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JPH01300889A - 形質転換体及びこれを用いるMTGaseの製造法 - Google Patents

形質転換体及びこれを用いるMTGaseの製造法

Info

Publication number
JPH01300889A
JPH01300889A JP13200088A JP13200088A JPH01300889A JP H01300889 A JPH01300889 A JP H01300889A JP 13200088 A JP13200088 A JP 13200088A JP 13200088 A JP13200088 A JP 13200088A JP H01300889 A JPH01300889 A JP H01300889A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mtgase
plasmid
escherichia coli
recombinant
dna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13200088A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Ikura
伊倉 宏司
Ryuzo Sasaki
隆造 佐々木
Hideo Chiba
千葉 英雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ajinomoto Co Inc
Original Assignee
Ajinomoto Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ajinomoto Co Inc filed Critical Ajinomoto Co Inc
Priority to JP13200088A priority Critical patent/JPH01300889A/ja
Publication of JPH01300889A publication Critical patent/JPH01300889A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はMTGaseをコードする遺伝子を含有するプ
ラスミドにより形質転換された微生物及び該微生物によ
るリコンビナントMTGaseの製造法に関する。
〈従来技術〉 モルモット肝トランスグルクミナーゼ(Protein
−glutamine:amine r −gluta
myltransferase。
EC2,3,2,13、以下TGaseと略する)はタ
ンパク質の修飾酵素の一つであり、Ca”依存性のアシ
ル転移酵素である。基質としては、アシル供与体として
ペプチド鎖中Gln残基のγ−カルボキシアミド基が、
アシル受容体としてアミン化合物の第1級アミノ基やペ
プチド鎖中Lys残基のε−アミノ基がそれぞれ反応す
る。
尚、反応機構は以下のとおりである。
+++ vr ; ==             り=        
     =0=υ       ロ: (j    
    (:): (Jl       1     
 1 t、、IA   み 0=0 即ち、この酵素が触媒する反応としては、ペプチド鎖中
Gin残基とペプチド鎖中Lys残基との間でのε−(
T−グルタミル)リジン架橋結合の形成、ペプチド鎖中
Gin残基へのアミン化合物の導入、あるいはアミン化
合物非存在下でのペプチド鎖中Gin残基の脱アミド反
応である。
このTGaseは多くの動物の様々な部位で見つけられ
ているが、この生理機能として知られているものはほと
んどがタンパク質問架橋形成反であり、血液凝固カスケ
ード反応の最終ステップであるフィブリンモノマーの架
橋重合による安定化、表皮組織の角質層における不溶性
タンパク質の形成、毛タンパクの架橋形成、などである
TGaseを利用すれば、蛋白質の生化学的研究、新し
い酸素反応系の形成や、再利用可能な補酵素誘導体−カ
ゼイン複合体の形成、さらには必須アミノ酸を導入する
ことによって食品蛋白質の栄養価を改善することができ
、従って大量入手する方法の開発が望まれている。
さて、現在TGaseを利用するにあたって良質な酵素
の給源としてモルモットの肝臓のTGase  (以下
MTGaseと略する)が用いられている。
しかしながら、MTGaseは質的には良好であるが、
モルモット肝臓が供給源であることより取得できる量が
限られていること、及び精製法が非常に複雑で収率が極
めて悪いこと、更にはモルモット自体が非常に高価であ
ることなどの欠点がある。従って、以前よりMTGas
eを大量に、しかも安価に更には簡便に生産する方法の
提供が望まれていた。
〈本発明が解決しようとする課題〉 本解明が解決しようとする課題は、遺伝子工学的手法を
用いて、微生物から大量に目的とするリコンビナントM
TGaseを生産する方法の提供にある。
〈本発明の課題を解決する為の手段〉 本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結
果、MTGaseをコードする遺伝子を含有するプラス
ミドにより形質転換された微生物を培養することにより
、目的とするリコンビナントMTGaseを多量に生産
せしめることができ、本発明を完成に至らしめた。
即ち、本発明は、MTGaseをコードする遺伝子を含
有するプラスミドにより形質転換された微生物及び該微
生物によるリコンビナントMTGaseの製造法である
本発明を以下に詳細に説明する。
MTGaseをコードするDNA配列及びMTGase
のアミノ酸配列を決定している(八gric、 Bio
l、 Chem、51(3)。
957−961真(1987年))これによると、MT
GaseをコードするDNAは、開始コドン(ATG)
 と690残基のアミノ酸からなるコドンを含むもので
ある(第2図r。また本酵素の分子量は76、620と
算定されている。さて、MTGaseを生産する微生物
の調製であるが、まず、MTGaseをコードする遺伝
子を微生物内で複製可能なプラスミドに組み込む。
この時、MTGaseをコードする遺伝子を発現ベクタ
ーのプロモーター配列下流に挿入すればよい。
組み込む方法は、プラスミドを適当な制限酵素で切断し
、その切断部位に、目的とするMT[;aseをコ−ド
する遺伝子を挿入し、接続すればよい。このようにして
得られた組み換えDNAを原核生物宿主に導入し、得ら
れた形質転換微生物の中からMTGaseを生産する株
を選べば良い。本発明において、組み換えDNAが導入
される微生物宿主としてはエシェリヒア・コリ、バチル
ス・ズブチリス等を用いることができるが、好ましくは
エシェリヒア・コリを用いるのが良い。
また、本発明に用いることができるエシェリヒア・コリ
用ベクターとしてはEKタイププラスミドベクター(リ
ラックス型)、EKタイププラスミドベクター(ストリ
ンジェント型)、λgtタイプファージベクター等々の
種々のベクターを用いることができる。
またプロモーターとしてはtrpプロモーター、Iac
プロモーターを初めとするエシェリヒア・コリ中で機能
するすべてのプロモーターが利用可能である。
組み換えDNAを用いた宿主細胞の形質転換には、通常
よく用いられる次の方法がある。エシェリヒア・コリの
如き原核生物が宿主の場合、このDNAを取り込むこと
の出来るコンピテント細胞は対数増殖期における細胞を
回収後、良く知られているCaC1,法によって形質転
換できる。形質転換反応液中にMgCj22又はRbC
Aを共存させれば形質転換効率は向上する。また宿主細
胞のプロトプラスト調製後形質転換させることも可能で
ある。
形質転換された微生物を培養する培地および培養方法は
通常の培地、方法でよい。すなわち培地としては炭素源
、窒素源、無機イオン、さらに必要に応じアミノ酸、ビ
タミン等の有機微量栄養素を含有する通常のものである
炭素源としてはグルコース、シュクロース等及びこれら
を含有する澱粉加水分解物、糖蜜等が用いられる。窒素
源としてアンモニアガス、アンモニア水、アンモニウム
塩、その他が使用できる。
より好ましくはペプトン、トリプトン、肉エキス、酵母
エキス等の天然素材なども使われる。
培養は好気的条件下で培地のpH及び温度を適宜調節し
つつ行なえば良い。
培養菌体より、リコンビナントMTGaseを採取する
には、通常以下のような方法で行えば良い。
即ち、培養菌体を冷却遠心機等で集菌した後、適当なバ
ッファーに懸濁し、超音波あるいはダイノミルなどで菌
体を破砕して抽出液を得る。この菌体抽出液を硫安沈澱
分画法、イオン交換クロマトグラフィー法、ゲル濾過法
、抗体カラム法などを行ってリコンビナントMTGas
eの精製標品が得られるわけである。
〔効 果〕
本発明はモルモットの肝臓が供給源である為に■少量し
かMTGaseを提供できない、■高価である、■精製
操作が非常に煩雑である等の従来法の欠点を解消し得る
画期的な方法である。換言すれば、本発明の方法を用い
ると、大量に、しかも、安く、更に、簡便にMTGas
eを提供し得るのである。
このようにして得られたリコンビナントMTGaseは
従来の天然型MTGaseと同様に、各種アミノ酸を食
品蛋白質に共有結合的に導入することにより、栄養価や
物性を改変することができる。また、本酵素は食品以外
の医薬品、化成品への応用も期待できる。
以下、本発明を実施例に従って説明する。
〔実施例1:発現プラスミドpKTG 1の構築〕本発
明者等は既にMTGaseの部分重複cDNAのクロー
ン5個を取得しており(第1国勢)、またこれを基にD
NA配列及びアミノ酸配列を決定している(第2国勢)
さて、まず第1図に示したプラスミドpi、TG 16
を含有するエシェリヒア・コ+JMC1061(以下、
E。
coli MC1061とする)及びプラスミドpLT
G21を含有するE、coli MC1061より以下
の方法に従ってプラスミドpLTG16及びプラスミド
pLTG21を抽出した。
即ち、培養液100mIlを遠心分離により菌体のみ集
め、50 mMTris−HCJ 、 pH7,5の5
n+j!に懸濁し一80℃に凍結後、融解して次にリゾ
チーム(最終濃度、2mg/m/)を加え”i’o’c
で10分間静置し、さらにEDTA (最終濃度0.1
M)を加え、0℃で10分間静置する。その後、Tri
tonX−100(最終濃度0.1%)を加えて0℃で
60分間静置する。ついで30.OOOrpm 、30
分間遠心分離し、その上清液を等量の水飽和フェノール
で処理する。その水層をさらに等量のクロロホルムで処
理し、その水層を抽出し、これに最終濃度20μg/m
/となるようにRNaseを加え、37℃で60分間イ
ンキュベートした。
その後0.2容の5MNaC1と1/3容のポリエチレ
ングリコールを加え、0℃に60分間静置後、10.0
0Orpm 20分間、遠心分離によりDNA沈殿を回
収する。
次にこの沈殿を3.8ml!の水に溶解し、4gのC5
C(lを加えて溶解後、10mg/mj!のEtBrの
200μlを加えて40,000rpm 、16時間、
20 ’Cで超遠心分画を行う。
遠心終了後、プラスミドDNA画分を抽出し、水飽和n
−ブタノールの1〜2容で4回抽出操作を行ってEtB
rを除く。その後nzo中で透析を行ってCsCj1!
を除去後、3M酢酸ソーダpH5,6の1/10容を加
え、さらに2容の冷エタノールを加えて、=20℃で一
晩静置する。このエタノール沈殿を遠心分離で集めて8
0%エタノール水溶液で洗浄後、よく乾燥し、この沈殿
物を50μlの1 mMEDTAを含む10mM Tr
is−tlcj!、 pH7,5に溶解しサンプルとし
た。
プラスミドpLTG16及びプラスミドpLTG21よ
りMTGase発現プラスミドpKTG 1を構築した
(第3及び4図)。以下に、その詳細を示した。
i)プラスミド LTG 1621Aの 築(イ)さて
、プラスミドpLTG16を制限酵素Bsm 1 s旧
ndI[[で切断し、アガロースゲル電気泳動分画によ
り大きい方のDNA断片を回収した。尚第3図及び第4
図において制限酵素で切断したDNA断片の内、使用し
たDNA断片は破線で示した。
(ロ)プラスミドpLTG21を制限酵素Bsm I及
びtlindll[で切断し、アガロースゲル電気泳動
分画により、約740bpのDNA断片を回収した。
(ハ)上記(イ)及び(ロ)で得たDNA断片をDNA
リガーゼを用いて連結させ、プラスミドpLTG162
1 Aを調製した。
ii)プラスミド LTG 1621Bの 築(イ)上
記i)で得たプラスミドpLTG1621 Aを制限酵
素Sal r及び旧ndI[[で切断し、アガロース電
気泳動分画により小さいDNA断片(約1440bp)
を回収した。
(ロ)プラスミドpLTG21を制限酵素旧ndI[I
及びEcoRrで切断し、アガロース電気泳動分画によ
り、小さいDNA断片(約740bp)を回収した。
(ハ)プラスミドpUc9(ファルマシア社製)を制限
酵素5alT及びEcoRIで切断し、アガロース電気
泳動分画により、大きなりNΔ断片を回収した。
(ニ)上記(イ)、(ロ)、(ハ)で得たDNA断片を
DNAリガーゼで連結させて、プラスミドpLTG16
21 Bを構築した。
iii )プラスミドUTG 1の 築(イ)上記ii
)で得たプラスミドpLTG1621 Bを制限酵素N
co I及びBstEIIで切断し、アガロース電気泳
動分画により約370bpのDNA断片を回収した。
(ロ)上記ii)で得たプラスミドpLTG1621 
Bを制限酵素BstEn及びSal Iで切断し、アガ
ロース電気泳動分画により小さい方のDNA断片(約1
700bp)を回収した。
(ハ)プラスミドpuc 1)BN (京大、ウィルス
研牧先生より分譲された)を制限酵素、Nco I及び
5alTで切断し、アガロース電気泳動分画により、大
きい方のDNA断片を回収した。
(ニ)前記(イ)、(ロ)、(ハ)で得たDNA断片を
DNAリガーゼにより連結させてプラスミドρUTG 
1を構築した。
iv)プラスミドにTGIの構築 (イ)上記iii )で得たプラスミドpUTG iを
制限酵素Nco I及びBstEIIで切断し、アガロ
ース電気泳動分画により約a7obpのDNA断片を回
収した。
(ロ)上記iii )で得たプラスミドpurc 1を
制限酵素BstEII及びPs目で切断し、アガロース
電気泳動分画により小さい方のDNA断片(約1700
bp)を回収した。
(ハ) trcプロモーター(trpプロモーター及び
lacプロモーターの融合したもの)及びアンピシリン
抵抗性を有するプラスミドpKK233−2(ファルマ
シア社!!りを制限酵素Nco I及びPstIで切断
し、アガロース電気泳動分画により、大きなりNA断片
を回収した。
(ニ)上記(イ)、(ロ)、(ハ)で得たDNA断片を
DNA リガーゼを用いて連結させてMTGase発現
プラスミドpKTG 1を構築した。
即ち、以上の操作を処することにより、2種類の重複す
るcDNAを有するプラスミドpLTG16及びpLT
G21からMTGaseをコードする全DNA配列(開
始コドンATGから終止コドンTAAまで)を含有する
プラスミドpKTG 1を構築したわけである。
〔実施例2 大腸菌によるリコンビナントMTGase
の生産〕 i)実施例1で作成した プラスミドpKTG 1を保持するエシェリヒア・コ’
JJM103株(FERM  p−10008)を50
.cog/m!!アンピシリンを含む2YT培地(1,
6%バタトトリプトン、1.0%酵母エキス、1.0%
Na(/!、pH6,7)1.Off中で37℃、12
時間培養した。
その後、誘4剤として、イソプロピルチオガラクトシド
(IPTG) 0.2 m 1添加して5時間培養した
培養菌体を遠心分離により集菌し、0.15M KCZ
2 mM EDTA、 0.2 mM DTTを含む゛
20mMトリスー塩酸緩衝液(pH7,5)で洗浄した
後、同じ緩衝液30w+1に懸濁した。
この集菌菌体の一部をとり、1%SO3で溶菌し、その
抽出液の1部を5OS−ポリアクリルアミドゲル電気泳
動に供した。コントロールとして、モルモット肝より精
製したMTGase標品及びプラスミドpKK233−
2で形質転換されたエシェリヒア・コリJM103株を
用いた。
この電気泳動したアクリルアミドゲルをニトロセルロー
ス膜に写しとり、抗MTGase抗体で反応させた後に
パーオキシダーゼを結合した2次抗体と反応させた。こ
のウェスタンブロッティングの結果は第5図に示した。
これからも分るようにプラスミドpKTG 1を含有す
るエシェリヒア・コリJM103株(FERM P −
10008)は菌体内にリコンビナントMTGaseを
生産していた。
ii)上記i)により菌体内にMTGase蛋白が生産
されていることをif t=したので、このリコンビナ
ントMTGaseを以下の方法で菌体より抽出した。即
ち、上述の懸濁液にソニック処理(20キロサイクル、
300秒)を行ない、抽出した。
この抽出液はトランスグルタミナーゼ活性を示した(第
6図)。尚、コントロールとして、プラスミドpKK2
33−2で形質転換したエシェリヒア・コリJM103
株より同様の方法で抽出した抽出液を用いた。
第6図より分るようにMTGaseはCa2+依存性酵
素であるので、Ca”″が存在しないと、たとえFER
MP−16oθ?の抽出液であってもトランスグルタミ
ナーゼ活性は示さない。
尚、トランスグルタミナーゼ活性の測定は以下の方法で
行った。
5mg/n*アセチルα1−カゼイン、 0.13mM
〔3H〕プトレシン、50mM)リス−塩酸(pH7,
5) 。
5mM CaC12,10mM DTTおよび抽出液を
含む反応1(150μN)を37℃でインキュベートし
一定時間ごとに一定量、の反応液(20μl)をペーパ
ーディスク上でスポットする。未反応の〔3H〕プトレ
シンをトリクロール酢酸で洗浄した後に、ペーパーディ
スク上に固着したアセチルα、l−カゼインに取り込ま
れた放射能をシンチレーションカウンターで測定した。
(L、  Lorand  et  al、:  八n
a1.  Biochem、+  50+  623−
631 (1972))に基本的にしたがっている。
〔実施例3 モノクロナール抗体カラムによるリコンビ
ナントMTGaseの精製〕 実施例2ii)で得た抽出液30m1lを抗MTGas
eモノクロナール抗体カラム(1,4cmX6cm)に
アプライした。
TBSバッフy  (20mM)リス−塩酸(pH7,
5)、0.15M MC210,2mM DTT、 2
 mM IEDTA)100 mAで洗浄した後、溶出
バッフ7   (20mM NaHCO:+−NaOH
(pH10,4)  、0.4mM DTT、2mM 
EDTA  。
2M KCj2>  40m+2で目的とするリコンビ
ナントMTGaseを溶出した。
溶出液を20m1のカウンターバッファー(1Mトリス
−塩酸(pH7,5、0,4mM DTT、  2mM
 EDTA)で中和した。
その後、限外が過処理を行うことにより、精製リコンビ
ナントMTGaseを得た。
確認の為にSOS −PAGEを行ったところ均一なバ
ンドが得られた。この単離したリコンビナントMTGa
seのトランスグルタミナーゼ活性を測定すると、その
比活性は1690ユニット/mg X 10’であった
【図面の簡単な説明】
第1図は、MTGase CDNAの翻訳領域及び、各
遺伝子領域を含むクローンを示す。 第2図はMTGaseのアミノ酸配列及びMTGase
をコードするDNA配列を示す。 第3図はプラスミドpLrc1621 Bの構築図を示
す。 第4図はプラスミドpKTG 1の構築図を示す。 第5−図はプラスミドρKTG 1により形質転換させ
たエシェリヒア・コリJM103株(FERM P −
10008)のウェスタンブロッティングを示す。 第6図は培養したFERM P−10008抽出液のト
ランスグルタミナーゼ活性を示す。 第 TCAfc y2i cec cRc G’i。 IL IJA GXCG!iT cea dc C’f
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CAJ−C!−c貨c gpH二L A2A 品賢A 
JG CAT C鵞。6!6山°Cと7cXc ctc
 ctc aAc、陥;^l1atεe Arc Aズ
cc!It、市: agt cYc GI’c cRc
 cb、sv!ji dCcga GXCcRc ?!
丁、Ifi: Arc cffc cシA aT AW
AM1^xCGg^G¥G GeCAマG1山第5図 甲 N) 第6図 抽出液中のTGase活性 to     20    30 時  間 (min)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)モルモット肝トランスグルタミナーゼ(以下MT
    Gaseと略す)をコードする遺伝子を含有するプラス
    ミドにより形質転換された微生物。
  2. (2)微生物がエシェリヒア・コリである請求項(1)
    記載の微生物。
  3. (3)請求項(1)又は(2)項記載の微生物を培地中
    で培養して目的とするリコンビナントMTGaseを生
    産させ、該リコンビナントMTGaseを培地中から採
    取することを特徴とするリコンビナントMTGaseの
    製造法。
JP13200088A 1988-05-30 1988-05-30 形質転換体及びこれを用いるMTGaseの製造法 Pending JPH01300889A (ja)

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