JPH0587234B2 - - Google Patents
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Description
6−リン酸デヒドロゲナーゼ、DNA、微生物、
DNAの取得法、グルコース−6−リン酸デヒド
ロゲナーゼの取得法、試料溶液中のグルコース−
6−リン酸含量を酵素測定する方法及び試薬に関
する。
ロゲナーゼ(G6P−DH)は酸化的なグルコース
代謝の第一工程を触媒作用する。その際にグルコ
ース−6−リン酸はグルコース酸−6−リン酸に
酸化され、NAD+及び/又はNAD+は補基質とし
て還元される。最後に、グルコース酸化により核
酸物質代謝のためのベントース糖が生成される。
ドロゲナーゼはロイコノストツク・メセンテロイ
デス(Leuconostoc mesenteroides)から得られ
る。この酵素は、NADP+に特異的である酵母か
らの酵素とは反対に、NAD+もNADP+もコフア
クターとして使用することができる。この酵素
は、分子量55000Dを有する2つの同じモノマー
下部単位から成る二量体として存在する。25℃で
比活性550U/mgを有する。
らG6P−DHを取得する方法の欠点は、乳酸菌が
複雑な栄養素要求を有しており、それ故大規模に
使われる培地ではゆつくりと成長するに過ぎずか
つ極く低い細胞密度が達成されるに過ぎないとい
う点である。更に、ロイコノストツクでG6P−
DHのバイオマス含量は極めて低い(全細胞蛋白
質の約1%)。それ故、十分量のG6P−DHを調
製するには大きな醗酵容積が必要である。更に、
異種蛋白質が多量であるために低い比活性の酵素
調製物が得られるに過ぎない。
−DHの最も顕著な欠点は低い温度安定性であ
る。
明の課題は、技術水準の欠点をもはや持つていな
いグルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼを調
製することであつた。
は、請求項1に記載のSEQ ID NO:1で表わさ
れるアミノ酸配列を含有しかつロイコノストツ
ク・メセンテロイデス、亜種デキストラニクス
(dextranicus:DSM20187;以下ロイコノストツ
ク・デキストラニクスと記載)から得られるグル
コース−6−リン酸デヒドロゲナーゼの調製によ
り解決される。
1で表わされるか又は遺伝コードの退行変性範囲
で、本発明による酵素をコードする配列を含有す
るDNAである。
するようにL.デキストラニクス(DSM20187)遺
伝子バンクを好適なオリゴヌクレオチドプローブ
で検査することにより単離した。
DNAを発現させる際に、僅少の醗酵容量で所望
の酵素量を調製するのに十分であることが明らか
となり驚異的であつた。ロイコノストツクからの
G6P−DHの取得に比べて醗酵容量は1:500〜
1:1000に低下する。更に、低い精製経費で高純
度の、即ち比活性約900U/mgのG6P−DH調製物
が得られる。特に、本発明による組換え酵素はE.
コリから単離する際に、驚くべきことに公知酵素
に比べて温度安定性が著しく改良されているので
優れている。組換え酵素の付加的な利点は、予想
外にもロイコノストツクからの公知の酵素とは異
なりグルコースと反応しないことである。従来、
ロイコノストツク酵素とグルコースとの公知の非
特異的反応は酵素試験を実施する場合の顕著な欠
点であつた。それというのもその反応により血
中、血清又は血しよう中のグルコースの存在に基
いて測定の際に間違つた結果がもたらされ得たか
らである。最後に、組換え酵素は公知のG6P−
DHとはNADP+に対する異なるKm値によりかつ
活性化剤及び阻害剤(例えばホスフエート、グリ
セリン、マグネシウムイオン、ハイドロゲンカー
ボネート)の異なる作用によつても異なつてい
る。
換えDNAのコピー1個以上を含有する組換えベ
クターである。この種のベクターは本発明による
組換えDNAを外来宿主生物中で発現させるのを
可能にする。本発明によるベクターは宿主細胞の
染色体DNA中に統合されるベクターであつてよ
く(例えばバクテリオフアージλ)、しかし宿主
細胞中で染色体外に存在していてもよい(プラス
ミド)。殊に、本発明によるベクターはプラスミ
ドである。
クターでもまた原核生物のベクターでもよいが、
原核生物のベクターであると有利であり、つまり
原核宿主生物中での増殖に好適である。組換えベ
クターがE.コリ中で活性な複製開始点を有すると
特に優れており、つまりベクターはE.コリ中で増
殖可能である。
換えベクターはグルコース−6−リン酸デヒドロ
ゲナーゼをコードする核酸配列を、SEQ ID
NO:1で表わされる核酸配列の最初の122個ヌ
クレオチド(G6P−DH遺伝子の上流側)に含ま
れている、E.コリ中で機能し得るプロモータ配列
の調節下に含有する。
領域がこの122個のヌクレオチド配列を正確に有
する必要はない。プロモータ特性を有するこの配
列の誘導配列又はフラグメントも好適である。本
発明において生物活性誘導配列とは、個々のヌク
レオチド又は短いヌクレオチド配列がプロモータ
配列から欠失、置換又は挿入されていてよく、し
かも配列のプロモータ活性が保持されるようにと
いうことである。1つのプロモータで全配列では
なく、特定の部分領域が保持されるべきことは当
業者に知られている。原核生物のプロモータ配列
では特に転写開始点に対して−35〜−10の範囲で
ある。
記載の核酸配列の初めの122個のヌクレオチドは
プロモータ特性を有するその誘導配列を有する組
換えDNAを包含する。このロイコノストツクプ
ロモータがE.コリ中でも良好な蛋白質発現を惹起
し、驚異的である。それ故、このプロモータを異
種遺伝子、即ちG6P−DH遺伝子とは異なる遺伝
子をグラム陰性菌、殊にE.コリ細菌中で発現させ
るのに使用することもできる。
換えベクターで形質転換されている微生物であ
る。殊にそれはグラム陰性菌、殊に、E.コリ菌で
ある。
DNAを単離し、かつ好適な制限酵素で切断し、 (2)切断したL.デキストラニクスDNAをベクター
中に導入し、このベクターで好適な生物を形質転
換しかつこのようにして遺伝子バンクを製造し、 (3)工程(2)からの遺伝子バンクを、グルコース−6
−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子に特異的な配列
を有する核酸プローブで検出し、その際にこのプ
ローブを乳酸菌のコドン評価に関して構成し、か
つ (4)工程(3)からのプローブとポジテイブに反応する
遺伝子バンクのクローンを分析する ことにより得られる。
(DSM20187)DNAの単離は組合せたポリエチレ
ングリコール/リゾチーム処理及び引続くプロテ
イナーゼKとの恒温保持により可能である。
好適な制限酵素により切断し、切断したDNAを
クローニングベクター中に連結し、好適な生物を
組換えクローニングベクターにより形質転換して
遺伝子バンクを製造することについては分子生物
学の分野で当業者に公知の方法で行なうことがで
きる。次の工程は、このようにして製造した遺伝
子バンクを、グルコース−6−リン酸デヒドロゲ
ナーゼ遺伝子に特異的な配列を有する核酸プロー
ブで検査することである。
を有するL.セメンテロイデスからのG6P−DHの
ペプチド配列は公知である[Haghighi及びその
他共著、Biochemistry21(1982)、6415−6420]。
この配列はPhe−Leu−Leu−Lys*−Ser−Pro−
Ser−Tyr−(Asp/Val)−Lysである。しかしな
がらこの配列から、L.デキストラニクス遺伝子バ
ンク中にバイブリツド形成シグナルを見出すこと
のできるオリゴヌクレオチドプローブを誘導する
ことはできなかつた。
有するL.セメンテロイデスからのG6P−DHの活
性中心からのペプチド配列が公知である
[Bhadbhade及びその他共著、FEBS Letters211
(1987)、243〜246]。そのペプチド配列から構成
可能な多数のオリゴヌクレオチドプローブから列
2に挙げられている72塩基の長さのオリゴヌクレ
オチドプローブ SEQ ID NO:2 配列の種類:ヌクレオチド配列 配列の長さ:72塩基対 鎖の形:一本鎖
伝子バンクを5′−末端標識形でこのオリゴヌク
レオチドにより検出することにより、L.デキスト
ラニクスG6P−DH遺伝子の配列を決定すること
のできるポジテイブローンが得られた。
遺伝子のDNA配列はサンガー法により決定した。
これはSEQ ID NO:1に記載されている。
キストラニクスからのG6P−DHのアミノ酸配列
を示す。これにより、本発明による酵素のアミノ
酸配列は6〜42の部位でFEBS Letters211
(1987)、243〜246に記載のL.メセンテロイデス酵
素の配列と一致しないことが明らかである。
載のアミノ酸配列を有するG6P−DHの取得法に
関し、即ち (1)好適な宿主生物を本発明によるDNAで又はこ
のDNAのコピー1個以上を有するベクターで形
質転換し、 (2)形質転換した宿主生物を好適な培地中で培養
し、かつ (3)培地又は細胞からの蛋白質を富化する。
生物、特にE.コリ細胞中での本発明による組換え
蛋白質の発現は原理的にそれぞれの好適なプロモ
ータの調節下に可能である。E.コリ中では例えば
G6P−DHの発現は異種プロモータ、例えばtac
−プロモータ、mgl−プロモータ又はpf1−プロ
モータの調節下に可能である。しかしながら基本
的にはロイコノストツクプロモータの調節下に、
特にSEQ ID NO:1に記載されている又はその
誘導プロモータ配列(SEQ ID NO:1の初めの
122個のヌクレチオドに相当)の調節下に発現を
行なうと有利である。最も優れているのは図1に
図示されているプラスミドpUC G6P−DH1.8で
ある。
E.コリ菌株HB101を選択した。E.コリHB101を
pUC G6P−DH1.8で形質転換する際に、プラス
ミドは細胞中で高い安定性を有しかつG6P−DH
の発現は選択圧がなくとも数工程で行なわれるこ
とが判明した。
2並びに図1と関連させて実施例により詳説す
る。
入部のヌクレオチド配列であり、コード領域の上
流側の初めの122個の塩基は、L.デキストラニク
スG6P−DHプロモータを表わしかつ塩基123〜
1580はL.デキストラニクスG6P−DH遺伝子のヌ
クレオチド配列を表わし、この配列は同様に記載
のアミノ酸配列を有する蛋白質をコードする。
DH遺伝子のうちの、ヒトG6P−DHと高い相同
性を有するその活性中心の領域をコードする部分
のオリゴヌクレオチドプローブ。
体DNAの単離 ロイコノストツク・デキストラニクスのゲノム
DNAは次の方法により得られる: ロイコノストツク・デキストラニクス
(DSM20187)をAPT培地(Merck No.10454)
中30℃で培養する。細胞を培養液100mlから遠心
分離し、20mmol/1トリス/HCl PH8.0 10ml
中で洗浄し、最後にこの緩衝溶液15ml中に再懸濁
させる。24%(w/v)ポリエチレングリコール
6000 5ml及びリゾチーム20mgの添加後、4℃で
16時間恒温保持する。細胞溶解は20%(w/v)
SDS 1mlの添加により行なう。プロテアーゼK2
mgを添加しかつ37℃で60分間恒温保持する。連続
的なフエノール−及びクロロホルム抽出、RNア
ーゼA(0.5mg/60分間、37℃で)による処理、再
度のフエノール及びクロロホルム抽出、最後にエ
タノール沈澱によりDNAを更に精製する。
グメントの大きさの測定 ハイブリツド形成にはSEQ ID NO:2に記載の
オリゴヌクレオチドを使用した。
DNA各5μgを種々の制限エンドヌクレアーゼ
(Bcl、Cla、Hind、Pst、Xba)で切
断し、0.8%アガロースゲル上で電気泳動で分離
し、かつその後ニトロセルロースフイルターに移
す。このようなフイルターを6×SSC緩衝液、
0.7%脱脂粉乳からの溶液で前ハイブリツド成形
後、付加的に32Pで放射性末端標識した前記のオ
リゴヌクレオチドを含有する同じ溶液中で一晩40
℃で恒温保持する。洗浄、乾燥及びオートラジオ
グラフイにより、制限酵素Bclにより生成した
大きさ約3.4kbのDNAフラグメントがオリゴヌク
レオチドとハイブリツド形成することを確認する
ことができる。
トのクローニング L.デキストラニクスからのゲノムDNA20μgを
BClで切断しかつ低温溶融アガロースからのゲ
ル中で分離する。大きさ約3.4kb+/−0.2kbの
DNAフラグメントをゲルから切断する。このゲ
ル片をリガーゼ緩衝液[Maniatis及びその他共
著(1982)、Molecular Cloning、474頁]で平衡
化し、かつ65℃で液化する。その後、BamH
切断したpUC18DNA0.1μg及びT4−リガーゼ5U
を添加し、37℃で10分間、次に15℃で16時間恒温
保持する。制限エンドヌクレアーゼBamHは、
Bclにより生成された末端に相溶である突出し
ているDNA末端を生成する。
地20ml中で培養しかつ塩化カルシウム処理により
コンピテントな状態にする[Maniatis及びその
他共著(1982)、Molecular Cloning、250〜
252]。前記の連結バツチを50mmol/1トリス/
HCl PH7.5の添加後再度65℃で5分間液化しか
つ形質転換に使用した。このように処理した細胞
を50μg/mlアンピシリンを含有するLB寒天プレ
ート上に塗り広げかつ37℃で1日恒温保持する。
50μlを含有する新しいLB寒天プレート上に押し
付け、この上にニトロセルロースフイルターを置
く。コロニーが再度著しく成長した後でフイルタ
ーを取り除き、コロニーを溶解し[例えば
Grunstein及びHogness共著、Proc、Natl、
Acad、Sci.USA、72(1975)3961]かつ2に記載
した放射性標識したオリゴヌクレオチドプローブ
とハイブリツド形成する。オートラジオグラフイ
によりG6P−DHをコードする組換えプラスミド
を固定しかつ出発プレートから単離することがで
きる。そのようなクローンのプラスミドDNAの
単離及び特性の解明により、それが約6kbの大き
さを有することが明らかである。つまり、約
3.4kbの大きさのDNAフラグメントが
pUC18DNA中に挿入されている。このような組
換えプラスミドをそれ以後の処理に選択する。
前記の得られた組換えプラスミドを大きさ約
2.2kbのフラグメント及び大きさ約3.8kbのフラグ
メントに切断することができる。この3.8kbフラ
グメントはpUC18からのDNA配列とSEQ ID
NO:1のヌクレオチド配列だけを含有する。
3.8kbフラグメントの単離及び再連結及び次のE.
コリHB101中への形質転換により、G6P−DH遺
伝子を発現するクローンが得られる。G6P−DH
遺伝子はこのポジテイブクローン中で、ポリリン
カー領域中でXba及びKpnで切断された市販
のpUC18ベクター中の1.8kbフラグメント(Spe
/Kpn)としてサブクローン化されており、
その際にポジテイブなクローンのベクター成分か
らのKpn切断部位は遺伝子バンクから由来す
る。それ故、ロイコノストツク・デキストラニク
スゲノムからのSpe/Bcl−フラグメントは
存在する。全サブクローン化1.8kbSpe/Bcl
のDNA配列はSEQ ID NO:1に記載されてい
る。
DHを固有のロイコノストツクプロモータの調節
下に含有する。それはpUC−G6P−DH1.8と表わ
され、図1に示されている。その際にG6P−DH
遺伝子の発現方向はpUC18上の1ac−プロモータ
(pLAC)と反対方向である。
に当りそのようなクローンを50μg/mlアンピシ
リンを含有するLB培地5mlを包含する試験管中
に接種しかつ37℃で一晩培養する。この培養物を
50μm/mlのアンピシリンを含有するLB培地11を
含む三角フラスコに接種しかつ再度37℃で一晩振
盪下に培養する。細胞を遠心分離により収穫す
る。
特性解明 5 1富化法 1 砕解 バイオマス(E.コリHB101 pUC−G6P−DH1.8)
5Kgを、10-3mol/1MgCl2を含有するリン酸カ
リウム緩衝液10mmol/1、PH7.5 251で懸濁しか
つ細胞をAPV−ガウリン高圧ホモゲナイザーを
使つて均質化圧800バールで砕解する。生成懸濁
液を14℃に冷却しかつ遠心分離する。
ル/1まで加えかつ沈澱を遠心分離する。上澄み
を更に濃度3.0mol/1までの硫酸アンモニウム
で析出させかつ沈澱を遠心分離する。
EDTAを含有する20mmol/1リン酸カリウム緩
衝液PH6.0で溶解しかつ52℃に20分間加熱する。
析出した沈澱を遠心分離する。
つくりと2.1mmol/1まで加え、PH値をNaOHで
6.0に補正する。一晩G6P−DHを結晶させる。結
晶化は室温でかつ軽く攪拌しながら実施する。酵
素結晶を遠心分離する。
カリウム緩衝液PH6.0で沈澱を溶解し、かつ固体
硫酸アンモニウムを1.9mol/1まで加える。PH
を6.0に調節しかつ一晩室温でかつ軽く攪拌しな
がら酵素を晶出させる。
1mmol/1EDTAを含有する10mmol/1リン酸
カリウム緩衝液PH6.0で溶解し、かつ同じ緩衝液
に対して24時間遮断する。
性約900U/mgの凍結乾燥物約210gが生成する。
イコノストツクからの酵素の性質とは異なつてい
る。
次の通りである: 長期安定性が低い。更に、この酵素はグルコース
を変換し、このことは血液、血清又は血しよう中
で測定する際にこのような試料中には常にグルコ
ースが存在するので誤つた結果をもたらし得る。
G6P−DHの不十分な特異性は“アーカイブズ・
オブ・バイオケミストリー・エンド・バイオフイ
ズイツクス(Archives of Biochemistry and
Biophysics)”、149(1972)、102〜109に記載され
ている。
℃) 組換えG6P−DH ロイコノストツクからのG6P
−DH 3.7×10-5 7.4・10-6mol/11) 5.7・10-6mol/13) 9.9・10-6mol/12) 2 活性化剤/阻害剤の作用 ■■■ 亀の甲 [0030] ■■■ 3 特異性 ■■■ 亀の甲 [0031] ■■■ 4 温度安定性 ■■■ 亀の甲 [0032] ■■■ 温度安定性の測定は3.2mol/1硫酸アンモニア
PH6.0中で10分間行なつた(酵素の開始活性
2500U/ml)。
されているように行なつた。
(1967)、730頁 2DeMoss著、Methods in Enzymology、Vol.1、
328頁、Acad、Press出版、New York在、1955 3Levy著、626th Meeting Sheffield、13頁
(1988) 4濃度0.15mol/1 5Arch.Biochem、and Biophys.149(1972)、102
〜109頁 例 6 グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ活性の
測定 G6P−DHはグルコース−6−リン酸及びNAD+
をグルコン酸−6−リン酸及びNADHに変換す
る。形成されたNADHを340nmで測光法により
測定する。
3mmol/1 HgCl2)、0.1mmol/1 NAD+、
遊離酸及び0.15mol/1グルコース−6−リン酸
により成る試薬3mlに試料(G6P−DH、容量活
性可能な限り0.3〜0.5U/ml)0.05mlを25℃で添
加しかつ吸光度(ΔE/分)の増加を追跡する。
容量活性は次のように計算する: ■■■ 亀の甲 [0018] ■■■
ある。
Claims (7)
- 【請求項1】 SEQ ID NO:1 配列の種類:相応する蛋白質を含有するヌクレオ
チド 配列の長さ:1696塩基対 鎖の形:一本鎖 【化1】 ■■■ 亀の甲 [0026] ■■■ 【化2】 ■■■ 亀の甲 [0027] ■■■ 【化3】 ■■■ 亀の甲 [0028] ■■■ で表わされるアミノ酸配列を含有することを特徴
とするグルコース−6−リン酸デヒドロゲナー
ゼ。 - 【請求項2】 SEQ ID NO:1で表わされる核
酸配列の請求項1によるグルコース−6−リン酸
デヒドロゲナーゼをコードする領域又は遺伝コー
ドの退行変性範囲で前記領域に相当する配列を含
有することを特徴とするDNA。 - 【請求項3】 請求項2によるDNAで形質転換
されていることを特徴とする微生物。 - 【請求項4】 (1)染色体のロイコノストツク・デ
キストラニクス(DSM20187)DNAを単離し、
かつ好適な制限酵素で切断し、 (2)切断したL、デキストラニクスDNAをベクタ
ー中に導入し、このベクターで好適な宿主生物を
形質転換しかつこのようにして遺伝子バンクを製
造し、 (3)(2)からの遺伝子バンクを、グルコース−6−リ
ン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子に特異的な配列を有
する核酸プローブで検出し、かつ (4)(3)からのプローブとポジテイブに反応する遺伝
子バンクのクローンを分析する ことを特徴とする請求項2によるDNAの取得法。 - 【請求項5】 (1)好適な宿主生物を請求項2によ
るDNAで形質転換し、 (2)形質転換した宿主生物を好適な培地中で培養
し、かつ (3)培地又は細胞からの蛋白質を富化することを特
徴とする請求項1による蛋白質の取得法。 - 【請求項6】 測定酵素としてグルコース−6−
リン酸デヒドロゲナーゼを使用して、試料溶液中
のグルコース−6−リン酸の含量を酵素測定する
方法において、請求項1による組換えグルコース
−6−リン酸デヒドロゲナーゼを使用することを
特徴とする試料溶液中のグルコース−6−リン酸
含量の酵素測定法。 - 【請求項7】 測定酵素としてグルコース−6−
リン酸デヒドロゲナーゼを使用して、試料溶液中
のグルコース−6−リン酸の含量を酵素測定する
試薬において、請求項1による組換えグルコース
−6−リン酸デヒドロゲナーゼを含有することを
特徴とする試料溶液中のグルコース−6−リン酸
含量の酵素測定試薬。
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Patent Citations (1)
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---|---|---|---|---|
JPH02177887A (ja) * | 1988-12-29 | 1990-07-10 | Toyo Jozo Co Ltd | グルコース―6―リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE59105231D1 (de) | 1995-05-24 |
JPH04252180A (ja) | 1992-09-08 |
CA2045838A1 (en) | 1992-01-31 |
US5229286A (en) | 1993-07-20 |
EP0469523A2 (de) | 1992-02-05 |
EP0469523A3 (en) | 1992-11-04 |
CN1058616A (zh) | 1992-02-12 |
EP0469523B1 (de) | 1995-04-19 |
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DE4024158A1 (de) | 1992-02-06 |
CN1055314C (zh) | 2000-08-09 |
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AU8043191A (en) | 1992-05-07 |
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