明 細 書 Specification
UDP -ダルクロニル基転移酵素およびその遺伝子 UDP-Dalcronyltransferase and its gene
技術分野 Technical field
[0001] 本発明は、新規な UDP—ダルクロニル基転移酵素およびその遺伝子に関わる。 [0001] The present invention relates to a novel UDP-dalcronyltransferase and a gene thereof.
背景技術 Background art
[0002] UDP—ダルクロニル基転移酵素(UGT)は哺乳動物の生体内において糖鎖合成 や種々の化合物の解毒を担っており、特に解毒作用についてはその薬学的重要性 から幅広レ、研究がなされてレ、る。ダルクロニル基転移酵素はグルクロン酸抱合とレ、う 解毒機構において中心的な役割を果たす酵素で、ステロイド,ビリルビンなどの疎水 性内在性物質やフエノール,ドラッグなど,種々の毒性化合物をダルクロニル化する ことによりこれらの化合物の水溶性を高め,尿や胆汁などへの排出を促進する。これ らグノレクロ二ルイ匕は UDP (ゥリジン二リン酸)グルクロン酸を糖残基供与体としてグノレ クロニル基転移酵素により触媒される。このような解毒機構に関与する脊椎動物由来 グノレクロニル基転移酵素に関しては現在までに多くの知見が得られており、本酵素 群は多量体であること,小胞体に局在する膜タンパク質であること,その触媒活性に 二価金属イオン (Mg2+, Mn2+)を要求すること、および糖残基受容体に対する特異性 が幅広ぐ様々な疎水性化合物のダルクロニルイヒを触媒することなどが知られている (例えば非特許文献 1一 5参照)。 [0002] UDP-Daluronyltransferase (UGT) is responsible for sugar chain synthesis and detoxification of various compounds in the body of mammals, and its detoxification action has been extensively studied due to its pharmaceutical importance. I'm going. Dalcronyl transferase is an enzyme that plays a central role in glucuronidation and detoxification mechanisms, and by dalucuronylating various toxic compounds such as steroids, bilirubin and other hydrophobic endogenous substances, phenol and drugs. Increase the water solubility of these compounds and promote their excretion into urine and bile. These gnolechlorine buds are catalyzed by gnolecronyltransferase using UDP (uridine diphosphate) glucuronic acid as a sugar residue donor. There have been many findings on vertebrate-derived gnolecronyltransferase involved in such detoxification mechanisms, and this group of enzymes is a multimer, a membrane protein localized in the endoplasmic reticulum. It is known to require divalent metal ions (Mg 2+ , Mn 2+ ) for its catalytic activity, and to catalyze dalclonil, a variety of hydrophobic compounds with wide specificity for sugar residue receptors. (See, for example, Non-Patent Document 1-15).
[0003] 植物においてもこのような配糖ィヒの機構が存在し、疎水性化合物を水溶化する役 割を担っている。しかし、これまでに植物から見つかつている二次代謝産物の配糖体 は、多くはダルコシル化されたものであり、ダルクロニル化合物はあまり見つかつてお らず、また、植物におけるグノレクロニル化に関する分子レベルでの知見はほとんど得 られていない. [0003] In plants, such a mechanism of glycosylation exists and plays a role in solubilizing hydrophobic compounds. However, many of the secondary metabolite glycosides that have been found so far in plants are dalcosylated, dalcronyl compounds are rarely found, and molecules related to gnoleclonylation in plants. Little knowledge is available at the level.
これまでの研究では、ライ麦子葉由来ルテオリン- 7-0-ジダルクロニル 4' -0-ダルク ロニドとシソ科コガネバナ由来バイカレイン 7-0-ダルクロニドおよび大豆由来サボ二 ンの合成に関与すると思われるグノレクロニル基転移酵素の精製が行われた(非特許 文献 6参照)。これらの研究において、大豆由来ダルクロニル基転移酵素は、膜タン
パク質で活性の発現に金属イオンを必要とするなど,脊椎動物由来ダルクロニル基 転移酵素とよく似た性質を持つと考えられている。しかし、その一方でライ麦およびコ ガネバナ由来ダルクロニル基転移酵素は既知の動物由来ダルクロニル基転移酵素 とは異なり、水溶性タンパク質であり、また、活性の発現に金属補因子を必要としない ことを示唆する結果が出ている(非特許文献 7, 8参照)。このことから、これらの酵素 が既知の哺乳動物由来グノレクロニル基転移酵素とは異なる機能を持っている可能性 力ある。しかし、植物において、このような二次代謝産物の合成に関わるグノレクロニル 基転移酵素の遺伝子クローニングに成功した例は報告されておらず、これら植物由 来グノレクロニル基転移酵素の生体内での機能や進化上の位置付けは未解明のまま である。 Previous studies have shown that oleorelin-7-0-didalchronyl 4'-0-dalcronide derived from rye cotyledon, baicalein 7-0-dalcronide derived from the family Lamiaceae and gnolecronyl group transfer, which may be involved in the synthesis of soybean-derived saponin The enzyme was purified (see Non-Patent Document 6). In these studies, soybean-derived dalcuronyltransferase is It is thought to have properties similar to those of vertebrate dalcronyltransferase, such as requiring metal ions for the expression of activity in proteins. However, on the other hand, rye and Scarab dalcronyltransferases differ from known animal dalcronyltransferases in that they are water-soluble proteins and do not require metal cofactors for their expression of activity. The results are available (see Non-Patent Documents 7 and 8). From this, it is possible that these enzymes have different functions from the known mammalian gnolecronyltransferases. However, there have been no reports of successful gene cloning of gnorecronyltransferase involved in the synthesis of such secondary metabolites in plants, and the functions and evolution of these plant-derived gnorechronyltransferases in vivo. The above position remains unclear.
これまでにも植物からのダルクロニル基転移酵素遺伝子のクローニングは試みられ ており、ダルクロニル基転移酵素と推測される遺伝子が 2つ得られている。一つはェ ンドウ (Pisum sativum)由来ダルクロニル基転移酵素(PsUGTl) (非特許文献 9参照) で、もう一つはニコチアナ プルムバギニフォリア(Nicotiana plumbaginifolia)由来のグ ルクロニル基転移酵素 (NpGUTl) (非特許文献 10参照)がある。しかし、 PsUGTlの発 現産物については、 UDP—グルクロン酸を基質に用いることができ,根の成長点の有 糸分裂期において発現するという事実以外は、その糖残基受容体の正体も含め,ほ とんど何も明らかになつていない.また、 NpGUTlも、配列相同性力 ダルクロニル基 転移酵素と推測されるだけであり、これらの発現産物の酵素学的知見は全く得られて いない. So far, cloning of dalcronyltransferase genes from plants has been attempted, and two genes presumed to be darcronyltransferases have been obtained. One is dalcronyltransferase (PsUGTl) derived from Pisum sativum (see Non-Patent Document 9), and the other is glucoronyltransferase (NpGUTl) derived from Nicotiana plumbaginifolia (NpGUTl) ( Non-Patent Document 10). However, with regard to the expression product of PsUGTl, UDP-glucuronic acid can be used as a substrate, and except for the fact that it is expressed in the mitotic phase of the root growth point, including the identity of its sugar residue receptor, NpGUTl is only speculated to be a sequence homology dalcronyltransferase, and no enzymatic knowledge of these expression products has been obtained.
[0004] 一方、アントシァニンはフラボノイド化合物の一種で、アントシァニジンおよびそれら が糖,メチル基,ァシル基,硫酸、およびグノレタチオンなどにより修飾された化合物群 の総称であり、赤,青,紫,黒紫色などの花や果実の色ばかりでなぐ紫シソゃ赤キヤ べッ,紅葉した葉などにも見いだされる色素である。 [0004] On the other hand, anthocyanins are a type of flavonoid compound, and are a general term for anthocyanidins and compounds that are modified with sugars, methyl groups, acyl groups, sulfuric acid, gnoretathion, etc., such as red, blue, purple, and black purple. It is a pigment found in purple shiso, red cabbage and colored leaves.
[0005] アントシァニンの種類は非常に豊富であり、これまでの研究で数百種類のアントシ ァニンが植物から単離され,その構造が決定されている。これらアントシァニンは生 体内においては配糖ィ匕された形で存在している。そのほとんどはグルコースによる修 飾を受けており、ガラクトースゃラムノースの修飾を受けたものも少数存在する力 グ
ルクロニル基を有するものは見つかっていなかった。し力し、 1994年に赤色ディジー (Bellis perennis)花弁より単離されたシァニジン 3-0-(6"-0-マロニル -2"-0-グルクロ ニルダルコシド)はアントシァニンとしては唯一,ダルクロニル基をその構造中に持つ 珍しい色素である(非特許文献 11 , 12参照)。 [0005] The types of anthocyanins are extremely abundant, and hundreds of types of anthocyanins have been isolated from plants and their structures have been determined in previous studies. These anthocyanins exist in the living body in a glycosylated form. Most of them have been modified with glucose, and there are a few that have been modified with galactose-rhamnose. No one having a lucuronyl group has been found. However, cyanidin 3-0- (6 "-0-malonyl-2" -0-glucuronyl darcoside), isolated from the red daisy (Bellis perennis) petal in 1994, is the only anthocyanin and has a darcronyl group. It is an unusual dye in the structure (see Non-Patent Documents 11 and 12).
[0006] アントシァニンをはじめとする植物フラボノイド化合物には,抗酸化能,抗菌作用, 発ガン抑制作用,動脈硬化抑制作用,杭う蝕作用, 口臭抑制作用,肝機能向上作 用,視力増強作用など,人体に対して好ましい数々の作用を有している.一般にこれ らの作用はァグリコンの形で発現するとされているが,フラボノイド化合物のァグリコン は一般に水溶性が低ぐまた特にアントシァニンのァグリコン(アントシァニジン)は水 溶液中で不安定であるなどの問題点がある.またこれらの化合物の腸管吸収は配糖 体やその修飾体(ァシル化体など)の形でも行われ,また生体内で半減期も配糖体 やその修飾体の方が長いことが明らかにされている.したがって,フラボノイド化合物 の配糖体化やその修飾は,それらの化合物の安定化,吸収性の向上,生理活性の 制御,活性体の徐放化など,これらの化合物の機能改善に有効な役割を果たすこと ができる.グノレクロ二ル化はそのような目的に用いることができる有効なフラボノイド修 飾手段であるが,これを達成できる酵素触媒やその遺伝子はまだ得られていない. [0006] Plant flavonoid compounds such as anthocyanins have antioxidant, antibacterial, carcinogenic, arteriosclerotic, pile caries, halitosis, liver function, visual acuity, etc. In general, these actions are said to be expressed in the form of aglycones, but flavonoid aglycones are generally poorly water-soluble and in particular anthocyanin aglycones (antocyanidins). ) Is unstable in aqueous solution, etc. Intestinal absorption of these compounds is also carried out in the form of glycosides and their modified forms (eg, acylated forms) and has a half-life in vivo. Therefore, glycosides and their modified products have been shown to be longer. Therefore, glucosides of flavonoid compounds and their modifications are stabilized and absorbed by these compounds. These compounds can play an effective role in improving the functions of these compounds, such as improving their properties, controlling their physiological activities, and slowing the release of active substances.Gnoreclonylation is an effective flavonoid that can be used for such purposes. Although it is a decoration means, the enzyme catalyst and its gene that can achieve this have not been obtained yet.
[0007] また近年,遺伝子工学的手法による花色の改変技術が現実的なものとなってきた. 上述のように花弁細胞内では,アントシァニンは修飾を受けた形で存在するが,その 理由は,修飾体の方が物理化学的にも生化学的にも安定であり,また微妙な色彩, 色調をもたらすことができるからである(非特許文献 11 , 12参照).またそのような修 飾を行うことにより,細胞内の別の修飾反応の基質となったり逆にブロックしたりするこ とができ,生体内での代謝制御に役割を果たしうると考えられる.グノレクロ二ル化はそ のような遺伝子工学的手法による花色発現の安定化や色彩,色調の調節,代謝ェ 学的制御に用レ、ることができる有効な修飾手段であるが,これを達成できる酵素触媒 やその遺伝子はまだ得られていない. [0007] In recent years, flower color modification techniques using genetic engineering techniques have become realistic. As described above, anthocyanins exist in modified forms in petal cells. This is because the modified form is more stable in physicochemical and biochemical ways, and can bring out subtle colors and tones (see Non-Patent Documents 11 and 12). By doing so, it can serve as a substrate for other modification reactions in the cell and conversely block it, and may play a role in metabolic control in vivo. It is an effective modification means that can be used for stabilization of flower color expression, color and tone control, and metabolic control by various genetic engineering techniques, but there are still no enzyme catalysts and their genes that can achieve this. Not obtained.
[0008] 非特許文献 1 : C. D. King, G. R. Rios, M. D. Green, and T. R. Tephly. [0008] Non-Patent Document 1: C. D. King, G. R. Rios, M. D. Green, and T. R. Tephly.
UDP-Glucuronosyltransfe rases. Current Drug Metabolism, 1, 143-161 (2000) 非特許文献 2 : Karl Walter Bock Vertebrate UDP-glucuronosyltransferases:
functional and evolutionary aspects. Biochemical Pharmacology, 66, 691-696 (2003) UDP-Glucuronosyltransferases.Current Drug Metabolism, 1, 143-161 (2000) Non-Patent Document 2: Karl Walter Bock Vertebrate UDP-glucuronosyltransferases: functional and evolutionary aspects. Biochemical Pharmacology, 66, 691-696 (2003)
非特許文献 3 :井柳 堯 生化学 第 75巻 第 3号, 234-241 , (2003) Non-Patent Document 3: Akira Iyanagi Biochemistry Vol. 75, No. 3, 234-241, (2003)
非特許文献 4: Christopher D. King, Mitchell D. Green, Gladys R. Rios, Birgit L. CofFman, Ida S. Owens, Warren P. Bishop, and Thomas R. Tephly. The Non-Patent Document 4: Christopher D. King, Mitchell D. Green, Gladys R. Rios, Birgit L. CofFman, Ida S. Owens, Warren P. Bishop, and Thomas R. Tephly. The
glucuronidation of exogenous and endogenous compounds by stably expressed rat and human udp— glucuronosyltransferase 1.1. Archives of Biochemistry and glucuronidation of exogenous and inherent compounds by stably expressed rat and human udp— glucuronosyltransferase 1.1. Archives of Biochemistry and
Biophysics, 332, 92—100 (1996) Biophysics, 332, 92—100 (1996)
非特許文献 5 : Sahidan B. Senafi, Douglas J. Clarke, and Brian Burchell. Non-Patent Document 5: Sahidan B. Senafi, Douglas J. Clarke, and Brian Burchell.
Investigation of the substrate specificity of a cloned expressed human bilirubin UDP-glucuronosyltransferase:UDP-suger specificity and involvement in steroid and xenobiotic glucuronidation. Biochem. J., 303, 233-240 (1994) Investigation of the substrate specificity of a cloned expressed human bilirubin UDP-glucuronosyltransferase: UDP-suger specificity and involvement in steroid and xenobiotic glucuronidation. Biochem. J., 303, 233-240 (1994)
非特言午文献 6 : Yasunori Kurosawa, Hidenari Takahara, and Masakazu Shiraiwa. UDP-glucuronicacid:soyasapogenol glucuronosyltransferase involved in saponin biosynthesis in germinating soybean seeds. Planta, 215, 620-629 (2002) Non-Special Reference 6: Yasunori Kurosawa, Hidenari Takahara, and Masakazu Shiraiwa.UDP-glucuronicacid: soyasapogenol glucuronosyltransferase involved in saponin biosynthesis in germinating soybean seeds.Planta, 215, 620-629 (2002)
^^特言午文献 7 : Margot Schulz and Gotttfried Weissenbock. Three specific ^^ Special Article 7: Margot Schulz and Gotttfried Weissenbock. Three specific
UDP-glucuronate:flavone-glcuronosyltransferases from primary leaves of Secale cereale. Phytochemistry, 27, 1261-1267(1988) UDP-glucuronate: flavone-glcuronosyltransferases from primary leaves of Secale cereale.Phytochemistry, 27, 1261-1267 (1988)
非特言午文献 8: lgeyuki Nagashima, Masao Hiratani, and Takafumi Yoshikawa. Purification and characterization of UDP-glucuronate:baicalein Non-Special Terms 8: lgeyuki Nagashima, Masao Hiratani, and Takafumi Yoshikawa. Purification and characterization of UDP-glucuronate: baicalein
7-O-glucuronosyltransferase from Scutellaria baicalensis Georgi. cell suspension cultures. Phytochemistry, 53, 533-538 (2000) 7-O-glucuronosyltransferase from Scutellaria baicalensis Georgi. Cell suspension cultures. Phytochemistry, 53, 533-538 (2000)
非特許文献 9 : Ho - Hyung Woo, Marc J. Orbach, Ann M. Hirsch, and Martha C. Hawes. Meristem— localized inducible expression of a UDP-glycosyltransferase gene is essential for growth and development in pea and alfalfa. Plant Cell, 11,2303 - 2315 (1999) Non-Patent Document 9: Ho-Hyung Woo, Marc J. Orbach, Ann M. Hirsch, and Martha C. Hawes. Meristem— localized inducible expression of a UDP-glycosyltransferase gene is essential for growth and development in pea and alfalfa.Plant Cell , 11, 2303-2315 (1999)
非特許文鼠丄 0 : Hiroaki Iwai, Nobutaka. Masaoka, Tadashi Ishii, and Shinobu Satoh. A pectin glucuronyltransferase gene is essentinal for intercellular attachment in the
plantmeristem. PNAS, 99, 16319—16324 (2002) Non-Patent Literature 0: Hiroaki Iwai, Nobutaka. Masaoka, Tadashi Ishii, and Shinobu Satoh. A pectin glucuronyltransferase gene is essentinal for intercellular attachment in the plantmeristem. PNAS, 99, 16319—16324 (2002)
非特許文献 11 : Kenjiro Toki, Norio Saito, and Toshio Honda. Three cyanidin 3-glucuronylglucosides from red flower of Bellis perennis. Phytochemistry, 30, 3769-3771 (1991) Non-Patent Document 11: Kenjiro Toki, Norio Saito, and Toshio Honda.Three cyanidin 3-glucuronylglucosides from red flower of Bellis perennis.Phytochemistry, 30, 3769-3771 (1991)
特許文献 12 : Norio Saito, Kenjiro Toki, Toshio Honda, and Koshiro Kawase. し yanidin 3-malonylglucuronylglucoside in Bellis and Cyani in 3-malonylglucoside in Patent Document 12: Norio Saito, Kenjiro Toki, Toshio Honda, and Koshiro Kawase. And yanidin 3-malonylglucuronylglucoside in Bellis and Cyani in 3-malonylglucoside in
Dendranthema. Phytochemistry, 27, 2963-2996 (1988) Dendranthema. Phytochemistry, 27, 2963-2996 (1988)
発明の開示 Disclosure of the invention
発明が解決しょうとする課題 Problems to be solved by the invention
[0009] そこで本発明は以上のような従来の事情に鑑み、アントシァニンのダルクロニル化 を可能たらしめる酵素ならびにその遺伝子を取得することを目的とし、赤色ディジー 花弁に蓄積されるダルクロニル化アントシァニンであるシァニジン 3-0- (6"_0-マロ二 ル -2"-0-ダルクロニルダルコシド)のダルクロニル化の原因となっていると予想される ダルクロニル基転移酵素(BpUGT)を取得してその遺伝子クローニングも行った。 課題を解決するための手段 [0009] Therefore, in view of the conventional circumstances as described above, the present invention aims to obtain an enzyme capable of darcronylation of anthocyanin and its gene, and cyanidin which is a darcronylated anthocyanin accumulated in a red daisy petal. 3-0- (6 "_0-malonyl-2" -0-dalcronyl dalcoside), a gene that is expected to cause darcronylation of dalcronyl transferase (BpUGT) Cloning was also performed. Means for solving the problem
[0010] すなわち本発明は、請求項 1記載の配列番号 1 (図 1)、配列番号 2 (図 2)および配 列番号 3 (図 3)から選ばれる少なくとも一つのアミノ酸配列を有することを特徴とする itfe子 ある。 That is, the present invention has at least one amino acid sequence selected from SEQ ID NO: 1 (FIG. 1), SEQ ID NO: 2 (FIG. 2) and SEQ ID NO: 3 (FIG. 3) according to claim 1. Itfe child is.
また本発明によれば、請求項 2記載配列番号 4 (図 4)で表される塩基配列であって 、ト 1317番目の塩基配列をアミノ酸翻訳領域として有する赤色ディジー由来の遺 伝子が提供される。 According to the present invention, there is also provided a gene derived from red daisy, which is the base sequence represented by SEQ ID NO: 4 (FIG. 4) according to claim 2 and having the 1313th base sequence as an amino acid translation region. The
これらの遺伝子は、好適には UDP—ダルクロニル基転移酵素をコードする遺伝子 である。 These genes are preferably genes encoding UDP-dalcronyltransferase.
さらに本発明によれば、上記に記載の遺伝子が導入されてなることを特徴とする形 質転換体が提供される。 Furthermore, according to the present invention, there is provided a transformant obtained by introducing the gene described above.
[0011] また本発明は、請求項 1記載の配列番号 1 (図 1)、配列番号 2 (図 2)および配列番 号 3 (図 3)から選ばれる少なくとも一つのアミノ酸配列を含むことを特徴とする UDP— グノレクロニル基転移酵素である。
また本発明によれば、請求項 2記載の配列番号 4 (図 4)で表される塩基配列であつ て、塩基配列をアミノ酸翻訳領域として有する配列からなる赤色ディジー由来の UD p -ダルクロニル基転移酵素(BpUGT)が提供される。 [0011] The present invention also includes at least one amino acid sequence selected from SEQ ID NO: 1 (FIG. 1), SEQ ID NO: 2 (FIG. 2) and SEQ ID NO: 3 (FIG. 3) according to claim 1. UDP—Gnoreclonyl transferase. Further, according to the present invention, the UD p -dalcronyl group transfer derived from red daisy comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 4 (FIG. 4) according to claim 2 and having the base sequence as an amino acid translation region An enzyme (BpUGT) is provided.
[0012] 本発明において、 BpUGTが触媒する反応は具体的には次式(1)で表される。 In the present invention, the reaction catalyzed by BpUGT is specifically represented by the following formula (1).
[0013] [化 1] [0013] [Chemical 1]
発明の効果 The invention's effect
[0014] 本発明によれば、赤色ディジー由来の UDP—ダルクロニル基転移酵素(BpUGT) およびその遺伝子が提供される。これによりフラボノイド化合物のダルクロニルイ匕が可 能となり,それらの化合物の安定化,吸収性の向上,生理活性の制御,活性体の徐 放化など,これらの化合物の機能改善が実現する.また,遺伝子工学的手法による 花色発現の安定化や色彩,色調の調節,代謝工学的制御に用いることができる有効 な修飾手段を提供する. [0014] According to the present invention, there are provided a UDP-dalcronyltransferase (BpUGT) derived from red daisy and its gene. This enables the flavonoid compounds dalcroniol to improve the functions of these compounds, including stabilization of these compounds, improvement of absorbability, control of physiological activity, and sustained release of active substances. It provides effective modification means that can be used to stabilize flower color expression, adjust color and color tone, and control metabolic engineering using engineering techniques.
発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0015] 以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.
II グルクロュル ま云 '卜牛の測定 ¾ II Gurukuro Maun 'Cochlea Measurement ¾
UDP—グルクロン酸,トリフルォロ酢酸(TFA),ァセトニトリノレはナカライテスタより 購入した。リン酸二水素カリウムおよびリン酸水素二カリウムは大信化学より購入した 。使用したアントシァニン基質は南九州大学園芸学部において単離、精製されたも のを使用した。 UDP-glucuronic acid, trifluoroacetic acid (TFA), and acetonitrile were purchased from Nacalai Testa. Potassium dihydrogen phosphate and dipotassium hydrogen phosphate were purchased from Daishin Chemical. The anthocyanin substrate used was the one isolated and purified at the Faculty of Horticulture, Minamikyushu University.
[0016] エツペンドルフチューブに反応液(0.5 mg/mLシァニジン 3-0-6"-0-マロ二ルグル コシド) I 0.01%トリフルォロ酢酸'メタノール 5 /i L, 0.5 mg/mL UDP-グルクロン酸水 溶液 3 μ L, 20mMリン酸カリウム緩衝液 pH 7.0,最終液量 100 μ L)を調製した。反
応液をドライサーモユニット DTU-2B (TAITEC)にて 30°C, 5 min分間プレインキュべ ートした後、酵素標品を添加することで反応を開始した。同温度で 10 min分間イン キュペートした後、氷冷した 0.5%トリフルォロ酢酸水溶液 200 /i Lを添加することに より反応を停止した。生成した反応生成物は逆相高速液体クロマトグラフィー (HPLC) を用いて分析した。なお酵素反応に使用する酵素標品量は、反応生成物量が基質 の初期量の 10%以下になるように調節した。 [0016] Reaction solution (0.5 mg / mL cyanidin 3-0-6 "-0-malonylglucoside) in an Epenpendorf tube I 0.01% trifluoroacetic acid 'methanol 5 / i L, 0.5 mg / mL UDP-glucuronic acid 3 μL of aqueous solution, 20 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0, final volume of 100 μL) was prepared. The reaction solution was pre-incubated with a dry thermo unit DTU-2B (TAITEC) at 30 ° C for 5 min, and the reaction was started by adding the enzyme preparation. After incubating at the same temperature for 10 min, the reaction was stopped by adding 200 / i L of ice-cooled 0.5% trifluoroacetic acid aqueous solution. The produced reaction product was analyzed using reverse phase high performance liquid chromatography (HPLC). The amount of the enzyme preparation used for the enzyme reaction was adjusted so that the amount of the reaction product was 10% or less of the initial amount of the substrate.
[0017] 反応生成物は逆相 HPLC (DYNAMAX HPLCシステム; UV-VIS検出器, [0017] The reaction product is reverse phase HPLC (DYNAMAX HPLC system; UV-VIS detector,
SHIMADZU SPD-10A VP;カラム,流量 0.7 mL/min;検出波長, 520 nm)を用いて定 量した。分離条件は表 1に示す通りである。 3Gおよび 3G5G法における溶媒は A液 , 0.5%トリフルォロ酢酸水溶液; B液, 0.5%トリフルォロ酢酸を含有する 50%ァセトニト リル水溶液であり、 Quおよび IsoF法の溶媒は A液, 0.1%トリフルォロ酢酸水溶液; B 液, 0.1%トリフルォロ酢酸を含有する 90%ァセトニトリル水溶液である。 Quantification was performed using a SHIMADZU SPD-10A VP; column, flow rate 0.7 mL / min; detection wavelength, 520 nm. The separation conditions are as shown in Table 1. Solvents in 3G and 3G5G methods are A solution, 0.5% trifluoroacetic acid aqueous solution; B solution, 50% acetonitrile aqueous solution containing 0.5% trifluoroacetic acid, and Qu and IsoF method solvents are A solution, 0.1% trifluoroacetic acid aqueous solution; Liquid B, a 90% acetonitrile solution containing 0.1% trifluoroacetic acid.
[0018] [表 1] [0018] [Table 1]
Time %B Time %B Time% B Time% B
[min] 3G 3G5G [min] Qu IsoF [min] 3G 3G5G [min] Qu IsoF
0 35 30 0 18 15 0 35 30 0 18 15
3 35 30 3 18 15 3 35 30 3 18 15
17 55 55 18 100 100 17 55 55 18 100 100
18 100 100 19 100 100 18 100 100 19 100 100
23 100 100 20 18 15 23 100 100 20 18 15
24 35 30 25 18 15 24 35 30 25 18 15
30 35 30 30 35 30
[0019] 実施例 2 ディジー花弁由来 UDP—ダルクロニル某転移酵素の完全精製 Example 2 Complete Purification of Dizzy Petal-Derived UDP-Daluronyl Anthertransferase
ポリビュルポリピロリドン(PVPP),フヱニルメチルスルホニルフルオリド (PMSF), 2-メ ルカプトエタノール(2-ME),硫安,エチレンジァミン四酢酸(EDTA),エチレングリコ ール,グリセロール, 2-[(3-コールアミドプロピル)-ジメチルアンモニォ ]-1-プロパンス ルホン酸 (CHAPS)、および塩ィ匕ナトリウムはナカライテスタからそれぞれ特級品を購 入した。酵素精製用カラム発売元はその都度記載した。出発原料であるディジ一花 弁は、市場に出回った期間(晩冬一春)中に収集(開花直前一開花後)、保存 (- 80 °C)しておいたものを使用した。操作は全行程 4°Cにて行った。 BpUGT活性はシァ
二ジン 3-0-6"-0-マロニルダルコシドと UDP-グルクロン酸を基質としたダルクロニ ル基転移活性により評価した。 Polybulupolypyrrolidone (PVPP), phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF), 2-mercaptoethanol (2-ME), ammonium sulfate, ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA), ethylene glycol, glycerol, 2- [ (3-Cholamidopropyl) -dimethylammonio] -1-propanesulfonic acid (CHAPS) and sodium chloride sodium were purchased from Nacalai Tester, respectively. The distributor of the column for enzyme purification was described each time. The starting material, Digi Ichibana, was collected (stored immediately after flowering) and stored (-80 ° C) during the market period (late winter winter). The operation was performed at a total stroke of 4 ° C. BpUGT activity Evaluation was made based on dalcronyl group transfer activity using benzidine 3-0-6 "-0-malonyldarcoside and UDP-glucuronic acid as substrates.
[0020] ディジー花弁 500 gと PVPP 180 gおよび緩衝液 EX (100 mMリン酸カリウム緩衝 液 pH 7.5, 10%グリセロール, 0.2% 2-ME, 5 mM EDTA, 0.5 mM PMSF) 2,000 mLを 混合し、ワーリンダブレンダーにて花弁を破砕ホモジヱナイズし、ホオジェネート破砕 液を遠心分離(8000 X g, 20分間)した。得られた上清を吸引ろ過(ワットマン 114ろ 紙)で清澄化し、粗酵素液として回収した。 2000 gのデイジ一花弁に対して同操作を 繰り返し行い 7000 mLの酵素標品を得た。 [0020] 500 g of Daisy petals, 180 g of PVPP and 2,000 mL of buffer EX (100 mM potassium phosphate buffer, pH 7.5, 10% glycerol, 0.2% 2-ME, 5 mM EDTA, 0.5 mM PMSF) The petals were crushed and homogenized with a Warinda blender, and the fogenate crushed liquid was centrifuged (8000 X g, 20 minutes). The obtained supernatant was clarified by suction filtration (Whatman 114 filter paper) and recovered as a crude enzyme solution. The same operation was repeated for 2000 g of Daisy 1 petal to obtain 7000 mL of enzyme preparation.
[0021] 粗酵素液 7000 mLについて硫安分画を行い 30 70%画分の沈殿を回収した。得ら れた沈殿を緩衝液 EX 2,500 mLに溶解した。この溶液に終濃度 0.3%となるようにポリ エチレンイミンを添加し、 10分間攪拌した後、遠心分離 (8000 X g, 20分間)した。 得ら れた上清を透析緩衝液(40 mMリン酸カリウム緩衝液 pH 7.5, 0.2% 2-ME)で透析し た。 [0021] 7000 mL of the crude enzyme solution was subjected to ammonium sulfate fractionation, and 30 70% fraction precipitates were collected. The resulting precipitate was dissolved in 2,500 mL of buffer EX. Polyethyleneimine was added to this solution to a final concentration of 0.3%, stirred for 10 minutes, and then centrifuged (8000 Xg, 20 minutes). The resulting supernatant was dialyzed against dialysis buffer (40 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, 0.2% 2-ME).
[0022] 透析後の酵素標品全量を緩衝液 QS1.A (40 mMリン酸カリウム緩衝液 pH 7.5, 0.2% 2-ME)で平衡化した Q Sepharose Fast Flow (300 mL, Amasham Amersham Bioscience, 5 cm X 20 cm)に負荷 (5 mL/min)して、緩衝液 QS1.Aでカラムを洗浄し た。つづいて緩衝液 B (100 mMリン酸カリウム緩衝液 pH 7.5, 10%グリセロール, 0.2% 2-ME)によりカラムに結合したタンパク質を溶出し、 1900 mLの酵素標品を得た 。得られた標品を 20 mMリン酸カリウム緩衝液 pH 7.5, 0.2% 2-MEで透析した。 [0022] Q Sepharose Fast Flow (300 mL, Amasham Amersham Bioscience, 5) equilibrated with buffer QS1.A (40 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, 0.2% 2-ME) after dialysis The column was washed with buffer QS1.A under a load (5 mL / min). Subsequently, the protein bound to the column was eluted with buffer B (100 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, 10% glycerol, 0.2% 2-ME) to obtain 1900 mL of enzyme preparation. The obtained sample was dialyzed against 20 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, 0.2% 2-ME.
[0023] 透析した酵素標品全量を緩衝液 QS2.A (20 mMリン酸カリウム緩衝液 pH 7.5, 0.2% [0023] All dialyzed enzyme preparation was buffered with QS2.A (20 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, 0.2%
2-ME, 10%グリセロール)で平衡化した Q Sepharose Fast Flow充填カラム (100 mL, φ 2 cm X 20 cm)に負荷 (4 mL/min)して、緩衝液 QS2.Aでカラムを洗浄した。つづい て緩衝液 QS2.B (200 mMリン酸カリウム緩衝液 pH 7.5, 10%グリセローノレ, 0.2% 2-ME)の 0 100%直線濃度勾配によりカラムに結合したタンパク質を溶出した。 活性 画分を集め, 135 mLの酵素標品を得た。これを限外ろ過法により 25 mLまで濃縮し た。 Load (4 mL / min) onto a Q Sepharose Fast Flow packed column (100 mL, φ 2 cm x 20 cm) equilibrated with 2-ME, 10% glycerol, and wash the column with buffer QS2.A . Subsequently, the protein bound to the column was eluted with a 0 100% linear concentration gradient of buffer QS2.B (200 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, 10% glyceronole, 0.2% 2-ME). The active fractions were collected to obtain 135 mL of enzyme preparation. This was concentrated to 25 mL by ultrafiltration.
[0024] 得られた酵素標品全量に終濃度 20%飽和の硫安を添加し、緩衝液 PS.A (100 mMリ ン酸カリウム緩衝液 pH7.5, 20%飽和硫安, 0.2% 2-ME)で平衡化した Phenyl
Sepharose low sub充填カラム (15 mL Amersham Bioscience, HR16/10)に負荷 (1 mL/min)した。緩衝液 PS.Aでさらに 100 mL洗浄し、素通りした活性画分を回収した。 [0024] A final concentration of 20% saturated ammonium sulfate was added to the total amount of the obtained enzyme preparation, and buffer PS.A (100 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, 20% saturated ammonium sulfate, 0.2% 2-ME ) Equilibrated with Phenyl A Sepharose low sub packed column (15 mL Amersham Bioscience, HR16 / 10) was loaded (1 mL / min). An additional 100 mL was washed with buffer PS.A, and the active fraction passed through was collected.
[0025] 緩衝液 CHT.A (5 mMリン酸カリウム緩衝液 pH 7.5, 0.2% 2-ME)で平衡化したヒドロ キシアパタイト (BioRad CHT- typel)充填カラム (AmashamHR10/10, Amersham Bioscience)に酵素標品全量を負荷 (1 mL/min)し、緩衝液 CHT.A 100 mLでカラムを 洗浄した。溶出は緩衝液 CHT.Aと緩衝液 CHT.B (300 mMリン酸カリウム緩衝液 pH 7.5, 0.2% 2-ME)の混合率を変化させ、 10 mM力、ら 100 mMまで 10 mM刻みの 段階的溶出により行った。各段階では、それぞれ 50 mLの緩衝液を用いた。 40 mM および 50 mMのリン酸カリウム緩衝液で溶出された活性画分を回収し、限外ろ過法 により 23 mLまで濃縮した。 [0025] Enzyme applied to column (AmashamHR10 / 10, Amersham Bioscience) packed with hydroxyapatite (BioRad CHT-typel) equilibrated with buffer CHT.A (5 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, 0.2% 2-ME) The whole sample was loaded (1 mL / min), and the column was washed with 100 mL of buffer CHT.A. Elution is carried out by changing the mixing ratio of buffer CHT.A and buffer CHT.B (300 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, 0.2% 2-ME), in steps of 10 mM from 10 mM force to 100 mM. Elution was carried out. At each stage, 50 mL of buffer was used. The active fraction eluted with 40 mM and 50 mM potassium phosphate buffer was collected and concentrated to 23 mL by ultrafiltration.
[0026] 緩衝液 MQ.A (20 mMリン酸カリウム緩衝液 pH 7.5, 10% glycerolグリセロール, 0.1%(w/v) CHAPS, 0.2% 2-ME)で平衡化した Mono Q HR 10/10 (Amasham [0026] Mono Q HR 10/10 (equilibrated with buffer MQ.A (20 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, 10% glycerol glycerol, 0.1% (w / v) CHAPS, 0.2% 2-ME) Amasham
Amersham Bioscience)に得られた酵素標品全量を負荷(1 mL/min)し、緩衝液 MQ.Aでカラムを洗浄(50 mL)した。つづいて緩衝液 MQ.B (300 mMリン酸カリウム 緩衝液 H 7.5, 10%グリセロール, 0.1%(w/v) CHAPS, 0.2% 2-ME)の 0— 100%直線 濃度勾配(350 min分間)によりカラムに結合したタンパク質を溶出した。 The total amount of the enzyme preparation obtained in Amersham Bioscience) was loaded (1 mL / min), and the column was washed with buffer MQ.A (50 mL). Next, 0 to 100% linear concentration gradient of buffer MQ.B (300 mM potassium phosphate buffer H 7.5, 10% glycerol, 0.1% (w / v) CHAPS, 0.2% 2-ME) (for 350 min) The protein bound to the column was eluted.
[0027] Superdex 200 pg 26/60 (Amersham Bioscience)を緩衝液 SPD(20 mM KPB pH7.5, [0027] Superdex 200 pg 26/60 (Amersham Bioscience) was added to buffer SPD (20 mM KPB pH 7.5,
0.15 M NaCl, 0.2% 2-ME, 0.1% CHAPS)で平衡化した後、 酵素標品全量を負荷 (0.9 mL/min)し、引き続き 500 mLの緩衝液 SPDにより分離を行った。活性画分を 集め,セントリコン (YM10)を用いて 3 mLまで濃縮した。 After equilibration with 0.15 M NaCl, 0.2% 2-ME, 0.1% CHAPS), the entire amount of the enzyme preparation was loaded (0.9 mL / min), followed by separation with 500 mL of buffer SPD. The active fractions were collected and concentrated to 3 mL using Centricon (YM10).
[0028] 緩衝液 RP.A (100 mMリン酸カリウム緩衝液 pH7.5, 20%飽和硫安, 0.2% 2-ME, 0.1%(w/v) CHAPS)で平衡化した RESOURCE PHE (Amasham Amersham [0028] RESOURCE PHE (Amasham Amersham) equilibrated with buffer RP.A (100 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, 20% saturated ammonium sulfate, 0.2% 2-ME, 0.1% (w / v) CHAPS)
Bioscience, 6 mL)に酵素標品全量を負荷 (1 mL/min)し、緩衝液 RP.Aでカラムを洗 浄 (6 mL)した。素通りした活性画分を集め,セントリコンにより 2 mLに濃縮した。 Bioscience, 6 mL) was loaded with the entire amount of enzyme preparation (1 mL / min), and the column was washed with buffer RP.A (6 mL). The active fractions passed through were collected and concentrated to 2 mL with a centricon.
[0029] SDS-PAGEは Laemmliの方法に準じて行レ、、分離用ゲルはアクリルアミド濃度 10 %のものを用いた。泳動は 20 mAの定電流にて行った。 [0029] SDS-PAGE was performed according to Laemmli's method, and a separation gel having an acrylamide concentration of 10% was used. Electrophoresis was performed at a constant current of 20 mA.
[0030] Protein Assay Kit (BioRad)を用いてタンパク質を定量した。標準タンパク質として ゥシ血清アルブミン(シグマ社)を使用した。
[0031] 得られた精製酵素標品の SDS-PAGEは 54 kDaに相当する均一のタンパク質バンド を示し、本タンパク質バンドは各クロマトグラフィー後の画分における SDS-PAGEにお いて、その出現と消失が BpUGT活性のものと一致していたことから、赤色ディジ一に おけるアントシァニンのダルクロニル化を担う BpUGT活性の本体であると考察した。 一般に哺乳動物由来ダルクロニル基転移酵素は、小胞体に局在する膜タンパク質 で、多量体を形成することが、これまでの研究で明らかになつており、植物由来ダルク ロニル基転移酵素についてもコガネバナ由来バイカレイン 7-0 -ダルクロニルトランス フェラーゼなどは二量体を形成する。しかし、本酵素については、その抽出の際に 界面活性剤などのタンパク質可溶化試薬を必要とせず、水系溶媒で簡単に抽出でき たことから、水溶性タンパク質であると考えられた。また、本タンパク質のゲル濾過カラ ムクロマトグラフィーにおいては BpUGT活性が 49 kDaに相当する位置に観測された こと力ら、本酵素は分子質量 54 kDaの単量体タンパク質であることが示唆された。 [0030] Protein was quantified using Protein Assay Kit (BioRad). Usi serum albumin (Sigma) was used as a standard protein. [0031] SDS-PAGE of the obtained purified enzyme preparation showed a uniform protein band corresponding to 54 kDa, and this protein band appeared and disappeared in SDS-PAGE in the fractions after each chromatography. Was consistent with that of BpUGT activity, so it was considered to be the main body of BpUGT activity responsible for the alklonylation of anthocyanins in red digi. In general, mammalian-derived dalcronyltransferase is a membrane protein localized in the endoplasmic reticulum, and it has been clarified in previous studies that plant-derived darcronyltransferase is also derived from Koganebana. Baicalein 7-0-Dalcronyltransferase and the like form dimers. However, this enzyme was considered to be a water-soluble protein because it did not require a protein solubilizing reagent such as a surfactant during extraction and could be easily extracted with an aqueous solvent. In addition, in gel filtration column chromatography of this protein, BpUGT activity was observed at a position corresponding to 49 kDa, suggesting that this enzyme is a monomeric protein with a molecular mass of 54 kDa.
[0032] 実施例 3 BOUGTの遺伝子クローニング Example 3 Gene Cloning of BOUGT
液体窒素中で破砕したディジー花弁から Straight A' s mRNA Isolation System (Novagen)を用いて poly(A)+-RNAを得た。得られた poly(A)+ RNAを铸型とし、 Poly (A) +-RNA was obtained from the daisy petals disrupted in liquid nitrogen using the Straight A's mRNA Isolation System (Novagen). The resulting poly (A) + RNA is in a bowl shape,
ZAP-cDNA Synthesis Kit (STRATAGENE)を用いて二本鎖 cDNAライブラリーを作製 した。得られ 7こ二本鎖 cDNAを SizeSep 400 Spin Columns (Amersham Pharmacia Biotech)を用いて精製した後、 ZAP-cDNA Synthesis Kitの処方に従って Uni-ZAP XR insertion vectorへクローニングした。これを Gigapack III Gold Cloning Kit (STRATAGENE)を用いてえファージにパッケージングし、ディジー花弁の cDNAファ ージライブラリーを構築した。 A double-stranded cDNA library was prepared using the ZAP-cDNA Synthesis Kit (STRATAGENE). The resulting 7-stranded cDNA was purified using SizeSep 400 Spin Columns (Amersham Pharmacia Biotech) and then cloned into the Uni-ZAP XR insertion vector according to the prescription of the ZAP-cDNA Synthesis Kit. This was packaged in phage using the Gigapack III Gold Cloning Kit (STRATAGENE) to construct a daisy petal cDNA fuzzy library.
[0033] 得られた精製酵素標品のうち 20 pmolの酵素を SDS-PAGEに供し、クマシ一ブルー 染色後、 目的のバンドを切り出した。これをリシノレエンドべプチダーゼで 35°C,終夜 処理し、得られた BpUGT消化産物を逆相 HPLCで分離しペプチドマッピングを行った 。各ピークを分取し、アミノ酸シークェンサ一 (Procise 494 HT Protein Sequencing Sys tern)によるアミノ酸配列解析に供したところ、以下の表 2に示すような 3つの内部アミ ノ酸配列が判読できた。これらの配列のうち #1と #2を元に以下の表 3に示すような 3種 類 (Fl, Rl, R2)の縮重プライマーを作製した。
[0034] [表 2] [0033] Of the obtained purified enzyme preparation, 20 pmol of the enzyme was subjected to SDS-PAGE, and after staining with Coomassie Blue, the target band was cut out. This was treated with ricinole endopeptidase at 35 ° C overnight, and the resulting BpUGT digestion product was separated by reverse-phase HPLC for peptide mapping. Each peak was collected and subjected to amino acid sequence analysis using an amino acid sequencer (Procise 494 HT Protein Sequencing Systern). As a result, the three internal amino acid sequences shown in Table 2 below could be read. Based on # 1 and # 2 of these sequences, three types of degenerate primers (Fl, Rl, R2) as shown in Table 3 below were prepared. [0034] [Table 2]
ェドマン分解法によって判読された BpUGT部分アミノ酸配列 BpUGT partial amino acid sequence read by Edman degradation method
#1 Ser Gly Pro Asp Phe Glu Thr lie Leu lie Lys # 1 Ser Gly Pro Asp Phe Glu Thr lie Leu lie Lys
#2 Asn Met Glu Ala Glu Val Asp Gly lie Val lie Glu Asn Leu Val #3 Arg Glu Glu lie Ala Ala Val Val Arg Lys # 2 Asn Met Glu Ala Glu Val Asp Gly lie Val lie Glu Asn Leu Val # 3 Arg Glu Glu lie Ala Ala Val Val Arg Lys
[0035] [表 3] 部分アミノ酸配列より設計した縮重プライマー primer F1 5 ' -GGI CCI GAY TTY GAR ACI ATH TTR ATH AAR - 3 ' [0035] [Table 3] Degenerate primer designed from partial amino acid sequence primer F1 5 '-GGI CCI GAY TTY GAR ACI ATH TTR ATH AAR-3'
primer Rl 5 ' - ARR TTY TCD ATI ACD ATI CCR TCI ACY TC - 3, primer Rl 5 '-ARR TTY TCD ATI ACD ATI CCR TCI ACY TC-3,
primer R2 5 ' - CCR TCI ACY TCI GCY TCC ATR TT - 3, primer R2 5 '-CCR TCI ACY TCI GCY TCC ATR TT-3,
I :ィノシン, R : A or G, Y :C or T, H : A or C or T, D :A or G or T I: Inosine, R: A or G, Y: C or T, H: A or C or T, D: A or G or T
[0036] ディジー花弁から得られた poly(A)+RNAを铸型としてプライマー F1および Rlを用い た RT-PCRを行った。本実験は QIAGEN OneSt印 RT-PCR Kitを用いて行レヽ、反応 液組成はキットの処方に従った。反応条件は 50°C, 30分間; 94°C, 15分間; [94°C, 15秒間; 50°C, 15秒間; 72°C, 30秒間] X 35サイクル, 72°C, 10分間で行った。得られ た PCR産物について nested PCR (反応液組成: 1st PCR product, 100ng; ExTaq緩衝 液, 1 X; dNTPs, 200 mM;プライマー Fl, 1 μ Μ;プライマー R2, 1 μ M;ExTaq polymerase (TaKaRa), 2.5 U;反応条件 94°C, 2分間; [94°C, 15秒間; 55°C, 15秒間 ;72°C, 30秒間] X 30サイクル, 72°C, 7分間)を行った。 [0036] RT-PCR using primers F1 and Rl was performed using poly (A) + RNA obtained from a daisy petal as a saddle type. In this experiment, the QIAGEN OneSt RT-PCR Kit was used, and the composition of the reaction solution was in accordance with the kit prescription. Reaction conditions are 50 ° C, 30 minutes; 94 ° C, 15 minutes; [94 ° C, 15 seconds; 50 ° C, 15 seconds; 72 ° C, 30 seconds] X 35 cycles, 72 ° C, 10 minutes went. About the obtained PCR product nested PCR (reaction mixture: 1 st PCR product, 100 ng; ExTaq buffer, 1 X; dNTPs, 200 mM; primer Fl, 1 μ 1; primer R2, 1 μM; ExTaq polymerase (TaKaRa ), 2.5 U; reaction conditions 94 ° C, 2 minutes; [94 ° C, 15 seconds; 55 ° C, 15 seconds; 72 ° C, 30 seconds] X 30 cycles, 72 ° C, 7 minutes) .
増幅された DNA断片を pCR2.1-TOPOベクター(TOPO TA cloning Kit, Invitrogen)に TAクローニングし、 DNAシークェンサ一(BECKMAN COULTER CEQ 2000XL DNA Analysis System)によって塩基配列解析を行った。得られた塩基配列 力 推定されるアミノ酸配列を用いて相同性検索を行った結果、 得られた 965 bpの PCR産物は既知のフラボノイドグリコシルトランスフェラーゼの遺伝子と最も高い相同 性を示した。このこと力 、本部分 cDNA断片が BpUGT遺伝子の一部である可能性が 高レ、と判断した。この部分 cDNA配列を铸型にして PCR DIG Probe Synthesis Kit (Roche Biochemicals)により DIG(digoxigenin)標識プローブを作製した。 The amplified DNA fragment was TA cloned into the pCR2.1-TOPO vector (TOPO TA cloning Kit, Invitrogen), and the base sequence was analyzed by a DNA sequencer (BECKMAN COULTER CEQ 2000XL DNA Analysis System). As a result of homology search using the estimated amino acid sequence, the obtained 965 bp PCR product showed the highest homology with the known flavonoid glycosyltransferase gene. Based on this, it was judged that there is a high possibility that this partial cDNA fragment is a part of the BpUGT gene. Using this partial cDNA sequence as a cage, a DIG (digoxigenin) -labeled probe was prepared by PCR DIG Probe Synthesis Kit (Roche Biochemicals).
[0037] 作製した DIG標識 BpUGT特異的プローブを用いたプラークハイブリダィゼーシヨン
によって cDNAライブラリーをスクリーニングした。ディジー花弁の cDNAファージライブ ラリーを大腸菌 XLl-Blue MRF' に感染させ、 8枚の NZY寒天培地にそれぞれ約 5 万個のプラークを形成させた。得られたプラークのファージ DNAを Hybond N (Amersham Pharmacia Biotech)に吸着させ、製造者の推奨する方法で処理した。ノヽ イブリダィゼーシヨンは上記 DIG標識プローブ (100 ng/mL)を含むハイブリダィゼーシ ヨンバッファー(30%ホルムアミド, 5xSSC, 0.02% SDS, 2% blocking reagent (Roche Diagnostics), 0.1% N_ラウロイルザルコシン)によって 37°Cにおいて 16時間行った。 洗浄液 (0.1 X SSC, 0.1% SDS)でメンブレンを洗浄(65。C, 15分間 X 2)した後、 DIG Labeling and Detection KIT (Roche Diagnostics)を用いて、製造者が推奨する方法 にてポジティブプラークの検出を行ったところ、最終的に 16個の陽性クローンが得ら れた。得られたポジティブクローンは STRATAGENE社の推奨する方法(in vivo excision)により、 pBluescript SK (-) phagemidベクターにサブクローニングした。これ らにつレ、て塩基配列解析を行った結果、精製 BpUGTから得られた部分アミノ酸配列 をすベてコードする, 1317 bpの ORFを持った BpUGT cDNAを得た(配列番号 1 :図 1)。 [0037] Plaque hybridization using the prepared DIG-labeled BpUGT-specific probe The cDNA library was screened by The daisy petal cDNA phage library was infected with E. coli XLl-Blue MRF ', and about 50,000 plaques were formed on each of the eight NZY agar media. The phage DNA of the obtained plaque was adsorbed on Hybond N (Amersham Pharmacia Biotech) and processed by the method recommended by the manufacturer. Hybridization buffer containing the above DIG-labeled probe (100 ng / mL) is used as a hybridization buffer (30% formamide, 5xSSC, 0.02% SDS, 2% blocking reagent (Roche Diagnostics), 0.1% N_ Lauroyl sarcosine) at 37 ° C for 16 hours. Wash the membrane with washing solution (0.1 X SSC, 0.1% SDS) (65.C, 15 minutes x 2), then use DIG Labeling and Detection KIT (Roche Diagnostics) to test positive plaques as recommended by the manufacturer. As a result, 16 positive clones were finally obtained. The obtained positive clone was subcloned into the pBluescript SK (-) phagemid vector by the method recommended by STRATAGENE (in vivo excision). As a result of base sequence analysis, BpUGT cDNA with 1317 bp ORF encoding all the partial amino acid sequences obtained from purified BpUGT was obtained (SEQ ID NO: 1: Figure 1). ).
[0038] 本 BpUGT遺伝子の推定アミノ酸配列(配列番号 2:図 2)には、グリコシルトランスフ ヱラーゼス一パーファミリー (GT)に共通の保存配列が存在した。図 2中、黒線は糖転 移酵素の保存配列であり、糖ヌクレオチド認識部位と推定される。この保存配列は糖 ヌクレオチドの結合部位であると考えられている。 GT familyに属する酵素はその立 体構造などから大きく GT-Aと GT-Bに分けられている。 GT-Aと GT-Bの最も大きな違 いは糖ヌクレオチド結合部位と思われる保存配列の位置であり、 GT-Aでは N末端側 に、 GT-Bでは C末端側に存在することが知られている。本酵素の保存配列は脊椎動 物由来ダルクロニル基転移酵素と同じく C末端側に存在し、また、本酵素の推定アミ ノ酸配列には GT-Aに特徴的な N末端側の DXDモチーフも存在しな力、つたことから、 GT-Bに属するものと推定した。 [0038] The conserved sequence common to the glycosyltransferase superfamily (GT) was present in the deduced amino acid sequence of the BpUGT gene (SEQ ID NO: 2: Fig. 2). In Fig. 2, the black line is a conserved sequence of glycosyltransferase and is assumed to be a sugar nucleotide recognition site. This conserved sequence is thought to be the binding site for sugar nucleotides. Enzymes belonging to the GT family are broadly divided into GT-A and GT-B due to their structure. The biggest difference between GT-A and GT-B is the position of the conserved sequence that seems to be the sugar nucleotide binding site. It is known to exist on the N-terminal side in GT-A and on the C-terminal side in GT-B. ing. The conserved sequence of this enzyme is present on the C-terminal side, as is the case with the vertebrate-derived dalcuronyltransferase, and the predicted amino acid sequence of this enzyme also has the DXD motif on the N-terminal side that is characteristic of GT-A Because of the strength, I guess it belongs to GT-B.
[0039] これまでの研究でグリコシルトランスフェラーゼスーパーファミリ一は 73のファミリーに 分類 れ飞いる (James A.し ampbell, Giaeon J. Davies, Vincent Bulone and Bernard Henrissat.A classification of nucleotide-diphospho-sugar glycosyltransferases based
on amino acid Sequence similarities. BiochemJ.326,929— 942(1997)参照) [0039] So far, the glycosyltransferase superfamily has been classified into 73 families (James A. ampbell, Giaeon J. Davies, Vincent Bulone and Bernard Henrissat. A classification of nucleotide-diphospho-sugar glycosyltransferases based on amino acid Sequence similarities.See Biochem J. 326,929—942 (1997)).
(http:〃 afinb.cnrs-mrs.fr/CAZY/index.html)。これらのファミリ一は各酵素遺伝子の 推定アミノ酸配列に基づいて分類されたものであり、同じファミリーに属する酵素は類 似の立体構造を保持すると推定されてレ、る。本研究で単離された BpUGT遺伝子と各 familyに属する酵素遺伝子の推定アミノ酸配列を用いてそれらの系統樹を作製した 結果、本酵素遺伝子はファミリー 1の酵素と同じ集団に属しており、このことから、 BpUGTはファミリー 1に分類されるものと考察した。これまでに植物から見つかつてい る、二次代謝産物の合成に関与する糖転移酵素、およびグルクロン酸抱合に関与す る脊椎動物由来ダルクロニル基転移酵素はすべてファミリー 1に属している。しかし、 本酵素と動物由来グノレクロニル基転移酵素との相同性は低ぐ糖ヌクレオチド結合部 位以外には有意な相同性が見られなかった。また、植物由来のアントシアニングリコ シルトランスフェラーゼに対する類似性も 15% 40%程度であり、本酵素と最も類似性 が高いザボン(文旦)由来フラボノイド 1,2ラムノシルトランスフェラーゼとの間でも、類 似性は 40%程度であった。 (http: 〃 afinb.cnrs-mrs.fr/CAZY/index.html). These families are classified based on the deduced amino acid sequence of each enzyme gene, and enzymes belonging to the same family are presumed to retain similar three-dimensional structures. Using the BpUGT gene isolated in this study and the deduced amino acid sequences of the enzyme genes belonging to each family, a phylogenetic tree was created. As a result, this enzyme gene belongs to the same group as the family 1 enzyme. Therefore, we considered that BpUGT is classified into Family 1. Glycosyltransferases involved in the synthesis of secondary metabolites and vertebrate dalcronyltransferases involved in glucuronidation that have been found in plants so far belong to Family 1. However, there was no significant homology between this enzyme and animal-derived gnolecronyltransferase other than the sugar nucleotide binding site, which is low. In addition, the similarity to plant-derived anthocyanin glycosyltransferase is 15% to 40%, and the similarity is similar to the flavonoid 1,2 rhamnosyltransferase derived from pomelo (Fundan), which is the most similar to this enzyme. Was around 40%.
つぎに、ファミリー 1に属する酵素遺伝子の推定アミノ酸配列をもとに進化系統樹を 作製した結果、本酵素は哺乳動物由来ダルクロニル基転移酵素と離れた位置に存 在し、植物由来 GTの集団に属していた(図 3)。このことから本酵素力 既知の哺乳動 物由来グノレクロニル基転移酵素とは異なる進化によりグノレクロニル基転移活性を獲 得したものと考察した。 Next, as a result of creating an evolutionary phylogenetic tree based on the deduced amino acid sequences of enzyme genes belonging to Family 1, this enzyme is located away from mammalian-derived dalcuronyltransferases, and is a plant-derived GT population. Belonged (Figure 3). Based on this, it was considered that gnorechronyl transferase activity was obtained by evolution different from that of mammal-derived gnoleclonyl transferase known to have this enzyme power.
^_れまでの研究 (Tnomas Vogt and atnk Jones. Glycosyltransferases in plant natural product Synthesis: characterization of a supergene family. Trends in Plant Science, 5, 380-386 (2000)参照)で植物由来グリコシルトランスフェラーゼは大きく 3 つのクラスターが見いだされており、それぞれ次のような特徴を有している。クラスタ 一 Iはフラボノールまたはアントシァニンの 3位にダルコシル基を転移する酵素を多く 含む。クラスター IIはアントシァニンの 5位にダルコシル基を転移する酵素とその他の 機能未知の酵素よりなる。クラスター IIIについてはその共通性は明らかとなっていな いが、広い基質特異性を有し、部位特異的にグノレコシノレ基を転移する酵素であると 考えられている。各々のクラスター内での相同性は 40— 50%程度で、クラスタ一間の
相同性は 20%程度である。 BpUGT遺伝子はこれら 3つのクラスターのいずれにも属さ ず、フラボノイド-ラムノシルトランスフェラーゼと近縁に位置していた。これら、 BpUGT とラムノシルトランスフェラーゼが触媒する糖転移反応は、いずれもすでにフラボノィ ドのァグリコンに結合している糖残基に対し、新たな糖残基を付加するという性質を 持っており、このタイプの酵素がさらに発見されれば新規なクラスターを形成する可 能十生がある。 ^ _Research (Tnomas Vogt and atnk Jones. Glycosyltransferases in plant natural product Synthesis: characterization of a supergene family. See Trends in Plant Science, 5, 380-386 (2000)). Clusters have been found and each has the following characteristics. Cluster I contains many enzymes that transfer the darcosyl group to the 3-position of flavonols or anthocyanins. Cluster II consists of an enzyme that transfers the dalcosyl group to the 5-position of anthocyanin and other enzymes with unknown functions. Although the commonality of cluster III has not been clarified, it is considered to be an enzyme having a broad substrate specificity and transferring a gnorecosinole group in a site-specific manner. Within each cluster, the homology is about 40-50%. The homology is about 20%. The BpUGT gene did not belong to any of these three clusters and was closely related to the flavonoid-rhamnosyltransferase. These transglycosylation reactions catalyzed by BpUGT and rhamnosyltransferase both have the property of adding a new sugar residue to the sugar residue already bound to the flavonoid aglycone. If more types of enzymes are discovered, there is a possibility of forming new clusters.
[0041] 実施例 4 BOUGTの酵母における ¾種発現系の構築 [0041] Example 4 Construction of ¾-species expression system in yeast of BOUGT
寒天,ガラクトース,グルコース,ポリエチレンィミン (PEI),グリセロール,アデニンサ ノレフェート, ゥラシル,酢酸リチウム, EDTA,ポリエチレングリコール 3000および各種 アミノ酸はナカライテスタ力 それぞれ特級品を購入した。 Yeast Nitrogen Base without amino acids, Bactoペプトン、 および酵母エキスは DIFCOより購入した。制 限酵素は TaKaRaもしくは New England Biolabsより購入した。 Agar, Galactose, Glucose, Polyethyleneimine (PEI), Glycerol, Adenine Sanoleate, Uracil, Lithium Acetate, EDTA, Polyethylene Glycol 3000, and various amino acids were purchased from Nakarai Tester. Yeast Nitrogen Base without amino acids, Bacto peptone, and yeast extract were purchased from DIFCO. Restriction enzymes were purchased from TaKaRa or New England Biolabs.
[0042] BpUGT cDNAの 5'末端側に Xholサイト, 3'末端側に Kpnlサイトを導入するプライ マー Xhol-F, Kpnl-Rをそれぞれ合成した。実施例 3で得られた BpUGTの ORFを持つ pBluescript-BpUGTを铸型に PCRを行った (反応液組成: pBluescript-BpUGT, 400 ng; pfli緩衝液, 1 X; dNTPs, 200 mM;プライマー XhoI_F, 1 μ Μ;プライマー [0042] Primers Xhol-F and Kpnl-R, which introduce an Xhol site at the 5 'end and a Kpnl site at the 3' end of BpUGT cDNA, were synthesized. PBluescript-BpUGT having the ORF of BpUGT obtained in Example 3 was subjected to PCR (reaction solution composition: pBluescript-BpUGT, 400 ng; pfli buffer, 1 X; dNTPs, 200 mM; primer XhoI_F, 1 μΜ; primer
Kpnl-R, 1 μ Μ; pfu Turbo polymerase (TOYOBO), 2.5 U;反応条件: 96。C, 2分間の のち、 [96°C, 45秒間; 55°C, 45秒間; 72°C, 2分間] X 30サイクル,次いで 72°C 10分 間)を行レ、、 PCR産物を前述の方法で精製した。得られた DNAを Zero Blunt TOPO PCR Cloning Kit for Sequencing (Invitrogen)をもちいて製造者の推奨する方法に従 レヽ、 CR4Blunt-TOPO vectorへサブクローニングした。その結果、完全長 BpUGTを 揷入するプラスミド (PCR4-BpUGTxk)を得た。塩基配列解析により、 BpUGT遺伝子に 変異が生じてレ、なレ、ことを確認した。 Kpnl-R, 1 μΜ; pfu Turbo polymerase (TOYOBO), 2.5 U; Reaction conditions: 96. C, 2 minutes, [96 ° C, 45 seconds; 55 ° C, 45 seconds; 72 ° C, 2 minutes] X 30 cycles, then 72 ° C 10 minutes) It refine | purified by the method of. The obtained DNA was subcloned into the CR4Blunt-TOPO vector using the Zero Blunt TOPO PCR Cloning Kit for Sequencing (Invitrogen) according to the method recommended by the manufacturer. As a result, to obtain a plasmid (P CR4-BpUGTxk) for揷入full length BpUGT. Nucleotide sequence analysis confirmed that mutations occurred in the BpUGT gene.
pCR4-BpUGTxkを Xholおよび Kpnlで完全消化し、生成した約 1400 bpの断片を 回収し、得られた DNA断片をサッカロマイセス セレビジェ発現用ベクター Complete digestion of pCR4-BpUGTxk with Xhol and Kpnl, recover the generated approximately 1400 bp fragment, and use the resulting DNA fragment for Saccharomyces cerevisiae expression vector
pESC-TRP(STRATAGENE)の Xholおよび Kpnlサイトにサブクローニングした Subcloned into the Xhol and Kpnl sites of pESC-TRP (STRATAGENE)
(pESC-TRP-BpUGT)0 pESC-TRP- BpUGTを用いて大腸菌 XL1- Blueを形質転換し た。
[0043] 培養した pESC_TRP-BpUGT XLl-Blueより抽出した pESC-TRP-BpUGTを 2 μ g用 いて pESC Yeast Epitope Tagging Vectors (STRATAGENE)の推奨する方法に従い 、サッカロマイセス セレビジェ YPH499株を形質転換した。 (pESC-TRP-BpUGT) 0 pESC-TRP-BpUGT was used to transform E. coli XL1-Blue. [0043] Using 2 μg of pESC-TRP-BpUGT extracted from the cultured pESC_TRP-BpUGT XLl-Blue, the Saccharomyces cerevisiae YPH499 strain was transformed according to the method recommended by pESC Yeast Epitope Tagging Vectors (STRATAGENE).
[0044] 得られた形質転換体を pESC Yeast Epitope Tagging Vectors (STRATAGENE)の 推奨する方法で作製した SD Trp dropout培地 50 mLで 3日間振とう培養 (30°C, 160 rpm)した。菌体濁度 (OD )が 0.5になった時点で遠心分離 (6,000 X g, 15分間)によ [0044] The obtained transformant was cultured with shaking (30 ° C, 160 rpm) for 3 days in 50 mL of SD Trp dropout medium prepared by the method recommended by pESC Yeast Epitope Tagging Vectors (STRATAGENE). When cell turbidity (OD) reaches 0.5, centrifuge (6,000 X g, 15 minutes)
600 600
り集菌し、キットが推奨する方法で作製した SG dropout培地 0.1 mLで 2回洗浄した。 菌体を SG Trp dropout培地 50 mLで再懸濁し、懸濁液 4 mLを SG Trp dropout培地 4 Lに植菌し、本培養を行った (30°C, 160 rpm)0この条件で 7日一 10日間培養し、 OD 力 S1.4— 1.5になった時点で遠心分離 (6,000 X g, 15分間)を用いて集菌した。 The cells were collected and washed twice with 0.1 mL of SG dropout medium prepared by the method recommended by the kit. The cells were resuspended in SG Trp dropout medium 50 mL, was inoculated suspension 4 mL to SG Trp dropout medium 4 L, the main culture was carried out (30 ° C, 160 rpm) 0 7 days in this condition After culturing for 10 days, when the OD force became S1.4-1.5, the cells were collected using centrifugation (6,000 X g, 15 minutes).
600 600
菌体は- 30°Cで凍結保存した。 The cells were stored frozen at -30 ° C.
以下の操作は全行程 4°Cにて行った。菌体 12.6 gに対し 26 mLの破砕緩衝液(100 mMリン酸カリウム緩衝液 pH 7.5, 10%グリセロール, 0.5% 2-ME, 5 mM EDTA, 0.5 mM PMSF, 0.1%(w/v) CHAPS)を加え、よく懸濁した。懸濁液に φ 0.5 mmのガラスビ ーズを、ビーズが液面よりも上に来るところまで加えた。これをマルチビーズショッカー (安井器械)にセットし、菌体を破砕した (破砕条件: [2500 rpm, 1分間; 0 rpm, 1分間] X 5回)。遠心分離 (>1000 X g, 1分間)によってビーズと抽出液を分離し、抽出液を再 度遠心分離 (10,000 X g, 20分間)した。上清に対し、終濃度 0.3%となるように PEIを添 カロして、 10分間ほど攪拌した後、遠心分離 (10,000 X g, 20分間)を行った。得られた上 清を粗酵素液として回収した。すでに述べた方法により、粗酵素液に BpUGT活性が 存在することを確認した。 The following operations were performed at a total stroke of 4 ° C. 26 mL disruption buffer (100 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, 10% glycerol, 0.5% 2-ME, 5 mM EDTA, 0.5 mM PMSF, 0.1% (w / v) CHAPS) per 12.6 g of cells And suspended well. A glass bead of φ 0.5 mm was added to the suspension until the beads were above the liquid level. This was set in a multi-bead shocker (Yasui Kikai), and the cells were crushed (crushing conditions: [2500 rpm, 1 minute; 0 rpm, 1 minute] X 5 times). The beads and the extract were separated by centrifugation (> 1000 X g, 1 minute), and the extract was centrifuged again (10,000 X g, 20 minutes). The supernatant was supplemented with PEI to a final concentration of 0.3%, stirred for about 10 minutes, and then centrifuged (10,000 × g, 20 minutes). The obtained supernatant was recovered as a crude enzyme solution. By the method already described, it was confirmed that BpUGT activity was present in the crude enzyme solution.
[0045] 得られた粗酵素液全量を緩衝液 QS3.A (20 mMリン酸カリウム緩衝液 pH 7.5, 0.2% [0045] The total amount of the obtained crude enzyme solution was added to buffer QS3.A (20 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, 0.2%
2-ME)で透析した後、緩衝液 QS3.Aで平衡化した Q Sepharose Fast Flow充填カラ ム (30 mL, φ 1 cm X 30 cm)に負荷 (1 mL/min)して、緩衝液 QS3.Aでカラムを洗浄し た。つづいて緩衝液 QS3.B (300 mMリン酸カリウム緩衝液 pH 7.5, 0.2% 2-ME)の 0 一 100%直線濃度勾配によりカラムに結合したタンパク質を溶出した。 活性画分を集 め, 140 mLの酵素標品を得た。これを Amicon Ultra- 15 10,000 MWCO 2-ME), load (1 mL / min) into a Q Sepharose Fast Flow packed column (30 mL, φ 1 cm x 30 cm) equilibrated with buffer QS3.A, and buffer QS3 The column was washed with A. Subsequently, the protein bound to the column was eluted with a 100% linear concentration gradient of buffer QS3.B (300 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, 0.2% 2-ME). The active fractions were collected to obtain 140 mL of enzyme preparation. This is Amicon Ultra-15 10,000 MWCO
(MILLIPORE)を用いて 12 mLまで濃縮した。
[0046] 実施例 5 BOUGT組み換え体反応生成物の特定 Concentrated to 12 mL using (MILLIPORE). [0046] Example 5: Identification of BOUGT recombinant reaction product
実施例 1で述べた方法で酵素反応を行い、生成物を HPLCにて精製回収後、ァス ピレーターを用いてァセトニトリルを除去し、再度 HPLCに負荷してメタノールで溶出 した。得られたサンプルをエバポレーターで 1 mLにまで濃縮し、得られたサンプルの 一部を HPLC分析や FAB-MS解析に供して、 BpUGT組み換え体反応生成物の特定 を行った。 HPLC分析において、反応生成物と思われるピークの保持時間はデイジ一 花弁中の主色素と一致した。このこと力ら、本酵素はシァニジン 3_0_6"_0-マロニル グノレコシドの 2"位にグノレクロ二ル基を付加する反応を触媒するものと推定した。反応 生成物と思われるピークを分取し、 FAB-MSスペクトルによる構造解析を行った結果、 シァニジン 3_0_(6"-0-マロニル_2"_0_グルクロニルグルコシド)の分子量でぁる711 m/zにピークが見られたことから、今回単離した遺伝子の発現産物が BpUGT活性を 有することが確認された。 The enzyme reaction was carried out by the method described in Example 1, and the product was purified and recovered by HPLC. Then, acetonitrile was removed using an aspirator, loaded onto HPLC again and eluted with methanol. The obtained sample was concentrated to 1 mL with an evaporator, and a part of the obtained sample was subjected to HPLC analysis and FAB-MS analysis to identify BpUGT recombinant reaction products. In HPLC analysis, the retention time of the peak considered to be a reaction product was consistent with the main pigment in Daisy 1 petal. Based on this, it was presumed that this enzyme catalyzes the reaction of adding a gnorechloryl group to the 2 "position of cyanidin 3_0_6" _0-malonyl gnorecoside. As a result of fractionation of the peak considered to be a reaction product and structural analysis by FAB-MS spectrum, the molecular weight of cyanidin 3 _ 0 _ ( 6 "-0-malonyl_2" _0_ glucuronyl glucoside) As a result, it was confirmed that the expression product of the gene isolated this time has BpUGT activity.
[0047] 実施例 6 BOUGT遺伝子の発現解析 [0047] Example 6 BOUGT gene expression analysis
デイジ一の各組織 (花弁、筒状花、がぐくき、葉)を液体窒素中で摩砕し、 RNeasy Miniprep Kit (QIAGEN)を用いてトータル RNAを得た。吸光度を測定し、トータノレ RNAの濃度と純度を決定した。 Daisy's tissues (petals, cylindrical flowers, gakuguki, leaves) were ground in liquid nitrogen, and total RNA was obtained using RNeasy Miniprep Kit (QIAGEN). Absorbance was measured to determine the concentration and purity of tota nore RNA.
[0048] 増幅断片が 150 bp以下になるように、 BpUGT cDNA配列に特異的なプライマーを 設計した。本プライマーは、 QuantiTect SYBR Green RT-PCR Kit(QIAGEN)のマニュ アルに記載された条件に沿うように設計した。 RT-PCR反応は QuantiTect SYBR Green RT-PCR Kit(QIAGEN)を使用し、 Light Cyclerクイックシステム 330(Roche)によ り PCR産物の増幅をモニタした。検量線は pET32a_BpUGTを铸型として使用し、各デ イジ一組織由来のトータル RNAをおのおの 0.2 μ gを铸型として使用した。 PCR反応 条件は (50°C, 20分間; 95°C, 15分間ののち, [94°C, 15秒間; 55°C, 20秒間; 72°C, 10秒間] X 35サイクル;次いで 95°C 0秒間; 65°C, 15秒間)で行レ、、検量線はその都 度作製した。 [0048] Primers specific to the BpUGT cDNA sequence were designed so that the amplified fragment was 150 bp or less. This primer was designed in accordance with the conditions described in the QuantiTect SYBR Green RT-PCR Kit (QIAGEN) manual. For the RT-PCR reaction, QuantiTect SYBR Green RT-PCR Kit (QIAGEN) was used, and amplification of the PCR product was monitored by Light Cycler Quick System 330 (Roche). For the calibration curve, pET32a_BpUGT was used as a saddle type, and 0.2 μg of total RNA derived from each digitized tissue was used as a saddle type. PCR reaction conditions were (50 ° C, 20 min; 95 ° C, 15 min, then [94 ° C, 15 sec; 55 ° C, 20 sec; 72 ° C, 10 sec] X 35 cycles; then 95 ° C 0 seconds; 65 ° C, 15 seconds), calibration curves were prepared each time.
サイクル数を横軸,蛍光強度を縦軸して検量線を作製し、これを用いて各デイジ一 組織における BpUGT遺伝子転写産物のコピー数を求めた。 A calibration curve was prepared with the horizontal axis representing the number of cycles and the vertical axis representing fluorescence intensity, and the number of copies of the BpUGT gene transcript in each daisy tissue was determined using this standard curve.
[0049] 各デイジ一組織における BpUGT遺伝子の転写量 (A)と比活性 (B)を図 4に示した。
その結果、各デイジ一組織における本酵素遺伝子の転写分布は BpUGT活性の分布 とよく一致していた。このことは、本研究において得られた BpUGT遺伝子の発現産物 が赤色ディジ一における BpUGT活性の本体であることを強く示唆する。また、本酵素 遺伝子は着色の見られる花弁に特異的に発現していたことから、その生理的意義は アントシァニンのダルクロニル化に特化しているものと考えられる。 [0049] Fig. 4 shows the transcription amount (A) and specific activity (B) of the BpUGT gene in each daisy tissue. As a result, the transcription distribution of this enzyme gene in each daisy tissue was in good agreement with the distribution of BpUGT activity. This strongly suggests that the expression product of the BpUGT gene obtained in this study is the main body of BpUGT activity in Red Digi. In addition, since this enzyme gene was specifically expressed in petals showing coloration, its physiological significance is thought to be specific to anthocyanin dalcronylation.
[0050] 実施例 7 BOUGTのキャラクタリゼーシヨンのための実験材料 [0050] Example 7 Experimental material for BOUGT characterization
酢酸,グリシン,塩酸(HC1),トリス(ヒドロキシメチル)ァミノメタン(Tris),水酸化力リウ ム(K〇H), N-ェチルマレイミド(NEM),ジェチルピロカーボネート(DEPC), 30%アン モニァ水および各金属塩はナカライテスタより特級品を購入した。 UDP-グルコース , UDP-ガラクトース,ゥリジン, UMP, UDP, UTP, /3 -エストラジオール, 17ひ-エストラ ジオール, 1_ナフトール, 2-ナフトール, 4 -メチルゥンベリフエロン, p-ニトロフエノール ,およびヒト UDP-ダルクロニルトランスフェラーゼ 1A1 (UGT1A1)はシグマ社より購 入した。 TLCプレートはシリカゲル 60F (MERCK)を使用した。 UDP-[U_14C]ダルク Acetic acid, glycine, hydrochloric acid (HC1), tris (hydroxymethyl) aminomethane (Tris), hydroxylated rhodium (KOH), N-ethylmaleimide (NEM), jetyl pyrocarbonate (DEPC), 30% Monia water and metal salts were purchased from Nacalai Testa. UDP-glucose, UDP-galactose, uridine, UMP, UDP, UTP, / 3-estradiol, 17-estradiol, 1_naphthol, 2-naphthol, 4-methylumbelliferone, p-nitrophenol, and human UDP-Dalcronyltransferase 1A1 (UGT1A1) was purchased from Sigma. Silica gel 60F (MERCK) was used for the TLC plate. UDP- [U_ 14 C] DARC
254 254
ロン酸は日本アイソトープ協会を通じて和光純薬工業より購入した。シァニジン Ronic acid was purchased from Wako Pure Chemical Industries through the Japan Isotope Association. Cianidin
3-0-6"-0-マロニルダルコシドおよび UDP-グルクロン酸を基質としたダルクロニル基 転移活性について、精製した酵素標品のキャラクタリゼーシヨンを行った。 The purified enzyme preparation was characterized for dalcronyl group transfer activity using 3-0-6 "-0-malonyl darcoside and UDP-glucuronic acid as substrates.
[0051] 実施例 8 BOUGTの反応 ϋΗ依存件と DH安定性 [0051] Example 8 BOUGT reaction ϋΗ dependence and DH stability
すでに述べた反応液中の緩衝液を変え、 BpUGT組み換え体の pH依存性を評価 した。 pH 4.0^6.0においては 20mM酢酸- NaOH緩衝液を、 H 6.0— 7.5において は 20mMリン酸- KOH緩衝液を用いた。 H 7.5— 9.0においては 20mM Tris- HC1緩 衝液, pH 9.0-11.0においては 20mMグリシン- KOH緩衝液を用いた。 The buffer solution in the reaction solution described above was changed, and the pH dependence of the BpUGT recombinant was evaluated. A 20 mM acetic acid-NaOH buffer solution was used at pH 4.0 ^ 6.0, and a 20 mM phosphoric acid-KOH buffer solution was used at H 6.0-7.5. For H 7.5-9.0, 20 mM Tris-HC1 buffer was used, and for pH 9.0-11.0, 20 mM glycine-KOH buffer was used.
酵素標品を上述した各 pHの緩衝液で希釈し(10倍)し、 20°Cにて 17 hインキュベー トした。処理後の酵素標品の残存活性を実施例 1で述べた方法によって測定し、 BpUGT組み換え体の pH安定性を評価した。 The enzyme preparation was diluted (10 times) with the above-mentioned buffer solution at each pH and incubated at 20 ° C for 17 h. The residual activity of the enzyme preparation after the treatment was measured by the method described in Example 1, and the pH stability of the BpUGT recombinant was evaluated.
図 5に示すように、本酵素の反応至適 pHは 8.0であり(図 5A)、 pH 7において安定 であった(図 5B)。 As shown in FIG. 5, the optimal reaction pH of this enzyme was 8.0 (FIG. 5A) and was stable at pH 7 (FIG. 5B).
[0052] 実施例 9 某晳特 性の解析 (その 1) [0052] Example 9 某 晳 Characteristic Analysis (Part 1)
。本酵素の反応初速度を求め,両逆数プロット(1/v vs. 1/[S1])から、シァニジン
3-0-6"-0-マロニルダルコシドゃ UDP-グルクロン酸に対する Kおよび V を算出し . The initial reaction rate of this enzyme was determined, and cyanidin was calculated from the reciprocal plot (1 / v vs. 1 / [S1]). 3-0-6 "-0-malonyl darcoside is calculated as K and V for UDP-glucuronic acid
m max m max
た。また UDP-グルクロン酸に変えて、 UDP-グルコース, UDP-ガラクトースを用いて 酵素反応を行った。また、シァニジン 3-0-6"-0_マロニルダルコシドに代えてペラル ゴニジン 3-〇-6,し〇-マロニルダルコシド,シァニジン 3-0 -ダルコシド,デルフィ二ジン 3-〇 -ダルコシド,シァニジン 3-〇_3" ,6"_0 -ジマロニルダルコシド,ペラルゴ二ジン 3,5-〇_ジグルコシド,ペラルゴ二ジン 3-〇-6"-〇_マロニルダルコシド -5-0-ダルコシ ド,シァニジン,ゲニスティン 7-0-ダルコシド,ダイゼイン 7-0 -ダルコシド,ゲユスティ ン 7-〇_6"_0-マロニルダルコシド,ダイゼイン 7_0_6"_0-マロニルダルコシド,ゲニ スティン,ダイゼイン,ケルセチン 3-0 -ダルコシド,ケルセチン 3-〇-6"-〇_マロニルダ ルコシドを用いて酵素反応を行った。 It was. In addition, instead of UDP-glucuronic acid, UDP-glucose and UDP-galactose were used for the enzymatic reaction. Also, instead of cyanidin 3-0-6 "-0_malonyl darcoside, pelral gonidine 3-〇-6, shi-malonyl darcoside, cyanidin 3-0-darcoside, delphidinidine 3-〇-darcoside, cyanidin 3-〇_3 ", 6" _0 -dimalonyl darcoside, pelargonidin 3,5-〇_diglucoside, pelargonidin 3-〇-6 "-〇_malonyl darcoside -5-0-darcoside, Cyanidine, genistein 7-0-Dalcoside, daidzein 7-0-Dalcoside, Geyustin 7-〇_6 "_0-malonyl darcoside, daidzein 7_0_6" _0-malonyl dalcoside, genistein, daidzein, quercetin 3-0 -darcoside , Quercetin 3-〇-6 ”-〇_malonyldarcoside was used for the enzymatic reaction.
[0053] ( 1)糖残基供与体特異性 [0053] (1) Specificity of sugar residue donor
既知のダルクロニル基転移酵素の中には糖残基供与体として UDP-グルクロン酸以 外に UDP-グルコースなどの糖を基質にできるものも見つかつている力 多くは UDP- グノレクロン酸を唯一の糖残基供与体とすることが知られている。本酵素の糖残基供 与体の認識は既知の多くのグノレクロニル基転移酵素と同様に UDP-グノレクロン酸に 非常に特異的であった。 Among the known dalcronyltransferases, there is also the ability to use sugars such as UDP-glucose as a sugar residue donor in addition to UDP-glucuronic acid. It is known to be a residue donor. The recognition of the sugar residue donor of this enzyme was very specific for UDP-gnorecronate, as well as many known gnorecronyltransferases.
[0054] (2)糖残基受容体特異性 [0054] (2) Sugar residue receptor specificity
シァニジン 3-0-6"-0-マロニルダルコシドに対する k は 32.4 s— 1であり、シァニジ K for Shianijin 3-0-6 "-0- malonyl Darco Sid is 32.4 s-1, Shianiji
cat cat
ン 3-0-6"-0-マロニルダルコシドに対する Kは 19.4 μ Μ, UDP-グルクロン酸に対す K for 3-0-6 "-0-malonyldarcoside is 19.4 μΜ, for UDP-glucuronic acid
m m
る Kは 455 μ Μであった。また、本酵素の V は 1 ,300 nmol/mg/sであり、これは既 m max The K was 455 μΜ. The V of this enzyme is 1,300 nmol / mg / s, which is already m max.
知の脊椎動物由来ダルクロニル基転移酵素の V よりも 1 ,000倍以上大きい値である 1,000 times greater than V of known vertebrate dalcronyltransferase
max max
。本酵素はシァニジン 3-0-6"-0_マロニルダルコシドに対してもっとも高い活性を示 し (相対活性 100%),次のアントシァニンにも有効な活性を示した:ペラルゴ二ジン 3-〇-6"-0_マロニルダルコシド(相対活性 86%),シァニジン 3-0-ダルコシド(31%), デルフィ二ジン 3_0 -ダルコシド(14%).しかしながら,次のフラボノイド化合物はダルク ロニル基受容体とはなりえなかった(相対活性, 0.1%未満):シァニジン 3_0-3",6"-〇 ジマロニノレグノレコシド,ペラノレゴニジン 3,5-〇_ジグノレコシド, ペラノレゴニジン 3-〇- 6, ,-〇-マロニルダルコシド- 5-0 -ダルコシド,ケルセチン 3-0 -ダルコシド,ケルセチン
3-0-6,, -O-マロニルダルコシド,ダイジン,ゲニスチン,ダイゼインゃゲニスティンの 7-0-6,,-0-マロニルダルコシド,シァニジン,ケルセチン,ダイゼイン,ゲニスティン. p-ニトロフエニル J3 -D-ダルコシドも基質にはなりえなかった。 . This enzyme showed the highest activity against cyanidin 3-0-6 "-0_malonyl darcoside (relative activity 100%), and also showed an effective activity against the following anthocyanins: pelargonidin 3-〇 -6 "-0_malonyl darcoside (86% relative activity), cyanidin 3-0-darcoside (31%), delphidinidine 3 _0 -darcoside (14%). However, the following flavonoid compounds accept dalcronyl groups Could not be a body (relative activity, less than 0.1%): cyanidin 3_0-3 ", 6" -〇 dimalonino legnorecoside, peranolegonidin 3, 5-〇_dignolecoside, peranolegonidin 3-〇-6,, -〇-malonyl darcoside-5-0 -darcoside, quercetin 3-0 -darcoside, quercetin 3-0-6, -O-malonyldarcoside, daidzin, genistin, daidzein 7-0-6, 0-malonyldarcoside, cyanidin, quercetin, daidzein, genistein. P-nitrophenyl J3 -D -Darcoside could not be a substrate.
[0055] 実施例 10 某晳特 性の解析 (その 2) [0055] Example 10 Analysis of cocoon characteristics (Part 2)
BpUGTと既知の脊椎動物由来グノレクロニル基転移酵素の基質特異性を比較する ため,ヒト肝臓由来 UGT1A1の良好な基質である次式の化合物に対する BpUGTのグ ルクロニル基転移活性の有無を調べた.以下に記述する放射性同位体を用いたグ ルクロニル基転移酵素活性の検出は、主に Bansalらの手法(Surendra K. Bansal and . Gessner. A unined method ror the assay of uridine In order to compare the substrate specificity of BpUGT and known vertebrate-derived gnolecuronyltransferases, the presence or absence of glucoronyltransferase activity of BpUGT against compounds of the following formula, which is a good substrate for human liver-derived UGT1A1, was investigated. The detection of glucoronyltransferase activity using the described radioisotope is mainly performed by the method of Bansal et al. (Surendra K. Bansal and. Gessner. A unined method ror the assay of uridine.
diphosphoglucuronyltransferase activities toward various aglycondes using uridine diphospho[u-14c]glucuronic acid. Analytical Biochemistry, 109, 321-329(1980))に 基づくものである。 diphosphoglucuronyltransferase activities toward various aglycondes using uridine diphospho [u-14c] glucuronic acid. Analytical Biochemistry, 109, 321-329 (1980)).
[0056] 糖残基受容体として β -エストラジオール, 17 a -エストラジオール, 1_ナフトール, [0056] β-estradiol, 17a-estradiol, 1_naphthol as sugar residue receptors,
2-ナフトール, 4-メチルゥンベリフエロン, p-ニトロフエノールを用いた。なお 1Uの定義 は 37°C, 1分間の反応で 1 nmolのダルクロニル基転移を触媒できる量とする。 2-Naphthol, 4-methylumbelliferone, and p-nitrophenol were used. The definition of 1U is the amount that can catalyze 1 nmol of dalcronyl group transfer at 37 ° C for 1 minute.
UDP-[U-14C]グルクロン酸 (0.02 μ Ci/ μ L, 225 mCi/mmol) 5 μ Lと終濃度 3 mMの 各糖残基受容体を 20 mM Tris-maleate緩衝液 pH7.4に添加した (全体積 20 μ L)。 UGT1AK 5 mgタンパク質 / mL) 10 μ L, (0.034U当量)を各チューブに添加し、反 応を開始した。反応は 30°C, 30分間行レ、、 100%エタノール 100 しを添加することで 反応を停止した。 UDP- [U- 14 C] glucuronic acid (0.02 μ Ci / μ L, 225 mCi / mmol) 5 μL and final concentration of 3 mM of each sugar residue receptor in 20 mM Tris-maleate buffer pH 7.4 Added (total volume 20 μL). UGT1AK 5 mg protein / mL) 10 μL, (0.034 U equivalent) was added to each tube to initiate the reaction. The reaction was stopped at 30 ° C for 30 minutes and 100% ethanol was added to stop the reaction.
同様の組成の反応液に UGT1A1 10 しに変えて、天然型 BpUGT (0.12 mg/mL) 2 μ ΐ (0.093 U当量)を添加し、 20 mM Tris-マレイン酸緩衝液 pH7.4で全体積が 30 z Lとなるよう調節した。この反応液を (1)と同様に 30°C, 30分間反応させ、 100%ェ タノール 100 μ Lを添加することで反応を停止した。 Instead of UGT1A1 10 in a reaction mixture of the same composition, add 2 μΐ (0.093 U equivalent) of natural BpUGT (0.12 mg / mL), and add 20 mM Tris-maleic acid buffer pH 7.4 to make the total volume. Adjusted to 30 z L. This reaction solution was reacted at 30 ° C. for 30 minutes in the same manner as in (1), and the reaction was stopped by adding 100 μL of 100% ethanol.
[0057] 得られた反応液のうち各々 50 μ Lを TLCにスポットした。分離は η -ブタノール:ァセ トン:酢酸: 30%アンモニア水:水 (70:50: 18: 1.5:60)を展開溶媒として用いて行った。展 開した反応生成物のスポットは14 Cの放射線をモレキユラ一^ fメージャー (BioRad, GS525)により検出することで観察した。
[0058] その結果、ヒト UGT1A1についてはこれらのすべての基質に対するダルクロニル基転 移活性が確認できた力 BpUGTについては活性が検出されな力 た(図 6)。このこと 力 本酵素の生理的役割は、既知の脊椎動物由来グノレクロニル基転移酵素のような 解毒に関与するものではないと考察した。なお、脊椎動物由来のダルクロニル基転 移酵素の中にはアントシァニンなどのフラボノイドに対し、ダルクロニル基転移活性を 示すものが存在し、 UGT1A1もフラボノイドのァグリコンに対し活性を示すことが知ら れている(C. D. King, G.R. Rios,M. D. Green, and T. R. Tephly. [0057] 50 μL of each of the obtained reaction solutions was spotted on TLC. Separation was performed using η-butanol: acetone: acetic acid: 30% aqueous ammonia: water (70: 50: 18: 1.5: 60) as a developing solvent. The developed spot of the reaction product was observed by detecting 14 C radiation with a molecular weight detector (BioRad, GS525). [0058] As a result, for human UGT1A1, a force capable of confirming the dalcronyl group transfer activity for all these substrates was a force for which no activity was detected for BpUGT (Fig. 6). This force We considered that the physiological role of this enzyme is not related to detoxification like the known vertebrate-derived gnolecronyltransferase. Some vertebrate-derived dalcuronyltransferases exhibit dalcronyl group transfer activity against flavonoids such as anthocyanins, and UGT1A1 is also known to exhibit activity against flavonoid aglycones ( CD King, GR Rios, MD Green, and TR Tephly.
UDP-Glucuronosyltransfe rases. Current Drug Metabolism, 1, 143-161 (2000)、およ び E. J. Oliveira, D. G. Watson. In vitro glucuronidation or kaempferol and quercetin by human UGT-1A9 microsomes. FEBS Letters, 471, 1—6 (2000)参照)。そこで、 UDP-Glucuronosyltransferases. Current Drug Metabolism, 1, 143-161 (2000), and EJ Oliveira, DG Watson.In vitro glucuronidation or kaempferol and quercetin by human UGT-1A9 microsomes.FEBS Letters, 471, 1—6 ( 2000)). Therefore,
UGT1A1のシァニジン 3-0 -ダルコシド,およびシァニジン 3-〇-6"-〇-マロ二ルグル コシドに対する活性を調べたがこれらに対する活性は検出されなかった。 The activity of UGT1A1 against cyanidin 3-0-darcoside and cyanidin 3-〇-6 "-〇-malonylglucoside was not detected.
[0059] 実施例 11 阳.害剤の檢討 [0059] Example 11 阳.
酵素標品を、終濃度 5 mM NEMおよび 1 mM DEPCを含む緩衝液で希釈(20倍)し 、 20°Cで 20分間インキュベートした。また、コントロールとして、酵素標品を NEMを含 まない緩衝液で同様に処理した。処理後の各酵素標品の残存活性を測定し、コント ロールと比較することで、 SH基に特異的なアルキルィ匕試薬である NEMの影響を調べ た。また 0.1 mMの各種 2価金属イオンを含むアツセィ系で酵素活性を測定し、金属ィ オンを含まない同条件のアツセィ系での酵素活性と比較することにより、マロニル基 転移活性に対する各金属イオンの影響を調べた。さらに 1 mMのゥリジン, UMP, UDP, UTPを含むアツセィ系でも酵素活性を測定し、これらを含まない同条件のアツ セィ系での酵素活性と比較することにより、 BpUGTの生成物阻害を調べた。なおこれ らの阻害剤の影響を評価するアツセィ系では、反応液の緩衝液として 20 mMリン酸 カリウム緩衝液 pH 7.0を用いた。 The enzyme preparation was diluted (20 times) with a buffer containing final concentrations of 5 mM NEM and 1 mM DEPC and incubated at 20 ° C. for 20 minutes. As a control, the enzyme preparation was similarly treated with a buffer solution containing no NEM. By measuring the residual activity of each enzyme preparation after treatment and comparing it with the control, the effect of NEM, an alkyl group reagent specific for the SH group, was examined. In addition, the enzyme activity was measured with an Atsy system containing 0.1 mM of various divalent metal ions, and compared with the enzyme activity under the same conditions without the metal ion, each metal ion relative to the malonyl group transfer activity was measured. The effect was investigated. Furthermore, enzyme activity was also measured in the assembly containing 1 mM uridine, UMP, UDP, and UTP, and the product inhibition of BpUGT was examined by comparing it with the enzyme activity in the same assay that did not contain these. . In the Atsy system for evaluating the influence of these inhibitors, 20 mM potassium phosphate buffer pH 7.0 was used as the reaction buffer.
[0060] その結果,ゥリジンでは全く阻害が見られなかった力 S、リン酸基の増加に伴い阻害 の程度が大きくなり、本酵素活性は UDPに最も強く阻害された。このことからリン酸基 が糖残基供与体の認識に関与している可能性が示唆された。 [0060] As a result, the degree of inhibition increased with the increase of the force S and phosphate group, which were not inhibited at all by uridine, and this enzyme activity was most strongly inhibited by UDP. This suggests that the phosphate group may be involved in the recognition of the sugar residue donor.
[0061] また、本酵素はシァニジン 3_0-6"-〇-マロニルダルコシドの一部であるマロン酸や
グノレコースによる阻害を受けなかった。 [0061] In addition, this enzyme contains malonic acid, which is a part of cyanidin 3_0-6 "-〇-malonyldarcoside, It was not disturbed by gnole course.
[0062] また、ファミリー 1に属する酵素の配列比較からヒスチジン残基が重要高度に保存さ れていることが見いだされており、触媒活性に重要な役割を果たしていると推測され ているが、本酵素においてはヒスチジン残基の修飾試薬である DEPCによる触媒活性 の阻害は見られなかった。また、本酵素はシスティン残基に特異的なアルキルィ匕剤 である NEMによって完全に失活した。 [0062] From the sequence comparison of enzymes belonging to Family 1, it has been found that histidine residues are important and highly conserved, and it is speculated that they play an important role in catalytic activity. In the enzyme, inhibition of catalytic activity was not observed by DEPC, which is a reagent for modifying histidine residues. The enzyme was completely inactivated by NEM, an alkylating agent specific for cysteine residues.
[0063] 本酵素に対する各種金属イオンによる影響を調べた。既知の脊椎動物由来ダルク ロニル基転移酵素は触媒活性に二価金属イオン (Mg2+, Mn2+)を要求する(井柳 堯 生ィ匕学 第 75卷 第 3号, 234-241 ,2003, *5よび Christopher D. King, Mitchell D. reen, Gladys R. Rios, Birgit L. CofFman, ida S. Owens, Warren P. Bishop, and Thomas R. Tephly. The glucuronidation of exogenous and endogenous compounds by stably expressed rat and human UDP-glucuronosyltransferase 1.1. Archives of Biochemistry and Biophysics, 332, 92-100 (1996))。しかしながら本酵素はその触媒 活性にこれらの補因子を必要とせず、金属イオンによる活性の阻害は観察されたも のの,活性化は観察されな力 た。また、本酵素を 5 mM EDTAで 20分間処理した場 合にも本酵素の活性に影響が見られなかったことから、本酵素はその触媒活性に金 属イオンを必要としないことが示唆された。また、 Hg2+,および Cu2+の存在下では活 性が検出されなくなつたが、近年の報告にアントシァニン力 g2+もしくは Cu2+と金属 錯体を形成して沈殿し、 無色化するという報告もあることから、これらの金属イオンは 酵素に作用したものではなくアントシァニン基質に作用した可能性もある。 [0063] The effects of various metal ions on this enzyme were examined. Known vertebrate transferases require divalent metal ions (Mg 2+ , Mn 2+ ) for catalytic activity (Iyanagi Satoshi 75th No. 3, 234-241, 2003 , * 5 and Christopher D. King, Mitchell D. reen, Gladys R. Rios, Birgit L. CofFman, ida S. Owens, Warren P. Bishop, and Thomas R. Tephly.The glucuronidation of exogenous and endogenous compounds by stably expressed rat and human UDP-glucuronosyltransferase 1.1. Archives of Biochemistry and Biophysics, 332, 92-100 (1996)). However, this enzyme does not require these cofactors for its catalytic activity, and although inhibition of activity by metal ions was observed, activation was not observed. In addition, when the enzyme was treated with 5 mM EDTA for 20 minutes, the enzyme activity was not affected, suggesting that the enzyme does not require metal ions for its catalytic activity. . In addition, the activity was not detected in the presence of Hg 2+ and Cu 2+ , but in recent reports, anthocyanin force g 2+ or Cu 2+ forms a metal complex and precipitates, which makes it colorless. Therefore, these metal ions may not act on the enzyme but may act on the anthocyanin substrate.
図面の簡単な説明 Brief Description of Drawings
[0064] [図 1]本発明に係る酵素遺伝子の塩基配列(配列番号 1)である。配列の最初の下線 は翻訳開始コドン,最後の下線は翻訳終止コドンを示す。 [0064] FIG. 1 shows the base sequence (SEQ ID NO: 1) of the enzyme gene according to the present invention. The first underline in the sequence indicates the translation start codon, and the last underline indicates the translation stop codon.
[図 2]本発明に係る酵素のアミノ酸配列(配列番号 2)である。下線はグリコシルトラン スフエラーゼファミリー 1に保存されている配列を示す。 FIG. 2 is an amino acid sequence (SEQ ID NO: 2) of an enzyme according to the present invention. Underlined sequences represent the conserved sequences in glycosyltransferase series 1.
[図 3]グリコシルトランスフェラーゼファミリー 1の系統樹である。図の I, II, IIIは植物の グリコシルトランスフェラーゼファミリー 1のクラスター(群)を示す。なお、図 3における 各酵素の GeneBank accession numberは次の通りである。 Tobacco IslOa, U32643;
Tobacco Is5a, U32644; tomato Twil, X85138; Dorotheanthus 5GT, FIG. 3 is a phylogenetic tree of glycosyltransferase family 1. Figures I, II, and III show the cluster (s) of the plant glycosyltransferase family 1. In addition, the GeneBank accession number of each enzyme in FIG. 3 is as follows. Tobacco IslOa, U32643; Tobacco Is5a, U32644; tomato Twil, X85138; Dorotheanthus 5GT,
Y18871;Scutellaria 7GT, BAA83484; petunia RhamT, Z25802;Perilla 5GT1, Y18871; Scutellaria 7GT, BAA83484; petunia RhamT, Z25802; Perilla 5GT1,
AB013596; Perilla 5GT2, AB013597; Verbena 5GT ,BAA36423; Petunia 5GT, 027455; Barley 3GT,X15694; Maize 3GT, X13501; Grape 3GT, AF000371; Perilla 3GT, AB002818; Gentiana 3GT, D85186; Petunia 3GT, AB027454; Ipomea 3GT, AF028237; citrus RhamT, AY048882.1; Eggplant 3GT, X77369; Gentiana 3,GT, BAC54092; Nierembergia RhamT, AB078511.1; UGT1A1, P22309; UGT1A3, P33503; UGT1A6, P19224; UGT2A1, CAB41974.1; UGT2B7, P16662; UGT2B10, P36537; UGT2B15, A48633 AB013596; Perilla 5GT2, AB013597; Verbena 5GT, BAA36423; Petunia 5GT, 027455; Barley 3GT, X15694; Maize 3GT, X13501; Grape 3GT, AF000371; Perilla 3GT, AB002818; Gentiana 3GT, D85186; Petunia 3GT, AB027454, Ipomea 3GT AF028237; citrus RhamT, AY048882.1; Eggplant 3GT, X77369; Gentiana 3, GT, BAC54092; Nierembergia RhamT, AB078511.1; UGT1A1, P22309; UGT1A3, P33503; UGT1A6, P19224; UGT2A1, CAB41974.1; U1662B UGT2B10, P36537; UGT2B15, A48633
園 4]BpUGT遺伝子の転写量と活性の比較を示す図である。 Fig. 4] Comparison of BpUGT gene transcription and activity.
[図 5]BpUGTの pH依存性と pH安定性を示す図である。図 5(A)は BpUGTの pH依存 性 (30°C, 20分間)を示し、図 5(B)は pH安定性 (20°C, 12時間処理)を示している。ま た、各プロットは、令:20 mM酢酸- NaOH;■: 20 mMリン酸- KOH; A: 20 mM FIG. 5 is a graph showing the pH dependence and pH stability of BpUGT. Figure 5 (A) shows the pH dependence of BpUGT (30 ° C, 20 minutes), and Fig. 5 (B) shows the pH stability (20 ° C, 12 hours treatment). In addition, each plot shows age: 20 mM acetic acid-NaOH; ■: 20 mM phosphoric acid-KOH; A: 20 mM
Tris-HCl; X : 20 mM glycine- KOHである。 Tris-HCl; X: 20 mM glycine-KOH.
園 6]糖残基供与体に対する特異性を示す図である。
FIG. 6 shows the specificity for the sugar residue donor.