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JP7495083B2 - Recombinant production of peroxidase - Google Patents
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Description

ペルオキシダーゼの組換え生産に関する技術が開示される。 Technologies for recombinant production of peroxidase are disclosed.

ペルオキシダーゼは西洋ワサビ(Aromoracia rusuticana)に豊富に含まれる酵素であり、分析、臨床検査、免疫化学、組織化学、及び細胞化学など幅広い分野で利用されている。近年では分析化学用途に留まらず、廃水処理、環境浄化における有用性から、その需要はますます拡大している。しかしながらペルオキシダーゼをワサビ大根から抽出する場合、品種、栽培条件、気候など様々な要因によってペルオキシダーゼ含量やアイソザイム存在比率に著しい変動があるため安定した品質のペルオキシダーゼを得ることは容易ではない。Peroxidase is an enzyme abundantly found in horseradish (Aromoracia rusutica) and is used in a wide range of fields, including analysis, clinical testing, immunochemistry, histochemistry, and cytochemistry. In recent years, demand for peroxidase has been expanding not only for analytical chemistry applications, but also for its usefulness in wastewater treatment and environmental purification. However, when extracting peroxidase from wasabi radish, it is not easy to obtain peroxidase of consistent quality, since the peroxidase content and isoenzyme abundance ratio vary significantly depending on various factors such as variety, cultivation conditions, and climate.

安定した品質のペルオキシダーゼを効率的に生産するため、これまでに遺伝子組換え技術によるペルオキシダーゼの生産が提案されている。例えば、特許文献1では、Saccharomyces cerevisiaeやPichia pastrisを宿主として使用してペルオキシダーゼを生産することが試みられている。この場合、ペルオキシダーゼ遺伝子の変異導入により、ある程度生産性は向上するが、ハイパーマンノースと呼ばれる過剰な糖鎖結合による分子量増大、それに伴う比活性の低下、及び変異導入による酵素特性の変化が認められる。To efficiently produce peroxidase of stable quality, production of peroxidase by gene recombination technology has been proposed. For example, Patent Document 1 attempts to produce peroxidase using Saccharomyces cerevisiae or Pichia pastris as a host. In this case, the introduction of a mutation into the peroxidase gene improves productivity to a certain extent, but there is an increase in molecular weight due to excessive sugar chain binding called hypermannose, an associated decrease in specific activity, and a change in enzyme properties due to the introduction of the mutation.

特許文献2には細胞外多糖の生産を低減したCryptococcus sp.S-2菌株を宿主とした異種タンパク質の製造方法が記載されている。特許文献3には当該宿主発現系を使用したペルオキシダーゼの製造が記載されている。しかしファーメンターを用いた大規模スケールの培養で得られた組換えペルオキシダーゼは、依然としてハイパーマンノースの糖鎖結合が認められ、実用化には至っていなかった。 Patent Document 2 describes a method for producing a heterologous protein using a Cryptococcus sp. S-2 strain as a host with reduced extracellular polysaccharide production. Patent Document 3 describes the production of peroxidase using this host expression system. However, the recombinant peroxidase obtained by large-scale culture using a fermenter still had hypermannose sugar chain binding, and had not yet been put to practical use.

特表2003-503005号公報JP 2003-503005 A 特許第5588578号公報Patent No. 5588578 特許第5245060号公報Japanese Patent No. 5245060

糖鎖を含む分子量が西洋ワサビから取得されるペルオキシダーゼと同等であるペルオキシダーゼを組換え生産で得ることが一つの課題である。One challenge is to produce a peroxidase through recombinant production that has a molecular weight including glycans equivalent to that of the peroxidase obtained from horseradish.

クリプトコッカス属の特定の糖鎖合成酵素を破壊したクリプトコッカス属菌変異株を用いることにより、西洋ワサビが生産するペルオキシダーゼと同等の分子量(糖鎖を含む)を有する西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼを生産できることが見出された。係る知見に更なる研究と検討を重ね、下記に代表される手段が提供される。
項1.
ALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子が破壊された、クリプトコッカス属菌変異株。
項2.
西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子で形質転換されている、項1に記載のクリプトコッカス属菌変異株。
項3.
更にURA5遺伝子、ADE1遺伝子、及び/又はKU70遺伝子が破壊されている、項1又は2に記載のクリプトコッカス属菌変異株。
項4.
SDS-PAGEで測定された分子量が約45kDaである西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼを生産する、項1~3のいずれかに記載のクリプトコッカス属菌変異株。
項5.
クリプトコッカス属菌のALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子を破壊することを含む、クリプトコッカス属菌変異株を製造する方法。
項6.
西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子でクリプトコッカス属菌を形質転換することを更に含む、項5に記載の方法。
項7.
クリプトコッカス属菌が西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子で形質転換されている、項5に記載の方法。
項8.
ALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子を破壊する前に、URA5遺伝子及び/又はADE1遺伝子を破壊することを含む、項5~7のいずれかに記載の方法。
項9.
更に、ALG遺伝子、ADE1遺伝子、及び/又はKU70遺伝子を破壊することを含む、項5~8のいずれかに記載の方法。
項10.
クリプトコッカス属菌変異株が、項1~4のいずれかに記載のクリプトコッカス属菌変異株である、項5~9のいずれかに記載の方法。
項11.
項1~4のいずれかに記載のクリプトコッカス属菌変異株を培養することを含む、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼを製造する方法。
It has been found that by using a mutant strain of Cryptococcus in which a specific sugar chain synthesis enzyme of the Cryptococcus genus has been disrupted, it is possible to produce horseradish-derived peroxidase having a molecular weight (including sugar chain) equivalent to that of the peroxidase produced by horseradish. Further research and investigation have been conducted based on this finding, and the following representative means are provided.
Item 1.
A mutant Cryptococcus strain in which the ALG3, ALG11, and OCH1 genes have been disrupted.
Item 2.
Item 2. The Cryptococcus mutant according to Item 1, which is transformed with a gene encoding horseradish peroxidase.
Item 3.
Item 3. The Cryptococcus mutant according to Item 1 or 2, further comprising a disrupted URA5 gene, an ADE1 gene, and/or a disrupted KU70 gene.
Item 4.
Item 4. The Cryptococcus mutant according to any one of Items 1 to 3, which produces horseradish peroxidase having a molecular weight of about 45 kDa as measured by SDS-PAGE.
Item 5.
A method for producing a mutant strain of Cryptococcus sp., comprising disrupting the ALG3 gene, the ALG11 gene, and the OCH1 gene of Cryptococcus sp.
Item 6.
Item 6. The method according to Item 5, further comprising transforming a Cryptococcus sp. bacterium with a gene encoding horseradish peroxidase.
Item 7.
Item 6. The method according to Item 5, wherein the Cryptococcus sp. is transformed with a gene encoding horseradish peroxidase.
Item 8.
8. The method according to any one of Items 5 to 7, comprising disrupting the URA5 gene and/or the ADE1 gene before disrupting the ALG3 gene, the ALG11 gene, and the OCH1 gene.
Item 9.
Item 9. The method according to any one of Items 5 to 8, further comprising disrupting the ALG gene, the ADE1 gene, and/or the KU70 gene.
Item 10.
Item 10. The method according to any one of Items 5 to 9, wherein the mutant strain of Cryptococcus is the mutant strain of Cryptococcus according to any one of Items 1 to 4.
Item 11.
Item 5. A method for producing horseradish peroxidase, comprising culturing the mutant strain of Cryptococcus according to any one of Items 1 to 4.

一実施形態において、糖鎖付加能力が制御されたクリプトコッカス属菌が提供される。一実施形態において、西洋ワサビが生産するペルオキシダーゼと糖鎖を含む分子量が同等であるペルオキシダーゼを組換え生産することが可能である。In one embodiment, a Cryptococcus bacterium is provided that has a controlled ability to add glycosylation. In one embodiment, it is possible to recombinantly produce a peroxidase that contains a glycosylation chain and has a molecular weight equivalent to that of the peroxidase produced by horseradish.

Cryptococcus sp.S-2株のALG3遺伝子及びその前後の塩基配列の塩基配列を示す。The base sequence of the ALG3 gene of Cryptococcus sp. S-2 strain and the base sequences surrounding it are shown. Cryptococcus sp.S-2株のALG11遺伝子及びその前後の塩基配列の塩基配列を示す。The base sequence of the ALG11 gene of Cryptococcus sp. S-2 strain and the base sequences surrounding it are shown. Cryptococcus sp.S-2株のOCH1遺伝子及びその前後の塩基配列の塩基配列を示す。The base sequence of the OCH1 gene of Cryptococcus sp. S-2 strain and the base sequences surrounding it are shown. 糖鎖合成酵素遺伝子破壊株の育種過程の一例を示す。An example of the breeding process for a glycosyltransferase gene disruptant is shown. 組換え生産したペルオキシダーゼのSDS-PAGEで測定した分子量を示す。The molecular weights of recombinantly produced peroxidases as determined by SDS-PAGE are shown. 組換え生産したペルオキシダーゼの至適温度を測定した結果を示す。The results of measuring the optimum temperature of recombinantly produced peroxidase are shown. 組換え生産したペルオキシダーゼの至適pHを測定した結果を示す。1 shows the results of measuring the optimum pH of recombinantly produced peroxidase. 組換え生産したペルオキシダーゼの温度安定性を測定した結果を示す。1 shows the results of measuring the temperature stability of recombinantly produced peroxidase. 組換え生産したペルオキシダーゼの至適温度を測定した結果を示す。The results of measuring the optimum temperature of recombinantly produced peroxidase are shown. 組換え生産したペルオキシダーゼの過酸化水素に対するKm値を測定した結果を示す。The results of measuring the Km value of recombinantly produced peroxidase for hydrogen peroxide are shown. 組換え生産したペルオキシダーゼの過酸化水素と西洋ワサビから取得したペルオキシダーゼを用いてクレアチニンを測定した際の反応曲線を比較した結果を示す。The figure shows a comparison of reaction curves when measuring creatinine using hydrogen peroxide produced by recombinant peroxidase and peroxidase derived from horseradish.

1.クリプトコッカス属菌変異株
クリプトコッカス属菌変異株は、ALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子が破壊されていることが好ましい。ALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子が破壊されているとは、これらの遺伝子が発現しない状態を意味する。これらの遺伝子を破壊する手法は任意であり、特に制限されない。一実施形態において、遺伝子破壊は、相同組換えを利用して行うことが好ましく、例えば、特開2015-100327に開示された手法で実施することができる。
1. Cryptococcus mutant strain The Cryptococcus mutant strain preferably has the ALG3 gene, the ALG11 gene, and the OCH1 gene disrupted. The ALG3 gene, the ALG11 gene, and the OCH1 gene disrupted means that these genes are not expressed. Any method for disrupting these genes may be used, and is not particularly limited. In one embodiment, gene disruption is preferably performed using homologous recombination, and can be performed, for example, by the method disclosed in JP 2015-100327 A.

ALG3遺伝子は、脂質結合型糖鎖の合成に関わるα1,3マンノシルトランスフェラーゼをコードする。α1,3マンノシルトランスフェラーゼはドリコールリン酸マンノースをその供与体基質として用いる。ALG3遺伝子の塩基配列の一例を図1に示す。ALG11遺伝子は、脂質結合型糖鎖の合成に関わるα1,2マンノシルトランスフェラーゼをコードする。α1,2マンノシルトランスフェラーゼはGDPマンノースをその供与体基質として用いる。ALG11遺伝子の塩基配列の一例を図2に示す。OCH1遺伝子は、ゴルジ体で働くα1,6マンノシルトランスフェラーゼをコードする。OCH1遺伝子の塩基配列の一例を図3に示す。The ALG3 gene encodes α1,3 mannosyltransferase involved in the synthesis of lipid-linked glycans. α1,3 mannosyltransferase uses dolichol phosphate mannose as its donor substrate. An example of the base sequence of the ALG3 gene is shown in Figure 1. The ALG11 gene encodes α1,2 mannosyltransferase involved in the synthesis of lipid-linked glycans. α1,2 mannosyltransferase uses GDP mannose as its donor substrate. An example of the base sequence of the ALG11 gene is shown in Figure 2. The OCH1 gene encodes α1,6 mannosyltransferase that works in the Golgi apparatus. An example of the base sequence of the OCH1 gene is shown in Figure 3.

クリプトコッカス属菌のALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子を破壊することにより、タンパク質に対する糖鎖付加が制御され、これを宿主として西洋ワサビ由来のペルオキシダーゼを組換え生産すると、その糖鎖を含む分子量が、西洋ワサビにおいて生産される当該ペルオキシダーゼの糖鎖を含む分子量と同等になる。一実施形態において、変異型クリプトコカス属菌を宿主として組換え生産した西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼは、その糖鎖を含む分子量(SDS-PAGEで測定したもの)が約45kDaであることが好ましい。また、そのようにして組換え生産されたペルオキシダーゼの各種酵素特性は、西洋ワサビが生産するペルオキシダーゼと同等である。よって、当該クリプトコッカス属菌変異株は、西洋ワサビが生産するペルオキシダーゼと同等のペルオキシダーゼを生産する宿主として有用である。By disrupting the ALG3, ALG11, and OCH1 genes of Cryptococcus, the addition of sugar chains to proteins is controlled, and when horseradish-derived peroxidase is recombinantly produced using this as a host, the molecular weight including the sugar chain is equivalent to the molecular weight including the sugar chain of the peroxidase produced in horseradish. In one embodiment, the horseradish-derived peroxidase recombinantly produced using a mutant Cryptococcus as a host preferably has a molecular weight including the sugar chain (measured by SDS-PAGE) of about 45 kDa. In addition, the various enzymatic properties of the peroxidase recombinantly produced in this manner are equivalent to those of the peroxidase produced by horseradish. Therefore, the Cryptococcus mutant is useful as a host for producing peroxidase equivalent to the peroxidase produced by horseradish.

一実施形態において、クリプトコッカス属菌変異株は、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼを生産できるように、それをコードする遺伝子で形質転換されていることが好ましい。西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子の塩基配列(配列番号10)は公知である。一実施形態において、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子の塩基配列は、特許文献2に記載されるように、クリプトコッカス属を宿主とした発現に適するようにコドンユーセッジが最適化されていることが好ましい。In one embodiment, the Cryptococcus mutant is preferably transformed with a gene encoding horseradish peroxidase so that it can produce the horseradish peroxidase. The base sequence (SEQ ID NO: 10) of the gene encoding horseradish peroxidase is publicly known. In one embodiment, the base sequence of the gene encoding horseradish peroxidase is preferably optimized in terms of codon usage so as to be suitable for expression in a Cryptococcus host, as described in Patent Document 2.

一実施形態において、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子の塩基配列は、配列番号10の塩基配列と80%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、又は99%以上の同一性を有することが好ましい。ここで、「同一性」は、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。例えば、具体的には、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同一性の値(%)を算出することができる。In one embodiment, the base sequence of the gene encoding horseradish peroxidase preferably has an identity of 80% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more with the base sequence of SEQ ID NO: 10. Here, "identity" can be calculated using an analysis tool that is commercially available or available via a telecommunication line (Internet). For example, specifically, in Advanced BLAST 2.1, the identity value (%) of the nucleotide sequence can be calculated by searching using the program blastn with various parameters set to default values.

一実施形態において、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子は、その発現により生産されるペルオキシダーゼが菌体外に分泌されるように、上流にシグナル配列を有することが好ましい。シグナルペプチドとしては、例えば、特許文献2又は3に記載されるものを使用することができる。一実施形態において、シグナルペプチドは、Cryptococcus sp.S-2株の酸性キシラナーゼの分泌シグナルペプチドであることが好ましい。また、一実施形態において、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子は、菌体内への残存量が低減されるように液胞滞留シグナルペプチドが除去されていることが好ましい。In one embodiment, the gene encoding the horseradish-derived peroxidase preferably has a signal sequence upstream so that the peroxidase produced by its expression is secreted outside the bacterial cell. As the signal peptide, for example, those described in Patent Document 2 or 3 can be used. In one embodiment, the signal peptide is preferably a secretory signal peptide of acid xylanase of Cryptococcus sp. S-2 strain. In addition, in one embodiment, the gene encoding the horseradish-derived peroxidase is preferably one in which the vacuolar retention signal peptide has been removed so that the amount remaining in the bacterial cell is reduced.

形質転換の手法は特に制限されず、当該塩基配列を有するDNAを適当なベクターに組み込み、クリプトコッカス属菌に導入することで実施できる。形質転換は相同組換えを利用して行うこともできる。一実施形態において、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子による形質転換は、ALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子を破壊した後に、行うこともできる。The method of transformation is not particularly limited, and can be performed by incorporating DNA having the base sequence into an appropriate vector and introducing it into a Cryptococcus bacterium. Transformation can also be performed using homologous recombination. In one embodiment, transformation with a gene encoding horseradish peroxidase can also be performed after disrupting the ALG3 gene, the ALG11 gene, and the OCH1 gene.

ALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子を破壊する対象となるクリプトコッカス属菌(以下、「遺伝子未破壊クリプトコッカス属菌」ともいう。)は、任意であり、特に制限されない。遺伝子未破壊クリプトコッカス属菌の具体例として、Cryptococcus sp.S-2、Cryptococcus liquefaciens、Cryptococcus flavus、Cryptococcus curvatusなどをあげることができる。一実施形態において、好ましい遺伝子未破壊クリプトコッカス属菌は、Cryptococcus sp.S-2である。Cryptococcus sp.S-2株は、特許生物寄託センターに寄託番号FERM BP-10961として平成7年9月5日に国際寄託されている。The Cryptococcus bacterium (hereinafter also referred to as "gene-undisrupted Cryptococcus bacterium") in which the ALG3 gene, ALG11 gene, and OCH1 gene are to be disrupted is arbitrary and is not particularly limited. Specific examples of gene-undisrupted Cryptococcus bacterium include Cryptococcus sp. S-2, Cryptococcus liquefaciens, Cryptococcus flavus, Cryptococcus curvatus, and the like. In one embodiment, a preferred gene-undisrupted Cryptococcus bacterium is Cryptococcus sp. S-2. Cryptococcus sp. The S-2 strain was internationally deposited at the International Patent Biological Depositary Center under the deposit number FERM BP-10961 on September 5, 1995.

一実施形態において、遺伝子未破壊クリプトコッカス属菌は、ウラシル要求性であることが好ましい。ウラシル要求性を利用して効率的に遺伝子破壊を行うことができる。ウラシル要求性のクリプトコッカス属菌は、任意の手法で得ることができる。例えば、ウラシル要求性クリプトコッカス属菌は、特許文献1又は2に記載されるように、クリプトコッカス属菌に紫外線を照射し、突然変異を生じさせて得ることができる。具体的には、クリプトコッカス属菌に紫外線を照射し、、5-フルオロオロト酸を含む培地で培養し、生育する株を選抜することにより取得することができる。一実施形態において、好ましいウラシル要求性遺伝子未破壊クリプトコッカス属菌は、Cryptococcus sp.S-2 U5株である。In one embodiment, the gene-undisrupted Cryptococcus bacteria are preferably uracil-requiring. Gene disruption can be performed efficiently by utilizing uracil requirement. Uracil-requiring Cryptococcus bacteria can be obtained by any method. For example, uracil-requiring Cryptococcus bacteria can be obtained by irradiating Cryptococcus bacteria with ultraviolet light to cause mutations, as described in Patent Document 1 or 2. Specifically, Cryptococcus bacteria can be obtained by irradiating Cryptococcus bacteria with ultraviolet light, culturing them in a medium containing 5-fluoroorotic acid, and selecting a strain that grows. In one embodiment, a preferred uracil-requiring gene-undisrupted Cryptococcus bacteria is the Cryptococcus sp. S-2 U5 strain.

一実施形態において、遺伝子未破壊クリプトコッカス属菌は、KU70遺伝子が破壊されていることが好ましい。KU70遺伝子を破壊することにより、相同組換えの頻度を高め、より効率に相同組換えによってALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子を破壊することができる。KU70遺伝子の破壊は、例えば、特許文献3に記載される手法で行うことができる。In one embodiment, the gene-undisrupted Cryptococcus bacterium preferably has a disrupted KU70 gene. By disrupting the KU70 gene, the frequency of homologous recombination can be increased, and the ALG3 gene, the ALG11 gene, and the OCH1 gene can be disrupted more efficiently by homologous recombination. Disruption of the KU70 gene can be performed, for example, by the method described in Patent Document 3.

一実施形態において、遺伝子未破壊クリプトコッカス属菌は、アデニン要求性であることが好ましい。アデニン要求性を利用して効率的に遺伝子破壊を行うことができる。アデニン要求性クリプトコッカス属菌は、任意の手法で得ることができる。例えば、アデニン要求性クリプトコッカス属菌は、特許文献2又は3に記載されるように、Phosphoribosyl-aminoimidazole synthetaseをコードするADE1遺伝子を破壊することにより得ることができる。一実施形態において、好ましいアデニン要求性遺伝子未破壊クリプトコッカス属菌は、Cryptococcus sp.S-2 D11株である。Cryptococcus sp.S-2 D11株は、特許生物寄託センターに寄託番号FERM BP-11482として国際寄託されている。In one embodiment, the gene-undisrupted Cryptococcus bacterium is preferably adenine-requiring. Gene disruption can be performed efficiently by utilizing adenine requirement. Adenine-requiring Cryptococcus bacterium can be obtained by any method. For example, adenine-requiring Cryptococcus bacterium can be obtained by disrupting the ADE1 gene encoding phosphoribosyl-aminoimidazole synthetase, as described in Patent Document 2 or 3. In one embodiment, a preferred adenine-requiring gene-undisrupted Cryptococcus bacterium is the Cryptococcus sp. S-2 D11 strain. The Cryptococcus sp. S-2 D11 strain has been internationally deposited at the International Patent Biological Depositary Center under the deposit number FERM BP-11482.

一実施形態において、遺伝子未破壊クリプトコッカス属菌は、ウラシル要求性であり、アデニン要求性であり、且つ、KU70遺伝子が破壊されていることが好ましい。In one embodiment, the gene-undisrupted Cryptococcus bacterium is uracil-requiring, adenine-requiring, and preferably has a disrupted KU70 gene.

2.クリプトコッカス属菌変異株を製造する方法
クリプトコッカス属菌のALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子を破壊することにより、クリプトコッカス属菌変異株を製造することができる。ALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子、クリプトコッカス属菌、並びに、前記遺伝子を破壊する手法は上述したとおりである。遺伝子の破壊は、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子で形質転換されているクリプトコッカス属菌に対して行ってもよく、当該形質転換がされていないクリプトコッカス属菌に対しておこなってもよい。後者の場合、遺伝子破壊工程の途中又は遺伝子破壊の後に、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子でクリプトコッカス属菌を形質転換することができる。
2. Method for producing mutant strain of Cryptococcus A mutant strain of Cryptococcus can be produced by disrupting the ALG3 gene, ALG11 gene, and OCH1 gene of Cryptococcus. The ALG3 gene, ALG11 gene, and OCH1 gene, Cryptococcus bacteria, and the method for disrupting the genes are as described above. The gene disruption may be performed on Cryptococcus bacteria transformed with a gene encoding horseradish-derived peroxidase, or on Cryptococcus bacteria that have not been transformed. In the latter case, the Cryptococcus bacteria can be transformed with a gene encoding horseradish-derived peroxidase during or after the gene disruption process.

一実施形態において、上述したように、上記遺伝子破壊を行うクリプトコッカス属菌は、ウラシル要求性、アデニン要求性、及び/又はKU70遺伝子が破壊されていることが好ましい。In one embodiment, as described above, it is preferable that the Cryptococcus bacterium to be subjected to the gene disruption has a disruption in uracil requirement, adenine requirement, and/or the KU70 gene.

3.西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼの製造方法
上述の西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子で形質転換されたクリプトコッカス属菌変異株を培養することにより、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼを製造することができる。
3. Method for Producing Horseradish Peroxidase Horseradish peroxidase can be produced by culturing the above-mentioned Cryptococcus mutant transformed with a gene encoding horseradish peroxidase.

培養条件は、宿主の栄養生理的性質を考慮して適宜選択すればよく、通常、液体培養であり、通気攪拌培養が好ましい。栄養源としては、微生物の培養に通常用いられるものを広く使用することができる。窒素源としては、例えば、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、カゼイン加水分解物、大豆粕アルカリ分解物などが使用される。Culture conditions may be appropriately selected taking into consideration the nutritional and physiological properties of the host. Liquid culture is usually used, and aeration and agitation culture is preferred. Nutrient sources that are commonly used in the culture of microorganisms can be widely used. Examples of nitrogen sources that can be used include peptone, meat extract, yeast extract, casein hydrolysate, and alkaline hydrolysate of soybean meal.

炭素源としては、例えば、グルコース、シュークロース、ラクトース、マルトース、キシロース、糖蜜、ピルビン酸などを挙げることができる。その他の栄養源としては、リン酸塩、炭酸塩、硫酸塩、マグネシウム、カルシウム、カリウム、鉄、マンガン、亜鉛などの塩類、アミノ酸、及びビタミン類などを挙げることができる。 Carbon sources include, for example, glucose, sucrose, lactose, maltose, xylose, molasses, pyruvic acid, etc. Other nutrient sources include salts of phosphate, carbonate, sulfate, magnesium, calcium, potassium, iron, manganese, zinc, etc., amino acids, and vitamins.

培養温度は、クリプトコッカス属菌変異株が発育してペルオキシダーゼを生産する範囲で適宜選択できる。通常は20~25℃程度である。培養時間は、ペルオキシダーゼが最高収量に達する時期を見計らって適当な時期に培養を終了すればよく、通常は60~120時間程度である。培地のpHは、クリプトコッカス属菌変異株が発育しペルオキシダーゼを生産する範囲で適宜選択でき、通常はpH3.0~9.0程度である。The culture temperature can be appropriately selected within the range at which the Cryptococcus mutant strain grows and produces peroxidase, and is usually around 20 to 25°C. The culture time can be terminated at an appropriate time when the peroxidase yield reaches its maximum, and is usually around 60 to 120 hours. The pH of the medium can be appropriately selected within the range at which the Cryptococcus mutant strain grows and produces peroxidase, and is usually around pH 3.0 to 9.0.

上記クリプトコッカス属菌変異株を培養して得られる菌体を含む培養液をそのまま採取し、ペルオキシダーゼとして利用することができるが、一般には、常法に従って、予め培養液を濾過、遠心分離などによりペルオキシダーゼを分離することが好ましい。The culture medium containing the fungal cells obtained by culturing the above-mentioned Cryptococcus mutant strain can be collected as is and used as peroxidase, but it is generally preferable to separate the peroxidase in advance by filtering or centrifuging the culture medium in accordance with conventional methods.

一実施形態において、ペルオキシダーゼ含有培養液からペルオキシダーゼを精製して利用することが好ましい。精製方法としては、例えば、減圧濃縮、膜濃縮、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウムなどの塩析処理、親水性有機溶媒、例えばメタノール、エタノール、アセトンなどによる分別沈殿、加温処理や等電点処理、吸着剤或いはゲル濾過剤などによるゲル濾過、吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー等の処理を挙げることができる。In one embodiment, it is preferable to purify peroxidase from a peroxidase-containing culture solution and use it. Examples of purification methods include vacuum concentration, membrane concentration, salting out with ammonium sulfate, sodium sulfate, etc., fractional precipitation with a hydrophilic organic solvent such as methanol, ethanol, acetone, etc., heating treatment, isoelectric point treatment, gel filtration with an adsorbent or gel filtration agent, adsorption chromatography, ion exchange chromatography, hydrophobic interaction chromatography, etc.

一実施形態において、クリプトコッカス属菌変異株を宿主として生産される西洋ワサビ由来のペルオキシダーゼは、西洋ワサビが生産するペルオキシダーゼと同等の特性を有する。ここで、特性には、糖鎖を含む分子量、至適活性温度、至適活性pH、温度安定性、pH安定性、及びKm値などが含まれる。例えば、クリプトコッカス属菌変異株を宿主として生産される西洋ワサビ由来のペルオキシダーゼは、その糖鎖を含む分子量(SDS-PAGEで測定)は約45kDaであり、至適活性温度は約45℃であり、至適活性pHは約6.5であり、50℃以下の温度で安定であり、pH5.0~10.0で安定である。一実施形態において、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼは、配列番号11のアミノ酸配列を有することが好ましい。配列番号11のアミノ酸配列は、分泌シグナルペプチド及び液胞滞留シグナルペプチドを含まない。In one embodiment, the horseradish peroxidase produced using a Cryptococcus mutant as a host has properties equivalent to those of the peroxidase produced by horseradish. Here, the properties include the molecular weight including the glycan, the optimum activity temperature, the optimum activity pH, the temperature stability, the pH stability, and the Km value. For example, the horseradish peroxidase produced using a Cryptococcus mutant as a host has a molecular weight including the glycan (measured by SDS-PAGE) of about 45 kDa, an optimum activity temperature of about 45° C., an optimum activity pH of about 6.5, and is stable at temperatures below 50° C. and at a pH of 5.0 to 10.0. In one embodiment, the horseradish peroxidase preferably has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 11. The amino acid sequence of SEQ ID NO: 11 does not include a secretory signal peptide and a vacuolar retention signal peptide.

以下、実施例により本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。The present invention will be described in further detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these.

試験1.Cryptococcus sp.S-2株の糖鎖合成遺伝子(ALG3遺伝子、ALG11遺伝子、OCH1遺伝子)の取得
1-1.Cryptococcus sp.S-2株ゲノムDNAの調製
50mlのYM培地(酵母エキス0.3%、麦芽エキス0.3%、ポリペプトン0.5%、グルコース1.0%)を500mL坂口フラスコに入れ、オートクレーブで滅菌し、培地を調製した。予めYMプレート培地で復元したCryptococcus sp.S-2株をYM培地に一白金耳植菌し、25℃、180rpmで2日間振とう培養し、ミラクロス(メルク社製)により濾過することで菌体を取得した。取得した菌体を液体窒素中で凍結破砕し、5mlのフェノール:クロロフォルム:イソアミルアルコール(25:24:1、pH7.2)の混合液を加え、十分に懸濁した後、室温にて3000rpm20分遠心し、水層約4mlを試料とした。本試料を、MagExtoractor―PlantGenome-(東洋紡製)を用いてゲノムDNAを取得した。
Test 1. Acquisition of sugar chain synthesis genes (ALG3 gene, ALG11 gene, OCH1 gene) of Cryptococcus sp. S-2 strain 1-1. Preparation of Cryptococcus sp. S-2 strain genomic DNA 50 ml of YM medium (0.3% yeast extract, 0.3% malt extract, 0.5% polypeptone, 1.0% glucose) was placed in a 500 mL Sakaguchi flask and sterilized by autoclave to prepare a medium. Cryptococcus sp. S-2 strain, which had been restored in advance with YM plate medium, was inoculated into the YM medium with a platinum loop, cultured with shaking at 25 ° C. and 180 rpm for 2 days, and filtered with Miracloth (Merck Co., Ltd.) to obtain the bacterial cells. The obtained cells were freeze-fractured in liquid nitrogen, 5 ml of a mixture of phenol:chloroform:isoamyl alcohol (25:24:1, pH 7.2) was added, thoroughly suspended, and centrifuged at 3000 rpm for 20 minutes at room temperature, and about 4 ml of the aqueous layer was used as a sample. Genomic DNA was extracted from this sample using MagExtractor-PlantGenome- (manufactured by Toyobo).

1-2.Cryptococcus sp.S-2株ゲノム配列の決定
1-1.で取得したゲノムDNAをNextera XT Sample prep kit(イルミナ社製)を用いて断片化し、タグメンテーションを実施した。タグメンテーションした断片化されたゲノムDNAをMiseq Reagent kit v2 300サイクル(イルミナ社)を使用して、フローセル上にクラスタリングし、Miseq(イルミナ社)を用いてデータ取得を実施した。取得したFASTQファイルを元に、CLC GENOMICS Workbench Ver7.5を使用し定法にそってデノボアッセンブルを行うことで、Cryptococcus sp.S-2株のホールゲノム情報を取得した。
1-2. Determination of genome sequence of Cryptococcus sp. S-2 strain The genomic DNA obtained in 1-1 was fragmented using Nextera XT Sample prep kit (manufactured by Illumina), and tagmentation was performed. The tagmented fragmented genomic DNA was clustered on a flow cell using Miseq Reagent kit v2 300 cycles (Illumina), and data acquisition was performed using Miseq (Illumina). Based on the obtained FASTQ file, de novo assembly was performed according to the standard method using CLC GENOMICS Workbench Ver7.5 to obtain whole genome information of Cryptococcus sp. S-2 strain.

1-3.Cryptococcus sp.S-2株由来糖鎖合成遺伝子(ALG3遺伝子、ALG11遺伝子、OCH1遺伝子)の取得
1-2で取得したホールゲノム情報をもとに、既存の麹菌由来糖鎖合成遺伝子をQueryとしてBLASTサーチを実施し、ALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子の塩基配列を同定した。ALG3遺伝子の塩基配列(配列番号1)並びにゲノムDNA上のその上流及び下流の塩基配列を図1に示す。ALG11遺伝子(配列番号2)並びにゲノムDNA上のその上流及び下流の塩基配列を図2に示す。OCH1遺伝子(配列番号3)並びにゲノムDNA上のその上流及び下流の塩基配列を図3に示す。
1-3. Acquisition of sugar chain synthesis genes (ALG3 gene, ALG11 gene, OCH1 gene) derived from Cryptococcus sp. S-2 strain Based on the whole genome information acquired in 1-2, a BLAST search was performed using existing sugar chain synthesis genes derived from Aspergillus oryzae as a query, and the base sequences of the ALG3 gene, ALG11 gene, and OCH1 gene were identified. The base sequence of the ALG3 gene (SEQ ID NO: 1) and its upstream and downstream base sequences on the genomic DNA are shown in FIG. 1. The ALG11 gene (SEQ ID NO: 2) and its upstream and downstream base sequences on the genomic DNA are shown in FIG. 2. The OCH1 gene (SEQ ID NO: 3) and its upstream and downstream base sequences on the genomic DNA are shown in FIG. 3.

試験2.糖鎖合成酵素遺伝子破壊株の取得
組換えペルオキシダーゼ生産菌株であるCryptococcus sp.OC106株を取得した育種過程を図4に示す。まずCryptococcus sp.S-2株を紫外線照射による変位処理に供し、ウラシル要求性となったCryptococcus sp.U5株を取得した。Cryptococcus sp.U5株に対し、特開2015-100327に記載されたPop in-Pop out法によってADE1遺伝子を除去し、Cryptococcus sp.A1U5株を取得した。Cryptococcus sp.A1U5株に対し、相同組換え効率を高めるためにウラシルマーカーをターゲットとしてKU70遺伝子をPop in-Pop out法によって除去し、Cryptococcus sp.AK223株を取得した。Cryptococcus sp.AK223に対し、アデニンマーカーをターゲットとして西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼ遺伝子をPop in法によって導入し、Cryptococcus sp.ADE1-PEO株を取得した。Cryptococcus sp.ADE1-PEO株に対し、ALG3遺伝子及びALG11遺伝子をウラシルマーカーをターゲットとしてPop in-Pop out法によって除去し、Cryptococcus sp.AK223(Δalg3、Δalg11)株を取得した。Cryptococcus sp.AK223(Δalg3、Δalg11)株に対し、紫外線照射による変異処理を行って、ペルオキシダーゼの生産性を指標にして、Cryptococcus sp.3u-4P11G株を取得した。Cryptococcus sp.3u-4P11G株に対して、ペルオキシダーゼに付与される糖鎖含有量を指標に、OCH1遺伝子をウラシルマーカーをターゲットとしてPop in法によって破壊し、Cryptococcus sp.OC106株を取得した。
Test 2. Acquisition of a glycan synthesis enzyme gene disruptant The breeding process for acquiring the recombinant peroxidase producing strain, Cryptococcus sp. OC106, is shown in FIG. 4. First, the Cryptococcus sp. S-2 strain was subjected to a mutation treatment by ultraviolet irradiation to obtain the Cryptococcus sp. U5 strain, which became uracil auxotrophic. The ADE1 gene was removed from the Cryptococcus sp. U5 strain by the Pop in-Pop out method described in JP 2015-100327 A to obtain the Cryptococcus sp. A1U5 strain. Cryptococcus sp. In order to increase the efficiency of homologous recombination, the KU70 gene was removed from the A1U5 strain by the Pop in-Pop out method using a uracil marker as a target, and the AK223 strain was obtained. The horseradish peroxidase gene was introduced into the AK223 strain by the Pop in method using an adenine marker as a target, and the ADE1-PEO strain was obtained. The ALG3 gene and the ALG11 gene were removed from the ADE1-PEO strain by the Pop in-Pop out method using a uracil marker as a target, and the AK223 strain was obtained. AK223 (Δalg3, Δalg11) strain was obtained. Cryptococcus sp. AK223 (Δalg3, Δalg11) strain was subjected to a mutation treatment by ultraviolet irradiation, and the productivity of peroxidase was used as an indicator to obtain Cryptococcus sp. 3u-4P11G strain. For Cryptococcus sp. 3u-4P11G strain, the OCH1 gene was disrupted by the Pop-in method using a uracil marker as a target, and the Cryptococcus sp. OC106 strain was obtained, using the sugar chain content imparted to peroxidase as an indicator.

試験3.組換えペルオキシダーゼの取得
Cryptococcus sp.OC106株をSC(-ura)寒天培地(1.34% Yeast Nitrogen Base w/o Amino acids、0.154%-ura DO supplement、4% D-Glucose、3%寒天粉末)で25℃、3日間培養し、コロニーを取得した。得られたコロニーを60mL液体培地(1%グルファイナル、0.3%バクトイーストエキストラクト、0.5%バクトペプトン、0.3%マルトエキストラクト、0.04%アデアカノールLG-126、0.002%テトラサイクリン塩酸塩)で25℃、48hr培養し、種培養液とした。種培養液を10L容ジャーファーメンターを用いて、生産培地(7%ミーストP1G、0.011%硫酸第一鉄、0.035%ヘムロン2HiWS、0.04%アデカノールLG-126、4.0%キシロース、0.002%テトラサイクリン塩酸塩、50%キシロースを6mL/hrで流加)で25℃、6日間培養した。培養菌体をろ過した後、培養上清を粗酵素溶液として取得した。
Test 3. Obtaining recombinant peroxidase Cryptococcus sp. OC106 strain was cultured on SC (-ura) agar medium (1.34% Yeast Nitrogen Base w/o Amino acids, 0.154%-ura DO supplement, 4% D-Glucose, 3% agar powder) at 25 ° C. for 3 days to obtain colonies. The obtained colonies were cultured in 60 mL liquid medium (1% Glufinal, 0.3% Bacto Yeast Extract, 0.5% Bacto Peptone, 0.3% Malt Extract, 0.04% Adecanol LG-126, 0.002% Tetracycline Hydrochloride) at 25 ° C. for 48 hours to obtain a seed culture solution. The seed culture was cultured in a 10 L jar fermenter in a production medium (7% Meest P1G, 0.011% ferrous sulfate, 0.035% Hemron 2HiWS, 0.04% Adekanol LG-126, 4.0% xylose, 0.002% tetracycline hydrochloride, 50% xylose fed at 6 mL/hr) at 25° C. for 6 days. The cultured cells were filtered, and the culture supernatant was obtained as a crude enzyme solution.

上記の粗酵素溶液から、以下のステップ(1)~(4)により、組換えペルオキシダーゼを単離精製した。
(1)濃縮・脱塩
粗酵素溶液を分画分子量100000の限界濾過膜を透過させ、さらに、分画分子量30000の限界濾過膜で濃縮し、10mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)に置換して、粗酵素濃縮液を得た。
The recombinant peroxidase was isolated and purified from the above crude enzyme solution by the following steps (1) to (4).
(1) Concentration and desalting The crude enzyme solution was passed through an ultrafiltration membrane with a molecular weight cutoff of 100,000, and further concentrated using an ultrafiltration membrane with a molecular weight cutoff of 30,000. The solution was then replaced with 10 mM sodium acetate buffer (pH 4.5) to obtain a crude enzyme concentrate.

(2)SPセファロース(GEヘルスケア社製)による精製
10mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)で予め平衡化させたSP-sepharose FastFlowカラムに粗酵素濃縮液を通液して、酵素を吸着させた。カラムを同緩衝液で洗浄したのち、同緩衝液から100mMの塩化ナトリウムを含む10mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)へのグラジエント溶出法で酵素を溶出させて、活性画分を回収した。
(2) Purification by SP Sepharose (GE Healthcare) The crude enzyme concentrate was passed through an SP-Sepharose FastFlow column pre-equilibrated with 10 mM sodium acetate buffer (pH 4.5) to adsorb the enzyme. After washing the column with the same buffer, the enzyme was eluted by gradient elution from the same buffer to 10 mM sodium acetate buffer (pH 4.5) containing 100 mM sodium chloride, and active fractions were collected.

(3)Octyl-sepharose FastFlow(GEヘルスケア社製)による精製
活性画分を、60%硫酸アンモニウム飽和(pH4.5)になるように調整後、遠心分離し、上清を得た。60%飽和硫酸アンモニウムを含む10mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)で予め平衡化させたOctyl-sepharose FastFlowカラムにこの上清を通液して、酵素を吸着させた。カラムを同緩衝液で洗浄したのち、同緩衝液から10mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)へのグラジエント溶出法で酵素を溶出させて、活性画分を回収した。
(3) Purification by Octyl-sepharose FastFlow (GE Healthcare) The active fraction was adjusted to 60% ammonium sulfate saturation (pH 4.5), and then centrifuged to obtain a supernatant. The supernatant was passed through an Octyl-sepharose FastFlow column that had been pre-equilibrated with 10 mM sodium acetate buffer (pH 4.5) containing 60% saturated ammonium sulfate to adsorb the enzyme. After washing the column with the same buffer, the enzyme was eluted by gradient elution from the same buffer to 10 mM sodium acetate buffer (pH 4.5), and the active fraction was collected.

(4)濃縮・脱塩
活性画分を分画分子量10000の限界濾過膜で濃縮し、イオン交換水に置換した。
(4) Concentration and desalting The active fraction was concentrated using an ultrafiltration membrane with a molecular weight cutoff of 10,000, and the concentrate was replaced with ion-exchanged water.

試験4.酵素特性評価
試験3で精製した組換えペルオキシダーゼの酵素の特性を評価した。比較対照として、西洋ワサビ由来の野生型ペルオキシダーゼ(東洋紡社製PEO―302)についても同様に特性を評価した。
Test 4. Evaluation of Enzyme Characteristics The enzymatic characteristics of the recombinant peroxidase purified in Test 3 were evaluated. As a comparative control, the characteristics of wild-type peroxidase derived from horseradish (PEO-302, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) were also evaluated in the same manner.

ペルオキシダーゼ活性の測定方法
試験管に1.5mlの1mMABTS/100mM酢酸ナトリウムバッファー(pH4.5)と1.5mlの5.8mM H水溶液の混合溶液を調製し、25℃で約5分間予備加温する。この反応液に(50mMリン酸緩衝液(pH6.0)/0.1%Triton-X100)で適宜希釈したペルオキシダーゼ酵素溶液0.1mlを添加し緩やかに混和後、水を対象に25℃に制御された分光光度計で、405nmの吸光度変化を5分記録し、直線部分から1分間あたりの吸光度変化(ΔODtest)を測定する。盲検はPOD溶液の代わりにペルオキシダーゼを溶解、希釈する溶液を試薬混液に加えて、同様に1分間あたりの吸光度変化(ΔODblank)を測定する。これらの値から以下の式に従ってペルオキシダーゼ活性を求める。ここで、ペルオキシダーゼ活性における1単位(U)は、pH4.5、25℃条件下で1分間に1マイクロモルのABTSを酸化する酵素量として定義している。

U/ml=(ΔODtest-ΔODblank)×希釈倍率×3.1/(34.7×0.1×1.0)

なお、式中の3.1は反応試薬+酵素溶液の液量(ml)、34.7は本活性測定条件におけるミリモル吸光係数(cm/マイクロモル)、0.1は酵素溶液の液量(ml)、1.0はセルの光路長(cm)を示す。
Method for measuring peroxidase activity: Prepare a mixed solution of 1.5 ml of 1 mM ABTS/100 mM sodium acetate buffer (pH 4.5) and 1.5 ml of 5.8 mM H 2 O 2 aqueous solution in a test tube, and preheat at 25°C for about 5 minutes. Add 0.1 ml of peroxidase enzyme solution appropriately diluted with (50 mM phosphate buffer (pH 6.0)/0.1% Triton-X100) to this reaction solution, gently mix, and then record the absorbance change at 405 nm for 5 minutes using a spectrophotometer controlled at 25°C for water, and measure the absorbance change per minute (ΔOD test ) from the linear portion. For the blank test, add a solution for dissolving and diluting peroxidase to the reagent mixture instead of the POD solution, and measure the absorbance change per minute (ΔOD blank ) in the same manner. From these values, calculate the peroxidase activity according to the following formula. Here, one unit (U) of peroxidase activity is defined as the amount of enzyme that oxidizes 1 μmole of ABTS per minute under conditions of pH 4.5 and 25° C.

U/ml=(ΔOD test −ΔOD blank )×dilution ratio×3.1/(34.7×0.1×1.0)

In the formula, 3.1 represents the volume (ml) of the reaction reagent + enzyme solution, 34.7 represents the millimolar absorption coefficient ( cm2 /micromole) under these activity measurement conditions, 0.1 represents the volume (ml) of the enzyme solution, and 1.0 represents the optical path length (cm) of the cell.

4-1.分子量
Nu-PAGE 4-12% Bis-Tris Gel(Invitrogen社製)を用いたSDS-ポリアクリルアミドゲル電気動により、各精製酵素の分子量を求めた。泳動サンプルは以下の通りである。
レーン1:分子量マーカー(Thermo Sientific社製、Benchmark Protein Ladder)
レーン2:PEO-302(東洋紡社製、西洋ワサビ由来の野生型ペルオキシダーゼ精製酵素)
レーン3:rPEO(組換えペルオキシダーゼ精製酵素、ADE1-PEO株由来)
レーン4:rPEO(組換えペルオキシダーゼ精製酵素、Cryptococcus sp.OC106株由来)
The molecular weight of each purified enzyme was determined by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis using Nu-PAGE 4-12% Bis-Tris Gel (Invitrogen). The electrophoretic samples are as follows:
Lane 1: Molecular weight marker (Thermo Scientific, Benchmark Protein Ladder)
Lane 2: PEO-302 (Toyobo Co., Ltd., purified wild-type peroxidase enzyme derived from horseradish)
Lane 3: rPEO (recombinant peroxidase purified enzyme, derived from ADE1-PEO strain)
Lane 4: rPEO (recombinant peroxidase purified enzyme, derived from Cryptococcus sp. OC106 strain)

図5に示すとおり、Cryptococcus sp.OC106株由来の組換えペルオキシダーゼの糖鎖を含んだ分子量は約45kDaであり、西洋ワサビ由来の野生型ペルオキシダーゼと同等の分子量を有していることが明らかとなった。一方で糖鎖合成遺伝子を破壊していないCryptococcus sp.ADE1-PEO株由来の組換えペルオキシダーゼの糖鎖を含んだ分子量は約55kDaであり、過剰な糖鎖が付着して高分子量化している可能性が示唆された。As shown in Figure 5, the molecular weight including the glycan of the recombinant peroxidase derived from Cryptococcus sp. OC106 strain was approximately 45 kDa, which was found to be equivalent to the molecular weight of wild-type peroxidase derived from horseradish. On the other hand, the molecular weight including the glycan of the recombinant peroxidase derived from Cryptococcus sp. ADE1-PEO strain, in which the glycan synthesis gene was not destroyed, was approximately 55 kDa, suggesting the possibility that excess glycan had been attached to increase the molecular weight.

4-2.至適温度
20℃から70℃における酵素活性を測定した。その結果は、図6に示すとおり、西洋ワサビ由来の野生型ペルオキシダーゼとCryptococcus sp.OC106株由来の組換えペルオキシダーゼは共に至適温度は45℃であった。
The enzyme activity was measured at 20° C. to 70° C. As a result, as shown in FIG. 6, the optimum temperature for both the wild-type peroxidase derived from horseradish and the recombinant peroxidase derived from Cryptococcus sp. OC106 strain was 45° C.

4-3.至適pH
西洋ワサビ由来の野生型ペルオキシダーゼとCryptococcus sp.OC106株由来の組換えペルオキシダーゼを、それぞれ100mM酢酸緩衝液(pH3.0~6.0)、100mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.0~8.0)、で1U/ml濃度に調製した後、相対活性を算出した。その結果、図7に示すとおり、西洋ワサビ由来の野生型ペルオキシダーゼとCryptococcus sp.OC106株由来の組換えペルオキシダーゼの至適pHは共にpH6.5の範囲であった。
4-3. Optimal pH
The wild-type peroxidase derived from horseradish and the recombinant peroxidase derived from Cryptococcus sp. OC106 were dissolved in 100 mM acetate buffer (pH 3.0-6.0) and 100 mM potassium phosphate buffer (pH 6.0-8.0), respectively. The relative activity was calculated after adjusting the concentration to 1 U/ml with 500 mL of water. As a result, as shown in FIG. 7, the optimal pH of the wild-type peroxidase derived from horseradish and the recombinant peroxidase derived from Cryptococcus sp. The pH was in the range of 6.5.

4-4.熱安定性
西洋ワサビ由来の野生型ペルオキシダーゼとCryptococcus sp.OC106株由来の組換えペルオキシダーゼを、それぞれ50mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.0)で2U/ml濃度に調製し、37℃~80℃の温度で10分間処理し、残存活性を算出した。その結果、図8に示すとおり、西洋ワサビ由来の野生型ペルオキシダーゼとCryptococcus sp.OC106株由来の組換えペルオキシダーゼは共に50℃まで90%以上の活性を維持していた。
4-4. Thermal stability Horseradish wild-type peroxidase and Cryptococcus sp. OC106 recombinant peroxidase were each prepared in 50 mM potassium phosphate buffer (pH 6.0) at a concentration of 2 U/ml, and treated at temperatures of 37° C. to 80° C. for 10 minutes to calculate the residual activity. As a result, as shown in FIG. 8, both horseradish wild-type peroxidase and Cryptococcus sp. OC106 recombinant peroxidase maintained 90% or more of activity up to 50° C.

4-5.pH安定性
西洋ワサビ由来の野生型ペルオキシダーゼとCryptococcus sp.OC106株由来の組換えペルオキシダーゼを、それぞれ100mM酢酸緩衝液(pH3.5~6.0)、100mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.5~8.0)、100mMグリシン-NaOH緩衝液(pH9.0~12.0)、で2U/ml濃度に調製し、25℃で20時間処理し、残存活性を算出した。その結果、図9に示すとおり、西洋ワサビ由来の野生型ペルオキシダーゼとCryptococcus sp.OC106株由来の組換えペルオキシダーゼは共にpH5.0~10.0の範囲で90%以上の活性を維持していた。
4-5. pH Stability The wild-type peroxidase derived from horseradish and the recombinant peroxidase derived from Cryptococcus sp. OC106 strain were prepared at a concentration of 2 U/ml in 100 mM acetate buffer (pH 3.5-6.0), 100 mM potassium phosphate buffer (pH 6.5-8.0), and 100 mM glycine-NaOH buffer (pH 9.0-12.0), respectively, and treated at 25° C. for 20 hours, and the residual activity was calculated. As a result, as shown in FIG. 9, both the wild-type peroxidase derived from horseradish and the recombinant peroxidase derived from Cryptococcus sp. OC106 strain maintained 90% or more of activity in the pH range of 5.0 to 10.0.

4-6.過酸化水素に対するKm値
過酸化水素の濃度を適宜調整して、各精製酵素のKm値を算出した。結果、図10に示すとおり、西洋ワサビ由来の野生型ぺルオキシダーゼのKm値は1.5mMに対して、Cryptococcus sp.OC106株由来組換えペルオキシダーゼのKm値は1.6mMあり同等であった。
4-6. Km value for hydrogen peroxide The Km value of each purified enzyme was calculated by appropriately adjusting the concentration of hydrogen peroxide. As a result, as shown in Figure 10, the Km value of the wild-type peroxidase derived from horseradish was 1.5 mM, while the Km value of the recombinant peroxidase derived from Cryptococcus sp. OC106 strain was 1.6 mM, which was equivalent.

4-7.キット評価
25mM PIPES-NaOH(pH7.5)でCryptococcus sp.OC106株由来の組換えペルオキシダーゼと西洋ワサビ由来の野生型ペルオキシダーゼを10U/mLに調製した後、4℃、1週間および37℃、3週間で保存した。その後、下記の試薬を調製し、5mg/dLクレアチニンを測定した。
OC106-derived recombinant peroxidase and horseradish-derived wild-type peroxidase were adjusted to 10 U/mL with 25 mM PIPES-NaOH (pH 7.5) and then stored at 4° C. for 1 week and at 37° C. for 3 weeks. Then, the following reagents were prepared and 5 mg/dL creatinine was measured.

<第一試薬>
25mM PIPES-NaOH(pH7.5)
0.39g/dL EDTA/3Na
3.3g/dL NaCl
1.0g/dL トリトンX-100
50U/mL クレアチンアミジノヒドロラーゼ (東洋紡社製CRH-221)
12U/mL ザルコシンオキシダーゼ (東洋紡社製SAO-351)
<First Reagent>
25 mM PIPES-NaOH (pH 7.5)
0.39g/dL EDTA/3Na
3.3 g/dL NaCl
1.0 g/dL Triton X-100
50 U/mL creatine amidinohydrolase (Toyobo CRH-221)
12 U/mL sarcosine oxidase (Toyobo SAO-351)

<第二試薬>
25mM PIPES-NaOH(pH7.5)
0.25g/dL NaN3
0.045g/dL Potassium Ferrocyanade
1.0g/dL トリトンX-100
300U/mLクレアチニンアミドヒドロラーゼ(東洋紡社製CNH-311)
0.0~1.2U/mLペルオキシダーゼ
<Second Reagent>
25 mM PIPES-NaOH (pH 7.5)
0.25g/dL NaN3
0.045g/dL Potassium Ferrocyanide
1.0 g/dL Triton X-100
300 U/mL creatinine amide hydrolase (Toyobo CNH-311)
0.0-1.2 U/mL peroxidase

日立7060形自動分析機を用いた。試料6μLに第一試薬270μLを添加し、37℃にて5分間インキュベーションし、第一反応とした。その後、第二試薬90μLを添加し5分間インキュベーションし、第ニ反応とした。第一反応および第二反応の吸光度を液量補正した各吸光度の差をとる2エンドポイント法で546nmにおける吸光度を測定した。結果、各酵素を4℃、1週間保存した後に調製したクレアチニン試薬を用いてクレアチニンを測定した際の反応曲線は、図11Aに示すとおり同等であった。また各酵素を37℃、3週間保存した後に調製したクレアチニン試薬を用いた場合も11Bに示すとおり反応曲線は同等であった。A Hitachi 7060-type automatic analyzer was used. 270 μL of the first reagent was added to 6 μL of sample and incubated at 37° C. for 5 minutes to prepare the first reaction. Then, 90 μL of the second reagent was added and incubated for 5 minutes to prepare the second reaction. The absorbance at 546 nm was measured using a two-endpoint method in which the absorbance of the first reaction and the second reaction were corrected for the liquid volume and the difference in absorbance was taken. As a result, the reaction curves when creatinine was measured using the creatinine reagent prepared after storing each enzyme at 4° C. for 1 week were equivalent as shown in FIG. 11A. The reaction curves were also equivalent when the creatinine reagent prepared after storing each enzyme at 37° C. for 3 weeks was used, as shown in FIG. 11B.

このことから西洋ワサビ由来の野生型ペルオキシダーゼとCryptococcus sp.OC106株由来の組換えペルオキシダーゼは同等の性能を有していると考える。Based on this, we believe that the wild-type peroxidase derived from horseradish and the recombinant peroxidase derived from Cryptococcus sp. OC106 strain have equivalent performance.

Claims (4)

ALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子が破壊され、且つ配列番号10の塩基配列と90%以上の同一性を有する西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子で形質転換されている、クリプトコッカス属菌変異株。 A mutant strain of the genus Cryptococcus in which the ALG3 gene, the ALG11 gene, and the OCH1 gene have been disrupted and which has been transformed with a gene encoding a horseradish-derived peroxidase having 90% or more identity to the base sequence of SEQ ID NO: 10. クリプトコッカス属菌のALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子を破壊すること、及び配列番号10の塩基配列と90%以上の同一性を有する西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子でクリプトコッカス属菌を形質転換することを含む、クリプトコッカス属菌変異株を製造する方法。 A method for producing a mutant strain of Cryptococcus, comprising disrupting the ALG3 gene, ALG11 gene, and OCH1 gene of Cryptococcus, and transforming Cryptococcus with a gene encoding a horseradish peroxidase having 90% or more identity to the base sequence of SEQ ID NO: 10. クリプトコッカス属菌のALG3遺伝子、ALG11遺伝子、及びOCH1遺伝子を破壊することを含み、前記クリプトコッカス属菌が配列番号10の塩基配列と90%以上の同一性を有する西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼをコードする遺伝子で形質転換されている、クリプトコッカス属菌変異株を製造する方法。 A method for producing a mutant strain of Cryptococcus, comprising disrupting the ALG3 gene, the ALG11 gene, and the OCH1 gene of Cryptococcus, wherein the Cryptococcus is transformed with a gene encoding a horseradish-derived peroxidase having 90% or more identity to the base sequence of SEQ ID NO: 10. 請求項1に記載のクリプトコッカス属菌変異株を培養することを含む、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼを製造する方法。 A method for producing horseradish peroxidase, comprising culturing the mutant strain of Cryptococcus sp. according to claim 1.
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