JP2001054390A - Glutamate decarboxylase gene, vector, transformant obtained by using the same and its utilization - Google Patents

Glutamate decarboxylase gene, vector, transformant obtained by using the same and its utilization

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JP2001054390A
JP2001054390A JP11267604A JP26760499A JP2001054390A JP 2001054390 A JP2001054390 A JP 2001054390A JP 11267604 A JP11267604 A JP 11267604A JP 26760499 A JP26760499 A JP 26760499A JP 2001054390 A JP2001054390 A JP 2001054390A
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Japan
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glutamate decarboxylase
gene
aspergillus oryzae
aminobutyric acid
transformant
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Yoko Iwai
洋子 岩井
Yuki Kato
祐樹 加藤
Keiji Furukawa
恵司 古川
Masamichi Hara
昌道 原
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KIKU MASAMUNE SAKE BREWING CO
KIKUMASAMUNE SHUZO KK
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KIKU MASAMUNE SAKE BREWING CO
KIKUMASAMUNE SHUZO KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a new glutamate decarboxylase gene which comprises glutamate decarboxylase gene derived from koji mold Aspergillus oryzae containing a specific base sequence and permits the large scale production of the above glutamate decarboxylase useful in the high production or the like of γ-aminobutyric acid. SOLUTION: This glutamate decarboxylase gene is a new glutamate decarboxylase gene, which contains a specific base sequenge and is derived from Aspergillus oryzae, and is used in the manufacture or the like of glutamate decarboxylase permitting the high production of γ-aminobutyric acid which is a nerve inhibitory mediator for higher animals and is useful in the development or the like of medicines or food materials. This glutamate decarboxylase gene is obtained by extracting a chromosomal DNA from Aspergillus oryzae strain RIB 128 to prepare a phage chromosomal library, isolating a gene by means of plaque hybridization using a partial gene sequence produced by PCR as a probe, transducing this gene into a plasmid to migrate into the host cell strain and liquid-cultivating it.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は麹菌アスペルギルス
・オリゼーから得られたグルタミン酸デカルボキシラー
ゼ遺伝子、その遺伝子を含むベクター、そのベクターを
アスペルギルス・オリゼーに移入した形質転換体、及び
その利用に関するものである。グルタミン酸デカルボキ
シラーゼはグルタミン酸を基質としてγ−アミノ酪酸を
生成する酵素であり、本発明によって得られた形質転換
体は、本酵素を蓄量生産し、その結果、γ−アミノ酪酸
の高生産が可能となる。従って、本発明はγ−アミノ酪
酸富化食品の製造に応用することができる。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a glutamate decarboxylase gene obtained from Aspergillus oryzae, a vector containing the gene, a transformant obtained by transferring the vector into Aspergillus oryzae, and use thereof. Glutamate decarboxylase is an enzyme that produces γ-aminobutyric acid using glutamic acid as a substrate, and the transformant obtained according to the present invention produces a large amount of the enzyme, resulting in high production of γ-aminobutyric acid. Becomes Therefore, the present invention can be applied to the production of foods enriched in γ-aminobutyric acid.

【0002】[0002]

【従来の技術】γ−アミノ酪酸は高等動物の神経の抑制
性伝達物質であり、血圧上昇の抑制、潰瘍等臓器炎症の
治癒の促進、利尿作用等、種々の生理作用を有すること
が知られている。その為、このような多くの生理作用を
有するγ−アミノ酪酸を富化した医薬品や食材の開発
が、近年各研究機関で研究されている。
2. Description of the Related Art γ-Aminobutyric acid is a neurotransmitter that inhibits nerves in higher animals, and is known to have various physiological actions such as suppression of blood pressure increase, promotion of healing of organ inflammation such as ulcers, and diuretic action. ing. Therefore, the development of pharmaceuticals and foodstuffs enriched in γ-aminobutyric acid having many physiological actions has been studied in recent years at various research institutions.

【0003】上記のように、γ−アミノ酪酸はグルタミ
ン酸デカルボキシラーゼによりグルタミン酸から生成さ
れるため、γ−アミノ酪酸を増加する方法として、グル
タミン酸デカルボキシラーゼの活性を増強する方法がと
られている。しかしながら、麹菌のグルタミン酸デカル
ボキシラーゼそのものに関する報告は少なく、特に麹菌
アスペルギルス・オリゼーのグルタミン酸デカルボキシ
ラーゼを産生するDNA鎖に関する報告は全く見当たら
ない。
As described above, since γ-aminobutyric acid is produced from glutamic acid by glutamate decarboxylase, a method of increasing γ-aminobutyric acid is to increase the activity of glutamic acid decarboxylase. However, there are few reports on Aspergillus aspergillus oryzae glutamate decarboxylase itself, and no report on a DNA chain that produces glutamate decarboxylase from Aspergillus oryzae has been found.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、麹菌
アスペルギルス・オリゼーのグルタミン酸デカルボキシ
ラーゼ遺伝子を明らかにし、グルタミン酸デカルボキシ
ラーゼ産生能を強化したアスペルギルス・オリゼー形質
転換体を得ること、更にこの形質転換体により、γ−ア
ミノ酪酸を高生産し、γ−アミノ酪酸富化食品の製造を
可能とすることである。
An object of the present invention is to clarify the glutamate decarboxylase gene of Aspergillus oryzae and to obtain an Aspergillus oryzae transformant having enhanced glutamate decarboxylase-producing ability. An object of the present invention is to produce γ-aminobutyric acid at a high level and to produce γ-aminobutyric acid-enriched food depending on the body.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】グルタミン酸デカルボキ
シラーゼ遺伝子を解明するために研究を重ねた結果、ア
スペルギルス・オリゼーの染色体ライブラリーより、グ
ルタミン酸デカルボキシラーゼをコードする染色体DN
A断片をクローニングすることに成功した。
As a result of repeated studies to elucidate the glutamate decarboxylase gene, a chromosome DN encoding glutamate decarboxylase was obtained from a chromosome library of Aspergillus oryzae.
The A fragment was successfully cloned.

【0006】このDNA断片をアスペルギルス・オリゼ
ー宿主ベクター系に移入することにも成功し、得られた
形質転換体のグルタミン酸デカルボキシラーゼ生産性が
顕著に増大していることを確認した。ここで得られた形
質転換体は、FERMP−17449として工業技術院
生命工学工業技術研究所に寄託されている。
[0006] This DNA fragment was also successfully transferred into an Aspergillus oryzae host vector system, and it was confirmed that the resulting transformant significantly increased glutamate decarboxylase productivity. The transformant obtained here has been deposited as FERMP-17449 with the Institute of Biotechnology and Industrial Technology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.

【0007】また、ここで得られた形質転換体を培養し
たところ、従来の麹菌に比べて著量のγ−アミノ酪酸を
生産した。更に、この形質転換体を用いた固体培養にお
いても著量のγ−アミノ酪酸を生産したことより、本発
明はγ−アミノ酪酸を富化した食品製造にも応用でき
る。
[0007] When the transformant obtained here was cultured, a remarkable amount of γ-aminobutyric acid was produced as compared with the conventional koji mold. Furthermore, since a considerable amount of γ-aminobutyric acid was produced even in solid culture using this transformant, the present invention can be applied to the production of foods enriched in γ-aminobutyric acid.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳しく説明する。
本発明に用いた染色体DNA、mRNAおよびグルタミ
ン酸デカルボキシラーゼ供与体はアスペルギルス・オリ
ゼーであり、具体的にはRIB128株である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
The chromosomal DNA, mRNA and glutamate decarboxylase donor used in the present invention are Aspergillus oryzae, specifically RIB128 strain.

【0009】エシェリシア・コリ(Escherich
ia coli)、アラビドプシス・サリアーナ(Ar
abidopsis thaliana)のグルタミン
酸デカルボキシラーゼのアミノ酸配列のホモロジーを比
較し、両者の間で高度に保存されているアミノ酸配列領
域から、コドンの縮退(degeneracy)を考慮
したプライマーを作製した(配列表、配列番号4、
5)。これを用いてアスペルギルス・オリゼーのmRN
Aを鋳型として、RT−PCR high−plus−
(東洋紡社製)により、RNAの逆転写及び得られたc
DNAのポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行った(R
T−PCR)。得られたPCR産物をDNAシークエン
サー(ALFred DNAシークエンサー、アマシャ
ムファルマシアバイオテク社製)で分析してDNA塩基
配列を解読した。このDNA塩基配列をアミノ酸に翻訳
したところ、エシェリシア・コリ(Escherich
ia coli)、アラビドプシス・サリアーナ(Ar
abidopsis thaliana)のグルタミン
酸デカルボキシラーゼのアミノ酸配列と非常に高いホモ
ロジーを示し、アスペルギルス・オリゼーのグルタミン
酸デカルボキシラーゼ遺伝子の一部と考えられた。そこ
で、このPCR産物を後述のプラークハイブリダイゼー
ションのプローブとして使用した。
[0009] Escherichia coli
ia coli), Arabidopsis saliana (Ar
The homology of the amino acid sequences of glutamic acid decarboxylase of G. abidopsis thaliana was compared, and from the amino acid sequence region highly conserved between the two, primers were prepared in consideration of the codon degeneracy (sequence list, SEQ ID NO :) 4,
5). Using this, Aspergillus oryzae mRN
Using A as a template, RT-PCR high-plus-
Reverse transcription of RNA and obtained c
DNA polymerase chain reaction (PCR) was performed (R
T-PCR). The obtained PCR product was analyzed with a DNA sequencer (ALfred DNA sequencer, manufactured by Amersham Pharmacia Biotech) to decode the DNA base sequence. When this DNA sequence was translated into amino acids, Escherichia coli (Escherichia coli) was used.
ia coli), Arabidopsis saliana (Ar
It showed a very high homology with the amino acid sequence of G. glutamic acid decarboxylase of G. abidopsis thaliana, and was considered to be a part of the glutamate decarboxylase gene of Aspergillus oryzae. Therefore, this PCR product was used as a probe for plaque hybridization described below.

【0010】また、アスペルギルス・オリゼーRIB1
28株より染色体DNAを抽出し、ファージ染色体ライ
ブラリーを作成した。このファージ染色体ライブラリー
より、上記で得たPCR産物をプローブとして、プラー
クハイブリダイゼーション法を用いて、グルタミン酸デ
カルボキシラーゼ遺伝子を単離した。得られたDNA断
片は、配列表の配列番号1に示す塩基配列を有してい
た。
Also, Aspergillus oryzae RIB1
Chromosomal DNA was extracted from 28 strains to prepare a phage chromosome library. Glutamate decarboxylase gene was isolated from this phage chromosome library using the PCR product obtained above as a probe and plaque hybridization. The obtained DNA fragment had the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.

【0011】上記で得られた塩基配列からグルタミン酸
デカルボキシラーゼのコーディング領域と推定される配
列をもとにオリゴDNAを合成し、これをプライマーと
して、アスペルギルス・オリゼーRIB128株のmR
NAより、5’/3’RACE Kit(ベーリンガー
マンハイム社製)を用いてグルタミン酸デカルボキシラ
ーゼのcDNAの塩基配列を決定した。結果を配列表の
配列番号2に示す。
Based on the nucleotide sequence obtained above, an oligo DNA is synthesized based on a sequence deduced as a coding region of glutamate decarboxylase, and this is used as a primer to mR of Aspergillus oryzae RIB128 strain.
The nucleotide sequence of the glutamate decarboxylase cDNA was determined from the NA using a 5 '/ 3'RACE Kit (Boehringer Mannheim). The results are shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing.

【0012】前記で得られたグルタミン酸デカルボキシ
ラーゼ遺伝子をpUC119(宝酒造社製)にサブクロ
ーニングし、これにアルギニン要求性を相補する遺伝子
(argB)を挿入した。得られたDNAをargB欠
損株のアスペルギルス・オリゼーに移入し、形質転換体
を得た。
The glutamate decarboxylase gene obtained above was subcloned into pUC119 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), and a gene (argB) complementary to arginine requirement was inserted into this. The obtained DNA was transferred to an argB-deficient strain of Aspergillus oryzae to obtain a transformant.

【0013】上記で得られた形質転換体を液体培養する
ことにより、グルタミン酸デカルボキシラーゼを効率よ
く生産できる。
Glutamate decarboxylase can be efficiently produced by culturing the transformant obtained above in liquid.

【0014】また、形質転換体の培養液中にγ−アミノ
酪酸を高蓄積させることができる。特に、形質転換体の
培養の際にグルタミン酸を添加すると、更なるγ−アミ
ノ酪酸の高生産が可能となる。
Further, γ-aminobutyric acid can be highly accumulated in the culture of the transformant. In particular, if glutamic acid is added during the culturing of the transformant, further high production of γ-aminobutyric acid can be achieved.

【0015】更に、この形質転換体を用いて、固体培
養、例えば米麹の調製を行うことにより、著量のγ−ア
ミノ酪酸を生産できる。従って、本発明はγ−アミノ酪
酸を富化した食品製造にも応用できる。次に本発明の実
施例を示す。
Further, by using this transformant for solid culture, for example, preparation of rice koji, a remarkable amount of γ-aminobutyric acid can be produced. Therefore, the present invention can be applied to the production of foods enriched in γ-aminobutyric acid. Next, examples of the present invention will be described.

【0016】[0016]

【実施例1】アスペルギルス・オリゼーのグルタミン酸
デカルボキシラーゼの部分アミノ酸配列の決定 エシェリシア・コリ(Escherichia col
i)、アラビドプシス・サリアーナ(Arabidop
sis thaliana)のグルタミン酸デカルボキ
シラーゼのアミノ酸配列のホモロジーを比較し、両者の
間で高度に保存されているアミノ酸配列領域から、コド
ンの縮退(degeneracy)を考慮したプライマ
ーを作製した。フォワードプライマーを配列表の配列番
号4に、リバースプライマー配列表の配列番号5に示
す。
Example 1 Determination of Partial Amino Acid Sequence of Glutamate Decarboxylase of Aspergillus oryzae Escherichia col
i), Arabidopsis saliana (Arabidop)
The homology of the amino acid sequences of glutamic acid decarboxylase of S. thaliana was compared, and primers were prepared from the highly conserved amino acid sequence region in consideration of codon degeneracy. The forward primer is shown in SEQ ID NO: 4 in the Sequence Listing and the reverse primer is shown in SEQ ID NO: 5 in the Reverse Primer Sequence Listing.

【0017】アスペルギルス・オリゼーRIB128株
のTotalRNAを、RNA抽出用試薬ISOGEN
(ニッポンジーン社製)を使用して、添付の説明書に従
って抽出し、続いてOligotex−dT30<Su
per>(日本合成ゴム社及び日本ロシュ社製)を使用
して、Nucletic Acids Researc
h Symposium series No.19,
61−64(1988)に記載の方法に準じてmRNA
を抽出した。このmRNAを鋳型とし、先の2種類のプ
ライマーを使用して、RT−PCR high−plu
s−(東洋紡社製)を用いてRT−PCRを行った結
果、210bpの明瞭なバンドが得られた。
The total RNA of Aspergillus oryzae RIB128 was used as an RNA extraction reagent ISOGEN.
(Nippon Gene) according to the attached instructions, followed by Oligotex-dT30 <Su
per> (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd. and Roche Co., Ltd.), using Nucleic Acids Research
h Symposium series No. 19,
61-64 (1988)
Was extracted. Using this mRNA as a template and the above two primers, RT-PCR high-plus
As a result of RT-PCR using s- (manufactured by Toyobo), a clear band of 210 bp was obtained.

【0018】得られたバンドをクローニングし、DNA
シークエンサーで分析し、DNA塩基配列を解読した結
果を配列表の配列番号6に示す。このDNA塩基配列を
アミノ酸に翻訳したところ、エシェリシア・コリ(Es
cherichia coli)、アラビドプシス・サ
リアーナ(Arabidopsis thalian
a)のグルタミン酸デカルボキシラーゼのアミノ酸配列
と非常に高いホモロジーを示し、アスペルギルス・オリ
ゼーのグルタミン酸デカルボキシラーゼ遺伝子の一部と
考えられた。そこで、このPCR産物をPCR DIG
Labeling Kit(ベーリンガーマンハイム
社製)によりDIGラベルしたものをプローブとして、
グルタミン酸デカルボキシラーゼ遺伝子のクローニング
を実施した。
The obtained band was cloned and DNA
The result of analyzing with a sequencer and decoding the DNA base sequence is shown in SEQ ID NO: 6 in the sequence listing. When this DNA base sequence was translated into amino acids, Escherichia coli (Es
cherichia coli, Arabidopsis thalian
It showed very high homology with the amino acid sequence of glutamate decarboxylase in a), and was considered to be a part of the glutamate decarboxylase gene of Aspergillus oryzae. Therefore, this PCR product is used for PCR DIG
Using a DIG-labeled probe with a Labeling Kit (Boehringer Mannheim) as a probe,
Cloning of the glutamate decarboxylase gene was performed.

【0019】[0019]

【実施例2】アスペルギルス・オリゼーのグルタミン酸
デカルボキシラーゼをコードする染色体DNA断片のク
ローニング アスペルギルス・オリゼーRIB128株より染色体
を、例えばAgric.Biol.Chem51,32
3−328(1987)に記載された方法で抽出し、λ
EMBL3を用いたファージ染色体ライブラリーをMo
lecular Cloning,Second E
d.,Cold Spring HarborLabo
ratory Press(1989)に記載の方法で
作成した。
Example 2 Cloning of Chromosomal DNA Fragment Encoding Aspergillus oryzae Glutamate Decarboxylase A chromosome was isolated from Aspergillus oryzae strain RIB128, for example, from Agric. Biol. Chem51, 32
3-328 (1987).
A phage chromosome library using EMBL3 was
rectangular Cloning, Second E
d. , Cold Spring HarborLabo
rattery Press (1989).

【0020】前記のプローブを用いて、ファージ染色体
ライブラリーより、The DIG System U
ser’s Guide for FilterHyb
ridization,Boehringer Man
nheimに記載のプラークハイブリダイゼーション法
により、グルタミン酸デカルボキシラーゼ遺伝子を含む
クローンの選択を行った。約15000個のプラークよ
りプローブにハイブリダイズするクローン4個を得た。
Using the probe described above, a The DIG System U was obtained from a phage chromosome library.
ser's Guide for FilterHyb
ridization, Boehringer Man
Clones containing the glutamate decarboxylase gene were selected by the plaque hybridization method described in Nheim. Four clones hybridizing to the probe were obtained from about 15000 plaques.

【0021】このクローンよりファージDNAを単離
し、前記のプローブにハイブリダイズするDNA断片
(約5.5kb HindIII断片)をpUC118
(宝酒造社製)にサブクローニングした。DNAシーク
エンサーを用いてジデオキシ法により、このDNA断片
の塩基配列を決定した。この塩基配列を配列表の配列番
号1に示す。
A phage DNA was isolated from this clone, and a DNA fragment (approximately 5.5 kb HindIII fragment) that hybridized to the above-mentioned probe was isolated from pUC118.
(Takara Shuzo). The nucleotide sequence of this DNA fragment was determined by the dideoxy method using a DNA sequencer. This nucleotide sequence is shown as SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.

【0022】[0022]

【実施例3】形質転換体のグルタミン酸デカルボキシラ
ーゼのcDNAの塩基配列の決定 実験例2で得られたグルタミン酸デカルボキシラーゼ遺
伝子の塩基配列から推定される終止コドン領域に対する
プライマー(LAN)(配列表、配列番号7)、また、
配列表の配列番号1の1470bp付近のリバースプラ
イマー(ASF)(配列表、配列番号8)、及び、配列
表の配列番号1の1400bp付近のフォワードプライ
マー(WRS)(配列表、配列番号9)を作成した。
Example 3 Determination of the Nucleotide Sequence of the Glutamate Decarboxylase cDNA of the Transformant A primer (LAN) for the stop codon region deduced from the nucleotide sequence of the glutamate decarboxylase gene obtained in Experimental Example 2 (sequence list, sequence) Number 7),
A reverse primer (ASF) near 1470 bp of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing (SEQ ID NO: 8) and a forward primer (WRS) near 1400 bp in SEQ ID NO: 1 of the sequence listing (SEQ ID NO: 9) Created.

【0023】実験例1で抽出したアスペルギルス・オリ
ゼーRIB128株のmRNAより、5’/3’RAC
E Kit(ベーリンガーマンハイム社製)を用いてグ
ルタミン酸デカルボキシラーゼのcDNA全長の塩基配
列を決定した。5’RACEの際には、first P
CRでは先のプライマーLANを、second PC
RではプライマーASFを使用し、3’RACEの際に
は、PCRにおいてプライマーWRSを使用した。これ
らのPCRの増幅産物をDNAシークエンサーで分析し
てcDNAの塩基配列を解読し、実験例2で得られたグ
ルタミン酸デカルボキシラーゼ遺伝子の塩基配列と照ら
し合わせた結果、開始コドン、及び終止コドンが確認で
きた。また、アスペルギルス・オリゼーのグルタミン酸
デカルボキシラーゼ遺伝子は514アミノ酸からなり、
3つのイントロンを含むことが判明した。開始コドンか
ら終止コドンまでのcDNAの塩基配列を配列表の配列
番号2に示す。この塩基配列をアミノ酸配列に翻訳し
(配列表、配列番号3)、エシェリシア・コリ(Esc
herichia coli)、アラビドプシス・サリ
アーナ(Arabidopsis thaliana)
のグルタミン酸デカルボキシラーゼのアミノ酸配列と比
較したところ、両方のアミノ酸配列と高いホモロジーを
示した。
5 ′ / 3 ′ RAC from mRNA of Aspergillus oryzae RIB128 strain extracted in Experimental Example 1
The full-length nucleotide sequence of the glutamate decarboxylase cDNA was determined using E Kit (Boehringer Mannheim). In the case of 5'RACE, first P
In the CR, the above primer LAN is connected to the second PC
For R, primer ASF was used, and for 3′RACE, primer WRS was used for PCR. The amplified products of these PCRs were analyzed with a DNA sequencer to decode the nucleotide sequence of the cDNA, and were compared with the nucleotide sequence of the glutamate decarboxylase gene obtained in Experimental Example 2. As a result, the start codon and the stop codon could be confirmed. Was. The glutamate decarboxylase gene of Aspergillus oryzae consists of 514 amino acids,
It was found to contain three introns. The nucleotide sequence of the cDNA from the start codon to the stop codon is shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing. This base sequence was translated into an amino acid sequence (Sequence Listing, SEQ ID NO: 3), and Escherichia coli (Esc
herichia coli), Arabidopsis thaliana
When compared with the amino acid sequence of glutamic acid decarboxylase, it showed high homology with both amino acid sequences.

【0024】[0024]

【実施例4】アスペルギルス・オリゼーのグルタミン酸
デカルボキシラーゼを多量に発現するアスペルギルス・
オリゼーの形質転換体の作製 実施例2に記載するファージDNAより、前記のプロー
ブにハイブリダイズするDNA断片(約5.8kb S
acI断片)を作製し、pUC119にサブクローニン
グした。このプラスミドに、アスペルギルス・オリゼー
のアルギニン要求性を相補する遺伝子(argB)を挿
入し、図1に示すプラスミドpGAD2aを作製した。
挿入したSacI断片はグルタミン酸デカルボキシラー
ゼのコーディング領域1.5kbとその上流部分2.9
kb、下流部分1.2kb含んでおり、グルタミン酸デ
カルボキシラーゼのアスペルギルス・オリゼーでの発現
に必要な領域はすべて含んでいると考えられる。そこで
このプラスミドをアスペルギルス・オリゼーに移入し
た。
Example 4 Aspergillus oryzae expressing a large amount of glutamate decarboxylase from Aspergillus oryzae
Preparation of Oryzae Transformant From the phage DNA described in Example 2, a DNA fragment (about 5.8 kb S
(acI fragment) was prepared and subcloned into pUC119. A gene (argB) that complements the arginine requirement of Aspergillus oryzae was inserted into this plasmid to prepare a plasmid pGAD2a shown in FIG.
The inserted SacI fragment had a coding region of glutamate decarboxylase of 1.5 kb and its upstream portion of 2.9.
kb and 1.2 kb of the downstream portion, and it is considered that all the regions required for the expression of glutamate decarboxylase in Aspergillus oryzae are included. Therefore, this plasmid was transferred to Aspergillus oryzae.

【0025】アスペルギルス・オリゼーのargB欠損
株であるM−2−3株(Agric.Biol.Che
m.,51,2549−2555(1987))を、プ
ラスミドpGAD2aにより、Agric.Biol.
Chem.,51,2549−2555(1987)の
記載の方法に準じて形質転換を行い、形質転換体G−1
を得た。上記のプローブを使用して、形質転換体G−
1、及びargB遺伝子をマーカーに持つプラスミドp
OCT1(図2)をM−2−3株に同様に移入した形質
転換体C−1のサザン解析を行った結果、G−1にのみ
多コピーのグルタミン酸デカルボキシラーゼ遺伝子が存
在していることが確認できた。
The M-2-3 strain which is an argB-deficient strain of Aspergillus oryzae (Agric. Biol. Che.
m. , 51, 2549-2555 (1987)) by the plasmid pGAD2a. Biol.
Chem. , 51, 2549-2555 (1987).
I got Using the above probe, transformant G-
1, and a plasmid p having the argB gene as a marker
As a result of Southern analysis of the transformant C-1 in which OCT1 (FIG. 2) was similarly transferred to the M-2-3 strain, it was found that only G-1 has a multicopy glutamate decarboxylase gene. It could be confirmed.

【0026】形質転換体G−1、及びC−1より同様な
方法にてTotalRNAを抽出し、上記のプローブを
用いて、The DIG System User’s
Guide for Filter Hybridi
zation,Boehringer Mannhei
mに記載の方法を用いてノザン解析を行った結果、C−
1には弱いシグナルしか検出されなかったのに対し、G
−1には非常に強いシグナルが検出された。
Total RNA was extracted from the transformants G-1 and C-1 in the same manner, and the DIG System User's
Guide for Filter Hybridi
zation, Boehringer Mannhei
m, Northern analysis was performed using the method described in
1, only a weak signal was detected, while G
At -1, a very strong signal was detected.

【0027】[0027]

【実施例5】形質転換体のグルタミン酸デカルボキシラ
ーゼ活性の測定 得られた形質転換体を1%ポリペプトンを含むツァペッ
クス・ドックス液体培地(0.2%NaNO、0.1
%KHPO、0.05%MgSO・7HO、
0.05%KCl、0.001%FeSO、2%グル
コース、pH6.0)で30℃、3日間振盪培養した。
Example 5 Measurement of Glutamate Decarboxylase Activity of Transformant The resulting transformant was subjected to a Zapex-Docs liquid medium (0.2% NaNO 3 , 0.1%) containing 1% polypeptone.
% K 2 HPO 4 , 0.05% MgSO 4 .7H 2 O,
The cells were shake-cultured with 0.05% KCl, 0.001% FeSO 4 , 2% glucose, pH 6.0) at 30 ° C. for 3 days.

【0028】培養菌体のグルタミン酸デカルボキシラー
ゼ活性を測定した。グルタミン酸デカルボキシラーゼ活
性は以下のようにして測定した。培養菌体を液体窒素で
破砕し、湿菌体重量の約8倍量の0.01Mコハク酸緩
衝液(pH5.7)に懸濁した。この懸濁液を4℃、3
0分振盪し、3000回転/分で30分の遠心により破
砕残渣を取り除いて粗酵素液を得た。
Glutamate decarboxylase activity of the cultured cells was measured. Glutamate decarboxylase activity was measured as follows. The cultured cells were crushed with liquid nitrogen and suspended in a 0.01 M succinate buffer (pH 5.7) of about 8 times the weight of the wet cells. This suspension is heated at 4 ° C, 3
The mixture was shaken for 0 minutes and centrifuged at 3000 rpm for 30 minutes to remove crushed residues to obtain a crude enzyme solution.

【0029】まず、粗酵素液に5倍量のGAD ass
ay Reagent(0.05Mコハク酸緩衝液(p
H5.7)、100mMグルタミン酸、500μMピリ
ドキサールリン酸、0.4%メルカプトエタノール)を
添加し、38℃1時間振盪して反応を行い、沸騰水中に
3分間置くことによって反応を停止した(反応1)。次
に、反応1によって生じたγ−アミノ酪酸量を測定する
ために以下の反応を行った(反応2)。反応1の反応液
を濾過後、0.1Mコハク酸緩衝液(pH5.0)で適
当な濃度に希釈したもの100μlに、400μlのG
ABA assay Reagent(0.3MTri
s−HCl緩衝液(pH8.9)、20mMα−ケトグ
ルタル酸、2mMNADP、0.01%メルカプトエタ
ノール、120μg/mlGABAse)を添加した。
38℃、30分間反応を行い、0.1MTris−HC
l緩衝液(pH8.0)を2ml添加して反応を停止し
た。Blankとして、先に0.1MTris−HCl
緩衝液(pH8.0)を添加し、その後GABA as
say Reagentを添加して同様に反応を行った
サンプルも作製した。反応後、これらの反応液の蛍光を
測定することにより(励起波長365nm、蛍光波長4
70nm)、生じたNADPHを測定し、反応1によっ
て生成したγ−アミノ酪酸量を算出した。反応1によっ
て1mgのγ−アミノ酪酸を生成するグルタミン酸デカ
ルボキシラーゼ活性を1Uとし、粗酵素液の蛋白質量あ
たりの活性値を算出した。粗酵素液の蛋白質の定量は、
バイオラッドプロテインアッセイキット(バイオラッド
社製)を用いた。
First, a 5-fold amount of GAD ass was added to the crude enzyme solution.
ai Reagent (0.05M succinate buffer (p
H5.7), 100 mM glutamic acid, 500 μM pyridoxal phosphoric acid, 0.4% mercaptoethanol), and the reaction was carried out by shaking at 38 ° C. for 1 hour, and the reaction was stopped by placing it in boiling water for 3 minutes (reaction 1). ). Next, the following reaction was performed in order to measure the amount of γ-aminobutyric acid generated by Reaction 1 (Reaction 2). After the reaction solution of reaction 1 was filtered, it was diluted to an appropriate concentration with 0.1 M succinate buffer solution (pH 5.0) and added to 100 μl, and 400 μl of G
ABA assay Reagent (0.3 MTri
An s-HCl buffer (pH 8.9), 20 mM α-ketoglutaric acid, 2 mM NADP, 0.01% mercaptoethanol, 120 μg / ml GABAse) were added.
The reaction was carried out at 38 ° C. for 30 minutes, and 0.1M Tris-HC
The reaction was stopped by adding 2 ml of 1 buffer solution (pH 8.0). First, 0.1M Tris-HCl
Buffer (pH 8.0) was added, followed by GABA as
A sample in which the same reaction was performed with the addition of Say Reagent was also prepared. After the reaction, the fluorescence of these reaction solutions was measured (excitation wavelength 365 nm, fluorescence wavelength 4
70 nm) and the resulting NADPH was measured, and the amount of γ-aminobutyric acid generated by Reaction 1 was calculated. Glutamate decarboxylase activity, which produces 1 mg of γ-aminobutyric acid by reaction 1, was defined as 1 U, and the activity value per protein amount of the crude enzyme solution was calculated. Quantification of protein in crude enzyme solution
A Bio-Rad protein assay kit (Bio-Rad) was used.

【0030】得られた形質転換体G−1のグルタミン酸
デカルボキシラーゼ活性、及び、argB遺伝子をマー
カーに持つプラスミドpOCT1をM−2−3株に移入
した形質転換体C−1のグルタミン酸デカルボキシラー
ゼ活性を表1に示す。
The glutamate decarboxylase activity of the obtained transformant G-1 and the glutamate decarboxylase activity of the transformant C-1 obtained by transferring the plasmid pOCT1 having the argB gene as a marker into the M-2-3 strain were measured. It is shown in Table 1.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】上記のように、グルタミン酸デカルボキシ
ラーゼ遺伝子をアスペルギルス・オリゼーに移入するこ
とにより、グルタミン酸デカルボキシラーゼ活性が10
倍増加する形質転換体が得られた。なお、この形質転換
体G−1をAspergillus oryzae G
−1と命名し、これを工業技術院生命工学工業技術研究
所にFERMP−17449として寄託した。
As described above, by transferring the glutamate decarboxylase gene into Aspergillus oryzae, the activity of glutamate decarboxylase is reduced to 10%.
A fold increase in transformants was obtained. This transformant G-1 was transformed into Aspergillus oryzae G
-1 was deposited with the National Institute of Bioscience and Human-Technology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology as FERMP-17449.

【0033】[0033]

【実施例6】形質転換体によるγ−アミノ酪酸の生産 上記形質転換体を1%ポリペプトンを含むツァペックス
・ドックス液体培地にグルタミン酸を20mM添加した
培地(pH6.0)で30℃、3日間振盪培養した。培
養液中のγ−アミノ酪酸量を日立ニンヒドリン法アミノ
酸分析システムを用いて測定した。その結果を表2に示
す.この結果から明らかなように、G−1はC−1の1
0倍以上のγ−アミノ酪酸を生産した。
Example 6 Production of γ-aminobutyric acid by transformant The above transformant was shake-cultured at 30 ° C. for 3 days in a medium (pH 6.0) in which 20 mM glutamic acid was added to a Zapex-Docs liquid medium containing 1% polypeptone. did. The amount of γ-aminobutyric acid in the culture solution was measured using a Hitachi ninhydrin method amino acid analysis system. Table 2 shows the results. As is clear from these results, G-1 is 1 of C-1.
0-fold or more of γ-aminobutyric acid was produced.

【0034】[0034]

【表2】 [Table 2]

【0035】[0035]

【実施例7】形質転換体の固体培養によるγ−アミノ酪
酸の生産 醸造用α米を用い、製麹水にグルタミン酸ナトリウムを
0.5%添加し、上記形質転換体の胞子を接種して常法
に従って米麹を調製した。ただし、製麹温度は35℃一
定で、出麹は50時間とした。得られた麹に5倍量の
0.1Mコハク酸緩衝液(pH4.0)を加え、4℃4
5分間振盪抽出し、麹に含まれるγ−アミノ酪酸を抽出
した。抽出液中のγ−アミノ酪酸を日立ニンヒドリン法
アミノ酸分析システムを用いて測定した。結果を表3に
示す。この結果から明らかなように、G−1はC−1の
約7倍のγ−アミノ酪酸を生産した。
Example 7 Production of γ-Aminobutyric Acid by Solid Culture of Transformant Using α rice for brewing, 0.5% of sodium glutamate was added to koji making water, and the spores of the transformant were inoculated. Rice koji was prepared according to the method. However, the koji making temperature was constant at 35 ° C., and the koji making was 50 hours. A 5-fold amount of 0.1 M succinate buffer (pH 4.0) was added to the obtained koji, and 4 ° C.
The mixture was shake-extracted for 5 minutes to extract γ-aminobutyric acid contained in the koji. Γ-Aminobutyric acid in the extract was measured using a Hitachi ninhydrin method amino acid analysis system. Table 3 shows the results. As is clear from these results, G-1 produced about 7 times as much γ-aminobutyric acid as C-1.

【0036】[0036]

【表3】 [Table 3]

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によってはじめてアスペルギルス
・オリゼーのグルタミン酸デカルボキシラーゼ遺伝子の
クローニングに成功し、その塩基配列も解明された。ま
た本発明においては、クローニングされた上記遺伝子を
ベクターに挿入して宿主の形質転換を行うことにも成功
したものである。従って、得られた形質転換体を培養す
ることによりグルタミン酸デカルボキシラーゼを著量生
産することができる。
According to the present invention, the glutamic acid decarboxylase gene of Aspergillus oryzae has been successfully cloned for the first time, and its nucleotide sequence has been elucidated. In the present invention, the host has been successfully transformed by inserting the cloned gene into a vector. Therefore, glutamate decarboxylase can be produced in a significant amount by culturing the obtained transformant.

【0038】また、このグルタミン酸デカルボキシラー
ゼを著量生産する形質転換体を液体培養することによ
り、γ−アミノ酪酸を著量生産することができる。更
に、この形質転換体を用いて固体培養、例えば米麹の調
製を行うことにより、著量のγ−アミノ酪酸を生産で
き、本発明はγ−アミノ酪酸を富化した食品製造にも応
用できる。従って、発酵工業のみならず、食品工業、医
薬品工業において、γ−アミノ酪酸を強化して健康増進
機能を持たせた商品開発が可能となり、本発明はおおい
に期待できるものである。
[0038] In addition, by transforming the transformant that produces a significant amount of glutamate decarboxylase in liquid culture, a significant amount of γ-aminobutyric acid can be produced. Furthermore, by performing solid culture using this transformant, for example, preparing rice koji, a remarkable amount of γ-aminobutyric acid can be produced, and the present invention can be applied to the production of γ-aminobutyric acid-enriched foods. . Therefore, not only in the fermentation industry, but also in the food industry and the pharmaceutical industry, it is possible to develop products having a health-promoting function by enhancing γ-aminobutyric acid, and the present invention can be greatly expected.

【0039】[0039]

【配列表】[Sequence list]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】プラスミドpGAD2aの制限酵素地図を示
す。
FIG. 1 shows a restriction map of plasmid pGAD2a.

【図2】プラスミドpOCT1の制限酵素地図を示す。FIG. 2 shows a restriction map of plasmid pOCT1.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 5/10 C12N 9/88 9/88 C12P 13/00 C12P 13/00 C12N 5/00 A //(C12N 15/09 ZNA C12R 1:69) (C12N 1/15 C12R 1:69) (C12P 13/00 C12R 1:69) (72)発明者 原 昌道 兵庫県神戸市東灘区魚崎西町1丁目8番6 号 菊正宗酒造株式会社総合研究所内 Fターム(参考) 4B018 MD18 ME04 ME11 ME14 4B024 AA01 AA05 BA07 CA04 DA11 4B050 CC03 DD03 LL01 LL02 4B064 AE01 CA05 CA19 CA21 CB30 CC24 DA10 4B065 AA63X AA63Y AB01 BA02 CA16 CA27 CA41 CA44 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12N 5/10 C12N 9/88 9/88 C12P 13/00 C12P 13/00 C12N 5/00 A // ( C12N 15/09 ZNA C12R 1:69) (C12N 1/15 C12R 1:69) (C12P 13/00 C12R 1:69) (72) Inventor Masamichi Hara 1-8-6 Uozaki-Nishi-cho, Higashinada-ku, Kobe, Hyogo Prefecture No. F-term in Kiku Masamune Sake Brewery Co., Ltd. (Reference) 4B018 MD18 ME04 ME11 ME14 4B024 AA01 AA05 BA07 CA04 DA11 4B050 CC03 DD03 LL01 LL02 4B064 AE01 CA05 CA19 CA21 CB30 CC24 DA10 4B065 AA63X AA63Y AB01 CA02 CA16 CA27

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】配列表の配列番号1の塩基配列からなる、
麹菌アスペルギルス・オリゼー由来のグルタミン酸デカ
ルボキシラーゼ遺伝子。
(1) It comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing,
Glutamate decarboxylase gene derived from Aspergillus oryzae, Aspergillus oryzae.
【請求項2】請求項1記載のグルタミン酸デカルボキシ
ラーゼ遺伝子を含むベクター。
2. A vector containing the glutamate decarboxylase gene according to claim 1.
【請求項3】請求項2記載のベクターをアスペルギルス
・オリゼーに移入することによって得られた形質転換
体。
3. A transformant obtained by transferring the vector according to claim 2 into Aspergillus oryzae.
【請求項4】請求項3記載の形質転換体を培養すること
により、培養物からグルタミン酸デカルボキシラーゼを
採取することを特徴とするグルタミン酸デカルボキシラ
ーゼの製造方法。
4. A method for producing glutamate decarboxylase, which comprises collecting glutamate decarboxylase from a culture by culturing the transformant according to claim 3.
【請求項5】請求項3記載の形質転換体を培養すること
により、γ−アミノ酪酸を採取することを特徴とするγ
−アミノ酪酸の製造方法。
(5) γ-aminobutyric acid is collected by culturing the transformant according to (3).
-A method for producing aminobutyric acid.
【請求項6】請求項3記載の形質転換体を用いたγ−ア
ミノ酪酸富化食品の製造方法。
6. A method for producing a γ-aminobutyric acid-enriched food using the transformant according to claim 3.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004147560A (en) * 2002-10-30 2004-05-27 Tochigi Prefecture METHOD FOR PRODUCING gamma-AMINOBUTYRIC ACID-ENRICHED MALTED RICE AND FOOD HAVING HIGH SALT CONTENT
JP4657568B2 (en) * 2002-10-30 2011-03-23 栃木県 Method for producing γ-aminobutyric acid-enriched koji and high salt food

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