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JP6064183B2 - Reductase gene amplification primer set and reductase gene acquisition method - Google Patents

Reductase gene amplification primer set and reductase gene acquisition method Download PDF

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JP6064183B2
JP6064183B2 JP2013040378A JP2013040378A JP6064183B2 JP 6064183 B2 JP6064183 B2 JP 6064183B2 JP 2013040378 A JP2013040378 A JP 2013040378A JP 2013040378 A JP2013040378 A JP 2013040378A JP 6064183 B2 JP6064183 B2 JP 6064183B2
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伸哉 伊藤
純司 黒川
純司 黒川
朝子 弘之
弘之 朝子
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Description

本発明は、還元酵素をコードする核酸を取得する方法、及び、当該方法により得られる還元酵素をコードする核酸等に関する。   The present invention relates to a method for obtaining a nucleic acid encoding a reductase, a nucleic acid encoding a reductase obtained by the method, and the like.

還元酵素は、基質を還元する能力を有し、近年、例えば、医農薬の有効成分となる化合物やその中間体等を製造する為の有機合成反応に利用されている。例えば、特許文献1には、ライフソニア(Leifsonia sp.)属の微生物から還元酵素をコードする核酸をクローニングし、当該還元酵素を発現する形質転換体を用いて光学活性アルコールを製造する方法が開示されている。
このような工業的に利用される還元酵素としては、温度、pH、溶媒、圧力等に対する安定性が高いことが望ましい。例えば、有機溶媒に対する安定性が高いと、反応時間の短縮や反応効率の向上が期待できる。また、温度に対する安定性(即ち、熱安定性)が高いと、反応温度を高くすることが可能となり、反応速度を高めるだけでなく、反応中の還元酵素の失活を軽減することができる。
Reductase has the ability to reduce a substrate, and has recently been used in organic synthesis reactions for producing, for example, compounds that are active ingredients of medicines and agricultural chemicals and intermediates thereof. For example, Patent Document 1 discloses a method for producing an optically active alcohol by cloning a nucleic acid encoding a reductase from a microorganism belonging to the genus Leifsonia sp. And using a transformant expressing the reductase. Has been.
Such industrially utilized reductase desirably has high stability with respect to temperature, pH, solvent, pressure and the like. For example, when the stability to an organic solvent is high, shortening of the reaction time and improvement of the reaction efficiency can be expected. Moreover, when the stability with respect to temperature (that is, thermal stability) is high, it becomes possible to increase the reaction temperature, not only increase the reaction rate, but also reduce the deactivation of the reductase during the reaction.

特開2004−261042号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-261042

従来のスクリーニング方法によって微生物から目的の還元酵素を見出すには、純粋培養が可能な微生物を培養し、標的とする特定の基質を分解又は変換する微生物をスクリーニングする必要があった。純粋培養可能な微生物は土壌等の環境中に存在する全微生物の1%足らずであると言われていることから、従来のスクリーニング法であると還元酵素のスクリーニング源は環境中の微生物の約1%しかないことになる。また、上記の従来のスクリーニング法では、種類の異なる多数の微生物を各々に適した条件で培養する必要があり、かなりの労力と時間を要する場合がある。   In order to find a target reductase from microorganisms by a conventional screening method, it is necessary to culture microorganisms that can be purely cultured and to screen microorganisms that degrade or convert a specific target substrate. Since purely culturable microorganisms are said to be less than 1% of all microorganisms present in the environment such as soil, in the conventional screening method, the screening source of reductase is about 1 of the microorganisms in the environment. Only%. Further, in the conventional screening method described above, it is necessary to culture a large number of different types of microorganisms under conditions suitable for each, which may require considerable labor and time.

本願発明は、還元酵素をコードする核酸を効率的に取得する方法、当該方法により取得され得る還元酵素をコードする核酸等を提供する。
すなわち、本発明は、
1.還元酵素をコードする核酸を取得する方法であって、
(1)配列番号1で示される塩基配列(5’−gaccggtccgcgatcgtvacmggmgsmg−3’)を有するオリゴヌクレオチド及び配列番号2で示される塩基配列(5’−cggtcactgggcggtrtabccrccrtcb−3’)を有するオリゴヌクレオチドをプライマーとして用い、DNA試料を鋳型として核酸増幅反応を行い、増幅産物を得る工程;
(2)前記増幅産物と、環状化すると宿主細胞において発現ベクターとして機能可能な二本鎖線状ベクターDNAとを、内在性3'-5'エキソヌクレアーゼ活性を有するDNAポリメラーゼの存在下で融合させて、前記増幅産物を含有する環状組換え発現ベクターを得る工程、ここで、前記二本鎖線状ベクターDNAを構成する2本の鎖の一方は、その5’末端に配列番号6で示される塩基配列(5’−accgcccagtga−3’)を有し、その3’末端に配列番号7で示される塩基配列(5’−atggctcagtacgacgtcgccgaccggtccgcgatcgt−3’)を有し、配列番号7で示される塩基配列にコードされるアミノ酸配列を宿主細胞において発現可能とする塩基配列と、宿主細胞において機能可能な複製起点またはその相補配列とを、配列番号7で示される塩基配列の5’上流に有する一本鎖DNAである;
(3)前記環状組換え発現ベクターを宿主細胞に導入し、形質転換体を得る工程;
(4)前記形質転換体又はその処理物が、基質を還元する活性を測定し、当該活性を有する形質転換体を選抜する工程;及び
(5)工程(4)で選抜された形質転換体から、前記活性を有する還元酵素をコードする核酸を得る工程;
を含む方法(以下、本発明核酸取得方法と記すこともある。);
2.前記一本鎖DNAが、その3’末端において、配列番号8で示される塩基配列(5’−aggagatatacat−3’)の3’下流に連続して配列番号7で示される塩基配列(5’−atggctcagtacgacgtcgccgaccggtccgcgatcgt−3’)を有する一本鎖DNAである前項1に記載の方法;
3.前記一本鎖DNAが、配列番号3で示される塩基配列を有する一本鎖DNAである前項1または2に記載の方法;
4.前記DNA試料が、環境サンプル由来の環境DNAである前項1から3のいずれか一項に記載の方法;
5.基質を還元する活性が、2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを2,2,2−トリフルオロ-1-フェニルエタノールに還元する活性である前項1から4のいずれか一項に記載の方法;
6.宿主細胞が大腸菌である前項1から5のいずれか一項に記載の方法;
7.配列番号1で示される塩基配列(5’‐gaccggtccgcgatcgtvacmggmgsmg−3’)を有するオリゴヌクレオチド及び配列番号2で示される塩基配列(5’−cggtcactgggcggtrtabccrccrtcb−3’)を有するオリゴヌクレオチドからなるプライマーセット(以下、本発明プライマーセットと記すことがある。);
8.環状化すると宿主細胞において発現ベクターとして機能可能な二本鎖線状ベクターDNAであって、当該DNAを構成する2本の鎖の一方が、その5’末端に配列番号6で示される塩基配列(5’−accgcccagtga−3’)を有し、その3’末端に配列番号7で示される塩基配列(5’−atggctcagtacgacgtcgccgaccggtccgcgatcgt−3’)を有し、配列番号7で示される塩基配列にコードされるアミノ酸配列を宿主細胞において発現可能とする塩基配列と、宿主細胞において機能可能な複製起点またはその相補配列とを、配列番号7で示される塩基配列の5’上流に有する一本鎖DNAである二本鎖線状ベクターDNA;
9.以下の群から選ばれるタンパク質:
(a)配列番号10、12、14、16、18、20、22、24、26または28のいずれかで示されるアミノ酸配列を有するタンパク質;
(b)配列番号10、12、14、16、18、20、22、24、26または28のいずれかで示されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、挿入、置換もしくは付加されたアミノ酸配列を有し、2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを2,2,2−トリフルオロ-1-フェニルエタノールに還元する活性を有するタンパク質;及び
(c)配列番号10、12、14、16、18、20、22、24、26または28のいずれかで示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを2,2,2−トリフルオロ-1-フェニルエタノールに還元する活性を有するタンパク質;
10.前項9に記載のタンパク質をコードする核酸;
11.配列番号9、11、13、15、17、19、21、23、25または27のいずれかで示される塩基配列を有する前項10に記載の核酸;
12.前項10又は前項11に記載の核酸を含有する組換えベクター;
13.前項10又は前項11に記載の核酸の上流に、宿主細胞において機能可能なプロモーターが機能可能な形で結合されてなる前項12に記載の組換えベクター;
14.宿主細胞内で複製可能なベクターに、前項10又は前項11に記載の核酸を組込むことを特徴とするベクターの製造方法;
15.前項10もしくは前項11に記載の核酸又は前項12もしくは前項13に記載のベクターが宿主細胞に導入されてなる形質転換体(以下、本発明形質転換体と記すこともある。);
16.宿主細胞が大腸菌である前項15記載の形質転換体;及び
17.前項10もしくは前項11に記載の核酸又は前項12もしくは前項13に記載のベクターを宿主細胞に導入することを特徴とする形質転換体の製造方法;
等を提供する。
The present invention provides a method for efficiently obtaining a nucleic acid encoding a reductase, a nucleic acid encoding a reductase that can be obtained by the method, and the like.
That is, the present invention
1. A method for obtaining a nucleic acid encoding a reductase, comprising:
(1) An oligonucleotide having a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (5'-gaccgggtccgcgatgtgtacmggmgsmg-3 ') and an oligonucleotide having a base sequence represented by SEQ ID NO: 2 (5'-cggcactggggcggtrtabccrcccrtcb-3') are used as primers. Performing a nucleic acid amplification reaction using a DNA sample as a template to obtain an amplification product;
(2) The amplification product and a double-stranded linear vector DNA that can function as an expression vector in a host cell when circularized are fused in the presence of a DNA polymerase having an endogenous 3′-5 ′ exonuclease activity. , A step of obtaining a circular recombinant expression vector containing the amplification product, wherein one of the two strands constituting the double-stranded linear vector DNA is a base sequence represented by SEQ ID NO: 6 at its 5 ′ end (5'-accgcccagtga-3 '), having a base sequence represented by SEQ ID NO: 7 at its 3' end (5'-atggctcagtacgacgtcgccgaccgggtccgcgactgt-3 ') and encoded by the base sequence represented by SEQ ID NO: 7. A nucleotide sequence that enables expression of the amino acid sequence in the host cell, a replication origin that can function in the host cell, And its complementary sequence is single-stranded DNA having a 5 'upstream of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 7;
(3) introducing the circular recombinant expression vector into a host cell to obtain a transformant;
(4) a step of measuring the activity of the transformant or its treatment product to reduce a substrate and selecting a transformant having the activity; and (5) from the transformant selected in step (4). Obtaining a nucleic acid encoding the reductase having the activity;
(Hereinafter sometimes referred to as the nucleic acid obtaining method of the present invention);
2. The single-stranded DNA has, at its 3 ′ end, a base sequence represented by SEQ ID NO: 7 (3′-aggagagatacat-3 ′) continuously downstream of the base sequence represented by SEQ ID NO: 8 (5′-aggagatacatat-3 ′). 2. The method according to item 1 above, which is a single-stranded DNA having atggctcagtacgacgtcgccgaccgggtccgcgactcgt-3 ′);
3. 3. The method according to item 1 or 2 above, wherein the single-stranded DNA is a single-stranded DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 3;
4). 4. The method according to any one of items 1 to 3, wherein the DNA sample is environmental DNA derived from an environmental sample;
5. 5. The method according to any one of items 1 to 4 above, wherein the activity of reducing the substrate is an activity of reducing 2,2,2-trifluoroacetophenone to 2,2,2-trifluoro-1-phenylethanol;
6). 6. The method according to any one of 1 to 5 above, wherein the host cell is Escherichia coli;
7). A primer set consisting of an oligonucleotide having the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (5′-gaccgggtccgcgactgvaccmmgmgsmg-3 ′) and an oligonucleotide having the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 (5′-cgtcactggggcggtrtabccrcccrtcb-3 ′) May be referred to as the primer set of the present invention.);
8). A double-stranded linear vector DNA that can function as an expression vector in a host cell when circularized, and one of the two strands constituting the DNA has a nucleotide sequence (5) An amino acid encoded by the base sequence represented by SEQ ID NO: 7 and having the base sequence represented by SEQ ID NO: 7 at its 3 'end (5'-atggctcagtacgacgtcgccgaccgggtccgcgactgt-3') Two single-stranded DNAs that have a base sequence that allows expression of the sequence in a host cell and a replication origin that can function in the host cell or its complementary sequence 5 ′ upstream of the base sequence represented by SEQ ID NO: 7 Chain linear vector DNA;
9. A protein selected from the following group:
(A) a protein having an amino acid sequence represented by any of SEQ ID NOs: 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 or 28;
(B) In the amino acid sequence represented by any of SEQ ID NOs: 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 or 28, one or several amino acids are deleted, inserted, substituted or added. A protein having an amino acid sequence and having an activity of reducing 2,2,2-trifluoroacetophenone to 2,2,2-trifluoro-1-phenylethanol; and (c) SEQ ID NOs: 10, 12, 14, It has an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in any of 16, 18, 20, 22, 24, 26, or 28, and 2,2,2-trifluoroacetophenone is 2,2 , A protein having activity of reducing to 2-trifluoro-1-phenylethanol;
10. A nucleic acid encoding the protein according to item 9;
11. The nucleic acid according to item 10 above, which has a base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, or 27;
12 A recombinant vector containing the nucleic acid according to item 10 or 11;
13. 13. The recombinant vector according to item 12, wherein a promoter capable of functioning in a host cell is operably linked upstream of the nucleic acid according to item 10 or 11 above;
14 A method for producing a vector, wherein the nucleic acid according to item 10 or 11 is incorporated into a vector capable of replicating in a host cell;
15. A transformant obtained by introducing the nucleic acid according to the above item 10 or 11 or the vector according to the above item 12 or 13 into a host cell (hereinafter also referred to as the transformant of the present invention);
16. 16. The transformant according to 15 above, wherein the host cell is E. coli; A method for producing a transformant, which comprises introducing the nucleic acid according to item 10 or 11 or the vector according to item 12 or 13 into a host cell;
Etc.

本願発明により、還元酵素をコードする核酸の効率的な取得方法が提供可能となり、例えば、環境中に存在する微生物由来の環境DNAから取得される、有機溶媒に対する安定性や熱安定性に優れた還元酵素をコードする核酸等が提供可能となる。   The present invention makes it possible to provide an efficient method for obtaining a nucleic acid encoding a reductase. For example, it is obtained from an environmental DNA derived from a microorganism present in the environment, and is excellent in stability to organic solvents and thermal stability. Nucleic acids encoding reductases can be provided.

以下、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明プライマーセットについて説明する。
本発明プライマーセットは、配列番号1で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチド1及び配列番号2で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチド2からなる。
配列番号1:5’−GACCGGTCCGCGATCGTVACMGGMGSMG−3’
配列番号2:5’−CGGTCACTGGGCGGTRTABCCRCCRTCB−3’
ここで、Rはアデニン又はグアニン、Mはアデニン又はシトシン、Sはシトシン又はグアニン、Vはアデニン又はシトシン又はグアニン、Bはシトシン又はグアニン又はチミンを示す。
The primer set of the present invention will be described.
The primer set of the present invention comprises an oligonucleotide 1 having the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and an oligonucleotide 2 having the base sequence represented by SEQ ID NO: 2.
Sequence number 1: 5'-GACCGGTCCGCGATCGTVACMGGGMGSMMG-3 '
SEQ ID NO: 2: 5′-CGGTCACTGGGCGGTRTABCCRCCRTCB-3 ′
Here, R represents adenine or guanine, M represents adenine or cytosine, S represents cytosine or guanine, V represents adenine or cytosine or guanine, and B represents cytosine, guanine or thymine.

上記オリゴヌクレオチド1及びオリゴヌクレオチド2はそれぞれ、配列番号1又は2で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドの全ての組み合わせからなる混合物(ミックスオリゴヌクレオチド、縮重オリゴヌクレオチド)であることが好ましい。   Each of the oligonucleotide 1 and the oligonucleotide 2 is preferably a mixture (mixed oligonucleotide, degenerate oligonucleotide) composed of all combinations of oligonucleotides having the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 2.

上記オリゴヌクレオチド1としては配列番号1で示される塩基配列からなるオリゴヌクレオチドが挙げられ、上記オリゴヌクレオチド2としては配列番号2で示される塩基配列からなるオリゴヌクレオチドが挙げられる。また、上記オリゴヌクレオチド1及びオリゴヌクレオチド2は、上記配列番号1又は2で示される塩基配列の5’末端側に、制限酵素サイトを含む塩基配列等が付加されたオリゴヌクレオチドであってもよい。制限酵素サイト(制限酵素認識配列)は、当業者にとって公知の配列を適宜、選択することができる。また、制限酵素サイトの5’末端側にさらに数個の塩基を含んでもよい。制限酵素サイトのさらに5’末端側に付加する塩基の数としては、一般的には、3塩基以上あれば、制限酵素で効率よく切断することができ、適宜、所望の制限酵素が制限酵素サイトを効率的に切断できる塩基数を選択することができる。制限酵素による切断配列を含むように付加される塩基配列としては、還元酵素遺伝子に特異的であり、他の酵素遺伝子と相同性の少ない配列を選択することが望ましい。また、プライマーセットの各プライマーが互いにハイブリダイゼーションを起こさないように、還元酵素遺伝子に対するハイブリダイゼーション能を保持する範囲内で、末端配列が付加されることが好ましい。上記オリゴヌクレオチド1及びオリゴヌクレオチド2は、その配列の長さが15〜50塩基である一本鎖のオリゴヌクレオチドである。上記オリゴヌクレオチド1及びオリゴヌクレオチド2は、ミックスプライマー、縮重プライマーとして用いることができる。   Examples of the oligonucleotide 1 include an oligonucleotide having a base sequence represented by SEQ ID NO: 1, and examples of the oligonucleotide 2 include an oligonucleotide having a base sequence represented by SEQ ID NO: 2. Further, the oligonucleotide 1 and the oligonucleotide 2 may be oligonucleotides in which a base sequence including a restriction enzyme site or the like is added to the 5 ′ end side of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 2. As the restriction enzyme site (restriction enzyme recognition sequence), a sequence known to those skilled in the art can be appropriately selected. Further, several bases may be further included on the 5 'end side of the restriction enzyme site. In general, the number of bases added to the 5 ′ end of the restriction enzyme site is 3 or more bases so that the restriction enzyme site can be efficiently cleaved. The number of bases that can be efficiently cleaved can be selected. As a base sequence added so as to include a cleavage sequence by a restriction enzyme, it is desirable to select a sequence that is specific for the reductase gene and has little homology with other enzyme genes. Moreover, it is preferable that a terminal sequence is added within the range which maintains the hybridization ability with respect to a reductase gene so that each primer of a primer set may not mutually hybridize. The oligonucleotide 1 and the oligonucleotide 2 are single-stranded oligonucleotides having a sequence length of 15 to 50 bases. The oligonucleotide 1 and the oligonucleotide 2 can be used as a mix primer or a degenerate primer.

具体的には、本発明プライマーセットとしては、
配列番号1で示される塩基配列からなるオリゴヌクレオチド、及び、配列番号2で示される塩基配列からなるオリゴヌクレオチドからなるプライマーセットが挙げられる。
Specifically, as the primer set of the present invention,
A primer set consisting of an oligonucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and an oligonucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 can be mentioned.

本発明プライマーセットとしては、
配列番号1で示される塩基配列の5’末端側に、制限酵素サイトを含む塩基配列が付加されたオリゴヌクレオチド、及び、配列番号2に記載の塩基配列の5’末端側に、制限酵素サイトを含む塩基配列が付加されたオリゴヌクレオチドからなるプライマーセットを挙げることもできる。
As the primer set of the present invention,
An oligonucleotide having a base sequence containing a restriction enzyme site added to the 5 ′ end side of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and a restriction enzyme site on the 5 ′ end side of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 A primer set consisting of an oligonucleotide to which a base sequence is added can also be mentioned.

本発明のオリゴヌクレオチド及びプライマーセットによれば、還元酵素のアミノ酸配列をコードする核酸を効率的に取得できる。例えば、環境中に存在し単離培養の困難な微生物に由来する還元酵素のアミノ酸配列をコードする核酸も効率的に取得できる。本発明プライマーセットの各オリゴヌクレオチドの5’末端側に制限酵素サイトを含む塩基配列が付加されていると、取得した核酸のクローニングや、還元酵素をコードする核酸を含む組み換えベクターの構築等に便利である。   According to the oligonucleotide and primer set of the present invention, a nucleic acid encoding the amino acid sequence of a reductase can be efficiently obtained. For example, a nucleic acid that encodes the amino acid sequence of a reductase derived from a microorganism that exists in the environment and is difficult to isolate and culture can be efficiently obtained. When a nucleotide sequence containing a restriction enzyme site is added to the 5 ′ end of each oligonucleotide of the primer set of the present invention, it is convenient for cloning of the obtained nucleic acid or construction of a recombinant vector containing a nucleic acid encoding a reductase. It is.

本発明核酸取得方法について説明する。
本発明核酸取得方法は、還元酵素をコードする核酸を取得する方法であって、
(1)配列番号1で示される塩基配列(5’−gaccggtccgcgatcgtvacmggmgsmg−3’)を有するオリゴヌクレオチド及び配列番号2で示される塩基配列(5’−cggtcactgggcggtrtabccrccrtcb−3’)を有するオリゴヌクレオチドをプライマーとして用い、DNA試料を鋳型として核酸増幅反応を行い、増幅産物を得る工程;
(2)前記増幅産物と、環状化すると宿主細胞において発現ベクターとして機能可能な二本鎖線状ベクターDNAとを、内在性3'-5'エキソヌクレアーゼ活性を有するDNAポリメラーゼの存在下で融合させて、前記増幅産物を含有する環状組換え発現ベクターを得る工程、
ここで、前記二本鎖線状ベクターDNAを構成する2本の鎖の一方は、その5’末端に配列番号6で示される塩基配列(5’−accgcccagtga−3’)を有し、その3’末端に配列番号7で示される塩基配列(5’−atggctcagtacgacgtcgccgaccggtccgcgatcgt−3’)を有し、配列番号7で示される塩基配列にコードされるアミノ酸配列を宿主細胞において発現可能とする塩基配列と、宿主細胞において機能可能な複製起点またはその相補配列とを、配列番号7で示される塩基配列の5’上流に有する一本鎖DNAである;
(3)前記環状組換え発現ベクターを宿主細胞に導入し、形質転換体を得る工程;
(4)前記形質転換体又はその処理物が、基質を還元する活性を測定し、当該活性を有する形質転換体を選抜する工程;及び
(5)工程(4)で選抜された形質転換体から、前記活性を有する還元酵素をコードする核酸を得る工程;
を含む方法である。
The nucleic acid acquisition method of the present invention will be described.
The nucleic acid obtaining method of the present invention is a method for obtaining a nucleic acid encoding a reductase,
(1) An oligonucleotide having a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (5'-gaccgggtccgcgatgtgtacmgggmgsmg-3 ') and an oligonucleotide having a base sequence represented by SEQ ID NO: 2 (5'-cggcactggggcggtrtabccrcccrtcb-3') are used as primers. Performing a nucleic acid amplification reaction using a DNA sample as a template to obtain an amplification product;
(2) The amplification product and a double-stranded linear vector DNA that can function as an expression vector in a host cell when circularized are fused in the presence of a DNA polymerase having an endogenous 3′-5 ′ exonuclease activity. Obtaining a circular recombinant expression vector containing the amplification product,
Here, one of the two strands constituting the double-stranded linear vector DNA has the base sequence (5′-accgccccgtga-3 ′) represented by SEQ ID NO: 6 at its 5 ′ end, and the 3 ′ A base sequence having a base sequence represented by SEQ ID NO: 7 at its terminal (5'-atggctcagtacgacgtcgccgaccgggtccgcgactcgt-3 ') and an amino acid sequence encoded by the base sequence represented by SEQ ID NO: 7 can be expressed in a host cell; A single-stranded DNA having a replication origin that can function in a cell or its complementary sequence 5 ′ upstream of the base sequence represented by SEQ ID NO: 7;
(3) introducing the circular recombinant expression vector into a host cell to obtain a transformant;
(4) a step of measuring the activity of the transformant or its treatment product to reduce a substrate and selecting a transformant having the activity; and (5) from the transformant selected in step (4). Obtaining a nucleic acid encoding the reductase having the activity;
It is a method including.

上記(1)の工程は、本発明プライマーセットを用い、DNA試料を鋳型として、核酸増幅反応を行い、増幅産物を得る工程である。上記DNA試料としては、環境サンプル由来の環境DNAが挙げられる。   The step (1) is a step of performing a nucleic acid amplification reaction using the primer set of the present invention and a DNA sample as a template to obtain an amplification product. Examples of the DNA sample include environmental DNA derived from environmental samples.

本発明において「環境」とは、土壌、堆肥、汚泥、下水、河川、湖沼、海水、海底、昆虫、動物、及び植物の固体の組織内部及び表面、並びに、排泄物等、微生物の生育環境を意味する。「環境サンプル」とは、環境から採取されたサンプルであり、具体的には、土壌、堆肥等から採取されたサンプルが挙げられる。「環境DNA」とは環境サンプルから得られるDNAを意味する。環境DNAの抽出方法としては、例えば、5gの土壌サンプルを100mM Tris−HCl(pH8)、100mM sodium EDTA(pH8)、100mM sodium phosphate(pH8)、1.5M NaCl、及び1% hexadecyltrimethylammonium bromide(CTAB)を含む抽出溶液13.5mlと100μlのproteinase K(10mg/ml)を含む溶液に懸濁し、37℃で30分間振とうした後、20%SDS水溶液を1.5ml添加し、65℃、2時間抽出した後、クロロホルム/イソアミルアルコール処理を行って得られる上清液からDNAを取得する方法(Appl. Environ. Microbiol., 62(2):316,1996)や、土壌DNA抽出キット(ISOIL for Beads Beating、ニッポンジーン社製)を用いてそのマニュアルにしたがって調製する方法が挙げられ、環境サンプル中に存在する微生物中のDNAを抽出することができればいかなる手段を用いてもよい。   In the present invention, the “environment” refers to the living environment of microorganisms such as soil, compost, sludge, sewage, rivers, lakes, seawater, seabed, insects, animals and plants solid tissues and surfaces, and excreta. means. The “environmental sample” is a sample collected from the environment, and specifically includes a sample collected from soil, compost or the like. “Environmental DNA” means DNA obtained from an environmental sample. As a method for extracting environmental DNA, for example, 5 g of a soil sample is treated with 100 mM Tris-HCl (pH 8), 100 mM sodium EDTA (pH 8), 100 mM sodium phosphate (pH 8), 1.5 M NaCl, and 1% hexadethyryl ammonium bromide (CTAB). Suspended in a solution containing 13.5 ml of extraction solution containing 100 μl of proteinase K (10 mg / ml), shaken at 37 ° C. for 30 minutes, and then added with 1.5 ml of 20% SDS aqueous solution, at 65 ° C. for 2 hours. After extraction, a method for obtaining DNA from a supernatant obtained by treating with chloroform / isoamyl alcohol (Appl. Environ. Microbiol., 62 (2): 316, 1996) or a soil DNA extraction kit (ISOIL for Be ds Beating, include a method of preparing according to the manual using a Nippon Gene), may use any means if it is possible to extract the DNA in microorganisms present in environmental samples.

核酸増幅反応としては、当業者にとって公知の方法を用いることができ、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)が挙げられる。例えば、環境DNAを鋳型として、配列番号1で示される塩基配列からなるオリゴヌクレオチドと配列番号2で示される塩基配列からなるオリゴヌクレオチドからなるプライマーセットを用いてPCRを行い増幅産物を得る。PCRの条件としては、例えば、4種類のdNTPを各々200μM、2種類のオリゴヌクレオチドプライマーを各々80pmol、Taq polymeraseを0.5U及び鋳型となるDNA試料を混合した反応液を94℃で2分間保温した後、94℃で0.5分間次いで69℃で1分間次いで72℃で1分間の保温サイクルを40回行い、さらに72℃で10分間保温する条件が挙げられる。増幅産物が得られたことを確認する方法としては、アガロースゲル電気泳動法等が挙げられる。   As the nucleic acid amplification reaction, a method known to those skilled in the art can be used, and examples thereof include a polymerase chain reaction (PCR). For example, PCR is performed using an environmental DNA as a template and a primer set consisting of an oligonucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and an oligonucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 to obtain an amplification product. As PCR conditions, for example, 200 μM each of 4 types of dNTPs, 80 pmol of each of 2 types of oligonucleotide primers, 0.5 U of Taq polymerase, and a DNA sample serving as a template were incubated at 94 ° C. for 2 minutes. Then, the temperature is kept at 94 ° C. for 0.5 minutes, then at 69 ° C. for 1 minute, then at 72 ° C. for 1 minute, 40 times, and further at 72 ° C. for 10 minutes. Examples of a method for confirming that an amplification product has been obtained include agarose gel electrophoresis.

上記(1)の工程で得られる増幅産物には、所望の還元酵素のアミノ酸配列をコードする核酸が含まれることが期待できる。そのような還元酵素のアミノ酸配列をコードする核酸の単離及び同定は、以下のようにして行うことができる。まず、上記増幅産物を、環状化すると宿主細胞において発現ベクターとして機能可能な二本鎖線状ベクターDNAと融合させて、組換え発現ベクターを構築する(工程(2))。次いで、得られた組換え発現ベクターを宿主細胞に導入し、形質転換体を作製する(工程(3))。得られた形質転換体又はその処理物を用いて基質を還元する活性を測定し、当該活性を有する形質転換体を選抜する(工程(4))。選抜された形質転換体から、前記活性を有する還元酵素をコードする核酸を得る(工程(5))。   The amplification product obtained in the step (1) can be expected to contain a nucleic acid encoding the amino acid sequence of the desired reductase. Isolation and identification of the nucleic acid encoding the amino acid sequence of such a reductase can be performed as follows. First, the amplification product is fused with a double-stranded linear vector DNA that can function as an expression vector in a host cell when it is circularized to construct a recombinant expression vector (step (2)). Next, the obtained recombinant expression vector is introduced into a host cell to produce a transformant (step (3)). The activity of reducing the substrate is measured using the obtained transformant or its treated product, and a transformant having the activity is selected (step (4)). From the selected transformant, a nucleic acid encoding the reductase having the activity is obtained (step (5)).

以下に、工程(2)〜(5)について説明する。
(2)の工程は、上記増幅産物と、環状化すると宿主細胞において発現ベクターとして機能可能な二本鎖線状ベクターDNAとを、内在性3'-5'エキソヌクレアーゼ活性を有するDNAポリメラーゼの存在下で融合させて、前記増幅産物を含有する環状組換え発現ベクターを得る工程である。
Below, process (2)-(5) is demonstrated.
In the step (2), the amplification product and a double-stranded linear vector DNA that can function as an expression vector in a host cell when circularized are obtained in the presence of a DNA polymerase having an endogenous 3′-5 ′ exonuclease activity. In order to obtain a circular recombinant expression vector containing the amplification product.

本発明核酸取得方法で用いられる上記「環状化すると宿主細胞において発現ベクターとして機能可能な二本鎖線状ベクターDNA」は、環状化すると宿主細胞において発現ベクターとして機能可能な二本鎖線状ベクターDNAであって、当該DNAを構成する2本の鎖の一方が、その5’末端に配列番号6で示される塩基配列(5’−accgcccagtga−3’)を有し、その3’末端に配列番号7で示される塩基配列(5’−atggctcagtacgacgtcgccgaccggtccgcgatcgt−3’)を有し、配列番号7で示される塩基配列にコードされるアミノ酸配列を宿主細胞において発現可能とする塩基配列と、宿主細胞において機能可能な複製起点またはその相補配列とを、配列番号7で示される塩基配列の5’上流に有する一本鎖DNAである二本鎖線状ベクターDNA(以下、本発明二本鎖線状ベクターDNAと記すこともある。)である。
配列番号6で示される塩基配列(5’−accgcccagtga−3’)及び配列番号7で示される塩基配列(5’−atggctcagtacgacgtcgccgaccggtccgcgatcgt−3’)はそれぞれ、工程(1)で用いられる本発明プライマーセットのオリゴヌクレオチドの塩基配列とオーバーラップする配列を含む。従って、工程(1)で得られた増幅産物と本発明二本鎖線状ベクターDNAとは、それぞれの末端に同じ塩基配列を有する。このような増幅産物と本発明二本鎖線状ベクターDNAとを、内在性3'-5'エキソヌクレアーゼ活性を有するDNAポリメラーゼの存在下で当該DNAポリメラーゼが活性を示し得る条件下にインキュベートすると、前記DNAポリメラーゼの3'-5'エキソヌクレアーゼ活性によって、前記増幅産物と本発明二本鎖線状ベクターDNAの3’末端からヌクレオチドが除去されていく。これにより、前記増幅産物と本発明二本鎖線状ベクターDNA上に互いに相補的な一本鎖領域が生じ、これら相補的な一本鎖領域間の塩基対合によって前記増幅産物と本発明二本鎖線状ベクターDNAとがアニールする。その結果、前記増幅産物を含有する環状組換え発現ベクターが得られる。
このような、ベクターDNAと挿入DNAの末端に存在する相同な塩基配列間を融合させる反応に使用される、内在性3'-5'エキソヌクレアーゼ活性を有するDNAポリメラーゼとしては、ポックスウイルスDNAポリメラーゼ等が挙げられ、市販のキット(例えば、In Fusion HD Cloning Kit(Clontech社製))等を利用することもできる。
The above “double-stranded linear vector DNA that can function as an expression vector in a host cell when circularized” used in the nucleic acid obtaining method of the present invention is a double-stranded linear vector DNA that can function as an expression vector in a host cell when circularized. One of the two strands constituting the DNA has the base sequence represented by SEQ ID NO: 6 (5'-accgccccgtga-3 ') at its 5' end, and SEQ ID NO: 7 at its 3 'end. And a base sequence capable of expressing in the host cell the amino acid sequence encoded by the base sequence represented by SEQ ID NO: 7, which has the base sequence represented by (5'-atggctcagtacgacgtcgccgaccgggtccgcgactgt-3 ') An origin of replication or its complementary sequence is located 5 ′ upstream of the base sequence shown in SEQ ID NO: 7. Two chain linear vector DNA is a single-stranded DNA that is a (hereinafter, the present invention is sometimes referred to as a two-chain linear vector DNA.).
The nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 6 (5′-accgccccaggtga-3 ′) and the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 7 (5′-atggctcagtacgagtcgccgaccggtccgccatcgt-3 ′) are each of the primer set of the present invention used in step (1). It contains a sequence that overlaps the base sequence of the oligonucleotide. Therefore, the amplification product obtained in step (1) and the double-stranded linear vector DNA of the present invention have the same base sequence at each end. Incubating such an amplification product and the double-stranded linear vector DNA of the present invention in the presence of a DNA polymerase having an endogenous 3′-5 ′ exonuclease activity under conditions that allow the DNA polymerase to exhibit activity, By the 3′-5 ′ exonuclease activity of the DNA polymerase, nucleotides are removed from the amplification product and the 3 ′ end of the double-stranded linear vector DNA of the present invention. As a result, single-stranded regions complementary to each other are generated on the amplification product and the double-stranded linear vector DNA of the present invention, and the amplification product and the two double-stranded DNAs of the present invention are formed by base pairing between these complementary single-stranded regions. The strand linear vector DNA anneals. As a result, a circular recombinant expression vector containing the amplification product is obtained.
Examples of such a DNA polymerase having an endogenous 3′-5 ′ exonuclease activity used in a reaction for fusing a homologous base sequence existing at the end of the vector DNA and the inserted DNA include poxvirus DNA polymerase, etc. A commercially available kit (for example, In Fusion HD Cloning Kit (manufactured by Clontech)) or the like can also be used.

本発明二本鎖線状ベクターDNAにおいて、「配列番号7で示される塩基配列にコードされるアミノ酸配列を宿主細胞において発現可能とする塩基配列」としては、配列番号7で示される塩基配列を宿主細胞において転写可能とするプロモーター配列、及び、配列番号7で示される塩基配列にコードされるアミノ酸配列を宿主細胞において翻訳可能とするリボソーム結合配列が挙げられる。
大腸菌において機能可能なプロモーターとしては、例えば、lacプロモーターやtrcプロモーター、tacプロモーターを挙げることができる。
大腸菌等の原核生物で機能可能なリボソーム結合配列としてはSD配列が挙げられる。発現量を向上させるために、SD配列と開始コドンの距離や、プロモーターと開始コドンの距離を工夫することもできる。例えば、SD配列と開始コドンの距離を5ヌクレオチド以上13ヌクレオチド以下にするとよい。SD配列から開始コドンまでの塩基配列としては、例えば、配列番号8で示される塩基配列(5’−aggagatatacat−3’)が挙げられる。
宿主細胞において機能可能な複製起点としては、宿主細胞において利用可能な通常のベクターの複製起点を挙げることができる。例えば、大腸菌で機能可能な複製起点としては、pUC119(タカラバイオ社製)、pTV118N(タカラバイオ社製)、pBlue scriptII(東洋紡社製)、pCR2.1−TOPO(Invitrogen社製)、pTrc99A(GEヘルスケア社製)、pKK223−3(GEヘルスケア社製)等の市販のベクターに含まれる複製起点を挙げることができる。
本発明二本鎖線状ベクターDNAを構成する2本の鎖のうち、その3’末端に配列番号7で示される塩基配列を有する一本鎖DNAにおいて、上記の「配列番号7で示される塩基配列にコードされるアミノ酸配列を宿主細胞において発現可能とする塩基配列」及び「宿主細胞において機能可能な複製起点またはその相補配」は、配列番号7で示される塩基配列の5’上流の、それぞれが機能可能な位置に存在する。
本発明二本鎖線状ベクターDNAとしては、具体的には、当該二本鎖線状ベクターDNAを構成する2本の鎖の一方が、その3’末端において、配列番号8で示される塩基配列(5’−aggagatatacat−3’)の3’下流に連続して配列番号7で示される塩基配列(5’−atggctcagtacgacgtcgccgaccggtccgcgatcgt−3’)を有する一本鎖DNAである二本鎖線状ベクターDNAを挙げることができる。すなわち、前記一本鎖DNAは、その3’末端に、配列番号29で示される塩基配列(5’−aggagatatacatatggctcagtacgacgtcgccgaccggtccgcgatcgt−3’)を有する。
本発明二本鎖線状ベクターDNAとして、より具体的には、当該二本鎖線状ベクターDNAを構成する2本の鎖の一方が配列番号3で示される塩基配列を有する一本鎖DNAである二本鎖線状ベクターDNAを挙げることができる。
本発明二本鎖線状ベクターDNAは、後述の実施例に記載の方法等により作製することができる。
In the double-stranded linear vector DNA of the present invention, the “base sequence enabling expression of the amino acid sequence encoded by the base sequence represented by SEQ ID NO: 7 in the host cell” refers to the base sequence represented by SEQ ID NO: 7 as the host cell. And a ribosome binding sequence that enables the amino acid sequence encoded by the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 7 to be translated in a host cell.
Examples of promoters that can function in E. coli include lac promoter, trc promoter, and tac promoter.
Examples of ribosome binding sequences that can function in prokaryotes such as E. coli include SD sequences. In order to improve the expression level, the distance between the SD sequence and the start codon, or the distance between the promoter and the start codon can be devised. For example, the distance between the SD sequence and the start codon may be 5 to 13 nucleotides. Examples of the base sequence from the SD sequence to the start codon include the base sequence represented by SEQ ID NO: 8 (5′-aggagatacat-3 ′).
Examples of the origin of replication that can function in the host cell include the origin of replication of ordinary vectors that can be used in the host cell. For example, replication origins that can function in E. coli include pUC119 (Takara Bio), pTV118N (Takara Bio), pBluescript II (Toyobo), pCR2.1-TOPO (Invitrogen), pTrc99A (GE). The origin of replication contained in commercially available vectors, such as Healthcare Co., Ltd. and pKK223-3 (GE Healthcare Co., Ltd.), can be mentioned.
Of the two strands constituting the double-stranded linear vector DNA of the present invention, in the single-stranded DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 7 at the 3 ′ end, the above-mentioned “base sequence represented by SEQ ID NO: 7” The nucleotide sequence enabling the expression of the amino acid sequence encoded by the host cell in the host cell and the replication origin that can function in the host cell or its complementary sequence are 5 ′ upstream of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 7, respectively. It exists in a functionable position.
Specifically, as the double-stranded linear vector DNA of the present invention, one of two strands constituting the double-stranded linear vector DNA has a base sequence represented by SEQ ID NO: 8 at its 3 ′ end (5 A double-stranded linear vector DNA which is a single-stranded DNA having the base sequence (5′-atggctcagtacgacgtcgccgaccgggtccgcgactgt-3 ′) continuously represented 3 ′ downstream of “-aggagatacatat-3”) it can. That is, the single-stranded DNA has a base sequence represented by SEQ ID NO: 29 (5′-aggagataatacatgggctcagtacgacgtcgccgaccgggtccgcgactgt-3 ′) at its 3 ′ end.
As the double-stranded linear vector DNA of the present invention, more specifically, one of the two strands constituting the double-stranded linear vector DNA is a single-stranded DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 3. A double-stranded linear vector DNA can be mentioned.
The double-stranded linear vector DNA of the present invention can be prepared by the method described in Examples described later.

工程(2)で得られる環状組換え発現ベクターは、例えば、配列番号7で示される塩基配列にコードされるアミノ酸配列と、工程(1)で得られた増幅産物がコードする所望の還元酵素のアミノ酸配列とが融合してなる還元酵素を宿主細胞において発現させることができる。   The circular recombinant expression vector obtained in step (2) includes, for example, the amino acid sequence encoded by the base sequence represented by SEQ ID NO: 7 and the desired reductase encoded by the amplification product obtained in step (1). A reductase obtained by fusing with an amino acid sequence can be expressed in a host cell.

(3)の工程は、工程(2)で得られた環状組換え発現ベクター(以下、本発明環状組換え発現ベクターと記すことがある。)を宿主細胞に導入し、形質転換体を作製する工程である。
宿主細胞としては、例えば、Escherichia属、Bacillus属、Corynebacterium属に属する微生物等が挙げられる。上記宿主細胞としては大腸菌(Escherichia coli)が好ましい。大腸菌としては、K−12由来株が好ましく、具体的にはJM109株、BL21(DE3)株、BL21株、XL1 Blue MRF’株、DH5α株、HB101株、DH1株、MV1184株、JM105株、MC1061株、C600株等が例示される。
In step (3), the circular recombinant expression vector obtained in step (2) (hereinafter sometimes referred to as the present circular recombinant expression vector) is introduced into a host cell to produce a transformant. It is a process.
Examples of the host cell include microorganisms belonging to the genus Escherichia, the genus Bacillus, and the genus Corynebacterium. The host cell is preferably Escherichia coli. E. coli is preferably a K-12-derived strain, specifically, JM109 strain, BL21 (DE3) strain, BL21 strain, XL1 Blue MRF 'strain, DH5α strain, HB101 strain, DH1 strain, MV1184 strain, JM105 strain, MC1061 Stock, C600 stock, etc. are exemplified.

本発明環状組換え発現ベクターを宿主細胞へ導入する方法は、用いられる宿主細胞に応じて通常使われる導入方法であればよく、例えば、「Molecular Cloning:A Laboratory Manual 2nd edition」(1989), Cold Spring Harbor Laboratory Press、「Current Protocols in Molecular Biology」(1987), John Wiley & Sons, Inc. ISBNO−471−50338−X等に記載される塩化カルシウム法や、「METHODS in Electroporation:Gene Pulser/E.coli Pulser System」 Bio−Rad Laboratories,(1993)等に記載されるエレクトロポレーション法等を挙げることができる。   The method for introducing the circular recombinant expression vector of the present invention into a host cell may be any method commonly used depending on the host cell used. For example, “Molecular Cloning: A Laboratory Manual 2nd edition” (1989), Cold Spring Harbor Laboratory Press, “Current Protocols in Molecular Biology” (1987), John Wiley & Sons, Inc. The calcium chloride method described in ISBNO-471-50338-X and the like, and the electroporation method described in “METHODS in Electroporation: Gene Pulser / E. Coli Pulser System”, Bio-Rad Laboratories, (1993), etc. Can be mentioned.

本発明環状組換え発現ベクター等が導入された形質転換体は、例えば、前述のようなベクターに含まれる選択マーカー遺伝子の表現型を指標にして選抜することができる。   A transformant introduced with the circular recombinant expression vector of the present invention can be selected using, for example, the phenotype of the selection marker gene contained in the vector as described above as an index.

(4)の工程は、工程(3)で得られた形質転換体又はその処理物が、基質を還元する活性を測定し、当該活性を有する形質転換体を選抜する工程である。
形質転換体が還元酵素をコードする核酸を保有していることは、例えば、「Molecular Cloning:A Laboratory Manual 2nd edition」(1989), Cold Spring Harbor Laboratory Press等に記載される通常の方法に準じて、塩基配列の解析、サザンハイブリダイゼーション等を行うことによっても、確認することができる。
The step (4) is a step in which the transformant obtained in step (3) or a processed product thereof measures the activity of reducing the substrate, and a transformant having the activity is selected.
The fact that the transformant has a nucleic acid encoding a reductase is, for example, in accordance with a normal method described in “Molecular Cloning: A Laboratory Manual 2nd edition” (1989), Cold Spring Harbor Laboratory Press, etc. It can also be confirmed by analyzing the base sequence, Southern hybridization and the like.

形質転換体を培養するための培地としては、例えば、微生物等の宿主細胞の培養に通常使用される炭素源や窒素源、有機塩や無機塩等を適宜含む各種の培地を用いることができる。   As a medium for culturing the transformant, for example, various media appropriately containing a carbon source, a nitrogen source, an organic salt, an inorganic salt, or the like that are usually used for culturing host cells such as microorganisms can be used.

炭素源としては、例えば、グルコース、デキストリン、スクロース等の糖類、グリセロール等の糖アルコール、フマル酸、クエン酸、ピルビン酸等の有機酸、動物油、植物油及び糖蜜が挙げられる。これらの炭素源の培地への添加量は培養液に対して通常0.1〜30%(w/v)程度である。   Examples of the carbon source include sugars such as glucose, dextrin and sucrose, sugar alcohols such as glycerol, organic acids such as fumaric acid, citric acid and pyruvic acid, animal oils, vegetable oils and molasses. The amount of these carbon sources added to the medium is usually about 0.1 to 30% (w / v) with respect to the culture solution.

窒素源としては、例えば、肉エキス、ペプトン、酵母エキス、麦芽エキス、大豆粉、コーン・スティープ・リカー(Corn Steep Liquor)、綿実粉、乾燥酵母、カザミノ酸等の天然有機窒素源、アミノ酸類、硝酸ナトリウム等の無機酸のナトリウム塩、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機酸のアンモニウム塩、フマル酸アンモニウム、クエン酸アンモニウム等の有機酸のアンモニウム塩及び尿素が挙げられる。これらのうち有機酸のアンモニウム塩、天然有機窒素源、アミノ酸類等は多くの場合には炭素源としても使用することができる。これらの窒素源の培地への添加量は培養液に対して通常0.1〜30%(w/v)程度である。   Examples of the nitrogen source include meat extract, peptone, yeast extract, malt extract, soy flour, corn steep liquor, cottonseed flour, dry yeast, casamino acid and other natural organic nitrogen sources, amino acids And sodium salts of inorganic acids such as sodium nitrate, ammonium salts of inorganic acids such as ammonium chloride, ammonium sulfate and ammonium phosphate, ammonium salts of organic acids such as ammonium fumarate and ammonium citrate, and urea. Of these, ammonium salts of organic acids, natural organic nitrogen sources, amino acids and the like can be used as carbon sources in many cases. The amount of these nitrogen sources added to the medium is usually about 0.1 to 30% (w / v) with respect to the culture solution.

有機塩や無機塩としては、例えば、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、鉄、マンガン、コバルト、亜鉛等の塩化物、硫酸塩、酢酸塩、炭酸塩及びリン酸塩を挙げることができる。具体的には、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、塩化コバルト、硫酸亜鉛、硫酸銅、酢酸ナトリウム、炭酸カルシウム、リン酸水素一カリウム及びリン酸水素二カリウムが挙げられる。これらの有機塩及び/又は無機塩の培地への添加量は培養液に対して通常0.0001〜5%(w/v)程度である。   Examples of organic salts and inorganic salts include chlorides such as potassium, sodium, magnesium, iron, manganese, cobalt, and zinc, sulfates, acetates, carbonates, and phosphates. Specifically, for example, sodium chloride, potassium chloride, magnesium sulfate, ferrous sulfate, manganese sulfate, cobalt chloride, zinc sulfate, copper sulfate, sodium acetate, calcium carbonate, monopotassium hydrogen phosphate and dipotassium hydrogen phosphate Is mentioned. The amount of these organic salts and / or inorganic salts added to the medium is usually about 0.0001 to 5% (w / v) with respect to the culture solution.

さらに、アロラクトースで誘導されるタイプのlacプロモーター、trcプロモーター、tacプロモーター等と還元酵素をコードする核酸とが機能可能な形で接続された本発明環状組換え発現ベクターが導入された形質転換体の場合には、還元酵素の生産を誘導するための誘導剤として、例えば、isopropyl thio−β−D−galactoside(IPTG)を培地中に少量加えることもできる。   Furthermore, a transformant in which the circular recombinant expression vector of the present invention in which a lac promoter, trc promoter, tac promoter, etc. of a type induced by allolactose and a reductase-encoding nucleic acid are functionally connected is introduced In this case, as an inducer for inducing the production of reductase, for example, isopropyl thio-β-D-galactoside (IPTG) can be added in a small amount to the medium.

本発明環状組換え発現ベクターを保有する形質転換体の培養は、微生物等の宿主細胞の培養に通常使用される方法に準じて行うことができ、例えば、試験管振盪式培養、往復式振盪培養、ジャーファーメンター(Jar Fermenter)培養、タンク培養等の液体培養、及び、固体培養が挙げられる。   The transformant carrying the circular recombinant expression vector of the present invention can be cultured according to a method usually used for culturing host cells such as microorganisms. For example, test tube shaking culture, reciprocating shaking culture , Jar Fermenter culture, liquid culture such as tank culture, and solid culture.

培養温度は、該形質転換体が生育可能な範囲で適宜変更できるが、通常約15〜約40℃である。培地のpHは約6〜約8の範囲が好ましい。培養時間は、培養条件によって異なるが通常約1日間〜約5日間が好ましい。   The culture temperature can be appropriately changed within the range in which the transformant can grow, but is usually about 15 to about 40 ° C. The pH of the medium is preferably in the range of about 6 to about 8. Although the culture time varies depending on the culture conditions, it is usually preferably about 1 day to about 5 days.

活性を検出するために用いる形質転換体又はその処理物としては、例えば、形質転換体の培養物、生形質転換体、破砕物、無細胞抽出液、粗精製タンパク質、精製タンパク質、及び、これらの固定化物が挙げられる。ここで、形質転換体の処理物としては、例えば、凍結乾燥形質転換体、有機溶媒処理形質転換体、乾燥形質転換体、形質転換体摩砕物、形質転換体の自己消化物、形質転換体の超音波処理物、形質転換体抽出物、形質転換体のアルカリ処理物が挙げられる。また、固定化物を得る方法としては、例えば、担体結合法(シリカゲルやセラミック等の無機担体、セルロース、イオン交換樹脂等に還元酵素等を吸着させる方法)及び包括法(ポリアクリルアミド、含硫多糖ゲル(例えばカラギーナンゲル)、アルギン酸ゲル、寒天ゲル等の高分子の網目構造の中に還元酵素等を閉じ込める方法)が挙げられる。   Examples of the transformant used for detecting the activity or a processed product thereof include, for example, a culture of the transformant, a live transformant, a crushed material, a cell-free extract, a crude protein, a purified protein, and these An immobilization thing is mentioned. Here, the processed product of the transformant is, for example, a freeze-dried transformant, an organic solvent-treated transformant, a dried transformant, a transformant grind, an autolysate of the transformant, or a transformant. Examples include ultrasonically treated products, transformant extracts, and alkaline processed products of transformants. Examples of a method for obtaining an immobilized product include a carrier binding method (a method of adsorbing a reductase or the like on an inorganic carrier such as silica gel or ceramic, cellulose, an ion exchange resin, etc.) and a comprehensive method (polyacrylamide, sulfur-containing polysaccharide gel). (For example, a method of confining a reductase or the like in a polymer network such as carrageenan gel, alginic acid gel, or agar gel).

基質を還元する活性は、以下の方法により検出することができる。例えば、上記の形質転換体又はその処理物を、基質及びNADHと混合して30℃で保温し、消費されるNADH量を反応液の340nmにおける吸光度を指標に定量することにより還元活性を測定する。基質としては、アセトフェノン、2,2,2−トリフルオロアセトフェノン、3’−クロロアセトフェノン、n−バレルアルデヒド、4−クロロ−3−オキソ酪酸エチル、4’−クロロアセトフェノン、3−メチル−2−オキソ酪酸エチルエステル、2−ヘプタノン、4−ヒドロキシ−2−ブタノン、n−ヘプチルアルデヒド、ベンゾイルギ酸エチル、プロピオンアルデヒド、1−フェニル−2−ブタノン、n−ブチルアルデヒド、3−オキソ酪酸エチル等が挙げられる。例えば、2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを2,2,2−トリフルオロ-1-フェニルエタノールに還元する能力を指標にして、還元活性を有する形質転換体を選抜する。   The activity of reducing the substrate can be detected by the following method. For example, the above transformant or its treated product is mixed with a substrate and NADH, and kept at 30 ° C., and the reducing activity is measured by quantifying the amount of NADH consumed using the absorbance at 340 nm of the reaction solution as an index. . As substrates, acetophenone, 2,2,2-trifluoroacetophenone, 3′-chloroacetophenone, n-valeraldehyde, ethyl 4-chloro-3-oxobutyrate, 4′-chloroacetophenone, 3-methyl-2-oxo Examples include butyric acid ethyl ester, 2-heptanone, 4-hydroxy-2-butanone, n-heptylaldehyde, ethyl benzoylformate, propionaldehyde, 1-phenyl-2-butanone, n-butyraldehyde, ethyl 3-oxobutyrate, and the like. . For example, a transformant having a reducing activity is selected using as an index the ability to reduce 2,2,2-trifluoroacetophenone to 2,2,2-trifluoro-1-phenylethanol.

(5)の工程は、工程(4)で選抜された形質転換体から、前記活性を有する還元酵素をコードする核酸を得る工程である。
還元酵素をコードする核酸の塩基配列は、F.Sanger er al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.(1977) 74:5463−5467頁等に記載されているダイデオキシターミネーター法等により解析することができる。塩基配列分析用の試料調製には、例えば、ライフテクノロジーズ社のABI PRISM Dye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit等の市販の試薬を用いてもよい。
Step (5) is a step of obtaining a nucleic acid encoding a reductase having the activity from the transformant selected in step (4).
The base sequence of the nucleic acid encoding the reductase is F.I. Sanger er al. , Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. (1977) 74: 5463-5467, etc. and can be analyzed by the dideoxy terminator method. For sample preparation for base sequence analysis, for example, a commercially available reagent such as ABI PRISM Dye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit from Life Technologies may be used.

本発明核酸取得方法を用いることにより、還元酵素をコードする核酸を効率的に取得することができる。また、本発明は、本発明核酸取得方法で得られる還元酵素をコードする核酸、還元酵素、還元酵素をコードする核酸を含む組換えベクター、及び、それを含む形質転換体等が提供可能となる。   By using the nucleic acid obtaining method of the present invention, a nucleic acid encoding a reductase can be efficiently obtained. In addition, the present invention can provide a nucleic acid encoding a reductase obtained by the nucleic acid obtaining method of the present invention, a reductase, a recombinant vector containing a nucleic acid encoding a reductase, a transformant containing the same, and the like. .

本発明の還元酵素、還元酵素をコードする核酸、還元酵素をコードする核酸を含む組換えベクター、及び、それを含む形質転換体について説明する。   The reductase, the nucleic acid encoding the reductase, the recombinant vector containing the nucleic acid encoding the reductase, and the transformant containing the same will be described.

本発明の還元酵素は、以下の群から選ばれるタンパク質:
(a)配列番号10、12、14、16、18、20、22、24、26または28のいずれかで示されるアミノ酸配列を有するタンパク質;
(b)配列番号10、12、14、16、18、20、22、24、26または28のいずれかで示されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、挿入、置換もしくは付加されたアミノ酸配列を有し、2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを2,2,2−トリフルオロ-1-フェニルエタノールに還元する活性を有するタンパク質;及び
(c)配列番号10、12、14、16、18、20、22、24、26または28のいずれかで示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを2,2,2−トリフルオロ-1-フェニルエタノールに還元する活性を有するタンパク質;
である。
The reductase of the present invention is a protein selected from the following group:
(A) a protein having an amino acid sequence represented by any of SEQ ID NOs: 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 or 28;
(B) In the amino acid sequence represented by any of SEQ ID NOs: 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 or 28, one or several amino acids are deleted, inserted, substituted or added. A protein having an amino acid sequence and having an activity of reducing 2,2,2-trifluoroacetophenone to 2,2,2-trifluoro-1-phenylethanol; and (c) SEQ ID NOs: 10, 12, 14, It has an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in any of 16, 18, 20, 22, 24, 26, or 28, and 2,2,2-trifluoroacetophenone is 2,2 , A protein having activity of reducing to 2-trifluoro-1-phenylethanol;
It is.

上記の(b)及び(c)に示されるタンパク質のアミノ酸配列において、(a)に示されるタンパク質のアミノ酸配列との間に認められることのある相違は、一部のアミノ酸の欠失、挿入、置換、付加等である。これらには、例えば、上記(a)で示される蛋白質が細胞内で受けるプロセシングによる欠失が含まれる。また、該蛋白質が由来する生物の種差や個体差等により天然に生じる遺伝子変異や、部位特異的変異導入法、ランダム変異導入法、突然変異処理等によって人為的に導入される遺伝子変異等により生じるアミノ酸の欠失、置換、付加等が含まれる。
かかる欠失、挿入、置換、付加等を受けるアミノ酸の数は、当該タンパク質が2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを2,2,2−トリフルオロ-1-フェニルエタノールに還元する活性を発揮することのできる範囲内の数であれば良い。上記(b)における「数個のアミノ酸」としては、例えば、2、3、4、5、6、7、10、15、20、もしくは25個のアミノ酸が挙げられる。
アミノ酸の置換としては、例えば、疎水性、電荷、pK、立体構造上における特徴等の類似したアミノ酸への保存的置換をあげることができる。このような置換としては、具体的には例えば、(1)グリシン、アラニン;(2)バリン、イソロイシン、ロイシン;(3)アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン、(4)セリン、スレオニン;(5)リジン、アルギニン;(6)フェニルアラニン、チロシン等のグループ内での置換が挙げられる。
かかるアミノ酸の欠失、挿入、付加若しくは置換(以下、総じてアミノ酸の改変と記すこともある。)を人為的に行う手法としては、例えば、上記(a)に示されるタンパク質のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドに対して部位特異的変異導入を施し、その後このポリヌクレオチドを常法により発現させる手法が挙げられる。ここで部位特異的変異導入法としては、例えば、アンバー変異を利用する方法(ギャップド・デュプレックス法、Nucleic Acids Res.,12,9441-9456(1984))、変異導入用プライマーを用いたPCRによる方法等が挙げられる。
アミノ酸の改変を人為的に行う手法としては、例えば、上記(a)に示されるタンパク質のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドに対してランダムに変異導入を施し、その後このポリヌクレオチドを常法により発現させる手法も挙げられる。ここでランダムに変異を導入する手法としては、例えば、上記のアミノ酸配列のいずれかをコードするポリヌクレオチドを鋳型とし、それぞれのポリヌクレオチドの全長を増幅できるようなプライマー対を用い、基質に用いるdATP、dTTP、dGTP、dCTPの各々の添加濃度を通常とは変化させた反応条件や、或いはポリメラーゼの反応を促進させるMg2+の濃度を通常よりも増加させた反応条件でPCRを行う方法等が挙げられる。このようなPCRの手法としては、例えば、Method in Molecular Biology, (31), 1994, 97-112 に記載される方法があげられる。また、WO0009682号公報に記載される方法をあげることもできる。
In the amino acid sequence of the protein shown in the above (b) and (c), the difference that may be observed between the amino acid sequence of the protein shown in (a) is the deletion, insertion of some amino acids, Substitution, addition, etc. These include, for example, deletion due to processing that the protein shown in (a) above undergoes in the cell. In addition, gene mutations that occur naturally due to species differences or individual differences in the organism from which the protein is derived, or gene mutations that are artificially introduced by site-specific mutagenesis, random mutagenesis, mutation treatment, etc. Amino acid deletions, substitutions, additions and the like are included.
The number of amino acids that undergo such deletions, insertions, substitutions, additions, etc. exerts the activity of the protein to reduce 2,2,2-trifluoroacetophenone to 2,2,2-trifluoro-1-phenylethanol Any number within the possible range is acceptable. Examples of the “several amino acids” in the above (b) include 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 15, 20, or 25 amino acids.
Examples of amino acid substitutions include conservative substitutions with similar amino acids such as hydrophobicity, charge, pK, and steric features. Specific examples of such substitution include (1) glycine, alanine; (2) valine, isoleucine, leucine; (3) aspartic acid, glutamic acid, asparagine, glutamine, (4) serine, threonine; ) Lysine, arginine; (6) substitution within groups such as phenylalanine, tyrosine and the like.
As a technique for artificially performing such amino acid deletion, insertion, addition or substitution (hereinafter sometimes referred to as amino acid modification as a whole), for example, the amino acid sequence of the protein shown in (a) above is encoded. An example is a technique in which site-directed mutagenesis is performed on a polynucleotide, and then the polynucleotide is expressed by a conventional method. Here, as a site-specific mutagenesis method, for example, a method utilizing amber mutation (gapped duplex method, Nucleic Acids Res., 12, 9441-9456 (1984)), a PCR method using a mutagenesis primer Etc.
As a technique for artificially modifying amino acids, for example, mutation is randomly introduced into a polynucleotide encoding the amino acid sequence of the protein shown in (a) above, and then this polynucleotide is expressed by a conventional method. A method is also mentioned. Here, as a method for randomly introducing mutations, for example, a polynucleotide encoding one of the above amino acid sequences is used as a template, and a primer pair capable of amplifying the full length of each polynucleotide is used, and dATP used as a substrate is used. , DTTP, dGTP, dCTP, the method of performing PCR under the reaction conditions in which the addition concentrations of each are changed from normal, or the reaction conditions in which the concentration of Mg 2+ that promotes the polymerase reaction is increased than usual. It is done. Examples of such a PCR method include the method described in Method in Molecular Biology, (31), 1994, 97-112. Moreover, the method described in WO0009682 can also be mentioned.

「配列同一性」とは、2つの塩基配列又は2つのアミノ酸配列間の同一性をいう。前記「配列同一性」は、比較対象の配列の全領域にわたって、最適な状態にアラインメントされた2つの配列を比較することにより決定される。ここで、比較対象の塩基配列又はアミノ酸配列の最適なアラインメントにおいては、付加又は欠失(例えばギャップ等)を許容してもよい。このような配列同一性は、例えば、FASTA[Pearson & Lipman, Proc. Natl. Acad. Sci. USA,4, 2444-2448(1988)]、BLAST[Altschulら、Journal of Molecular Biology, 215, 403-410(1990)]、CLUSTAL W[Thompson,Higgins&Gibson, Nucleic Acid Research, 22, 4673-4680(1994a)]等のプログラムを用いて相同性解析を行いアラインメントを作成することによって算出することができる。上記のプログラムは、例えば、DNA Data Bank of Japan[国立遺伝学研究所 生命情報・DDBJ研究センター (Center for Information Biology and DNA Data Bank of Japan ;CIB/DDBJ)内で運営される国際DNAデータバンク]のホームページ等において、一般的に利用可能である。また、配列同一性は市販の配列解析ソフトウェアを用いて求めることもできる。具体的には例えば、GENETYX-WIN Ver.5(ソフトウェア開発株式会社製)」を用い、Lipman-Pearson法[Lipman, D. J. and Pearson, W.R., Science, 227, 1435-1441,(1985)]により相同性解析を行ってアラインメントを作成することにより算出することができる。
上記(c)に記載の「90%以上の配列同一性」としては、例えば90、95、98、または99%以上の配列同一性が挙げられる。
“Sequence identity” refers to identity between two base sequences or two amino acid sequences. The “sequence identity” is determined by comparing two sequences that are optimally aligned over the entire region of the sequence to be compared. Here, in the optimal alignment of the base sequence or amino acid sequence to be compared, addition or deletion (for example, a gap or the like) may be allowed. Such sequence identity can be determined, for example, by FASTA [Pearson & Lipman, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 4, 2444-2448 (1988)], BLAST [Altschul et al., Journal of Molecular Biology, 215, 403- 410 (1990)], CLUSTAL W [Thompson, Higgins & Gibson, Nucleic Acid Research, 22, 4673-4680 (1994a)] and the like. The above program is, for example, the DNA Data Bank of Japan [International DNA Data Bank operated within the Center for Information Biology and DNA Data Bank of Japan (CIB / DDBJ)]. It is generally available on the website of Sequence identity can also be determined using commercially available sequence analysis software. Specifically, for example, GENETYX-WIN Ver.5 (manufactured by Software Development Co., Ltd.) is used, and the homology is obtained by the Lipman-Pearson method [Lipman, DJ and Pearson, WR, Science, 227, 1435-1441, (1985)] It can be calculated by creating an alignment by performing sex analysis.
Examples of “90% or more sequence identity” described in (c) above include 90, 95, 98, or 99% or more sequence identity.

本発明の還元酵素をコードする核酸は、上記の(a)から(c)に示されるタンパク質をコードする核酸(以下、本発明核酸と記すこともある。)である。
本発明の還元酵素をコードする核酸としては、具体的には、配列番号9、11、13、15、17、19、21、23、25または27のいずれかで示される塩基配列を有する核酸を挙げることができる。
The nucleic acid encoding the reductase of the present invention is a nucleic acid encoding the protein shown in the above (a) to (c) (hereinafter sometimes referred to as the present nucleic acid).
Specifically, the nucleic acid encoding the reductase of the present invention is a nucleic acid having a base sequence represented by any of SEQ ID NOs: 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, or 27. Can be mentioned.

本発明の還元酵素をコードする核酸は、例えば、環境サンプル由来の環境DNAから、Sambrook, J. et al., Molecular Cloning: A laboratory Manual 3rd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001) 等に記載される遺伝子工学的方法に準じて取得することができる。
例えば、環境サンプル由来の環境DNAをλgt10等のベクターとリガーゼを用いて連結することにより環境DNAライブラリーを得る。
得られた環境DNAライブラリーから、配列番号9、11、13、15、17、19、21、23、25または27のいずれかで示される塩基配列の部分塩基配列又は当該部分塩基配列に相補的な塩基配列を有するオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いるPCR反応や、上記環境DNAライブラリーから、配列番号9、11、13、15、17、19、21、23、25または27のいずれかで示される塩基配列に対し相補的な塩基配列を有するポリヌクレオチド又は当該塩基配列の部分塩基配列を有するポリヌクレオチドをプローブとして用いるハイブリダイゼーション法により、本発明の還元酵素をコードする核酸を取得することができる。
PCRに用いられるプライマーとしては、例えば、約15塩基から約50塩基程度の長さのオリゴヌクレオチドであって、配列番号9、11、13、15、17、19、21、23、25または27のいずれかで示される塩基配列の5’側の翻訳開始点から始まる塩基配列を有するオリゴヌクレオチド、及び、配列番号9、11、13、15、17、19、21、23、25または27のいずれかで示される塩基配列の3’側の翻訳終了点から始まる塩基配列に相補的な塩基配列を有するオリゴヌクレオチドを挙げることができる。PCRは、例えば、KOD -Plus- Neo(東洋紡製)を用いて、95℃で30秒間、次いで60℃で30秒間、次いで68℃で2分間の保温を1サイクルとしてこれを40サイクル行う。このようなPCRで増幅されたDNA断片を、必要に応じて低融点アガロース電気泳動等に供して精製した後、エタノール沈殿により回収することにより、精製し回収することができる。
ハイブリダイゼーション法に用いられるプローブとしては、例えば、配列番号9、11、13、15、17、19、21、23、25または27のいずれかで示される塩基配列に対し相補的な塩基配列を有するポリヌクレオチド、又は、当該ポリヌクレオチドの部分塩基配列を有するポリヌクレオチド等が挙げられる。ハイブリダイゼーションの条件としては、例えば、6×SSC(0.9M塩化ナトリウム、0.09Mクエン酸ナトリウム)、5×デンハルト溶液(0.1%(w/v)フィコール400、0.1%(w/v)ポリビニルピロリドン、0.1%(w/v)BSA)、0.5%(w/v)SDS及び100μg/ml変性サケ精子DNA存在下に、65℃で保温し、次いで1×SSC(0.15M塩化ナトリウム、0.015Mクエン酸ナトリウム)及び0.5%(w/v)SDS存在下に、室温で15分間の保温を2回行い、さらに0.1×SSC(0.015M 塩化ナトリウム、0.0015Mクエン酸ナトリウム)及び0.5%(w/v)SDS存在下に、68℃で30分間保温する条件等を挙げることができる。また、例えば、5×SSC、50mMHEPES pH7.0、10×デンハルト溶液及び20μg/ml変性サケ精子DNA存在下に65℃にて保温し、次いで2×SSC中で室温にて30分間の保温を行い、さらに0.1×SSC中で65℃にて40分間の保温を2回行う条件を挙げることもできる。
The nucleic acid encoding the reductase of the present invention is described, for example, from environmental DNA derived from environmental samples in Sambrook, J. et al., Molecular Cloning: A laboratory Manual 3rd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001), etc. Can be obtained according to genetic engineering methods.
For example, an environmental DNA library is obtained by ligating environmental DNA derived from an environmental sample using a vector such as λgt10 and ligase.
From the obtained environmental DNA library, a partial base sequence of the base sequence represented by any of SEQ ID NOs: 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25 or 27 or complementary to the partial base sequence PCR reaction using an oligonucleotide having a simple base sequence as a primer, or the base shown by any of SEQ ID NOs: 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, or 27 from the environmental DNA library A nucleic acid encoding the reductase of the present invention can be obtained by a hybridization method using a polynucleotide having a base sequence complementary to the sequence or a polynucleotide having a partial base sequence of the base sequence as a probe.
As a primer used for PCR, for example, an oligonucleotide having a length of about 15 bases to about 50 bases, comprising SEQ ID NO: 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, or 27 An oligonucleotide having a nucleotide sequence starting from the translation start point on the 5 ′ side of the nucleotide sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25 or 27 And an oligonucleotide having a base sequence complementary to the base sequence starting from the translation end point on the 3 ′ side of the base sequence shown in FIG. PCR is performed, for example, using KOD-Plus-Neo (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) at 95 ° C. for 30 seconds, then at 60 ° C. for 30 seconds, and then at 68 ° C. for 2 minutes for 1 cycle. The DNA fragment amplified by such PCR can be purified and collected by ethanol precipitation after being subjected to purification by low melting point agarose electrophoresis or the like, if necessary.
As a probe used for the hybridization method, for example, it has a base sequence complementary to the base sequence represented by any of SEQ ID NOs: 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, or 27. Examples include a polynucleotide or a polynucleotide having a partial base sequence of the polynucleotide. As hybridization conditions, for example, 6 × SSC (0.9 M sodium chloride, 0.09 M sodium citrate), 5 × Denhardt's solution (0.1% (w / v) Ficoll 400, 0.1% (w / v) polyvinylpyrrolidone, 0.1% (w / v BSA), 0.5% (w / v) SDS and 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA, incubated at 65 ° C., then 1 × SSC (0.15 M sodium chloride, 0.015 M citric acid (Sodium) and 0.5% (w / v) SDS in the presence of SDS for 15 minutes at room temperature, then 0.1 × SSC (0.015M sodium chloride, 0.0015M sodium citrate) and 0.5% (w / v) The conditions etc. which hold | maintain for 30 minutes at 68 degreeC in SDS presence can be mentioned. For example, incubate at 65 ° C. in the presence of 5 × SSC, 50 mM HEPES pH 7.0, 10 × Denhardt's solution and 20 μg / ml denatured salmon sperm DNA, and then incubate at 2 × SSC for 30 minutes at room temperature. In addition, there may be mentioned conditions in which the incubation is performed twice at 65 ° C. for 40 minutes in 0.1 × SSC.

本発明の還元酵素をコードする核酸は、例えば、配列番号9、11、13、15、17、19、21、23、25または27で示される塩基配列に基づいて、例えばホスファイト・トリエステル法(Hunkapiller, M.et al., Nature, 310, 105, 1984)等の通常の方法に準じて、目的とする塩基配列を有する核酸の化学合成を行うことにより調製することもできる。   The nucleic acid encoding the reductase of the present invention is, for example, based on the base sequence represented by SEQ ID NO: 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25 or 27, for example, the phosphite triester method. (Hunkapiller, M. et al., Nature, 310, 105, 1984) and the like, and can also be prepared by chemically synthesizing a nucleic acid having the target base sequence.

本発明の還元酵素をコードする核酸は、細胞工学別冊、植物細胞工学シリーズ7「植物のPCR実験プロトコール」、95頁〜100頁、島本巧・佐々木卓治監修秀潤社、1997年7月1日刊行に記載の方法などを参考に合成することもできる。この方法では、長い合成オリゴヌクレオチドプライマーのみを使用してDNAを合成する。プライマーの対は、プライマーの各々の3'末端に約10bp〜約12bpの相補鎖またはオーバーラップをもつように合成され、お互いのプライマーを鋳型としてDNA合成を行う。プライマーの全長は、約60mer〜約100mer、好ましくは約80mer〜約100merである。
具体的には、まず、設計された塩基配列をもとに例えば約90塩基ごとにプライマーとするDNAオリゴマーを設計し、合成する。DNAオリゴマーの合成は、β−シアノエチルホスホアミダイド法によりDNA合成機を用いて行うことができる。
設計した塩基配列の中央部付近から5'側約90残基上流までの配列を用いて第1のDNAオリゴマーを設計し、合成する。次にこの第1のDNAオリゴマーの3'側12残基の配列を含み、この部分よりポリヌクレオチドの3'下流側に90残基程度の長さの相補鎖オリゴマーを合成し、これを第2のDNAオリゴマーとする。また、第1のDNAオリゴマーの5'側12残基を含み、この部分よりポリヌクレオチドの5'上流側に90残基程度の長さの相補鎖オリゴマーを合成し、これを第3のDNAオリゴマーとする。更に、第2のDNAオリゴマーの5'側(遺伝子側からみると3'側)の12残基の配列を含み、この部分よりポリヌクレオチドの3'下流側に第2のDNAオリゴマーの相補鎖を合成し、これを第4のDNAオリゴマーとする。以下同様に第5、第6とDNAオリゴマーを合成し、全部の領域をカバーできるまで更にオリゴマーを合成する。
次に、これらオリゴマーを順番にPCR反応により結合する。まず第1のDNAオリゴマーと第2のDNAオリゴマーとの両者をプライマーとして用いてPCR反応を行う。次にこのPCR産物を鋳型として、第3のDNAオリゴマーと第4のDNAオリゴマーとの両者をプライマーとして用いてPCR反応を行う。PCR反応は、例えば、変性温度94℃1分間、アニール温度51℃1分間、伸長温度72℃2分間を1セットとして5サイクル反応させた後、変性温度94℃1分間、アニール温度60℃1分間、伸長温度72℃2分間を1セットして20サイクル反応を行う。反応に使用するDNAポリメラーゼは塩基の取り込みエラー率の低い酵素を使用することが好ましい。以下この操作を繰り返し、塩基配列を伸長し、目的の塩基配列を得る。目的の塩基配列の両端には、必要に応じて制限酵素部位を設け、常法に従いクローニングベクターに導入し、サブクローニングしたり、セルフライゲーションによってプラスミドを構築する。得られたポリヌクレオチドの塩基配列をDNAシークエンサーで確認し、目的の塩基配列が得られたことを確認する。
The nucleic acid encoding the reductase of the present invention is a cell engineering separate volume, Plant Cell Engineering Series 7 “Plant PCR Experiment Protocol”, pages 95-100, Shimamoto, Takuji Sasaki, Shujunsha, July 1, 1997 It can also be synthesized with reference to the method described in the publication. In this method, DNA is synthesized using only long synthetic oligonucleotide primers. The primer pair is synthesized so as to have a complementary strand or overlap of about 10 bp to about 12 bp at the 3 ′ end of each primer, and DNA synthesis is performed using each primer as a template. The total length of the primer is about 60 mer to about 100 mer, preferably about 80 mer to about 100 mer.
Specifically, first, based on the designed base sequence, a DNA oligomer is designed and synthesized, for example, every about 90 bases. The synthesis of the DNA oligomer can be performed using a DNA synthesizer by the β-cyanoethyl phosphoramidide method.
A first DNA oligomer is designed and synthesized using a sequence from the vicinity of the center of the designed base sequence to about 90 residues upstream of the 5 ′ side. Next, a complementary strand oligomer having a length of about 90 residues is synthesized from the portion 3 ′ downstream of the polynucleotide, including the sequence of 12 residues on the 3 ′ side of the first DNA oligomer. DNA oligomer. In addition, it comprises 12 residues on the 5 ′ side of the first DNA oligomer, and a complementary strand oligomer having a length of about 90 residues is synthesized 5 ′ upstream of the polynucleotide from this portion, and this is synthesized into the third DNA oligomer. And Furthermore, it contains a 12-residue sequence on the 5 ′ side (3 ′ side when viewed from the gene side) of the second DNA oligomer, and the complementary strand of the second DNA oligomer is placed 3 ′ downstream of the polynucleotide from this part. This is synthesized and used as a fourth DNA oligomer. Similarly, the fifth, sixth and DNA oligomers are synthesized, and further oligomers are synthesized until the entire region can be covered.
Next, these oligomers are sequentially bound by a PCR reaction. First, a PCR reaction is performed using both the first DNA oligomer and the second DNA oligomer as primers. Next, PCR reaction is performed using the PCR product as a template and both the third DNA oligomer and the fourth DNA oligomer as primers. For example, the PCR reaction is performed by 5 cycles of a denaturation temperature of 94 ° C. for 1 minute, an annealing temperature of 51 ° C. for 1 minute, and an extension temperature of 72 ° C. for 2 minutes, followed by a denaturation temperature of 94 ° C. for 1 minute and an annealing temperature of 60 ° C. for 1 minute. The reaction is carried out for 20 cycles with one set of extension temperature 72 ° C. for 2 minutes. The DNA polymerase used in the reaction is preferably an enzyme with a low base incorporation error rate. Thereafter, this operation is repeated to extend the base sequence to obtain the target base sequence. Restriction enzyme sites are provided at both ends of the target base sequence, if necessary, introduced into a cloning vector according to a conventional method, and subcloned or a plasmid is constructed by self-ligation. The base sequence of the obtained polynucleotide is confirmed with a DNA sequencer to confirm that the target base sequence has been obtained.

本発明の還元酵素をコードする核酸の塩基配列は、F.Sanger, S.Nicklen, A.R.Coulson著, Proceeding of Natural Academy of Science U.S.A.(1977) 74: 5463-5467頁等に記載されているダイデオキシターミネーター法等により解析することができる。塩基配列分析用の試料調製には、例えば、ライフテクノロジーズ社のABI PRISM Dye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit等の市販の試薬を用いてもよい。   The base sequence of the nucleic acid encoding the reductase of the present invention is the dideoxy described in F. Sanger, S. Nicklen, ARCoulson, Proceeding of Natural Academy of Science USA (1977) 74: 5463-5467, etc. It can be analyzed by a terminator method or the like. For sample preparation for base sequence analysis, for example, a commercially available reagent such as ABI PRISM Dye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit manufactured by Life Technologies may be used.

上述のようにして得られる核酸が、2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを2,2,2−トリフルオロ-1-フェニルエタノールに還元する活性を有するタンパク質のアミノ酸配列をコードしていることの確認は、例えば、以下のようにして行うことができる。
まず上述のようにして得られる核酸を後述のように、宿主細胞において機能可能なプロモーターの下流に接続されるようにベクターに挿入し、このベクターを宿主細胞に導入して形質転換体を取得する。次いで当該形質転換体の培養物を2,2,2−トリフルオロアセトフェノン及びNADHと混合して30℃で保温し、消費されるNADH量を反応液の340nmにおける吸光度を指標に定量することにより還元活性を測定する。このようにして、得られた核酸がかかる活性を有するタンパク質のアミノ酸配列をコードすることが確認できる。
The nucleic acid obtained as described above encodes an amino acid sequence of a protein having an activity of reducing 2,2,2-trifluoroacetophenone to 2,2,2-trifluoro-1-phenylethanol. The confirmation can be performed as follows, for example.
First, as described later, the nucleic acid obtained as described above is inserted into a vector so as to be connected downstream of a promoter that can function in the host cell, and this vector is introduced into the host cell to obtain a transformant. . Subsequently, the culture of the transformant was mixed with 2,2,2-trifluoroacetophenone and NADH, incubated at 30 ° C., and reduced by quantifying the amount of NADH consumed using the absorbance at 340 nm of the reaction solution as an index. Measure activity. In this way, it can be confirmed that the obtained nucleic acid encodes an amino acid sequence of a protein having such activity.

本発明の組換えベクターは、本発明核酸又は宿主細胞内において機能可能なプロモーターと本発明核酸とが機能可能な形で結合されてなる核酸等を含有する。   The recombinant vector of the present invention contains the nucleic acid of the present invention or a nucleic acid in which a promoter capable of functioning in a host cell and the nucleic acid of the present invention are operably linked.

本発明の組換えベクターの調製は、本発明核酸又は宿主細胞内において機能可能なプロモーターと本発明核酸とが機能可能な形で結合されてなる核酸等を、本発明核酸が導入される宿主細胞において利用可能なベクター、例えば、宿主細胞中で複製可能な遺伝情報を含み、自立的に増殖でき、宿主細胞からの単離、精製が可能であり、検出可能なマーカーを持つベクター(以下、基本ベクターと記すこともある。)に通常の遺伝子工学的手法に準じて、組み込むことにより構築すればよい。   The recombinant vector of the present invention is prepared by preparing a nucleic acid or the like in which the nucleic acid of the present invention or a promoter capable of functioning in the host cell and the nucleic acid of the present invention are operably linked to the host cell into which the nucleic acid of the present invention is introduced. For example, vectors containing genetic information that can be replicated in a host cell, can be propagated autonomously, can be isolated and purified from the host cell, and have a detectable marker (hereinafter, basic In some cases, it may be described as a vector).

ここで「基本ベクター」としては、大腸菌を宿主細胞とする場合には、例えば、ベクターpUC119(タカラバイオ社製)、ファージミドpBluescriptII(Stratagene社製)等を挙げることができる。また、出芽酵母を宿主細胞とする場合には、例えば、ベクターpGBT9、pGAD424、pACT2(Clontech社製)等を挙げることができる。また、哺乳類動物細胞を宿主細胞とする場合には、例えば、pRc/RSV、pRc/CMV(Invitrogen社製)等のベクター、ウシパピローマウイルスベクターpBPV(GEヘルスケア社製)、EBウイルスベクターpCEP4(Invitrogen社製)等のウイルス由来の自律複製起点を含むベクター、ワクシニアウイルス等のウイルス等を挙げることができる。また、昆虫類動物細胞を宿主細胞とする場合には、例えば、バキュロウイルス等の昆虫ウイルスを挙げることができる。   Here, examples of the “basic vector” include a vector pUC119 (manufactured by Takara Bio Inc.), a phagemid pBluescript II (manufactured by Stratagene) and the like when Escherichia coli is used as a host cell. Moreover, when using budding yeast as a host cell, vectors pGBT9, pGAD424, pACT2 (manufactured by Clontech) and the like can be exemplified. When mammalian cells are used as host cells, for example, vectors such as pRc / RSV and pRc / CMV (manufactured by Invitrogen), bovine papilloma virus vector pBPV (manufactured by GE Healthcare), EB virus vector pCEP4 ( Invitrogen) and other virus-derived vectors containing autonomous origins of replication, viruses such as vaccinia virus, and the like. In addition, when insect animal cells are used as host cells, for example, insect viruses such as baculovirus can be mentioned.

本発明の組換えベクターを、自律複製起点を含むベクター(具体的には例えば、酵母用ベクターpACT2、ウシパピローマウイルスベクターpBPV、EBウイルスベクターpCEP4等)を用いて構築すると、当該ベクターは宿主細胞に導入された際にエピソームとして細胞内に保持される。   When the recombinant vector of the present invention is constructed using a vector containing an autonomous replication origin (specifically, for example, the yeast vector pACT2, the bovine papilloma virus vector pBPV, the EB virus vector pCEP4, etc.), the vector is transferred to the host cell. When introduced, it is retained in the cell as an episome.

本発明核酸を宿主細胞で発現させるには、例えば、宿主細胞内において機能可能なプロモーターと本発明核酸とが機能可能な形で接続されてなる核酸を宿主細胞に導入すればよい。   In order to express the nucleic acid of the present invention in a host cell, for example, a nucleic acid in which a promoter that can function in the host cell and the nucleic acid of the present invention are connected in a functional manner may be introduced into the host cell.

ここで、「機能可能な形で」とは、本発明核酸が導入される宿主細胞において、プロモーターの制御下に本発明核酸が発現されるように、当該プロモーターと本発明核酸とを接続させることを意味する。宿主細胞で機能可能なプロモーターとしては、導入される宿主細胞内でプロモーター活性を示すDNAを挙げることができる。例えば、宿主細胞が大腸菌である場合には、大腸菌のラクトースオペロンのプロモーター(lacP)、トリプトファンオペロンのプロモーター(trpP)、アルギニンオペロンのプロモーター(argP)、ガラクトースオペロンのプロモーター(galP)、tacプロモーター、T7プロモーター、T3プロモーター、λファージのプロモーター(λ−pL、λ−pR)等を挙げることができる。また、宿主細胞が動物細胞や分裂酵母である場合には、例えば、ラウス肉腫ウイルス(RSV)プロモーター、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター、シミアンウイルス(SV40)の初期又は後期プロモーター、マウス乳頭腫ウイルス(MMTV)プロモーター等を挙げることができる。また、宿主細胞が出芽酵母である場合には、例えば、ADH1プロモーター等を挙げることができる。   Here, “in a functional form” means that the promoter and the nucleic acid of the present invention are connected so that the nucleic acid of the present invention is expressed under the control of the promoter in the host cell into which the nucleic acid of the present invention is introduced. Means. Examples of a promoter that can function in a host cell include DNA that exhibits promoter activity in the host cell into which it is introduced. For example, when the host cell is E. coli, the lactose operon promoter (lacP), tryptophan operon promoter (trpP), arginine operon promoter (argP), galactose operon promoter (galP), tac promoter, T7 Examples include promoters, T3 promoters, λ phage promoters (λ-pL, λ-pR), and the like. When the host cell is an animal cell or fission yeast, for example, Rous sarcoma virus (RSV) promoter, cytomegalovirus (CMV) promoter, simian virus (SV40) early or late promoter, mouse papilloma virus ( MMTV) promoter and the like. Moreover, when a host cell is budding yeast, ADH1 promoter etc. can be mentioned, for example.

また、宿主細胞において機能するプロモーターを予め保有する基本ベクターを使用する場合には、前記プロモーターと本発明核酸とが機能可能な形で接続するように、上記のプロモーターの下流に本発明核酸を挿入すればよい。例えば、pRc/RSV、pRc/CMV等である場合には、動物細胞で機能可能なプロモーターの下流にクローニング部位が設けられている。当該クローニング部位に本発明核酸を挿入することにより得られるベクターを動物細胞へ導入することにより、当該動物細胞において本発明核酸を発現させることができる。これらのベクターには予めSV40の自律複製起点(ori)が組み込まれているため、oriを欠失したSV40ゲノムで形質転換された培養細胞、例えば、COS細胞等に当該ベクターを導入すると、細胞内でベクターのコピー数が非常に増大し、結果として当該ベクターに組み込まれた本発明核酸を大量発現させることもできる。また上記の酵母用ベクターpACT2はADH1プロモーターを有しており、当該ベクター又はその誘導体のADH1プロモーターの下流に本発明核酸を挿入すれば、本発明核酸を、例えば、CG1945(Clontech社製)等の出芽酵母内で大量発現させることが可能なベクターが構築できる。   In addition, when using a basic vector having a promoter that functions in a host cell in advance, the nucleic acid of the present invention is inserted downstream of the above promoter so that the promoter and the nucleic acid of the present invention are connected in a functional manner. do it. For example, in the case of pRc / RSV, pRc / CMV, etc., a cloning site is provided downstream of a promoter that can function in animal cells. By introducing a vector obtained by inserting the nucleic acid of the present invention into the cloning site into an animal cell, the nucleic acid of the present invention can be expressed in the animal cell. Since these vectors have SV40 autonomous replication origin (ori) incorporated in advance, when the vector is introduced into cultured cells transformed with the SV40 genome lacking ori, such as COS cells, As a result, the copy number of the vector is greatly increased, and as a result, the nucleic acid of the present invention incorporated in the vector can be expressed in a large amount. The yeast vector pACT2 has an ADH1 promoter, and if the nucleic acid of the present invention is inserted downstream of the ADH1 promoter of the vector or its derivative, the nucleic acid of the present invention can be converted into, for example, CG1945 (manufactured by Clontech). Vectors that can be expressed in large quantities in budding yeast can be constructed.

本発明核酸又は本発明の組換えベクター等を、宿主細胞に導入することにより、本発明形質転換体を作製する。次いで作製された本発明形質転換体を通常の細胞培養方法に従い培養することにより、本発明の還元酵素を大量に製造し、取得することができる。   The transformant of the present invention is prepared by introducing the nucleic acid of the present invention or the recombinant vector of the present invention into a host cell. Next, by culturing the produced transformant of the present invention according to a normal cell culture method, the reductase of the present invention can be produced and obtained in large quantities.

宿主細胞としては、微生物の場合には、例えば、真核生物、原核生物等を挙げることができる。好ましくは、例えば、大腸菌等を挙げることができる。当該宿主細胞に、通常の遺伝子工学的方法により、上記のようなベクターを導入することにより、宿主細胞を形質転換することができる。   Examples of host cells include eukaryotes and prokaryotes in the case of microorganisms. Preferable examples include E. coli. A host cell can be transformed by introducing the vector as described above into the host cell by an ordinary genetic engineering method.

本発明の組換えベクターを宿主細胞へ導入する方法は、宿主細胞に応じた通常の導入方法を適用すればよい。大腸菌を宿主細胞とする場合には、例えば、J.Sambrook, E.F.Frisch, T.Maniatis著;「モレキュラー・クローニング 第2版(Molecular Cloning 2nd edition)、コールドスプリングハーバーラボラトリー(Cold Spring Harbor Laboratory発行、1989年)等に記載される塩化カルシウム法、エレクトロポレーション法等の通常の方法を挙げることができる。また、哺乳類動物細胞又は昆虫類動物細胞を宿主細胞とする場合には、例えば、リン酸カルシウム法、DEAEデキストラン法、エレクトロポレーション法、リポフェクション法等の通常の遺伝子導入法を挙げることができる。また、酵母を宿主細胞とする場合には、例えば、Yeast transformation kit(Clontech社製)等で用いられるリチウム法の通常の方法を挙げることができる。尚、ウイルスをベクターとして用いる場合には、上記のように一般的な遺伝子導入法によりウイルスのゲノムを宿主細胞に導入できるほか、本発明遺伝子の挿入されたウイルスのゲノムを含有するウイルス粒子を、宿主細胞へ感染させることによっても、当該ウイルスのゲノムを宿主細胞に導入することができる。   As a method for introducing the recombinant vector of the present invention into a host cell, a normal introduction method corresponding to the host cell may be applied. When Escherichia coli is used as a host cell, for example, J. et al. Sambrook, E .; F. Frisch, T .; Maniatis; “Normal Cloning 2nd Edition”, Cold Spring Harbor Laboratory (Cold Spring Harbor Laboratory, published in 1989), etc. In addition, when mammalian cells or insect animal cells are used as host cells, for example, normal gene transfer methods such as calcium phosphate method, DEAE dextran method, electroporation method, lipofection method, etc. In addition, when yeast is used as a host cell, the lithium method used in, for example, Yeast transformation kit (Clontech) and the like In addition, when a virus is used as a vector, the virus genome can be introduced into a host cell by a general gene transfer method as described above, and a virus into which the gene of the present invention is inserted It is also possible to introduce the genome of the virus into the host cell by infecting the host cell with a virus particle containing the genome.

自律複製起点を含むベクター、例えば、上記の酵母用ベクターpACT2や、ウシパピローマウイルスベクターpBPV、EBウイルスベクターpCEP4等を用いて本発明ベクターを構築すると、当該ベクターは宿主細胞に導入された際にエピソームとして細胞内に保持される。
基本ベクターとして選択マーカー遺伝子(例えば、カナマイシン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子等の抗生物質耐性付与遺伝子等)を含むベクターを用いると、当該ベクターが導入された形質転換体を当該選択マーカー遺伝子の表現型等を指標にして選択することができる。
When the vector of the present invention is constructed using a vector containing an autonomous origin of replication, such as the above-described yeast vector pACT2, bovine papilloma virus vector pBPV, EB virus vector pCEP4, etc., the vector is episomal when introduced into a host cell. As retained in the cell.
When a vector containing a selection marker gene (for example, an antibiotic resistance-conferring gene such as a kanamycin resistance gene or a neomycin resistance gene) is used as a basic vector, a transformant into which the vector has been introduced is used as a phenotype of the selection marker gene, etc. Can be selected as an index.

宿主細胞において本発明核酸又は本発明の組換えベクター等を導入する宿主細胞としては、例えば、Escherichia属、Bacillus属、Corynebacterium属、Staphylococcus属、Streptomyces属、Saccharomyces属、Kluyveromyces属及びAspergillus属に属する微生物等を挙げることができる。   Examples of the host cell into which the nucleic acid of the present invention or the recombinant vector of the present invention is introduced into the host cell include, for example, microorganisms belonging to the genus Escherichia, Bacillus, Corynebacterium, Staphylococcus, Streptomyces, Saccharomyces, Kluyveromyces and Aspergillus Etc.

宿主細胞において機能可能なプロモーターと機能可能な形で接続されてなる本発明核酸又は本発明の組換えベクター等を宿主細胞へ導入する方法は、用いられる宿主細胞に応じて通常使われる導入方法であればよく、例えば、「Molecular Cloning: A Laboratory Manual 2nd edition」(1989)、Cold Spring Harbor Laboratory Press,「Current Protocols in Molecular Biology」(1987)、John Wiley & Sons, Inc. ISBNO-471-50338-X等に記載される塩化カルシウム法や、「Methods in Electroporation:Gene Pulser /E.coli Pulser System」 Bio-Rad Laboratories, (1993)等に記載されるエレクトロポレーション法等を挙げることができる。 The method of introducing the nucleic acid of the present invention or the recombinant vector of the present invention, which is operably connected to a promoter that can function in the host cell, into the host cell is a method commonly used depending on the host cell used. sufficient if, for example, "Molecular Cloning: A Laboratory Manual 2 nd edition " (1989), Cold Spring Harbor Laboratory Press, "Current Protocols in Molecular Biology" (1987), John Wiley & Sons , Inc. ISBNO-471-50338 Calcium chloride method described in -X and the like, and "Methods in Electroporation: Gene Pulser / E. Coli Pulser System" Bio-Rad Laboratories, (1993) and the like.

宿主細胞において機能可能なプロモーターと機能可能な形で接続されてなる本発明核酸又は本発明の組換えベクター等が導入された形質転換体を選抜するには、例えば、前述のようなベクターに含まれる選択マーカー遺伝子の表現型を指標にして選抜すればよい。   In order to select a transformant introduced with the nucleic acid of the present invention or the recombinant vector of the present invention operably connected to a promoter capable of functioning in a host cell, for example, it is contained in the vector as described above. Selection may be made using the phenotype of the selected marker gene as an index.

本発明核酸、還元酵素、本発明核酸を含む組換えベクター、及び、その形質転換体を用いることにより、例えば、カルボニル化合物から有用な光学活性アルコールを工業的に有利に得ることができる。かかる光学活性なアルコールの製造方法では、基質であるカルボニル化合物に、還元酵素、それを産生する形質転換体又はその処理物を作用させる。   By using the nucleic acid of the present invention, the reductase, the recombinant vector containing the nucleic acid of the present invention, and the transformant thereof, for example, a useful optically active alcohol can be industrially advantageously obtained from a carbonyl compound. In such a method for producing an optically active alcohol, a reductase, a transformant that produces it, or a processed product thereof is allowed to act on a carbonyl compound that is a substrate.

形質転換体の培養方法、形質転換体の処理物の調製方法等は、上述の本発明核酸取得方法の工程(4)において説明した方法を用いることができる。また、形質転換体の培養物から還元酵素を精製する方法としては、通常のタンパク質の精製において使用される方法を適用することができ、例えば、次のような方法を挙げることができる。   As a method for culturing a transformant, a method for preparing a processed product of the transformant, and the like, the method described in the above-described step (4) of the nucleic acid obtaining method of the present invention can be used. In addition, as a method for purifying a reductase from a culture of a transformant, a method commonly used in protein purification can be applied, and examples thereof include the following methods.

まず、形質転換体の培養物から遠心分離等により細胞を集めた後、これを超音波処理、ダイノミル処理、フレンチプレス処理等の物理的破砕法又は界面活性剤若しくはリゾチーム等の溶菌酵素を用いる化学的破砕法等によって破砕する。得られた破砕液から遠心分離、メンブレンフィルター濾過等により不純物を除去することにより無細胞抽出液を調製し、これを陽イオン交換クロマトグラフィー、陰イオン交換クロマトグラフィー、疎水クロマトグラフィー、ゲルクロマトグラフィー等の分離精製方法を適宜用いて分画することによって、還元酵素を精製することができる。   First, cells are collected from the transformant culture by centrifugation, etc., and then subjected to physical disruption methods such as ultrasonic treatment, dynomill treatment, French press treatment, or chemistry using a lytic enzyme such as a surfactant or lysozyme. Crush by mechanical crushing method. Cell-free extracts are prepared by removing impurities from the crushed liquid by centrifugation, membrane filter filtration, etc., and this is prepared by cation exchange chromatography, anion exchange chromatography, hydrophobic chromatography, gel chromatography, etc. The reductase can be purified by fractionation using the separation and purification method as appropriate.

クロマトグラフィーに使用する担体としては、例えば、カルボキシメチル(CM)基、ジエチルアミノエチル(DEAE)基、フェニル基若しくはブチル基を導入したセルロース、デキストリン又はアガロース等の不溶性高分子担体が挙げられる。市販の担体充填済カラムを用いることもでき、かかる市販の担体充填済カラムとしては、例えば、Q−Sepharose FF、Phenyl−Sepharose HP(GEヘルスケア社製)、TSK−gel G3000SW(東ソー社製)等が挙げられる。   Examples of the carrier used for the chromatography include insoluble polymer carriers such as cellulose, dextrin, or agarose into which carboxymethyl (CM) group, diethylaminoethyl (DEAE) group, phenyl group or butyl group is introduced. Commercially available carrier-filled columns can also be used. Examples of such commercially available carrier-filled columns include Q-Sepharose FF, Phenyl-Sepharose HP (GE Healthcare), TSK-gel G3000SW (Tosoh) Etc.

還元酵素を含む画分を選抜するには、例えば、2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを還元して2,2,2−トリフルオロ-1-フェニルエタノールを生産する能力を指標にして選抜すればよい。   In order to select a fraction containing reductase, for example, it is possible to select based on the ability to reduce 2,2,2-trifluoroacetophenone to produce 2,2,2-trifluoro-1-phenylethanol. That's fine.

基質であるケトン化合物又はアルデヒド化合物としては、例えば、プロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデヒド、n−バレルアルデヒド、n−ヘキシルアルデヒド、n−ペプチルアルデヒド、n−デシルアルデヒド、2−オキソプロピオンアルデヒド、トランス−シンナムアルデヒド、4−ブロモベンズアルデヒド、2−ニトロベンズアルデヒド、3−ニトロベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、4−クロロベンズアルデヒド、2−ペンタノン、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、2−オクタノン、2−ノナノン、3−ペンタノン、3−クロロ−2−ブタノン、tert−ブチルアセトアセテート、4−ヒドロキシ−2−ブタノン、ヒドロキシアセトン、1,1−ジクロロアセトン、クロロアセトン、ジヒドロキシアセトン、ピルビン酸エチル、メチル 3−オキソブタノエート、エチル 3−オキサブタノネート、エチル 4−クロロアセトアセテート、メチル 4−ブロモ−3−オキサブタノエート、エチル 4−ブロモ−3−オキサブタノエート、N−tert−ブトキシカルボニル−3−ピロリジノン、イソプロピル 4−シアノ−3−オキソブタノエート、エチル 4−シアノ−3−オキソブタノエート、メチル 4−シアノ−3−オキソブタノエート、メチル 3−オキソペンタノエート、2,2,2−トリフルオロアセトフェノン、アセトフェノン、2’−ブロモアセトフェノン、3’−ブロモアセトフェノン、4’−ブロモアセトフェノン、2−クロロアセトフェノン、3’−クロロアセトフェノン、4’−クロロアセトフェノン、ベンジルアセトン、1−フェニル−2−ブタノン、m−メトキシアセトフェノン、3,4−ジメトキシアセトフェノン、4’−メトキシアセトフェノン、2,3’−ジクロロアセトフェノン、3,4−ジメトキシフェニルアセトン、シクロペンタノン、4−アセチル安息香酸、D−(+)-グルコース、4−クロロ-3-オキソ酪酸エチル、3−メチル-2-オキソ酪酸エチル、4−ヒドロキシ-2-ブタノン、ベンゾイルギ酸エチル、1−フェニル-2-ブタノン、3−オキソ酪酸エチル等が挙げられる。   Examples of the substrate ketone compound or aldehyde compound include propionaldehyde, n-butyraldehyde, n-valeraldehyde, n-hexylaldehyde, n-peptylaldehyde, n-decylaldehyde, 2-oxopropionaldehyde, trans- Cinnamaldehyde, 4-bromobenzaldehyde, 2-nitrobenzaldehyde, 3-nitrobenzaldehyde, phenylacetaldehyde, 4-chlorobenzaldehyde, 2-pentanone, 2-hexanone, 2-heptanone, 2-octanone, 2-nonanone, 3-pentanone, 3-chloro-2-butanone, tert-butyl acetoacetate, 4-hydroxy-2-butanone, hydroxyacetone, 1,1-dichloroacetone, chloroacetone, dihydroxyacetone, Ethyl binate, methyl 3-oxobutanoate, ethyl 3-oxabutanoate, ethyl 4-chloroacetoacetate, methyl 4-bromo-3-oxabutanoate, ethyl 4-bromo-3-oxabutanoate N-tert-butoxycarbonyl-3-pyrrolidinone, isopropyl 4-cyano-3-oxobutanoate, ethyl 4-cyano-3-oxobutanoate, methyl 4-cyano-3-oxobutanoate, methyl 3 -Oxopentanoate, 2,2,2-trifluoroacetophenone, acetophenone, 2'-bromoacetophenone, 3'-bromoacetophenone, 4'-bromoacetophenone, 2-chloroacetophenone, 3'-chloroacetophenone, 4'- Chloroacetophenone, benzylacetone, 1- Enyl-2-butanone, m-methoxyacetophenone, 3,4-dimethoxyacetophenone, 4′-methoxyacetophenone, 2,3′-dichloroacetophenone, 3,4-dimethoxyphenylacetone, cyclopentanone, 4-acetylbenzoic acid, D-(+)-glucose, ethyl 4-chloro-3-oxobutyrate, ethyl 3-methyl-2-oxobutyrate, 4-hydroxy-2-butanone, ethyl benzoylformate, 1-phenyl-2-butanone, 3- And ethyl oxobutyrate.

上記方法は、通常、水及び還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(以下、NADHと記す。)の存在下に行うとよい。この際に用いられる水は、緩衝水溶液であってもよい。該緩衝水溶液に用いられる緩衝剤としては、例えば、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム等のリン酸アルカリ金属塩、酢酸ナトリウム水溶液、酢酸カリウム等の酢酸アルカリ金属塩及びこれらの混合物が挙げられる。   The above method is usually performed in the presence of water and reduced nicotinamide adenine dinucleotide (hereinafter referred to as NADH). The water used at this time may be a buffered aqueous solution. Examples of the buffer used in the buffered aqueous solution include alkali metal phosphates such as sodium phosphate and potassium phosphate, alkali metal acetates such as sodium acetate aqueous solution and potassium acetate, and mixtures thereof.

上記方法においては、水に加えて有機溶媒を共存させることもできる。共存させることができる有機溶媒としては、例えば、t−ブチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類;ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル等のエステル類;トルエン、ヘキサン、シクロへキサン、ヘプタン、イソオクタン等の炭化水素類;メタノール、エタノール、2−プロパノール、ブタノール、t−ブチルアルコール等のアルコール類;ジメチルスルホキシド等の有機硫黄化合物;アセトン等のケトン類;アセトニトリル等のニトリル類、及び、これらの混合物が挙げられる。   In the above method, an organic solvent can be allowed to coexist in addition to water. Examples of the organic solvent that can coexist include ethers such as t-butyl methyl ether, diisopropyl ether, and tetrahydrofuran; esters such as ethyl formate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, ethyl propionate, and butyl propionate Hydrocarbons such as toluene, hexane, cyclohexane, heptane and isooctane; alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, butanol and t-butyl alcohol; organic sulfur compounds such as dimethyl sulfoxide; ketones such as acetone; Nitriles such as acetonitrile, and mixtures thereof.

上記方法における反応は、例えば、水、NADH、及びケトン化合物又はアルデヒド化合物を、還元酵素又はそれを産生する形質転換体又はその処理物とともに、必要によりさらに有機溶媒等を含有した状態で、攪拌、振盪等により混合することにより行われる。   The reaction in the above method is, for example, stirring water, NADH, and a ketone compound or an aldehyde compound, together with a reductase, a transformant that produces the compound, or a processed product thereof, if necessary, further containing an organic solvent or the like. It is performed by mixing by shaking or the like.

上記方法における反応時のpHは適宜選択することができるが、通常pH3〜10の範囲である。また反応温度は適宜選択することができるが、原料及び生成物の安定性、反応速度の点から通常0〜60℃の範囲である。また、窒素や空気等を吹き込みながら、反応を行なってもよい。通気量は通常0.1〜5L/分の範囲である。   The pH during the reaction in the above method can be selected as appropriate, but is usually in the range of pH 3-10. Moreover, although reaction temperature can be selected suitably, it is the range of 0-60 degreeC normally from the point of stability of a raw material and a product, and the point of reaction rate. Further, the reaction may be carried out while blowing nitrogen or air. The air flow rate is usually in the range of 0.1 to 5 L / min.

反応の終点は、例えば、反応液中のカルボニル化合物の量を液体クロマトグラフィー等により追跡することにより決めることができる。反応時間は適宜選択することができるが、通常0.5時間から10日間の範囲である。   The end point of the reaction can be determined, for example, by following the amount of the carbonyl compound in the reaction solution by liquid chromatography or the like. The reaction time can be appropriately selected and is usually in the range of 0.5 hours to 10 days.

反応液からのアルコールの回収は、一般に知られている任意の方法で行えばよい。例えば、反応液の有機溶媒抽出操作、濃縮操作等の後処理を、必要によりカラムクロマトグラフィー、蒸留等を組み合わせて、行うことにより精製する方法が挙げられる。   Recovery of alcohol from the reaction solution may be performed by any generally known method. For example, a method of purifying by performing post-treatment such as organic solvent extraction operation and concentration operation of the reaction solution in combination with column chromatography, distillation or the like, if necessary.

形質転換体又はその処理物としては、上述のものを用いることができるが、本発明の形質転換体を用いた工業的な生産を考慮すれば、生きている形質転換体を用いるよりも形質転換体を死滅化させた処理物を用いる方法が、製造設備の制限が少ないという点では好ましい。そのための死菌化処理方法としては、例えば、物理的殺菌法(加熱、乾燥、冷凍、光線、超音波、濾過、通電)や、化学薬品を用いる殺菌法(アルカリ、酸、ハロゲン、酸化剤、硫黄、ホウ素、砒素、金属、アルコール、フェノール、アミン、サルファイド、エーテル、アルデヒド、ケトン、シアン及び抗生物質)が挙げられる。一般的には、これらの殺菌法のうちできるだけ還元酵素の酵素活性を失活させず、かつ反応系への残留、汚染等の影響が少ない処理方法を選択することが望ましい。   As the transformant or the processed product thereof, the above-mentioned ones can be used. However, in consideration of industrial production using the transformant of the present invention, transformation is performed rather than using live transformants. A method using a processed product whose body has been killed is preferable in that there are few restrictions on production facilities. As a killing treatment method for that purpose, for example, physical sterilization methods (heating, drying, freezing, light, ultrasonic waves, filtration, energization) and sterilization methods using chemicals (alkali, acid, halogen, oxidizing agent, Sulfur, boron, arsenic, metal, alcohol, phenol, amine, sulfide, ether, aldehyde, ketone, cyan and antibiotics). In general, it is desirable to select a treatment method among these sterilization methods that does not deactivate the enzyme activity of the reductase as much as possible and that has less influence on the reaction system such as residue and contamination.

本発明の還元酵素を用いたアルコールの製造方法はNADHの存在下に行われ、ケトン化合物又はアルデヒド化合物の還元反応の進行に伴い、NADHは酸化型β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(以下、NAD+と記す)に変換される。還元酵素が、変換により生じたNAD+を、例えば、2−プロパノールの酸化反応に伴って、還元型(NADH)に変換する能力を有している場合には、上記方法の反応系内には、NAD+をNADHに変換を可能にする基質として、2−プロパノール等を共存させることもできる。   The method for producing alcohol using the reductase of the present invention is carried out in the presence of NADH, and NADH is converted to oxidized β-nicotinamide adenine dinucleotide (hereinafter referred to as NAD +) as the reduction reaction of the ketone compound or aldehyde compound proceeds. Is written). When the reductase has the ability to convert NAD + generated by the conversion into, for example, a reduced form (NADH) accompanying the oxidation reaction of 2-propanol, in the reaction system of the above method, As a substrate that enables conversion of NAD + to NADH, 2-propanol or the like can be present together.

以下、実施例等により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example etc. demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited at all by these Examples.

実施例1(環境DNAの取得)
4℃で保存された以下の環境サンプル(A)〜(E)及び土壌DNA抽出キット(ISOIL for Beads Beating、ニッポンジーン社製)を用い、同キットのマニュアルにしたがってDNAを抽出し、得られたDNAをそれぞれ環境DNA(A)〜(E)とした。抽出されたDNAは1.5%アガロースゲル電気泳動にて確認した。
(A)富山県射水市片口の堆肥(草および枝 79℃)
(B)富山県射水市片口の堆肥(木の皮 60℃)
(C)富山県射水市片口の堆肥(草及び枝 表面)
(D)富山県射水市片口の堆肥(木の皮 59℃)
(E)富山県射水市片口の堆肥(草及び枝 79℃以下)
Example 1 (Acquisition of environmental DNA)
Using the following environmental samples (A) to (E) stored at 4 ° C. and a soil DNA extraction kit (ISOIL for Beads Beating, manufactured by Nippon Gene), DNA was extracted according to the manual of the kit, and the resulting DNA Were designated as environmental DNAs (A) to (E), respectively. The extracted DNA was confirmed by 1.5% agarose gel electrophoresis.
(A) Compost from Kataguchi, Imizu City, Toyama Prefecture (grass and branches 79 ° C)
(B) Tomi, Izumi City, Kataguchi's compost (wood bark 60 ° C)
(C) Compost (grass and branch surface) at Kataguchi, Imizu City, Toyama Prefecture
(D) Tomi, Izumi City, Kataguchi compost (wood bark 59 ° C)
(E) Compost from Kataguchi, Imizu City, Toyama Prefecture (grass and branches below 79 ° C)

実施例2(オリゴヌクレオチドプライマーの作製)
以下の4種類のオリゴヌクレオチドプライマーを合成した。
プライマー1:5’−GACCGGTCCGCGATCGTVACMGGMGSMG−3’ (配列番号1)
プライマー2:5’−CGGTCACTGGGCGGTRTABCCRCCRTCB−3’ (配列番号2)
プライマー3:5’−ACGATCGCGGACCGGTCGGCGACGT−3’ (配列番号4)
プライマー4:5’−ACCGCCCAGTGACCGGGCTGCAGGT−3’ (配列番号5)
Rはアデニン又はグアニン、Vはアデニン又はシトシン又はグアニン、Mはアデニン又はシトシン、Sはシトシン又はグアニン、Bはシトシン又はグアニン又はチミン、をそれぞれ示す。
Example 2 (Preparation of oligonucleotide primers)
The following four types of oligonucleotide primers were synthesized.
Primer 1: 5′-GACCGGTCCGCGATCGTVACMGGGSMMG-3 ′ (SEQ ID NO: 1)
Primer 2: 5′-CGGTCACTGGGGCGTRTABCCRCCRTCB-3 ′ (SEQ ID NO: 2)
Primer 3: 5′-ACGATCCGCGGACGGGTCGGCGACGT-3 ′ (SEQ ID NO: 4)
Primer 4: 5'-ACCGCCCCAGTGACCGGGGCTGCAGGT-3 '(SEQ ID NO: 5)
R represents adenine or guanine, V represents adenine or cytosine or guanine, M represents adenine or cytosine, S represents cytosine or guanine, and B represents cytosine, guanine or thymine, respectively.

実施例3(二本鎖線状ベクターDNAの作製)
特開2008−017773に記載されたプラスミドpKELAは、2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを2,2,2−トリフルオロ−1−フェニルエタノールに還元する能力を有するタンパク質をコードする核酸を含有する組換えベクターである。
プラスミドpKELAを制限酵素XhoIで消化した。消化されたDNAを1.5%アガロースゲル電気泳動に供した後、ゲルから5.3kbのDNAを回収し、Wizard Plus SV Gel and PCR Clean−up System(Promega社製)を用いて精製した。得られた精製液からDNAをエタノール沈殿し、得られた沈殿を乾燥させた後、滅菌水5μlに溶解させた。得られた酵素消化DNA水溶液に、Ligation Mix(タカラバイオ社製)を10μl添加し、16℃にて一晩放置した後、DNAをエタノール沈殿し、得られた沈殿を乾燥させ、5μlの滅菌水に溶解させた。得られたDNA溶液を用いてトランスフォーメーション法でE. coli JM109 Competent cell(東洋紡社製)を形質転換した。得られた形質転換体を、100μg/mlのアンピシリンを含有するLB(1%バクト−トリプトン、0.5%バクト−酵母エキス、1%塩化ナトリウム)培地に接種し培養した。培養菌体からWizard Plus SV Minipreps DNA Purification System(Promega社製)を用いてプラスミドDNAを調製した。得られたプラスミドを以下pKELAsと記す。
Example 3 (Production of double-stranded linear vector DNA)
The plasmid pKELA described in JP2008-017773 contains a nucleic acid encoding a protein having the ability to reduce 2,2,2-trifluoroacetophenone to 2,2,2-trifluoro-1-phenylethanol. Recombinant vector.
Plasmid pKELA was digested with restriction enzyme XhoI. The digested DNA was subjected to 1.5% agarose gel electrophoresis, and then 5.3 kb DNA was recovered from the gel and purified using Wizard Plus SV Gel and PCR Clean-up System (Promega). DNA was ethanol precipitated from the obtained purified solution, and the resulting precipitate was dried and then dissolved in 5 μl of sterilized water. 10 μl of Ligation Mix (manufactured by Takara Bio Inc.) was added to the obtained enzyme digested DNA aqueous solution and left overnight at 16 ° C., then DNA was ethanol precipitated, the resulting precipitate was dried, and 5 μl of sterile water Dissolved in. The resulting DNA solution was used to transform E. coli by the transformation method. E. coli JM109 Competent cell (Toyobo Co., Ltd.) was transformed. The obtained transformant was inoculated into an LB (1% bacto-tryptone, 0.5% bacto-yeast extract, 1% sodium chloride) medium containing 100 μg / ml ampicillin and cultured. Plasmid DNA was prepared from the cultured cells using Wizard Plus SV Minipreps DNA Purification System (Promega). The resulting plasmid is hereinafter referred to as pKELAs.

配列番号4で示される塩基配列からなるオリゴヌクレオチドプライマー3及び配列番号5で示される塩基配列からなるオリゴヌクレオチドプライマー4を用いて、プラスミドpKELAsを鋳型にして、下記反応液組成、反応条件でPCRを行った。   Using the oligonucleotide primer 3 consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 and the oligonucleotide primer 4 consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 5, using the plasmid pKELAs as a template, PCR was performed with the following reaction solution composition and reaction conditions. went.

[プライマー]
プライマー3:5’−ACGATCGCGGACCGGTCGGCGACGT−3’ (配列番号4)
プライマー4:5’−ACCGCCCAGTGACCGGGCTGCAGGT−3’ (配列番号5)
[反応液組成]
pKELAs溶液(100μg/ml) 1μl
dNTPs(各2mMの混合液) 4μl
プライマー(10μM) 各0.8μl
2×Buffer for KOD FX Neo 10μl
KOD FX Neo(東洋紡社製) 0.4μl
滅菌水 3μl
[反応条件]
上記組成の反応液が入った容器をBio−RAD DNA Engineにセットし、94℃にて2分間保温した後、98℃で10秒間次いで60℃で30秒間次いで68℃で3分間の保温サイクルを30回行い、さらに68℃で5分間保温した。増幅産物をWizard Plus SV Minipreps DNA Purification System(Promega社製)を用いて精製し、これを二本鎖線状ベクターDNAとした。
[Primer]
Primer 3: 5′-ACGATCCGCGGACGGGTCGGCGACGT-3 ′ (SEQ ID NO: 4)
Primer 4: 5'-ACCGCCCCAGTGACCGGGGCTGCAGGT-3 '(SEQ ID NO: 5)
[Reaction solution composition]
pKELAs solution (100 μg / ml) 1 μl
dNTPs (mixture of 2 mM each) 4 μl
Primer (10 μM) 0.8 μl each
2 × Buffer for KOD FX Neo 10 μl
KOD FX Neo (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) 0.4 μl
Sterile water 3μl
[Reaction conditions]
A container containing the reaction solution of the above composition is set in Bio-RAD DNA Engine, and kept at 94 ° C. for 2 minutes, followed by a heating cycle of 98 ° C. for 10 seconds, 60 ° C. for 30 seconds and then 68 ° C. for 3 minutes. This was performed 30 times, and further kept at 68 ° C. for 5 minutes. The amplified product was purified using Wizard Plus SV Minipreps DNA Purification System (Promega), which was used as a double-stranded linear vector DNA.

実施例4(DNA試料からの核酸増幅、環状組換え発現ベクターの作製及び形質転換体の取得)
(4−1)環境DNAからの核酸増幅
配列番号1で示される塩基配列からなるオリゴヌクレオチドプライマー1及び配列番号2で示される塩基配列からなるオリゴヌクレオチドプライマー2を用いて、環境サンプル(A)〜(E)から取得された環境DNAを鋳型にして、下記反応液組成及び反応条件でPCRを行った。
Example 4 (Amplification of nucleic acid from DNA sample, preparation of circular recombinant expression vector and acquisition of transformant)
(4-1) Nucleic acid amplification from environmental DNA
Using environmental primer obtained from environmental samples (A) to (E) as a template, using oligonucleotide primer 1 consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and oligonucleotide primer 2 consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 Then, PCR was performed with the following reaction solution composition and reaction conditions.

プライマー1:5’−GACCGGTCCGCGATCGTVACMGGMGSMG−3’ (配列番号1)
プライマー2:5’−CGGTCACTGGGCGGTRTABCCRCCRTCB−3’ (配列番号2)
Rはアデニン又はグアニン、Vはアデニン又はシトシン又はグアニン、Mはアデニン又はシトシン、Sはシトシン又はグアニン、Bはシトシン又はグアニン又はチミン、をそれぞれ示す。
[反応液組成]
環境DNA液 (10〜50 ng) 1μl
dNTPs(各2mMの混合液) 4μl
プライマー1(10μM) 0.8μl
プライマー2(10μM) 0.8μl
5×Phusion GC Buffer 4μl
Phusion Hot Start Flex DNA Polymerase(New England BioLabs社製) 0.4μl
DMSO 1μl
滅菌水 8μl
[反応条件]
上記組成の反応液が入った容器をBio−RAD DNA Engineにセットし、94℃にて2分間保温した後、98℃で10秒間次いで74℃で1分間の保温サイクルを5回行い、次に、98℃で10秒間次いで72℃で1分間の保温サイクルを5回行い、次に、98℃で10秒間次いで70℃で1分間の保温サイクルを5回行い、次に、98℃で10秒間次いで68℃で1分間の保温サイクルを20回行い、さらに68℃で7分間保温した。増幅産物をWizard Plus SV Minipreps DNA Purification System(Promega社製)を用いて精製した。
Primer 1: 5′-GACCGGTCCGCGATCGTVACMGGGSMMG-3 ′ (SEQ ID NO: 1)
Primer 2: 5′-CGGTCACTGGGCGGTRTABCCRCCRTCB-3 ′ (SEQ ID NO: 2)
R represents adenine or guanine, V represents adenine or cytosine or guanine, M represents adenine or cytosine, S represents cytosine or guanine, and B represents cytosine, guanine or thymine, respectively.
[Reaction solution composition]
Environmental DNA solution (10-50 ng) 1 μl
dNTPs (mixture of 2 mM each) 4 μl
Primer 1 (10 μM) 0.8 μl
Primer 2 (10 μM) 0.8 μl
5x Phusion GC Buffer 4μl
Phusion Hot Start Flex DNA Polymerase (New England BioLabs) 0.4 μl
DMSO 1 μl
Sterile water 8μl
[Reaction conditions]
A container containing the reaction solution of the above composition is set in Bio-RAD DNA Engine, kept at 94 ° C. for 2 minutes, then subjected to 5 incubation cycles of 98 ° C. for 10 seconds and then at 74 ° C. for 1 minute, Incubation cycle of 98 ° C. for 10 seconds and then 72 ° C. for 1 minute 5 times, followed by 5 incubation cycles of 98 ° C. for 10 seconds and then 70 ° C. for 1 minute, then 98 ° C. for 10 seconds Next, a heat insulation cycle of 68 ° C. for 1 minute was performed 20 times, and the mixture was further kept at 68 ° C. for 7 minutes. The amplification product was purified using Wizard Plus SV Minipreps DNA Purification System (Promega).

(4−2)環状組換え発現ベクターの作製と形質転換体の取得
(4−1)で得られた増幅産物の精製後の溶液2μlに、実施例3で得られた二本鎖線状ベクターDNA精製液6μlを添加し、5×In-Fusion HD Enzyme Premix(Clontech社製)を2μl添加した後、50℃にて15分間保温し、次いで、氷上に静置した。これを用いてトランスフォーメーション法によりE.coli JM109株を形質転換した。
(4-2) Preparation of circular recombinant expression vector and acquisition of transformant The double-stranded linear vector DNA obtained in Example 3 was added to 2 μl of the solution after purification of the amplification product obtained in (4-1). 6 μl of the purified solution was added, 2 μl of 5 × In-Fusion HD Enzyme Premix (Clontech) was added, and the mixture was incubated at 50 ° C. for 15 minutes, and then allowed to stand on ice. Using this, E. E. coli strain JM109 was transformed.

環境DNA(A)から増幅されたDNAがクローニングされた大腸菌組換え体は334コロニー得られた。環境DNA(B)から増幅されたDNAがクローニングされた大腸菌組換え体は40コロニー得られた。環境DNA(C)から増幅されたDNAがクローニングされた大腸菌組換え体は286コロニー得られた。環境DNA(D)から増幅されたDNAがクローニングされた大腸菌組換え体は39コロニー得られた。環境DNA(E)から増幅されたDNAがクローニングされた大腸菌組換え体は422コロニー得られた。   334 colonies of E. coli recombinants cloned with DNA amplified from environmental DNA (A) were obtained. 40 colonies of E. coli recombinants cloned with DNA amplified from environmental DNA (B) were obtained. 286 colonies of E. coli recombinants cloned with DNA amplified from environmental DNA (C) were obtained. 39 colonies of E. coli recombinants in which DNA amplified from environmental DNA (D) was cloned were obtained. 422 colonies of E. coli recombinants cloned with DNA amplified from environmental DNA (E) were obtained.

実施例5(形質転換体のアセトフェノン還元活性測定と還元酵素をコードする核酸の取得)
(5−1)粗酵素液の調製
実施例4にて得られた形質転換体、プラスミドpKELAsにてE.coli JM109株を形質転換した形質転換体、又は、特開2008−017773に記載のプラスミドpKELAにてE.coli JM109株を形質転換した形質転換体を、100μg/mlのアンピシリン及び0.4mMのIPTGを含有するLB培地4ml中で37℃にて22時間振盪培養した。得られた培養液1mlを2ml容の遠心チューブに入れ、4℃にて15000rpmで30秒間遠心分離することにより、湿菌体を沈殿させた。遠心上清液を除いた湿菌体に、500mgのビーズ(Φ0.1mm)と、100mMのリン酸カリウムバッファー(pH7.0)0.5mlを加え、Multi−Beads Shocker(安井器械社製)を用いて2500rpm、150秒間:ON(30秒×3)、OFF(30秒×2)の条件で破砕処理を行った。破砕液を短時間遠心分離した後、破砕液の入ったチューブの底に穴をあけ、チューブを1.5ml容の新しい遠心チューブに押し込んだ。4℃にて3000rpm、5分間遠心分離した後、2ml容の遠心チューブを抜き、1.5ml容の遠心チューブのサンプルをさらに4℃にて15000rpm、5分間遠心分離し、得られた遠心上清液を粗酵素液とした。
Example 5 (Measurement of acetophenone reduction activity of transformant and acquisition of nucleic acid encoding reductase)
(5-1) Preparation of crude enzyme solution
The transformant obtained in Example 4 was transformed into E. coli using plasmid pKELAs. A transformant obtained by transforming E. coli JM109 strain or a plasmid pKELA described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-017773 is used for E. coli. The transformant obtained by transforming E. coli strain JM109 was cultured with shaking at 37 ° C. for 22 hours in 4 ml of LB medium containing 100 μg / ml ampicillin and 0.4 mM IPTG. 1 ml of the obtained culture broth was placed in a 2 ml centrifuge tube and centrifuged at 15000 rpm for 30 seconds at 4 ° C. to precipitate wet cells. 500 mg beads (Φ0.1 mm) and 0.5 ml of 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0) are added to the wet cells excluding the centrifugal supernatant, and Multi-Beads Shocker (manufactured by Yasui Kikai Co., Ltd.) is added. The crushing treatment was performed under the conditions of 2500 rpm, 150 seconds: ON (30 seconds × 3), OFF (30 seconds × 2). After the crushing liquid was centrifuged for a short time, a hole was made in the bottom of the tube containing the crushing liquid, and the tube was pushed into a new centrifuge tube having a volume of 1.5 ml. After centrifuging at 3000 rpm for 5 minutes at 4 ° C., the 2 ml centrifuge tube is removed, and the sample in the 1.5 ml centrifuge tube is further centrifuged at 15000 rpm for 5 minutes at 4 ° C., and the resulting centrifugal supernatant is obtained. The solution was used as a crude enzyme solution.

(5−2)還元活性測定と還元酵素をコードする核酸の取得(その1)
100mMのリン酸カリウムバッファー(pH7.0)、0.3mM NADH、及び10mM 2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを含む反応液990μlを25℃で1.5分間保温し、(5−1)で得られた粗酵素液を10μl添加した後、NADHの340nmにおける吸収の減少を測定した。また、100mMのリン酸カリウムバッファー(pH7.0)、0.3mM NADH、15% 1−プロパノール、及び10mM 2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを含む反応液990μlを25℃で1.5分間保温し、(5−1)で得られた粗酵素液を10μl添加した後、NADHの340nmにおける吸収の減少を測定した。プラスミドpKELAsにてE.coli JM109株を形質転換した形質転換体から得られた粗酵素液では340nmにおける吸収の減少が検出されず、これをブランクとした。NADHのモル吸光係数(ε)を6.22×1000M−1cm−1とし、25℃で1分間に1μmolのNADHを変換する酵素量を1Uとし、培養液1mlあたりの酵素活性値を算出した。15%1−プロパノール非存在下での2,2,2−トリフルオロアセトフェノン還元活性値を100として、15%1−プロパノール存在下での、2,2,2−トリフルオロアセトフェノン還元活性値の相対値を算出した(表1)。
(5-2) Measurement of reducing activity and acquisition of nucleic acid encoding reductase (part 1)
990 μl of a reaction solution containing 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0), 0.3 mM NADH, and 10 mM 2,2,2-trifluoroacetophenone was kept at 25 ° C. for 1.5 minutes, and (5-1) After 10 μl of the obtained crude enzyme solution was added, the decrease in NADH absorption at 340 nm was measured. In addition, 990 μl of a reaction solution containing 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0), 0.3 mM NADH, 15% 1-propanol, and 10 mM 2,2,2-trifluoroacetophenone was incubated at 25 ° C. for 1.5 minutes. Then, 10 μl of the crude enzyme solution obtained in (5-1) was added, and then the decrease in NADH absorption at 340 nm was measured. In plasmid pKELAs In the crude enzyme solution obtained from the transformant obtained by transforming E. coli JM109 strain, a decrease in absorption at 340 nm was not detected, and this was used as a blank. The NADH molar extinction coefficient (ε) was 6.22 × 1000 M −1 cm −1 , the amount of enzyme converting 1 μmol of NADH per minute at 25 ° C. was 1 U, and the enzyme activity value per 1 ml of the culture solution was calculated. . The relative value of 2,2,2-trifluoroacetophenone reduction activity value in the presence of 15% 1-propanol, with the value of 2,2,2-trifluoroacetophenone reduction activity value in the absence of 15% 1-propanol being 100 Values were calculated (Table 1).

Figure 0006064183
Figure 0006064183

プラスミドpKELAを含有する形質転換体の粗酵素液における、15%1−プロパノール非存在下での2,2,2−トリフルオロアセトフェノン還元活性値に対する、15%1−プロパノール存在下での2,2,2−トリフルオロアセトフェノン還元活性値の低下率と比べると、環境DNAから増幅されたDNAを含む環状組換え発現ベクター#0012、#0013、#0014、#0015、#0016、#0017、#0018、#0021、#0022をそれぞれ含有する形質転換体の粗酵素液では、15%1−プロパノールの存在による2,2,2−トリフルオロアセトフェノン還元活性値の低下率が少なく、これらの形質転換体は、プラスミドpKELAを含有する形質転換体が産生する還元酵素よりも有機溶媒耐性に優れた還元酵素を産生していることが判った(表1)。   In a crude enzyme solution of a transformant containing plasmid pKELA, 2,2 in the presence of 15% 1-propanol with respect to the 2,2,2-trifluoroacetophenone reduction activity value in the absence of 15% 1-propanol. , 2-trifluoroacetophenone reduction activity value compared with the circular recombinant expression vector # 0012, # 0013, # 0014, # 0015, # 0016, # 0017, # 0018 containing DNA amplified from environmental DNA , # 0021, and # 0022 respectively, the crude enzyme solution of the transformant has a small decrease rate of 2,2,2-trifluoroacetophenone reduction activity value due to the presence of 15% 1-propanol, and these transformants Was found to produce a reductase with better resistance to organic solvents than the reductase produced by transformants containing plasmid pKELA (Table 1).

粗酵素液の還元活性が確認された上記9種類の形質転換体から、QIAprep Spin Miniprep Kit(Qiagen社製)を用い、環境DNAから増幅されたDNAを含む組換え発現ベクター(以下、プラスミド#0012、#0013、#0014、#0015、#0016、#0017、#0018、#0021、#0022と記すこともある。)を取得した。   A recombinant expression vector (hereinafter referred to as plasmid # 0012) containing DNA amplified from environmental DNA using QIAprep Spin Miniprep Kit (manufactured by Qiagen) from the above-mentioned nine types of transformants in which the reducing activity of the crude enzyme solution was confirmed. , # 0013, # 0014, # 0015, # 0016, # 0017, # 0018, # 0021, and # 0022).

(5−3)還元活性測定と還元酵素をコードする核酸の取得(その2)
(5−1)で得られた粗酵素液を表2に示す各温度で30分間保温した。100mMのリン酸カリウムバッファー(pH7.0)、0.3mM NADH、及び10mM 2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを含む反応液990μlを25℃で1.5分間保温した後、前記温度で保温した粗酵素液を10μl添加し、NADHの340nmにおける吸収の減少を測定した。表2に示す各温度に替えて4℃で保温した粗酵素液での活性値を100として、各温度処理後の粗酵素液の活性値の相対値を算出した(表2)。
プラスミドpKELAを含有する形質転換体の粗酵素液における、温度処理による2,2,2−トリフルオロアセトフェノン還元活性値の低下率と比べると、環境DNAから増幅されたDNAを含む環状組換え発現ベクター#0024を含有する形質転換体の粗酵素液では、温度処理による2,2,2−トリフルオロアセトフェノン還元活性値の低下率が少なく、当該形質転換体は、プラスミドpKELAを含有する形質転換体が産生する還元酵素よりも熱安定性に優れた還元酵素を産生していることが判った(表2)。
(5-3) Reducing activity measurement and acquisition of nucleic acid encoding reductase (part 2)
The crude enzyme solution obtained in (5-1) was kept at each temperature shown in Table 2 for 30 minutes. 990 μl of a reaction solution containing 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0), 0.3 mM NADH, and 10 mM 2,2,2-trifluoroacetophenone was kept at 25 ° C. for 1.5 minutes, and then kept at the above temperature. 10 μl of the crude enzyme solution was added, and the decrease in NADH absorption at 340 nm was measured. The relative activity value of the crude enzyme solution after each temperature treatment was calculated with the activity value in the crude enzyme solution kept at 4 ° C. being 100 ° C. instead of each temperature shown in Table 2 (Table 2).
A circular recombinant expression vector comprising DNA amplified from environmental DNA as compared to the rate of decrease in 2,2,2-trifluoroacetophenone reduction activity value due to temperature treatment in the crude enzyme solution of a transformant containing plasmid pKELA In the crude enzyme solution of the transformant containing # 0024, the rate of decrease in the 2,2,2-trifluoroacetophenone reduction activity value due to the temperature treatment is small, and the transformant contains the transformant containing the plasmid pKELA. It was found that a reductase having better thermal stability than the reductase produced was produced (Table 2).

Figure 0006064183
Figure 0006064183

粗酵素液の還元活性が確認された上記の形質転換体からQIAprep Spin Miniprep Kit(Qiagen社製)を用い、環境DNAから増幅されたDNAを含む組換え発現ベクター(以下、プラスミド#0024と記すこともある。)を取得した。   A recombinant expression vector (hereinafter referred to as plasmid # 0024) containing DNA amplified from environmental DNA using QIAprep Spin Miniprep Kit (manufactured by Qiagen) from the above transformant in which the reducing activity of the crude enzyme solution was confirmed. There is also.)

実施例6(還元酵素をコードする核酸の塩基配列決定)
実施例5で粗酵素液の2,2,2−トリフルオロアセトフェノン還元活性が確認された形質転換体から取得されたプラスミド#0012、#0013、#0014、#0015、#0016、#0017、#0018、#0021、#0022、#0024にクローニングされたDNAの塩基配列を決定した。Dye Terminator Cycle sequencing FS ready Reaction Kit(パーキンエルマー製)を用いて各プラスミドを鋳型としてシークエンス反応を行い、得られたDNAの塩基配列をDNAシーケンサー373A(パーキンエルマー製)で解析した。プラスミド#0012、#0013、#0014、#0015、#0016、#0017、#0018、#0021、#0022及び#0024からそれぞれ得られた塩基配列を配列番号11、13、15、17、19、21、23、25、27及び9に示し、これら塩基配列にそれぞれコードされるアミノ酸配列を配列番号12、14、16、18、20、22、24、26、28及び10に示す。配列番号12、14、16、18、20、22、24、26、28及び10で示される各アミノ酸配列と、プラスミドpKELAにコードされる2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを2,2,2−トリフルオロ−1−フェニルエタノールに還元する能力を有するタンパク質のアミノ酸配列との配列同一性は約50−75%である。
Example 6 (Determining the base sequence of a nucleic acid encoding a reductase)
Plasmids # 0012, # 0013, # 0014, # 0015, # 0016, # 0017, # 0017 obtained from the transformants in which the 2,2,2-trifluoroacetophenone reducing activity of the crude enzyme solution was confirmed in Example 5 The nucleotide sequences of the DNAs cloned into 0018, # 0021, # 0022, and # 0024 were determined. A sequence reaction was carried out using each plasmid as a template using Dye Terminator Cycle sequencing FS ready Reaction Kit (manufactured by PerkinElmer), and the base sequence of the obtained DNA was analyzed by DNA sequencer 373A (manufactured by PerkinElmer). The nucleotide sequences obtained from the plasmids # 0012, # 0013, # 0014, # 0015, # 0016, # 0017, # 0018, # 0021, # 0022 and # 0024, respectively, are shown in SEQ ID NOs: 11, 13, 15, 17, 19, The amino acid sequences encoded by these nucleotide sequences are shown in SEQ ID NOs: 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, and 10, respectively. Each amino acid sequence represented by SEQ ID NOs: 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28 and 10 and 2,2,2-trifluoroacetophenone encoded by the plasmid pKELA are 2,2,2 -Sequence identity with the amino acid sequence of a protein having the ability to reduce to trifluoro-1-phenylethanol is about 50-75%.

本願発明により、医農薬の有効成分となる化合物やその中間体等を製造する為の有機合成反応に利用される還元酵素をコードする核酸の効率的な取得方法が提供可能となり、例えば、環境中に存在する微生物由来の環境DNAから取得される、有機溶媒に対する安定性や熱安定性に優れた還元酵素をコードする核酸等が提供可能となる。
[配列表フリ−テキスト]
配列番号1
オリゴヌクレオチドプライマー
配列番号2
オリゴヌクレオチドプライマー
配列番号3
ベクター
配列番号4
オリゴヌクレオチドプライマー
配列番号5
オリゴヌクレオチドプライマー
配列番号6
ベクターの塩基配列
配列番号7
ベクターの塩基配列
配列番号8
ベクターの塩基配列
配列番号9
#0024の塩基配列
配列番号10
#0024のアミノ酸配列
配列番号11
#0012の塩基配列
配列番号12
#0012のアミノ酸配列
配列番号13
#0013の塩基配列
配列番号14
#0013のアミノ酸配列
配列番号15
#0014の塩基配列
配列番号16
#0014のアミノ酸配列
配列番号17
#0015の塩基配列
配列番号18
#0015のアミノ酸配列
配列番号19
#0016の塩基配列
配列番号20
#0016のアミノ酸配列
配列番号21
#0017の塩基配列
配列番号22
#0017のアミノ酸配列
配列番号23
#0018の塩基配列
配列番号24
#0018のアミノ酸配列
配列番号25
#0021の塩基配列
配列番号26
#0021のアミノ酸配列
配列番号27
#0022の塩基配列
配列番号28
#0022のアミノ酸配列
配列番号29
ベクターの塩基配列
The present invention makes it possible to provide an efficient method for obtaining a nucleic acid encoding a reductase used in an organic synthesis reaction for producing a compound or an intermediate thereof as an active ingredient of medical and agricultural chemicals. For example, in the environment It is possible to provide a nucleic acid encoding a reductase excellent in stability to organic solvents and heat stability, which is obtained from environmental DNA derived from microorganisms present in
[Sequence table free text]
SEQ ID NO: 1
Oligonucleotide primer SEQ ID NO: 2
Oligonucleotide primer SEQ ID NO: 3
Vector sequence number 4
Oligonucleotide primer SEQ ID NO: 5
Oligonucleotide primer SEQ ID NO: 6
Vector base sequence SEQ ID NO: 7
Vector base sequence SEQ ID NO: 8
Vector base sequence SEQ ID NO: 9
Sequence number # 10 of # 0024
Amino acid sequence of # 0024 SEQ ID NO: 11
Base sequence of # 0012 SEQ ID NO: 12
Amino acid sequence of # 0012 SEQ ID NO: 13
Base sequence of # 0013 SEQ ID NO: 14
Amino acid sequence of # 0013 SEQ ID NO: 15
SEQ ID NO: 16 of the nucleotide sequence of # 0014
Amino acid sequence of # 0014 SEQ ID NO: 17
SEQ ID NO: 18 of the nucleotide sequence of # 0015
Amino acid sequence of # 0015 SEQ ID NO: 19
SEQ ID NO: 20 of the nucleotide sequence of # 0016
Amino acid sequence of # 0016 SEQ ID NO: 21
SEQ ID NO: 22 of the nucleotide sequence of # 0017
Amino acid sequence of # 0017 SEQ ID NO: 23
Base sequence of # 0018 SEQ ID NO: 24
Amino acid sequence of # 0018 SEQ ID NO: 25
SEQ ID NO: 26 of nucleotide sequence of # 0021
Amino acid sequence of # 0021 SEQ ID NO: 27
Base sequence of SEQ ID NO: 28
Amino acid sequence of SEQ ID NO: 29
Vector sequence

Claims (17)

還元酵素をコードする核酸を取得する方法であって、
(1)配列番号1で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチド及び配列番号2で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドをプライマーとして用い、DNA試料を鋳型として核酸増幅反応を行い、増幅産物を得る工程;
(2)前記増幅産物と、環状化すると宿主細胞において発現ベクターとして機能可能な二本鎖線状ベクターDNAとを、内在性3'-5'エキソヌクレアーゼ活性を有するDNAポリメラーゼの存在下で融合させて、前記増幅産物を含有する環状組換え発現ベクターを得る工程、
ここで、前記二本鎖線状ベクターDNAを構成する2本の鎖の一方は、その5’末端に配列番号6で示される塩基配列を有し、その3’末端に配列番号7で示される塩基配列を有し、配列番号7で示される塩基配列にコードされるアミノ酸配列を宿主細胞において発現可能とする塩基配列と、宿主細胞において機能可能な複製起点またはその相補配列とを、配列番号7で示される塩基配列の5’上流に有する一本鎖DNAである;
(3)前記環状組換え発現ベクターを宿主細胞に導入し、形質転換体を得る工程;
(4)前記形質転換体又はその処理物が、基質を還元する活性を測定し、当該活性を有する形質転換体を選抜する工程;及び
(5)工程(4)で選抜された形質転換体から、前記活性を有する還元酵素をコードする核酸を得る工程;
を含む方法。
A method for obtaining a nucleic acid encoding a reductase, comprising:
(1) A step of performing a nucleic acid amplification reaction using a DNA sample as a template by using an oligonucleotide having the base sequence shown by SEQ ID NO: 1 and an oligonucleotide having the base sequence shown by SEQ ID NO: 2 as a primer to obtain an amplification product;
(2) The amplification product and a double-stranded linear vector DNA that can function as an expression vector in a host cell when circularized are fused in the presence of a DNA polymerase having an endogenous 3′-5 ′ exonuclease activity. Obtaining a circular recombinant expression vector containing the amplification product,
Here, one of the two strands constituting the double-stranded linear vector DNA has a base sequence represented by SEQ ID NO: 6 at its 5 ′ end and a base represented by SEQ ID NO: 7 at its 3 ′ end. A nucleotide sequence having the sequence and capable of expressing the amino acid sequence encoded by the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 7 in a host cell, and an origin of replication that can function in the host cell or a complementary sequence thereof, represented by SEQ ID NO: 7 A single-stranded DNA 5 ′ upstream of the base sequence shown;
(3) introducing the circular recombinant expression vector into a host cell to obtain a transformant;
(4) a step of measuring the activity of the transformant or its treatment product to reduce a substrate and selecting a transformant having the activity; and (5) from the transformant selected in step (4). Obtaining a nucleic acid encoding the reductase having the activity;
Including methods.
前記一本鎖DNAが、その3’末端において、配列番号8で示される塩基配列の3’下流に連続して配列番号7で示される塩基配列を有する一本鎖DNAである請求項1に記載の方法。   The single-stranded DNA is a single-stranded DNA having a base sequence represented by SEQ ID NO: 7 continuously 3 'downstream of the base sequence represented by SEQ ID NO: 8 at its 3' end. the method of. 前記一本鎖DNAが、配列番号3で示される塩基配列を有する一本鎖DNAである請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the single-stranded DNA is a single-stranded DNA having a base sequence represented by SEQ ID NO: 3. 前記DNA試料が、環境サンプル由来の環境DNAである請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the DNA sample is environmental DNA derived from an environmental sample. 基質を還元する活性が、2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを2,2,2−トリフルオロ-1-フェニルエタノールに還元する活性である請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the activity of reducing the substrate is an activity of reducing 2,2,2-trifluoroacetophenone to 2,2,2-trifluoro-1-phenylethanol. . 宿主細胞が大腸菌である請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the host cell is Escherichia coli. 配列番号1で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチド及び配列番号2で示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドからなるプライマーセット。   A primer set comprising an oligonucleotide having a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and an oligonucleotide having a base sequence represented by SEQ ID NO: 2. 環状化すると宿主細胞において発現ベクターとして機能可能な二本鎖線状ベクターDNAであって、当該DNAを構成する2本の鎖の一方が、その5’末端に配列番号6で示される塩基配列を有し、その3’末端に配列番号7で示される塩基配列を有し、配列番号7で示される塩基配列にコードされるアミノ酸配列を宿主細胞において発現可能とする塩基配列と、宿主細胞において機能可能な複製起点またはその相補配列とを、配列番号7で示される塩基配列の5’上流に有する一本鎖DNAである二本鎖線状ベクターDNA。   A double-stranded linear vector DNA that can function as an expression vector in a host cell when circularized, and one of the two strands constituting the DNA has a base sequence represented by SEQ ID NO: 6 at its 5 ′ end. A nucleotide sequence having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 7 at its 3 ′ end and capable of expressing in the host cell the amino acid sequence encoded by the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 7; A double-stranded linear vector DNA, which is a single-stranded DNA having a simple replication origin or its complementary sequence 5 ′ upstream of the base sequence represented by SEQ ID NO: 7. 以下の群から選ばれるタンパク質:
(a)配列番号10、12、14、16、18、20、22、24、26または28のいずれかで示されるアミノ酸配列を有するタンパク質;
(b)配列番号10、12、14、16、18、20、22、24、26または28のいずれかで示されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、挿入、置換もしくは付加されたアミノ酸配列を有し、2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを2,2,2−トリフルオロ-1-フェニルエタノールに還元する活性を有するタンパク質;及び
(c)配列番号10、12、14、16、18、20、22、24、26または28のいずれかで示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、2,2,2−トリフルオロアセトフェノンを2,2,2−トリフルオロ-1-フェニルエタノールに還元する活性を有するタンパク質。
A protein selected from the following group:
(A) a protein having an amino acid sequence represented by any of SEQ ID NOs: 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 or 28;
(B) In the amino acid sequence represented by any of SEQ ID NOs: 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 or 28, one or several amino acids are deleted, inserted, substituted or added. A protein having an amino acid sequence and having an activity of reducing 2,2,2-trifluoroacetophenone to 2,2,2-trifluoro-1-phenylethanol; and (c) SEQ ID NOs: 10, 12, 14, It has an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in any of 16, 18, 20, 22, 24, 26, or 28, and 2,2,2-trifluoroacetophenone is 2,2 , A protein having activity of reducing to 2-trifluoro-1-phenylethanol.
請求項9に記載のタンパク質をコードする核酸。   A nucleic acid encoding the protein according to claim 9. 配列番号9、11、13、15、17、19、21、23、25または27のいずれかで示される塩基配列を有する請求項10に記載の核酸。   The nucleic acid according to claim 10, which has a base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25 or 27. 請求項10又は請求項11に記載の核酸を含有する組換えベクター。   A recombinant vector containing the nucleic acid according to claim 10 or 11. 請求項10又は請求項11に記載の核酸の上流に、宿主細胞において機能可能なプロモーターが機能可能な形で結合されてなる請求項12に記載の組換えベクター。   The recombinant vector according to claim 12, wherein a promoter capable of functioning in a host cell is operably linked upstream of the nucleic acid according to claim 10 or 11. 宿主細胞内で複製可能なベクターに、請求項10又は請求項11に記載の核酸を組込むことを特徴とするベクターの製造方法。   A method for producing a vector comprising incorporating the nucleic acid according to claim 10 or 11 into a vector capable of replicating in a host cell. 請求項10もしくは請求項11に記載の核酸又は請求項12もしくは請求項13に記載のベクターが宿主細胞に導入されてなる形質転換体。   A transformant obtained by introducing the nucleic acid according to claim 10 or 11 or the vector according to claim 12 or 13 into a host cell. 宿主細胞が大腸菌である請求項15記載の形質転換体。   The transformant according to claim 15, wherein the host cell is Escherichia coli. 請求項10もしくは請求項11に記載の核酸又は請求項12もしくは請求項13に記載のベクターを宿主細胞に導入することを特徴とする形質転換体の製造方法。   A method for producing a transformant, wherein the nucleic acid according to claim 10 or 11 or the vector according to claim 12 or 13 is introduced into a host cell.
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