JP6326893B2 - Mutant PCNA - Google Patents
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Description
本発明は、DNA複製因子に関し、より詳しくは、DNA複製を補助する機能に優れたProliferating Cell Nuclear Antigen(増殖核抗原)(本明細書では、PCNAとも記載する。)に関する。 The present invention relates to a DNA replication factor, and more particularly to a Proliferating Cell Nuclear Antigen (proliferating nuclear antigen) (also referred to herein as PCNA) having an excellent function of assisting DNA replication.
DNA複製は、DNAヘリカーゼで複製起点の二本鎖構造が解かれることにより開始される。解かれたDNAには、一本鎖DNA結合タンパク質が結合して一本鎖が安定化され、さらに、それぞれの鎖上にプライマーを合成するためのプライマーゼが働く。次に複製因子Replication Factor C(本明細書では、RFCとも記載する。)がプライマーを認識して結合し、PCNAをDNA鎖上に誘導する。PCNAはDNAポリメラーゼをDNA鎖上に留めておくためのクランプの役目をし、PCNAと複合したDNAポリメラーゼが新生鎖を合成する。 DNA replication is initiated when the double-stranded structure at the origin of replication is broken by a DNA helicase. Single-stranded DNA-binding protein binds to the unfolded DNA to stabilize the single strand, and primase for synthesizing a primer on each strand works. Next, replication factor Replication Factor C (also referred to herein as RFC) recognizes and binds to the primer and induces PCNA onto the DNA strand. PCNA serves as a clamp to keep the DNA polymerase on the DNA strand, and the DNA polymerase complexed with PCNA synthesizes the nascent strand.
PCNAとしては、Pyrococcus・furiosus由来のもの(以下、Pfu−PCNAとも表記する)、および、Thermococcus kodakaraensis KOD−1株由来のもの(以下、KOD−PCNAとも表記する)が知られている。DNA合成系へのPfu−PCNAまたはKOD−PCNAの添加はポリメラーゼのDNA伸長活性(プライマー伸長活性)および増幅増強活性を促進することが知られている。 As PCNA, those derived from Pyrococcus furiosus (hereinafter also referred to as Pfu-PCNA) and those derived from Thermococcus kodakaraensis KOD-1 (hereinafter also referred to as KOD-PCNA) are known. It is known that addition of Pfu-PCNA or KOD-PCNA to a DNA synthesis system promotes DNA extension activity (primer extension activity) and amplification enhancing activity of polymerase.
特許文献1によれば、DNAの複製反応に関与する因子の一つであるPCNAの多量体は、一方の単量体のN末端側領域と他方の単量体のC末端側領域とが界面となって接合し形成される。真核細胞および古細菌において、多くの場合PCNAは三量体を形成する。野生型Pfu−PCNAでは、配列番号2に記載のアミノ酸配列における、139番目、第143番目および第147番目のアミノ酸残基群と、第82番目、第84番目、第109番目のアミノ酸残基群とが、接合し、相互に影響しあうネットワークを形成すると考えられている。 According to Patent Document 1, the PCNA multimer, which is one of the factors involved in DNA replication reaction, has an interface between the N-terminal region of one monomer and the C-terminal region of the other monomer. To be joined and formed. PCNA often forms trimers in eukaryotic cells and archaea. In wild-type Pfu-PCNA, the 139th, 143rd and 147th amino acid residue groups, and the 82nd, 84th and 109th amino acid residue groups in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 Are thought to form a network that joins and interacts with each other.
また、特許文献1では、Pfu−PCNAの変異体についても検討されている。野生型のPfu−PCNAにおいては、多量体形成に寄与する界面領域内で分子間相互作用を形成する部位が、単量体相互に、電荷的に引き合うようなアミノ酸残基で構成されている。これに対し、変異体では分子間相互作用を形成するアミノ酸残基どうしが電荷的に反発しあうようにアミノ酸残基が構成されており、単量体のまま又は多量体を形成して、野生型より優れた増幅増強活性を備えているとされている。 In Patent Document 1, a mutant of Pfu-PCNA is also studied. In wild-type Pfu-PCNA, a site that forms an intermolecular interaction in an interface region that contributes to multimer formation is composed of amino acid residues that attract each other in charge. On the other hand, in the mutant, the amino acid residues are formed so that the amino acid residues forming the intermolecular interaction repel each other in a charge, and remain in the monomer form or form a multimer. It is said to have amplification enhancing activity superior to that of the mold.
DNA複製において、さらに増幅増強活性に優れたPCNA変異体を得ること。 To obtain a PCNA mutant having further excellent amplification enhancing activity in DNA replication.
本発明者らは、PCNAの多量体形成に関わるアミノ酸残基のうち、N末端領域に存在するアミノ酸残基のうち少なくとも1つと、C末端領域に存在するアミノ酸残基のうち少なくとも1つとを中性アミノ酸残基に改変した変異型PCNAを作製することにより、DNA複製において、従来より優れた増幅増強活性を示すという知見を得、本発明を完成した。代表的な本発明は、以下の通りである。 Among the amino acid residues involved in PCNA multimer formation, the present inventors have determined that at least one of the amino acid residues present in the N-terminal region and at least one of the amino acid residues present in the C-terminal region are medium. By producing a mutant PCNA modified with a functional amino acid residue, the inventors have obtained the knowledge that it exhibits superior amplification-enhancing activity in DNA replication than in the past, thereby completing the present invention. The representative present invention is as follows.
[項1]
配列番号1または2に記載のアミノ酸配列における、下記の(a)で示される群に相当する位置に存在するアミノ酸残基のうち少なくとも1つと、(b)で示される群に相当する位置に存在するアミノ酸残基のうち少なくとも1つとが中性アミノ酸残基で置き換えられたアミノ酸配列からなる、PCNA単量体。
(a)82、84、109番目のアミノ酸残基群
(b)139、143、147番目のアミノ酸残基群
[項2]
以下の(1)から(4)のうちいずれかで示される項1のPCNA単量体。
(1)配列番号1または2に記載のアミノ酸配列における、82番目に相当するアミノ酸残基と、143番目に相当するアミノ酸残基とが中性アミノ酸残基で置き換えられたアミノ酸配列からなるポリペプチド。
(2)配列番号1または2に記載のアミノ酸配列における、109番目に相当するアミノ酸残基と、143番目に相当するアミノ酸残基とが中性アミノ酸残基で置き換えられたアミノ酸配列からなるポリペプチド。
(3)(1)または(2)で示されるPCNA単量体において、さらに、項1で記載の(a)および(b)で示される群以外の部位において、1若しくは数個のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入および/または付加されているアミノ酸配列からなり、増幅増強活性を有するポリペプチド。
(4)配列番号1で示されるアミノ酸配列との同一性が80%以上、または、配列番号2で示されるアミノ酸配列との同一性が80%以上であるアミノ酸配列からなり、増幅増強活性を有するポリペプチド。
[項3]
項1または2に記載のPCNA単量体が備えるアミノ酸配列をコードするDNA。
[項4]
項3に記載のDNAを組み込んだベクター。
[項5]
項4に記載のベクターを含む形質転換体。
[項6]
項5に記載の形質転換体を培地で培養し、前記形質転換体中または培地中に、PCNA単量体および/または前記単量体で構成された多量体を蓄積させ、蓄積したPCNAの単量体または多量体を回収する工程を含む、PCNAの製造方法。
[項7]
項1または2に記載のPCNA単量体および/または前記単量体で構成された多量体を含むDNA複製用試薬。
[項8]
項7に記載の試薬を備えた、DNA複製用キット。
[項9]
PCR用の試薬を備えた、項8に記載のDNA複製用キット。
[項10]
項1または2に記載のPCNA単量体および/または前記単量体で構成された多量体と、DNAポリメラーゼとの存在下でDNAの合成反応を行う、DNAの複製方法。
[項11]
前記DNAの合成反応がPCRである、項10に記載のDNAの複製方法。
[Claim 1]
In the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 2, at least one of the amino acid residues present at the position corresponding to the group represented by (a) below, and at the position corresponding to the group represented by (b) A PCNA monomer comprising an amino acid sequence in which at least one of the amino acid residues is replaced with a neutral amino acid residue.
(A) 82, 84, 109th amino acid residue group (b) 139, 143, 147th amino acid residue group [Claim 2]
Item 5. The PCNA monomer according to Item 1, which is represented by any one of (1) to (4) below.
(1) A polypeptide comprising an amino acid sequence in which the amino acid residue corresponding to the 82nd position and the amino acid residue corresponding to the 143rd position in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 2 are replaced with neutral amino acid residues .
(2) A polypeptide comprising an amino acid sequence in which the amino acid residue corresponding to position 109 and the amino acid residue corresponding to position 143 in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 2 are replaced with neutral amino acid residues .
(3) In the PCNA monomer represented by (1) or (2), one or several amino acid residues at a site other than the group represented by (a) and (b) according to Item 1 A polypeptide comprising an amino acid sequence in which is substituted, deleted, inserted and / or added, and having amplification enhancing activity.
(4) It consists of an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 80% or more with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and has amplification enhancing activity Polypeptide.
[Section 3]
Item 3. A DNA encoding an amino acid sequence provided in the PCNA monomer according to Item 1 or 2.
[Claim 4]
A vector incorporating the DNA of Item 3.
[Section 5]
Item 5. A transformant comprising the vector according to item 4.
[Claim 6]
The transformant according to Item 5 is cultured in a medium, PCNA monomer and / or a multimer composed of the monomer is accumulated in the transformant or the medium, and the accumulated PCNA monomer A method for producing PCNA, comprising a step of recovering a polymer or a multimer.
[Claim 7]
Item 3. A DNA replication reagent comprising the PCNA monomer according to Item 1 or 2 and / or a multimer composed of the monomer.
[Section 8]
Item 8. A DNA replication kit comprising the reagent according to Item 7.
[Claim 9]
Item 9. The DNA replication kit according to Item 8, comprising a reagent for PCR.
[Section 10]
Item 3. A DNA replication method, wherein a DNA synthesis reaction is carried out in the presence of the PCNA monomer according to Item 1 or 2 and / or a multimer composed of the monomer and a DNA polymerase.
[Section 11]
Item 11. The DNA replication method according to Item 10, wherein the DNA synthesis reaction is PCR.
本発明により、DNA複製における増幅増強活性に優れた汎用性の高いDNA複製促進因子が提供される。 According to the present invention, a highly versatile DNA replication promoting factor excellent in amplification enhancing activity in DNA replication is provided.
以下、本発明の実施形態を示しつつ、本発明についてさらに詳説する。
本明細書においては、塩基配列、アミノ酸配列およびその個々の構成因子については、アルファベット表記による簡略化した記号を用いる場合があるが、いずれも分子生物学・遺伝子工学分野における慣行に従う。また、本明細書においては、アミノ酸配列の変異を簡潔に示すため、例えば「D143A」などの表記を用いる。「D143A」は、第143番目のアスパラギン酸をアラニンに置換したことを示しており、すなわち、置換前のアミノ酸残基の種類、その場所、置換後のアミノ酸残基の種類を示している。また、配列番号は、特に断らない限り、配列表に記載された配列番号に対応する。また、多重変異体の場合は、上記の表記を「/」でつなげて表す。たとえば「D143A/D147A」は、第143番目のアスパラギン酸をアラニンに置換し、かつ、第147番目のアスパラギン酸をアラニンに置換したことを示す。
また、本明細書において「変異型PCNA」という場合の「変異型」とは、従来知られたPCNAとは異なるアミノ酸配列を備えることを意味するものであり、人為的変異によるか自然界における変異によるかを区別するものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail while showing embodiments of the present invention.
In this specification, the base sequence, amino acid sequence, and individual components thereof may be simplified by alphabetical symbols, but all follow the practices in the fields of molecular biology and genetic engineering. Further, in this specification, in order to simply show the mutation of the amino acid sequence, for example, a notation such as “D143A” is used. “D143A” indicates that the 143rd aspartic acid was substituted with alanine, that is, the type of amino acid residue before substitution, its location, and the type of amino acid residue after substitution. Further, the sequence numbers correspond to the sequence numbers described in the sequence listing unless otherwise specified. In the case of multiple mutants, the above notation is connected by “/”. For example, “D143A / D147A” indicates that the 143rd aspartic acid was substituted with alanine and the 147th aspartic acid was substituted with alanine.
Further, in this specification, the term “mutant type” in the case of “mutant PCNA” means that it has an amino acid sequence different from the conventionally known PCNA, and it is due to artificial mutation or due to mutation in nature. There is no distinction.
なお、「配列番号1に記載のアミノ酸配列における、82番目に『相当する』アミノ酸」とは、配列番号1に示されるアミノ酸配列と完全同一ではないアミノ酸配列を有するPCNAにおいて、配列番号1の82番目に対応するアミノ酸配列を含む表現である。 In addition, “the 82th“ corresponding ”amino acid in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1” means 82 of SEQ ID NO: 1 in PCNA having an amino acid sequence that is not completely identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. It is an expression including the amino acid sequence corresponding to the th.
本願明細書において、配列番号1に示されるアミノ酸配列と完全同一ではないアミノ酸配列おける、配列番号1上のある位置(順番)と対応する位置とは、配列の一次構造を比較(アラインメント)したとき、配列番号1の当該位置と対応する位置とする。
配列の一次構造を比較する方法としては、種々の方法が知られている。例えば、市販の又は電気通信回線(インターネット)を通じて利用可能な解析ツールを用いて算出することができる。
本明細書では、DNA Databank of Japan(DDBJ)のClustalW(http://clustalw.ddbj.nig.ac.jp/index.php?lang=ja)においてデフォルト(初期設定)のパラメータを用いることにより、配列の一次構造を比較する。
In the present specification, in a amino acid sequence that is not completely identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, a position (order) on SEQ ID NO: 1 and a corresponding position are when the primary structure of the sequence is compared (alignment) , A position corresponding to the position of SEQ ID NO: 1.
Various methods are known as methods for comparing the primary structures of sequences. For example, it can be calculated using an analysis tool that is commercially available or available through a telecommunication line (Internet).
In this specification, by using default (initial setting) parameters in ClustalW (http://clustalw.ddbj.nig.ac.jp/index.php?lang=ja) of DNA Databank of Japan (DDBJ), Compare the primary structure of the sequences.
・ 本発明のPCNA -PCNA of the present invention
本発明の実施形態の一つは、配列番号1または2に記載のアミノ酸配列における、下記の(a)で示される群に相当する位置に存在するアミノ酸残基のうち少なくとも1つと、(b)で示される群に相当する位置に存在するアミノ酸残基のうち少なくとも1つとが中性アミノ酸残基で置き換えられたアミノ酸配列からなる、PCNA単量体である。
(a)82、84、109番目のアミノ酸残基群
(b)139、143、147番目のアミノ酸残基群
One embodiment of the present invention includes at least one amino acid residue present in a position corresponding to the group represented by (a) below in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 2, and (b) A PCNA monomer comprising an amino acid sequence in which at least one of amino acid residues present at a position corresponding to the group represented by is replaced with a neutral amino acid residue.
(A) 82, 84, 109th amino acid residue group (b) 139, 143, 147th amino acid residue group
(1.1)アミノ酸配列
配列番号1は、Thermococcus Kodakaraensis KOD1株(以下、単にKODとも記載する。)由来のPCNAのアミノ酸配列である。また、配列番号2は、Pyrococcus furiosus(以下、単にPfuとも記載する。)由来のPCNAのアミノ酸配列である。
(1.1) Amino acid sequence SEQ ID NO: 1 is the amino acid sequence of PCNA derived from Thermococcus Kodakaraensis KOD1 strain (hereinafter also simply referred to as KOD). SEQ ID NO: 2 is an amino acid sequence of PCNA derived from Pyrococcus furiosus (hereinafter also simply referred to as Pfu).
配列番号1および2に記載のアミノ酸配列のそれぞれにおいて、PCNAの多量体形成に関わるアミノ酸残基は、各単量体のN末端側領域とC末端側領域とに存在する。PCNA多量体は、一方の単量体のN末端側領域と他方の単量体のC末端側領域とが界面となって接合することにより形成される。真核細胞および古細菌においては、多くの場合PCNAは三量体を形成する。配列番号1および2で示されるアミノ酸配列においては、N末端領域が上記の(a)で示される群の位置に該当し、C末端領域が上記の(b)で示される群の位置に該当する。 In each of the amino acid sequences described in SEQ ID NOs: 1 and 2, amino acid residues involved in PCNA multimer formation are present in the N-terminal region and C-terminal region of each monomer. The PCNA multimer is formed by joining the N-terminal region of one monomer and the C-terminal region of the other monomer as an interface. In eukaryotic cells and archaea, PCNA often forms trimers. In the amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 1 and 2, the N-terminal region corresponds to the position of the group indicated by (a) above, and the C-terminal region corresponds to the position of the group indicated by (b) above. .
上記および下記において、配列番号1または配列番号2を例にして説明したことは、本明細書で具体的に配列を提示したPCNA以外のPCNAにも適用される。例えば、図5で示したように配列番号1および2に示されるPCNA以外のPCNAにおいては、配列番号1の(a)82、84、109番目のアミノ酸残基群と(b)139、143、147番目のアミノ酸残基群からなる多量体形成に関する領域と対応する領域のことを示す。 What has been described above and below using SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 as an example also applies to PCNAs other than the PCNAs whose sequences are specifically presented herein. For example, as shown in FIG. 5, in PCNA other than the PCNA shown in SEQ ID NOs: 1 and 2, (a) the 82, 84, 109th amino acid residue group of SEQ ID NO: 1 and (b) 139, 143, The region corresponding to the region related to multimer formation consisting of the 147th amino acid residue group is shown.
本明細書で具体的に配列を提示したPCNA以外のPCNAとしては、由来は特に限定されないが、パイロコッカス(Pyrococcus)属およびサーモコッカス(Thermococcus)属の細菌から単離されたPCNAが挙げられる。
パイロコッカス属由来のPCNAとしては、Pyrococcus furiosus、Pyrococcus sp.GB−D、Pyrococcus Woesei、Pyrococcus abyssi、Pyrococcus horikoshiiから単離されたPCNAを含むが、これらに限定されない。
サーモコッカス属に由来するPCNAとしては、Thermococcus kodakaraensis、Thermococcus gorgonarius、Thermococcus litoralis、Thermococcus sp.JDF−3、Thermococcus sp.9degrees North−7(Thermococcus sp.9°N−7)、Thermococcus sp.KS−1、Thermococcus celer、又はThermococcus siculiから単離されたPCNAを含むが、これらに限定されない。
PCNA other than PCNA specifically presented herein includes, but is not particularly limited in origin, PCNA isolated from bacteria of the genus Pyrococcus and Thermococcus.
As PCNA derived from the genus Pyrococcus, Pyrococcus furiosus, Pyrococcus sp. Including, but not limited to, PCNA isolated from GB-D, Pyrococcus Wosei, Pyrococcus abyssi, Pyrococcus horikoshii.
PCNA derived from the genus Thermococcus includes Thermococcus kodakaraensis, Thermococcus gorgonaris, Thermococcus literalis, Thermococcus sp. JDF-3, Thermococcus sp. 9 degrees North-7 (Thermococcus sp. 9 ° N-7), Thermococcus sp. Including, but not limited to, PCNA isolated from KS-1, Thermococcus celler, or Thermococcus sicili.
本発明のPCNA単量体において、N末端領域のアミノ酸置換と、C末端領域のアミノ酸置換との組合せは特に限定されないが、好ましくは、以下の(1)または(2)に示されるPCNA単量体である。
(1)配列番号1または2に記載のアミノ酸配列における、82番目に相当するアミノ酸残基と、143番目に相当するアミノ酸残基とが中性アミノ酸残基で置き換えられたアミノ酸配列からなるポリペプチド。
(2)配列番号1または2に記載のアミノ酸配列における、109番目に相当するアミノ酸残基と、143番目に相当するアミノ酸残基とが中性アミノ酸残基で置き換えられたアミノ酸配列からなるポリペプチド。
In the PCNA monomer of the present invention, the combination of the amino acid substitution in the N-terminal region and the amino acid substitution in the C-terminal region is not particularly limited, but is preferably a PCNA monomer represented by the following (1) or (2) Is the body.
(1) A polypeptide comprising an amino acid sequence in which the amino acid residue corresponding to the 82nd position and the amino acid residue corresponding to the 143rd position in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 2 are replaced with neutral amino acid residues .
(2) A polypeptide comprising an amino acid sequence in which the amino acid residue corresponding to position 109 and the amino acid residue corresponding to position 143 in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 2 are replaced with neutral amino acid residues .
(3)上記のポリペプチドは、増幅増強活性を保持する限度で、上記の(1)または(2)で示されるPCNA単量体において、さらに、上記の(a)および(b)で示される群以外の部位において、1若しくは数個のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入および/または付加されているアミノ酸配列からなり、増幅増強活性を有するポリペプチドである。
一又は数個の変異は、制限酵素処理、エキソヌクレアーゼやDNAリガーゼ等による処理、位置指定突然変異導入法やランダム突然変異導入法(Molecular Cloning, Third Edition, Chapter 13 ,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)など公知の手法を利用して、後述する本発明のPCNA単量体をコードするDNAに変異を導入することによって実施することが可能である。また、紫外線照射など他の方法によってもバリアントPCNA単量体を得ることができる。バリアントPCNA単量体には、PCNAを保持する微生物の個体差、種や属の違いに基づく場合などの天然に生じるバリアント(例えば、一塩基多型)も含まれる。
(3) In the PCNA monomer represented by the above (1) or (2), the above polypeptide is further represented by the above (a) and (b) as long as the polypeptide retains the amplification enhancing activity. A polypeptide having an amplification enhancing activity, comprising an amino acid sequence in which one or several amino acid residues are substituted, deleted, inserted and / or added at a site other than the group.
One or several mutations include restriction enzyme treatment, treatment with exonuclease, DNA ligase, etc., site-directed mutagenesis or random mutagenesis (Molecular Cloning, Third Edition, Chapter 13, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New (York) and the like can be carried out by introducing mutation into DNA encoding the PCNA monomer of the present invention described later. The variant PCNA monomer can also be obtained by other methods such as ultraviolet irradiation. Variant PCNA monomers also include naturally occurring variants (for example, single nucleotide polymorphisms) such as those based on individual differences in microorganisms holding PCNA, differences in species or genera.
(4)上記のポリペプチドは、増幅増強活性を保持することを限度で、配列番号1または2に示されるアミノ酸配列と比較した同一性が80%以上であるアミノ酸配列からなるポリペプチドである。好ましくは、本発明のPCNA単量体が有するアミノ酸配列と配列番号1または2に示されるアミノ酸配列との同一性は、85%以上であり、より好ましくは88%以上、更に好ましくは90%以上、より更に好ましくは93%以上、一層好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である。このような一定以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドは、上述するような公知の遺伝子工学的手法に基づいて作成することができる。 (4) The above polypeptide is a polypeptide consisting of an amino acid sequence having an identity of 80% or more compared to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2 as long as the amplification enhancing activity is retained. Preferably, the identity between the amino acid sequence of the PCNA monomer of the present invention and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2 is 85% or more, more preferably 88% or more, still more preferably 90% or more. More preferably, it is 93% or more, more preferably 95% or more, particularly preferably 98% or more, and most preferably 99% or more. Such a polypeptide comprising an amino acid sequence having a certain identity or more can be prepared based on the known genetic engineering techniques as described above.
アミノ酸配列の同一性を算出する方法としては、種々の方法が知られている。例えば、市販の又は電気通信回線(インターネット)を通じて利用可能な解析ツールを用いて算出することができる。
本明細書では、全米バイオテクノロジー情報センター(NCBI)の相同性アルゴリズムBLAST(Basic local alignment search tool)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/においてデフォルト(初期設定)のパラメータを用いることにより、アミノ酸配列の同一性を算出する。
Various methods are known as methods for calculating the identity of amino acid sequences. For example, it can be calculated using an analysis tool that is commercially available or available through a telecommunication line (Internet).
In the present specification, the homology algorithm BLAST (Basic local alignment search tool) http: //www.National Institute of Biotechnology Information (NCBI). ncbi. nlm. nih. By using default (initial setting) parameters in gov / BLAST /, amino acid sequence identity is calculated.
上記の(3)または(4)に記載したようなPCNAとして、好ましくは、PCNAの発現量を増やすため配列番号1または2における73番目に相当するメチオニンをロイシンに改変したもの(M73L)が挙げられるが、これに限定されない。 As PCNA as described in said (3) or (4), Preferably, the thing which changed the methionine corresponding to the 73rd in sequence number 1 or 2 to leucine (M73L) in order to increase the expression level of PCNA is mentioned. However, it is not limited to this.
(1.2)中性アミノ酸残基
本発明の変異型PCNA単量体においては、上記で示される位置のアミノ酸残基のうち少なくとも1つ以上が中性アミノ酸残基に置換されるが、置換する中性アミノ酸の種類は特に限定されない。中性アミノ酸としては、天然のものであれば、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、プロリン、セリン、スレオニン、システイン、メチオニン、アスパラギン、グルタミンが挙げられる。好ましくは、置換部位の周辺部位の立体構造に与える影響がもっとも小さいアラニンである。
(1.2) Neutral amino acid residue In the mutant PCNA monomer of the present invention, at least one of the amino acid residues at the positions shown above is substituted with a neutral amino acid residue. The kind of neutral amino acid is not particularly limited. Examples of neutral amino acids include glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, phenylalanine, tyrosine, tryptophan, proline, serine, threonine, cysteine, methionine, asparagine, and glutamine. Preferably, alanine has the least influence on the three-dimensional structure of the peripheral site of the substitution site.
本発明の変異型PCNA単量体の具体例としては、配列番号1を基礎とした場合、R82A/E143A、R109A/E143Aなどが挙げられる。配列番号2を基礎とした場合は、143位がD143Aとなる以外は、配列番号1を基礎とする場合と同様である。 Specific examples of the mutant PCNA monomer of the present invention include R82A / E143A, R109A / E143A, etc., based on SEQ ID NO: 1. The case based on SEQ ID NO: 2 is the same as the case based on SEQ ID NO: 1, except that position 143 is D143A.
(1.3)増幅増強活性 (1.3) Amplification enhancing activity
増幅増強活性はPCRによって評価できる。鋳型となるDNA、緩衝剤、マグネシウム、dNTPs、プライマー、およびファミリーBに属するDNAポリメラーゼを含むPCR反応液に、評価するPCNAを添加し、PCNA添加なしのものと増幅量を比較することで、増幅増強活性を確認することができる。好ましくは、増幅量が少ないPCR反応系でPCNAの増幅増強活性は評価しやすく、さらに好ましくは、dUTPを含む反応系や伸長時間が短い反応条件などでPCNAの増幅増強活性を評価することが望ましい。 Amplification enhancing activity can be assessed by PCR. Amplification by adding PCNA to be evaluated to a PCR reaction solution containing DNA as a template, buffer, magnesium, dNTPs, primers, and DNA polymerase belonging to Family B, and comparing the amount of amplification with that without PCNA The enhancement activity can be confirmed. Preferably, the PCNA amplification enhancing activity is easy to evaluate in a PCR reaction system with a small amount of amplification, and more preferably, it is desirable to evaluate the PCNA amplification enhancing activity in a reaction system containing dUTP or reaction conditions with a short extension time. .
(1.3.1)増幅増強活性の評価方法
PCNAの増幅増強活性を評価しやすくするため、伸長時間を短くし、増幅量を少なくした反応系でPCNAの増幅増強活性を比較する。
本明細書においては、増幅増強活性は以下の方法で評価する。
(i)PCR
KOD DNA Polymerase(Toyobo社製)添付の10×PCR Buffer#1(反応に用いる濃度の10倍に濃縮されている。)を用いて、
1×PCR Buffer、および1mM MgCl2、
0.2mM dNTPs、
6pmolのプライマー(配列番号5及び6)、
50ngのヒトゲノムDNA(Roche製)、
0.4UのKOD−Plus−
を含むよう反応液を調製する。
20μlの前記反応液中に、評価するPCNAを300ng添加し、
94℃、2分の前反応の後、98℃、5秒→68℃、36秒を30サイクル繰り返すスケジュールでPCRを行う。
(ii)PCR産物の分析
反応終了後、5μlの反応液についてアガロース電気泳動を行い、エチジウムブロマイド染色し、紫外線照射下、増幅DNA断片を、PCNAを添加していないものと比較することで増幅増強活性を評価することができる。増幅増強活性の高いPCNAは添加によって増幅量が増加する。
(1.3.1) Method for evaluating amplification enhancing activity In order to make it easier to evaluate the amplification enhancing activity of PCNA, the amplification enhancing activity of PCNA is compared in a reaction system in which the extension time is shortened and the amount of amplification is reduced.
In the present specification, the amplification enhancing activity is evaluated by the following method.
(I) PCR
Using 10 × PCR Buffer # 1 (concentrated to 10 times the concentration used in the reaction) attached to KOD DNA Polymerase (manufactured by Toyobo).
1 × PCR Buffer, and 1 mM MgCl 2 ,
0.2 mM dNTPs,
6 pmol of primer (SEQ ID NO: 5 and 6),
50 ng of human genomic DNA (Roche),
0.4U KOD-Plus-
Prepare the reaction solution to contain
In 20 μl of the reaction solution, 300 ng of PCNA to be evaluated was added,
After 94 ° C. and 2 minutes of pre-reaction, PCR is performed with a schedule of 98 ° C., 5 seconds → 68 ° C., 36 seconds repeated 30 cycles.
(Ii) After completion of the PCR product analysis reaction, 5 μl of the reaction solution is subjected to agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and amplified by comparing the amplified DNA fragment with that without addition of PCNA under ultraviolet irradiation. Activity can be evaluated. Addition of PCNA with high amplification enhancing activity increases the amplification amount.
(1.4)
PCRにおいては、プライマーと鋳型DNAを用いてDNA複製を繰り返し、幾何級数的にDNAを増幅させる。そのため、PCNAはDNAポリメラーゼに対するクランプとしての機能を果たすと共に、DNAポリメラーゼが鋳型上で安定した後または所定領域の増幅後には鋳型から速やかに外れることが望ましい。
本発明のPCNA変異体が従来のPCNA変異体よりDNAの複製反応を促進し得る作用・機序は必ずしも明確ではないが、多量体により形成される環構造が温度上昇時に解除されるような構造を有することにより、DNAの複製反応の繰り返しが円滑に行われ、その結果、DNA複製反応をより促進するということが推測される。
(1.4)
In PCR, DNA replication is repeated using primers and template DNA, and DNA is amplified geometrically. Therefore, it is desirable that PCNA functions as a clamp for DNA polymerase, and quickly removes from the template after DNA polymerase is stabilized on the template or after amplification of a predetermined region.
The action and mechanism by which the PCNA mutant of the present invention can promote the DNA replication reaction than the conventional PCNA mutant is not necessarily clear, but the ring structure formed by the multimer is released when the temperature rises. It is presumed that the DNA replication reaction is smoothly repeated, and as a result, the DNA replication reaction is further promoted.
(1.5)
本発明のPCNA単量体は、単離されたもの又は精製されたものであることが好ましい。また、本発明のPCNA単量体は、上記保存に適した溶液中に溶解した状態又は凍結乾燥された状態(例えば、粉末状)で存在してもよい。本発明のPCNA単量体に関して使用する場合の「単離された」とは、当該酵素以外の成分(例えば、宿主細胞に由来する夾雑タンパク質、他の成分、培養液等)を実質的に含まない)状態をいう。具体的には例えば、本発明の単離されたPCNA単量体は、夾雑タンパク質の含有量が重量換算で全体の約20%未満、好ましくは約10%未満、更に好ましくは約5%未満、より一層好ましくは約1%未満である。一方で、本発明のPCNA単量体は、保存又は酵素活性の測定に適した溶液(例えば、バッファー)中に存在してもよい。また、一部または全部が三量体などの多量体を形成していてもよい。
(1.5)
The PCNA monomer of the present invention is preferably isolated or purified. In addition, the PCNA monomer of the present invention may be present in a state dissolved in a solution suitable for the above storage or in a lyophilized state (for example, in powder form). “Isolated” when used in connection with the PCNA monomer of the present invention substantially includes components other than the enzyme (eg, contaminating proteins derived from host cells, other components, culture broth, etc.). No) states. Specifically, for example, the isolated PCNA monomer of the present invention has a contaminating protein content of less than about 20% by weight, preferably less than about 10%, more preferably less than about 5%. Even more preferably, it is less than about 1%. On the other hand, the PCNA monomer of the present invention may be present in a solution (eg, buffer) suitable for storage or measurement of enzyme activity. Moreover, one part or all part may form multimers, such as a trimer.
(2)本発明の変異型PCNAの製造方法等
(2.1)本発明のPCNAをコードするDNA
本発明の実施形態の一つは、上記の本発明の変異型PCNAが備えるアミノ酸配列をコードするDNAである。具体的には以下の(A)〜(D)のいずれかである。
(2) Production method of mutant PCNA of the present invention (2.1) DNA encoding PCNA of the present invention
One embodiment of the present invention is DNA encoding an amino acid sequence provided in the above-described mutant PCNA of the present invention. Specifically, it is one of the following (A) to (D).
(A)配列番号1または2に記載のアミノ酸配列における、下記の(a)で示される群の位置に存在するアミノ酸残基のうち少なくとも1つと、(b)で示される群の位置に存在するアミノ酸残基のうち少なくとも1つとが中性アミノ酸残基で置き換えられたアミノ酸配列をコードする塩基配列を有するDNAである。
(a)82、84、109番目のアミノ酸残基群
(b)139、143、147番目のアミノ酸残基群
(A) In the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 2, at least one of the amino acid residues present at the position of the group indicated by (a) below, and at the position of the group indicated by (b) DNA having a base sequence encoding an amino acid sequence in which at least one of the amino acid residues is replaced with a neutral amino acid residue.
(A) 82, 84, 109th amino acid residue group (b) 139, 143, 147th amino acid residue group
上記(A)において、好ましくは、82位と143位とが中性アミノ酸残基で置き換えられたアミノ酸配列、または、109位と143位とが中性アミノ酸残基で置き換えられたアミノ酸配列をコードする塩基配列を有するDNAである。 In the above (A), it preferably encodes an amino acid sequence in which positions 82 and 143 are replaced with neutral amino acid residues, or an amino acid sequence in which positions 109 and 143 are replaced with neutral amino acid residues. DNA having a base sequence to be
(B)配列番号3または4に示される塩基配列において、下記の(a)で示される群の位置に存在するヌクレオチドのうち少なくとも1つと、(b)で示される群の位置に存在するヌクレオチドのうち少なくとも1つとが中性アミノ酸残基をコードするヌクレオチドで置き換えられたDNAである。
(a)244〜246、250〜252、325〜327番目のヌクレオチド群
(b)415〜417、427〜429、439〜441番目のヌクレオチド群
(B) In the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3 or 4, at least one of the nucleotides present in the position of the group represented by the following (a), and the nucleotide present in the position of the group represented by (b) At least one of them is DNA replaced with nucleotides encoding neutral amino acid residues.
(A) 244 to 246, 250 to 252 and 325 to 327th nucleotide groups (b) 415 to 417, 427 to 429, 439 to 441th nucleotide groups
上記(B)において、好ましくは、第244〜246番目および第427〜429番目のみが中性アミノ酸残基をコードするトリプレットに対応するヌクレオチドで置き換えられたDNA、あるいは、第325〜327番目および第427〜429番目のみが中性アミノ酸残基をコードするトリプレットに対応するヌクレオチドで置き換えられたDNAである。 In the above (B), preferably, DNA in which only 244th to 246th and 427th to 429th positions are replaced with nucleotides corresponding to triplets encoding neutral amino acid residues, or 325th to 327th and Only the 427th to 429th DNAs are replaced with nucleotides corresponding to triplets encoding neutral amino acid residues.
(C)(B)に示される塩基配列との同一性が80%以上好ましくは85%以上、より好ましくは88%以上、更に好ましくは90%以上、より更に好ましくは93%以上、一層好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である塩基配列をからなり、かつ、下記の(a)で示される群の位置に存在するヌクレオチドのうち少なくとも1つと、(b)で示される群の位置に存在するヌクレオチドのうち少なくとも1つとが中性アミノ酸残基をコードするヌクレオチドで置き換え、上記の増幅増強活性を有するポリペプチドをコードするDNA
(a)244〜246、250〜252、125〜327番目のヌクレオチド群
(b)415〜417、427〜429、439〜441番目のヌクレオチド群
(C) The identity with the base sequence shown in (B) is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 88% or more, still more preferably 90% or more, still more preferably 93% or more, more preferably 95% or more, particularly preferably 98% or more, most preferably 99% or more of a nucleotide sequence, and at least one nucleotide present at the position of the group represented by (a) below: (b DNA which encodes a polypeptide having the above-described amplification enhancing activity, wherein at least one nucleotide present at the position of the group represented by (1) is replaced with a nucleotide encoding a neutral amino acid residue
(A) nucleotide groups 244 to 246, 250 to 252 and 125 to 327 (b) nucleotide groups 415 to 417, 427 to 429, and 439 to 441
上記(C)において、中性アミノ酸残基をコードするトリプレットに対応するヌクレオチドへの置き換えは、第244〜246番目および第427〜429番目のみであるか、あるいは、第325〜327番目および第427〜429番目のみであることが好ましい。 In the above (C), the substitution to the nucleotide corresponding to the triplet encoding the neutral amino acid residue is only the 244th to 246th and 427th to 429th positions, or the 325th to 327th and 427th positions. It is preferable that only ˜429th.
(D)配列番号3または4のポリヌクレオチドの有する塩基配列と相補的な塩基配列を有するポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下においてハイブリダイズし、
下記の(a)で示される群の位置に存在するアミノ酸残基のうち少なくとも1つと、(b)で示される群の位置に存在するアミノ酸残基のうち少なくとも1つとが中性アミノ酸残基で置き換えられたアミノ酸配列をコードする塩基配列を有し、
かつ上記の増幅増強活性を有するPCNAをコードするポリヌクレオチド
(a)82、84、109番目のアミノ酸残基群
(b)139、143、147番目のアミノ酸残基群
(D) hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide having a base sequence complementary to the base sequence of the polynucleotide of SEQ ID NO: 3 or 4;
At least one of the amino acid residues present at the position of the group represented by (a) below and at least one of the amino acid residues present at the position of the group represented by (b) are neutral amino acid residues. Having a base sequence encoding the replaced amino acid sequence;
And the polynucleotide (a) 82, 84, 109th amino acid residue group (b) 139, 143, 147th amino acid residue group encoding PCNA having the amplification enhancing activity described above
上記(D)において、中性アミノ酸残基をコードするトリプレットに対応するヌクレオチドへの置き換えは、第244〜246番目および第427〜429番目のみであるか、あるいは、第325〜327番目および第427〜429番目のみであることが好ましい。 In the above (D), substitution to nucleotides corresponding to triplets encoding neutral amino acid residues is only the 244th to 246th and 427th to 429th positions, or the 325th to 327th and 427th positions. It is preferable that only ˜429th.
本明細書において「タンパク質をコードするDNA」とは、それを発現させた場合に当該タンパク質が得られるDNA、即ち、当該タンパク質のアミノ酸配列に対応する塩基配列を有するDNAのことをいう。従ってコドンの縮重によって相違するDNAも含まれる。 As used herein, “DNA encoding a protein” refers to DNA from which the protein is obtained when it is expressed, that is, DNA having a base sequence corresponding to the amino acid sequence of the protein. Therefore, DNA that differs depending on codon degeneracy is also included.
本発明のDNAは、それがコードするアミノ酸配列を有するタンパク質が、増幅増強活性を備える限り、配列番号3または4に示される塩基配列との相同性が80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは88%以上、更に好ましくは90%以上、より更に好ましくは93%以上、一層好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である塩基配列を有する。 As long as the protein having the amino acid sequence encoded by the DNA of the present invention has amplification enhancing activity, the homology with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 or 4 is 80% or more, preferably 85% or more. The nucleotide sequence is preferably 88% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 93% or more, still more preferably 95% or more, particularly preferably 98% or more, and most preferably 99% or more.
塩基配列の同一性を算出する方法としては、種々の方法が知られている。例えば、市販の又は電気通信回線(インターネット)を通じて利用可能な解析ツールを用いて算出することができる。
本明細書では、全米バイオテクノロジー情報センター(NCBI)の相同性アルゴリズムAdvanced BLAST 2.1において、プログラムにblastnを用い、各種パラメータはデフォルト値に設定して検索を行うことにより、ヌクレオチド配列の相同性の値(%)を算出する。
Various methods are known for calculating the identity of base sequences. For example, it can be calculated using an analysis tool that is commercially available or available through a telecommunication line (Internet).
In the present specification, nucleotide sequence homology is obtained by performing a search using blastn as a program and setting various parameters to default values in the homology algorithm Advanced BLAST 2.1 of the National Center for Biotechnology Information (NCBI). The value (%) is calculated.
本発明のDNAは、それがコードするタンパク質が増幅増強活性を有する限り、配列番号3または4に示される塩基配列に相補的な塩基配列に対してストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAであっても良い。ここで「ストリンジェントな条件」とは、一般には、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。このようなストリンジェントな条件は当業者に公知であって、例えば、Molecular Cloning(Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)を参照して設定することができる。 The DNA of the present invention is a DNA that hybridizes under stringent conditions to a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 or 4 as long as the protein encoded by the protein has amplification enhancing activity. May be. Here, “stringent conditions” generally refers to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. Such stringent conditions are known to those skilled in the art, and can be set with reference to, for example, Molecular Cloning (Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York).
本明細書では、「ストリンジェントな条件」とは、以下に示す条件を言う。
ハイブリダイゼーション液として50%ホルムアミド、5×SSC(0.15M NaCl, 15mM sodium citrate, pH 7.0)、1×Denhardt溶液、1%SDS、10%デキストラン硫酸、10μg/mLの変性サケ精子DNA、50mMリン酸バッファー(pH7.5))を用いる。
In this specification, “stringent conditions” refers to the following conditions.
50% formamide, 5 × SSC (0.15M NaCl, 15 mM sodium citrate, pH 7.0) as a hybridization solution, 1 × Denhardt solution, 1% SDS, 10% dextran sulfate, 10 μg / mL denatured salmon sperm DNA, 50 mM phosphate buffer (pH 7.5)) is used.
(2.2)ベクター
本発明の実施形態の一つは、上記の本発明の変異型PCNAが備えるアミノ酸配列をコードするDNAを組み込んだベクターである。
(2.2) Vector One embodiment of the present invention is a vector in which a DNA encoding the amino acid sequence of the mutant PCNA of the present invention is incorporated.
本発明のベクターは、上記(2.1)で説明する本発明の変異型PCNAをコードするDNAが組み込まれたベクターである。ここで「ベクター」とは、それに挿入された核酸分子を細胞等のターゲット内へと輸送することができる核酸性分子(キャリアー)であり、適当な宿主細胞内で本発明のDNAを複製可能であり、且つ、その発現が可能である限り、その種類や構造は特に限定されない。即ち、本発明のベクターは発現ベクターである。ベクターの種類は、宿主細胞の種類を考慮して適当なベクターが選択される。
ベクターの具体例としては、プラスミドベクター、コスミドベクター、ファージベクター、ウイルスベクター(アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、レトロウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター等)等を挙げることができる。また、糸状菌を宿主とする場合に適したベクターや、セルフクローニングに適したベクターを使用することも可能である。
The vector of the present invention is a vector in which a DNA encoding the mutant PCNA of the present invention described in (2.1) above is incorporated. Here, the “vector” is a nucleic acid molecule (carrier) capable of transporting a nucleic acid molecule inserted therein into a target such as a cell, and can replicate the DNA of the present invention in an appropriate host cell. The type and structure are not particularly limited as long as it can be expressed. That is, the vector of the present invention is an expression vector. As the type of vector, an appropriate vector is selected in consideration of the type of host cell.
Specific examples of the vector include a plasmid vector, a cosmid vector, a phage vector, a virus vector (an adenovirus vector, an adeno-associated virus vector, a retrovirus vector, a herpes virus vector, etc.) and the like. It is also possible to use a vector suitable for using a filamentous fungus as a host or a vector suitable for self-cloning.
大腸菌を宿主とする場合は、例えば、M13ファージ又はその改変体、λファージ又はその改変体、pBlueScript又はその改変体、pBR322又はその改変体(pBR325、pAT153、pUC8など)など)を使用することができる。酵母を宿主とする場合は、pYepSec1、pMFa、pYES2等を使用することができる。昆虫細胞を宿主とする場合は、例えば、pAc、pVL等が使用でき、哺乳類細胞を宿主とする場合は、例えば、pCDM8、pMT2PC等を使用することができるが、これらに限定される訳ではない。 When Escherichia coli is used as a host, for example, M13 phage or a modified form thereof, λ phage or a modified form thereof, pBlueScript or a modified form thereof, pBR322 or a modified form thereof (pBR325, pAT153, pUC8, etc.) may be used. it can. When yeast is used as a host, pYepSec1, pMFa, pYES2, etc. can be used. When insect cells are used as hosts, for example, pAc and pVL can be used. When mammalian cells are used as hosts, for example, pCDM8 and pMT2PC can be used, but the present invention is not limited thereto. .
発現ベクターは通常、挿入された核酸の発現に必要なプロモーター配列や発現を促進させるエンハンサー配列等を含む。選択マーカーを含む発現ベクターを使用することもできる。かかる発現ベクターを用いた場合には選択マーカーを利用して発現ベクターの導入の有無(及びその程度)を確認することができる。本発明のDNAのベクターへの挿入、選択マーカー遺伝子の挿入(必要な場合)、プロモーターの挿入(必要な場合)等は標準的な組換えDNA技術(例えば、Molecular Cloning, Third Edition, 1.84, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New Yorkを参照することができる、制限酵素及びDNAリガーゼを用いた周知の方法)を用いて行うことができる。 Expression vectors usually contain a promoter sequence necessary for expression of the inserted nucleic acid, an enhancer sequence that promotes expression, and the like. An expression vector containing a selectable marker can also be used. When such an expression vector is used, the presence or absence of the expression vector (and the degree thereof) can be confirmed using a selection marker. Insertion of the DNA of the present invention into a vector, insertion of a selectable marker gene (if necessary), insertion of a promoter (if necessary), etc. are performed by standard recombinant DNA techniques (for example, Molecular Cloning, Third Edition, 1.84). , Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, which is a well-known method using restriction enzymes and DNA ligase).
(2.3)形質転換体
本発明の実施形態の一つは、上記の本発明の変異型PCNAが備えるアミノ酸配列をコードするDNAを組み込んだベクターを含む形質転換体である。
DNAの宿主への導入手段は特に制限されないが、例えば、上記(2.2)で説明するベクターに組み込まれた状態で宿主に導入される。宿主細胞は、本発明のDNAを発現して変異型PCNAを生産することが可能である限り、特に制限されない。具体的には、大腸菌、枯草菌等の原核細胞や、酵母、カビ、昆虫細胞、植物培養細胞、哺乳動物細胞等の真核細胞等を使用することができる。
(2.3) Transformant One of the embodiments of the present invention is a transformant comprising a vector incorporating a DNA encoding the amino acid sequence of the above-mentioned mutant PCNA of the present invention.
The means for introducing DNA into the host is not particularly limited. For example, the DNA is introduced into the host in a state of being incorporated into the vector described in (2.2) above. The host cell is not particularly limited as long as it can express the DNA of the present invention and produce mutant PCNA. Specifically, prokaryotic cells such as Escherichia coli and Bacillus subtilis, eukaryotic cells such as yeast, mold, insect cells, plant culture cells, and mammalian cells can be used.
宿主が原核細胞の場合は、エシェリヒア(Escherichia)属、バチルス(Bacillus)属、ブレビバチルス(Brevibacillus)属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属などが例として挙げられ、それぞれ、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)C600、エシェリヒア・コリHB101、エシェリヒア・コリDH5α、バチルス・サブチリス(Bacillus subtilis)、ブレビバチルス・チョウシネンシス(Brevibacillus choshinensis)、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)などが例として挙げられる。また、ベクターとしてはpBR322、pUC19、pBluescriptなどが例として挙げられる。 When the host is a prokaryotic cell, examples include the genus Escherichia, the genus Bacillus, the genus Brevibacillus, the genus Corynebacterium, and the like, respectively, Escherichia coli (Escherichia) C600, Escherichia coli HB101, Escherichia coli DH5α, Bacillus subtilis, Brevibacillus choshinensis, Corynebacterium glutamicum, etc. Examples of the vector include pBR322, pUC19, and pBluescript.
宿主が酵母の場合は、サッカロミセス(Saccharomyces)属、シゾサッカロミセス(Schizosaccharomyces)属、キャンデイダ(Candida)属、ピキア(Pichia)属、クリプトコッカス(Cryptococcus)属などが例として挙げられ、それぞれ、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)、キャンデイダ・ウチリス(Candida utilis)、ピキア・パストリス(Pichia pastoris)、クリプトコッカス・エスピー(Cryptococcus sp.)などが例として挙げられる。ベクターとしてはpAUR101、pAUR224、pYE32などが挙げられる。 When the host is yeast, the genus Saccharomyces, the genus Schizosaccharomyces, the genus Candida, the Pichia genus, the Cryptococcus genus, etc. (Saccharomyces cerevisiae), Schizosaccharomyces pombe, Candida utilis, Pichia pastoris, Cryptococcus p. Examples of the vector include pAUR101, pAUR224, and pYE32.
宿主が糸状菌細胞である場合は、アスペルギルス(Aspergillus)属、トリコデルマ(Trichoderma)属、コレトトリカム(Colletotrichum)属などが例として挙げられ、それぞれ、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、トリコデルマ・レセイ(Trichoderma reesei)、コレトトリカム・ヒエマリス(Colletotrichum hiemalis)等を例示することができる。即ち、形質転換体では、通常、外来性のDNAが宿主細胞中に存在するが、DNAが由来する微生物を宿主とするいわゆるセルフクローニングによって得られる形質転換体も好適な実施形態である。 When the host is a filamentous fungal cell, examples include Aspergillus genus, Trichoderma genus, Colletotrichum genus, etc., respectively, Aspergillus oryzae, Aspergillus oryzae ), Trichoderma reesei, Colletotrichum Himalis, and the like. That is, in the transformant, exogenous DNA is usually present in the host cell, but a transformant obtained by so-called self-cloning using a microorganism from which the DNA is derived as a host is also a preferred embodiment.
本発明の形質転換体は、好ましくは、上記(2.2)に示される発現ベクターを用いたトランスフェクションによって調製される。形質転換は、一過性であっても安定的な形質転換であってもよい。トランスフェクションはリン酸カルシウム共沈降法、エレクトロポーレーション、リポフェクション、マイクロインジェクション、Hanahanの方法、酢酸リチウム法、プロトプラスト−ポリエチレングリコール法、等を利用して実施することができる。 The transformant of the present invention is preferably prepared by transfection using the expression vector shown in (2.2) above. Transformation may be transient or stable. Transfection can be performed using calcium phosphate coprecipitation method, electroporation, lipofection, microinjection, Hanahan method, lithium acetate method, protoplast-polyethylene glycol method, and the like.
形質転換体に生成させた本発明のPCNAは、必要に応じて、タンパク質精製の定法により、精製、単離することができる。 The PCNA of the present invention produced in the transformant can be purified and isolated by a conventional method for protein purification, if necessary.
(2.4)PCNAの製造方法
本発明の実施形態の一つは、前記の形質転換体を培地で培養し、前記形質転換体中または培地中に、PCNA単量体または前記単量体で構成された多量体を蓄積させ、蓄積したPCNAの単量体または多量体を回収する工程を含む、変異型PCNAの製造方法である。
(2.4) Method for Producing PCNA In one embodiment of the present invention, the transformant is cultured in a medium, and the PCNA monomer or the monomer is used in the transformant or in the medium. A method for producing mutant PCNA, comprising the steps of accumulating the constituted multimer and recovering the accumulated monomer or multimer of PCNA.
上記改変PCNA遺伝子を必要に応じて発現ベクターに移し替え、宿主として例えば大腸菌を、該発現ベクターを用いて形質転換した後、アンピシリン等の薬剤を含む寒天培地に塗布し、コロニーを形成させる。コロニーを栄養培地、例えばLB培地や2×YT培地に接種し、37℃で12〜20時間培養した後、菌体を破砕して粗酵素液を抽出する。ベクターとしては、pBlueScript由来のものが好ましい。菌体を破砕する方法としては公知のいかなる手法を用いても良いが、例えば超音波処理、フレンチプレスやガラスビーズ破砕のような物理的破砕法やリゾチームのような溶菌酵素を用いることができる。この粗酵素液を80℃、30分間熱処理し、遠心することで宿主由来のタンパクを除去し、SDS−PAGEに供することで、目的タンパクの発現を確認することができる。 The modified PCNA gene is transferred to an expression vector as necessary. For example, Escherichia coli as a host is transformed with the expression vector, and then applied to an agar medium containing a drug such as ampicillin to form colonies. The colony is inoculated in a nutrient medium such as LB medium or 2 × YT medium and cultured at 37 ° C. for 12 to 20 hours, and then the cells are crushed and the crude enzyme solution is extracted. A vector derived from pBlueScript is preferable. Any known method may be used as a method for crushing bacterial cells. For example, ultrasonic treatment, a physical crushing method such as French press or glass bead crushing, or a lytic enzyme such as lysozyme can be used. This crude enzyme solution is heat-treated at 80 ° C. for 30 minutes, centrifuged to remove host-derived protein, and subjected to SDS-PAGE, thereby confirming the expression of the target protein.
上記方法により選抜された菌株から精製PCNAを取得する方法は、いかなる手法を用いても良いが、例えば下記のような方法がある。栄養培地に培養して得られた菌体を回収した後、酵素的または物理的破砕法により破砕抽出して粗酵素液を得る。得られた粗酵素抽出液から熱処理、例えば80℃、30分間処理し、その後硫安沈殿によりPCNA画分を回収する。この粗酵素液をセファデックスG−25(アマシャムファルマシア・バイオテク製)を用いたゲル濾過等の方法により脱塩を行うことができる。この操作の後、Qセファロースカラムクロマトグラフィーにに供することで、精製し、精製酵素標品を得ることができる。該精製酵素標品はSDS−PAGEによってほぼ単一バンドを示す程度に純化される。 Any method may be used as a method for obtaining purified PCNA from the strain selected by the above method, for example, the following method. After collecting the cells obtained by culturing in a nutrient medium, the crude enzyme solution is obtained by crushing and extraction by enzymatic or physical crushing methods. The obtained crude enzyme extract is heat-treated, for example, at 80 ° C. for 30 minutes, and then the PCNA fraction is recovered by ammonium sulfate precipitation. This crude enzyme solution can be desalted by a method such as gel filtration using Sephadex G-25 (manufactured by Amersham Pharmacia Biotech). After this operation, the product is purified by subjecting it to Q Sepharose column chromatography to obtain a purified enzyme preparation. The purified enzyme preparation is purified by SDS-PAGE to such an extent that it shows an almost single band.
組換えタンパク質として本PCNAを得る場合は、好ましくは、PCNAの発現量を増やすため、配列番号1または2における73番目に相当するメチオニンをロイシンに改変(M73L)することが好ましい。
特許文献1には、天然型のPfu−PCNAを、大腸菌を宿主とした組み替えタンパク質として調製した場合、本来の開始Metからの翻訳タンパク質以外に、N末端が73残基目からスタートする約20kDaのタンパク質が副産物として生成されるが、M73Lではこの約20kDaのタンパク質の生成が抑えられること、このように作製されたPfu−PCNA(M73L)は野生型PCNAとかわらない性質を有していることなどから、M73Lを準野生型として扱っている。また、特許文献1の実施例ではKOD−PCNAについてもM73Lを準野生型として扱っている。これらのことから、本明細書でも配列番号1または2に記載のアミノ酸配列のM73L変異を野生型に相当するものとみなして扱う。
When obtaining this PCNA as a recombinant protein, it is preferable to change the methionine corresponding to position 73 in SEQ ID NO: 1 or 2 to leucine (M73L) in order to increase the expression level of PCNA.
In Patent Document 1, when natural Pfu-PCNA is prepared as a recombinant protein using Escherichia coli as a host, in addition to the translated protein from the original start Met, the N-terminus of about 20 kDa starts from the 73rd residue. Protein is produced as a by-product, but M73L suppresses the production of this protein of about 20 kDa, and Pfu-PCNA (M73L) produced in this way has properties that do not differ from wild-type PCNA. Therefore, M73L is treated as a quasi-wild type. Moreover, in the Example of patent document 1, M73L is handled as a quasi-wild type also about KOD-PCNA. For these reasons, the M73L mutation of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 or 2 is regarded as corresponding to the wild type in this specification.
組換えタンパク質として本PCNAを得ることにすれば種々の修飾が可能である。例えば、本PCNAをコードするDNAと他の適当なDNAとを同じベクターに挿入し、当該ベクターを用いて組換えタンパク質の生産を行えば、任意のペプチドないしタンパク質が連結された組換えタンパク質からなる本PCNAを得ることができる。また、糖鎖及び/又は脂質の付加や、あるいはN末端若しくはC末端のプロセッシングが生ずるような修飾を施してもよい。以上のような修飾により、組換えタンパク質の抽出・精製の簡便化、又は生物学的機能の付加等が可能である。 If this PCNA is obtained as a recombinant protein, various modifications are possible. For example, if a DNA encoding the present PCNA and other appropriate DNA are inserted into the same vector and a recombinant protein is produced using the vector, the peptide consists of a recombinant protein linked to any peptide or protein. This PCNA can be obtained. In addition, modification may be performed so that addition of sugar chain and / or lipid, or processing of N-terminal or C-terminal may occur. By the modification as described above, it is possible to simplify the extraction / purification of the recombinant protein or add a biological function.
なお、PCNAの単量体は、一方の単量体のN末端側領域と他方の単量体のC末端側領域とが界面となって接合し多量体を形成する。その接合は可逆的であるため、PCNA単量体として発現させたものの少なくとも一部が多量体を形成することがある。 The PCNA monomer forms a multimer by joining the N-terminal region of one monomer and the C-terminal region of the other monomer as an interface. Since the conjugation is reversible, at least a part of those expressed as PCNA monomers may form a multimer.
(3)本発明の変異型PCNAの利用法等
(3.1)DNAの複製方法
本発明の実施形態の一つは、上記の本発明のPCNAおよびDNAポリメラーゼの存在下でDNAの合成反応を行う、DNAの複製方法である。前記方法において、PCNAは単量体であっても前記単量体で構成された多量体のいずれであってもかまわないし、その両方の形態が混在していても良い。
(3) Utilization of Mutant PCNA of the Present Invention, etc. (3.1) DNA Replication Method One embodiment of the present invention is to carry out a DNA synthesis reaction in the presence of the above-mentioned PCNA and DNA polymerase of the present invention. This is a DNA replication method to be performed. In the above method, PCNA may be either a monomer or a multimer composed of the monomer, and both forms may be mixed.
DNAの複製方法は特に限定されない。PCR、プライマーエクステンション、ニックトランスレーション、逆転写酵素によるFirst strand cDNA合成、などが挙げられるが、PCRによるDNA増幅が好適な形態として挙げられる。 The DNA replication method is not particularly limited. PCR, primer extension, nick translation, first strand cDNA synthesis by reverse transcriptase, and the like are mentioned, and DNA amplification by PCR is a preferred form.
DNAの複製方法の条件も特に限定されない。たとえばPCRの場合の代表的な条件を以下に示す。
増幅対象DNAに、本発明のPCNAおよびDNAポリメラーゼのほか、プライマー、DNA合成基質(デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP))およびMgイオンを含むバッファー溶液を混合し、PCR装置にセットして前記PCR装置を以下の(I)から(IV)で示されるサイクルに設定して反応を行う。
(I)反応液を94°C程度に加熱し、30秒から1分間温度を保ち、2本鎖DNAを1本鎖に分かれさせる。
(II)60°C程度(プライマーによって若干異なる)にまで急速冷却し、その1本鎖DNAとプライマーをアニーリングさせる。
(III)プライマーの分離がおきずDNAポリメラーゼの活性に至適な温度帯まで、再び加熱する。実験目的により、その温度は60−72℃程度に設定される。DNAが合成されるのに必要な時間、増幅する長さによるが通常1分から2分、この温度を保つ。
(IV)ここまでが1つのサイクルで、以後、(I)から(III)までの手順を繰り返していく事で特定のDNA断片を増幅させる。
The conditions for the DNA replication method are not particularly limited. For example, typical conditions in the case of PCR are shown below.
In addition to PCNA and DNA polymerase of the present invention, a DNA solution to be amplified, a primer, a DNA synthesis substrate (deoxynucleotide triphosphate (dNTP)), and a buffer solution containing Mg ions are mixed, set in a PCR device, and the PCR device Is set to the cycle shown by the following (I) to (IV) to carry out the reaction.
(I) The reaction solution is heated to about 94 ° C., and the temperature is maintained for 30 seconds to 1 minute to separate the double-stranded DNA into single strands.
(II) Rapid cooling to about 60 ° C. (which differs slightly depending on the primer), and annealing the single-stranded DNA and the primer.
(III) Heat again to a temperature range that is optimal for DNA polymerase activity without primer separation. Depending on the experimental purpose, the temperature is set to about 60-72 ° C. This temperature is usually maintained for 1 to 2 minutes depending on the time required for DNA synthesis and the length of amplification.
(IV) This is one cycle, and thereafter, the procedure from (I) to (III) is repeated to amplify a specific DNA fragment.
本発明のPCNAは、様々なDNAポリメラーゼと相性がよく、汎用性が高い。DNAポリメラーゼは、通常、伸長性または忠実性のいずれか一方に優れ、一長一短があるのが一般的である。しかし、本発明のPCNAと組み合わせることにより、忠実性を低下させずに、伸長性を向上し得るため、DNAポリメラーゼの短所を補強しつつDNA複製活性が増強され得る。
本発明のPCNAは特に伸長性向上に有効であり、忠実性には優れるが、伸長性に劣るタイプのα型ポリメラーゼとの組み合わせにおいて特に有用である。典型的なα型ポリメラーゼとしては、ファミリーBに属するものが挙げられる。なかでもPyrococcusやThermococcusなど古細菌に由来するものが好ましい。
例えば、Pyrobest DNA Polymerase(タカラバイオ社)、TaKaRa EX Taq(タカラバイオ社)、Vent DNA Polymerase(NEW ENGLAND Bio Labs社)、Deep VentR DNA Polymerase(New England Biolabs社)、Pfu Turbo DNA Polymerase(ストラタジーン社)、KOD DNA Polymerase(東洋紡社)、およびPwo DNA Polymerase(ロッシュ・ダイアグノスティックス社)など、現在主要に用いられているDNAポリメラーゼのほとんどに適用し得る。
The PCNA of the present invention has good compatibility with various DNA polymerases and is highly versatile. A DNA polymerase is generally excellent in either extensibility or fidelity, and generally has advantages and disadvantages. However, by combining with the PCNA of the present invention, extensibility can be improved without reducing fidelity, so that DNA replication activity can be enhanced while reinforcing the disadvantages of DNA polymerase.
The PCNA of the present invention is particularly effective in improving extensibility and excellent in fidelity, but is particularly useful in combination with an α-type polymerase of a type inferior in extensibility. Typical α-type polymerases include those belonging to family B. Of these, those derived from archaea such as Pyrococcus and Thermococcus are preferred.
For example, Pyrobest DNA Polymerase (Takara Bio), TaKaRa EX Taq (Takara Bio), Vent DNA Polymerase (NEW ENGLAND BioLabs), Deep VentR DNA Polymer Pase (New EngT) ), KOD DNA Polymerase (Toyobo Co., Ltd.), and Pwo DNA Polymerase (Roche Diagnostics Co., Ltd.).
上記のα型ポリメラーゼは、さらに、減少した塩基類似体検出活性を有する変異体であっても良い。
このような変異体としては、具体的には、Thermococcus kodakaraensis KOD1株由来のDNAポリメラーゼのアミノ酸配列(配列番号10)の1〜40番目、および78〜130番目によって形成されるウラシルの結合に関するアミノ酸配列(ウラシル結合ポケット)の少なくとも1か所に改変を加え、野生型のDNAポリメラーゼと比較してウラシルやイノシンへの結合能力を低下させたDNAポリメラーゼ変異体が例示される。
The α-type polymerase may be a mutant having reduced base analog detection activity.
Specific examples of such mutants include amino acid sequences related to the binding of uracil formed by the 1st to 40th and 78th to 130th amino acid sequences of DNA polymerase (SEQ ID NO: 10) derived from Thermococcus kodakaraensis KOD1 strain. Examples include DNA polymerase mutants that have been modified at least in one (uracil-binding pocket) and have reduced binding ability to uracil and inosine compared to wild-type DNA polymerase.
ウラシルの結合に関するアミノ酸配列はパイロコッカス属に由来するDNAポリメラーゼ及びサーモコッカス属に由来するDNAポリメラーゼにおいて高度に保存されている。サーモコッカス・コダカラエンシスに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号10)においては、上述の通り、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。パイロコッカス・フリオサス(配列番号11)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。サーモコッカス・ゴルゴナリウス(配列番号12)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。サーモコッカス・リトラリス(配列番号13)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。パイロコッカス・エスピーGB−D(配列番号14)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。サーモコッカス・エスピーJDF−3(配列番号15)のおいては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。サーモコッカス・エスピー9°N−7(配列番号16)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。サーモコッカス・エスピーKS−1(配列番号17)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。サーモコッカス・セラー(配列番号18)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。サーモコッカス・シクリ(配列番号19)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。 The amino acid sequence for uracil binding is highly conserved in DNA polymerases from Pyrococcus and DNA polymerases from Thermococcus. In the DNA polymerase (SEQ ID NO: 10) derived from Thermococcus kodakaraensis, it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130 as described above. In Pyrococcus furiosus (SEQ ID NO: 11), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130. In Thermococcus gorgonarius (SEQ ID NO: 12), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130. In Thermococcus litoralis (SEQ ID NO: 13), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130. In Pyrococcus sp. GB-D (SEQ ID NO: 14), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130. In Thermococcus sp. JDF-3 (SEQ ID NO: 15), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130. In Thermococcus sp 9 ° N-7 (SEQ ID NO: 16), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130. In Thermococcus sp. KS-1 (SEQ ID NO: 17), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130. In Thermococcus cellar (SEQ ID NO: 18), it is formed by amino acids 1-40 and amino acids 78-130. In Thermococcus cyclis (SEQ ID NO: 19), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130.
(1.2.2)
本発明の核酸増幅法に用いる減少した塩基類似体検出活性を有する古細菌由来のDNAポリメラーゼ変異体として、より好ましいのは、ウラシルと相互作用に直接関連していると想定されている、配列番号10または配列番号11で示されるアミノ酸配列の7、36、37、90〜97および112〜119番目のうち少なくとも1つに改変を加えた古細菌DNAポリメラーゼ変異体、すなわち、
(a1)配列番号10または配列番号11で示されるアミノ酸配列の7、36、37、90〜97および112〜119番目に相当するアミノ酸のうち、少なくとも1つのアミノ酸の改変を有するアミノ酸配列からなるポリペプチド
である。
(1.2.2)
More preferred as an archaebacterial DNA polymerase mutant having reduced base analog detection activity for use in the nucleic acid amplification method of the present invention is assumed to be directly related to interaction with uracil, SEQ ID NO: 10 or an archaeal DNA polymerase mutant in which at least one of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 11, 7, 36, 37, 90 to 97 and 112 to 119 is modified,
(A1) Poly consisting of an amino acid sequence having at least one amino acid modification among amino acids corresponding to amino acids 7, 36, 37, 90 to 97 and 112 to 119 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 or 11 It is a peptide.
上記の古細菌DNAポリメラーゼ変異体は、以下の(a2)のアミノ酸配列で示されるものであってもよい。
(a2)(a1)で示されるDNAポリメラーゼ変異体において、さらに、7、36、37、90〜97および112〜119番目以外の部位において少なくとも1つのアミノ酸が改変されており、そのアミノ酸配列と配列番号10との同一性またはそのアミノ酸配列と配列番号11との同一性が80%以上(好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上)であり、かつ、減少した塩基類似体検出活性を有するポリペプチド。
The archaeal DNA polymerase mutant may be one represented by the following amino acid sequence (a2).
(A2) In the DNA polymerase mutant represented by (a1), at least one amino acid is further modified at positions other than the 7, 36, 37, 90 to 97, and 112 to 119th positions. 80% or more (preferably 85% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 98% or more). More preferably, it is 99% or more) and has a reduced base analog detection activity.
上記の古細菌DNAポリメラーゼ変異体は、以下の(a3)のアミノ酸配列で示されるものであってもよい。
(a3)(a1)で示されるDNAポリメラーゼ変異体において、さらに、7、36、37、90〜97および112〜119番目以外の部位において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されており、かつ、減少した塩基類似体検出活性を有するポリペプチド。
The archaeal DNA polymerase mutant may be one represented by the following amino acid sequence (a3).
(A3) In the DNA polymerase mutant represented by (a1), one or several amino acids are further deleted, substituted, or added at sites other than positions 7, 36, 37, 90 to 97, and 112 to 119. And a polypeptide having reduced base analog detection activity.
ここで「数個」とは、「減少した塩基類似体検出活性」が維持される限り制限されないが、例えば、全アミノ酸の約20%未満に相当する数であり、好ましくは約15%未満に相当する数であり、さらに好ましくは約10%未満に相当する数であり、より一層好ましくは約5%未満に相当する数であり、最も好ましくは約1%未満に相当する数である。より具体的には、変異されるアミノ酸残基の個数は、例えば、2〜160個、好ましくは2〜120個、より好ましくは2〜80個、更に好ましくは2〜40個であり、より更に好ましくは2〜5個である。 Here, “several” is not limited as long as “decreased base analog detection activity” is maintained, but is, for example, a number corresponding to less than about 20% of all amino acids, preferably less than about 15%. It is a corresponding number, more preferably a number corresponding to less than about 10%, even more preferably a number corresponding to less than about 5%, and most preferably a number corresponding to less than about 1%. More specifically, the number of amino acid residues to be mutated is, for example, 2 to 160, preferably 2 to 120, more preferably 2 to 80, still more preferably 2 to 40, and even more. Preferably it is 2-5.
なお、「配列番号10に示されるアミノ酸配列における7、36、37、90〜97、および112〜119番目に相当するアミノ酸」とは、配列番号10に示されるアミノ酸配列と完全同一ではないアミノ酸配列を有するDNAポリメラーゼにおいて、配列番号10の7、36、37、90〜97、および112〜119番目に対応するウラシルの結合に関するアミノ酸配列を含む表現である。 The “amino acids corresponding to positions 7, 36, 37, 90 to 97, and 112 to 119 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10” are amino acid sequences that are not completely identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10. In the DNA polymerase having the amino acid sequence, the amino acid sequence relating to the binding of uracil corresponding to positions 7, 36, 37, 90 to 97, and 112 to 119 of SEQ ID NO: 10.
本願明細書において、配列番号10に示されるアミノ酸配列と完全同一ではないアミノ酸配列おける、配列番号10上のある位置(順番)と対応する位置とは、配列の一次構造を比較(アラインメント)したとき、配列番号10の当該位置と対応する位置とする。 In the present specification, in the amino acid sequence that is not completely identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10, a certain position (order) on SEQ ID NO: 10 and the corresponding position are when the primary structure of the sequence is compared (aligned) , A position corresponding to the position of SEQ ID NO: 10.
なお、特許文献1または2には、ウラシルと相互作用に直接関連していると想定されている7、36、37、90〜97、および112〜119番目のアミノ酸のいずれかに改変を加えた古細菌DNAポリメラーゼ変異体がいくつか例示されているが、その全ての改変体が本願の課題にかなう良好な特性を有しているわけではなく、中には活性を失っているものも見られる。 In Patent Document 1 or 2, any of the amino acids at positions 7, 36, 37, 90 to 97, and 112 to 119, which are assumed to be directly related to the interaction with uracil, was modified. Several archaeal DNA polymerase mutants are exemplified, but not all variants have good properties to meet the challenges of the present application, some of which have lost activity .
(1.2.3)
本発明の核酸増幅法に用いる減少した塩基類似体検出活性を有する古細菌DNAポリメラーゼ変異体は、より好ましくは、配列番号10または配列番号11で示されるアミノ酸配列の7、36、または93番目に相当するアミノ酸のうち、少なくとも1つのアミノ酸の改変を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドである。
(1.2.3)
More preferably, the archaeal DNA polymerase mutant having reduced base analog detection activity used in the nucleic acid amplification method of the present invention is the seventh, 36, or 93rd amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 11. A polypeptide consisting of an amino acid sequence having at least one amino acid modification among the corresponding amino acids.
前記ポリペプチドにおいて、アミノ酸の改変が1か所である場合、7番目のアミノ酸であるチロシン(Y)が非極性アミノ酸に置換されていることが好ましく、具体的にはY7A、Y7G、Y7V、Y7L、Y7I、Y7P、Y7F、Y7M、Y7W、及びY7Cからなる群より選ばれるアミノ酸置換が例示される。別の例としては、36番目のアミノ酸であるプロリン(P)が正電荷をもつ極性アミノ酸に置換されていることが好ましく、具体的にはP36H、P36K、またはP36Rのアミノ酸置換が例示される。別の例としては、93番目のアミノ酸であるバリン(V)が正電荷をもつ極性アミン酸に置換されていることが好ましく、具体的にはV93Q、V93K、またはV93Rのアミノ酸置換が例示される。 In the polypeptide, when the amino acid is modified at one position, it is preferable that tyrosine (Y) as the seventh amino acid is substituted with a nonpolar amino acid, specifically, Y7A, Y7G, Y7V, Y7L. An amino acid substitution selected from the group consisting of Y7I, Y7P, Y7F, Y7M, Y7W, and Y7C is exemplified. As another example, proline (P), which is the 36th amino acid, is preferably substituted with a positively charged polar amino acid, and specific examples include P36H, P36K, or P36R amino acid substitution. As another example, valine (V), which is the 93rd amino acid, is preferably substituted with a polar amine acid having a positive charge. Specifically, amino acid substitution of V93Q, V93K, or V93R is exemplified. .
より好ましくは、Y7A、P36H、P36K、P36R、V93Q、V93K、及びV93Rからなる群より選ばれるいずれかである。 More preferably, it is any one selected from the group consisting of Y7A, P36H, P36K, P36R, V93Q, V93K, and V93R.
前記ポリペプチドにおいて、アミノ酸の改変が2か所である場合、好ましい変異体として、Y7A/V93K、Y7A/P36H、Y7A/P36R、Y7A/V93R、Y7A/V93QまたはP36H/V93Kなどが挙げられる。好ましくは、Y7A/P36HまたはY7A/V93Kなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 In the polypeptide, when there are two amino acid modifications, preferred mutants include Y7A / V93K, Y7A / P36H, Y7A / P36R, Y7A / V93R, Y7A / V93Q or P36H / V93K. Preferred examples include Y7A / P36H or Y7A / V93K, but are not limited thereto.
本発明の核酸増幅法に用いる改変されたDNAポリメラーゼは、3’−5’エキソヌクレアーゼ活性領域のアミノ酸配列のいずれかに少なくとも1つのアミノ酸の改変を含んでいてもよい。
3‘−5’エキソアーゼ活性とは、取り込まれたヌクレオチドをDNA重合体の3’末端から除去する能力を指し、上記の3‘−5’エキソヌクレアーゼ領域とは、ファミリーBに属するDNAポリメラーゼで高度に保存されている部位であり、サーモコッカス・コダカラエンシスに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号10)、パイロコッカス・フリオサスに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号11)、サーモコッカス・ゴルゴナリウスに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号12)、サーモコッカス・リトラリスに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号13)、パイロコッカス・エスピーGB−Dに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号14)、サーモコッカス・エスピーJDF−3に由来するDNAポリメラーゼ(配列番号15)、サーモコッカス・エスピー9°N−7に由来するDNAポリメラーゼ(配列番号16)、サーモコッカス・エスピーKS−1に由来するDNAポリメラーゼ(配列番号17)、サーモコッカス・セラーに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号18)、又はサーモコッカス・シクリに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号19)においては、137〜147、206〜222、および308〜318番目のアミノ酸である。
本発明は具体的に配列を提示したDNAポリメラーゼ以外のDNAポリメラーゼにも適用される。また、配列番号10〜19に示されるDNAポリメラーゼ以外のファミリーBに属する古細菌由来DNAポリメラーゼにおいては、配列番号10の137〜147、206〜222、および308〜318番目のアミノ酸からなる3‘−5’エキソヌクレアーゼ領域と対応する領域のことを示す。
The modified DNA polymerase used in the nucleic acid amplification method of the present invention may contain at least one amino acid modification in any of the amino acid sequences of the 3′-5 ′ exonuclease active region.
3′-5 ′ exoase activity refers to the ability to remove incorporated nucleotides from the 3 ′ end of a DNA polymer, and the above 3′-5 ′ exonuclease region is a DNA polymerase belonging to family B and highly DNA polymerase (SEQ ID NO: 10) derived from Thermococcus kodakaraensis, DNA polymerase (SEQ ID NO: 11) derived from Pyrococcus furiosus, DNA derived from Thermococcus gorgonarius Polymerase (SEQ ID NO: 12), DNA polymerase (SEQ ID NO: 13) derived from Thermococcus litoralis, DNA polymerase (SEQ ID NO: 14) derived from Pyrococcus sp. GB-D, derived from Thermococcus sp. JDF-3 DNA polymerase (SEQ ID NO: 15 DNA polymerase derived from Thermococcus sp 9 ° N-7 (SEQ ID NO: 16), DNA polymerase derived from Thermococcus sp KS-1 (SEQ ID NO: 17), DNA polymerase derived from Thermococcus cellar (sequence) No. 18), or DNA polymerase derived from Thermococcus cyclis (SEQ ID NO: 19), amino acids 137 to 147, 206 to 222, and 308 to 318.
The present invention is also applicable to DNA polymerases other than the DNA polymerase specifically presenting the sequence. In addition, in the archaeal DNA polymerase belonging to Family B other than the DNA polymerases shown in SEQ ID NOs: 10 to 19, 3′- consisting of amino acids 137 to 147, 206 to 222, and 308 to 318 of SEQ ID NO: 10 The region corresponding to the 5 ′ exonuclease region is shown.
なお、「配列番号10に示される137〜147、206〜222、および308〜318番目に相当するアミノ酸」とは、配列番号10に示されるアミノ酸配列と完全同一ではないアミノ酸配列を有するDNAポリメラーゼにおいて、配列番号10の137〜147、206〜222、および308〜318番目に対応するアミノ酸配列を含む表現である。 The “amino acids corresponding to the 137th to 147th, 206th to 222nd, and 308th to 318th amino acids shown in SEQ ID NO: 10” are DNA polymerases having an amino acid sequence that is not completely identical to the amino acid sequence shown to SEQ ID NO: 10. This is an expression including amino acid sequences corresponding to positions 137 to 147, 206 to 222, and 308 to 318 of SEQ ID NO: 10.
上記の3‘−5’エキソヌクレアーゼ領域への改変とは、置換、欠失、または付加からなり得る。配列番号10における137〜147、206〜222、および308〜318番目に対応するアミノ酸への改変を示す。 The modification to the 3'-5 'exonuclease region may consist of substitution, deletion, or addition. Modifications to amino acids corresponding to positions 137 to 147, 206 to 222, and 308 to 318 in SEQ ID NO: 10 are shown.
本発明のDNA複製方法においては,本発明のPCNAがRFCを必要としないことから、反応系にRFCを添加しなくてよい。RFC標品は一般には市販されておらず、その調製は手間を要する。RFC標品が利用できるとしても、添加して使用する場合には、RFC以外のDNA複製系の諸因子との適切な量比等の条件設定が必要であるが、本発明においてはこれらを考慮しなくてよいというメリットがある。また、特にPCRでの使用の場合には、本発明のPCNAはRFCを併用しなくとも、野生型PCNAとRFCの併用時よりも優れた促進活性を発揮する。 In the DNA replication method of the present invention, since the PCNA of the present invention does not require RFC, it is not necessary to add RFC to the reaction system. RFC preparations are generally not commercially available, and their preparation is laborious. Even if the RFC standard can be used, it is necessary to set conditions such as an appropriate quantitative ratio with various factors of the DNA replication system other than the RFC when added and used. However, in the present invention, these are considered. There is a merit that it is not necessary. In particular, in the case of use in PCR, the PCNA of the present invention exhibits a promoting activity superior to that of the combination of wild-type PCNA and RFC, without using RFC together.
また、PCRの具体的な条件に関しては、既に多くの解説書が発行されており、本発明の方法においてもそれらの文献を参考にして適宜反応条件等を調整してよい。PCRの条件としては、例えば、DNAポリメラーゼの添加量、PCRの反応時間、反応溶液の温度の設定、反応溶液の成分、反応溶液のpH、投入する鋳型ポリヌクレオチドの量などの種々の条件が調整される。 In addition, regarding the specific conditions of PCR, many manuals have already been issued, and in the method of the present invention, reaction conditions and the like may be appropriately adjusted with reference to those documents. Various conditions such as the amount of DNA polymerase added, PCR reaction time, reaction solution temperature setting, reaction solution components, reaction solution pH, and amount of template polynucleotide to be added are adjusted as PCR conditions. Is done.
本発明の方法において、PCRの場合の代表的な条件を以下に示すが、これに限定されるものではない。
増幅対象DNAに、
(a)DNAポリメラーゼ
(b)PCNA
(c)一方のプライマーが他方のプライマーのDNA伸長生成物に互いに相補的である一対のプライマー
(d)DNA合成基質(デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP))、および、
(e)マグネシウムイオン、アンモニウムイオン及び/又はカリウムイオンを含むバッファー溶液
を、混合し、
サーマルサイクラー等を用いて反応液の温度を上下させることにより、(1)DNA変性、(2)プライマーのアニーリング、(3)プライマーの伸長の熱サイクルを繰り返し、特定のDNA断片を増幅させる。
上記PCR方法においては、必要に応じて、さらに、BSA、非イオン界面活性剤を用いてもよい。
In the method of the present invention, typical conditions in the case of PCR are shown below, but are not limited thereto.
In the amplification target DNA,
(A) DNA polymerase (b) PCNA
(C) a pair of primers in which one primer is complementary to the DNA extension product of the other primer (d) a DNA synthesis substrate (deoxynucleotide triphosphate (dNTP)), and
(E) mixing a buffer solution containing magnesium ions, ammonium ions and / or potassium ions;
By raising or lowering the temperature of the reaction solution using a thermal cycler or the like, a specific DNA fragment is amplified by repeating (1) DNA denaturation, (2) primer annealing, and (3) primer extension thermal cycle.
In the PCR method, BSA and a nonionic surfactant may be further used as necessary.
上記PCR方法においては、必要に応じて、さらに、耐熱性DNAポリメラーゼのポリメラーゼ活性及び/又は3’−5’エキソヌクレアーゼ活性を抑制する活性を有する抗体を用いても良い。前記抗体としては、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体などが挙げられる。本反応組成は、PCRの感度上昇、非特異増幅の軽減に特に有効である。 In the PCR method, if necessary, an antibody having the activity of suppressing the polymerase activity and / or 3'-5 'exonuclease activity of the thermostable DNA polymerase may be used. Examples of the antibody include a monoclonal antibody and a polyclonal antibody. This reaction composition is particularly effective for increasing the sensitivity of PCR and reducing nonspecific amplification.
(3.2)DNA複製用試薬、DNA複製用キット
本発明の試薬キットは、上記本発明のPCNAおよび必要に応じその他の試薬類を含むDNA複製用の試薬キットである。本発明のPCNAは、単量体および/または前記単量体で構成された多量体を含む形態で、DNA複製用試薬の一成分として好適に用い得る。本発明の試薬キットは、本発明のPCNAがPCRにおいて特に好適に用い得るため、PCR用の試薬キットとして特に好適である。
(3.2) Reagent for DNA Replication, Kit for DNA Replication The reagent kit of the present invention is a reagent kit for DNA replication containing the PCNA of the present invention and other reagents as necessary. The PCNA of the present invention can be suitably used as a component of a DNA replication reagent in a form containing a monomer and / or a multimer composed of the monomer. The reagent kit of the present invention is particularly suitable as a reagent kit for PCR because the PCNA of the present invention can be used particularly preferably in PCR.
本発明の試薬キットに備えられるPCNAはどのような形態であってもよく、精製タンパク質、タンパク質をコードするポリヌクレオチドが組み込まれた組換えポリヌクレオチド、あるいはこの組換えポリヌクレオチドが導入された形質転換体などの形態が例示される。組換えポリヌクレオチドや形質転換体の好ましい形態については、上記で説明したとおりである。また、本発明のPCNAと他のPCNAを組み合わせてもよい。また、本発明のPCNAが、組換えDNAまたは形質転換体の形態で提供される場合には、本発明のPCNAを発現させるために用いられる試薬類等を備えてもよい。また、本発明のPCNAを含む試薬には、必要に応じてバイオテクノロジー試薬として一般に用いられる他の成分や媒体を配合してもよい。 PCNA provided in the reagent kit of the present invention may be in any form, purified protein, recombinant polynucleotide incorporating a protein-encoding polynucleotide, or transformation into which this recombinant polynucleotide has been introduced. The form of a body etc. is illustrated. Preferred forms of the recombinant polynucleotide and transformant are as described above. Further, the PCNA of the present invention may be combined with another PCNA. In addition, when the PCNA of the present invention is provided in the form of recombinant DNA or transformant, reagents and the like used for expressing the PCNA of the present invention may be provided. Moreover, you may mix | blend the other components and medium generally used as a biotechnology reagent with the reagent containing PCNA of this invention as needed.
以下実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例になんら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
KOD−PCNA変異体の作製
サーモコッカス・コダカラエンシス KOD1株由来の改変型耐熱性PCNA遺伝子を含有するプラスミドを作製した。
変異導入に使用されるDNA鋳型は、pBlueScriptにクローニングされたサーモコッカス・コダカラエンシス KOD1株由来のPCNA(配列番号3)(pKODPCNA)を用いた。変異導入にはKOD −Plus− Mutagenesis Kit(Toyobo社製)を用いて、方法は取扱い説明書に準じて行った。なお、変異体の確認は塩基配列の解読で行った。得られたプラスミドによりエシェリシア・コリDH5αを形質転換し、酵素調製に用いた。
Example 1
Preparation of KOD-PCNA mutant A plasmid containing a modified thermostable PCNA gene derived from Thermococcus kodakaraensis KOD1 strain was prepared.
As a DNA template used for mutagenesis, PCNA (SEQ ID NO: 3) (pKODPCNA) derived from Thermococcus kodakaraensis KOD1 strain cloned in pBlueScript was used. The mutation was introduced by using KOD-Plus-Mutageness Kit (manufactured by Toyobo) according to the instruction manual. The mutant was confirmed by decoding the base sequence. Escherichia coli DH5α was transformed with the obtained plasmid and used for enzyme preparation.
(実施例2)
Pfu−PCNA変異体の作製
パイロコッカス・フリオサス由来の改変型耐熱性PCNA遺伝子を含有するプラスミドを作製した。
変異導入に使用されるDNA鋳型は、pBlueScriptにクローニングされたパイロコッカス・フリオサス株由来のPCNA(配列番号4)(pPfuPCNA)を用いた。変異導入にはKOD −Plus− Mutagenesis Kit(Toyobo社製)を用いて、方法は取扱い説明書に準じて行った。なお、変異体の確認は塩基配列の解読で行った。得られたプラスミドによりエシェリシア・コリDH5αを形質転換し、酵素調製に用いた。
実施例1および実施例2で作製したプラスミドを表1に示す。
(Example 2)
Preparation of Pfu-PCNA mutant A plasmid containing a modified thermostable PCNA gene derived from Pyrococcus furiosus was prepared.
As a DNA template used for mutagenesis, PCNA (SEQ ID NO: 4) (pPfuPCNA) derived from Pyrococcus furiosus strain cloned into pBlueScript was used. The mutation was introduced by using KOD-Plus-Mutageness Kit (manufactured by Toyobo) according to the instruction manual. The mutant was confirmed by decoding the base sequence. Escherichia coli DH5α was transformed with the obtained plasmid and used for enzyme preparation.
The plasmids prepared in Example 1 and Example 2 are shown in Table 1.
(実施例3)
改変型耐熱性PCNAの作製
実施例1および実施例2で得られた菌体の培養は以下のようにして実施した。まず、滅菌処理した100μg/mLのアンピシリンを含有するTB培地(Molecular cloning 2nd edition、p.A.2)80mLを500mL坂口フラスコに分注した。この培地に予め100μg/mLのアンピシリンを含有する3mLのLB培地(1%バクトトリプトン、0.5%酵母エキス、0.5%塩化ナトリウム;ギブコ製)で37℃、16時間培養したエシェリシア・コリDH5α(プラスミド形質転換株)(試験管使用)を接種し、37℃にて16時間通気培養した。培養液より菌体を遠心分離により回収し、50mLの破砕緩衝液(30mM Tris−HCl緩衝液(pH8.0)、30mM NaCl、0.1mM EDTA)に懸濁後、ソニケーション処理により菌体を破砕し、細胞破砕液を得た。次に細胞破砕液を80℃にて15分間処理した後、遠心分離にて不溶性画分を除去した。更に、ポリエチレンイミンを用いた除核酸処理、硫安塩析、Qセファロースクロマトグラフィーを行い、最後に保存緩衝液(50mM Tris−HCl緩衝液(pH8.0)、50mM 塩化カリウム、1mM ジチオスレイトール、0.1% Tween20、0.1%ノニデットP40、50%グリセリン)に置換し、改変型耐熱性PCNAを得た。
(Example 3)
Preparation of modified heat-resistant PCNA The cells obtained in Example 1 and Example 2 were cultured as follows. First, 80 mL of TB medium (Molecular cloning 2nd edition, p.A.2) containing sterilized 100 μg / mL ampicillin was dispensed into a 500 mL Sakaguchi flask. Escherichia cultivated for 16 hours at 37 ° C. in 3 mL of LB medium (1% bactotryptone, 0.5% yeast extract, 0.5% sodium chloride; Gibco) containing 100 μg / mL ampicillin in advance in this medium. E. coli DH5α (plasmid transformant) (using a test tube) was inoculated and cultured at 37 ° C. for 16 hours with aeration. The cells are collected from the culture solution by centrifugation, suspended in 50 mL of disruption buffer (30 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 30 mM NaCl, 0.1 mM EDTA), and then subjected to sonication. By crushing, a cell lysate was obtained. Next, the cell lysate was treated at 80 ° C. for 15 minutes, and then the insoluble fraction was removed by centrifugation. Furthermore, nucleic acid treatment using polyethyleneimine, ammonium sulfate salting out, and Q sepharose chromatography were performed. Finally, a storage buffer (50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 50 mM potassium chloride, 1 mM dithiothreitol, 0 .1% Tween 20, 0.1% nonidet P40, 50% glycerin) to obtain modified heat-resistant PCNA.
(実施例4)
PCNAの評価
PCNAの増幅増強活性を比較するため、KOD−PCNAの変異体(M73L、M73L/E143R、M73L/R109A/E143A、M73L/E143A/R82A)を用いてPCRでの増幅量の違いを、上記(1.3.1)で示した増幅増強活性の測定方法に従い、PCR system GeneAmp9700(Applied Biosystem社)を用いて、Human β−グロビンの3.6kbを増幅することで比較した。なお、上述のとおり、M73L変異を野生型に相当するものとみなす。
Example 4
Evaluation of PCNA In order to compare the amplification enhancement activity of PCNA, the difference in amplification amount by PCR using mutants of KOD-PCNA (M73L, M73L / E143R, M73L / R109A / E143A, M73L / E143A / R82A) According to the method for measuring the amplification enhancing activity described in (1.3.1) above, a comparison was made by amplifying 3.6 kb of Human β-globin using PCR system GeneAmp9700 (Applied Biosystem). As described above, the M73L mutation is considered to correspond to the wild type.
図1は、PCR増強因子として5種類のKOD由来のPCNA変異体(M73L、M73L/E143R、M73L/R109A/E143A、M73L/E143A/R82A)とKOD −Plus−を用いて、Human β−グロビンDNAの3.6kbのPCR反応を行い、得られた産物を電気泳動した結果である。図1において、レーン1がPCNAなしのKOD−Plus−、レーン2〜6がKOD−Plus−にそれぞれM73L、M73L/E143R、M73L/R109A/E143A、M73L/E143A/R82Aの変異型PCNAを添加したものである。 FIG. 1 shows human β-globin DNA using five types of KOD-derived PCNA mutants (M73L, M73L / E143R, M73L / R109A / E143A, M73L / E143A / R82A) and KOD-Plus- as PCR enhancing factors. This is a result of electrophoresis of the obtained product by performing a 3.6 kb PCR reaction. In FIG. 1, lane 1 was added with KNA-Plus- without PCNA, and lanes 2-6 were added with K73-plus-mutated PCNA of M73L, M73L / E143R, M73L / R109A / E143A, and M73L / E143A / R82A, respectively. Is.
結果を図1に示す。PCNA添加なしでは増幅量が少なかったが、M73L/R109A/E143A、M73L/E143A/R82AのKOD変異型PCNAの添加で増幅量の向上が確認された。一方、M73L、M73L/E143Rの添加では増幅が阻害される結果となった。
PCNAは多量体を形成し反応を促進するが、多量体形成が強すぎるとRFCの働きなしではDNAにロードできず反応が進まない。M73L/R109A/E143A、M73L/E143A/R82Aの改変は、多量体形成に関わる部位への改変であり、適度に多量体形成が弱まったため、PCNAが単独でDNAにロードでき、PCR増幅量を向上させたことが考えられる。
The results are shown in FIG. Although the amount of amplification was small without the addition of PCNA, improvement of the amount of amplification was confirmed by the addition of KOD mutant PCNA of M73L / R109A / E143A and M73L / E143A / R82A. On the other hand, addition of M73L and M73L / E143R resulted in inhibition of amplification.
PCNA forms a multimer and promotes the reaction, but if the multimer formation is too strong, it cannot be loaded into DNA without the action of RFC and the reaction does not proceed. The modification of M73L / R109A / E143A and M73L / E143A / R82A is a modification to the site involved in multimer formation. Since multimer formation was moderately weakened, PCNA can be loaded into DNA alone and the amount of PCR amplification is improved. It is possible that
PfuのPCNAについてもM73L/D143R、M73L/R109A/D143A、M73L/D143A/R82Aの変異体を上記の反応に添加し、M73L/R109A/D143A、M73L/D143A/R82Aの方がM73L/D143Rより増幅量が向上することが確認された。 For Pfu PCNA, M73L / D143R, M73L / R109A / D143A, M73L / D143A / R82A mutants were added to the above reaction, and M73L / R109A / D143A and M73L / D143A / R82A were amplified from M73L / D143R. It was confirmed that the amount was improved.
(実施例5)
PCNA添加による血液からの増幅
PCNA変異体の添加効果を確認するため、血液からの直接PCRを実施した。比較には、KOD−PCNA変異体(M73L、M73L/R82A/E143A)を用い、HBgの3.6kbの増幅量の違いを比較した。
(Example 5)
In order to confirm the effect of adding amplified PCNA mutants from blood by adding PCNA, direct PCR from blood was performed. For comparison, KOD-PCNA mutants (M73L, M73L / R82A / E143A) were used, and the difference in the amount of HBg 3.6 kb was compared.
PCRは、KOD −Plus− Ver.2(Toyobo社製)添付のBuffer、dNTPs、MgSO4、酵素液(KOD −Plus−)を用い、1×PCR Buffer、および1.0mM MgSO4、15pmolのプライマー(配列番号5および6)、1UのKOD −Plus−を含む50μlの反応液中に、血液を反応液に対して8%になるように加え、PCNAなしと様々な濃度のPCNA変異体(0.5μg、1μg、2μg、4μg)を添加したものを比較した。反応は94℃、2分の前反応の後、98℃、10秒→68℃、4分を30サイクル繰り返すスケジュールでPCR system GeneAmp9700(Applied Biosystem社)を用いて行った。
反応終了後、5μlの反応液についてアガロース電気泳動を行い、エチジウムブロマイド染色し、紫外線照射下増幅DNA断片の増幅量を確認した。
PCR was performed using KOD-Plus-Ver. 2 (Toyobo) attached Buffer, dNTPs, MgSO 4 , enzyme solution (KOD-Plus-), 1 × PCR Buffer, and 1.0 mM MgSO 4 , 15 pmol primer (SEQ ID NOs: 5 and 6), 1U In a 50 μl reaction solution containing 1 μg of KOD-Plus-, blood was added to 8% of the reaction solution, and no PCNA and various concentrations of PCNA variants (0.5 μg, 1 μg, 2 μg, 4 μg) Were compared. The reaction was performed using PCR system GeneAmp 9700 (Applied Biosystem) on a schedule of 94 cycles at 94 ° C. for 2 minutes followed by 30 cycles of 98 ° C., 10 seconds → 68 ° C. and 4 minutes.
After completion of the reaction, 5 μl of the reaction solution was subjected to agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and the amplification amount of the amplified DNA fragment was confirmed under ultraviolet irradiation.
図2は、試料として血液を用い、反応液に占める血液の割合を8%になるよう反応液を調製して、種々のPCNA変異体を0.5μg、1μg、2μg、4μg添加しPCR反応を行い、得られた産物を電気泳動した結果を示す。用いたPCNA変異体はM73LとM73L/R82A/E143Aである。各写真の0.5、1、2、4は添加されたPCNAの量(μg)を示す。
結果、PCNA添加なし、M73Lの変異体では4μg添加しても血液から直接増幅が確認されないところ、M73L/R82A/E143Aの変異体は0.5μg添加すれば血液が8%含まれていてもしっかりしたバンドが確認された(図2)。
In FIG. 2, blood is used as a sample, a reaction solution is prepared so that the proportion of blood in the reaction solution is 8%, and various PCNA mutants are added at 0.5 μg, 1 μg, 2 μg, and 4 μg to perform PCR reaction. The results of electrophoresis of the product obtained are shown. The PCNA mutants used are M73L and M73L / R82A / E143A. 0.5, 1, 2, and 4 of each photograph show the amount (μg) of added PCNA.
As a result, no PCNA was added, and even when 4 μg of the M73L mutant was added, amplification was not confirmed directly from the blood. However, when 0.5 μg of the M73L / R82A / E143A mutant was added, 8 μg of blood was firmly contained. Band was confirmed (FIG. 2).
KOD−PCNA R109A/E143A変異体やPfu−PCNAのM73L/R109A/D143A、M73L/D143A/R82A変異体でも上記と同様の反応に添加し、増幅量が向上することが確認された。 It was confirmed that KOD-PCNA R109A / E143A mutant and Pfu-PCNA M73L / R109A / D143A and M73L / D143A / R82A mutants were also added to the same reaction as described above to improve the amplification amount.
(実施例6)
KOD DNAポリメラーゼ変異体の作製
後述の実施例におけるPCNAの評価に用いるために、KOD DNAポリメラーゼV93K変異体(以下、KOD V93K)を以下の方法で作製した。
KOD V93KのプラスミドはpBlueScriptにクローニングされたサーモコッカス・コダカラエンシス KOD1株由来の改変型耐熱性DNAポリメラーゼ遺伝子(配列番号7)(pKOD)に変異を挿入することで調製した。
変異導入にはKOD −Plus− Mutagenesis Kit(Toyobo社製)を用いて、方法は取扱い説明書に準じて行った。なお、変異体の確認は塩基配列の解読で行った。得られたプラスミドによりエシェリシア・コリJM109を形質転換し、酵素調製に用いた。
(Example 6)
Production of KOD DNA polymerase mutant In order to be used for the evaluation of PCNA in Examples described later, a KOD DNA polymerase V93K mutant (hereinafter referred to as KOD V93K) was produced by the following method.
The plasmid of KOD V93K was prepared by inserting a mutation into a modified thermostable DNA polymerase gene (SEQ ID NO: 7) (pKOD) derived from Thermococcus kodakaraensis KOD1 strain cloned into pBlueScript.
The mutation was introduced by using KOD-Plus-Mutageness Kit (manufactured by Toyobo) according to the instruction manual. The mutant was confirmed by decoding the base sequence. Escherichia coli JM109 was transformed with the obtained plasmid and used for enzyme preparation.
改変型耐熱性DNAポリメラーゼの作製
上記で得られた菌体の培養は以下のようにして実施した。まず、滅菌処理した100μg/mLのアンピシリンを含有するTB培地(Molecular cloning 2nd edition、p.A.2)80mLを500mL坂口フラスコに分注した。この培地に予め100μg/mLのアンピシリンを含有する3mLのLB培地(1%バクトトリプトン、0.5%酵母エキス、0.5%塩化ナトリウム;ギブコ製)で37℃、16時間培養したエシェリシア・コリJM109(プラスミド形質転換株)(試験管使用)を接種し、37℃にて16時間通気培養した。培養液より菌体を遠心分離により回収し、50mLの破砕緩衝液(30mM Tris−HCl緩衝液(pH8.0)、30mM NaCl、0.1mM EDTA)に懸濁後、ソニケーション処理により菌体を破砕し、細胞破砕液を得た。次に細胞破砕液を80℃にて15分間処理した後、遠心分離にて不溶性画分を除去した。更に、ポリエチレンイミンを用いた除核酸処理、硫安塩析、ヘパリンセファロースクロマトグラフィーを行い、最後に保存緩衝液(50mM Tris−HCl緩衝液(pH8.0)、50mM 塩化カリウム、1mM ジチオスレイトール、0.1% Tween20、0.1%ノニデットP40、50%グリセリン)に置換し、改変型耐熱性DNAポリメラーゼを得た。
Production of modified thermostable DNA polymerase The cells obtained above were cultured as follows. First, 80 mL of TB medium (Molecular cloning 2nd edition, p.A.2) containing sterilized 100 μg / mL ampicillin was dispensed into a 500 mL Sakaguchi flask. Escherichia cultivated for 16 hours at 37 ° C. in 3 mL of LB medium (1% bactotryptone, 0.5% yeast extract, 0.5% sodium chloride; Gibco) containing 100 μg / mL ampicillin in advance in this medium. Coli JM109 (plasmid transformant) (using a test tube) was inoculated and cultured at 37 ° C. for 16 hours with aeration. The cells are collected from the culture solution by centrifugation, suspended in 50 mL of disruption buffer (30 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 30 mM NaCl, 0.1 mM EDTA), and then subjected to sonication. By crushing, a cell lysate was obtained. Next, the cell lysate was treated at 80 ° C. for 15 minutes, and then the insoluble fraction was removed by centrifugation. Furthermore, nucleic acid treatment using polyethyleneimine, ammonium sulfate precipitation, and heparin sepharose chromatography were performed. Finally, storage buffer (50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 50 mM potassium chloride, 1 mM dithiothreitol, 0 1% Tween 20, 0.1% nonidet P40, 50% glycerin) to obtain a modified thermostable DNA polymerase.
上記精製工程のDNAポリメラーゼは以下のように活性を測定した。酵素活性が強い場合には、保存緩衝液(50mM Tris−HCl(pH8.0),50mM KCl,1mM ジチオスレイトール,0.1% Tween20,0.1% Nonidet P40,50% グリセリン)でサンプルを希釈して測定を行う。(1)下記のA液25μl、B液5μl、C液5μl、滅菌水10μl、及び酵素溶液5μlをマイクロチューブに加えて75℃にて10分間反応する。(2)その後氷冷し、E液50μl、D液100μlを加えて、攪拌後更に10分間氷冷する。(3)この液をガラスフィルター(ワットマン製GF/Cフィルター)で濾過し、0.1N 塩酸およびエタノールで十分洗浄する。(4)フィルターの放射活性を液体シンチレーションカウンター(パッカード製)で計測し、鋳型DNAのヌクレオチドの取り込みを測定する。酵素活性の1単位はこの条件で30分当りの10nmolのヌクレオチドを酸不溶性画分(即ち、D液を添加したときに不溶化する画分)に取り込む酵素量とする。
A:40mM Tris−HCl緩衝液(pH7.5)16mM 塩化マグネシウム15
mM ジチオスレイトール100μg/mL BSA(牛血清アルブミン)
B:1.5μg/μl 活性化仔牛胸腺DNA
C:1.5mM dNTP(250cpm/pmol [3H]dTTP)
D:20% トリクロロ酢酸(2mMピロリン酸ナトリウム)
E:1mg/mL仔牛胸腺DNA
The activity of the DNA polymerase in the purification step was measured as follows. If the enzyme activity is strong, the sample is stored in a storage buffer (50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 50 mM KCl, 1 mM dithiothreitol, 0.1% Tween 20, 0.1% Nonidet P40, 50% glycerin). Dilute and measure. (1) 25 μl of the following solution A, 5 μl of solution B, 5 μl of solution C, 10 μl of sterilized water, and 5 μl of enzyme solution are added to a microtube and reacted at 75 ° C. for 10 minutes. (2) Then, ice-cool, add 50 μl of E solution and 100 μl of D solution, and stir on ice for 10 minutes after stirring. (3) This solution is filtered through a glass filter (GF / C filter manufactured by Whatman) and thoroughly washed with 0.1N hydrochloric acid and ethanol. (4) The radioactivity of the filter is measured with a liquid scintillation counter (manufactured by Packard), and the incorporation of nucleotides into the template DNA is measured. One unit of enzyme activity is defined as the amount of enzyme that takes 10 nmol nucleotides per 30 minutes into the acid-insoluble fraction (that is, the fraction insolubilized when solution D is added) under these conditions.
A: 40 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) 16 mM magnesium chloride 15
mM dithiothreitol 100 μg / mL BSA (bovine serum albumin)
B: 1.5 μg / μl activated calf thymus DNA
C: 1.5 mM dNTP (250 cpm / pmol [3H] dTTP)
D: 20% trichloroacetic acid (2 mM sodium pyrophosphate)
E: 1 mg / mL calf thymus DNA
(実施例7)
PCNA添加によるdUTP存在下での増幅
上記で得られたKOD V93Kを用いてdUTP存在下でKOD−PCNA変異体(M73L、M73L/R109A/E143A、M73L/R82A/E143A)添加による効果を比較した。
PCRにはKOD −Plus− Ver.2(Toyobo社製)添付の10×PCR Bufferを用い、1×PCR Buffer、および1.5mM MgSO4、dTTPの代わりにdUTPを含んだ0.2mM dNTPs(dATP、dUTP,dCTP、dGTP)、約1.3kbを増幅する15pmolの配列番号8及び9に記載のプライマー、10ngのヒトゲノムDNA(Roche製)、1U KOD DNAポリメラーゼ V93K変異体を含む50μlの反応液中に、評価するPCNAを250ng添加し、94℃、30秒の前反応の後、98℃、10秒→65℃、30秒→68℃、1分30秒を35サイクル繰り返すスケジュールでPCRを行った。
反応終了後、5μlの反応液についてアガロース電気泳動を行い、エチジウムブロマイド染色し、紫外線照射下増幅DNA断片の増幅量を確認した。
(Example 7)
Amplification in the presence of dUTP by adding PCNA Effect of adding KOD-PCNA mutants (M73L, M73L / R109A / E143A, M73L / R82A / E143A) in the presence of dUTP using KOD V93K obtained above. Compared.
For PCR, KOD-Plus-Ver. 2 (manufactured by Toyobo) 10 × PCR Buffer attached, 1 × PCR Buffer and 1.5 mM MgSO 4 , 0.2 mM dNTPs containing dUTP instead of dTTP (dATP, dUTP, dCTP, dGTP), about 250 ng of PCNA to be evaluated was added to 50 μl of a reaction solution containing 15 pmol of the primer according to SEQ ID NOS: 8 and 9 for amplifying 1.3 kb, 10 ng of human genomic DNA (Roche), and 1U KOD DNA polymerase V93K mutant. After the pre-reaction at 94 ° C. for 30 seconds, PCR was performed on a schedule of 98 ° C., 10 seconds → 65 ° C., 30 seconds → 68 ° C., 1 minute 30 seconds repeated 35 cycles.
After completion of the reaction, 5 μl of the reaction solution was subjected to agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and the amplification amount of the amplified DNA fragment was confirmed under ultraviolet irradiation.
図3は、種々のPCNA変異体を250ng添加しPCR反応を行い、得られた産物を電気泳動した結果を示す。用いたPCNA変異体はM73L、M73L/R109A/E143A、M73L/R82A/E143A、の計3種である。 FIG. 3 shows the results of electrophoresis of the products obtained by adding 250 ng of various PCNA mutants and performing PCR reaction. The PCNA mutant used was a total of three types: M73L, M73L / R109A / E143A, and M73L / R82A / E143A.
今回用いたKOD V93K変異体はdUTPの阻害を受けて増幅量が少ない。PCNA添加なしやM73L変異体ではほとんどバンドが確認されなかったが、M73L/R109A/E143A、M73L/R82A/E143AのKOD−PCNA変異体の添加でしっかりとしたバンドが確認された。PCNAは多量体を形成し核酸の合成反応を促進するが、通常、RFCの働きなしではDNAにロードできず反応が進まない。R109A/E143A、R82A/E143Aの改変は、多量体形成に関わる部位への改変であり、適度に多量体形成が弱まったため、PCNAがDNAにロードでき、PCR増幅量を向上させたことが考えられる。 The KOD V93K mutant used this time has a small amount of amplification due to dUTP inhibition. A band was hardly confirmed in the case of no PCNA addition or in the M73L mutant, but a firm band was confirmed by the addition of the KOD-PCNA mutant of M73L / R109A / E143A and M73L / R82A / E143A. PCNA forms a multimer and promotes a nucleic acid synthesis reaction. Usually, however, the reaction cannot proceed without loading into DNA without the action of RFC. The modification of R109A / E143A and R82A / E143A is a modification to the site involved in multimer formation. Since multimer formation was moderately weakened, PCNA could be loaded into DNA and the amount of PCR amplification could be improved. .
Pfu−PCNA変異体(M73L、M73L/R109A/D143A、M73L/R82A/D143A)でも同様の実験を行い、Pfu−PCNA M73L変異体では、ほとんどバンドが確認できなかったが、M73L/R109A/D143A、M73L/R82A/D143AのPfu−PCNA変異体の添加ではしっかりとしたバンドが確認された。 A similar experiment was performed with Pfu-PCNA mutants (M73L, M73L / R109A / D143A, M73L / R82A / D143A), and almost no band was confirmed with the Pfu-PCNA M73L mutant, but M73L / R109A / D143A, A firm band was confirmed by the addition of the M73L / R82A / D143A Pfu-PCNA mutant.
(実施例8)
PCNA添加によるDNAポリメラーゼ合成速度比較
KOD V93K変異体にM73L/R109A/E143AのKOD−PCNA変異体を添加し、合成速度を測定した。KOD V93Kは、保存緩衝液(50mM Tris−HCl(pH8.0),50mM KCl,1mM ジチオスレイトール,0.1% Tween20,0.1% Nonidet P40,50% グリセリン)で希釈し用いた。また、PCNA変異体は各反応系に250ng添加し、合成速度を測定した。
試薬・方法は、以下の<DNAポリメラーゼ合成速度測定法>に従い実施した。
(Example 8)
Comparison of DNA polymerase synthesis rate by addition of PCNA The KOD-PCNA variant of M73L / R109A / E143A was added to the KOD V93K variant, and the synthesis rate was measured. KOD V93K was diluted with a storage buffer (50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 50 mM KCl, 1 mM dithiothreitol, 0.1% Tween 20, 0.1% Nonidet P40, 50% glycerin). In addition, 250 ng of PCNA mutant was added to each reaction system, and the synthesis rate was measured.
Reagents and methods were carried out according to the following <Method for measuring DNA polymerase synthesis rate>.
<DNAポリメラーゼ合成速度測定法>
(1)下記のA液2.5μl、B液2.5μl、C液1.5μl、D液4.8μl、およびE液4μlを混合し、95℃にて10分、37℃にて10分置き、基質を作成する。
(2)、75℃にて30秒、インキュベートさせた基質に0.64ng/μl酵素溶液5μlを加えて75℃にて30秒、60秒、120秒反応する。その後氷冷し、F液35μlを加えて、よく攪拌する。
(3)この液を10μl、1%のアルカリアガロースゲルに供し、Biotinylated 2−Log DNA Ladder (0.1−10 kb)(NEB製)をマーカーとし電気泳動する。
(4)Hybond N+へブロッテリングし、NEBのPhototope−Star Chemiluminescent Detection Kitの取説に従い、ビオチンを検出する。1秒当たりに伸長した鎖の長さを合成速度とする。
A:10×PCR Buffer for KOD −Plus− Ver.2(TOYOBO製)
B:2mM dNTPs(TOYOBO製)
C:25mM MgSO4
D:200ng/μl M13 ssDNA(TaKaRa製)
E:100μM Biotin化P7プライマー(配列:Biotin−CGCCAGGGTTTTCCCAGTCACGAC)
F:59mM NaOH、59mM EDTA、0.1% BPB 30% Glycerol
<Method for measuring DNA polymerase synthesis rate>
(1) Mix 2.5 μl of the following A liquid, 2.5 μl of B liquid, 1.5 μl of C liquid, 4.8 μl of D liquid, and 4 μl of E liquid, 10 minutes at 95 ° C., 10 minutes at 37 ° C. Place and create substrate.
(2) Add 5 μl of a 0.64 ng / μl enzyme solution to the substrate incubated at 75 ° C. for 30 seconds, and react at 75 ° C. for 30 seconds, 60 seconds, and 120 seconds. Then, ice-cool, add 35 μl of solution F, and stir well.
(3) This solution is applied to 10 μl, 1% alkaline agarose gel, and electrophoresed using Biotinylated 2-Log DNA Ladder (0.1-10 kb) (manufactured by NEB) as a marker.
(4) Blotting to Hybond N + and detecting biotin according to NEB's Phototope-Star Chemiluminescent Detection Kit manual. The length of the chain extended per second is defined as the synthesis rate.
A: 10 × PCR Buffer for KOD-Plus-Ver. 2 (TOYOBO)
B: 2 mM dNTPs (manufactured by TOYOBO)
C: 25 mM MgSO 4
D: 200 ng / μl M13 ssDNA (manufactured by TaKaRa)
E: 100 μM Biotinylated P7 primer (Sequence: Biotin-CGCCAGGGTTTCCCAGTCACGAC)
F: 59 mM NaOH, 59 mM EDTA, 0.1% BPB 30% Glycerol
図4は、V93K変異体にKOD−PCNA変異体、M73L/R109A/E143Aを添加してPCR反応を30秒、60秒、120秒行い、それぞれで得られた産物を電気泳動した結果である。図4において、30とあるのはPCR反応を30秒行ったことを示す。60、120についても同様である。図4では、増幅産物が電気泳動写真の上部で検出されるほど、長い増幅産物が取れ合成速度が速いことが示される。写真の左側には、7000bp、3000bpの増幅産物がそれぞれの矢印のところで検出されることを示す。写真の下部に示されている数字は、その結果に基づいて計算された各DNAポリメラーゼの合成速度である。 FIG. 4 shows the results obtained by adding the KOD-PCNA mutant, M73L / R109A / E143A to the V93K mutant, performing PCR reaction for 30 seconds, 60 seconds, and 120 seconds, and electrophoresing the resulting products. In FIG. 4, “30” indicates that the PCR reaction was performed for 30 seconds. The same applies to 60 and 120. FIG. 4 shows that the longer the amplified product is detected, the faster the synthesis rate, as the amplified product is detected at the top of the electrophoresis photograph. On the left side of the photograph, 7000 bp and 3000 bp amplification products are detected at the respective arrows. The numbers shown at the bottom of the photograph are the synthesis rates of each DNA polymerase calculated based on the results.
結果、PCNAを添加すると、PCNA無添加の場合(図4の左の写真)と比べて合成速度が大幅に増加することが確認できた(図4)。これはPCNAがクランプの働きを行い、DNAとポリメラーゼをしっかり結合させたことによると考えられる。 As a result, it was confirmed that when PCNA was added, the synthesis rate was significantly increased as compared to the case where PCNA was not added (left photo in FIG. 4) (FIG. 4). This is thought to be due to the fact that PCNA performed the function of clamping, and DNA and polymerase were bound firmly.
本発明は、バイオテクノロジー関連産業において有用であり、特にDNA合成に関わる技術関連において有用である。 The present invention is useful in the biotechnology-related industry, and particularly useful in the technology related to DNA synthesis.
Claims (11)
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、109番目に相当するアルギニンが中性アミノ酸に置換され、かつ、143番目に相当するグルタミン酸が中性アミノ酸に置換されたポリペプチド
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、82番目に相当するアルギニンが中性アミノ酸に置換され、かつ、143番目に相当するグルタミン酸が中性アミノ酸に置換されたポリペプチド Following (a) or (b) of the amino acid substitutions represented by Ri polypeptide Tona having at least one, and, PCNA monomer derived from the Pyrococcus (Pyrococcus) genus or Thermococcus (Thermococcus) genus of bacteria.
In the amino acid sequence described in (a) SEQ ID NO: 1, arginine corresponding to the 109th is substituted with a neutral amino acid, and polypeptide glutamate corresponding to 143 th has been substituted with a neutral amino acid (b) SEQ ID NO: 1. A polypeptide in which the arginine corresponding to the 82nd position is substituted with a neutral amino acid and the glutamic acid corresponding to the 143rd position is replaced with a neutral amino acid in the amino acid sequence described in 1.
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