グルコース脱水素酵素およびグルコースの電気化学測定法
【課題】特に自己血糖測定において有用である、測定精度、グルコースに対する反応特異性および電極センサーとしての保存安定性の点で、従来のセンシング技術と比較して格段に優れ、更に広い温度条件の下でも安定した測定を行うことが可能である、グルコース脱水素酵素、それを用いるグルコースの測定方法および酵素組成物を提供する。
【解決手段】５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が３０％以上、好ましくは１０℃における活性値が１５％以上、より好ましくは５℃における活性値が１０％以上、更に好ましくは６０℃における活性値が５０％以上であることを特徴とする、グルコース脱水素酵素遺伝子が発現された大腸菌により生産されることを特徴とするグルコース脱水素酵素、ならびに該グルコース脱水素酵を用いたグルコースの電気化学的な測定方法。
【解決手段】５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が３０％以上、好ましくは１０℃における活性値が１５％以上、より好ましくは５℃における活性値が１０％以上、更に好ましくは６０℃における活性値が５０％以上であることを特徴とする、グルコース脱水素酵素遺伝子が発現された大腸菌により生産されることを特徴とするグルコース脱水素酵素、ならびに該グルコース脱水素酵を用いたグルコースの電気化学的な測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グルコース脱水素酵素を用いる酵素電極法により、溶液中、特に血液中のグルコース濃度を測定する方法に関する。以下、グルコース脱水素酵素をＧＤＨとも記載する。また、フラビンアデニンジヌクレオチドをＦＡＤと記載する。また、ＦＡＤ依存性グルコース脱水素酵素をＦＡＤＧＤＨとも記載する。
【背景技術】
【０００２】
グルコースの迅速測定としては、最も広く知られている目的としては、医療分野において糖尿病患者の血糖値測定が挙げられる。また、一般産業界においても、食品工業などの分野では品質管理などの目的で、グルコース量を迅速かつ簡便に測定する技術が求められている。
【０００３】
近年、糖尿病の発症率は年々増加傾向にあり、更にその予備軍といわれる潜在的な人の数も併せると、日本国内だけでも１０００万人以上の数になるといわれている。また、生活習慣病への関心が非常に高まってきていることもあり、血糖値のきめ細かな自己測定が行われる機会や必要性も多くなっている。こうした時代背景において、血糖自己測定モニター（ＳＭＢＧ：Ｓｅｌｆ−Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｂｌｏｏｄ Ｇｌｕｃｏｓｅ）のための技術開発は、糖尿病患者が通常の自分の血糖値を把握し治療に生かすために重要である。血糖の測定技術に関しては、従来から多くの方法が報告されており、また実用化もなされている。ＳＭＢＧのための基本手法としては、検体の微量化、測定時間の短縮、装置の小型化の点で電気化学的なセンシングによる方法が有利である。
【０００４】
一般的に定着してきている血糖測定のためのセンシングの手法としては、グルコースを基質とする酵素を利用したセンサー技術が多数知られている。そのような酵素の例としては例えばグルコースオキシダーゼ（ＥＣ １．１．３．４）が挙げられる。グルコースオキシダーゼはグルコースに対する特異性が高く、熱安定性に優れているという利点を有していることから血糖センサー用酵素として古くから利用されており、その最初の発表は実に４０年ほど前に遡る。グルコースオキシダーゼを利用した血糖センサーにおいては、グルコースを酸化してＤ−グルコノ−δ−ラクトンに変換する過程で生じる電子がメディエーター（電子受容体）を介して電極に渡されることで測定がなされるが、グルコースオキシダーゼは反応で生じたプロトンを酸素に渡しやすいため溶存酸素が測定値に影響してしまうという問題があった。
【０００５】
このような問題を回避するために、例えばＮＡＤ（Ｐ）依存型グルコース脱水素酵素（ＥＣ １．１．１．４７）あるいはピロロキノリンキノン（以下、ＰＱＱとも記載する。）依存型グルコース脱水素酵素（ＥＣ１．１．５．２（旧ＥＣ１．１．９９．１７）が血糖センサー用酵素として用いられている。これらは溶存酸素の影響を受けない点で優位であるが、前者のＮＡＤ（Ｐ）依存型グルコース脱水素酵素（以下、ＮＡＤＧＤＨとも記載する。）は安定性の乏しさや補酵素の添加が必要という煩雑性がある。一方後者のＰＱＱ依存型グルコース脱水素酵素（以下、ＰＱＱＧＤＨとも記載する。）は、基質特異性に乏しく、マルトースやラクトースといったグルコース以外の糖類にも作用するため測定値の正確性を損ねてしまうという欠点がある。
【０００６】
そこで、溶存酸素の影響を受けず、補酵素の添加も必要なく、なおかつ特に基質特異性の点で優れたＧＤＨとして、ＦＡＤ依存性グルコース脱水素酵素（ＦＡＤＧＤＨ）が注目されてきている。非特許文献１〜４、特許文献１〜３にはアスペルギルス・オリゼ由来のＦＡＤ依存性グルコース脱水素酵素について報告されている。また、特許文献４には、アスペルギルス属由来フラビン結合型グルコース脱水素酵素（以下、フラビン結合型グルコース脱水素酵素をＦＡＤＧＤＨとも記載する。）が開示されている。本酵素は基質特異性に優れかつ溶存酸素の影響を受けない点で優位である。熱安定性については５０℃、１５分処理で８９％程度の活性残存率であり安定性についても優れているとされている。また、該ＦＡＤＧＤＨをグラッシーカーボン電極に固定化して、電流測定によりグルコースを測定する方法が開示されている。こうした酵素電極を用いた電気化学的な測定方法は一般的に広く用いられている方法ではあるが、再現性や精度の点で優れたデータを取得することが難しいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２８９１４８号公報
【特許文献２】国際公開２００７／１３９０１３号パンフレット
【特許文献３】国際公開２００８／００１９０３号パンフレット
【特許文献４】国際公開２００４／０５８９５８号パンフレット
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｂｉｏｃｈｉｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ．１３９（２），２６５−２７６（１９６７年）
【非特許文献２】Ｂｉｏｃｈｉｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ．１３９（２），２７７−２９３（１９６７年）
【非特許文献３】Ｂｉｏｃｈｉｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ．１４６（２），３１７−３２７（１９６７年）
【非特許文献４】Ｂｉｏｃｈｉｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ．１４６（２），３２８−３３５（１９６７年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、特にフラビン化合物を補酵素として必要とする、グルコース脱水素酵素を用いた電気化学的なセンシング技術により、簡便な操作で、迅速に安定したデータを得ることを可能にした、広い温度領域において十分な反応性を有するグルコース脱水素酵素ならびにそれを用いる電気化学的なグルコースの定量方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、有用なグルコースの電気化学的な測定方法を確立する上で、用いるグルコース脱水素酵素の広い温度領域における十分な反応性を有することが極めて重要であり、一定の温度安定特性を具備するグルコース脱水素酵素の適用が特に有用であることを見出し、本発明に到達した。
【００１１】
すなわち、本発明は以下のような構成からなる。
（１）下記の理化学的性質を有し、かつ５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が３０％以上であり、グルコース脱水素酵素遺伝子が発現された大腸菌により生産されることを特徴とするグルコース脱水素酵素。
至適温度：４５〜５０℃
温度安定性：５０℃、３０分処理による残存活性が５０％以上
至適ｐＨ：７．０付近
ｐＨ安定性：５．０〜７．０（２５℃、１６時間）
Ｋｍ：５０〜８０ｍＭ
（２）５０℃における活性値を１００％とする場合に、１０℃における活性値が１５％以上であることを特徴とする（１）のグルコース脱水素酵素。
（３）５０℃における活性値を１００％とする場合に、５℃における活性値が１０％以上であることを特徴とする（１）または（２）のグルコース脱水素酵素。
（４）５０℃における活性値を１００％とする場合に、６０℃における活性値が５０％以上であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかのグルコース脱水素酵素。
（５）フラビン化合物を補酵素として必要とすることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかのグルコース脱水素酵素。
（６）グルコース脱水素酵素遺伝子が糸状菌由来であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかのグルコース脱水素酵素。
（７）糸状菌がペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）属もしくはアスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属に属することを特徴とする（６）のグルコース脱水素酵素。
（８）糸状菌がアスペルギルス・オリゼ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｓａｅ）であることを特徴とする（６）または（７）のグルコース脱水素酵素。
（９）（１）〜（８）にいずれかのグルコース脱水素酵素および緩衝材を含有してなることを特徴とする電気化学測定用酵素組成物。
（１０）１種以上のメディエーター化合物をさらに含むことを特徴とする（９）の電気化学測定用酵素組成物。
（１１）グルコース脱水素酵素を含有する酵素電極を用いて、グルコースの作用により生じる電流変化を測定することにより溶液中のグルコース量を測定する方法であって、該グルコース脱水素酵素が下記の理化学的性質を有し、かつ５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が３０％以上であることを特徴とするグルコースの電気化学測定方法。
至適温度：４５〜５０℃
温度安定性：５０℃、３０分処理による残存活性が５０％以上
至適ｐＨ：７．０付近
ｐＨ安定性：５．０〜７．０（２５℃、１６時間）
Ｋｍ：５０〜８０ｍＭ
（１２）５０℃における活性値を１００％とする場合に、１０℃における活性値が１５％以上であるグルコース脱水素酵素を用いることを特徴とする（１１）のグルコースの電気化学測定方法。
（１３）５０℃における活性値を１００％とする場合に、５℃における活性値が１０％以上であるグルコース脱水素酵素を用いることを特徴とする（１１）または（１２）のグルコースの電気化学測定方法。
（１４）５０℃における活性値を１００％とする場合に、６０℃における活性値が５０％以上であるグルコース脱水素酵素を用いることを特徴とする（１１）〜（１３）のいずれかの電気化学測定方法。
（１５）グルコース脱水素酵素がフラビン化合物を補酵素として必要とすることを特徴とする（１１）〜（１４）のいずれかの電気化学測定方法。
（１６）グルコース脱水素酵素遺伝子が糸状菌由来であることを特徴とする（１１）〜（１５）のいずれかの電気化学測定方法。
（１７）糸状菌がペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）属もしくはアスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属に属することを特徴とする（１６）の電気化学測定方法。
（１８）糸状菌がアスペルギルス・オリゼ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｓａｅ）であることを特徴とする（１６）又（１７）の電気化学測定方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるグルコース脱水素酵素、グルコースの測定方法および酵素組成物は、測定精度、グルコースに対する反応特異性および電極センサーとしての保存安定性の点で、従来の酵素電極を用いるセンシング技術と比較して格段に優れている。加えて、広い温度範囲において、測定精度に変動を及ぼすことがないので、あらゆる環境条件、特に熱帯、亜熱帯あるいは寒冷地のような温度条件の下においても、精度よくグルコースを測定することが可能である。本願発明のグルコース脱水素酵素は、遺伝子組み換え技術を用いることにより、大腸菌により容易に生産することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】グルコース脱水素酵素を用いた場合の、グルコースのセンシングに関する化学反応のスキームを示す図である。
【図２】本発明の実施例において用いた、グルコース脱水素酵素活性の温度依存性を示す図である。
【図３】本発明の実施例において用いた、グルコース脱水素酵素活性の熱安定性を示す図である。
【図４】本発明の実施例において用いた、グルコース脱水素酵素活性のｐＨ安定性を示す図である。
【図５】（Ａ）実施例で用いた電極の写真を示す図である。（Ｂ）実施例において、金電極上に溶液をマウントした状態を示す写真である。
【図６】本発明の実施例における酵素電極測定の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明において用いられるグルコース脱水素酵素は、特に限定されるものではないが、基質特異性の観点から、フラビン化合物を補酵素として要求されるグルコース脱水素酵素を用いることが好ましい。フラビンは、ジメチルイソアロキサジンの１０位に置換基をもつ一群の誘導体であり、フラビン分子種を補酵素とする酵素であれば特に限定されるものではない。フラビン化合物としては、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）、フラビンアデニンモノヌクレオチド（ＦＭＮ）などが挙げられるが、ＦＡＤが特に好ましい。
【００１５】
グルコース脱水素酵素は、メディエーター（電子受容体）の存在下で、グルコースの水酸基を酸化してグルコノ−δ−ラクトンを生成する反応を触媒する。図１にグルコースのセンシングに関するスキームの一例を示す。ＦＡＤ依存型のグルコース脱水素酵素がグルコースに作用するに、補酵素ＦＡＤはＦＡＤＨ２となるが、メディエーターとしてフェリシアン化物（例えば、「Ｆｅ（ＣＮ）６」３−）を存在させると、ＦＡＤＨ２はこれをフェロシアン化物（この場合、「Ｆｅ（ＣＮ）６」４−）へと変換し、自らはＦＡＤへと戻る。フェロシアン化物は電位を与えると、電子を電極に渡してフェリシアン化物へと戻るので、こうした電子伝達物質をメディエーターとすることにより、電気化学的なシグナル検出が可能になる。
【００１６】
本発明のグルコース脱水素酵素は、まず基本的な特性として、以下のような性質を有することを特徴とする。
至適温度：４５〜５０℃
温度安定性：５０℃、３０分処理による残存活性が５０％以上
至適ｐＨ：７．０付近
ｐＨ安定性：５．０〜７．０（２５℃、１６時間）
Ｋｍ：５０〜８０ｍＭ
【００１７】
本発明のグルコース脱水素酵素は、上記のような特性に加えて、さらに広い温度領域において、特に低温度の環境条件においても反応性が優れることを特徴とするものである。具体的には、５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が３０％以上、より好ましくは４０％以上を示すことを特徴とする。また、別な態様として、５０℃における活性値を１００％とする場合に、１０℃における活性値が１５％以上、より好ましくは２０％以上を示すものが挙げられる。更に別な態様として、５０℃における活性値を１００％とする場合に、５℃における活性値が１０％以上、より好ましくは１５％以上、更に好ましくは２０％以上を示すものが挙げられる。
【００１８】
また、本発明のグルコース脱水素酵素は、高温度の環境条件においても同様に低温条件と同様に、反応性が優れることがより好ましい。具体的には、５０℃における活性値を１００％とする場合に、６０℃における活性値が５０％、より好ましくは６０％以上、更に好ましくは７０％以上を示すものが挙げられる。
【００１９】
また、本発明のグルコース脱水素酵素は、熱安定性においても優れていることが好ましい。具体的には、５０℃、３０分間の処理後の残存活性が４０％以上を示すものが例示され、好ましくは５０℃、３０分間の処理後の残存活性が５０％以上を示すものが挙げられる。また、５０℃、６０分間の処理後の残存活性が２０％以上を示すもの、より好ましくは５０℃、６０分間の処理後の残存活性が３０％以上を示すものが挙げられる。ここで、残存活性とは、５０ｍＭ リン酸緩衝液（ｐＨ６．０）中に１０Ｕ／ｍｌの酵素濃度条件として、５０℃、３０分間インキュベートした後のＦＡＤ依存型ＧＤＨ活性値の、インキュベーションを行わないＦＡＤ依存型ＧＤＨの活性値に対する割合をいうものである。
【００２０】
更には、本発明において用いられるグルコース脱水素酵素は、ｐＨ安定性においても優れるものが好ましい。具体的には、ｐＨ５．０〜ｐＨ７．０において、２５℃、１６時間処理後の残存活性が８０％以上、好ましくは８５％以上を示すものが挙げられる。また、２５℃、１６時間の処理を行った際に、ｐＨ６．５の時の残存活性に対して、ｐＨ４．５〜７．５の範囲においては６０％以上、好ましくは７０％以上を示すものであることが好ましい。ここで、残存活性とは、１００ｍＭ濃度の各種緩衝液中に、５Ｕ／ｍｌの酵素濃度条件で、２５℃、１６時間インキュベートした後のＦＡＤ依存型ＧＤＨ活性値の、インキュベーションを行わないＦＡＤ依存型ＧＤＨの活性値に対する割合をいうものである。緩衝液の種類としては、ｐＨ３．５〜５．５の範囲では酢酸緩衝液、ｐＨ６．０〜７．５の範囲ではリン酸緩衝液、ｐＨ８．０〜９．０の範囲ではトリス緩衝液を用いるものとする。
【００２１】
上記ＦＡＤ依存型ＧＤＨの活性測定は、以下の条件で行うものである。
＜試薬＞
５０ｍＭ ＰＩＰＥＳ緩衝液 ｐＨ６．５（０．１％ＴｒｉｔｏｎＸ−１００を含む）
２４ｍＭ フェナジンメトサルフェート（ＰＭＳ）溶液
２．０ｍＭ ２，６−ジクロロフェノールインドフェノール（ＤＣＰＩＰ）溶液
１Ｍ Ｄ−グルコース溶液
上記ＰＩＰＥＳ緩衝液２０．５ｍｌ、ＤＣＰＩＰ溶液１．０ｍｌ、ＰＭＳ２．０ｍｌ、Ｄ―グルコース溶液５．９ｍｌを混合して反応試薬とする。
【００２２】
＜測定条件＞
反応試薬３ｍｌを３７℃で５分間予備加温する。ＧＤＨ溶液０．１ｍｌを添加しゆるやかに混和後、水を対照に３７℃に制御された分光光度計で、６００ｎｍの吸光度変化を５分記録し、直線部分から１分間当たりの吸光度変化（ΔＯＤＴＥＳＴ）を測定する。盲検はＧＤＨ溶液の代わりにＧＤＨを溶解する溶媒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。これらの値から次の式（Ｉ）に従ってＧＤＨ活性を求める。ここでＧＤＨ活性における１単位（Ｕ）とは、濃度２００ｍＭのＤ−グルコース存在下で１分間に１マイクロモルのＤＣＰＩＰを還元する酵素量として定義している。
【００２３】
【数１】
【００２４】
なお、式中の３．１は反応試薬＋酵素溶液の液量（ｍｌ）、１６．３は本活性測定条件におけるミリモル分子吸光係数（ｃｍ２／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。
【００２５】
本発明において用いられるグルコース脱水素酵素遺伝子の起源は特に限定されないが、糸状菌由来のものが好ましく、なかでもペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）属もしくはアスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属に属するものが例示される。アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属に由来するものが特に好ましく、アスペルギルス・オリゼ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｚａｅ）、アスペルギルス・テレウス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｔｅｒｒｅｕｓ）などが例示される。なかでも、アスペルギルス・オリゼに由来するものが特に好ましい。
【００２６】
本発明のグルコース脱水素酵素は、遺伝子工学的な手法を用いて、グルコース脱水素酵素遺伝子を、大腸菌を宿主として発現させて生産する方法により取得することが可能である。グルコース脱水素酵素遺伝子としては、配列番号１に示すような、シグナルペプチド切断型のＦＡＤＧＤＨをコードする遺伝子の配列が例示される。
【００２７】
本発明において適用されるグルコース脱水素酵素の一例として、その遺伝子の取得および酵素の製法に関して、以下に実験例として例示する。
【００２８】
配列番号４５は、野生型のアスペルギルス・オリゼ由来のＦＡＤＧＤＨのアミノ酸配列であって、シグナル配列を含む。配列番号２は、「配列番号４５においてシグナル配列部分の一部または全部が欠失したアミノ酸配列からなり、かつグルコースデヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質」の一例を示すものである。配列番号４５と配列番号２の違いは、配列番号４５がＮ末端側にシグナル配列を含むが、配列番号２ではシグナル配列部分の一部または全部が欠失している点であり、配列番号４５の方が２１アミノ酸分長くなっているが、それ以外は同じである。
【００２９】
配列番号４５で示される野生型のアスペルギルス・オリゼ由来のＦＡＤＧＤＨ、およびそれらをコードする遺伝子は、以下の方法により入手した。本発明者らは、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ（以下、ＮＣＢＩと表記する）のデータベースを利用し、アスペルギルス・オリゼ由来のグルコース脱水素酵素遺伝子を推定、取得し、該遺伝子を用いた遺伝子組換え体よりアスペルギルス・オリゼ由来のグルコース脱水素酵素を取得できることを見出した。
【００３０】
アスペルギルス・オリゼ由来ＧＤＨ遺伝子を取得するために、自社保有のアスペルギルス・オリゼＴＩ株の培養上清から、各種クロマトグラフィーを用いてＧＤＨの精製を試みたが、高純度のＧＤＨを得るのは困難であり、遺伝子取得の常法の１つである部分アミノ酸配列を利用したクローニングは断念せざるを得なくなった。しかしながら、我々はＰｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ｌｉｌａｃｉｎｏｅｃｈｉｎｕｌａｔｕｍ ＮＢＲＣ６２３１株がＧＤＨを生産することを見出し、精製酵素を用いて部分アミノ酸配列の決定に成功した。次いで、決定したアミノ酸配列を元に、ＰＣＲ法によりＰ．ｌｉｌａｃｉｎｏｅｃｈｉｎｕｌａｔｕｍ ＮＢＲＣ６２３１由来ＧＤＨ遺伝子を一部取得し、塩基配列を決定した（１３５６ｂｐ）。最終的に、この塩基配列を元に、アスペルギルス・オリゼＧＤＨ遺伝子を推定、取得した。その概要を以下の＜実験例１＞＜実験例２＞に示す。
【００３１】
＜実験例１＞、
［アスペルギルス・オリゼ由来グルコース脱水素酵素（以下、ＡＯＧＤＨとも記載する）遺伝子の推定］
［１］アスペルギルス・オリゼ由来ＧＤＨの取得
アスペルギルス・オリゼＴＩ株のＬ乾燥菌株をポテトデキストロース寒天培地（Ｄｉｆｃｏ製）に植菌し２５℃でインキュベートすることにより復元した。復元させたプレート上の菌糸を寒天ごと回収してフィルター滅菌水に懸濁した。２基の１０Ｌ容ジャーファーメンター中に生産培地（１％麦芽エキス、１．５％大豆ペプチド、０．１％ＭｇＳＯ４・７水和物、２％グルコース、ｐＨ６．５）６Ｌを調製し、１２０℃、１５分オートクレーブ滅菌して放冷した後、上記の菌糸懸濁液を接種し、３０℃、通気攪拌培養を行った。培養開始から６４時間後に培養を停止し、菌糸体を濾過により除去してＧＤＨ活性を含む濾過液を回収した。回収した上清を限外ろ過膜（分子量１０，０００カット）により低分子物質を除去した。次いで、硫酸アンモニウムを６０％飽和度となるように添加、溶解し、硫安分画を行い、遠心機によりＧＤＨを含む上清画分を回収後、Ｏｃｔｙｌ−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅカラムに吸着させ、硫酸アンモニウム飽和度６０％〜０％でグラジエント溶出してＧＤＨ活性のある画分を回収した。得られたＧＤＨ溶液を、Ｇ−２５−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ（登録商標）カラムを用いて脱塩を行った後、６０％飽和度の硫酸アンモニウムを添加、溶解し、これをＰｈｅｎｙｌ−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅカラムに吸着させ、硫酸アンモニウム飽和度６０％〜０％でグラジエント溶出してＧＤＨ活性のある画分を回収した。更にこれを５０℃で４５分加温した後、遠心分離を行って上清を得た。以上の工程を経て得られた溶液を精製ＧＤＨ標品（ＡＯＧＤＨ）とした。なお、上記精製過程においては、緩衝液として２０ｍＭ リン酸カリウム緩衝液（ｐＨ６．５）を使用した。さらに、ＡＯＧＤＨの部分アミノ酸配列を決定するため、イオン交換クロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィーなどの各種手段により精製を試みたものの、部分アミノ酸配列決定に供することのできる高純度の精製標品を得ることはできなかった。
【００３２】
［２］ペニシリウム属糸状菌由来ＧＤＨの取得
ペニシリウム属糸状菌由来のＧＤＨ生産菌としてＰｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ｌｉｌａｃｉｎｏｅｃｈｉｎｕｌａｔｕｍ ＮＢＲＣ６２３１を用い、上記アスペルギルス・オリゼＴＩ株と同用の手順に従って、培養および精製を行い、ＳＤＳ電気泳動でほぼ均一な精製標品を取得した。
［ｃＤＮＡの作製］
Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ｌｉｌａｃｉｎｏｅｃｈｉｎｕｌａｔｕｍ ＮＢＲＣ６２３１について上記方法に従い（但し、ジャーファーメンターでの培養時間は２４時間）培養を実施し、濾紙濾過により菌糸体を回収した。得られた菌糸は直ちに液体窒素中に入れて凍結させ、クールミル（東洋紡績製）を用いて菌糸を粉砕した。粉砕菌体より直ちにセパゾールＲＮＡ Ｉ（ナカライテスク社製）を用いて本キットのプロトコールに従ってトータルＲＮＡを抽出した。得られたトータルＲＮＡからはＯｒｉｇｏｔｅｘ−ｄｔ３０（第一化学薬品社製）をもちいてｍＲＮＡを精製し、これをテンプレートにＲｅｖｅｒＴｒａ−Ｐｌｕｓ−ＴＭ（東洋紡績製）を用いてＲＴ−ＰＣＲを行った。得られた産物はアガロース電気泳動を行い、鎖長０．５〜４．０ｋｂに相当する部分を切り出した。切り出したゲル断片からＭａｇＥｘｔｒａｃｔｏｒ（登録商標）−ＰＣＲ＆Ｇｅｌ Ｃｌｅａｎ Ｕｐ−（東洋紡績製）を用いてｃＤＮＡを抽出・精製してｃＤＮＡサンプルとした。
【００３３】
［ＧＤＨ遺伝子部分配列の決定］
上記で精製したＮＢＲＣ６２３１由来ＧＤＨを０．１％ＳＤＳ、１０％グリセロールを含有するＴｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ６．８）に溶解し、ここにＧｌｕ特異的Ｖ８エンドプロテアーゼを終濃度１０μｇ／ｍｌとなるよう添加し３７℃１６時間インキュベートすることで部分分解を行った。このサンプルをアクリルアミド濃度１６％のゲルを用いて電気泳動してペプチドを分離した。このゲル中に存在するペプチド分子を、ブロット用バッファー（１．４％グリシン、０．３％トリス、２０％エタノール）を用いてセミドライ法によりＰＶＤＦ膜に転写した。ＰＶＤＦ膜上に転写したペプチドはＣＢＢ染色キット（ＰＩＥＲＣＥ社製ＧｅｌＣｏｄｅ Ｂｌｕｅ Ｓｔａｉｎ Ｒｅａｇｅｎｔ）を用いて染色し、可視化されたペプチド断片のバンド部分２箇所を切り取ってペプチドシーケンサーにより内部アミノ酸配列の解析を行った。得られたアミノ酸配列はＩＧＧＶＶＤＴＳＬＫＶＹＧＴ（配列番号３７）およびＷＧＧＧＴＫＱＴＶＲＡＧＫＡＬＧＧＴＳＴ（配列番号３８）であった。この配列を元にミックス塩基を含有するディジェネレートプライマーを作製し、ＮＢＲＣ６２３１由来ｃＤＮＡをテンプレートにＰＣＲを実施したところ増幅産物が得られ、アガロースゲル電気泳動により確認したところ１．４ｋｂ程度のシングルバンドであった。このバンドを切り出して東洋紡績製ＭａｇＥｘｔｒａｃｔｏｒ（登録商標）−ＰＣＲ＆Ｇｅｌ Ｃｌｅａｎ Ｕｐ−を用いて抽出・精製した。精製ＤＮＡ断片はＴＡｒｇｅｔ Ｃｌｏｎｅ −Ｐｌｕｓ−（東洋紡績製）によりＴＡクローニングし、得られたベクターで大腸菌ＪＭ１０９コンピテントセル（東洋紡績製）をヒートショックにより形質転換した。形質転換クローンのうち青白判定でインサート挿入が確認されたコロニーについてＭａｇＥｘｔｒａｃｔｏｒ（登録商標）−Ｐｌａｓｍｉｄ−（東洋紡績製）を用いてプラスミドをミニプレップ抽出・精製し、プラスミド配列特異的プライマーを用いてインサートの塩基配列を決定した（１３５６ｂｐ）。
【００３４】
［ＡＯＧＤＨ遺伝子の推定］
決定した塩基配列を元に「ＮＣＢＩ ＢＬＡＳＴ」のホームページ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ＢＬＡＳＴ／）からホモロジー検索を実施し、ＡＯＧＤＨ遺伝子を推定した。検索により推定したＡＯＧＤＨとＰ．ｌｉｌａｃｉｎｏｅｃｈｉｎｕｌａｔｕｍ ＮＢＲＣ６２３１由来ＧＤＨ部分配列とのアミノ酸レベルでの相同性は４９％であった。
【００３５】
＜実験例２＞
［アスペルギルス・オリゼ由来グルコース脱水素酵素遺伝子の取得、大腸菌への導入］
ＡＯＧＤＨ遺伝子を取得するために、アスペルギルス・オリゼＴＩ株の菌体よりｍＲＮＡを調製し、ｃＤＮＡを合成した。配列番号３９、４０に示す２種類のオリゴＤＮＡを合成し、調製したｃＤＮＡをテンプレートとしてＫＯＤ Ｐｌｕｓ ＤＮＡポリメラーゼ（東洋紡績製）を用いてＡＯＧＤＨ遺伝子増幅した。ＤＮＡ断片を制限酵素ＮｄｅＩ、ＢａｍＨＩで処理し、ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔ（ＬａｃＺの翻訳開始コドンａｔｇに合わせＮｄｅＩ認識配列のａｔｇを合わせる形でＮｄｅＩサイトを導入したもの）ＮｄｅＩ−ＢａｍＨＩサイトに挿入し、組換えプラスミド（ｐＡＯＧＤＨ）を構築した。この組換えプラスミドを用いて、エシェリヒア・コリーＤＨ５α（東洋紡績製）を形質転換した。形質転換体より、常法に従いプラスミドを抽出し、ＡＯＧＤＨ遺伝子の塩基配列の決定を行った（配列番号４１）。この結果、ｃＤＮＡ配列から推定されるアミノ酸残基は５９３アミノ酸（配列番号４５）からなることが明らかとなった。ＲＩＢ４０株から予想されるＧＤＨは５８８アミノ酸でありＴＩ株 ＧＤＨとアミノ酸残基数が異なることが示唆された。なお、該遺伝子については、ＴＩ株ゲノムＤＮＡを用いて配列を確認し、遺伝子隣接領域についてもＲＡＣＥ法を用いて確認を行った。また、ＰＣＲ法を用いて、ＲＩＢ４０株に基づくＤＮＡ配列をもつ組換えプラスミドを構築し、同様に形質転換体を取得した。これら形質転換体を１００μｇ／ｍｌのアンピシリンを含む液体培地（Ｔｅｒｒｉｆｉｃ ｂｒｏｔｈ）２００ｍｌ中で、３０℃、１６時間振とう培養を行った。菌体破砕液についてＧＤＨ活性を確認したところ、ＲＩＢ４０株由来ＧＤＨの配列を有する形質転換体ではＧＤＨ活性が確認できなかったが、ＴＩ株由来ＧＤＨの配列を有する形質転換体については菌体内に培養液１ｍｌ当たり８．０ＵのＧＤＨ活性が得られた。尚、実施例１で実施したアスペルギルス・オリゼＴＩ株の培養上清のＧＤＨ活性は０．２Ｕ／ｍｌであった。
【００３６】
＜実験例３＞
［アスペルギルス・オリゼ由来グルコース脱水素酵素（以下、ＡＯＧＤＨと示す。）遺伝子の大腸菌への導入］
シグナルペプチド切断後のＦＡＤ−ＧＤＨをｍＦＡＤ−ＧＤＨとした場合、ｍＦＡＤ−ＧＤＨのＮ末端にＭのみ付加してｍＦＡＤ−ＧＤＨのＮ末端が１アミノ酸分のびた形態となっているものをＳ２と表現した。Ｓ２では、配列番号４３のオリゴヌクレオチドをＮ末端側プライマーとして、配列番号４４のプライマーとの組合せでＰＣＲを行い、同様手順にて、Ｓ２をコードするＤＮＡ配列（配列番号２）をもつ組換えプラスミドを構築し、同様に形質転換体を取得した。なお、この改変ＦＡＤ−ＧＤＨのＤＮＡ配列を持つプラスミドは、ＤＮＡシーケンシングにて配列上誤りがないことを確かめた。この形質転換体をＴＢ培地にて１０Ｌ−ジャーファーメンターを用いて１〜２日間液体培養した。各培養フェーズの菌体を集菌した後、超音波破砕してＧＤＨ活性を確認した。シグナルペプチドと思われるアミノ酸配列を削除することにより、そのＧＤＨ生産性が増大した。
【００３７】
本発明の改変型ＦＡＤＧＤＨを取得する方法は、配列番号２（「配列番号４５においてシグナル配列部分の一部または全部が欠失したアミノ酸配列からなり、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質」の一例）のアミノ酸配列における上記で示されるいずれか位置においてアミノ酸置換を行うこと、または、配列番号２のアミノ酸配列における上記で示されるいずれか位置においてアミノ酸置換を行うことである。なお、本願発明は、他の種における上記と同等の位置においてアミノ酸置換を有するものを含む。例えば、具体的に「配列番号２のアミノ酸配列と同等の位置」とは、配列番号２のアミノ酸配列と、配列番号２と高い相同性（好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上）のアミノ酸配列を有する他のアスペルギルス・オリゼ由来のＦＡＤＧＤＨとを、相同性分析においてアラインさせた場合に、そのアラインメントにおける同一の位置を意味する。
【００３８】
なお、本発明においては、「配列番号４５において変異を含むアミノ酸配列」に関し、請求項に記載されたアミノ酸配列以外に、次の（１）〜（３）のいずれかの形態もとりうる。また、本発明は、「配列番号４５において変異を含むアミノ酸配列」に関し、さらに次の（１）〜（３）のいずれかの変異を加えた形態をとりうる。（配列番号２においても、上記と同様の形態をとりうる。配列番号２において、これらの変異は、変異箇所の位置をそれぞれ２１ずつ減じた表記により示される。）
（１）配列番号４５に記載されたアミノ酸配列を有するＦＡＧＤＨにおいて少なくとも１つのアミノ酸が置換、欠失、挿入もしくは付加された一次構造を有する。
（２）配列番号４５において、１４１位、１８１位、１８３位、１８４位、１８５位、１１８６位、１８７位、１８８位、１９０位、１９１位、１９２位、１９３位、２０１位、３５０位、３５２位、３９０位、４９２位及び５７２位、からなる群のうち少なくとも１つの位置においてアミノ酸置換を有する。
（３）配列番号４５において、アミノ酸置換が、Ｋ１４１Ｅ、Ｇ１８１Ｅ、Ｇ１８１Ｉ、Ｇ１８１Ｐ、Ｇ１８１Ｓ、Ｇ１８１Ｑ、Ｓ１８３Ａ、Ｓ１８３Ｃ、Ｓ１８３Ｄ、Ｓ１８３Ｅ、Ｓ１８３Ｆ、Ｓ１８３Ｈ、Ｓ１８３Ｌ、Ｓ１８３Ｐ、Ｇ１８４Ｄ、Ｇ１８４Ｋ、Ｇ１８４Ｌ、Ｇ１８４Ｒ、Ｓ１８５Ｆ、Ｓ１８５Ｔ、Ｓ１８５Ｙ、Ｌ１８６Ａ、Ｌ１８６Ｉ、Ｌ１８６Ｎ、Ｌ１８６Ｐ、Ｌ１８６Ｖ、Ａ１８７Ｃ、Ａ１８７Ｉ、Ａ１８７Ｋ、Ａ１８７Ｌ、Ａ１８７Ｍ、Ａ１８７Ｐ、Ａ１８７Ｓ、Ｓ１８８Ａ、Ｓ１８８Ｐ、Ｓ１８８Ｒ、Ｓ１８８Ｖ、Ｎ１９０Ｋ、Ｎ１９０Ｐ、Ｎ１９０Ｙ、Ｎ１９０Ｗ、Ｌ１９１Ｃ、Ｌ１９１Ｆ、Ｓ１９２Ｉ、Ｓ１９２Ｋ、Ｓ１９２Ｍ、Ｓ１９２Ｑ、Ｓ１９２Ｖ、Ｖ１９３Ａ、Ｖ１９３Ｃ、Ｖ１９３Ｅ、Ｖ１９３Ｉ、Ｖ１９３Ｍ、Ｖ１９３Ｓ、Ｖ１９３Ｗ、Ｖ１９３Ｙ、Ａ２０１Ｇ、Ｖ３５０Ｑ、Ａ３５２Ｃ、Ａ３５２Ｄ、Ａ３５２Ｉ、Ａ３５２Ｋ、Ａ３５２Ｌ、Ａ３５２Ｍ、Ｑ３５２Ｖ、Ｋ３９０Ｒ、Ｋ４９２Ｒ、Ｖ５７２Ａ、Ｖ５７２Ｃ、Ｖ５７２Ｔ、Ｖ５７２Ｑ、Ｖ５７２Ｓ、Ｖ５７２Ｙ、（Ｇ１８１Ｅ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｇ１８１Ｉ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｇ１８１Ｓ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｇ１８１Ｑ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ａ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｃ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｄ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｄ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｅ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｆ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｈ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｌ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｇ１８４Ｄ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８５Ｆ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８５Ｔ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８５Ｙ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｌ１８６Ａ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｌ１８６Ｉ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｌ１８６Ｐ＋Ｓ１９２Ｋ）、（Ｌ１８６Ｐ＋Ｖ５７２Ｃ）、（Ｌ１８６Ｖ＋Ｖ５７２Ｃ）、（Ａ１８７Ｃ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ａ１８７Ｉ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ａ１８７Ｋ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ａ１８７Ｋ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ａ１８７Ｍ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ａ１８７Ｐ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ａ１８７Ｓ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｎ１９０Ｋ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｎ１９０Ｐ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｎ１９０Ｙ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｎ１９０Ｗ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｌ１９１Ｃ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｌ１９１Ｆ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｓ１９２Ｉ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｓ１９２Ｋ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｓ１９２Ｍ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｓ１９２Ｑ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｓ１９２Ｖ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ａ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｃ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｅ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｉ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｍ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｓ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｔ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｗ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｙ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ３５０Ｑ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ａ３５２Ｃ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ａ３５２Ｄ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ａ３５２Ｉ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ａ３５２Ｋ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ａ３５２Ｌ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ａ３５２Ｍ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ａ３５２Ｖ）、（Ｇ１８４Ｋ＋Ｖ５７２Ｃ）、（Ｇ１８４Ｒ＋Ｖ５７２Ｃ）のうちいずれかである。
【００３９】
ここで、「Ｋ１４１Ｅ」は、１４１位のＫ（Ｌｙｓ）をＥ（Ｇｌｕ）に置換することを意味する。
【００４０】
特に、配列番号２におけるＧ１６３Ｌ、Ｇ１６３Ｒ、Ｓ１６７Ｐ、Ｖ５５１Ａ、Ｖ５５１Ｃ、Ｖ５５１Ｑ、Ｖ５５１Ｓ、Ｖ５５１Ｙ、（Ｇ１６０Ｉ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｆ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｎ１６９Ｙ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７１Ｉ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７１Ｋ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７１Ｖ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｉ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｗ）、（Ｇ１６３Ｋ＋Ｖ５５１Ｃ）（Ｇ１６３Ｒ＋Ｖ５５１Ｃ）、配列番号３におけるＧ１８４Ｌ、Ｇ１８４Ｒ、Ｓ１８８Ｐ、Ｖ５７２Ａ、Ｖ５７２Ｃ、Ｖ５７２Ｑ、Ｖ５７２Ｓ、Ｖ５７２Ｙ、（Ｇ１８１Ｉ＋Ｓ１１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｆ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｎ１９０Ｙ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｌ１９２Ｉ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｌ１９２Ｋ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｌ１９２Ｖ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｉ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｗ）、（Ｇ１８４Ｋ＋Ｖ５７２Ｃ）（Ｇ１８４Ｒ＋Ｖ５７２Ｃ）のアミノ酸置換は、改変型ＦＡＤＧＤＨの熱安定性の向上に寄与する。
【００４１】
配列番号２、配列番号４５で示されるアスペルギルス・オリゼ由来のＦＡＤＧＤＨを改変した改変型ＦＡＤＧＤＨの製造法は特に限定されないが、以下に示すような手順で製造することが可能である。ＦＡＤＧＤＨを構成するアミノ酸配列を改変する方法としては、通常行われる遺伝情報を改変する手法が用いられる。すなわち、タンパク質の遺伝情報を有するＤＮＡの特定の塩基を変換することにより、或いは特定の塩基を挿入または欠失させることにより、改変タンパク質の遺伝情報を有するＤＮＡが作製される。ＤＮＡ中の塩基配列を変換する具体的な方法としては、例えば市販のキット（ＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＴＭ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ；Ｃｌｏｎｅｔｅｃｈ社， ＥＸＯＩＩＩ／Ｍｕｎｇ Ｂｅａｎ Ｄｅｌｅｔｉｏｎ Ｋｉｔ；Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ製， Ｑｕｉｃｋ Ｃｈａｎｇｅ（登録商標） Ｓｉｔｅ Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ；Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ製など）の使用、或いはポリメラーゼ連鎖反応法（ＰＣＲ）の利用が挙げられる。
【００４２】
作製された改変型ＦＡＤＧＤＨの遺伝情報を有するＤＮＡは、プラスミドと連結された状態にて宿主微生物に移入される。宿主細胞には、大腸菌、酵母、糸状菌、動物細胞、昆虫細胞など目的に応じて様々な細胞が用いられる。宿主微生物に組み換えベクターを移入する方法としては、例えば宿主微生物がエシェリヒア・コリーに属する場合には、カルシウムイオンの存在下で組み換えＤＮＡの移入を行う方法などを採用することができる、更にエレクトロポレーション法を用いても良い。
【００４３】
こうして得られた形質転換体である微生物は、栄養培地で培養されることにより、多量のＦＡＤＧＤＨを安定して生産し得る。形質転換体である宿主微生物の培養形態は宿主の栄養生理的性質を考慮して培養条件を選択すればよく、通常多くの場合は液体培養で行うが、工業的には通気攪拌培養を行うのが有利である。培地の栄養源としては微生物の培養に通常用いられるものが広く使用される。炭素源としては資化可能な炭素化合物であればよく、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、糖蜜、ピルビン酸などが使用される。窒素減としては利用可能な窒素化合物であればよく、例えばペプトン、肉エキス、酵母エキス、カゼイン加水分怪物、大豆粕アルカリ分解物などが使用される。その他、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、特定のアミノ酸、特定のビタミンなどが必要に応じて使用される。培地温度は菌が発育し、ＦＡＤＧＤＨを生産する範囲で適日変更し得るが、エシェリヒア・コリーの場合、好ましくは２０〜４２℃程度である。アスペルギルス・オリゼ株の場合は、好ましくは２０〜４０℃程度である。培養温度は条件によって多少異なるが、ＦＡＤＧＤＨが最高収量に達する時期を見計らって適当時期に培養を終了すればよく、通常は６〜７２時間程度である。培地ｐＨは菌が発育し買い変体朴質を生産する範囲で適宜変更しうるが、特に好ましくはｐＨ５．０〜９．０程度である。
【００４４】
培養物中のＦＡＤＧＤＨを生産する菌体を含む培養液をそのまま採取し利用することもできるが、一般には常法に従ってＦＡＤＧＤＨが培養液中に存在する場合は、濾過、遠心分離などにより、蛋白質の含有溶液と微生物菌体とを分離した後に利用される。蛋白質が菌体内に存在する場合には得られた培養物から濾過または遠心分離などの手法により菌体を採取し、次いでこの菌体を機械的方法またはリゾチームなどの酵素的方法で破壊し、また必要に応じてＥＤＴＡ等のキレート剤及びまたは界面活性剤を添加してＦＡＤＧＤＨを可溶化し、水溶液として分離採取する。
【００４５】
このようにして得られたＦＡＤＧＤＨ含有溶液を、例えば、減圧濃縮、膜濃縮、さらに、硫酸アンモニム、硫酸ナトリウムなどの塩析処理、或いは親水性有機溶媒、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法により沈殿せしめればよい。また、加温処理や東電点処理も有効な生成手段である。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、アフィニティークロマトグラフィーにより、精製されたＦＡＤＧＤＨを得ることができる。
【００４６】
上述したような熱安定性やｐＨ安定性を付与するために、例えば、配列番号１からシグナルペプチドを切断した配列番号２のアミノ酸配列を用いるのがよい。変異の導入は公知の方法を適用して行うことができる。すなわち、タンパク質の遺伝情報を有するＤＮＡの特定の塩基を変換することにより、或いは特定の塩基を挿入または欠失させることにより、改変タンパク質の遺伝情報を有するＤＮＡが作成される。ＤＮＡ中の塩基配列を変換する具体的な方法としては、例えば市販のキット（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ；Ｃｌｏｎｅｔｅｃｈ社，ＥＸＯＩＩＩ／Ｍｕｎｇ Ｂｅａｎ Ｄｅｌｅｔｉｏｎ Ｋｉｔ；Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ製，Ｑｕｉｃｋ Ｃｈａｎｇｅ（登録商標） Ｓｉｔｅ Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ；Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ製など）の使用、或いはポリメラーゼ連鎖反応法（ＰＣＲ）の利用が挙げられる。
【００４７】
例えば、熱安定性を向上されたグルコース脱水素酵素としては、配列番号２のアミノ酸配列において、１２０位、１６０位、１６２位、１６３位、１６４位、１６５位、１６６位、１６７位、１６９位、１７０位、１７１位、１７２位、１８０位、３２９位、３３１位、３６９位、４７１位及び５５１位の少なくとも１つの位置においてアミノ酸置換を有するものが例示される。上記のうち、１６２位、１６３位、１６７位、位及び５５１位の少なくとも１つの位置においてアミノ酸置換を有するものが例示される。
【００４８】
より具体的には、配列番号２のアミノ酸配列において、アミノ酸置換がＫ１２０Ｅ、Ｇ１６０Ｅ、Ｇ１６０Ｉ、Ｇ１６０Ｐ、Ｇ１６０Ｓ、Ｇ１６０Ｑ、Ｓ１６２Ａ、Ｓ１６２Ｃ、Ｓ１６２Ｄ、Ｓ１６２Ｅ、Ｓ１６２Ｆ、Ｓ１６２Ｈ、Ｓ１６２Ｌ、Ｓ１６２Ｐ、Ｇ１６３Ｄ、Ｇ１６３Ｋ、Ｇ１６３Ｌ、Ｇ１６３Ｒ、Ｓ１６４Ｆ、Ｓ１６４Ｔ、Ｓ１６４Ｙ、Ｌ１６５Ａ、Ｌ１６５Ｉ、Ｌ１６５Ｎ、Ｌ１６５Ｐ、Ｌ１６５Ｖ、Ａ１６６Ｃ、Ａ１６６Ｉ、Ａ１６６Ｋ、Ａ１６６Ｌ、Ａ１６６Ｍ、Ａ１６６Ｐ、Ａ１６６Ｓ、Ｓ１６７Ａ、Ｓ１６７Ｐ、Ｓ１６７Ｒ、Ｓ１６７Ｖ、Ｎ１６９Ｋ、Ｎ１６９Ｐ、Ｎ１６９Ｙ、Ｎ１６９Ｗ、Ｌ１７０Ｃ、Ｌ１７０Ｆ、Ｓ１７１Ｉ、Ｓ１７１Ｋ、Ｓ１７１Ｍ、Ｓ１７１Ｑ、Ｓ１７１Ｖ、Ｖ１７２Ａ、Ｖ１７２Ｃ、Ｖ１７２Ｅ、Ｖ１７２Ｉ、Ｖ１７２Ｍ、Ｖ１７２Ｓ、Ｖ１７２Ｗ、Ｖ１７２Ｙ、Ａ１８０Ｇ、Ｖ３２９Ｑ、Ａ３３１Ｃ、Ａ３３１Ｄ、Ａ３３１Ｉ、Ａ３３１Ｋ、Ａ３３１Ｌ、Ａ３３１Ｍ、Ａ３３１Ｖ、Ｋ３６９Ｒ、Ｋ４７１Ｒ、Ｖ５５１Ａ、Ｖ５５１Ｃ、Ｖ５５１Ｔ、Ｖ５５１Ｑ、Ｖ５５１Ｓ、Ｖ５５１Ｙからなる群から選ばれるものが例示される。ここで、「Ｋ１２０Ｅ」は、１２０位のＫ（Ｌｙｓ）をＥ（Ｇｌｕ）に置換することを意味する。
【００４９】
特に、Ｇ１６３Ｋ、Ｇ１６３Ｌ、Ｇ１６３Ｒ、Ｓ１６７Ｐ、Ｖ５５１Ａ、Ｖ５５１Ｃ、Ｖ５５１Ｑ、Ｖ５５１Ｓ、Ｖ５５１Ｙ、（Ｇ１６０Ｉ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｆ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｎ１６９Ｙ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７１Ｉ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７１Ｋ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７１Ｖ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｉ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｗ）、（Ｇ１６３Ｋ＋Ｖ５５１Ｃ）、（Ｇ１６３Ｒ＋Ｖ５５１Ｃ）のアミノ酸置換が好ましい態様として例示される。
【００５０】
また、ｐＨ安定性の向上されたグルコース脱水素酵素としては、配列番号２のアミノ酸配列において、１６３位、１６７位、５５１位、からなる群のうち少なくとも１つの位置においてアミノ酸置換を有するものが挙げられる。より具体的には、配列番号２において、少なくともアミノ酸置換がＳ１６７Ｐ、Ｖ５５１Ｃ、（Ｇ１６３Ｋ＋Ｖ５５１Ｃ）、（Ｇ１６３Ｒ＋Ｖ５５１Ｃ）のうちいずれかの位置におけるアミノ酸置換を有するものが例示される。
【００５１】
なお、本発明において用いられるグルコース脱水素酵素に関しては、変異導入の基本となる配列は、配列番号２に示したアミノ酸配列と完全に一致するものに限定されるものではなく、配列番号２のアミノ酸配列との高い相同性のアミノ酸配列を有する他のアスペルギルス・オリゼ由来のグルコース脱水素酵素を、相同性分析においてアラインさせた場合に、そのアラインメントにおける同一の位置を変異する場合も含む。具体的には、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、更に好ましくは９０％以上の相同性を示す場合が挙げられる。
【００５２】
なお、配列番号２においてＫ１２０Ｅ、Ｇ１６０Ｅ、Ｇ１６０Ｉ、Ｇ１６０Ｐ、Ｇ１６０Ｓ、Ｇ１６０Ｑ、Ｓ１６２Ａ、Ｓ１６２Ｃ、Ｓ１６２Ｄ、Ｓ１６２Ｅ、Ｓ１６２Ｆ、Ｓ１６２Ｈ、Ｓ１６２Ｌ、Ｓ１６２Ｐ、Ｇ１６３Ｄ、Ｇ１６３Ｋ、Ｇ１６３Ｌ、Ｇ１６３Ｒ、Ｓ１６４Ｆ、Ｓ１６４Ｔ、Ｓ１６４Ｙ、Ｌ１６５Ａ、Ｌ１６５Ｉ、Ｌ１６５Ｎ、Ｌ１６５Ｐ、Ｌ１６５Ｖ、Ａ１６６Ｃ、Ａ１６６Ｉ、Ａ１６６Ｋ、Ａ１６６Ｌ、Ａ１６６Ｍ、Ａ１６６Ｐ、Ａ１６６Ｓ、Ｓ１６７Ａ、Ｓ１６７Ｐ、Ｓ１６７Ｒ、Ｓ１６７Ｖ、Ｎ１６９Ｋ、Ｎ１６９Ｐ、Ｎ１６９Ｙ、Ｎ１６９Ｗ、Ｌ１７０Ｃ、Ｌ１７０Ｆ、Ｓ１７１Ｉ、Ｓ１７１Ｋ、Ｓ１７１Ｍ、Ｓ１７１Ｑ、Ｓ１７１Ｖ、Ｖ１７２Ａ、Ｖ１７２Ｃ、Ｖ１７２Ｅ、Ｖ１７２Ｉ、Ｖ１７２Ｍ、Ｖ１７２Ｓ、Ｖ１７２Ｗ、Ｖ１７２Ｙ、Ａ１８０Ｇ、Ｖ３２９Ｑ、Ａ３３１Ｃ、Ａ３３１Ｄ、Ａ３３１Ｉ、Ａ３３１Ｋ、Ａ３３１Ｌ、Ａ３３１Ｍ、Ａ３３１Ｖ、Ｋ３６９Ｒ、Ｋ４７１Ｒ、Ｖ５５１Ａ、Ｖ５５１Ｃ、Ｖ５５１Ｔ、Ｖ５５１Ｑ、Ｖ５５１Ｓ、Ｖ５５１Ｙ、（Ｇ１６０Ｅ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｇ１６０Ｉ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｇ１６０Ｓ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｇ１６０Ｑ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ａ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｃ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｄ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｄ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｅ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｆ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｈ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｌ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｇ１６３Ｄ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６４Ｆ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６４Ｔ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６４Ｙ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｌ１６５Ａ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｌ１６５Ｉ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｌ１６５Ｐ＋Ｓ１７１Ｋ）、（Ｌ１６５Ｐ＋Ｖ５５１Ｃ）、（Ｌ１６５Ｖ＋Ｖ５５１Ｃ）、（Ａ１６６Ｃ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ａ１６６Ｉ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ａ１６６Ｋ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ａ１６６Ｋ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ａ１６６Ｍ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ａ１６６Ｐ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ａ１６６Ｓ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｎ１６９Ｋ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｎ１６９Ｐ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｎ１６９Ｙ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｎ１６９Ｗ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７０Ｃ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７０Ｆ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｓ１７１Ｉ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｓ１７１Ｋ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｓ１７１Ｍ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｓ１７１Ｑ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｓ１７１Ｖ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ａ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｃ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｅ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｉ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｍ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｓ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｔ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｗ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｙ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ３２９Ｑ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ａ３３１Ｃ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ａ３３１Ｄ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ａ３３１Ｉ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ａ３３１Ｋ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ａ３３１Ｌ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ａ３３１Ｍ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ａ３３１Ｖ）、（Ｇ１６３Ｋ＋Ｖ５５１Ｃ）変異を加えたそれぞれのグルコース脱水素酵素を用いて、各実施例と同様の方法で測定を行ったところ、それぞれ同等の結果が得られた。
【００５３】
本発明における電気化学測定法は、特に限定されるものではないが、一般的なポテンショスタットやガルバノスタットなどを用いることにより、種々の電気化学的な測定手法を適用することができる。具体的な測定手法としては、アンペロメトリー、ポテンショメトリー、クーロメトリーなどの様々な手法が挙げられるが、アンペロメトリーにより、還元されたメディエーターを印加により酸化される際に生ずる電流値を測定する方法が特に好ましい。この場合の印加電圧としては、１０〜７００ｍＶが好ましく、５０〜５００ｍＶがより好ましく、１００〜４００ｍＶが更に好ましい。
【００５４】
測定システムとしては、二電極であっても三電極系であってもよい。作用電極にはカーボン電極を用いてもよいし、白金、金、銀、ニッケル、パラジウムなどの金属電極を用いてもよい。カーボン電極の場合、パイロロティックグラファイトカーボン、グラッシーカーボン（ＧＣ）、カーボンペースト、ＰＦＣ（ｐｌａｓｔｉｃ ｆｏｒｍｅｄ ｃａｒｂｏｎ）などが挙げられる。金属電極の場合、金が特に好ましい。通常は、作用電極上にグルコース脱水素酵素が担持されてなる。酵素の固定化方法としては、架橋試薬を用いる方法、高分子マトリックス中に封入する方法、透析膜で被覆する方法、光架橋性ポリマー、導電性ポリマー、酸化還元ポリマーなどが挙げられる。あるいはフェリシアン化物、フェロセンあるいはその誘導体に代表される電子メディエーターとともにポリマー中に固定あるいは電極上に吸着固定してもよく、またこれらを組み合わせて用いてもよい。典型的には、グルタルアルデヒドを用いて、本発明のＦＡＤＧＤＨをカーボン電極上に固定化した後、アミン基を有する試薬で処理してグルタルアルデヒドをブロッキングする方法である。参照電極としては、特に限定されるものではなく、電気化学実験において一般的なものを適用することができるが、例えば飽和カロメル電極、銀−塩化銀などが挙げられる。
【００５５】
グルコース濃度の測定は、例えば以下のようにして行うことができる。恒温セルに緩衝液を入れ、一定温度に維持する。メディエーターとしては、フェリシアン化カリウム、フェナジンメトサルフェートなどを用いることができる。作用電極として本発明の改変型ＦＡＤＧＤＨを固定化した電極を用い、対極（例えば白金電極）および参照電極（例えばＡｇ／ＡｇＣｌ電極）を用いる。カーボン電極に一定の電圧を印加して、電流が定常になった後、グルコースを含む試料を加えて電流の増加を測定する。標準濃度のグルコース溶液により作製したキャリブレーションカーブに従い、試料中のグルコース濃度を計算することができる。
【００５６】
しかしながら、上述のような方法では、測定に必要な溶液の量が多くなるため、小スケールで簡便に測定するためには、印刷電極を用いる方が好ましい。この場合、電極は絶縁基板上に形成されてなることが好ましい。具体的には、フォトリゾグラフィ技術や、スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷などの印刷技術により、電極を基板上に形成されることが望ましい。また、絶縁基板の素材としては、シリコン、ガラス、セラミック、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなどが挙げられるが、各種の溶媒や薬品に対する耐性の強いものを用いるのがより好ましい。
【００５７】
電極の形状は特に限定されるものではなく、円形、楕円形、四角形などの形状が挙げられるが、円形であることが、固定化する酵素溶液のマウントのしやすさの点から特に好ましい。また、円形の形状である場合、その半径は３ｍｍ以下であることが好ましく、２．５ｍｍ以下がより好ましく、２ｍｍ以下が更に好ましい。酵素溶液の容量としては１〜５μＬ程度で十分であり、２−３μＬ程度の量で行うのがより好ましい。酵素溶液をマウントした後の固定化反応は、湿潤条件下で静置して行うのが好ましい。
【００５８】
酵素反応に用いる溶液の種類は、特に限定されるものではないが、ＰＢＳのようなリン酸緩衝液、ＴＲＩＳ、ＭＯＰＳ、ＰＩＰＥＳ、ＨＥＰＥＳ、ＭＥＳ、ＴＥＳなどのＧＯＯＤの緩衝液などが例示される。緩衝液のｐＨとしては４．０〜９．０程度が好ましく、より好ましくは５．０〜８．０程度、更に好ましくは６．０〜７．５程度である。また、緩衝液の濃度としては、１〜２００ｍＭ程度が好ましく、より好ましくは１０〜１５０ｍＭ程度、更に好ましくは２０〜１００ｍＭ程度である。また、添加物として、各種の有機酸、塩、防腐剤などの物質を共存させることも可能である。
【００５９】
酵素反応と電極間の電子移動を仲介するためのメディエーターを用いることも効果的である。適用できるメディエーターの種類は特に限定されるものではないが、キノン類、シトクロム類、ビオロゲン類、フェナジン類、フェノキサジン類、フェノチアジン類、フェリシアン化物、フェレドキシン類、フェロセンおよびその誘導体等が例示される。より具体的には、ベンゾキノン／ハイドロキノン、フェリシアン／フェロシアン化物（カリウムもしくはナトリウム塩）、フェリシニウム／フェロセンなどが挙げられる。フェナジンメトサルフェート、１−メトキシ−５−メチルフェナジウムメチルサルフェイト、２，６−ジクロロフェノールインドフェノールなどを用いてもよい。その他にも、オスミウム、コバルト、ルテニウムなどの金属錯体を用いることも可能である。水溶性の低い化合物をメディエーターとして用いる場合、有機溶媒を用いると、酵素自体の安定性を損なったり、酵素活性を失活させたりする可能性がある。そこで、水溶性を高めるために、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）のような親水性高分子により修飾されたものを用いてもよい。反応系におけるメディエーター濃度は、１ｍＭ〜１Ｍ程度の範囲が好ましく、５〜５００ｍＭがより好ましく、１０〜３００ｍＭが更に好ましい。またメディエ−ターについても種々の官能基による修飾体を用いるなどして、酵素とともに電極上に固定化させて用いてもよい。
【００６０】
酵素反応は、所望の容量の反応溶液中に、所望の量の酵素とメディエーターを加えて混合された状態において、基質を含有する試料溶液、例えば血液を所定量加えると同時に測定を開始する。電気化学的な検出とは、特に限定されるものではないが、酵素反応が進行するとメディエーターを介在した電子の移動に伴って生ずる電流の変化をシグナルとして測定することが好ましい。測定に供する試料の種類は特に制約されるものではなく、酵素の基質を成分として含有する化含有する可能性のある水溶液はもとより、血液、体液、尿などの生体試料であってもよい。また、測定に際しては、可能な範囲で反応温度を一定にして行ってもよい。また、マイクロ流路デバイス等を用いた微量解析に展開することも可能である。
【００６１】
上述したようなグルコースの電気化学的測定法のために用いられる、本発明における電気化学測定用酵素組成物は、広い温度範囲での反応性に優れたグルコース脱水素酵素と緩衝材を含むことを特徴とする。まず基本的な特性として、以下のような性質を有するグルコース脱水素酵素を用いることを特徴とする。
至適温度：４５〜５０℃
温度安定性：５０℃、３０分処理による残存活性が５０％以上
至適ｐＨ：７．０付近
ｐＨ安定性：５．０〜７．０（２５℃、１６時間）
Ｋｍ：５０〜８０ｍＭ
【００６２】
上記のような特性に加えて、更に広い温度領域において、特に低温度の環境条件においても反応性が優れるグルコース脱水素酵を用いることを特徴とする。具体的には、５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が３０％以上、より好ましくは４０％以上を示すことを特徴とする。また、別な態様として、５０℃における活性値を１００％とする場合に、１０℃における活性値が１５％以上、より好ましくは２０％以上を示すものが挙げられる。更に別な態様として、５０℃における活性値を１００％とする場合に、５℃における活性値が１０％以上、より好ましくは１５％以上、更に好ましくは２０％以上を示すものが挙げられる。
【００６３】
また、本発明の電気化学測定用酵素組成物は、高温度の環境条件においても同様に低温条件と同様に、反応性が優れたグルコース脱水素酵を用いることがより好ましい。具体的には、５０℃における活性値を１００％とする場合に、６０℃における活性値が５０％、より好ましくは６０％以上、更に好ましくは７０％以上を示すものが挙げられる。
【００６４】
上記のグルコース脱水素酵素は、熱安定性においても優れるものがより好ましい。具体的には、５０℃、３０分間の処理後の残存活性が４０％以上を示すものが例示され、好ましくは５０℃、３０分間の処理後の残存活性が５０％以上を示すものが挙げられる。また、５０℃、６０分間の処理後の残存活性が２０％以上を示すもの、より好ましくは５０℃、６０分間の処理後の残存活性が３０％以上を示すものが挙げられる。
【００６５】
上記のグルコース脱水素酵素は、ｐＨ安定性においても優れるものがより好ましい。具体的には、具体的には、ｐＨ５．０〜ｐＨ７．０において、２５℃、１６時間処理後の残存活性が８０％以上、好ましくは８５％以上を示すものが挙げられる。また、２５℃、１６時間の処理を行った際に、ｐＨ６．５の時の残存活性に対して、ｐＨ４．５〜７．５の範囲においては６０％以上、好ましくは７０％以上を示すものであることが好ましい。ここで、残存活性とは、１００ｍＭ濃度の各種緩衝液中に、５Ｕ／ｍｌの酵素濃度条件で、２５℃、１６時間インキュベートした後のＦＡＤ依存型ＧＤＨ活性値の、インキュベーションを行わないＦＡＤ依存型ＧＤＨの活性値に対する割合をいうものである。緩衝液の種類としては、ｐＨ３．５〜５．５の範囲では酢酸緩衝液、ｐＨ６．０〜７．５の範囲ではリン酸緩衝液、ｐＨ８．０〜９．０の範囲ではトリス緩衝液を用いるものとする。
【００６６】
一方、緩衝材としては、リン酸塩のほか、ＴＲＩＳ、ＭＯＰＳ、ＰＩＰＥＳ、ＨＥＰＥＳ、ＭＥＳ、ＴＥＳなどのＧＯＯＤの緩衝材などが例示される。緩衝液のｐＨとしては４．０〜９．０程度に調整されることが好ましく、より好ましくは５．０〜８．０程度、更に好ましくは５．５〜７．５程度である。更には、上述したようなメディエーターである物質も組成物中に共存して含まれていてもよい。
【実施例】
【００６７】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に特に限定されるものではない。
【００６８】
実施例１：グルコース測定系を用いた改変型ＦＡＤＧＤＨ熱安定性の検討
検討は、先述の試験例のＦＡＤＧＤＨ活性の測定方法に準じて行った。
まず、改変型ＦＡＤＧＤＨを約２Ｕ／ｍｌになるように酵素希釈液（５０ｍＭ リン酸カリウム緩衝液（ｐＨ５．５）、０．１％ ＴｒｉｔｏｎＸ−１００）にて溶解したものを５０ｍｌ用意した。この酵素溶液を１．０ｍｌとしたものを２本用意した。コントロールには、夫々の改変型ＦＡＤＧＤＨ（各種化合物の代わりに、蒸留水０．１ｍｌを添加したものを２本用意した。２本のうち、１本は４℃で保存し、もう１本は５０℃、１５分間処理を施した。処理後、夫々のサンプルのＦＡＤＧＤＨ活性を測定した。各々、４℃で保存したものの酵素活性を１００として、５０℃、１５分間処理後の活性値を比較して活性残存率（％）として算出した。
【００６９】
実施例２：ＦＡＤＧＤＨ遺伝子への変異導入
シグナルペプチド切断型ＦＡＤＧＤＨをコードする遺伝子（配列番号１）を含む組み換えプラスミドｐＡＯＧＤＨ−Ｓ２で市販の大腸菌コンピテントセル（エシェリヒア・コリーＤＨ５α；東洋紡績製）を形質転換した後、形質転換体をアンピシリン（５０μｇ／ｍｌ；ナカライテスク社製）を含んだ液体培地（１％ポリペプトン、０．５％酵母エキス、０．５％ＮａＣｌ；ｐＨ７．３）を摂取し、３０℃で一晩振とう培養して得られた菌体から、常法によりプラスミドを調整した。該プラスミドを鋳型として用いてＤｉｖｅｒｓｉｆｙＴＭ ＰＣＲ Ｒａｍｄｏｍ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ（Ｃｌｏｎｔｅｃｈ社製）を用いた変異処理をそのプロトコールに従って実施し、グルコース脱水素酵素の生産能を有する、改変型ＦＡＤＧＤＨ変異プラスミドを作製し、上記方法により同様にプラスミドを調製した。
【００７０】
実施例３：改変型ＦＡＤＧＤＨを含む粗酵素液の調整
実施例２で調製したプラスミドｐＡＯＧＤＨ−Ｓ２で市販の大腸菌コンピテントセル（エシェリヒア・コリーＤＨ５α；東洋紡績製）を形質転換した後、形質転換体をアンピシリンを含んだ寒天培地（１％ポリペプトン、０．５％酵母エキス、０．５％ＮａＣｌ、１．５％寒天；ｐＨ７．３）に塗布した後、３０℃で一晩振とう培養して得られたコロニーをさらにアンピシリン（１００μｇ／ｍｌ）を含んだＬＢ液体培地に摂取し、３０℃で一晩振とう培養した。その培養液の一部から遠心分離によって得られた菌体を回収し、５０ｍＭ リン酸緩衝液（ｐＨ７．０）中で、ガラスビーズで該菌体を破砕することにより粗酵素液を調製した。
【００７１】
実施例４：熱安定性が向上した変異体のスクリーニング
実施例３の粗酵素液を用いて、上述した活性測定法によりグルコース脱水素酵素活性を測定した。また、同粗酵素液を５０℃で１５分間加熱処理した後、グルコース脱水素酵素活性を測定し、３種の熱安定性の向上した変異体を取得した。これら３種の改変体をコードするプラスミドをｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４と命名した。
【００７２】
ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４の変異箇所を同定するためにＤＮＡシークエンサー（ＡＢＩ ＰＲＩＳＭＴＭ ３７００ＤＮＡ Ａｎａｌｙｚｅｒ；Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ製）でグルコース脱水素酵素をコードする遺伝子の塩基配列を決定した結果、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１で配列番号２記載の１６２番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２では１６７番目のセリンがプロリンに４７１番目のリジンがアルギニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３では１８０番目のアラニンがグリシンに５５１番目のバリンがアラニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４では１２０番目のリジンがグルタミン酸に１６７番目のセリンがプロリンに３６９番目のリジンがアルギニンに置換されていることが確認された。結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
ｐＡＯＧＤＨ−Ｓ２のプラスミドを鋳型として、１６０番目のグリシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６１番目のトリプトファンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号４の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６２番目のセリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号５の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６３番目のグリシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号６の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６４番目のセリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号７の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６５番目のロイシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号８の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６６番目のアラニンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号９の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６７番目のセリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１０の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６８番目のグリシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１１の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６９番目のアスパラギンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１２の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１７０番目のロイシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１３の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１７１番目のセリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１４の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１７２番目のバリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１５の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、３２９番目のバリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１６の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、３３０番目のロイシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１７の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、３３１番目のアラニンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１８の合成オリゴヌクレオチド、５５１番目のバリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１９の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチドを基に、ＱｕｉｃｋＣｈａｎｇｅ（登録商標） Ｓｉｔｅ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ（ＳＴＲＡＴＡＧＥＮＥ製）を用いて、そのプロトコールに従って、変異操作を行い、グルコース脱水素酵素の生産能を有する、改変型ＦＡＤＧＤＨ変異プラスミドを作製し、上記方法により同様にプラスミドを調整した。
【００７５】
上記プラスミドで市販の大腸菌コンピテントセル（エシェリヒア・コリーＤＨ５α；東洋紡績製）を形質転換した後、実施例３と同様に粗酵素液を調整した。
【００７６】
上記の粗酵素液を用いて、上述した活性測定法によりグルコース脱水素酵素活性を測定した。また、同粗酵素液を５０℃で１５分間加熱処理した後、グルコース脱水素酵素活性を測定し、１６種の熱安定性の向上した変異体を取得した。これら１６種の改変体をコードするプラスミドを、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１９と命名した。
【００７７】
ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１９の変異箇所を同定するためにＤＮＡシークエンサー（ＡＢＩ ＰＲＩＳＭＴＭ ３７００ＤＮＡ Ａｎａｌｙｚｅｒ；Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ製）でグルコース脱水素酵素をコードする遺伝子の塩基配列を決定した結果、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５で配列番号２記載の１６０番目のグリシンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６では１６３番目のグリシンがリジン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７では１６３番目のグリシンがロイシン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ８では１６３番目のグリシンがアルギニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ９では１６７番目のセリンがアラニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１０では１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１１では１６７番目のセリンがアルギニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１２では１６７番目のセリンがバリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１３では１７１番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１４では５５１番目のバリンがアラニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１５では５５１番目のバリンがシステイン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１６では５５１番目のバリンがスレオニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１７では５５１番目のバリンがグルタミン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１８では５５１番目のバリンがセリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１９では５５１番目のバリンがチロシンに置換されていることが確認された。結果を表２に示す。
【００７８】
【表２】
【００７９】
実施例５；多重変異体の作製と熱安定性
ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１０のプラスミドを鋳型として、１６０番目のグリシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２０の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６１番目のトリプトファンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２１の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６２番目のセリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２２の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６３番目のグリシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２３の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６４番目のセリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２４の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６５番目のロイシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２５の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６６番目のアラニンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２６の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６８番目のグリシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２７の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６９番目のアスパラギンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２８の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１７０番目のロイシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２９の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１７１番目のセリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３０の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１７２番目のバリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３１の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、３２９番目のバリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３２の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、３３０番目のロイシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３３の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、３３１番目のアラニンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３４の合成オリゴヌクレオチド、５５１番目のバリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３５の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチドを基に、ＱｕｉｃｋＣｈａｎｇｅ（登録商標） Ｓｉｔｅ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ（ＳＴＲＡＴＡＧＥＮＥ製）を用いて、そのプロトコールに従って変異操作を行い、グルコース脱水素酵素の生産能を有する、改変型ＦＡＤＧＤＨ変異プラスミドを作製し、上記方法により同様にプラスミドを調整した。
【００８０】
ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１５のプラスミドを鋳型として、１６３番目のグリシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３６の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチドを基に、ＱｕｉｃｋＣｈａｎｇｅ（登録商標） Ｓｉｔｅ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ（ＳＴＲＡＴＡＧＥＮＥ製）を用いて、そのプロトコールに従って、変異操作を行い、グルコース脱水素酵素の生産能を有する、改変型ＦＡＤＧＤＨ変異プラスミドを作製し、上記方法により同様にプラスミドを調整した。
【００８１】
上記プラスミドで市販の大腸菌コンピテントセル（エシェリヒア・コリーＤＨ５α；東洋紡績製）を形質転換した後、実施例３と同様に粗酵素液を調整した。
【００８２】
上記の粗酵素液を用いて、上述した活性測定法によりグルコース脱水素酵素活性を測定した。また、同粗酵素液を５０℃で１５分間加熱処理した後、グルコース脱水素酵素活性を測定し、５７種の熱安定性の向上した変異体を取得した。これら５７種の改変体をコードするプラスミドを、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３９ ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７６と命名した。
【００８３】
ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３９ ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７６の変異箇所を同定するためにＤＮＡシークエンサー（ＡＢＩ ＰＲＩＳＭＴＭ ３７００ＤＮＡ Ａｎａｌｙｚｅｒ；Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ製）でグルコース脱水素酵素をコードする遺伝子の塩基配列を決定した結果、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２０で配列番号２記載の１６０番目のグリシンがグルタミン酸に１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２１では１６０番目のグリシンがイソロイシンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２２では１６０番目のグリシンがセリングルタミンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２３では１６０番目のグリシンがグルタミンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２４では１６２番目のセリンがアラニンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２５では１６２番目のセリンがシステインに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２６では１６２番目のセリンがアスパラギン酸に１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２７では１６２番目のセリンがグルタミン酸に１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２８では１６２番目のセリンがフェニルアラニンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２９では１６２番目のセリンがヒスチジンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３０では１６２番目のセリンがロイシンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３１では１６３番目のグリシンがアスパラギン酸に１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３２では１６４番目のセリンがフェニルアラニンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３３では１６４番目のセリンがスレオニンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３４では１６４番目のセリンがチロシンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３５では１６５番目のロイシンがアラニンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３６では１６５番目のロイシンがイソロイシンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３７では１６５番目のロイシンがアスパラギンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３８では１６５番目のロイシンがプロリンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３９では１６５番目のロイシンがバリンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４０では１６６番目のアラニンがシステインに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４１では１６６番目のアラニンがイソロイシンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４２では１６６番目のアラニンがリジンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４３では１６６番目のアラニンがロイシンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４４では１６６番目のアラニンがメチオニンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４５では１６６番目のアラニンがプロリンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４６では１６６番目のアラニンがセリンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４７では１６７番目のセリンがプロリンに１６９番目のアスパラギンがリジン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４８では１６７番目のセリンがプロリンに１６９番目のアスパラギンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４９では１６７番目のセリンがプロリンに１６９番目のアスパラギンがチロシン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５０では１６７番目のセリンがプロリンに１６９番目のアスパラギンがトリプトファン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５１では１６７番目のセリンがプロリンに１７０番目のロイシンがシステイン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５２では１６７番目のセリンがプロリンに１７０番目のロイシンがフェニルアラニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５３では１６７番目のセリンがプロリンに１７１番目のロイシンがイソロイシンに、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５４では１６７番目のセリンがプロリンに１７１番目のロイシンがリジン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５５では１６７番目のセリンがプロリンに１７１番目のロイシンがメチオニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５６では１６７番目のセリンがプロリンに１７１番目のロイシンがグルタミン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５７では１６７番目のセリンがプロリンに１７１番目のロイシンがバリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５８では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがアラニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５９では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがシステインに、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６０では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがグルタミン酸、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６１では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがイソロイシン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６２では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがメチオニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６３では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがシステイン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６４では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがグルタミン酸、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６５では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがトリプトファン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６６では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがチロシン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６７では１６７番目のセリンがプロリンに３２９番目のバリンがグルタミン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６８では１６７番目のセリンがプロリンに３３１番目のアラニンがシステイン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６９では１６７番目のセリンがプロリンに３３１番目のアラニンがアスパラギン酸、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７０では１６７番目のセリンがプロリンに３３１番目のアラニンがイソロイシン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７１では１６７番目のセリンがプロリンに３３１番目のアラニンがリジンｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７２では１６７番目のセリンがプロリンに３３１番目のアラニンがロイシン、ＡＯＧＤＨ−Ｍ７３では１６７番目のセリンがプロリンに３３１番目のアラニンがメチオニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７４では１６７番目のセリンがプロリンに３３１番目のアラニンがバリンに置換されていることが確認された。結果を表３に示す。
【００８４】
【表３】
【００８５】
実施例５：改変型ＦＡＤＧＤＨの取得
改変型ＦＡＤＧＤＨ生産菌として、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７６で市販の大腸菌コンピテントセル（エシェリヒア・コリーＤＨ５α；東洋紡績製）を形質転換した。得られた形質転換体を、１０Ｌ容ジャーファーメンターを用いて、ＴＢ培地に培養温度２５℃で２４時間培養した。培養菌体を遠心分離で集めた後、５０ｍＭ リン酸緩衝液（ｐＨ６．５）に懸濁し、除核酸処理後、遠心分離して上清を得た。これに硫酸アンモニウムを飽和量溶解させて目的タンパク質を沈殿させ、遠心分離で集めた沈殿を５０ｍＭ リン酸緩衝液（ｐＨ６．５）に再溶解させた。そしてＧ−２５セファロース（登録商標）カラムによるゲルろ過、Ｏｃｔｙｌ−セファロースカラムおよびＰｈｅｎｙｌ−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ（登録商標）カラムによる疎水クロマト（溶出条件は、共に２５％飽和〜０％の硫酸アンモニウム濃度勾配をかけてピークフラクションを抽出）を実施し、さらにＧ−２５ Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ（登録商標）カラムによるゲルろ過で硫酸アンモニウムを除去し改変型ＦＡＤＧＤＨサンプルとした。表４に示すように精製標品においても熱安定性が向上していることが確認された。
【００８６】
【表４】
【００８７】
実施例６：酵素活性の温度依存性評価
ＦＡＤ依存型グルコース脱水素酵素としては、配列番号２においてＧ１６３Ｒ＋Ｖ５５１Ｃ変異を加えたものを用いた。上述した方法により、３８ｍＭ ＰＩＰＥＳ緩衝液（ｐＨ６．５）中で、所定の温度条件における活性測定を行った。図２に酵素活性の温度依存性曲線を示した。縦軸は、５０℃における活性値を１００％として、各温度における相対的な活性値を示している。５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が約４０％、１０℃における活性値が約２５％、５℃における活性値が約２０％を示している。また、６０℃における活性値が約７５％を示している。
【００８８】
実施例７：酵素の熱安定性およびｐＨ安定性特性評価
配列番号２においてＧ１６３Ｒ＋Ｖ５５１Ｃ変異を加えた精製標品を用いて、１０Ｕ／ｍｌの濃度になるように、５０ｍＭ リン酸緩衝液（ｐＨ６．０）中、５０℃で所定の時間の加熱処理を行った際に、残存するグルコース脱水素酵素活性を測定した。図３に、処理前の活性に対する残存活性の比率をグラフ化して示した。本グルコース脱水素酵素は、５０℃、１５分の熱処理により約７５％、５０℃、３０分の熱処理により約５５％、５０℃、６０分の熱処理により約３０％の残存活性を示している。
【００８９】
上記精製標品を５Ｕ／ｍｌの濃度で、１００ｍＭ濃度の緩衝液中、２５℃、１６時間の処理を行った。緩衝液の種類としては、ｐＨ３．５〜５．５の範囲では酢酸緩衝液、ｐＨ６．０〜７．５の範囲ではリン酸緩衝液、ｐＨ８．０〜９．０の範囲ではトリス緩衝液を、それぞれ用いた。各条件での処理の後、残存するグルコース脱水素酵素活性を測定した。図４に、処理前の活性に対する残存活性の比率をグラフ化して示した。本グルコース脱水素酵素は、２５℃、１６時間の処理を行った際に、ｐＨ６．５の時の残存活性を１００％とする場合に、ｐＨ４．０〜７．０の範囲においては約８０％以上の残存活性を維持している。また、ｐＨ６．５の時の残存活性に対して、ｐＨ７．５の時の活性残存率が約５０％を示している。
【００９０】
その他の特性に関しても確認された結果を以下に示した。
至適ｐＨ：７．０付近
Ｋｍ：５０〜８０ｍＭ
【００９１】
また、基質特異性に関して、４ｍＭの基質濃度で対比を行った結果を、表５に示す。グルコースに対する反応性を１００％とした際に、例えばマルトース０．０１％、ガラクトース０．１１％、フルクトース０．０４％、キシロース１９．２３％と非常に良好なものであった。
【００９２】
【表５】
【００９３】
実施例８：酵素電極測定による評価
上記のグルコース脱水素酵素を用いた酵素電極による測定を検討した。図５（Ａ）に示したような、カーボンの作用電極、銀塩化銀の参照電極が印刷されてなる、ＤＥＰ Ｃｈｉｐ電極（カーボン・丸型・ダム付き；バイオデバイステクノロジー製）上に、ｒａｒｍＡＯＧＤＨ２０Ｕ、フェリシアン化カリウム３６４ｍＭ（終濃度）を、１０ｍＭ リン酸緩衝液（ｐＨ７．０）２μＬに溶解した液を電極上に載せて、３５℃で２０分間静置することにより、酵素の電極上への固定化を行った。酵素電極を水で洗浄した後、ＤＥＰ Ｃｈｉｐ専用コネクターを用いて、汎用電気化学測定器ポテンショ／ガルバノスタット１１１２型（扶桑製作所製）に接続した。そして、３００ｍＶの電圧を印加して、所定濃度のグルコース溶液２０μＬを電極上に載せて反応を行い（図５（Ｂ）を参照）、４０秒後の電流値を測定した。
【００９４】
反応させた各グルコース濃度における電流応答値をプロットした結果を、図６に示した。相関係数として、Ｒ２＝０．９６０８であり、非常に良好な検量線を得ることができた。更には、測定の再現性や、保存安定性の点でも優れていた。
【００９５】
更に、酵素電極における基質特異性に関しても検討を行った。対比は、いずれの基質においても、１５ｍＭ濃度で行った。結果は表６に示す通り、グルコース以外の主要な糖類に対してはほとんど反応性を示さなかった。特に輸液成分として含まれることから、実際の医療現場ではしばしば問題となるマルトースの影響をほとんど受けないことから、本発明におけるグルコース測定技術は極めて有用であると考えられた。
【００９６】
【表６】
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明を利用することにより、簡便にかつ再現性においても優れたグルコースの定量を実現することができる。特に、酵素反応の初期速度を高める作用により、近年要求されている迅速な定量を実現させるうえで有用な技術である。したがって、医療現場での血糖値センサーはもとより、食品分野等でのグルコース量の品質管理などの分野における応用展開が期待される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グルコース脱水素酵素を用いる酵素電極法により、溶液中、特に血液中のグルコース濃度を測定する方法に関する。以下、グルコース脱水素酵素をＧＤＨとも記載する。また、フラビンアデニンジヌクレオチドをＦＡＤと記載する。また、ＦＡＤ依存性グルコース脱水素酵素をＦＡＤＧＤＨとも記載する。
【背景技術】
【０００２】
グルコースの迅速測定としては、最も広く知られている目的としては、医療分野において糖尿病患者の血糖値測定が挙げられる。また、一般産業界においても、食品工業などの分野では品質管理などの目的で、グルコース量を迅速かつ簡便に測定する技術が求められている。
【０００３】
近年、糖尿病の発症率は年々増加傾向にあり、更にその予備軍といわれる潜在的な人の数も併せると、日本国内だけでも１０００万人以上の数になるといわれている。また、生活習慣病への関心が非常に高まってきていることもあり、血糖値のきめ細かな自己測定が行われる機会や必要性も多くなっている。こうした時代背景において、血糖自己測定モニター（ＳＭＢＧ：Ｓｅｌｆ−Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｂｌｏｏｄ Ｇｌｕｃｏｓｅ）のための技術開発は、糖尿病患者が通常の自分の血糖値を把握し治療に生かすために重要である。血糖の測定技術に関しては、従来から多くの方法が報告されており、また実用化もなされている。ＳＭＢＧのための基本手法としては、検体の微量化、測定時間の短縮、装置の小型化の点で電気化学的なセンシングによる方法が有利である。
【０００４】
一般的に定着してきている血糖測定のためのセンシングの手法としては、グルコースを基質とする酵素を利用したセンサー技術が多数知られている。そのような酵素の例としては例えばグルコースオキシダーゼ（ＥＣ １．１．３．４）が挙げられる。グルコースオキシダーゼはグルコースに対する特異性が高く、熱安定性に優れているという利点を有していることから血糖センサー用酵素として古くから利用されており、その最初の発表は実に４０年ほど前に遡る。グルコースオキシダーゼを利用した血糖センサーにおいては、グルコースを酸化してＤ−グルコノ−δ−ラクトンに変換する過程で生じる電子がメディエーター（電子受容体）を介して電極に渡されることで測定がなされるが、グルコースオキシダーゼは反応で生じたプロトンを酸素に渡しやすいため溶存酸素が測定値に影響してしまうという問題があった。
【０００５】
このような問題を回避するために、例えばＮＡＤ（Ｐ）依存型グルコース脱水素酵素（ＥＣ １．１．１．４７）あるいはピロロキノリンキノン（以下、ＰＱＱとも記載する。）依存型グルコース脱水素酵素（ＥＣ１．１．５．２（旧ＥＣ１．１．９９．１７）が血糖センサー用酵素として用いられている。これらは溶存酸素の影響を受けない点で優位であるが、前者のＮＡＤ（Ｐ）依存型グルコース脱水素酵素（以下、ＮＡＤＧＤＨとも記載する。）は安定性の乏しさや補酵素の添加が必要という煩雑性がある。一方後者のＰＱＱ依存型グルコース脱水素酵素（以下、ＰＱＱＧＤＨとも記載する。）は、基質特異性に乏しく、マルトースやラクトースといったグルコース以外の糖類にも作用するため測定値の正確性を損ねてしまうという欠点がある。
【０００６】
そこで、溶存酸素の影響を受けず、補酵素の添加も必要なく、なおかつ特に基質特異性の点で優れたＧＤＨとして、ＦＡＤ依存性グルコース脱水素酵素（ＦＡＤＧＤＨ）が注目されてきている。非特許文献１〜４、特許文献１〜３にはアスペルギルス・オリゼ由来のＦＡＤ依存性グルコース脱水素酵素について報告されている。また、特許文献４には、アスペルギルス属由来フラビン結合型グルコース脱水素酵素（以下、フラビン結合型グルコース脱水素酵素をＦＡＤＧＤＨとも記載する。）が開示されている。本酵素は基質特異性に優れかつ溶存酸素の影響を受けない点で優位である。熱安定性については５０℃、１５分処理で８９％程度の活性残存率であり安定性についても優れているとされている。また、該ＦＡＤＧＤＨをグラッシーカーボン電極に固定化して、電流測定によりグルコースを測定する方法が開示されている。こうした酵素電極を用いた電気化学的な測定方法は一般的に広く用いられている方法ではあるが、再現性や精度の点で優れたデータを取得することが難しいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２８９１４８号公報
【特許文献２】国際公開２００７／１３９０１３号パンフレット
【特許文献３】国際公開２００８／００１９０３号パンフレット
【特許文献４】国際公開２００４／０５８９５８号パンフレット
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｂｉｏｃｈｉｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ．１３９（２），２６５−２７６（１９６７年）
【非特許文献２】Ｂｉｏｃｈｉｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ．１３９（２），２７７−２９３（１９６７年）
【非特許文献３】Ｂｉｏｃｈｉｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ．１４６（２），３１７−３２７（１９６７年）
【非特許文献４】Ｂｉｏｃｈｉｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ．１４６（２），３２８−３３５（１９６７年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、特にフラビン化合物を補酵素として必要とする、グルコース脱水素酵素を用いた電気化学的なセンシング技術により、簡便な操作で、迅速に安定したデータを得ることを可能にした、広い温度領域において十分な反応性を有するグルコース脱水素酵素ならびにそれを用いる電気化学的なグルコースの定量方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、有用なグルコースの電気化学的な測定方法を確立する上で、用いるグルコース脱水素酵素の広い温度領域における十分な反応性を有することが極めて重要であり、一定の温度安定特性を具備するグルコース脱水素酵素の適用が特に有用であることを見出し、本発明に到達した。
【００１１】
すなわち、本発明は以下のような構成からなる。
（１）下記の理化学的性質を有し、かつ５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が３０％以上であり、グルコース脱水素酵素遺伝子が発現された大腸菌により生産されることを特徴とするグルコース脱水素酵素。
至適温度：４５〜５０℃
温度安定性：５０℃、３０分処理による残存活性が５０％以上
至適ｐＨ：７．０付近
ｐＨ安定性：５．０〜７．０（２５℃、１６時間）
Ｋｍ：５０〜８０ｍＭ
（２）５０℃における活性値を１００％とする場合に、１０℃における活性値が１５％以上であることを特徴とする（１）のグルコース脱水素酵素。
（３）５０℃における活性値を１００％とする場合に、５℃における活性値が１０％以上であることを特徴とする（１）または（２）のグルコース脱水素酵素。
（４）５０℃における活性値を１００％とする場合に、６０℃における活性値が５０％以上であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかのグルコース脱水素酵素。
（５）フラビン化合物を補酵素として必要とすることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかのグルコース脱水素酵素。
（６）グルコース脱水素酵素遺伝子が糸状菌由来であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかのグルコース脱水素酵素。
（７）糸状菌がペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）属もしくはアスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属に属することを特徴とする（６）のグルコース脱水素酵素。
（８）糸状菌がアスペルギルス・オリゼ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｓａｅ）であることを特徴とする（６）または（７）のグルコース脱水素酵素。
（９）（１）〜（８）にいずれかのグルコース脱水素酵素および緩衝材を含有してなることを特徴とする電気化学測定用酵素組成物。
（１０）１種以上のメディエーター化合物をさらに含むことを特徴とする（９）の電気化学測定用酵素組成物。
（１１）グルコース脱水素酵素を含有する酵素電極を用いて、グルコースの作用により生じる電流変化を測定することにより溶液中のグルコース量を測定する方法であって、該グルコース脱水素酵素が下記の理化学的性質を有し、かつ５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が３０％以上であることを特徴とするグルコースの電気化学測定方法。
至適温度：４５〜５０℃
温度安定性：５０℃、３０分処理による残存活性が５０％以上
至適ｐＨ：７．０付近
ｐＨ安定性：５．０〜７．０（２５℃、１６時間）
Ｋｍ：５０〜８０ｍＭ
（１２）５０℃における活性値を１００％とする場合に、１０℃における活性値が１５％以上であるグルコース脱水素酵素を用いることを特徴とする（１１）のグルコースの電気化学測定方法。
（１３）５０℃における活性値を１００％とする場合に、５℃における活性値が１０％以上であるグルコース脱水素酵素を用いることを特徴とする（１１）または（１２）のグルコースの電気化学測定方法。
（１４）５０℃における活性値を１００％とする場合に、６０℃における活性値が５０％以上であるグルコース脱水素酵素を用いることを特徴とする（１１）〜（１３）のいずれかの電気化学測定方法。
（１５）グルコース脱水素酵素がフラビン化合物を補酵素として必要とすることを特徴とする（１１）〜（１４）のいずれかの電気化学測定方法。
（１６）グルコース脱水素酵素遺伝子が糸状菌由来であることを特徴とする（１１）〜（１５）のいずれかの電気化学測定方法。
（１７）糸状菌がペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）属もしくはアスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属に属することを特徴とする（１６）の電気化学測定方法。
（１８）糸状菌がアスペルギルス・オリゼ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｓａｅ）であることを特徴とする（１６）又（１７）の電気化学測定方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるグルコース脱水素酵素、グルコースの測定方法および酵素組成物は、測定精度、グルコースに対する反応特異性および電極センサーとしての保存安定性の点で、従来の酵素電極を用いるセンシング技術と比較して格段に優れている。加えて、広い温度範囲において、測定精度に変動を及ぼすことがないので、あらゆる環境条件、特に熱帯、亜熱帯あるいは寒冷地のような温度条件の下においても、精度よくグルコースを測定することが可能である。本願発明のグルコース脱水素酵素は、遺伝子組み換え技術を用いることにより、大腸菌により容易に生産することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】グルコース脱水素酵素を用いた場合の、グルコースのセンシングに関する化学反応のスキームを示す図である。
【図２】本発明の実施例において用いた、グルコース脱水素酵素活性の温度依存性を示す図である。
【図３】本発明の実施例において用いた、グルコース脱水素酵素活性の熱安定性を示す図である。
【図４】本発明の実施例において用いた、グルコース脱水素酵素活性のｐＨ安定性を示す図である。
【図５】（Ａ）実施例で用いた電極の写真を示す図である。（Ｂ）実施例において、金電極上に溶液をマウントした状態を示す写真である。
【図６】本発明の実施例における酵素電極測定の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明において用いられるグルコース脱水素酵素は、特に限定されるものではないが、基質特異性の観点から、フラビン化合物を補酵素として要求されるグルコース脱水素酵素を用いることが好ましい。フラビンは、ジメチルイソアロキサジンの１０位に置換基をもつ一群の誘導体であり、フラビン分子種を補酵素とする酵素であれば特に限定されるものではない。フラビン化合物としては、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）、フラビンアデニンモノヌクレオチド（ＦＭＮ）などが挙げられるが、ＦＡＤが特に好ましい。
【００１５】
グルコース脱水素酵素は、メディエーター（電子受容体）の存在下で、グルコースの水酸基を酸化してグルコノ−δ−ラクトンを生成する反応を触媒する。図１にグルコースのセンシングに関するスキームの一例を示す。ＦＡＤ依存型のグルコース脱水素酵素がグルコースに作用するに、補酵素ＦＡＤはＦＡＤＨ２となるが、メディエーターとしてフェリシアン化物（例えば、「Ｆｅ（ＣＮ）６」３−）を存在させると、ＦＡＤＨ２はこれをフェロシアン化物（この場合、「Ｆｅ（ＣＮ）６」４−）へと変換し、自らはＦＡＤへと戻る。フェロシアン化物は電位を与えると、電子を電極に渡してフェリシアン化物へと戻るので、こうした電子伝達物質をメディエーターとすることにより、電気化学的なシグナル検出が可能になる。
【００１６】
本発明のグルコース脱水素酵素は、まず基本的な特性として、以下のような性質を有することを特徴とする。
至適温度：４５〜５０℃
温度安定性：５０℃、３０分処理による残存活性が５０％以上
至適ｐＨ：７．０付近
ｐＨ安定性：５．０〜７．０（２５℃、１６時間）
Ｋｍ：５０〜８０ｍＭ
【００１７】
本発明のグルコース脱水素酵素は、上記のような特性に加えて、さらに広い温度領域において、特に低温度の環境条件においても反応性が優れることを特徴とするものである。具体的には、５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が３０％以上、より好ましくは４０％以上を示すことを特徴とする。また、別な態様として、５０℃における活性値を１００％とする場合に、１０℃における活性値が１５％以上、より好ましくは２０％以上を示すものが挙げられる。更に別な態様として、５０℃における活性値を１００％とする場合に、５℃における活性値が１０％以上、より好ましくは１５％以上、更に好ましくは２０％以上を示すものが挙げられる。
【００１８】
また、本発明のグルコース脱水素酵素は、高温度の環境条件においても同様に低温条件と同様に、反応性が優れることがより好ましい。具体的には、５０℃における活性値を１００％とする場合に、６０℃における活性値が５０％、より好ましくは６０％以上、更に好ましくは７０％以上を示すものが挙げられる。
【００１９】
また、本発明のグルコース脱水素酵素は、熱安定性においても優れていることが好ましい。具体的には、５０℃、３０分間の処理後の残存活性が４０％以上を示すものが例示され、好ましくは５０℃、３０分間の処理後の残存活性が５０％以上を示すものが挙げられる。また、５０℃、６０分間の処理後の残存活性が２０％以上を示すもの、より好ましくは５０℃、６０分間の処理後の残存活性が３０％以上を示すものが挙げられる。ここで、残存活性とは、５０ｍＭ リン酸緩衝液（ｐＨ６．０）中に１０Ｕ／ｍｌの酵素濃度条件として、５０℃、３０分間インキュベートした後のＦＡＤ依存型ＧＤＨ活性値の、インキュベーションを行わないＦＡＤ依存型ＧＤＨの活性値に対する割合をいうものである。
【００２０】
更には、本発明において用いられるグルコース脱水素酵素は、ｐＨ安定性においても優れるものが好ましい。具体的には、ｐＨ５．０〜ｐＨ７．０において、２５℃、１６時間処理後の残存活性が８０％以上、好ましくは８５％以上を示すものが挙げられる。また、２５℃、１６時間の処理を行った際に、ｐＨ６．５の時の残存活性に対して、ｐＨ４．５〜７．５の範囲においては６０％以上、好ましくは７０％以上を示すものであることが好ましい。ここで、残存活性とは、１００ｍＭ濃度の各種緩衝液中に、５Ｕ／ｍｌの酵素濃度条件で、２５℃、１６時間インキュベートした後のＦＡＤ依存型ＧＤＨ活性値の、インキュベーションを行わないＦＡＤ依存型ＧＤＨの活性値に対する割合をいうものである。緩衝液の種類としては、ｐＨ３．５〜５．５の範囲では酢酸緩衝液、ｐＨ６．０〜７．５の範囲ではリン酸緩衝液、ｐＨ８．０〜９．０の範囲ではトリス緩衝液を用いるものとする。
【００２１】
上記ＦＡＤ依存型ＧＤＨの活性測定は、以下の条件で行うものである。
＜試薬＞
５０ｍＭ ＰＩＰＥＳ緩衝液 ｐＨ６．５（０．１％ＴｒｉｔｏｎＸ−１００を含む）
２４ｍＭ フェナジンメトサルフェート（ＰＭＳ）溶液
２．０ｍＭ ２，６−ジクロロフェノールインドフェノール（ＤＣＰＩＰ）溶液
１Ｍ Ｄ−グルコース溶液
上記ＰＩＰＥＳ緩衝液２０．５ｍｌ、ＤＣＰＩＰ溶液１．０ｍｌ、ＰＭＳ２．０ｍｌ、Ｄ―グルコース溶液５．９ｍｌを混合して反応試薬とする。
【００２２】
＜測定条件＞
反応試薬３ｍｌを３７℃で５分間予備加温する。ＧＤＨ溶液０．１ｍｌを添加しゆるやかに混和後、水を対照に３７℃に制御された分光光度計で、６００ｎｍの吸光度変化を５分記録し、直線部分から１分間当たりの吸光度変化（ΔＯＤＴＥＳＴ）を測定する。盲検はＧＤＨ溶液の代わりにＧＤＨを溶解する溶媒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。これらの値から次の式（Ｉ）に従ってＧＤＨ活性を求める。ここでＧＤＨ活性における１単位（Ｕ）とは、濃度２００ｍＭのＤ−グルコース存在下で１分間に１マイクロモルのＤＣＰＩＰを還元する酵素量として定義している。
【００２３】
【数１】
【００２４】
なお、式中の３．１は反応試薬＋酵素溶液の液量（ｍｌ）、１６．３は本活性測定条件におけるミリモル分子吸光係数（ｃｍ２／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。
【００２５】
本発明において用いられるグルコース脱水素酵素遺伝子の起源は特に限定されないが、糸状菌由来のものが好ましく、なかでもペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）属もしくはアスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属に属するものが例示される。アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属に由来するものが特に好ましく、アスペルギルス・オリゼ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｚａｅ）、アスペルギルス・テレウス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｔｅｒｒｅｕｓ）などが例示される。なかでも、アスペルギルス・オリゼに由来するものが特に好ましい。
【００２６】
本発明のグルコース脱水素酵素は、遺伝子工学的な手法を用いて、グルコース脱水素酵素遺伝子を、大腸菌を宿主として発現させて生産する方法により取得することが可能である。グルコース脱水素酵素遺伝子としては、配列番号１に示すような、シグナルペプチド切断型のＦＡＤＧＤＨをコードする遺伝子の配列が例示される。
【００２７】
本発明において適用されるグルコース脱水素酵素の一例として、その遺伝子の取得および酵素の製法に関して、以下に実験例として例示する。
【００２８】
配列番号４５は、野生型のアスペルギルス・オリゼ由来のＦＡＤＧＤＨのアミノ酸配列であって、シグナル配列を含む。配列番号２は、「配列番号４５においてシグナル配列部分の一部または全部が欠失したアミノ酸配列からなり、かつグルコースデヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質」の一例を示すものである。配列番号４５と配列番号２の違いは、配列番号４５がＮ末端側にシグナル配列を含むが、配列番号２ではシグナル配列部分の一部または全部が欠失している点であり、配列番号４５の方が２１アミノ酸分長くなっているが、それ以外は同じである。
【００２９】
配列番号４５で示される野生型のアスペルギルス・オリゼ由来のＦＡＤＧＤＨ、およびそれらをコードする遺伝子は、以下の方法により入手した。本発明者らは、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ（以下、ＮＣＢＩと表記する）のデータベースを利用し、アスペルギルス・オリゼ由来のグルコース脱水素酵素遺伝子を推定、取得し、該遺伝子を用いた遺伝子組換え体よりアスペルギルス・オリゼ由来のグルコース脱水素酵素を取得できることを見出した。
【００３０】
アスペルギルス・オリゼ由来ＧＤＨ遺伝子を取得するために、自社保有のアスペルギルス・オリゼＴＩ株の培養上清から、各種クロマトグラフィーを用いてＧＤＨの精製を試みたが、高純度のＧＤＨを得るのは困難であり、遺伝子取得の常法の１つである部分アミノ酸配列を利用したクローニングは断念せざるを得なくなった。しかしながら、我々はＰｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ｌｉｌａｃｉｎｏｅｃｈｉｎｕｌａｔｕｍ ＮＢＲＣ６２３１株がＧＤＨを生産することを見出し、精製酵素を用いて部分アミノ酸配列の決定に成功した。次いで、決定したアミノ酸配列を元に、ＰＣＲ法によりＰ．ｌｉｌａｃｉｎｏｅｃｈｉｎｕｌａｔｕｍ ＮＢＲＣ６２３１由来ＧＤＨ遺伝子を一部取得し、塩基配列を決定した（１３５６ｂｐ）。最終的に、この塩基配列を元に、アスペルギルス・オリゼＧＤＨ遺伝子を推定、取得した。その概要を以下の＜実験例１＞＜実験例２＞に示す。
【００３１】
＜実験例１＞、
［アスペルギルス・オリゼ由来グルコース脱水素酵素（以下、ＡＯＧＤＨとも記載する）遺伝子の推定］
［１］アスペルギルス・オリゼ由来ＧＤＨの取得
アスペルギルス・オリゼＴＩ株のＬ乾燥菌株をポテトデキストロース寒天培地（Ｄｉｆｃｏ製）に植菌し２５℃でインキュベートすることにより復元した。復元させたプレート上の菌糸を寒天ごと回収してフィルター滅菌水に懸濁した。２基の１０Ｌ容ジャーファーメンター中に生産培地（１％麦芽エキス、１．５％大豆ペプチド、０．１％ＭｇＳＯ４・７水和物、２％グルコース、ｐＨ６．５）６Ｌを調製し、１２０℃、１５分オートクレーブ滅菌して放冷した後、上記の菌糸懸濁液を接種し、３０℃、通気攪拌培養を行った。培養開始から６４時間後に培養を停止し、菌糸体を濾過により除去してＧＤＨ活性を含む濾過液を回収した。回収した上清を限外ろ過膜（分子量１０，０００カット）により低分子物質を除去した。次いで、硫酸アンモニウムを６０％飽和度となるように添加、溶解し、硫安分画を行い、遠心機によりＧＤＨを含む上清画分を回収後、Ｏｃｔｙｌ−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅカラムに吸着させ、硫酸アンモニウム飽和度６０％〜０％でグラジエント溶出してＧＤＨ活性のある画分を回収した。得られたＧＤＨ溶液を、Ｇ−２５−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ（登録商標）カラムを用いて脱塩を行った後、６０％飽和度の硫酸アンモニウムを添加、溶解し、これをＰｈｅｎｙｌ−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅカラムに吸着させ、硫酸アンモニウム飽和度６０％〜０％でグラジエント溶出してＧＤＨ活性のある画分を回収した。更にこれを５０℃で４５分加温した後、遠心分離を行って上清を得た。以上の工程を経て得られた溶液を精製ＧＤＨ標品（ＡＯＧＤＨ）とした。なお、上記精製過程においては、緩衝液として２０ｍＭ リン酸カリウム緩衝液（ｐＨ６．５）を使用した。さらに、ＡＯＧＤＨの部分アミノ酸配列を決定するため、イオン交換クロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィーなどの各種手段により精製を試みたものの、部分アミノ酸配列決定に供することのできる高純度の精製標品を得ることはできなかった。
【００３２】
［２］ペニシリウム属糸状菌由来ＧＤＨの取得
ペニシリウム属糸状菌由来のＧＤＨ生産菌としてＰｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ｌｉｌａｃｉｎｏｅｃｈｉｎｕｌａｔｕｍ ＮＢＲＣ６２３１を用い、上記アスペルギルス・オリゼＴＩ株と同用の手順に従って、培養および精製を行い、ＳＤＳ電気泳動でほぼ均一な精製標品を取得した。
［ｃＤＮＡの作製］
Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ｌｉｌａｃｉｎｏｅｃｈｉｎｕｌａｔｕｍ ＮＢＲＣ６２３１について上記方法に従い（但し、ジャーファーメンターでの培養時間は２４時間）培養を実施し、濾紙濾過により菌糸体を回収した。得られた菌糸は直ちに液体窒素中に入れて凍結させ、クールミル（東洋紡績製）を用いて菌糸を粉砕した。粉砕菌体より直ちにセパゾールＲＮＡ Ｉ（ナカライテスク社製）を用いて本キットのプロトコールに従ってトータルＲＮＡを抽出した。得られたトータルＲＮＡからはＯｒｉｇｏｔｅｘ−ｄｔ３０（第一化学薬品社製）をもちいてｍＲＮＡを精製し、これをテンプレートにＲｅｖｅｒＴｒａ−Ｐｌｕｓ−ＴＭ（東洋紡績製）を用いてＲＴ−ＰＣＲを行った。得られた産物はアガロース電気泳動を行い、鎖長０．５〜４．０ｋｂに相当する部分を切り出した。切り出したゲル断片からＭａｇＥｘｔｒａｃｔｏｒ（登録商標）−ＰＣＲ＆Ｇｅｌ Ｃｌｅａｎ Ｕｐ−（東洋紡績製）を用いてｃＤＮＡを抽出・精製してｃＤＮＡサンプルとした。
【００３３】
［ＧＤＨ遺伝子部分配列の決定］
上記で精製したＮＢＲＣ６２３１由来ＧＤＨを０．１％ＳＤＳ、１０％グリセロールを含有するＴｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ６．８）に溶解し、ここにＧｌｕ特異的Ｖ８エンドプロテアーゼを終濃度１０μｇ／ｍｌとなるよう添加し３７℃１６時間インキュベートすることで部分分解を行った。このサンプルをアクリルアミド濃度１６％のゲルを用いて電気泳動してペプチドを分離した。このゲル中に存在するペプチド分子を、ブロット用バッファー（１．４％グリシン、０．３％トリス、２０％エタノール）を用いてセミドライ法によりＰＶＤＦ膜に転写した。ＰＶＤＦ膜上に転写したペプチドはＣＢＢ染色キット（ＰＩＥＲＣＥ社製ＧｅｌＣｏｄｅ Ｂｌｕｅ Ｓｔａｉｎ Ｒｅａｇｅｎｔ）を用いて染色し、可視化されたペプチド断片のバンド部分２箇所を切り取ってペプチドシーケンサーにより内部アミノ酸配列の解析を行った。得られたアミノ酸配列はＩＧＧＶＶＤＴＳＬＫＶＹＧＴ（配列番号３７）およびＷＧＧＧＴＫＱＴＶＲＡＧＫＡＬＧＧＴＳＴ（配列番号３８）であった。この配列を元にミックス塩基を含有するディジェネレートプライマーを作製し、ＮＢＲＣ６２３１由来ｃＤＮＡをテンプレートにＰＣＲを実施したところ増幅産物が得られ、アガロースゲル電気泳動により確認したところ１．４ｋｂ程度のシングルバンドであった。このバンドを切り出して東洋紡績製ＭａｇＥｘｔｒａｃｔｏｒ（登録商標）−ＰＣＲ＆Ｇｅｌ Ｃｌｅａｎ Ｕｐ−を用いて抽出・精製した。精製ＤＮＡ断片はＴＡｒｇｅｔ Ｃｌｏｎｅ −Ｐｌｕｓ−（東洋紡績製）によりＴＡクローニングし、得られたベクターで大腸菌ＪＭ１０９コンピテントセル（東洋紡績製）をヒートショックにより形質転換した。形質転換クローンのうち青白判定でインサート挿入が確認されたコロニーについてＭａｇＥｘｔｒａｃｔｏｒ（登録商標）−Ｐｌａｓｍｉｄ−（東洋紡績製）を用いてプラスミドをミニプレップ抽出・精製し、プラスミド配列特異的プライマーを用いてインサートの塩基配列を決定した（１３５６ｂｐ）。
【００３４】
［ＡＯＧＤＨ遺伝子の推定］
決定した塩基配列を元に「ＮＣＢＩ ＢＬＡＳＴ」のホームページ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ＢＬＡＳＴ／）からホモロジー検索を実施し、ＡＯＧＤＨ遺伝子を推定した。検索により推定したＡＯＧＤＨとＰ．ｌｉｌａｃｉｎｏｅｃｈｉｎｕｌａｔｕｍ ＮＢＲＣ６２３１由来ＧＤＨ部分配列とのアミノ酸レベルでの相同性は４９％であった。
【００３５】
＜実験例２＞
［アスペルギルス・オリゼ由来グルコース脱水素酵素遺伝子の取得、大腸菌への導入］
ＡＯＧＤＨ遺伝子を取得するために、アスペルギルス・オリゼＴＩ株の菌体よりｍＲＮＡを調製し、ｃＤＮＡを合成した。配列番号３９、４０に示す２種類のオリゴＤＮＡを合成し、調製したｃＤＮＡをテンプレートとしてＫＯＤ Ｐｌｕｓ ＤＮＡポリメラーゼ（東洋紡績製）を用いてＡＯＧＤＨ遺伝子増幅した。ＤＮＡ断片を制限酵素ＮｄｅＩ、ＢａｍＨＩで処理し、ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔ（ＬａｃＺの翻訳開始コドンａｔｇに合わせＮｄｅＩ認識配列のａｔｇを合わせる形でＮｄｅＩサイトを導入したもの）ＮｄｅＩ−ＢａｍＨＩサイトに挿入し、組換えプラスミド（ｐＡＯＧＤＨ）を構築した。この組換えプラスミドを用いて、エシェリヒア・コリーＤＨ５α（東洋紡績製）を形質転換した。形質転換体より、常法に従いプラスミドを抽出し、ＡＯＧＤＨ遺伝子の塩基配列の決定を行った（配列番号４１）。この結果、ｃＤＮＡ配列から推定されるアミノ酸残基は５９３アミノ酸（配列番号４５）からなることが明らかとなった。ＲＩＢ４０株から予想されるＧＤＨは５８８アミノ酸でありＴＩ株 ＧＤＨとアミノ酸残基数が異なることが示唆された。なお、該遺伝子については、ＴＩ株ゲノムＤＮＡを用いて配列を確認し、遺伝子隣接領域についてもＲＡＣＥ法を用いて確認を行った。また、ＰＣＲ法を用いて、ＲＩＢ４０株に基づくＤＮＡ配列をもつ組換えプラスミドを構築し、同様に形質転換体を取得した。これら形質転換体を１００μｇ／ｍｌのアンピシリンを含む液体培地（Ｔｅｒｒｉｆｉｃ ｂｒｏｔｈ）２００ｍｌ中で、３０℃、１６時間振とう培養を行った。菌体破砕液についてＧＤＨ活性を確認したところ、ＲＩＢ４０株由来ＧＤＨの配列を有する形質転換体ではＧＤＨ活性が確認できなかったが、ＴＩ株由来ＧＤＨの配列を有する形質転換体については菌体内に培養液１ｍｌ当たり８．０ＵのＧＤＨ活性が得られた。尚、実施例１で実施したアスペルギルス・オリゼＴＩ株の培養上清のＧＤＨ活性は０．２Ｕ／ｍｌであった。
【００３６】
＜実験例３＞
［アスペルギルス・オリゼ由来グルコース脱水素酵素（以下、ＡＯＧＤＨと示す。）遺伝子の大腸菌への導入］
シグナルペプチド切断後のＦＡＤ−ＧＤＨをｍＦＡＤ−ＧＤＨとした場合、ｍＦＡＤ−ＧＤＨのＮ末端にＭのみ付加してｍＦＡＤ−ＧＤＨのＮ末端が１アミノ酸分のびた形態となっているものをＳ２と表現した。Ｓ２では、配列番号４３のオリゴヌクレオチドをＮ末端側プライマーとして、配列番号４４のプライマーとの組合せでＰＣＲを行い、同様手順にて、Ｓ２をコードするＤＮＡ配列（配列番号２）をもつ組換えプラスミドを構築し、同様に形質転換体を取得した。なお、この改変ＦＡＤ−ＧＤＨのＤＮＡ配列を持つプラスミドは、ＤＮＡシーケンシングにて配列上誤りがないことを確かめた。この形質転換体をＴＢ培地にて１０Ｌ−ジャーファーメンターを用いて１〜２日間液体培養した。各培養フェーズの菌体を集菌した後、超音波破砕してＧＤＨ活性を確認した。シグナルペプチドと思われるアミノ酸配列を削除することにより、そのＧＤＨ生産性が増大した。
【００３７】
本発明の改変型ＦＡＤＧＤＨを取得する方法は、配列番号２（「配列番号４５においてシグナル配列部分の一部または全部が欠失したアミノ酸配列からなり、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質」の一例）のアミノ酸配列における上記で示されるいずれか位置においてアミノ酸置換を行うこと、または、配列番号２のアミノ酸配列における上記で示されるいずれか位置においてアミノ酸置換を行うことである。なお、本願発明は、他の種における上記と同等の位置においてアミノ酸置換を有するものを含む。例えば、具体的に「配列番号２のアミノ酸配列と同等の位置」とは、配列番号２のアミノ酸配列と、配列番号２と高い相同性（好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上）のアミノ酸配列を有する他のアスペルギルス・オリゼ由来のＦＡＤＧＤＨとを、相同性分析においてアラインさせた場合に、そのアラインメントにおける同一の位置を意味する。
【００３８】
なお、本発明においては、「配列番号４５において変異を含むアミノ酸配列」に関し、請求項に記載されたアミノ酸配列以外に、次の（１）〜（３）のいずれかの形態もとりうる。また、本発明は、「配列番号４５において変異を含むアミノ酸配列」に関し、さらに次の（１）〜（３）のいずれかの変異を加えた形態をとりうる。（配列番号２においても、上記と同様の形態をとりうる。配列番号２において、これらの変異は、変異箇所の位置をそれぞれ２１ずつ減じた表記により示される。）
（１）配列番号４５に記載されたアミノ酸配列を有するＦＡＧＤＨにおいて少なくとも１つのアミノ酸が置換、欠失、挿入もしくは付加された一次構造を有する。
（２）配列番号４５において、１４１位、１８１位、１８３位、１８４位、１８５位、１１８６位、１８７位、１８８位、１９０位、１９１位、１９２位、１９３位、２０１位、３５０位、３５２位、３９０位、４９２位及び５７２位、からなる群のうち少なくとも１つの位置においてアミノ酸置換を有する。
（３）配列番号４５において、アミノ酸置換が、Ｋ１４１Ｅ、Ｇ１８１Ｅ、Ｇ１８１Ｉ、Ｇ１８１Ｐ、Ｇ１８１Ｓ、Ｇ１８１Ｑ、Ｓ１８３Ａ、Ｓ１８３Ｃ、Ｓ１８３Ｄ、Ｓ１８３Ｅ、Ｓ１８３Ｆ、Ｓ１８３Ｈ、Ｓ１８３Ｌ、Ｓ１８３Ｐ、Ｇ１８４Ｄ、Ｇ１８４Ｋ、Ｇ１８４Ｌ、Ｇ１８４Ｒ、Ｓ１８５Ｆ、Ｓ１８５Ｔ、Ｓ１８５Ｙ、Ｌ１８６Ａ、Ｌ１８６Ｉ、Ｌ１８６Ｎ、Ｌ１８６Ｐ、Ｌ１８６Ｖ、Ａ１８７Ｃ、Ａ１８７Ｉ、Ａ１８７Ｋ、Ａ１８７Ｌ、Ａ１８７Ｍ、Ａ１８７Ｐ、Ａ１８７Ｓ、Ｓ１８８Ａ、Ｓ１８８Ｐ、Ｓ１８８Ｒ、Ｓ１８８Ｖ、Ｎ１９０Ｋ、Ｎ１９０Ｐ、Ｎ１９０Ｙ、Ｎ１９０Ｗ、Ｌ１９１Ｃ、Ｌ１９１Ｆ、Ｓ１９２Ｉ、Ｓ１９２Ｋ、Ｓ１９２Ｍ、Ｓ１９２Ｑ、Ｓ１９２Ｖ、Ｖ１９３Ａ、Ｖ１９３Ｃ、Ｖ１９３Ｅ、Ｖ１９３Ｉ、Ｖ１９３Ｍ、Ｖ１９３Ｓ、Ｖ１９３Ｗ、Ｖ１９３Ｙ、Ａ２０１Ｇ、Ｖ３５０Ｑ、Ａ３５２Ｃ、Ａ３５２Ｄ、Ａ３５２Ｉ、Ａ３５２Ｋ、Ａ３５２Ｌ、Ａ３５２Ｍ、Ｑ３５２Ｖ、Ｋ３９０Ｒ、Ｋ４９２Ｒ、Ｖ５７２Ａ、Ｖ５７２Ｃ、Ｖ５７２Ｔ、Ｖ５７２Ｑ、Ｖ５７２Ｓ、Ｖ５７２Ｙ、（Ｇ１８１Ｅ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｇ１８１Ｉ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｇ１８１Ｓ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｇ１８１Ｑ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ａ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｃ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｄ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｄ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｅ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｆ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｈ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｌ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｇ１８４Ｄ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８５Ｆ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８５Ｔ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８５Ｙ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｌ１８６Ａ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｌ１８６Ｉ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｌ１８６Ｐ＋Ｓ１９２Ｋ）、（Ｌ１８６Ｐ＋Ｖ５７２Ｃ）、（Ｌ１８６Ｖ＋Ｖ５７２Ｃ）、（Ａ１８７Ｃ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ａ１８７Ｉ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ａ１８７Ｋ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ａ１８７Ｋ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ａ１８７Ｍ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ａ１８７Ｐ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ａ１８７Ｓ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｎ１９０Ｋ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｎ１９０Ｐ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｎ１９０Ｙ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｎ１９０Ｗ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｌ１９１Ｃ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｌ１９１Ｆ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｓ１９２Ｉ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｓ１９２Ｋ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｓ１９２Ｍ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｓ１９２Ｑ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｓ１９２Ｖ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ａ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｃ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｅ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｉ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｍ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｓ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｔ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｗ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｙ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ３５０Ｑ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ａ３５２Ｃ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ａ３５２Ｄ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ａ３５２Ｉ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ａ３５２Ｋ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ａ３５２Ｌ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ａ３５２Ｍ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ａ３５２Ｖ）、（Ｇ１８４Ｋ＋Ｖ５７２Ｃ）、（Ｇ１８４Ｒ＋Ｖ５７２Ｃ）のうちいずれかである。
【００３９】
ここで、「Ｋ１４１Ｅ」は、１４１位のＫ（Ｌｙｓ）をＥ（Ｇｌｕ）に置換することを意味する。
【００４０】
特に、配列番号２におけるＧ１６３Ｌ、Ｇ１６３Ｒ、Ｓ１６７Ｐ、Ｖ５５１Ａ、Ｖ５５１Ｃ、Ｖ５５１Ｑ、Ｖ５５１Ｓ、Ｖ５５１Ｙ、（Ｇ１６０Ｉ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｆ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｎ１６９Ｙ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７１Ｉ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７１Ｋ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７１Ｖ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｉ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｗ）、（Ｇ１６３Ｋ＋Ｖ５５１Ｃ）（Ｇ１６３Ｒ＋Ｖ５５１Ｃ）、配列番号３におけるＧ１８４Ｌ、Ｇ１８４Ｒ、Ｓ１８８Ｐ、Ｖ５７２Ａ、Ｖ５７２Ｃ、Ｖ５７２Ｑ、Ｖ５７２Ｓ、Ｖ５７２Ｙ、（Ｇ１８１Ｉ＋Ｓ１１８８Ｐ）、（Ｓ１８３Ｆ＋Ｓ１８８Ｐ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｎ１９０Ｙ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｌ１９２Ｉ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｌ１９２Ｋ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｌ１９２Ｖ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｉ）、（Ｓ１８８Ｐ＋Ｖ１９３Ｗ）、（Ｇ１８４Ｋ＋Ｖ５７２Ｃ）（Ｇ１８４Ｒ＋Ｖ５７２Ｃ）のアミノ酸置換は、改変型ＦＡＤＧＤＨの熱安定性の向上に寄与する。
【００４１】
配列番号２、配列番号４５で示されるアスペルギルス・オリゼ由来のＦＡＤＧＤＨを改変した改変型ＦＡＤＧＤＨの製造法は特に限定されないが、以下に示すような手順で製造することが可能である。ＦＡＤＧＤＨを構成するアミノ酸配列を改変する方法としては、通常行われる遺伝情報を改変する手法が用いられる。すなわち、タンパク質の遺伝情報を有するＤＮＡの特定の塩基を変換することにより、或いは特定の塩基を挿入または欠失させることにより、改変タンパク質の遺伝情報を有するＤＮＡが作製される。ＤＮＡ中の塩基配列を変換する具体的な方法としては、例えば市販のキット（ＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＴＭ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ；Ｃｌｏｎｅｔｅｃｈ社， ＥＸＯＩＩＩ／Ｍｕｎｇ Ｂｅａｎ Ｄｅｌｅｔｉｏｎ Ｋｉｔ；Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ製， Ｑｕｉｃｋ Ｃｈａｎｇｅ（登録商標） Ｓｉｔｅ Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ；Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ製など）の使用、或いはポリメラーゼ連鎖反応法（ＰＣＲ）の利用が挙げられる。
【００４２】
作製された改変型ＦＡＤＧＤＨの遺伝情報を有するＤＮＡは、プラスミドと連結された状態にて宿主微生物に移入される。宿主細胞には、大腸菌、酵母、糸状菌、動物細胞、昆虫細胞など目的に応じて様々な細胞が用いられる。宿主微生物に組み換えベクターを移入する方法としては、例えば宿主微生物がエシェリヒア・コリーに属する場合には、カルシウムイオンの存在下で組み換えＤＮＡの移入を行う方法などを採用することができる、更にエレクトロポレーション法を用いても良い。
【００４３】
こうして得られた形質転換体である微生物は、栄養培地で培養されることにより、多量のＦＡＤＧＤＨを安定して生産し得る。形質転換体である宿主微生物の培養形態は宿主の栄養生理的性質を考慮して培養条件を選択すればよく、通常多くの場合は液体培養で行うが、工業的には通気攪拌培養を行うのが有利である。培地の栄養源としては微生物の培養に通常用いられるものが広く使用される。炭素源としては資化可能な炭素化合物であればよく、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、糖蜜、ピルビン酸などが使用される。窒素減としては利用可能な窒素化合物であればよく、例えばペプトン、肉エキス、酵母エキス、カゼイン加水分怪物、大豆粕アルカリ分解物などが使用される。その他、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、特定のアミノ酸、特定のビタミンなどが必要に応じて使用される。培地温度は菌が発育し、ＦＡＤＧＤＨを生産する範囲で適日変更し得るが、エシェリヒア・コリーの場合、好ましくは２０〜４２℃程度である。アスペルギルス・オリゼ株の場合は、好ましくは２０〜４０℃程度である。培養温度は条件によって多少異なるが、ＦＡＤＧＤＨが最高収量に達する時期を見計らって適当時期に培養を終了すればよく、通常は６〜７２時間程度である。培地ｐＨは菌が発育し買い変体朴質を生産する範囲で適宜変更しうるが、特に好ましくはｐＨ５．０〜９．０程度である。
【００４４】
培養物中のＦＡＤＧＤＨを生産する菌体を含む培養液をそのまま採取し利用することもできるが、一般には常法に従ってＦＡＤＧＤＨが培養液中に存在する場合は、濾過、遠心分離などにより、蛋白質の含有溶液と微生物菌体とを分離した後に利用される。蛋白質が菌体内に存在する場合には得られた培養物から濾過または遠心分離などの手法により菌体を採取し、次いでこの菌体を機械的方法またはリゾチームなどの酵素的方法で破壊し、また必要に応じてＥＤＴＡ等のキレート剤及びまたは界面活性剤を添加してＦＡＤＧＤＨを可溶化し、水溶液として分離採取する。
【００４５】
このようにして得られたＦＡＤＧＤＨ含有溶液を、例えば、減圧濃縮、膜濃縮、さらに、硫酸アンモニム、硫酸ナトリウムなどの塩析処理、或いは親水性有機溶媒、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法により沈殿せしめればよい。また、加温処理や東電点処理も有効な生成手段である。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、アフィニティークロマトグラフィーにより、精製されたＦＡＤＧＤＨを得ることができる。
【００４６】
上述したような熱安定性やｐＨ安定性を付与するために、例えば、配列番号１からシグナルペプチドを切断した配列番号２のアミノ酸配列を用いるのがよい。変異の導入は公知の方法を適用して行うことができる。すなわち、タンパク質の遺伝情報を有するＤＮＡの特定の塩基を変換することにより、或いは特定の塩基を挿入または欠失させることにより、改変タンパク質の遺伝情報を有するＤＮＡが作成される。ＤＮＡ中の塩基配列を変換する具体的な方法としては、例えば市販のキット（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ；Ｃｌｏｎｅｔｅｃｈ社，ＥＸＯＩＩＩ／Ｍｕｎｇ Ｂｅａｎ Ｄｅｌｅｔｉｏｎ Ｋｉｔ；Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ製，Ｑｕｉｃｋ Ｃｈａｎｇｅ（登録商標） Ｓｉｔｅ Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ；Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ製など）の使用、或いはポリメラーゼ連鎖反応法（ＰＣＲ）の利用が挙げられる。
【００４７】
例えば、熱安定性を向上されたグルコース脱水素酵素としては、配列番号２のアミノ酸配列において、１２０位、１６０位、１６２位、１６３位、１６４位、１６５位、１６６位、１６７位、１６９位、１７０位、１７１位、１７２位、１８０位、３２９位、３３１位、３６９位、４７１位及び５５１位の少なくとも１つの位置においてアミノ酸置換を有するものが例示される。上記のうち、１６２位、１６３位、１６７位、位及び５５１位の少なくとも１つの位置においてアミノ酸置換を有するものが例示される。
【００４８】
より具体的には、配列番号２のアミノ酸配列において、アミノ酸置換がＫ１２０Ｅ、Ｇ１６０Ｅ、Ｇ１６０Ｉ、Ｇ１６０Ｐ、Ｇ１６０Ｓ、Ｇ１６０Ｑ、Ｓ１６２Ａ、Ｓ１６２Ｃ、Ｓ１６２Ｄ、Ｓ１６２Ｅ、Ｓ１６２Ｆ、Ｓ１６２Ｈ、Ｓ１６２Ｌ、Ｓ１６２Ｐ、Ｇ１６３Ｄ、Ｇ１６３Ｋ、Ｇ１６３Ｌ、Ｇ１６３Ｒ、Ｓ１６４Ｆ、Ｓ１６４Ｔ、Ｓ１６４Ｙ、Ｌ１６５Ａ、Ｌ１６５Ｉ、Ｌ１６５Ｎ、Ｌ１６５Ｐ、Ｌ１６５Ｖ、Ａ１６６Ｃ、Ａ１６６Ｉ、Ａ１６６Ｋ、Ａ１６６Ｌ、Ａ１６６Ｍ、Ａ１６６Ｐ、Ａ１６６Ｓ、Ｓ１６７Ａ、Ｓ１６７Ｐ、Ｓ１６７Ｒ、Ｓ１６７Ｖ、Ｎ１６９Ｋ、Ｎ１６９Ｐ、Ｎ１６９Ｙ、Ｎ１６９Ｗ、Ｌ１７０Ｃ、Ｌ１７０Ｆ、Ｓ１７１Ｉ、Ｓ１７１Ｋ、Ｓ１７１Ｍ、Ｓ１７１Ｑ、Ｓ１７１Ｖ、Ｖ１７２Ａ、Ｖ１７２Ｃ、Ｖ１７２Ｅ、Ｖ１７２Ｉ、Ｖ１７２Ｍ、Ｖ１７２Ｓ、Ｖ１７２Ｗ、Ｖ１７２Ｙ、Ａ１８０Ｇ、Ｖ３２９Ｑ、Ａ３３１Ｃ、Ａ３３１Ｄ、Ａ３３１Ｉ、Ａ３３１Ｋ、Ａ３３１Ｌ、Ａ３３１Ｍ、Ａ３３１Ｖ、Ｋ３６９Ｒ、Ｋ４７１Ｒ、Ｖ５５１Ａ、Ｖ５５１Ｃ、Ｖ５５１Ｔ、Ｖ５５１Ｑ、Ｖ５５１Ｓ、Ｖ５５１Ｙからなる群から選ばれるものが例示される。ここで、「Ｋ１２０Ｅ」は、１２０位のＫ（Ｌｙｓ）をＥ（Ｇｌｕ）に置換することを意味する。
【００４９】
特に、Ｇ１６３Ｋ、Ｇ１６３Ｌ、Ｇ１６３Ｒ、Ｓ１６７Ｐ、Ｖ５５１Ａ、Ｖ５５１Ｃ、Ｖ５５１Ｑ、Ｖ５５１Ｓ、Ｖ５５１Ｙ、（Ｇ１６０Ｉ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｆ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｎ１６９Ｙ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７１Ｉ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７１Ｋ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７１Ｖ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｉ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｗ）、（Ｇ１６３Ｋ＋Ｖ５５１Ｃ）、（Ｇ１６３Ｒ＋Ｖ５５１Ｃ）のアミノ酸置換が好ましい態様として例示される。
【００５０】
また、ｐＨ安定性の向上されたグルコース脱水素酵素としては、配列番号２のアミノ酸配列において、１６３位、１６７位、５５１位、からなる群のうち少なくとも１つの位置においてアミノ酸置換を有するものが挙げられる。より具体的には、配列番号２において、少なくともアミノ酸置換がＳ１６７Ｐ、Ｖ５５１Ｃ、（Ｇ１６３Ｋ＋Ｖ５５１Ｃ）、（Ｇ１６３Ｒ＋Ｖ５５１Ｃ）のうちいずれかの位置におけるアミノ酸置換を有するものが例示される。
【００５１】
なお、本発明において用いられるグルコース脱水素酵素に関しては、変異導入の基本となる配列は、配列番号２に示したアミノ酸配列と完全に一致するものに限定されるものではなく、配列番号２のアミノ酸配列との高い相同性のアミノ酸配列を有する他のアスペルギルス・オリゼ由来のグルコース脱水素酵素を、相同性分析においてアラインさせた場合に、そのアラインメントにおける同一の位置を変異する場合も含む。具体的には、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、更に好ましくは９０％以上の相同性を示す場合が挙げられる。
【００５２】
なお、配列番号２においてＫ１２０Ｅ、Ｇ１６０Ｅ、Ｇ１６０Ｉ、Ｇ１６０Ｐ、Ｇ１６０Ｓ、Ｇ１６０Ｑ、Ｓ１６２Ａ、Ｓ１６２Ｃ、Ｓ１６２Ｄ、Ｓ１６２Ｅ、Ｓ１６２Ｆ、Ｓ１６２Ｈ、Ｓ１６２Ｌ、Ｓ１６２Ｐ、Ｇ１６３Ｄ、Ｇ１６３Ｋ、Ｇ１６３Ｌ、Ｇ１６３Ｒ、Ｓ１６４Ｆ、Ｓ１６４Ｔ、Ｓ１６４Ｙ、Ｌ１６５Ａ、Ｌ１６５Ｉ、Ｌ１６５Ｎ、Ｌ１６５Ｐ、Ｌ１６５Ｖ、Ａ１６６Ｃ、Ａ１６６Ｉ、Ａ１６６Ｋ、Ａ１６６Ｌ、Ａ１６６Ｍ、Ａ１６６Ｐ、Ａ１６６Ｓ、Ｓ１６７Ａ、Ｓ１６７Ｐ、Ｓ１６７Ｒ、Ｓ１６７Ｖ、Ｎ１６９Ｋ、Ｎ１６９Ｐ、Ｎ１６９Ｙ、Ｎ１６９Ｗ、Ｌ１７０Ｃ、Ｌ１７０Ｆ、Ｓ１７１Ｉ、Ｓ１７１Ｋ、Ｓ１７１Ｍ、Ｓ１７１Ｑ、Ｓ１７１Ｖ、Ｖ１７２Ａ、Ｖ１７２Ｃ、Ｖ１７２Ｅ、Ｖ１７２Ｉ、Ｖ１７２Ｍ、Ｖ１７２Ｓ、Ｖ１７２Ｗ、Ｖ１７２Ｙ、Ａ１８０Ｇ、Ｖ３２９Ｑ、Ａ３３１Ｃ、Ａ３３１Ｄ、Ａ３３１Ｉ、Ａ３３１Ｋ、Ａ３３１Ｌ、Ａ３３１Ｍ、Ａ３３１Ｖ、Ｋ３６９Ｒ、Ｋ４７１Ｒ、Ｖ５５１Ａ、Ｖ５５１Ｃ、Ｖ５５１Ｔ、Ｖ５５１Ｑ、Ｖ５５１Ｓ、Ｖ５５１Ｙ、（Ｇ１６０Ｅ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｇ１６０Ｉ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｇ１６０Ｓ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｇ１６０Ｑ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ａ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｃ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｄ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｄ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｅ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｆ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｈ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６２Ｌ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｇ１６３Ｄ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６４Ｆ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６４Ｔ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６４Ｙ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｌ１６５Ａ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｌ１６５Ｉ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｌ１６５Ｐ＋Ｓ１７１Ｋ）、（Ｌ１６５Ｐ＋Ｖ５５１Ｃ）、（Ｌ１６５Ｖ＋Ｖ５５１Ｃ）、（Ａ１６６Ｃ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ａ１６６Ｉ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ａ１６６Ｋ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ａ１６６Ｋ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ａ１６６Ｍ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ａ１６６Ｐ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ａ１６６Ｓ＋Ｓ１６７Ｐ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｎ１６９Ｋ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｎ１６９Ｐ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｎ１６９Ｙ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｎ１６９Ｗ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７０Ｃ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｌ１７０Ｆ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｓ１７１Ｉ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｓ１７１Ｋ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｓ１７１Ｍ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｓ１７１Ｑ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｓ１７１Ｖ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ａ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｃ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｅ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｉ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｍ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｓ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｔ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｗ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ１７２Ｙ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ｖ３２９Ｑ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ａ３３１Ｃ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ａ３３１Ｄ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ａ３３１Ｉ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ａ３３１Ｋ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ａ３３１Ｌ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ａ３３１Ｍ）、（Ｓ１６７Ｐ＋Ａ３３１Ｖ）、（Ｇ１６３Ｋ＋Ｖ５５１Ｃ）変異を加えたそれぞれのグルコース脱水素酵素を用いて、各実施例と同様の方法で測定を行ったところ、それぞれ同等の結果が得られた。
【００５３】
本発明における電気化学測定法は、特に限定されるものではないが、一般的なポテンショスタットやガルバノスタットなどを用いることにより、種々の電気化学的な測定手法を適用することができる。具体的な測定手法としては、アンペロメトリー、ポテンショメトリー、クーロメトリーなどの様々な手法が挙げられるが、アンペロメトリーにより、還元されたメディエーターを印加により酸化される際に生ずる電流値を測定する方法が特に好ましい。この場合の印加電圧としては、１０〜７００ｍＶが好ましく、５０〜５００ｍＶがより好ましく、１００〜４００ｍＶが更に好ましい。
【００５４】
測定システムとしては、二電極であっても三電極系であってもよい。作用電極にはカーボン電極を用いてもよいし、白金、金、銀、ニッケル、パラジウムなどの金属電極を用いてもよい。カーボン電極の場合、パイロロティックグラファイトカーボン、グラッシーカーボン（ＧＣ）、カーボンペースト、ＰＦＣ（ｐｌａｓｔｉｃ ｆｏｒｍｅｄ ｃａｒｂｏｎ）などが挙げられる。金属電極の場合、金が特に好ましい。通常は、作用電極上にグルコース脱水素酵素が担持されてなる。酵素の固定化方法としては、架橋試薬を用いる方法、高分子マトリックス中に封入する方法、透析膜で被覆する方法、光架橋性ポリマー、導電性ポリマー、酸化還元ポリマーなどが挙げられる。あるいはフェリシアン化物、フェロセンあるいはその誘導体に代表される電子メディエーターとともにポリマー中に固定あるいは電極上に吸着固定してもよく、またこれらを組み合わせて用いてもよい。典型的には、グルタルアルデヒドを用いて、本発明のＦＡＤＧＤＨをカーボン電極上に固定化した後、アミン基を有する試薬で処理してグルタルアルデヒドをブロッキングする方法である。参照電極としては、特に限定されるものではなく、電気化学実験において一般的なものを適用することができるが、例えば飽和カロメル電極、銀−塩化銀などが挙げられる。
【００５５】
グルコース濃度の測定は、例えば以下のようにして行うことができる。恒温セルに緩衝液を入れ、一定温度に維持する。メディエーターとしては、フェリシアン化カリウム、フェナジンメトサルフェートなどを用いることができる。作用電極として本発明の改変型ＦＡＤＧＤＨを固定化した電極を用い、対極（例えば白金電極）および参照電極（例えばＡｇ／ＡｇＣｌ電極）を用いる。カーボン電極に一定の電圧を印加して、電流が定常になった後、グルコースを含む試料を加えて電流の増加を測定する。標準濃度のグルコース溶液により作製したキャリブレーションカーブに従い、試料中のグルコース濃度を計算することができる。
【００５６】
しかしながら、上述のような方法では、測定に必要な溶液の量が多くなるため、小スケールで簡便に測定するためには、印刷電極を用いる方が好ましい。この場合、電極は絶縁基板上に形成されてなることが好ましい。具体的には、フォトリゾグラフィ技術や、スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷などの印刷技術により、電極を基板上に形成されることが望ましい。また、絶縁基板の素材としては、シリコン、ガラス、セラミック、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなどが挙げられるが、各種の溶媒や薬品に対する耐性の強いものを用いるのがより好ましい。
【００５７】
電極の形状は特に限定されるものではなく、円形、楕円形、四角形などの形状が挙げられるが、円形であることが、固定化する酵素溶液のマウントのしやすさの点から特に好ましい。また、円形の形状である場合、その半径は３ｍｍ以下であることが好ましく、２．５ｍｍ以下がより好ましく、２ｍｍ以下が更に好ましい。酵素溶液の容量としては１〜５μＬ程度で十分であり、２−３μＬ程度の量で行うのがより好ましい。酵素溶液をマウントした後の固定化反応は、湿潤条件下で静置して行うのが好ましい。
【００５８】
酵素反応に用いる溶液の種類は、特に限定されるものではないが、ＰＢＳのようなリン酸緩衝液、ＴＲＩＳ、ＭＯＰＳ、ＰＩＰＥＳ、ＨＥＰＥＳ、ＭＥＳ、ＴＥＳなどのＧＯＯＤの緩衝液などが例示される。緩衝液のｐＨとしては４．０〜９．０程度が好ましく、より好ましくは５．０〜８．０程度、更に好ましくは６．０〜７．５程度である。また、緩衝液の濃度としては、１〜２００ｍＭ程度が好ましく、より好ましくは１０〜１５０ｍＭ程度、更に好ましくは２０〜１００ｍＭ程度である。また、添加物として、各種の有機酸、塩、防腐剤などの物質を共存させることも可能である。
【００５９】
酵素反応と電極間の電子移動を仲介するためのメディエーターを用いることも効果的である。適用できるメディエーターの種類は特に限定されるものではないが、キノン類、シトクロム類、ビオロゲン類、フェナジン類、フェノキサジン類、フェノチアジン類、フェリシアン化物、フェレドキシン類、フェロセンおよびその誘導体等が例示される。より具体的には、ベンゾキノン／ハイドロキノン、フェリシアン／フェロシアン化物（カリウムもしくはナトリウム塩）、フェリシニウム／フェロセンなどが挙げられる。フェナジンメトサルフェート、１−メトキシ−５−メチルフェナジウムメチルサルフェイト、２，６−ジクロロフェノールインドフェノールなどを用いてもよい。その他にも、オスミウム、コバルト、ルテニウムなどの金属錯体を用いることも可能である。水溶性の低い化合物をメディエーターとして用いる場合、有機溶媒を用いると、酵素自体の安定性を損なったり、酵素活性を失活させたりする可能性がある。そこで、水溶性を高めるために、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）のような親水性高分子により修飾されたものを用いてもよい。反応系におけるメディエーター濃度は、１ｍＭ〜１Ｍ程度の範囲が好ましく、５〜５００ｍＭがより好ましく、１０〜３００ｍＭが更に好ましい。またメディエ−ターについても種々の官能基による修飾体を用いるなどして、酵素とともに電極上に固定化させて用いてもよい。
【００６０】
酵素反応は、所望の容量の反応溶液中に、所望の量の酵素とメディエーターを加えて混合された状態において、基質を含有する試料溶液、例えば血液を所定量加えると同時に測定を開始する。電気化学的な検出とは、特に限定されるものではないが、酵素反応が進行するとメディエーターを介在した電子の移動に伴って生ずる電流の変化をシグナルとして測定することが好ましい。測定に供する試料の種類は特に制約されるものではなく、酵素の基質を成分として含有する化含有する可能性のある水溶液はもとより、血液、体液、尿などの生体試料であってもよい。また、測定に際しては、可能な範囲で反応温度を一定にして行ってもよい。また、マイクロ流路デバイス等を用いた微量解析に展開することも可能である。
【００６１】
上述したようなグルコースの電気化学的測定法のために用いられる、本発明における電気化学測定用酵素組成物は、広い温度範囲での反応性に優れたグルコース脱水素酵素と緩衝材を含むことを特徴とする。まず基本的な特性として、以下のような性質を有するグルコース脱水素酵素を用いることを特徴とする。
至適温度：４５〜５０℃
温度安定性：５０℃、３０分処理による残存活性が５０％以上
至適ｐＨ：７．０付近
ｐＨ安定性：５．０〜７．０（２５℃、１６時間）
Ｋｍ：５０〜８０ｍＭ
【００６２】
上記のような特性に加えて、更に広い温度領域において、特に低温度の環境条件においても反応性が優れるグルコース脱水素酵を用いることを特徴とする。具体的には、５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が３０％以上、より好ましくは４０％以上を示すことを特徴とする。また、別な態様として、５０℃における活性値を１００％とする場合に、１０℃における活性値が１５％以上、より好ましくは２０％以上を示すものが挙げられる。更に別な態様として、５０℃における活性値を１００％とする場合に、５℃における活性値が１０％以上、より好ましくは１５％以上、更に好ましくは２０％以上を示すものが挙げられる。
【００６３】
また、本発明の電気化学測定用酵素組成物は、高温度の環境条件においても同様に低温条件と同様に、反応性が優れたグルコース脱水素酵を用いることがより好ましい。具体的には、５０℃における活性値を１００％とする場合に、６０℃における活性値が５０％、より好ましくは６０％以上、更に好ましくは７０％以上を示すものが挙げられる。
【００６４】
上記のグルコース脱水素酵素は、熱安定性においても優れるものがより好ましい。具体的には、５０℃、３０分間の処理後の残存活性が４０％以上を示すものが例示され、好ましくは５０℃、３０分間の処理後の残存活性が５０％以上を示すものが挙げられる。また、５０℃、６０分間の処理後の残存活性が２０％以上を示すもの、より好ましくは５０℃、６０分間の処理後の残存活性が３０％以上を示すものが挙げられる。
【００６５】
上記のグルコース脱水素酵素は、ｐＨ安定性においても優れるものがより好ましい。具体的には、具体的には、ｐＨ５．０〜ｐＨ７．０において、２５℃、１６時間処理後の残存活性が８０％以上、好ましくは８５％以上を示すものが挙げられる。また、２５℃、１６時間の処理を行った際に、ｐＨ６．５の時の残存活性に対して、ｐＨ４．５〜７．５の範囲においては６０％以上、好ましくは７０％以上を示すものであることが好ましい。ここで、残存活性とは、１００ｍＭ濃度の各種緩衝液中に、５Ｕ／ｍｌの酵素濃度条件で、２５℃、１６時間インキュベートした後のＦＡＤ依存型ＧＤＨ活性値の、インキュベーションを行わないＦＡＤ依存型ＧＤＨの活性値に対する割合をいうものである。緩衝液の種類としては、ｐＨ３．５〜５．５の範囲では酢酸緩衝液、ｐＨ６．０〜７．５の範囲ではリン酸緩衝液、ｐＨ８．０〜９．０の範囲ではトリス緩衝液を用いるものとする。
【００６６】
一方、緩衝材としては、リン酸塩のほか、ＴＲＩＳ、ＭＯＰＳ、ＰＩＰＥＳ、ＨＥＰＥＳ、ＭＥＳ、ＴＥＳなどのＧＯＯＤの緩衝材などが例示される。緩衝液のｐＨとしては４．０〜９．０程度に調整されることが好ましく、より好ましくは５．０〜８．０程度、更に好ましくは５．５〜７．５程度である。更には、上述したようなメディエーターである物質も組成物中に共存して含まれていてもよい。
【実施例】
【００６７】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に特に限定されるものではない。
【００６８】
実施例１：グルコース測定系を用いた改変型ＦＡＤＧＤＨ熱安定性の検討
検討は、先述の試験例のＦＡＤＧＤＨ活性の測定方法に準じて行った。
まず、改変型ＦＡＤＧＤＨを約２Ｕ／ｍｌになるように酵素希釈液（５０ｍＭ リン酸カリウム緩衝液（ｐＨ５．５）、０．１％ ＴｒｉｔｏｎＸ−１００）にて溶解したものを５０ｍｌ用意した。この酵素溶液を１．０ｍｌとしたものを２本用意した。コントロールには、夫々の改変型ＦＡＤＧＤＨ（各種化合物の代わりに、蒸留水０．１ｍｌを添加したものを２本用意した。２本のうち、１本は４℃で保存し、もう１本は５０℃、１５分間処理を施した。処理後、夫々のサンプルのＦＡＤＧＤＨ活性を測定した。各々、４℃で保存したものの酵素活性を１００として、５０℃、１５分間処理後の活性値を比較して活性残存率（％）として算出した。
【００６９】
実施例２：ＦＡＤＧＤＨ遺伝子への変異導入
シグナルペプチド切断型ＦＡＤＧＤＨをコードする遺伝子（配列番号１）を含む組み換えプラスミドｐＡＯＧＤＨ−Ｓ２で市販の大腸菌コンピテントセル（エシェリヒア・コリーＤＨ５α；東洋紡績製）を形質転換した後、形質転換体をアンピシリン（５０μｇ／ｍｌ；ナカライテスク社製）を含んだ液体培地（１％ポリペプトン、０．５％酵母エキス、０．５％ＮａＣｌ；ｐＨ７．３）を摂取し、３０℃で一晩振とう培養して得られた菌体から、常法によりプラスミドを調整した。該プラスミドを鋳型として用いてＤｉｖｅｒｓｉｆｙＴＭ ＰＣＲ Ｒａｍｄｏｍ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ（Ｃｌｏｎｔｅｃｈ社製）を用いた変異処理をそのプロトコールに従って実施し、グルコース脱水素酵素の生産能を有する、改変型ＦＡＤＧＤＨ変異プラスミドを作製し、上記方法により同様にプラスミドを調製した。
【００７０】
実施例３：改変型ＦＡＤＧＤＨを含む粗酵素液の調整
実施例２で調製したプラスミドｐＡＯＧＤＨ−Ｓ２で市販の大腸菌コンピテントセル（エシェリヒア・コリーＤＨ５α；東洋紡績製）を形質転換した後、形質転換体をアンピシリンを含んだ寒天培地（１％ポリペプトン、０．５％酵母エキス、０．５％ＮａＣｌ、１．５％寒天；ｐＨ７．３）に塗布した後、３０℃で一晩振とう培養して得られたコロニーをさらにアンピシリン（１００μｇ／ｍｌ）を含んだＬＢ液体培地に摂取し、３０℃で一晩振とう培養した。その培養液の一部から遠心分離によって得られた菌体を回収し、５０ｍＭ リン酸緩衝液（ｐＨ７．０）中で、ガラスビーズで該菌体を破砕することにより粗酵素液を調製した。
【００７１】
実施例４：熱安定性が向上した変異体のスクリーニング
実施例３の粗酵素液を用いて、上述した活性測定法によりグルコース脱水素酵素活性を測定した。また、同粗酵素液を５０℃で１５分間加熱処理した後、グルコース脱水素酵素活性を測定し、３種の熱安定性の向上した変異体を取得した。これら３種の改変体をコードするプラスミドをｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４と命名した。
【００７２】
ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４の変異箇所を同定するためにＤＮＡシークエンサー（ＡＢＩ ＰＲＩＳＭＴＭ ３７００ＤＮＡ Ａｎａｌｙｚｅｒ；Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ製）でグルコース脱水素酵素をコードする遺伝子の塩基配列を決定した結果、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１で配列番号２記載の１６２番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２では１６７番目のセリンがプロリンに４７１番目のリジンがアルギニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３では１８０番目のアラニンがグリシンに５５１番目のバリンがアラニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４では１２０番目のリジンがグルタミン酸に１６７番目のセリンがプロリンに３６９番目のリジンがアルギニンに置換されていることが確認された。結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
ｐＡＯＧＤＨ−Ｓ２のプラスミドを鋳型として、１６０番目のグリシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６１番目のトリプトファンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号４の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６２番目のセリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号５の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６３番目のグリシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号６の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６４番目のセリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号７の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６５番目のロイシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号８の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６６番目のアラニンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号９の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６７番目のセリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１０の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６８番目のグリシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１１の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６９番目のアスパラギンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１２の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１７０番目のロイシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１３の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１７１番目のセリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１４の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１７２番目のバリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１５の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、３２９番目のバリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１６の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、３３０番目のロイシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１７の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、３３１番目のアラニンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１８の合成オリゴヌクレオチド、５５１番目のバリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号１９の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチドを基に、ＱｕｉｃｋＣｈａｎｇｅ（登録商標） Ｓｉｔｅ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ（ＳＴＲＡＴＡＧＥＮＥ製）を用いて、そのプロトコールに従って、変異操作を行い、グルコース脱水素酵素の生産能を有する、改変型ＦＡＤＧＤＨ変異プラスミドを作製し、上記方法により同様にプラスミドを調整した。
【００７５】
上記プラスミドで市販の大腸菌コンピテントセル（エシェリヒア・コリーＤＨ５α；東洋紡績製）を形質転換した後、実施例３と同様に粗酵素液を調整した。
【００７６】
上記の粗酵素液を用いて、上述した活性測定法によりグルコース脱水素酵素活性を測定した。また、同粗酵素液を５０℃で１５分間加熱処理した後、グルコース脱水素酵素活性を測定し、１６種の熱安定性の向上した変異体を取得した。これら１６種の改変体をコードするプラスミドを、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１９と命名した。
【００７７】
ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１９の変異箇所を同定するためにＤＮＡシークエンサー（ＡＢＩ ＰＲＩＳＭＴＭ ３７００ＤＮＡ Ａｎａｌｙｚｅｒ；Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ製）でグルコース脱水素酵素をコードする遺伝子の塩基配列を決定した結果、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５で配列番号２記載の１６０番目のグリシンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６では１６３番目のグリシンがリジン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７では１６３番目のグリシンがロイシン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ８では１６３番目のグリシンがアルギニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ９では１６７番目のセリンがアラニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１０では１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１１では１６７番目のセリンがアルギニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１２では１６７番目のセリンがバリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１３では１７１番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１４では５５１番目のバリンがアラニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１５では５５１番目のバリンがシステイン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１６では５５１番目のバリンがスレオニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１７では５５１番目のバリンがグルタミン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１８では５５１番目のバリンがセリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１９では５５１番目のバリンがチロシンに置換されていることが確認された。結果を表２に示す。
【００７８】
【表２】
【００７９】
実施例５；多重変異体の作製と熱安定性
ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１０のプラスミドを鋳型として、１６０番目のグリシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２０の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６１番目のトリプトファンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２１の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６２番目のセリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２２の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６３番目のグリシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２３の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６４番目のセリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２４の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６５番目のロイシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２５の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６６番目のアラニンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２６の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６８番目のグリシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２７の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１６９番目のアスパラギンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２８の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１７０番目のロイシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号２９の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１７１番目のセリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３０の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、１７２番目のバリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３１の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、３２９番目のバリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３２の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、３３０番目のロイシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３３の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチド、３３１番目のアラニンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３４の合成オリゴヌクレオチド、５５１番目のバリンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３５の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチドを基に、ＱｕｉｃｋＣｈａｎｇｅ（登録商標） Ｓｉｔｅ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ（ＳＴＲＡＴＡＧＥＮＥ製）を用いて、そのプロトコールに従って変異操作を行い、グルコース脱水素酵素の生産能を有する、改変型ＦＡＤＧＤＨ変異プラスミドを作製し、上記方法により同様にプラスミドを調整した。
【００８０】
ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１５のプラスミドを鋳型として、１６３番目のグリシンを複数種のアミノ酸に置換するよう設計した配列番号３６の合成オリゴヌクレオチドとそれに相補的な合成オリゴヌクレオチドを基に、ＱｕｉｃｋＣｈａｎｇｅ（登録商標） Ｓｉｔｅ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｋｉｔ（ＳＴＲＡＴＡＧＥＮＥ製）を用いて、そのプロトコールに従って、変異操作を行い、グルコース脱水素酵素の生産能を有する、改変型ＦＡＤＧＤＨ変異プラスミドを作製し、上記方法により同様にプラスミドを調整した。
【００８１】
上記プラスミドで市販の大腸菌コンピテントセル（エシェリヒア・コリーＤＨ５α；東洋紡績製）を形質転換した後、実施例３と同様に粗酵素液を調整した。
【００８２】
上記の粗酵素液を用いて、上述した活性測定法によりグルコース脱水素酵素活性を測定した。また、同粗酵素液を５０℃で１５分間加熱処理した後、グルコース脱水素酵素活性を測定し、５７種の熱安定性の向上した変異体を取得した。これら５７種の改変体をコードするプラスミドを、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３９ ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７６と命名した。
【００８３】
ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３９ ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６６、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６７、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６８、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６９、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７１、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７２、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７３、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７４、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７６の変異箇所を同定するためにＤＮＡシークエンサー（ＡＢＩ ＰＲＩＳＭＴＭ ３７００ＤＮＡ Ａｎａｌｙｚｅｒ；Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ製）でグルコース脱水素酵素をコードする遺伝子の塩基配列を決定した結果、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２０で配列番号２記載の１６０番目のグリシンがグルタミン酸に１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２１では１６０番目のグリシンがイソロイシンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２２では１６０番目のグリシンがセリングルタミンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２３では１６０番目のグリシンがグルタミンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２４では１６２番目のセリンがアラニンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２５では１６２番目のセリンがシステインに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２６では１６２番目のセリンがアスパラギン酸に１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２７では１６２番目のセリンがグルタミン酸に１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２８では１６２番目のセリンがフェニルアラニンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ２９では１６２番目のセリンがヒスチジンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３０では１６２番目のセリンがロイシンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３１では１６３番目のグリシンがアスパラギン酸に１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３２では１６４番目のセリンがフェニルアラニンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３３では１６４番目のセリンがスレオニンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３４では１６４番目のセリンがチロシンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３５では１６５番目のロイシンがアラニンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３６では１６５番目のロイシンがイソロイシンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３７では１６５番目のロイシンがアスパラギンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３８では１６５番目のロイシンがプロリンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ３９では１６５番目のロイシンがバリンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４０では１６６番目のアラニンがシステインに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４１では１６６番目のアラニンがイソロイシンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４２では１６６番目のアラニンがリジンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４３では１６６番目のアラニンがロイシンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４４では１６６番目のアラニンがメチオニンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４５では１６６番目のアラニンがプロリンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４６では１６６番目のアラニンがセリンに１６７番目のセリンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４７では１６７番目のセリンがプロリンに１６９番目のアスパラギンがリジン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４８では１６７番目のセリンがプロリンに１６９番目のアスパラギンがプロリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ４９では１６７番目のセリンがプロリンに１６９番目のアスパラギンがチロシン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５０では１６７番目のセリンがプロリンに１６９番目のアスパラギンがトリプトファン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５１では１６７番目のセリンがプロリンに１７０番目のロイシンがシステイン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５２では１６７番目のセリンがプロリンに１７０番目のロイシンがフェニルアラニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５３では１６７番目のセリンがプロリンに１７１番目のロイシンがイソロイシンに、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５４では１６７番目のセリンがプロリンに１７１番目のロイシンがリジン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５５では１６７番目のセリンがプロリンに１７１番目のロイシンがメチオニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５６では１６７番目のセリンがプロリンに１７１番目のロイシンがグルタミン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５７では１６７番目のセリンがプロリンに１７１番目のロイシンがバリン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５８では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがアラニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ５９では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがシステインに、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６０では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがグルタミン酸、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６１では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがイソロイシン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６２では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがメチオニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６３では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがシステイン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６４では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがグルタミン酸、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６５では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがトリプトファン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６６では１６７番目のセリンがプロリンに１７２番目のバリンがチロシン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６７では１６７番目のセリンがプロリンに３２９番目のバリンがグルタミン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６８では１６７番目のセリンがプロリンに３３１番目のアラニンがシステイン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ６９では１６７番目のセリンがプロリンに３３１番目のアラニンがアスパラギン酸、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７０では１６７番目のセリンがプロリンに３３１番目のアラニンがイソロイシン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７１では１６７番目のセリンがプロリンに３３１番目のアラニンがリジンｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７２では１６７番目のセリンがプロリンに３３１番目のアラニンがロイシン、ＡＯＧＤＨ−Ｍ７３では１６７番目のセリンがプロリンに３３１番目のアラニンがメチオニン、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７４では１６７番目のセリンがプロリンに３３１番目のアラニンがバリンに置換されていることが確認された。結果を表３に示す。
【００８４】
【表３】
【００８５】
実施例５：改変型ＦＡＤＧＤＨの取得
改変型ＦＡＤＧＤＨ生産菌として、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１０、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ１５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７５、ｐＡＯＧＤＨ−Ｍ７６で市販の大腸菌コンピテントセル（エシェリヒア・コリーＤＨ５α；東洋紡績製）を形質転換した。得られた形質転換体を、１０Ｌ容ジャーファーメンターを用いて、ＴＢ培地に培養温度２５℃で２４時間培養した。培養菌体を遠心分離で集めた後、５０ｍＭ リン酸緩衝液（ｐＨ６．５）に懸濁し、除核酸処理後、遠心分離して上清を得た。これに硫酸アンモニウムを飽和量溶解させて目的タンパク質を沈殿させ、遠心分離で集めた沈殿を５０ｍＭ リン酸緩衝液（ｐＨ６．５）に再溶解させた。そしてＧ−２５セファロース（登録商標）カラムによるゲルろ過、Ｏｃｔｙｌ−セファロースカラムおよびＰｈｅｎｙｌ−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ（登録商標）カラムによる疎水クロマト（溶出条件は、共に２５％飽和〜０％の硫酸アンモニウム濃度勾配をかけてピークフラクションを抽出）を実施し、さらにＧ−２５ Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ（登録商標）カラムによるゲルろ過で硫酸アンモニウムを除去し改変型ＦＡＤＧＤＨサンプルとした。表４に示すように精製標品においても熱安定性が向上していることが確認された。
【００８６】
【表４】
【００８７】
実施例６：酵素活性の温度依存性評価
ＦＡＤ依存型グルコース脱水素酵素としては、配列番号２においてＧ１６３Ｒ＋Ｖ５５１Ｃ変異を加えたものを用いた。上述した方法により、３８ｍＭ ＰＩＰＥＳ緩衝液（ｐＨ６．５）中で、所定の温度条件における活性測定を行った。図２に酵素活性の温度依存性曲線を示した。縦軸は、５０℃における活性値を１００％として、各温度における相対的な活性値を示している。５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が約４０％、１０℃における活性値が約２５％、５℃における活性値が約２０％を示している。また、６０℃における活性値が約７５％を示している。
【００８８】
実施例７：酵素の熱安定性およびｐＨ安定性特性評価
配列番号２においてＧ１６３Ｒ＋Ｖ５５１Ｃ変異を加えた精製標品を用いて、１０Ｕ／ｍｌの濃度になるように、５０ｍＭ リン酸緩衝液（ｐＨ６．０）中、５０℃で所定の時間の加熱処理を行った際に、残存するグルコース脱水素酵素活性を測定した。図３に、処理前の活性に対する残存活性の比率をグラフ化して示した。本グルコース脱水素酵素は、５０℃、１５分の熱処理により約７５％、５０℃、３０分の熱処理により約５５％、５０℃、６０分の熱処理により約３０％の残存活性を示している。
【００８９】
上記精製標品を５Ｕ／ｍｌの濃度で、１００ｍＭ濃度の緩衝液中、２５℃、１６時間の処理を行った。緩衝液の種類としては、ｐＨ３．５〜５．５の範囲では酢酸緩衝液、ｐＨ６．０〜７．５の範囲ではリン酸緩衝液、ｐＨ８．０〜９．０の範囲ではトリス緩衝液を、それぞれ用いた。各条件での処理の後、残存するグルコース脱水素酵素活性を測定した。図４に、処理前の活性に対する残存活性の比率をグラフ化して示した。本グルコース脱水素酵素は、２５℃、１６時間の処理を行った際に、ｐＨ６．５の時の残存活性を１００％とする場合に、ｐＨ４．０〜７．０の範囲においては約８０％以上の残存活性を維持している。また、ｐＨ６．５の時の残存活性に対して、ｐＨ７．５の時の活性残存率が約５０％を示している。
【００９０】
その他の特性に関しても確認された結果を以下に示した。
至適ｐＨ：７．０付近
Ｋｍ：５０〜８０ｍＭ
【００９１】
また、基質特異性に関して、４ｍＭの基質濃度で対比を行った結果を、表５に示す。グルコースに対する反応性を１００％とした際に、例えばマルトース０．０１％、ガラクトース０．１１％、フルクトース０．０４％、キシロース１９．２３％と非常に良好なものであった。
【００９２】
【表５】
【００９３】
実施例８：酵素電極測定による評価
上記のグルコース脱水素酵素を用いた酵素電極による測定を検討した。図５（Ａ）に示したような、カーボンの作用電極、銀塩化銀の参照電極が印刷されてなる、ＤＥＰ Ｃｈｉｐ電極（カーボン・丸型・ダム付き；バイオデバイステクノロジー製）上に、ｒａｒｍＡＯＧＤＨ２０Ｕ、フェリシアン化カリウム３６４ｍＭ（終濃度）を、１０ｍＭ リン酸緩衝液（ｐＨ７．０）２μＬに溶解した液を電極上に載せて、３５℃で２０分間静置することにより、酵素の電極上への固定化を行った。酵素電極を水で洗浄した後、ＤＥＰ Ｃｈｉｐ専用コネクターを用いて、汎用電気化学測定器ポテンショ／ガルバノスタット１１１２型（扶桑製作所製）に接続した。そして、３００ｍＶの電圧を印加して、所定濃度のグルコース溶液２０μＬを電極上に載せて反応を行い（図５（Ｂ）を参照）、４０秒後の電流値を測定した。
【００９４】
反応させた各グルコース濃度における電流応答値をプロットした結果を、図６に示した。相関係数として、Ｒ２＝０．９６０８であり、非常に良好な検量線を得ることができた。更には、測定の再現性や、保存安定性の点でも優れていた。
【００９５】
更に、酵素電極における基質特異性に関しても検討を行った。対比は、いずれの基質においても、１５ｍＭ濃度で行った。結果は表６に示す通り、グルコース以外の主要な糖類に対してはほとんど反応性を示さなかった。特に輸液成分として含まれることから、実際の医療現場ではしばしば問題となるマルトースの影響をほとんど受けないことから、本発明におけるグルコース測定技術は極めて有用であると考えられた。
【００９６】
【表６】
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明を利用することにより、簡便にかつ再現性においても優れたグルコースの定量を実現することができる。特に、酵素反応の初期速度を高める作用により、近年要求されている迅速な定量を実現させるうえで有用な技術である。したがって、医療現場での血糖値センサーはもとより、食品分野等でのグルコース量の品質管理などの分野における応用展開が期待される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の理化学的性質を有し、かつ５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が３０％以上であり、グルコース脱水素酵素遺伝子が発現された大腸菌により生産されることを特徴とするグルコース脱水素酵素。
至適温度：４５〜５０℃
温度安定性：５０℃、３０分処理による残存活性が５０％以上
至適ｐＨ：７．０付近
ｐＨ安定性：５．０〜７．０（２５℃、１６時間）
Ｋｍ：５０〜８０ｍＭ
【請求項２】
５０℃における活性値を１００％とする場合に、１０℃における活性値が１５％以上であることを特徴とする請求項１に記載のグルコース脱水素酵素。
【請求項３】
５０℃における活性値を１００％とする場合に、５℃における活性値が１０％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のグルコース脱水素酵素。
【請求項４】
５０℃における活性値を１００％とする場合に、６０℃における活性値が５０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のグルコース脱水素酵素。
【請求項５】
フラビン化合物を補酵素として必要とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のグルコース脱水素酵素。
【請求項６】
グルコース脱水素酵素遺伝子が糸状菌由来であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のグルコース脱水素酵素。
【請求項７】
糸状菌がペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）属もしくはアスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属に属することを特徴とする請求項６に記載のグルコース脱水素酵素。
【請求項８】
糸状菌がアスペルギルス・オリゼ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｓａｅ）であることを特徴とする請求項６または７に記載のグルコース脱水素酵素。
【請求項９】
請求項１〜８にいずれかに記載のグルコース脱水素酵素および緩衝材を含有してなることを特徴とする電気化学測定用酵素組成物。
【請求項１０】
１種以上のメディエーター化合物をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の電気化学測定用酵素組成物。
【請求項１１】
グルコース脱水素酵素を含有する酵素電極を用いて、グルコースの作用により生じる電流変化を測定することにより溶液中のグルコース量を測定する方法であって、該グルコース脱水素酵素が下記の理化学的性質を有し、かつ５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が３０％以上であることを特徴とするグルコースの電気化学測定方法。
至適温度：４５〜５０℃
温度安定性：５０℃、３０分処理による残存活性が５０％以上
至適ｐＨ：７．０付近
ｐＨ安定性：５．０〜７．０（２５℃、１６時間）
Ｋｍ：５０〜８０ｍＭ
【請求項１】
下記の理化学的性質を有し、かつ５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が３０％以上であり、グルコース脱水素酵素遺伝子が発現された大腸菌により生産されることを特徴とするグルコース脱水素酵素。
至適温度：４５〜５０℃
温度安定性：５０℃、３０分処理による残存活性が５０％以上
至適ｐＨ：７．０付近
ｐＨ安定性：５．０〜７．０（２５℃、１６時間）
Ｋｍ：５０〜８０ｍＭ
【請求項２】
５０℃における活性値を１００％とする場合に、１０℃における活性値が１５％以上であることを特徴とする請求項１に記載のグルコース脱水素酵素。
【請求項３】
５０℃における活性値を１００％とする場合に、５℃における活性値が１０％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のグルコース脱水素酵素。
【請求項４】
５０℃における活性値を１００％とする場合に、６０℃における活性値が５０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のグルコース脱水素酵素。
【請求項５】
フラビン化合物を補酵素として必要とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のグルコース脱水素酵素。
【請求項６】
グルコース脱水素酵素遺伝子が糸状菌由来であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のグルコース脱水素酵素。
【請求項７】
糸状菌がペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）属もしくはアスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属に属することを特徴とする請求項６に記載のグルコース脱水素酵素。
【請求項８】
糸状菌がアスペルギルス・オリゼ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｓａｅ）であることを特徴とする請求項６または７に記載のグルコース脱水素酵素。
【請求項９】
請求項１〜８にいずれかに記載のグルコース脱水素酵素および緩衝材を含有してなることを特徴とする電気化学測定用酵素組成物。
【請求項１０】
１種以上のメディエーター化合物をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の電気化学測定用酵素組成物。
【請求項１１】
グルコース脱水素酵素を含有する酵素電極を用いて、グルコースの作用により生じる電流変化を測定することにより溶液中のグルコース量を測定する方法であって、該グルコース脱水素酵素が下記の理化学的性質を有し、かつ５０℃における活性値を１００％とする場合に、２０℃における活性値が３０％以上であることを特徴とするグルコースの電気化学測定方法。
至適温度：４５〜５０℃
温度安定性：５０℃、３０分処理による残存活性が５０％以上
至適ｐＨ：７．０付近
ｐＨ安定性：５．０〜７．０（２５℃、１６時間）
Ｋｍ：５０〜８０ｍＭ
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図１】
【図５】
【図３】
【図４】
【図６】
【図１】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１０３７７０（Ｐ２０１１−１０３７７０Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５８７７７（Ｐ２００９−２５８７７７）
【出願日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
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