、上の前培養の10mlを加え、50℃で2日間振盪培養した。遠心(5krpm、10min、4℃)によって集菌し、9.15gの湿菌体を得た。コントロールとして、ε−カプロラクタムを含まないTYC培地を用いて、同様にシュードノカルディア・サーモフィラJCM3095を培養し、集菌し、14.5gの湿菌体を得た。
[Culture of Pseudocardia thermophila JCM3095]
A 3000 ml conical flask with a baffle was charged with 500 ml of TY medium (1% tryptone, 0.5% yeast extract, and 40 μg / ml FeSO 4 · 7H 2 O), and Pseudonocardia thermophila JCM3095 (Japan Collection of (Available from Microorganisms) and inoculated at 50 ° C. for 2 days with shaking. Next, another 3000 ml baffled Erlenmeyer flask was charged with 500 ml of TYC medium (TY medium containing 10 μg / ml CoCl 2 .6H 2 O and 0.5% ε-caprolactam), and 10 ml of the above preculture. And shake-cultured at 50 ° C. for 2 days. The cells were collected by centrifugation (5 krpm, 10 min, 4 ° C.) to obtain 9.15 g of wet cells. As a control, Pseudonocardia thermophila JCM3095 was similarly cultured using a TYC medium not containing ε-caprolactam, and collected to obtain 14.5 g of wet cells.

[菌体のアミダーゼ活性の測定]
実施例1で得られた湿菌体を200mlの100mMリン酸カリウムバッファー(pH7.5)で洗浄し、同じバッファーを加えてテフロンホモジェナイザーを用いて懸濁し、全量を50mlにした。この菌体懸濁液の50から100μlをエッペンドルフチューブにとり、100mMリン酸カリウムバッファー(pH7.5)を加えて全量を500μlにし、30℃の水浴中で5分間保温した。これに50μlの1M L−メチオニンアミド塩酸塩を加え撹拌し、30℃の水浴中で30分間反応させた。これに100μlの2N塩酸を添加することによって反応を停止させ、遠心(16krpm、5min、20℃)によって得られた上清をHPLC(イオン交換水/アセトニトリル/TFA=950/50/1)によって分析した。1分間に1μmolのメチオニンを生成する菌体量を1Uとした。TYC培地を用いたときのアミダーゼ活性は19.1U/g湿菌体であったのに対して、ε−カプロラクタムを含まないTYC培地を用いたときのアミダーゼ活性は3.14U/g湿菌体であった。この結果から、ε−カプロラクタムの添加によって、JCM3095のアミダーゼ活性が約6倍に増加することが分かった。
[Measurement of amidase activity of bacterial cells]
The wet cells obtained in Example 1 were washed with 200 ml of 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5), added with the same buffer, and suspended using a Teflon homogenizer to make a total volume of 50 ml. 50 to 100 μl of this bacterial cell suspension was placed in an Eppendorf tube, and 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) was added to make a total volume of 500 μl, which was then kept warm in a 30 ° C. water bath for 5 minutes. To this, 50 μl of 1M L-methionine amide hydrochloride was added and stirred, and reacted in a 30 ° C. water bath for 30 minutes. The reaction was stopped by adding 100 μl of 2N hydrochloric acid thereto, and the supernatant obtained by centrifugation (16 krpm, 5 min, 20 ° C.) was analyzed by HPLC (ion-exchanged water / acetonitrile / TFA = 950/50/1). did. The amount of microbial cells producing 1 μmol of methionine per minute was 1 U. The amidase activity was 19.1 U / g wet cells when using TYC medium, whereas the amidase activity was 3.14 U / g wet cells when using TYC medium without ε-caprolactam. Met. From this result, it was found that the addition of ε-caprolactam increased the amidase activity of JCM3095 by about 6 times.

[pH7.5での菌体反応におけるアンモニアの影響]
実施例1と同様にして、シュードノカルディア・サーモフィラJCM3095を培養し、遠心によって菌体を集めた。集めた菌体に生理食塩水(0.8%NaCl)を加えて懸濁し、菌体懸濁液を調製した。一方、Rhodococcus rhodochrous IFO 15564(独立行政法人製品評価技術基盤機構生物遺伝資源部門NBRCから入手可能)を、CSL培地(2%コーンスティープリカー、1%スクロース、及び0.5%ε−カプロラクタム)を用いて、28℃で振盪培養し、遠心(16krpm、10min、4℃)によって菌体を集めた。集めた菌体に生理食塩水を加えて懸濁して、菌体懸濁液(コントロール)を調製した。これらの菌体懸濁液の一定量をエッペンドルフチューブにとり、50μlの1Mリン酸カリウムバッファー(pH7.5)と種々の量の2Mアンモニア水(塩酸でpH7.5に調整したもの)を添加し、水を加えて全量を450μlにした。これを30℃の水浴中で5分間保温し、50μlの1M DL−メチオニンアミド塩酸塩を加え撹拌し、30℃の水浴中で30分間反応させた。これに100μlの2N塩酸を添加することによって反応を停止させ、遠心(16krpm、5min、20℃)によって得られた上清をHPLC(イオン交換水/アセトニトリル/TFA=950/50/1)によって分析した。1分間に1μmolのメチオニンを生成する菌体量を1Uとした。その結果、図1に示したように、アンモニア濃度と菌体活性(アンモニア無添加のときの菌体活性を100%とした)との関係が求められた。Rhodococcus rhodochrous IFO 15564のアミダーゼ活性は、低濃度のアンモニアによっても強く阻害されたが、シュードノカルディア・サーモフィラJCM3095のアミダーゼ活性は、アンモニアによってほとんど影響を受けなかった。
[Influence of ammonia on cell reaction at pH 7.5]
Pseudonocardia thermophila JCM3095 was cultured in the same manner as in Example 1, and the cells were collected by centrifugation. To the collected cells, physiological saline (0.8% NaCl) was added and suspended to prepare a cell suspension. On the other hand, Rhodococcus rhodochrous IFO 15564 (available from NBRC, National Institute of Technology and Evaluation) can be used with CSL medium (2% corn steep liquor, 1% sucrose, and 0.5% ε-caprolactam). The cells were cultured with shaking at 28 ° C., and the cells were collected by centrifugation (16 krpm, 10 min, 4 ° C.). The collected bacterial cells were suspended by adding physiological saline to prepare a bacterial cell suspension (control). Take a certain amount of these cell suspensions into an Eppendorf tube, add 50 μl of 1M potassium phosphate buffer (pH 7.5) and various amounts of 2M aqueous ammonia (pH 7.5 adjusted with hydrochloric acid), Water was added to bring the total volume to 450 μl. This was kept warm in a 30 ° C. water bath for 5 minutes, 50 μl of 1M DL-methionine amide hydrochloride was added and stirred, and reacted in a 30 ° C. water bath for 30 minutes. The reaction was stopped by adding 100 μl of 2N hydrochloric acid thereto, and the supernatant obtained by centrifugation (16 krpm, 5 min, 20 ° C.) was analyzed by HPLC (ion-exchanged water / acetonitrile / TFA = 950/50/1). did. The amount of microbial cells producing 1 μmol of methionine per minute was 1 U. As a result, as shown in FIG. 1, the relationship between the ammonia concentration and the cell activity (the cell activity when no ammonia was added was taken as 100%) was determined. The amidase activity of Rhodococcus rhodochrous IFO 15564 was also strongly inhibited by low concentrations of ammonia, whereas the amidase activity of Pseudonocardia thermophila JCM3095 was hardly affected by ammonia.

[pH9.0での菌体反応におけるアンモニアの影響]
実施例3と同様にして、シュードノカルディア・サーモフィラJCM3095とRhodococcus rhodochrous IFO 15564の菌体懸濁液を調製した。これらの菌体懸濁液の一定量をエッペンドルフチューブにとり、50μlの1M Tris−HClバッファー(pH9.0)と種々の量の2Mアンモニア水(塩酸でpH9.0に調整したもの)を添加し、水を加えて全量を450μlにした。これを30℃の水浴中で5分間保温し、50μlの1M DL−メチオニンアミド塩酸塩を加え撹拌し、30℃の水浴中で30分間反応させた。これに100μlの2N塩酸を添加することによって反応を停止させ、遠心(16krpm、5min、20℃)によって得られた上清をHPLC(イオン交換水/アセトニトリル/TFA=950/50/1)によって分析した。1分間に1μmolのメチオニンを生成する菌体量を1Uとした。その結果、図3に示したように、アンモニア濃度と菌体活性(アンモニア無添加のときの菌体活性を100%とした)との関係が求められた。Rhodococcus rhodochrous IFO 15564のアミダーゼ活性は、低濃度のアンモニアによっても強く阻害されたが、シュードノカルディア・サーモフィラJCM3095のアミダーゼ活性は、アンモニアによる阻害を受けにくいことが分かった。
[Influence of ammonia on cell reaction at pH 9.0]
In the same manner as in Example 3, a cell suspension of Pseudocardia thermophila JCM3095 and Rhodococcus rhodochrous IFO 15564 was prepared. A certain amount of these cell suspensions are taken in an Eppendorf tube, and 50 μl of 1M Tris-HCl buffer (pH 9.0) and various amounts of 2M aqueous ammonia (adjusted to pH 9.0 with hydrochloric acid) are added. Water was added to bring the total volume to 450 μl. This was kept warm in a 30 ° C. water bath for 5 minutes, 50 μl of 1M DL-methionine amide hydrochloride was added and stirred, and reacted in a 30 ° C. water bath for 30 minutes. The reaction was stopped by adding 100 μl of 2N hydrochloric acid thereto, and the supernatant obtained by centrifugation (16 krpm, 5 min, 20 ° C.) was analyzed by HPLC (ion-exchanged water / acetonitrile / TFA = 950/50/1). did. The amount of microbial cells producing 1 μmol of methionine per minute was 1 U. As a result, as shown in FIG. 3, the relationship between the ammonia concentration and the cell activity (the cell activity when no ammonia was added was taken as 100%) was determined. The amidase activity of Rhodococcus rhodochrous IFO 15564 was strongly inhibited even by low concentrations of ammonia, but the amidase activity of Pseudocardia thermophila JCM3095 was found to be less susceptible to inhibition by ammonia.

[アミダーゼの精製]
実施例1と同様にして、シュードノカルディア・サーモフィラJCM3095を500mlのTYC培地を用いて培養した。遠心(5krpm、10min、4℃)によって集菌し、その菌体を200mlのTEDバッファー(50mM Tris−HClバッファー(pH7.5)、1mM EDTA、及び1mM DTT)で洗浄し、50mlの同じバッファーを加えてテフロンホモジェナイザーを用いて懸濁した。これに20gのガラスビーズ(粒径50μm)を加えて、超音波ホモジェナイザー(セイコー電子工業;モデル7500)によって処理(最大出力、実効時間3min、氷冷)し、遠心(16krpm、30min、4℃)によって上清を得た。この上清に、30%飽和になるように硫安を加え、氷中に1時間以上置いた後、生成した沈殿を遠心(同上)によって除き、上清に60%飽和になるように硫安を加え、氷中に1時間以上置いた後、生成した沈殿を遠心(同上)によって得た。
[Purification of amidase]
In the same manner as in Example 1, Pseudocardia thermophila JCM3095 was cultured using 500 ml of TYC medium. The cells are collected by centrifugation (5 krpm, 10 min, 4 ° C.), and the cells are washed with 200 ml of TED buffer (50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 1 mM EDTA, and 1 mM DTT), and 50 ml of the same buffer is washed. In addition, it was suspended using a Teflon homogenizer. To this, 20 g of glass beads (particle size 50 μm) was added, treated with an ultrasonic homogenizer (Seiko Denshi Kogyo; Model 7500) (maximum output, effective time 3 min, ice-cooled), and centrifuged (16 krpm, 30 min, 4 The supernatant was obtained. To this supernatant, add ammonium sulfate to 30% saturation and leave it in ice for 1 hour or more. Then, remove the formed precipitate by centrifugation (same as above), and add ammonium sulfate to 60% saturation to the supernatant. After being placed in ice for 1 hour or longer, the resulting precipitate was obtained by centrifugation (same as above).

上で得られた沈殿を、1M硫安を含む20mlのTEDバッファーに溶かし、同じバッファーで平衡化したフェニルセファロースCL−4B(ファルマシア)のカラム(2.2×16.5cm)に負荷した。その後、1M硫安を含む150mlのTEDバッファーでカラムを洗い、1から0M硫安のグラジェント溶出(全量300ml)を行い、最後に、150mlのTEDバッファーでの溶出を行った。カラムからの溶出液は、15gずつ分画した。各画分のアミダーゼ活性を、次のようにして測定した。適当量の試料液を、エッペンドルフチューブにとり、100mMリン酸カリウムバッファー(pH7.5)を加えて、全量を500μlにした。これを50℃の水浴中で5分間保温した後、50μlの1M DL−メチオニンアミド塩酸塩を加え撹拌し、50℃の水浴中で30分間反応させた。これに100μlの2N塩酸を添加することによって反応を停止させ、遠心(16krpm、5min、20℃)によって得られた上清をHPLC(イオン交換水/アセトニトリル/TFA=950/50/1)によって分析した。1分間に1μmolのメチオニンを生成する酵素量を1Uとした。アミダーゼ活性は、硫安濃度がほぼ0Mになるあたりに溶出された。   The precipitate obtained above was dissolved in 20 ml of TED buffer containing 1 M ammonium sulfate and loaded onto a column (2.2 × 16.5 cm) of phenyl sepharose CL-4B (Pharmacia) equilibrated with the same buffer. Thereafter, the column was washed with 150 ml of TED buffer containing 1 M ammonium sulfate, and 1 to 0 M ammonium sulfate gradient elution (total amount of 300 ml) was performed. Finally, elution with 150 ml of TED buffer was performed. The eluate from the column was fractionated by 15 g. The amidase activity of each fraction was measured as follows. An appropriate amount of the sample solution was placed in an Eppendorf tube, and 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) was added to make a total volume of 500 μl. This was incubated for 5 minutes in a 50 ° C. water bath, 50 μl of 1M DL-methionine amide hydrochloride was added and stirred, and reacted in a 50 ° C. water bath for 30 minutes. The reaction was stopped by adding 100 μl of 2N hydrochloric acid thereto, and the supernatant obtained by centrifugation (16 krpm, 5 min, 20 ° C.) was analyzed by HPLC (ion-exchanged water / acetonitrile / TFA = 950/50/1). did. The amount of enzyme that produces 1 μmol of methionine per minute was 1 U. The amidase activity was eluted when the ammonium sulfate concentration was approximately 0M.

上のフェニルセファロースクロマトグラフィーで得られたアミダーゼ活性画分を硫安塩析(60%飽和)し、10mlのTEDバッファーを加えて溶かし、1000mlのTEDバッファーに対して一晩透析した。これを、TEDバッファーで平衡化したDEAEセファロースFast Flow(アマシャムバイオサイエンス)のカラム(1.6×13cm)に負荷し、75mlのTEDバッファーでカラムを洗い、0から0.5M NaClのグラジェント溶出(全量150ml)を行い、最後に、0.5M NaClを含む75mlのTEDバッファーでの溶出を行った。カラムからの溶出液を15gずつ分画し、各画分のアミダーゼ活性を、上に述べた方法により測定した。アミダーゼ活性は、約0.2M濃度のNaClで溶出された画分に見いだされた。   The amidase activity fraction obtained by the above phenyl sepharose chromatography was precipitated with ammonium sulfate (60% saturation), dissolved by adding 10 ml of TED buffer, and dialyzed overnight against 1000 ml of TED buffer. This was loaded onto a DEAE Sepharose Fast Flow (Amersham Bioscience) column (1.6 × 13 cm) equilibrated with TED buffer, washed with 75 ml of TED buffer, and gradient elution from 0 to 0.5 M NaCl. (Total amount 150 ml) was performed, and finally, elution was performed with 75 ml of TED buffer containing 0.5 M NaCl. The eluate from the column was fractionated by 15 g, and the amidase activity of each fraction was measured by the method described above. Amidase activity was found in the fraction eluted with approximately 0.2M NaCl.

上のDEAEセファロースクロマトグラフィーで得られたアミダーゼ活性画分を硫安塩析(60%飽和)し、5mlのTEDバッファーを加えて溶かし、TEDバッファーで平衡化したトヨパールHW−55S(TOSOH)のカラム(2.6×88cm)に負荷した。カラムからの溶出液を5gずつ分画し、各画分のアミダーゼ活性を、上述の方法で測定した。アミダーゼ活性は、100から200kDaに相当する画分に溶出された。分子質量マーカーとして、カタラーゼ(240kDa)、乳酸デヒドロゲナーゼ(140kDa)、アルブミン(67kDa)、α−キモトリプシノーゲンA(25kDa)、及びリゾチーム(14kDa)を用いた。   The fraction of amidase activity obtained by DEAE Sepharose chromatography above was salted out with ammonium sulfate (60% saturation), dissolved in 5 ml of TED buffer, and equilibrated with TED buffer (Toyopearl HW-55S (TOSOH) column) 2.6 × 88 cm). The eluate from the column was fractionated by 5 g, and the amidase activity of each fraction was measured by the method described above. The amidase activity was eluted in fractions corresponding to 100 to 200 kDa. Catalase (240 kDa), lactate dehydrogenase (140 kDa), albumin (67 kDa), α-chymotrypsinogen A (25 kDa), and lysozyme (14 kDa) were used as molecular mass markers.

上のゲル濾過クロマトグラフィーで得られたアミダーゼ活性画分を硫安塩析(60%飽和)し、2mlのTEDバッファーを加えて溶かし、500mlのTEDバッファーに対して透析(2回)し、−30℃で凍結保存した。表1に、各精製段階でのアミダーゼ活性画分の比活性等を示した。タンパク質は、牛血清アルブミンをスタンダードとして用いて、Lowry法によって定量した。アミダーゼは12%の収率で、6.7倍に精製された。最終的に得られた精製アミダーゼの比活性は14.7U/mgであった。図4に、各精製段階のアミダーゼ活性画分をSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって分析した結果を示した。アミダーゼの分子質量は、53kDaと求められた。上述のゲル濾過クロマトグラフィーにおいて、アミダーゼ活性が100から200kDaに相当する画分に溶出されたことを考え合わせると、自然状態のアミダーゼは2〜4量体であると考えられる。   The amidase activity fraction obtained by the above gel filtration chromatography was salted out with ammonium sulfate (60% saturation), dissolved by adding 2 ml of TED buffer, dialyzed against 500 ml of TED buffer (twice), and -30 Cryopreserved at ℃. Table 1 shows the specific activity and the like of the amidase activity fraction at each purification step. Protein was quantified by the Lowry method using bovine serum albumin as a standard. The amidase was purified 6.7 times with a yield of 12%. The specific activity of the purified amidase finally obtained was 14.7 U / mg. FIG. 4 shows the results of analysis of the amidase activity fraction at each purification stage by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. The molecular mass of the amidase was determined to be 53 kDa. In the gel filtration chromatography described above, considering that the amidase activity was eluted in a fraction corresponding to 100 to 200 kDa, the natural amidase is considered to be a dimer to tetramer.

[精製アミダーゼの酵素的性質]
(1)反応温度
36μgの精製アミダーゼを含む500μlの100mMリン酸カリウムバッファー(pH7.5)をエッペンドルフチューブにとり、一定温度の水浴中で5分間保温した。これに50μlの1M DL−メチオニンアミド塩酸塩を加え撹拌し、同じ温度の水浴中で10から30分間反応させた。これに100μlの2 N塩酸を添加することによって反応を停止させ、遠心(16krpm、5min、20℃)によって得られた上清をHPLC(イオン交換水/アセトニトリル/TFA=950/50/1)によって分析した。1分間に1μmolのメチオニンを生成する酵素量を1Uとした。その結果、図5に示したように、反応温度と酵素活性との関係が求められた。酵素活性の至適温度は65℃であった。
[Enzymatic properties of purified amidase]
(1) Reaction temperature 500 μl of 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) containing 36 μg of purified amidase was placed in an Eppendorf tube and incubated for 5 minutes in a constant temperature water bath. To this, 50 μl of 1M DL-methionine amide hydrochloride was added, stirred and allowed to react for 10-30 minutes in a water bath at the same temperature. The reaction was stopped by adding 100 μl of 2N hydrochloric acid thereto, and the supernatant obtained by centrifugation (16 krpm, 5 min, 20 ° C.) was obtained by HPLC (ion-exchanged water / acetonitrile / TFA = 950/50/1). analyzed. The amount of enzyme that produces 1 μmol of methionine per minute was 1 U. As a result, as shown in FIG. 5, the relationship between the reaction temperature and the enzyme activity was determined. The optimum temperature for enzyme activity was 65 ° C.

(2)熱安定性
36μgの精製アミダーゼを含む500μlの100mMリン酸カリウムバッファー(pH7.5)をエッペンドルフチューブにとり、一定温度の水浴中で30分間熱処理した。その後、50℃の水浴中で5分間保温し、50μlの1M DL−メチオニンアミド塩酸塩を加え撹拌し、50℃の水浴中で10分間反応させた。これに100μlの2N塩酸を添加することによって反応を停止させ、遠心(16krpm、5min、20℃)によって得られた上清をHPLC(イオン交換水/アセトニトリル/TFA=950/50/1)によって分析した。1分間に1μmolのメチオニンを生成する酵素量を1Uとした。その結果、図6に示したように、熱処理温度と酵素活性との関係が求められた。精製酵素は60℃まで安定であった。
(2) Thermal stability 500 μl of 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) containing 36 μg of purified amidase was placed in an Eppendorf tube and heat-treated in a constant temperature water bath for 30 minutes. Thereafter, the mixture was kept in a 50 ° C. water bath for 5 minutes, 50 μl of 1M DL-methionine amide hydrochloride was added and stirred, and the mixture was reacted in a 50 ° C. water bath for 10 minutes. The reaction was stopped by adding 100 μl of 2N hydrochloric acid thereto, and the supernatant obtained by centrifugation (16 krpm, 5 min, 20 ° C.) was analyzed by HPLC (ion-exchanged water / acetonitrile / TFA = 950/50/1). did. The amount of enzyme that produces 1 μmol of methionine per minute was 1 U. As a result, as shown in FIG. 6, the relationship between the heat treatment temperature and the enzyme activity was determined. The purified enzyme was stable up to 60 ° C.

(3)反応pH
250μlの200mMの種々のpHのバッファーをエッペンドルフチューブにとり、36μgの精製アミダーゼを添加し、水を加えて全量を500μlにした。これを50℃の水浴中で5分間保温し、50μlの1M DL−メチオニンアミド塩酸塩を加え撹拌し、50℃の水浴中で10分間反応させた。これに100μlの2N塩酸を添加することによって反応を停止させ、遠心(16krpm、5min、20℃)によって得られた上清をHPLC(イオン交換水/アセトニトリル/TFA=950/50/1)によって分析した。1分間に1μmolのメチオニンを生成する酵素量を1Uとした。その結果、図7に示したように、反応pHと酵素活性との関係が求められた。精製酵素はpH5.5から10の広いpH範囲で高い活性を示した。
(3) Reaction pH
250 μl of 200 mM buffer at various pH was taken in an Eppendorf tube, 36 μg of purified amidase was added, and water was added to make a total volume of 500 μl. This was kept warm in a 50 ° C. water bath for 5 minutes, 50 μl of 1M DL-methionine amide hydrochloride was added and stirred, and reacted in a 50 ° C. water bath for 10 minutes. The reaction was stopped by adding 100 μl of 2N hydrochloric acid thereto, and the supernatant obtained by centrifugation (16 krpm, 5 min, 20 ° C.) was analyzed by HPLC (ion-exchanged water / acetonitrile / TFA = 950/50/1). did. The amount of enzyme that produces 1 μmol of methionine per minute was 1 U. As a result, as shown in FIG. 7, the relationship between reaction pH and enzyme activity was determined. The purified enzyme showed high activity over a wide pH range from pH 5.5 to 10.

(4)基質特異性
100mM濃度の各種アミド化合物を含む500μlの100mMリン酸カリウムバッファー(pH7.5)をエッペンドルフチューブにとり、50℃の水浴中で5分間保温し、36μg(20μl)の精製アミダーゼを加え撹拌し、50℃の水浴中で10分間反応させた。これに100μlの2N塩酸を添加することによって反応を停止させ、遠心(16krpm、5min、20℃)によって得られた上清をHPLC(イオン交換水/アセトニトリル/TFA=950/50/1)によって分析した。1分間に1μmolの酸を生成する酵素量を1Uとした。その結果を表2に示した。HMB−アミドに対する比活性は、メチオニンアミドに対する比活性の約12倍であった。
(4) Substrate specificity 500 μl of 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) containing various amide compounds at a concentration of 100 mM is placed in an Eppendorf tube and kept in a 50 ° C. water bath for 5 minutes to obtain 36 μg (20 μl) of purified amidase. The mixture was stirred and reacted in a 50 ° C. water bath for 10 minutes. The reaction was stopped by adding 100 μl of 2N hydrochloric acid thereto, and the supernatant obtained by centrifugation (16 krpm, 5 min, 20 ° C.) was analyzed by HPLC (ion-exchanged water / acetonitrile / TFA = 950/50/1). did. The amount of enzyme that produces 1 μmol of acid per minute was 1 U. The results are shown in Table 2. The specific activity for HMB-amide was about 12 times the specific activity for methionine amide.

(5) 反応速度論的解析
基質として、メチオニンアミド、HMB−アミド(2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミド)、又はクロトンアミドを用いて、反応速度論的解析を行った。種々の濃度のアミド化合物、一定量(0.5から10μg)の精製アミダーゼ、100mMリン酸カリウムバッファー(pH7.5)からなる500μlの反応混合液を、50℃の水浴中で1から10分間反応させた。これに100μlの2N塩酸を添加することによって反応を停止させ、遠心(16krpm、5min、20℃)によって得られた上清をHPLC(イオン交換水/アセトニトリル/TFA=950/50/1)によって分析した。その結果から、Lineweaver-Burkプロットを作成し、表3に示したように、KとVmaxが求められた。HMB−アミド基質のときのVmaxは、メチオニンアミド基質のときのVmaxの約12倍であった。
(5) Reaction kinetic analysis Reaction kinetic analysis was performed using methionine amide, HMB-amide (2-hydroxy-4-methylthiobutyramide), or crotonamide as a substrate. Reaction of 500 μl of a reaction mixture consisting of various concentrations of amide compound, a fixed amount (0.5 to 10 μg) of purified amidase and 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) in a water bath at 50 ° C. for 1 to 10 minutes I let you. The reaction was stopped by adding 100 μl of 2N hydrochloric acid thereto, and the supernatant obtained by centrifugation (16 krpm, 5 min, 20 ° C.) was analyzed by HPLC (ion-exchanged water / acetonitrile / TFA = 950/50/1). did. From the result, a Lineweaver-Burk plot was created, and K m and V max were obtained as shown in Table 3. HMB- V max when the amide substrate was about 12 times the V max when the methionine amide substrates.

(6)アンモニアの影響
エッペンドルフチューブに、50μlの1M Tris−HClバッファー(pH9.0)、50μlの1M DL−メチオニンアミド塩酸塩、及びいろいろな量の2Mアンモニア(塩酸でpHを9.0に調整したもの)を入れ、イオン交換水を加えて全量を490μlにした。これを30、40、又は50℃の水浴中で5分間保温し、10μl(18μg)の精製アミダーゼを添加し、同じ温度の水浴中で30分間反応させた。これに100μlの2N塩酸を加えることによって反応を停止させ、遠心(16krpm、5min、20℃)によって得られた上清をHPLC(イオン交換水/アセトニトリル/TFA=950/50/1)によって分析した。1分間に1μmolのメチオニンを生成する酵素量を1Uとした。その結果、図8に示したように、アンモニア濃度と酵素活性(アンモニア無添加のときの比活性を100%とした)の関係が求められた。アンモニアによる阻害は、反応温度が高くなると、わずかに増加した。しかしながら、50℃で0.2Mアンモニア存在下でも、本アミダーゼは57%の酵素活性を保持していた。
(6) Effect of ammonia In an Eppendorf tube, 50 μl of 1M Tris-HCl buffer (pH 9.0), 50 μl of 1M DL-methionine amide hydrochloride, and various amounts of 2M ammonia (pH adjusted to 9.0 with hydrochloric acid) The total volume was adjusted to 490 μl by adding ion exchange water. This was incubated in a 30, 40, or 50 ° C. water bath for 5 minutes, 10 μl (18 μg) of purified amidase was added, and allowed to react in the same temperature water bath for 30 minutes. The reaction was stopped by adding 100 μl of 2N hydrochloric acid thereto, and the supernatant obtained by centrifugation (16 krpm, 5 min, 20 ° C.) was analyzed by HPLC (ion-exchanged water / acetonitrile / TFA = 950/50/1). . The amount of enzyme that produces 1 μmol of methionine per minute was 1 U. As a result, as shown in FIG. 8, the relationship between ammonia concentration and enzyme activity (specific activity when no ammonia was added was defined as 100%) was determined. Inhibition by ammonia increased slightly with increasing reaction temperature. However, this amidase retained 57% of enzyme activity even in the presence of 0.2M ammonia at 50 ° C.

[アミダーゼのN末端アミノ酸配列と内部アミノ酸配列の決定]
実施例5で得られた精製アミダーゼをSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動にかけ、泳動後、エレクトロブロッティングによって、ポリアクリルアミドゲルからPVDF(ポリビニリデンフルオライド)メンブレン(イモビロン−PSQ;ミリポア)に、タンパク質バンドを移した。その後、PVDFメンブレンを水で軽くすすぎ、CBB染色液(0.1%クマジーブリリアントブルーR−250、45%メタノール、10%酢酸)中で5分間振盪した。これを脱色液1(45%メタノール、7%酢酸)中で15分間振盪し、水で3回すすぎ、脱色液2(90%メタノール、7%酢酸)中で40秒間振盪し、風乾した。53kDaのタンパク質バンドを切り取り、エドマン法によってN末端アミノ酸配列を決定した。その結果、配列番号1のアミノ酸配列が得られた。
[Determining N-terminal amino acid sequence and internal amino acid sequence of amidase]
Multiplying purified amidase obtained in Example 5 to SDS- polyacrylamide gel electrophoresis, after electrophoresis, by electroblotting from the polyacrylamide gel PVDF (polyvinylidene fluoride) membrane; the (Immobilon -P SQ Millipore), protein bands Moved. Thereafter, the PVDF membrane was rinsed lightly with water and shaken in CBB staining solution (0.1% Coomassie Brilliant Blue R-250, 45% methanol, 10% acetic acid) for 5 minutes. This was shaken in decoloring solution 1 (45% methanol, 7% acetic acid) for 15 minutes, rinsed three times with water, shaken in decoloring solution 2 (90% methanol, 7% acetic acid) for 40 seconds, and air dried. The 53 kDa protein band was cut out and the N-terminal amino acid sequence was determined by the Edman method. As a result, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 was obtained.

また、実施例5で得られた精製アミダーゼをSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動にかけ、泳動後、ポリアクリルアミドゲルから53kDaのタンパク質バンドを切り出した。このゲル切片を用いて、リジルエンドペプチダーゼ消化処理し、生成したペプチドをHPLCによって分離した。これらのペプチドのいくつかについて、エドマン法によってN末端アミノ酸配列を決定した。その結果、配列番号2、3、及び4のアミノ酸配列が得られた。   In addition, the purified amidase obtained in Example 5 was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, and after electrophoresis, a 53 kDa protein band was cut out from the polyacrylamide gel. This gel slice was used for digestion with lysyl endopeptidase, and the resulting peptides were separated by HPLC. For some of these peptides, the N-terminal amino acid sequence was determined by the Edman method. As a result, the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 2, 3, and 4 were obtained.

[ゲノムDNAの調製]
250mlのTY培地(1%トリプトン、0.5%酵母エキス、及び40μg/ml FeSO・7HO)を2000ml容のバッフル付三角フラスコに入れた。その培地にシュードノカルディア・サーモフィラJCM3095を植菌し、50℃で2日間振盪培養した。得られた培養液を遠心(5krpm、10min、4℃)して集菌し、集菌した菌体を100mlのTENバッファー(10mM Tris−HCl[pH8.0]、1mM EDTA、10mM NaCl)で洗浄した。ついで、その菌体に同じバッファーを加えてテフロンホモジェナイザーを用いて懸濁し、全量20mlの懸濁液を得た。
[Preparation of genomic DNA]
250 ml of TY medium (1% tryptone, 0.5% yeast extract, and 40 μg / ml FeSO 4 .7H 2 O) was placed in a 2000 ml baffled Erlenmeyer flask. Pseudonocardia thermophila JCM3095 was inoculated into the medium and cultured with shaking at 50 ° C. for 2 days. The obtained culture broth was collected by centrifugation (5 krpm, 10 min, 4 ° C.), and the collected cells were washed with 100 ml of TEN buffer (10 mM Tris-HCl [pH 8.0], 1 mM EDTA, 10 mM NaCl). did. Then, the same buffer was added to the cells and suspended using a Teflon homogenizer to obtain a suspension of 20 ml in total.

この懸濁液に40mgのリゾチームを溶かした200μlのTENバッファーを加え、37℃で1時間ゆっくり振盪した。さらに、2mlの10%SDSと100μlの20mg/mlプロテイナーゼKを加え、37℃で1時間ゆっくり振盪した後、440μlの5M NaClを加え、さらに1%SDSと0.1M NaClを含む12mlの10mM Tris−HClバッファー(pH8.0)を加え、それを遠心チューブに移した。これに同容量のバッファー平衡化フェノール(フェノール結晶に約0.1%の8−ヒドロキシキノリンを加え、これに同容量の1M Tris−HClバッファー[pH8.0]を加え撹拌し、フェノール結晶を溶解して静置した。上の水層をデカンテーションによって除き、下のフェノール層を0.2%β−メルカプトエタノールを含む0.1M Tris−HClバッファー(pH8.0)で平衡化した。以後、このフェノール層を「バッファー平衡化フェノール」という。)を加えて撹拌し、遠心(3000rpm、10min、室温)によって二層に分離した。上の水層を新しい遠心チューブに移し、1/2容量のバッファー平衡化フェノールと1/2容量のイソアミルアルコール含有クロロホルム(4%イソアミルアルコールを含むクロロホルム)を加え撹拌し、遠心(同上)によって二層に分離した。上の水層を新しい遠心チューブに移し、同容量のイソアミルアルコール含有クロロホルムを加え撹拌し、遠心(同上)によって二層に分離した(以後、この一連の操作をフェノール/クロロホルム抽出と呼ぶことにする)。上の水層を新しい遠心チューブに移し、2倍容量のエタノールを加え、ガラス棒で撹拌することによって、不溶化するDNAを巻き取った。このDNAを5mlのTENバッファーに溶解し、1000mlのTENバッファーに対して2回透析した。透析後、25μlの10mg/mlリボヌクレアーゼAを加え、37℃で2時間保温した。これに25μlの20mg/mlプロテイナーゼKを加え、37℃で1時間保温した後、5mlのTENバッファーと200μlの5M NaClを加え、フェノール/クロロホルム抽出を行った。水層に2倍容量のエタノールを加え、ガラス棒で撹拌することによって、不溶化するDNAを巻き取った。このDNAを5mlのTENバッファーに溶解し、1000mlのTENバッファーに対して2回透析し、得られたゲノムDNA溶液を4℃で保存した。このDNA溶液のA260は0.200であったことから、DNA濃度は0.500mg/mlと求められた。 To this suspension was added 200 μl of TEN buffer in which 40 mg of lysozyme was dissolved, and the mixture was gently shaken at 37 ° C. for 1 hour. Furthermore, 2 ml of 10% SDS and 100 μl of 20 mg / ml proteinase K were added, and after gently shaking at 37 ° C. for 1 hour, 440 μl of 5 M NaCl was added, and further 12 ml of 10 mM Tris containing 1% SDS and 0.1 M NaCl. -HCl buffer (pH 8.0) was added and it was transferred to a centrifuge tube. To this was added the same volume of buffer equilibrated phenol (about 0.1% of 8-hydroxyquinoline was added to the phenol crystal, and the same volume of 1M Tris-HCl buffer [pH 8.0] was added to the solution and stirred to dissolve the phenol crystal. The upper aqueous layer was removed by decantation, and the lower phenol layer was equilibrated with 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 8.0) containing 0.2% β-mercaptoethanol. This phenol layer was referred to as “buffer-equalized phenol”), stirred, and separated into two layers by centrifugation (3000 rpm, 10 min, room temperature). Transfer the upper aqueous layer to a new centrifuge tube, add 1/2 volume of buffer equilibrated phenol and 1/2 volume of chloroform containing isoamyl alcohol (chloroform containing 4% isoamyl alcohol) and stir. Separated into layers. Transfer the upper aqueous layer to a new centrifuge tube, add the same volume of chloroform containing isoamyl alcohol, stir, and separate into two layers by centrifugation (same as above) (hereinafter, this series of operations will be called phenol / chloroform extraction). ). The upper aqueous layer was transferred to a new centrifuge tube, 2 volumes of ethanol was added, and the mixture was stirred with a glass rod to wind up the DNA to be insolubilized. This DNA was dissolved in 5 ml of TEN buffer and dialyzed twice against 1000 ml of TEN buffer. After dialysis, 25 μl of 10 mg / ml ribonuclease A was added and incubated at 37 ° C. for 2 hours. 25 μl of 20 mg / ml proteinase K was added thereto, and the mixture was incubated at 37 ° C. for 1 hour, and then 5 ml of TEN buffer and 200 μl of 5M NaCl were added to perform phenol / chloroform extraction. The insoluble DNA was wound up by adding 2 volumes of ethanol to the aqueous layer and stirring with a glass rod. This DNA was dissolved in 5 ml of TEN buffer, dialyzed twice against 1000 ml of TEN buffer, and the resulting genomic DNA solution was stored at 4 ° C. A 260 of the DNA solution since it was 0.200, DNA concentration was determined to 0.500 mg / ml.

[PCRによるアミダーゼ遺伝子の増幅]
実施例7で得られた配列番号3のアミダーゼの内部アミノ酸配列のうち、Leu-Gly-Ala-Trp-Ala-Val-Gln-Thrの配列に基づいて、配列番号5に示されるPCRのセンスプライマーを合成した。また、配列番号4のアミダーゼの内部アミノ酸配列のうち、Lys-Val-Ala-Asn-Ala-Phe-Glu-Glnの配列(リジルエンドペプチダーゼ消化によって生じたペプチドであるので、N末端側にLysがあるものとした)に基づいて、配列番号6に示されるPCRのアンチセンスプライマーを合成した。なお、上の2本のPCRプライマーの設計において、コドンの3番目の塩基は、G又はC(S)とした。
[Amplification of amidase gene by PCR]
Based on the sequence of Leu-Gly-Ala-Trp-Ala-Val-Gln-Thr among the internal amino acid sequences of the amidase of SEQ ID NO: 3 obtained in Example 7, the PCR sense primer shown in SEQ ID NO: 5 Was synthesized. Among the internal amino acid sequences of the amidase of SEQ ID NO: 4, the Lys-Val-Ala-Asn-Ala-Phe-Glu-Gln sequence (because it is a peptide generated by lysyl endopeptidase digestion, Lys is present on the N-terminal side. Based on that, an antisense primer of PCR shown in SEQ ID NO: 6 was synthesized. In the design of the two PCR primers above, the third base of the codon was G or C (S).

氷冷した0.2ml容のPCR用チューブに、0.5μl(2.5U)のTaq DNAポリメラーゼ(タカラバイオ)、10μlの10倍濃度反応バッファー、8μlのdNTP混合液(各2.5mM)、4μlのゲノムDNA(0.1μg/μl;実施例7で得られたゲノムDNA溶液を5倍希釈したもの)、1μlの配列番号5に示されるセンスプライマー(100μM)、1μlの配列番号6に示されるアンチセンスプライマー(100μM)、5μlのジメチルスルホキシド、及び70.5μlの水を加えた。これをPCR装置にセットし、94℃で5分間の処理によってDNAを変性させた後、30回の温度サイクル(94℃で20秒間の変性ステップ、59℃で30秒間のアニーリングステップ、及び72℃で120秒間の伸長反応ステップ)によってDNAを増幅し、最後に72℃で2分間の処理によって反応を完結させた。反応終了後、反応液を1%アガロースゲル電気泳動にかけ、約1320bpのDNAフラグメントを含むゲルを切り出し、QIAquickゲル抽出キット(キアゲン)を用いて、ゲルからDNAを抽出した。   In an ice-cooled 0.2 ml PCR tube, 0.5 μl (2.5 U) Taq DNA polymerase (Takara Bio), 10 μl 10-fold reaction buffer, 8 μl dNTP mixture (2.5 mM each), 4 μl of genomic DNA (0.1 μg / μl; a 5-fold dilution of the genomic DNA solution obtained in Example 7), 1 μl of the sense primer shown in SEQ ID NO: 5 (100 μM), 1 μl of SEQ ID NO: 6 Antisense primer (100 μM), 5 μl dimethyl sulfoxide, and 70.5 μl water were added. This was set in a PCR apparatus and the DNA was denatured by treatment at 94 ° C. for 5 minutes, followed by 30 temperature cycles (denaturation step at 94 ° C. for 20 seconds, annealing step at 59 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. The DNA was amplified by a 120 second extension reaction step) and finally the reaction was completed by treatment at 72 ° C. for 2 minutes. After completion of the reaction, the reaction solution was subjected to 1% agarose gel electrophoresis, a gel containing about 1320 bp DNA fragment was cut out, and DNA was extracted from the gel using a QIAquick gel extraction kit (Qiagen).

[PCRによって増幅されたDNAの塩基配列決定]
実施例9で得られたPCRによって増幅されたDNAを、pGEM-T Easy Vector System(プロメガ)を用いて、次のようにしてクローニングした。エッペンドルフチューブに、2倍濃度ラピッドライゲーションバッファーを5μl、pGEM-T Easy Vectorを1μl(50ng)、実施例9のPCRによって増幅されたDNAを1μl、T4 DNAリガーゼを1μl(3U)、及び、水を2μl入れ、室温で1時間反応させた。この反応液を5μl取り出して、200μlの大腸菌JM103コンピテントセルに加え、氷中に30分間置いた後、42℃で45秒間の熱処理をした。その後、氷冷し、800μlのLB培地(1%トリプトン、0.5%酵母エキス、及び1%NaCl)を加えた後、37℃で1時間ゆっくり振盪した。このうちの、100μlを、選択寒天培地(50μg/mlアンピシリン、0.5mM IPTG、及び40μg/ml X−galを含むLB寒天培地)に塗布し、その選択寒天培地を37℃で一晩保温した。
[Determining the base sequence of DNA amplified by PCR]
The DNA amplified by PCR obtained in Example 9 was cloned as follows using pGEM-T Easy Vector System (Promega). In an Eppendorf tube, 5 μl of 2 × rapid ligation buffer, 1 μl (50 ng) of pGEM-T Easy Vector, 1 μl of DNA amplified by PCR of Example 9, 1 μl (3 U) of T4 DNA ligase, and water 2 μl was added and reacted at room temperature for 1 hour. 5 μl of this reaction solution was taken out, added to 200 μl of E. coli JM103 competent cell, placed in ice for 30 minutes, and then heat-treated at 42 ° C. for 45 seconds. Thereafter, the mixture was ice-cooled, 800 μl of LB medium (1% tryptone, 0.5% yeast extract, and 1% NaCl) was added, and the mixture was gently shaken at 37 ° C. for 1 hour. 100 μl of this was applied to a selective agar medium (LB agar medium containing 50 μg / ml ampicillin, 0.5 mM IPTG, and 40 μg / ml X-gal), and the selective agar medium was incubated at 37 ° C. overnight. .

上記選択寒天培地上に現れた白色コロニーを、50μg/mlアンピシリンを含む50mlのLB培地に植菌し、37℃で一晩振盪培養した。菌体を遠心(16krpm、10min、4℃)によって集めた後、10mlのTENバッファーで洗浄し、次いで、2.5mlの溶液I(25mM Tris−HClバッファー[pH8.0]、50mMグルコース、及び10mM EDTA)を加えて懸濁した。これに2.5mgのリゾチームを溶かした250μlのTEバッファー(10mM Tris−HClバッファー[pH8.0]、1mM EDTA)を加え、室温に10分間置いた。次に、新しく調製した5mlの溶液II(0.2N NaOH、1%SDS)をその液に加えて良く撹拌した後、それを室温に10分間置いた。次いで、その溶菌液に氷冷した3.75mlの溶液III(60mlの5M酢酸カリウム、11.5mlの酢酸、及び28.5mlの水を混合したもの)を加え良く撹拌し、氷中に10分間置いた。それを遠心(16krpm、10min、4℃)することによって不溶物を除き、上清を別の遠心チューブに移した。その上清に、0.6倍容量のイソプロパノールを加え、室温に10分間置いた。遠心(16krpm、10min、20℃)によって得られた沈殿を、氷冷した70%エタノールでリンスし、風乾した後、750μlのTEバッファーを加えて溶かし、エッペンドルフチューブに移した。この溶液に氷冷した750μlの5M LiClを加え、氷中に10分間置いた後、遠心(16krpm、5min、4℃)によって不溶物を除き、上清を別のエッペンドルフチューブに移して、同容量のイソプロパノールを加え、室温に10分間置いた。次いで、遠心(16krpm、5min、20℃)によって得られた沈殿を、氷冷した70%エタノールでリンスし、風乾した後、125μlのTEバッファーを加えて溶かした。この溶液に0.5μlの10mg/mlリボヌクレアーゼAを加え、室温に30分間置いた。これに13%PEG8000を含む125μlの1.6M NaClを加えて良く撹拌し、遠心(16krpm、5min、4℃)によって沈殿を得た。この沈殿を200μlのTEバッファーに溶かし、フェノール/クロロホルム抽出を行い、50μlの10M酢酸アンモニウムと500μlのエタノールを加え、室温に10分間置き、遠心(16krpm、5min、20℃)によって沈殿を得た。この沈殿を氷冷した70%エタノールでリンスし、200μlのTEバッファーに溶かした。   White colonies appearing on the selective agar medium were inoculated into 50 ml of LB medium containing 50 μg / ml ampicillin and cultured overnight at 37 ° C. with shaking. The cells were collected by centrifugation (16 krpm, 10 min, 4 ° C.), washed with 10 ml of TEN buffer, and then 2.5 ml of solution I (25 mM Tris-HCl buffer [pH 8.0], 50 mM glucose, and 10 mM). EDTA) was added and suspended. To this, 250 μl of TE buffer (10 mM Tris-HCl buffer [pH 8.0], 1 mM EDTA) in which 2.5 mg of lysozyme was dissolved was added, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 10 minutes. Next, 5 ml of freshly prepared solution II (0.2N NaOH, 1% SDS) was added to the solution and stirred well before it was left at room temperature for 10 minutes. Next, 3.75 ml of solution III (mixed of 60 ml of 5M potassium acetate, 11.5 ml of acetic acid, and 28.5 ml of water) that had been ice-cooled was added to the lysate and stirred well, and the mixture was stirred in ice for 10 minutes. placed. It was centrifuged (16 krpm, 10 min, 4 ° C.) to remove insoluble matters, and the supernatant was transferred to another centrifuge tube. To the supernatant, 0.6 volumes of isopropanol was added and left at room temperature for 10 minutes. The precipitate obtained by centrifugation (16 krpm, 10 min, 20 ° C.) was rinsed with ice-cooled 70% ethanol, air-dried, dissolved by adding 750 μl of TE buffer, and transferred to an Eppendorf tube. To this solution was added 750 μl of 5M LiCl ice-cooled and placed in ice for 10 minutes. Then, the insoluble material was removed by centrifugation (16 krpm, 5 min, 4 ° C.), and the supernatant was transferred to another Eppendorf tube. Of isopropanol was added and left at room temperature for 10 minutes. Next, the precipitate obtained by centrifugation (16 krpm, 5 min, 20 ° C.) was rinsed with ice-cooled 70% ethanol, air-dried, and then dissolved by adding 125 μl of TE buffer. To this solution, 0.5 μl of 10 mg / ml ribonuclease A was added and left at room temperature for 30 minutes. 125 μl of 1.6 M NaCl containing 13% PEG 8000 was added thereto and stirred well, and a precipitate was obtained by centrifugation (16 krpm, 5 min, 4 ° C.). This precipitate was dissolved in 200 μl of TE buffer, extracted with phenol / chloroform, added with 50 μl of 10M ammonium acetate and 500 μl of ethanol, placed at room temperature for 10 minutes, and centrifuged (16 krpm, 5 min, 20 ° C.) to obtain a precipitate. The precipitate was rinsed with ice-cooled 70% ethanol and dissolved in 200 μl of TE buffer.

このようにして調製したプラスミドDNAを用いて、挿入DNA部分の塩基配列を、ジデオキシ法によって決定した。その結果、配列番号7に示した塩基配列が得られた。この塩基配列によってコードされるアミノ酸配列(配列番号8)について、DDBJ(日本DNAデータバンク)のFASTA(相同性検索ソフトウェア)によってホモロジー検索を行った結果、このアミノ酸配列は、種々の微生物由来のアミダーゼのアミノ酸配列と高いホモロジーがあることが分かった。最も高いホモロジーを示したものは、Rhodococcus rhodochrous J1由来のものであり、それは本願配列番号8のアミノ酸配列に対して68.7%のホモロジーを示した。以上のことから、実施例9において、PCRによって増幅されたDNAは、アミダーゼ遺伝子の一部であると考えられた。   Using the plasmid DNA thus prepared, the base sequence of the inserted DNA portion was determined by the dideoxy method. As a result, the base sequence shown in SEQ ID NO: 7 was obtained. The amino acid sequence (SEQ ID NO: 8) encoded by this base sequence was subjected to homology search by FASTA (homology search software) of DDBJ (Japan DNA Data Bank). As a result, this amino acid sequence was amidase derived from various microorganisms. It was found that there is a high homology with the amino acid sequence. The highest homology was derived from Rhodococcus rhodochrous J1, which showed 68.7% homology to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 of the present application. From the above, in Example 9, the DNA amplified by PCR was considered to be part of the amidase gene.

[PCRによって増幅されたDNAのジゴキシゲニン標識]
実施例9で得られたPCRによって増幅されたDNAを、ジゴキシゲニン(DIG)DNA標識及び検出キット(ロシュ・ダイアグノスティックス)を用いて、次のようにしてジゴキシゲニン標識した。15μl(約3μg)のPCR増幅DNAをエッペンドルフチューブにとり、沸騰水中で5分間熱変性させた後、氷水中で急冷した。これに2μlのヘキサヌクレオチド混合液、2μlのdNTPラベリング混合液、及び1μlのクレノウ酵素を加え、37℃で一晩反応させた。これに2μlの200mM EDTA(pH8.0)を加え反応を停止させ、これを−20℃で凍結保存した。
[Digoxigenin labeling of DNA amplified by PCR]
The DNA amplified by PCR obtained in Example 9 was labeled with digoxigenin as follows using a digoxigenin (DIG) DNA labeling and detection kit (Roche Diagnostics). 15 μl (about 3 μg) of PCR amplified DNA was taken into an Eppendorf tube, heat-denatured in boiling water for 5 minutes, and then rapidly cooled in ice water. To this, 2 μl of a hexanucleotide mixture, 2 μl of dNTP labeling mixture, and 1 μl of Klenow enzyme were added and allowed to react overnight at 37 ° C. 2 μl of 200 mM EDTA (pH 8.0) was added thereto to stop the reaction, and this was stored frozen at −20 ° C.

[ゲノムDNAの制限酵素消化とアミダーゼ遺伝子を含むDNAフラグメントの調製]
実施例8で得られたゲノムDNAの5μl(2.5μg)をエッペンドルフチューブにとり、5μlの10倍濃度反応バッファー、5μl(50U)の制限酵素(Sac I、Kpn I、Sma I、又はBamH I)、及び35μlの水を加え、37℃(Sma Iの場合は30℃)で2時間反応させた。これに1μlの5M NaClを加え、フェノール/クロロホルム抽出を行った後、100μlのエタノールを加え、氷中に1時間以上置いた後、遠心(16krpm、5min、4℃)によって沈殿を得た。これを氷冷した70%エタノールでリンスし、風乾した後、20μlのTEバッファーを加えて溶解した。このDNA溶液の5μlを、0.7%アガロースゲル電気泳動にかけた。DNAサイズマーカーとして、ジゴキシゲニンで標識されたλファージDNAのHind III消化物(ロシュ・ダイアグノスティックス)を用いた。電気泳動後のアガロースゲルを、100mlの変性溶液(0.5N NaOH、1.5M NaCl)に浸し、15分間ゆっくり振盪し、液を換えて、この操作をもう1回行った。次に、100mlのサザントランスファー用中和バッファー(0.5M Tris−HClバッファー[pH7.5]、3M NaCl)に浸し15分間ゆっくり振盪し、液を換えて、この操作をもう1回行った。このようにして処理したアガロースゲルから、20×SSC(3M NaCl、0.3Mクエン酸ナトリウム)を用いて、ナイロンメンブレン(Hybond−N;アマシャムバイオサイエンス)に、キャピラリー法によって、DNAを移した。その後、ナイロンメンブレンを風乾し、2枚の濾紙の間に挟んで、80℃で2時間ベーキングし、DNAを固定した。
[Restriction enzyme digestion of genomic DNA and preparation of DNA fragment containing amidase gene]
5 μl (2.5 μg) of the genomic DNA obtained in Example 8 is put into an Eppendorf tube, 5 μl of 10-fold reaction buffer, 5 μl (50 U) of a restriction enzyme (Sac I, Kpn I, Sma I, or BamHI) And 35 μl of water were added and reacted at 37 ° C. (30 ° C. for Sma I) for 2 hours. 1 μl of 5M NaCl was added thereto, phenol / chloroform extraction was performed, 100 μl of ethanol was added, and the mixture was placed on ice for 1 hour or more, and then a precipitate was obtained by centrifugation (16 krpm, 5 min, 4 ° C.). This was rinsed with ice-cooled 70% ethanol, air-dried, and dissolved by adding 20 μl of TE buffer. 5 μl of this DNA solution was subjected to 0.7% agarose gel electrophoresis. As a DNA size marker, Hind III digest (Roche Diagnostics) of lambda phage DNA labeled with digoxigenin was used. The agarose gel after electrophoresis was immersed in 100 ml of denaturing solution (0.5N NaOH, 1.5M NaCl), shaken slowly for 15 minutes, and the operation was repeated once again. Next, the sample was immersed in 100 ml of a neutralization buffer for Southern transfer (0.5 M Tris-HCl buffer [pH 7.5], 3 M NaCl), shaken slowly for 15 minutes, the liquid was changed, and this operation was performed once more. DNA was transferred from the thus treated agarose gel to a nylon membrane (Hybond-N + ; Amersham Biosciences) using 20 × SSC (3M NaCl, 0.3M sodium citrate) by the capillary method. . Thereafter, the nylon membrane was air-dried, sandwiched between two filter papers, and baked at 80 ° C. for 2 hours to immobilize DNA.

ジゴキシゲニン標識PCR増幅DNAとのハイブリダイゼーション及び検出は、ジゴキシゲニン(DIG)DNA標識及び検出キット(ロシュ・ダイアグノスティックス)を用いて、次のようにして行った。上で得られたベーキングしたメンブレンを、ハイブリダイゼーションバッグに入れ、100μg/mlサカナ精子DNA(ロシュ・ダイアグノスティックス)を含む6mlの高濃度SDSハイブリダイゼーションバッファー(7%SDS、50%ホルムアミド、5×SSC、2%ブロッキング試薬、50mMリン酸ナトリウムバッファー[pH7.0]、及び0.1%N−ラウロイルサルコシンナトリウム)を加え、42℃で1時間プレハイブリダイゼーションを行った。次に、液を捨て、5μlのジゴキシゲニン標識PCR増幅DNA(実施例11で調製されたものを、沸騰水中で5分間熱変性させた後、氷水中で急冷したもの)を含む1mlの高濃度SDSハイブリダイゼーションバッファーを加え、42℃で一晩ハイブリダイゼーションを行った。ナイロンメンブレンをハイブリダイゼーションバッグから取り出し、0.1%SDSを含む50mlの2×SSCを用い、室温で5分間2回洗浄した。続いて、0.1%SDSを含む50mlの0.5×SSCを用い、68℃で15分間2回洗浄した。このメンブレンを、0.3%Tween20を含む50mlのマレイン酸バッファー(0.15M NaCl、0.1Mマレイン酸;10N NaOHでpH7.5に調整したもの)で1分間リンスし、30mlのブロッキング溶液(1%ブロッキング試薬を含むマレイン酸バッファー)に浸し、30分間ゆっくり振盪した。次に、4μlのアルカリホスファターゼ標識抗ジゴキシゲニン抗体を含む20mlのブロッキング溶液に浸し、30分間ゆっくり振盪した。その後、ナイロンメンブレンを、0.3%Tween20を含む50mlのマレイン酸バッファーで15分間2回洗浄し、50mlの検出バッファー(0.1M Tris−HClバッファー[pH9.5]、0.1M NaCl、50mM MgCl)に2分間浸し平衡化した。このナイロンメンブレンを、新しく調製した発色基質溶液(200μlのNBT/BCIPストック溶液を含む10mlの検出バッファー)に浸し、暗下に1時間静置した。バンドの発色を確認した後、ナイロンメンブレンをTEバッファーで洗浄し、暗下で風乾した。実施例9で得られたPCR増幅DNAとハイブリダイズするDNAフラグメントの大きさは、Sac I消化では6010bp、Kpn I消化では9810bp、Sma I消化では3740bp、及びBamH I消化では1690bpであった。 Hybridization and detection with digoxigenin-labeled PCR-amplified DNA was performed using digoxigenin (DIG) DNA labeling and a detection kit (Roche Diagnostics) as follows. The baked membrane obtained above is placed in a hybridization bag and 6 ml of high concentration SDS hybridization buffer (7% SDS, 50% formamide, 5 μg / ml fish sperm DNA (Roche Diagnostics), 5% × SSC, 2% blocking reagent, 50 mM sodium phosphate buffer [pH 7.0], and 0.1% N-lauroyl sarcosine sodium) were added, and prehybridization was performed at 42 ° C. for 1 hour. Next, the solution was discarded, and 1 ml of high-concentration SDS containing 5 μl of digoxigenin-labeled PCR amplified DNA (prepared in Example 11 was heat-denatured in boiling water for 5 minutes and then rapidly cooled in ice water). Hybridization buffer was added and hybridization was performed overnight at 42 ° C. The nylon membrane was removed from the hybridization bag and washed twice with 50 ml of 2 × SSC containing 0.1% SDS at room temperature for 5 minutes. Subsequently, the plate was washed twice at 68 ° C. for 15 minutes using 50 ml of 0.5 × SSC containing 0.1% SDS. The membrane was rinsed with 50 ml of maleic acid buffer (0.15 M NaCl, 0.1 M maleic acid; adjusted to pH 7.5 with 10 N NaOH) containing 0.3% Tween 20 for 1 minute, and 30 ml of blocking solution ( (Maleic acid buffer containing 1% blocking reagent) and gently shaken for 30 minutes. Next, it was immersed in 20 ml of blocking solution containing 4 μl of alkaline phosphatase labeled anti-digoxigenin antibody and gently shaken for 30 minutes. Thereafter, the nylon membrane was washed twice with 50 ml of maleic acid buffer containing 0.3% Tween 20 for 15 minutes, and 50 ml of detection buffer (0.1 M Tris-HCl buffer [pH 9.5], 0.1 M NaCl, 50 mM). Soaked in MgCl 2 ) for 2 minutes to equilibrate. This nylon membrane was immersed in a freshly prepared chromogenic substrate solution (10 ml of detection buffer containing 200 μl of NBT / BCIP stock solution) and allowed to stand in the dark for 1 hour. After confirming the color development of the band, the nylon membrane was washed with TE buffer and air-dried in the dark. The size of the DNA fragment hybridizing with the PCR amplified DNA obtained in Example 9 was 6010 bp for Sac I digestion, 9810 bp for Kpn I digestion, 3740 bp for Sma I digestion, and 1690 bp for BamH I digestion.

実施例8で得られたゲノムDNAの80μl(40μg)をエッペンドルフチューブにとり、40μlの10倍濃度反応バッファー、40μl(400U)の制限酵素(Sac I、Kpn I、Sma I、又はBamH I)、及び240μlの水を加え、37℃(Sma Iの場合は30℃)で2時間反応させた。これに8μlの5M NaClを加え、フェノール/クロロホルム抽出を行った後、800μlのエタノールを加え、氷中に1時間置いた後、遠心(16krpm、5min、4℃)によって沈殿を得た。これを氷冷した70%エタノールでリンスし、風乾した後、100μlのTEバッファーを加えて溶解した。このDNA溶液の全量を、0.7%アガロースゲル電気泳動にかけた。DNAサイズマーカーとして、ジゴキシゲニン標識されたλファージDNAのHind III消化物(ロシュ・ダイアグノスティックス)を用いた。泳動終了後、Sac I消化では6010bp、Kpn I消化では9810bp、Sma I消化では3740bp、及びBamH I消化では1690bpのDNAフラグメントを含むゲルをそれぞれ切り出し、QIAquickゲル抽出キット(キアゲン)を用いて、切り出したそれぞれのゲルからDNAを抽出した。   Take 80 μl (40 μg) of the genomic DNA obtained in Example 8 in an Eppendorf tube, 40 μl of 10 × reaction buffer, 40 μl (400 U) of a restriction enzyme (Sac I, Kpn I, Sma I, or BamH I), and 240 μl of water was added and reacted at 37 ° C. (30 ° C. for Sma I) for 2 hours. 8 μl of 5 M NaCl was added thereto, phenol / chloroform extraction was performed, 800 μl of ethanol was added, and the mixture was placed in ice for 1 hour, and then a precipitate was obtained by centrifugation (16 krpm, 5 min, 4 ° C.). This was rinsed with ice-cooled 70% ethanol, air-dried, and dissolved by adding 100 μl of TE buffer. The total amount of this DNA solution was subjected to 0.7% agarose gel electrophoresis. As a DNA size marker, Hind III digest (Roche Diagnostics) of digoxigenin-labeled λ phage DNA was used. After completion of the electrophoresis, gels containing DNA fragments of 6010 bp for Sac I digestion, 9810 bp for Kpn I digestion, 3740 bp for Sma I digestion, and 3690 bp for BamH I digestion were excised using QIAquick gel extraction kit (Qiagen). DNA was extracted from each gel.

[アミダーゼ遺伝子を含むDNAフラグメントのクローニング]
2.7μgのプラスミドpUC18をエッペンドルフチューブにとり、これに20μlの10倍濃度反応バッファー、5μl(50U)の制限酵素(Sac I、Kpn I、Sma I、又はBamH I)を添加し、水を加えて全量を200μlにした。これを37℃(Sma Iの場合は30℃)で1時間反応させ、65℃で15分間熱処理することによって制限酵素を失活させた。これに27μlの10倍濃度DPバッファー(0.5M Tris−HClバッファー[pH8.5]、50mM MgCl)、30μl(30U)のシュリンプアルカリホスファターゼ(ロシュ・ダイアグノスティックス)、及び13μlの水を加え、37℃で30分間反応させ、65℃で15分間熱処理することによって酵素を失活させた。これに5.4μlの5M NaClを加え、フェノール/クロロホルム抽出を行った後、540μlのエタノールを加え、氷中に1時間置いた後、遠心(16krpm、15min、4℃)によって沈殿を得た。この沈殿を、氷冷した70%エタノールでリンスし、風乾した後、50μlのTEバッファーを加えて溶解した。
[Cloning of DNA fragment containing amidase gene]
2.7 μg of plasmid pUC18 is taken into an Eppendorf tube, to which 20 μl of 10 × reaction buffer, 5 μl (50 U) of a restriction enzyme (Sac I, Kpn I, Sma I, or BamH I) is added, and water is added. The total volume was 200 μl. This was reacted at 37 ° C. (30 ° C. in the case of Sma I) for 1 hour, and the restriction enzyme was inactivated by heat treatment at 65 ° C. for 15 minutes. To this was added 27 μl of 10 × DP buffer (0.5 M Tris-HCl buffer [pH 8.5], 50 mM MgCl 2 ), 30 μl (30 U) shrimp alkaline phosphatase (Roche Diagnostics), and 13 μl of water. In addition, the enzyme was inactivated by reacting at 37 ° C. for 30 minutes and heat treatment at 65 ° C. for 15 minutes. 5.4 μl of 5M NaCl was added thereto, phenol / chloroform extraction was performed, 540 μl of ethanol was added, and the mixture was placed on ice for 1 hour, and then a precipitate was obtained by centrifugation (16 krpm, 15 min, 4 ° C.). The precipitate was rinsed with ice-cooled 70% ethanol, air-dried, and dissolved by adding 50 μl of TE buffer.

このようにして調製したクローニングベクターの1μlと実施例12で調製したDNAフラグメントの5μlを混合し、3μlのLigation high(TOYOBO)を加えて、16℃で1時間反応させた。このうちの5μlを、100μlの大腸菌JM109コンピテントセル(タカラバイオ)に加え、氷中に30分間置いた後、42℃で45秒間の熱処理をした。その後、氷冷し、900μlのSOC培地(2%トリプトン、0.5%酵母エキス、10mM NaCl、2.5mM KCl、10mM MgSO、10mM MgCl、20mMグルコース)を加え、37℃で1時間ゆっくり振盪した。このうちの100μlを、50μg/mlアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布し、その寒天培地を35℃で一晩保温した。 1 μl of the cloning vector thus prepared and 5 μl of the DNA fragment prepared in Example 12 were mixed, 3 μl of Ligation high (TOYOBO) was added, and the mixture was reacted at 16 ° C. for 1 hour. 5 μl of this was added to 100 μl of E. coli JM109 competent cell (Takara Bio), placed in ice for 30 minutes, and then heat treated at 42 ° C. for 45 seconds. Then, it is ice-cooled, and 900 μl of SOC medium (2% tryptone, 0.5% yeast extract, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgSO 4 , 10 mM MgCl 2 , 20 mM glucose) is added, and slowly at 37 ° C. for 1 hour. Shake. 100 μl of this was applied to an LB agar medium containing 50 μg / ml ampicillin, and the agar medium was kept at 35 ° C. overnight.

コロニーが出現した寒天培地を、4℃に30分間以上置き冷却した。この寒天培地上に、ピンセットを用いてナイロンメンブレン(Hybond−N;アマシャムバイオサイエンス)をのせ、1分間経過後にはがし、コロニーに接していた面を上にして、変性溶液(0.5M NaOH、1.5M NaCl)を浸した2枚の濾紙の上に置いた。この状態で15分間静置した後、ナイロンメンブレンを乾いた濾紙上に移し、余分な水分を吸い取った。次に、コロニーハイブリダイゼーション用中和バッファー(1M Tris−HClバッファー[pH7.5]、1.5M NaCl)を浸した2枚の濾紙の上に、このナイロンメンブレンを、コロニーに接していた面を上にして置いた。この状態で15分間静置した後、ナイロンメンブレンを乾いた濾紙上に移し、余分な水分を吸い取った。その後、2×SSC(30mMクエン酸ナトリウム、0.3M NaCl)を浸した2枚の濾紙の上に、そのナイロンメンブレンを置いた。この状態で10分間静置した後、そのナイロンメンブレンを乾いた濾紙上で風乾させた後、80℃で2時間ベーキングすることによってDNAをナイロンメンブレンに固定した。その後、このナイロンメンブレンを2×SSCに5分間浸し、次に、プレ洗浄液(5×SSC、0.5%SDS、1mM EDTA)に浸し、50℃で30分間振盪した。ナイロンメンブレン上のセルデブリスを、プレ洗浄液を浸したキムワイプを用いてふき取った後、ナイロンメンブレンを2×SSCで2回洗浄した。 The agar medium in which the colonies appeared was placed at 4 ° C. for 30 minutes or more and cooled. On this agar medium, a nylon membrane (Hybond-N + ; Amersham Biosciences) is placed using tweezers, peeled off after 1 minute, the surface in contact with the colony facing up, and a denaturing solution (0.5 M NaOH, It was placed on two filter papers soaked with 1.5M NaCl). After standing in this state for 15 minutes, the nylon membrane was transferred onto a dry filter paper to absorb excess water. Next, on the two filter papers soaked in the neutralization buffer for colony hybridization (1M Tris-HCl buffer [pH 7.5], 1.5M NaCl), the surface of the nylon membrane that was in contact with the colony was placed. Placed on top. After standing in this state for 15 minutes, the nylon membrane was transferred onto a dry filter paper to absorb excess water. The nylon membrane was then placed on two filter papers soaked with 2 × SSC (30 mM sodium citrate, 0.3 M NaCl). After allowing to stand for 10 minutes in this state, the nylon membrane was air-dried on dry filter paper, and then baked at 80 ° C. for 2 hours to immobilize the DNA on the nylon membrane. Thereafter, the nylon membrane was immersed in 2 × SSC for 5 minutes, and then immersed in a pre-cleaning solution (5 × SSC, 0.5% SDS, 1 mM EDTA) and shaken at 50 ° C. for 30 minutes. Cell debris on the nylon membrane was wiped off using a Kimwipe soaked with pre-cleaning solution, and then the nylon membrane was washed twice with 2 × SSC.

前述のナイロンメンブレンをハイブリダイゼーションバッグに入れ、そこに50μg/mlサカナ精子DNA(ロシュ・ダイアグノスティックス)を含む10mlのホルムアミド含有標準ハイブリダイゼーションバッファー(50mlのホルムアミド[脱イオン化済み]、25mlの20×SSC、20mlの10%ブロッキング試薬、1mlの10%N−ラウロイルサルコシンナトリウム、0.2mlの10%SDS、及び3.8mlの水を混合したもの)を加えて、42℃で1時間プレハイブリダイゼーションを行った。次に、このプレハイブリダイゼーション液を捨てた後、ハイブリダイゼーションバッグに10μlのジゴキシゲニン標識PCR増幅DNA(実施例11で調製されたものを、沸騰水中で5分間熱変性させた後、氷水中で急冷したもの)を含む2mlのホルムアミド含有標準ハイブリダイゼーションバッファーを加えて、42℃で一晩ハイブリダイゼーションを行った。ナイロンメンブレンをハイブリダイゼーションバッグから取り出し、0.1%SDSを含む2×SSCを用い、室温で5分間2回ナイロンメンブレンを洗浄した。続いて、0.1%SDSを含む1×SSCを用い、68℃で15分間2回ナイロンメンブレンを洗浄した。このナイロンメンブレンを、0.3%Tween20を含むマレイン酸バッファーで1分間リンスした後、ブロッキング溶液に浸して30分間ゆっくり振盪した。次に、このナイロンメンブレンを、10μlのアルカリホスファターゼ標識抗ジゴキシゲニン抗体を含む50mlのブロッキング溶液に浸し、30分間ゆっくり振盪した。その後、このナイロンメンブレンを、0.3%Tween20を含むマレイン酸バッファーで15分間2回洗浄した後、検出バッファーに2分間浸して平衡化した。このナイロンメンブレンを、コロニーの面を上にしてシャーレに入れ、そこに新しく調製した10mlの発色基質溶液を加えて、暗下に数時間静置した。コロニーの発色を確認した後、このナイロンメンブレンをTEバッファーで洗浄し、暗下で風乾した。   Place the above nylon membrane in a hybridization bag, 10 ml of formamide-containing standard hybridization buffer (50 ml of formamide [deionized]), 25 ml of 20 containing 50 μg / ml fish sperm DNA (Roche Diagnostics). X SSC, 20 ml of 10% blocking reagent, 1 ml of 10% sodium N-lauroyl sarcosine, 0.2 ml of 10% SDS, and 3.8 ml of water) and pre-high at 42 ° C for 1 hour Hybridization was performed. Next, after discarding this prehybridization solution, 10 μl of digoxigenin-labeled PCR amplified DNA (prepared in Example 11 was heat denatured in boiling water for 5 minutes and then rapidly cooled in ice water. 2 ml of a standard hybridization buffer containing formamide was added, and hybridization was performed overnight at 42 ° C. The nylon membrane was removed from the hybridization bag, and the nylon membrane was washed twice for 5 minutes at room temperature using 2 × SSC containing 0.1% SDS. Subsequently, the nylon membrane was washed twice at 68 ° C. for 15 minutes using 1 × SSC containing 0.1% SDS. The nylon membrane was rinsed with a maleic acid buffer containing 0.3% Tween 20 for 1 minute, then immersed in a blocking solution and gently shaken for 30 minutes. Next, the nylon membrane was immersed in 50 ml of blocking solution containing 10 μl of alkaline phosphatase-labeled anti-digoxigenin antibody and gently shaken for 30 minutes. Thereafter, this nylon membrane was washed twice with a maleic acid buffer containing 0.3% Tween 20 for 15 minutes and then immersed in a detection buffer for 2 minutes to equilibrate. The nylon membrane was placed in a petri dish with the colony side up, and 10 ml of a newly prepared chromogenic substrate solution was added thereto and allowed to stand in the dark for several hours. After confirming the color development of the colonies, the nylon membrane was washed with TE buffer and air-dried in the dark.

上述のコロニーハイブリダイゼーションによって陽性と判断されたコロニーを、元の寒天培地から拾い上げ、50μg/mlアンピシリンを含む50mlのLB培地に植菌して、37℃で一晩振盪培養した。この培養液から菌体を集め、実施例10で用いた方法によってプラスミドを調製した。Sac Iを用いて得られたプラスミドをpASC2、Kpn Iを用いて得られたプラスミドをpAKP1、Sma Iを用いて得られたプラスミドをpASM3、及びBamH Iを用いて得られたプラスミドをpABM11と命名した。また、これらのプラスミドの挿入DNAの向きを変えたプラスミドを作製し、それぞれ、pASC2R、pAKP1R、pASM3R、及びpABM11Rと命名した。   Colonies determined to be positive by the above-described colony hybridization were picked up from the original agar medium, inoculated into 50 ml of LB medium containing 50 μg / ml ampicillin, and cultured with shaking at 37 ° C. overnight. Bacteria were collected from this culture and a plasmid was prepared by the method used in Example 10. The plasmid obtained using Sac I is named pASC2, the plasmid obtained using Kpn I is named pAKP1, the plasmid obtained using Sma I is named pASM3, and the plasmid obtained using BamHI is named pABM11. did. In addition, plasmids with different orientations of the inserted DNA of these plasmids were prepared and named pASC2R, pAKP1R, pASM3R, and pABM11R, respectively.

[アミダーゼ遺伝子の塩基配列決定]
実施例13で得られた各種プラスミドを種々の制限酵素で消化し、アガロースゲル電気泳動によって分析することによって、挿入DNA部分の制限酵素地図を作成した。その結果、図9に示したように、クローニングされた各DNAフラグメントの位置関係が明らかになった。すべてのDNAフラグメントに共通して存在するDNA領域における制限酵素パターンと実施例10で得られたPCRによって増幅されたDNAの塩基配列(配列番号7)から求められた制限酵素パターンを比較することによって、アミダーゼ遺伝子の位置と方向は、図9に示したようであると推定された。そこで、この近傍の塩基配列を決定した結果、配列番号9に示したアミダーゼ遺伝子の全塩基配列が求められた。この塩基配列によってコードされるアミノ酸配列(配列番号10)について、DDBJ(日本DNAデータバンク)のFASTA(相同性検索ソフトウェア)によってホモロジー検索を行った結果、最も高いホモロジーを有するものは、Rhodococcus rhodochrous J1由来のアミダーゼであり、このアミダーゼは本願配列番号10のアミノ酸配列に対して63.7%のホモロジーを示した。
[Determining the base sequence of the amidase gene]
The various plasmids obtained in Example 13 were digested with various restriction enzymes and analyzed by agarose gel electrophoresis to prepare a restriction enzyme map of the inserted DNA portion. As a result, as shown in FIG. 9, the positional relationship of each cloned DNA fragment was clarified. By comparing the restriction enzyme pattern in the DNA region that is common to all DNA fragments and the restriction enzyme pattern obtained from the base sequence (SEQ ID NO: 7) of the DNA amplified by PCR obtained in Example 10 The position and direction of the amidase gene were estimated as shown in FIG. Therefore, as a result of determining the base sequence in the vicinity, the entire base sequence of the amidase gene shown in SEQ ID NO: 9 was determined. As a result of homology search performed by FASTA (homology search software) of DDBJ (Japan DNA Data Bank) for the amino acid sequence (SEQ ID NO: 10) encoded by this base sequence, the one having the highest homology is Rhodococcus rhodochrous J1 This amidase showed 63.7% homology to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10 of the present application.

なお、国際公開2004/083423号パンフレットに記載されているシュードノカルディア・サーモフィラのアミダーゼのアミノ酸配列は、本願配列番号10のアミノ酸配列に対して85.6%のホモロジーを示した。ただし、図2に示したように、両アミノ酸配列はN末端側の約20アミノ酸残基が一致しているものの、その後の約70アミノ酸残基の広い領域にわたって、配列が異なっており、別の酵素であることが明らかになった。また、本願配列番号10のアミノ酸配列中には、タンパク質レベルで決定されたN末端アミノ酸配列及び内部アミノ酸配列が見出された(図2の網掛けを施したアミノ酸配列)。このことから、本願配列番号9の塩基配列が、シュードノカルディア・サーモフィラから精製されたアミダーゼタンパク質をコードするものであることが確認された。   The amino acid sequence of Pseudonocardia thermophila amidase described in International Publication No. 2004/083423 pamphlet showed 85.6% homology to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10 of the present application. However, as shown in FIG. 2, although both amino acid sequences are identical in about 20 amino acid residues on the N-terminal side, the sequences are different over a wide region of about 70 amino acid residues thereafter. It became clear that it was an enzyme. In addition, the N-terminal amino acid sequence determined at the protein level and the internal amino acid sequence were found in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10 of the present application (amino acid sequence subjected to shading in FIG. 2). From this, it was confirmed that the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 9 of the present application encodes an amidase protein purified from Pseudocardia thermophila.

[アミダーゼ遺伝子の大腸菌での発現]
上述のクローニングされたアミダーゼ遺伝子を発現ベクターに組み込むために、PCRのフォワードプライマー(配列番号11)とリバースプライマー(配列番号12)を合成した。PCRは次のようにして行った。氷冷した0.2ml容のPCR用チューブに、0.5μl(2.5U)のTaq DNAポリメラーゼ(タカラバイオ)、5μlの10倍濃度反応バッファー、4μlのdNTP混合液(各2.5mM)、1.8ngのプラスミドpASM3(実施例13で得られたもの)、10pmolの上のフォワードプライマー、10pmolの上のリバースプライマー及び2.5μlのジメチルスルホキシドを入れ、水を加えて50μlにした。これをPCR装置にセットし、94℃で5分間の処理によってDNAを変性させた後、30回の温度サイクル(94℃で60秒間の変性ステップ、45℃で30秒間のアニーリングステップ、及び68℃で120秒間の伸長反応ステップ)によってDNAを増幅し、最後に68℃で2分間の処理によって反応を完結させた。反応終了後、反応液を1%アガロースゲル電気泳動にかけ、約1600bpのDNAフラグメントを含むゲルを切り出し、QIAquickゲル抽出キット(キアゲン)を用いて、切り出したゲルからDNAを抽出した。
[Expression of amidase gene in E. coli]
In order to incorporate the above cloned amidase gene into an expression vector, a PCR forward primer (SEQ ID NO: 11) and reverse primer (SEQ ID NO: 12) were synthesized. PCR was performed as follows. In an ice-cooled 0.2 ml PCR tube, 0.5 μl (2.5 U) Taq DNA polymerase (Takara Bio), 5 μl of 10-fold concentration reaction buffer, 4 μl of dNTP mixture (2.5 mM each), 1.8 ng of plasmid pASM3 (obtained in Example 13), 10 pmol of forward primer, 10 pmol of reverse primer and 2.5 μl of dimethyl sulfoxide were added, and water was added to 50 μl. This was set in a PCR device and the DNA was denatured by treatment at 94 ° C. for 5 minutes, followed by 30 temperature cycles (denaturation step at 94 ° C. for 60 seconds, annealing step at 45 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. The DNA was amplified by a 120 second extension reaction step) and finally the reaction was completed by treatment at 68 ° C. for 2 minutes. After completion of the reaction, the reaction solution was subjected to 1% agarose gel electrophoresis, a gel containing about 1600 bp DNA fragment was excised, and DNA was extracted from the excised gel using a QIAquick gel extraction kit (Qiagen).

上述のPCRによって増幅されたDNAを、次のようにしてpGEM-T Vector(プロメガ)に組み込んだ。エッペンドルフチューブに、5μlの2倍濃度ラピッドライゲーションバッファー、1μl(50ng)のpGEM-T Vector、3μlの上で得られたPCRによって増幅されたDNA、及び1μl(3U)のT4 DNAリガーゼを入れ、室温で1時間反応させた。この反応液の5μlを、100μlの大腸菌JM109コンピテントセル(タカラバイオ)に加え、氷中に30分間置いた後、42℃で45秒間の熱処理をした。その後、氷冷し、900μlのSOC培地(2%トリプトン、0.5%酵母エキス、10mM NaCl、2.5mM KCl、10mM MgSO、10mM MgCl、20mMグルコース)を加えた後、それを37℃で1時間ゆっくり振盪した。このうちの100μlを、選択寒天培地(50μg/mlアンピシリン、0.5mM IPTG、及び40μg/ml X−galを含むLB寒天培地)に塗布し、これを37℃で一晩保温した。選択寒天培地上に現れた白色コロニーを、50μg/mlアンピシリンを含む50mlのLB培地に植菌し、37℃で一晩振盪培養した。この培養液から菌体を集め、実施例10で用いた方法によってその菌体からプラスミドを調製した。このようにして得られたプラスミドをpGEM-fPTAMと命名した。 The DNA amplified by the above PCR was incorporated into pGEM-T Vector (Promega) as follows. In an Eppendorf tube, place 5 μl of 2 × rapid ligation buffer, 1 μl (50 ng) of pGEM-T Vector, 3 μl of DNA amplified by PCR, and 1 μl (3 U) of T4 DNA ligase at room temperature For 1 hour. 5 μl of this reaction solution was added to 100 μl of E. coli JM109 competent cell (Takara Bio), and placed in ice for 30 minutes, followed by heat treatment at 42 ° C. for 45 seconds. Thereafter, it was ice-cooled, and 900 μl of SOC medium (2% tryptone, 0.5% yeast extract, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgSO 4 , 10 mM MgCl 2 , 20 mM glucose) was added, and then it was added at 37 ° C. Shake slowly for 1 hour. 100 μl of this was applied to a selective agar medium (LB agar medium containing 50 μg / ml ampicillin, 0.5 mM IPTG, and 40 μg / ml X-gal), and this was incubated at 37 ° C. overnight. White colonies that appeared on the selective agar medium were inoculated into 50 ml of LB medium containing 50 μg / ml ampicillin and cultured overnight at 37 ° C. with shaking. Bacteria were collected from this culture and a plasmid was prepared from the cells by the method used in Example 10. The plasmid thus obtained was named pGEM-fPTAM.

プラスミドpGEM-fPTAMをTEバッファー(10mM Tris−HClバッファー[pH8.0]、1mM EDTA)で100倍希釈し、この1μlを、100μlの大腸菌BL21(DE3)コンピテントセル(Novagen)に加え、氷中に30分間置いた後、42℃で45秒間の熱処理をした。その後、氷冷し、900μlのSOC培地を加え、37℃で1時間ゆっくり振盪した。このうちの100μlを、50μg/mlアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布し、これを37℃で一晩保温した。この寒天培地に出現したコロニーを、100ml容のバッフル付三角フラスコ中の50μg/mlアンピシリンを含む20mlのLB培地に植菌し、37℃で振盪培養した。A600が0.6になった時点で、終濃度0.4mMになるようにIPTG(イソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド)を加え、さらに37℃で5時間振盪培養した。培養液を遠心(16krpm、10min、4℃)して集菌し、得られた菌体を100mMリン酸カリウムバッファー(pH7.5)に懸濁した。 Plasmid pGEM-fPTAM was diluted 100-fold with TE buffer (10 mM Tris-HCl buffer [pH 8.0], 1 mM EDTA), 1 μl of this was added to 100 μl of E. coli BL21 (DE3) competent cell (Novagen), and in ice And then heat-treated at 42 ° C. for 45 seconds. Thereafter, the mixture was ice-cooled, 900 μl of SOC medium was added, and the mixture was gently shaken at 37 ° C. for 1 hour. 100 μl of this was applied to an LB agar medium containing 50 μg / ml ampicillin, and this was incubated at 37 ° C. overnight. Colonies that appeared on the agar medium were inoculated into 20 ml of LB medium containing 50 μg / ml ampicillin in a 100 ml baffled Erlenmeyer flask and cultured at 37 ° C. with shaking. When A600 reached 0.6, IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) was added to a final concentration of 0.4 mM, and the mixture was further cultured with shaking at 37 ° C. for 5 hours. The culture was collected by centrifugation (16 krpm, 10 min, 4 ° C.), and the obtained cells were suspended in 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5).

前述の菌体懸濁液の適当量をエッペンドルフチューブにとり、100mMリン酸カリウムバッファー(pH7.5)を加えて全量を487.5μlにし、50℃の水浴中で5分間保温した。これに12.5μlの20%DL−メチオニンアミド塩酸塩を添加し、50℃の水浴中で20分間反応させた。100μlの2N塩酸を加えることによって反応を停止させた後、それを遠心(16krpm、5min、20℃)することによって得られた上清をHPLC(水/アセトニトリル/TFA=950/50/1)によって分析した。その結果、1gの湿菌体当たり278Uのアミダーゼ活性が得られた。それに対して、元のシュードノカルディア・サーモフィラ JCM3095の湿菌体1g当たりのアミダーゼ活性は、同じ条件で分析したとき、138Uであった。すなわち、アミダーゼ遺伝子を大腸菌で高発現させることによって、元の菌の約2倍のアミダーゼ活性を得ることができた。   An appropriate amount of the above-mentioned bacterial cell suspension was placed in an Eppendorf tube, 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) was added to make the total amount 487.5 μl, and the mixture was kept in a 50 ° C. water bath for 5 minutes. To this, 12.5 μl of 20% DL-methionine amide hydrochloride was added and reacted in a 50 ° C. water bath for 20 minutes. After stopping the reaction by adding 100 μl of 2N hydrochloric acid, the supernatant obtained by centrifuging it (16 krpm, 5 min, 20 ° C.) was purified by HPLC (water / acetonitrile / TFA = 950/50/1). analyzed. As a result, 278 U of amidase activity was obtained per 1 g of wet cells. In contrast, the amidase activity per gram of wet cells of the original Pseudonocardia thermophila JCM3095 was 138 U when analyzed under the same conditions. That is, by highly expressing the amidase gene in Escherichia coli, an amidase activity approximately twice that of the original bacterium could be obtained.

国際公開2004/083423号パンフレットには、本発明と同じ微生物であるシュードノカルディア・サーモフィラ由来のアミダーゼが記載されている。しかしながら、このアミダーゼは、構成酵素であるとされ、その酵素活性は、メチオニンアミドを基質としたとき、HMB−アミド(2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミド)よりも約2.5倍高いと記載されている。一方、本発明のアミダーゼは、同じくシュードノカルディア・サーモフィラ由来であるが、誘導酵素であり、その酵素活性は、前者の酵素とは逆に、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミド(HMB−アミド)を基質としたとき、メチオニンアミドよりも約12倍も高いことが明らかになった。したがって、本発明のアミダーゼは、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドからの2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸(HMBA)の生産に有利である。   International Publication No. 2004/083423 describes an amidase derived from Pseudonocardia thermophila, which is the same microorganism as the present invention. However, this amidase is considered to be a constitutive enzyme, and its enzyme activity is described as about 2.5 times higher than that of HMB-amide (2-hydroxy-4-methylthiobutyramide) when methionine amide is used as a substrate. Has been. On the other hand, the amidase of the present invention is also derived from Pseudocardia thermophila, but is an inducing enzyme, and its enzyme activity, contrary to the former enzyme, is 2-hydroxy-4-methylthiobutyramide (HMB- It was found that when amide) was used as a substrate, it was about 12 times higher than methionine amide. Therefore, the amidase of the present invention is advantageous for producing 2-hydroxy-4-methylthiobutyric acid (HMBA) from 2-hydroxy-4-methylthiobutyramide.

さらに、アミダーゼの遺伝子をクローニングして、塩基配列を決定した結果、両アミダーゼのアミノ酸配列は、N末端側の約20アミノ酸残基は一致していたが、その後の約70アミノ酸残基の広い範囲にわたって、配列が異なっており、別の酵素であることが明らかになった(図2)。   Furthermore, as a result of cloning the amidase gene and determining the base sequence, the amino acid sequences of both amidases were identical in about 20 amino acid residues on the N-terminal side, but thereafter a wide range of about 70 amino acid residues. Over time, the sequence was different and was revealed to be another enzyme (FIG. 2).

これまでに種々のアミダーゼが、いろいろな微生物において見出されているが、それらのアミダーゼは、アミドの加水分解で生じるアンモニアによって活性が強く阻害される(M.J.Woods et al., 1979, Biochim. Biophys. Acta 567:225-237)という致命的な問題があった。それに対して、本発明のアミダーゼは、アンモニアによって活性が阻害されにくいという性質をもっていることが明らかになった。したがって、本発明のアミダーゼは、アミドからカルボン酸を工業的に生産する場合等に非常に有利であるといえる。   To date, various amidases have been found in various microorganisms, and these amidases are strongly inhibited by ammonia produced by hydrolysis of amides (MJ Woods et al., 1979, Biochim. Biophys). Acta 567: 225-237). On the other hand, it has been clarified that the amidase of the present invention has a property that its activity is hardly inhibited by ammonia. Therefore, it can be said that the amidase of the present invention is very advantageous when industrially producing carboxylic acid from amide.

pH7.5での菌体反応におけるアンモニアの影響を示す図である。●は本発明のシュードノカルディア・サーモフィラJCM3095菌体、○はコントロールとして用いたRhodococcus rhodochrous IFO 15564菌体の場合である。It is a figure which shows the influence of ammonia in the microbial cell reaction in pH7.5. ● is for Pseudonocardia thermophila JCM3095 cells of the present invention, and ○ is for Rhodococcus rhodochrous IFO 15564 cells used as controls. 本発明のアミダーゼのアミノ酸配列(Nisso)と国際公開2004/083423号パンフレット記載のアミダーゼのアミノ酸配列(Degussa)とを比較した図である。網掛けを施したアミノ酸配列は、タンパク質レベルで決定されたN末端アミノ酸配列又は内部アミノ酸配列である。It is the figure which compared the amino acid sequence (Nisso) of the amidase of this invention, and the amino acid sequence (Degussa) of the amidase of international publication 2004/083423 pamphlet. The shaded amino acid sequence is the N-terminal amino acid sequence or internal amino acid sequence determined at the protein level. pH9.0での菌体反応におけるアンモニアの影響を示す図である。●は本発明のシュードノカルディア・サーモフィラJCM3095菌体、○はコントロールとして用いたRhodococcus rhodochrous IFO 15564菌体の場合である。It is a figure which shows the influence of ammonia in the microbial cell reaction in pH 9.0. ● is for Pseudonocardia thermophila JCM3095 cells of the present invention, and ○ is for Rhodococcus rhodochrous IFO 15564 cells used as controls. アミダーゼの各精製段階での活性画分をSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって分析した図である。レーン1は細胞抽出液、レーン2は硫安塩析画分、レーン3はフェニルセファロース活性画分、レーン4はDEAEセファロース活性画分、レーン5はゲル濾過活性画分、及びレーンMは分子質量マーカーである。It is the figure which analyzed the active fraction in each purification step of amidase by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. Lane 1 is the cell extract, lane 2 is the ammonium sulfate salting out fraction, lane 3 is the phenyl sepharose active fraction, lane 4 is the DEAE sepharose active fraction, lane 5 is the gel filtration active fraction, and lane M is the molecular mass marker. It is. 精製アミダーゼを用いた酵素反応における温度の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the temperature in the enzyme reaction using purified amidase. 精製アミダーゼの熱安定性を示す図である。It is a figure which shows the thermostability of purified amidase. 精製アミダーゼを用いた酵素反応におけるpHの影響を示す図である。◇は酢酸ナトリウムバッファー、●はリン酸カリウムバッファー、△はTris−HClバッファー、及び■は塩化アンモニウムバッファーを用いた場合である。It is a figure which shows the influence of pH in the enzyme reaction using purified amidase. ◇ is when sodium acetate buffer is used, ● is when potassium phosphate buffer is used, Δ is when Tris-HCl buffer is used, and ■ is when ammonium chloride buffer is used. 精製アミダーゼを用いた酵素反応におけるアンモニアの影響を示す図である。●は30℃、▲は40℃、及び■は50℃の場合である。It is a figure which shows the influence of ammonia in the enzyme reaction using purified amidase. ● represents 30 ° C, ▲ represents 40 ° C, and ■ represents 50 ° C. アミダーゼ遺伝子を含むDNAフラグメントの制限酵素地図である。pAKP1はKpn Iフラグメント、pASM3はSma Iフラグメント、pASC2RはSac Iフラグメント、及びpABM11はBamH Iフラグメントを含むプラスミドである。白抜き矢印はアミダーゼ遺伝子の位置と方向を示している。It is a restriction map of a DNA fragment containing an amidase gene. pAKP1 is a plasmid containing a Kpn I fragment, pASM3 is a Sma I fragment, pASC2R is a Sac I fragment, and pABM11 is a BamH I fragment. Open arrows indicate the position and direction of the amidase gene.

Claims (17)

以下の(a)〜(f)のすべての性質を有することを特徴とするアミダーゼ。
(a)pH9.0の反応条件において、0.2Mアンモニア存在下でも、アンモニア非存在下の50%以上のアミダーゼ活性を示す。
(b)メチオニンアミドよりも、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドに対して、より高い比活性を示す。
(c)SDS−PAGE上での、みかけの分子質量が53kDaである。
(d)活性の至適温度が60から70℃である。
(e)中性付近のpHにおいて、60℃以下の温度で安定である。
(f)pH5.5〜pH10.0の広いpH範囲で高い活性を示す。
An amidase characterized by having all the following properties (a) to (f):
(A) Under reaction conditions of pH 9.0, 50% or more amidase activity in the absence of ammonia is exhibited even in the presence of 0.2 M ammonia.
(B) It shows higher specific activity with respect to 2-hydroxy-4-methylthiobutyramide than methionine amide.
(C) The apparent molecular mass on SDS-PAGE is 53 kDa.
(D) The optimum temperature of activity is 60 to 70 ° C.
(E) It is stable at a temperature of 60 ° C. or lower at a neutral pH.
(F) High activity in a wide pH range of pH 5.5 to pH 10.0.
シュードノカルディア・サーモフィラ(Pseudonocardia thermophila)に由来することを特徴とする請求項1記載のアミダーゼ。 The amidase according to claim 1, which is derived from Pseudonocardia thermophila. 下記(g)又は(h)に示すタンパク質。
(g)配列番号10に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質。
(h)配列番号10に示されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質。
The protein shown in the following (g) or (h).
(G) A protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10.
(H) A protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10, and having amidase activity.
下記(i)又は(j)に示すタンパク質。
(i)配列番号10に示されるアミノ酸配列の24〜95位のアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなり、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質。
(j)配列番号10に示されるアミノ酸配列の24〜95位のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなり、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質。
The protein shown in the following (i) or (j).
(I) A protein comprising an amino acid sequence comprising the amino acid sequence at positions 24 to 95 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 and having amidase activity.
(J) It consists of an amino acid sequence comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of positions 24 to 95 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10, and has amidase activity protein.
以下の(a)及び(b)の性質を有することを特徴とする請求項3〜4のいずれか記載のタンパク質。
(a)pH9.0の反応条件において、0.2Mアンモニア存在下でも、アンモニア非存在下の50%以上のアミダーゼ活性を示す。
(b)メチオニンアミドよりも、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドに対して、より高い比活性を示す。
The protein according to any one of claims 3 to 4, which has the following properties (a) and (b).
(A) Under reaction conditions of pH 9.0, 50% or more amidase activity in the absence of ammonia is exhibited even in the presence of 0.2 M ammonia.
(B) It shows higher specific activity with respect to 2-hydroxy-4-methylthiobutyramide than methionine amide.
以下の(c)〜(f)のすべての性質を有することを特徴とする請求項3〜5のいずれか記載のタンパク質。
(c)SDS−PAGE上での、みかけの分子質量が53kDaである。
(d)活性の至適温度が60から70℃である。
(e)中性付近のpHにおいて、60℃以下の温度で安定である。
(f)pH5.5〜pH10.0の広いpH範囲で高い活性を示す。
The protein according to any one of claims 3 to 5, which has all the following properties (c) to (f).
(C) The apparent molecular mass on SDS-PAGE is 53 kDa.
(D) The optimum temperature of activity is 60 to 70 ° C.
(E) It is stable at a temperature of 60 ° C. or lower at a neutral pH.
(F) High activity in a wide pH range of pH 5.5 to pH 10.0.
シュードノカルディア・サーモフィラに由来することを特徴とする請求項3〜6のいずれか記載のタンパク質。 The protein according to any one of claims 3 to 6, which is derived from Pseudocardia thermophila. 請求項3〜7のいずれか記載のタンパク質をコードするアミダーゼ遺伝子DNA。 Amidase gene DNA encoding the protein according to any one of claims 3 to 7. 下記(k)又は(l)に示すアミダーゼ遺伝子DNA。
(k)配列番号9に示される塩基配列からなるアミダーゼ遺伝子DNA。
(l)配列番号9に示される塩基配列において、1若しくは数個の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列からなり、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質をコードするアミダーゼ遺伝子DNA。
Amidase gene DNA shown in the following (k) or (l).
(K) Amidase gene DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 9.
(L) Amidase gene DNA comprising a base sequence in which one or several bases are deleted, substituted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 9 and encoding a protein having amidase activity.
配列番号9に示される塩基配列からなるDNAに対して相補的な配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつアミダーゼ活性を有するタンパク質をコードするアミダーゼ遺伝子DNA。 An amidase gene DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA comprising a sequence complementary to the DNA comprising the base sequence shown in SEQ ID NO: 9 and encodes a protein having amidase activity. アミダーゼ活性を有するタンパク質が、以下の(a)及び(b)の性質を有するタンパク質であることを特徴とする請求項9又は10記載のアミダーゼ遺伝子DNA。
(a)pH9.0の反応条件において、0.2Mアンモニア存在下でも、アンモニア非存在下の50%以上のアミダーゼ活性を示す。
(b)メチオニンアミドよりも、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチルアミドに対して、より高い比活性を示す。
The amidase gene DNA according to claim 9 or 10, wherein the protein having amidase activity is a protein having the following properties (a) and (b):
(A) Under reaction conditions of pH 9.0, 50% or more amidase activity in the absence of ammonia is exhibited even in the presence of 0.2 M ammonia.
(B) It shows higher specific activity with respect to 2-hydroxy-4-methylthiobutyramide than methionine amide.
アミダーゼ活性を有するタンパク質が、以下の(c)〜(f)のすべての性質を有するタンパク質であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか記載のアミダーゼ遺伝子DNA。
(c)SDS−PAGE上での、みかけの分子質量が53kDaである。
(d)活性の至適温度が60から70℃である。
(e)中性付近のpHにおいて、60℃以下の温度で安定である。
(f)pH5.5〜pH10.0の広いpH範囲で高い活性を示す。
The amidase gene DNA according to any one of claims 9 to 11, wherein the protein having amidase activity is a protein having all the following properties (c) to (f):
(C) The apparent molecular mass on SDS-PAGE is 53 kDa.
(D) The optimum temperature of activity is 60 to 70 ° C.
(E) It is stable at a temperature of 60 ° C. or lower at a neutral pH.
(F) High activity in a wide pH range of pH 5.5 to pH 10.0.
アミダーゼ活性を有するタンパク質が、シュードノカルディア・サーモフィラに由来することを特徴とする請求項9〜12のいずれか記載のアミダーゼ遺伝子DNA。 The amidase gene DNA according to any one of claims 9 to 12, wherein the protein having amidase activity is derived from Pseudonocardia thermophila. 請求項8〜13のいずれか記載のアミダーゼ遺伝子DNAが組み込まれた組換えベクター。 A recombinant vector in which the amidase gene DNA according to any one of claims 8 to 13 is incorporated. 請求項14記載の組換えベクターが導入されたことを特徴とする形質転換微生物。 A transformed microorganism, wherein the recombinant vector according to claim 14 is introduced. 請求項1若しくは2記載のアミダーゼ又はその生産菌若しくはその処理物、あるいは、請求項3〜7のいずれか記載のタンパク質又は請求項15記載の形質転換微生物若しくはその処理物を、アミドに作用させることを特徴とするカルボン酸の製造方法。 The amidase according to claim 1 or 2 or a production bacterium thereof or a processed product thereof, or the protein according to any one of claims 3 to 7, or the transformed microorganism according to claim 15 or a processed product thereof are allowed to act on an amide. A process for producing a carboxylic acid characterized by アミドがα−アミノ酸アミド又はα−ヒドロキシ酸アミドであり、カルボン酸がα−アミノ酸又はα−ヒドロキシ酸であることを特徴とする請求項16記載のカルボン酸の製造方法。
The method for producing a carboxylic acid according to claim 16, wherein the amide is an α-amino acid amide or an α-hydroxy acid amide, and the carboxylic acid is an α-amino acid or an α-hydroxy acid.
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