JP2003289867A - 酢酸菌のアコニターゼ遺伝子、該遺伝子を用いて育種された酢酸菌、及び該酢酸菌を用いた食酢の製造方法 - Google Patents
酢酸菌のアコニターゼ遺伝子、該遺伝子を用いて育種された酢酸菌、及び該酢酸菌を用いた食酢の製造方法Info
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Abstract
子を提供すること、及び該遺伝子を用いて微生物並びに
該微生物を用いて高酢酸濃度の食酢を効率良く製造する
方法を提供すること。 【解決手段】 アセトバクター由来の特定のアミノ酸配
列を有し、アコニターゼ活性を有するタンパク質、これ
らタンパク質をコードするDNA、これらDNAを含む
微生物及びこれら微生物を用いた高酢酸濃度の食酢の製
造法。
Description
アコニターゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝
子、該遺伝子を含む微生物、特にアセトバクター属(Ac
etobacter)及びグルコンアセトバクター属(Gluconace
tobacter)に属する酢酸菌、及びこれらの微生物を用い
て高濃度の酢酸を含有する食酢を効率良く製造する方法
に関する。
微生物であり、特にアセトバクター属及びグルコンアセ
トバクター属に属する酢酸菌が工業的な酢酸発酵に利用
されている。酢酸発酵では、培地中のエタノールが酢酸
菌によって酸化されて酢酸に変換され、その結果、酢酸
が培地中に蓄積することになるが、酢酸は酢酸菌にとっ
ても阻害的であり、酢酸の蓄積量が増大して培地中の酢
酸濃度が高くなるにつれて酢酸菌の増殖能力や発酵能力
は次第に低下する。
酢酸濃度でも増殖能力や発酵能力が低下しないこと、す
なわち酢酸耐性の強い酢酸菌を開発することが求められ
ており、その一手段として、酢酸耐性に関与する遺伝子
(酢酸耐性遺伝子)をクローニングし、その酢酸耐性遺
伝子を用いて酢酸菌を育種、改良することが試みられて
いる。
る知見としては、アセトバクター属の酢酸菌の酢酸耐性
を変異させて酢酸感受性にした株を元の耐性に回復させ
ることのできる相補遺伝子として、クラスターを形成す
る3つの遺伝子(aarA、aarB、aarC)がク
ローニングされていた(ジャーナル・オブ・バクテリオ
ロジー(J. Bacteriol.),172巻,2096頁,1
990年)。この内、aarA遺伝子はクエン酸合成酵
素をコードする遺伝子であり、又、aarC遺伝子は酢
酸の資化に関係する酵素をコードする遺伝子であると推
定されたが、aarB遺伝子については機能が不明であ
った(ジャーナル・オブ・ファーメンテイション・アン
ド・バイオエンジニアリング(J. Ferment. Bioen
g.),76巻,270頁,1993年)。
子断片をマルチコピープラスミドにクローニングし、ア
セトバクター・アセチ・サブスペシーズ・ザイリナムI
FO3288(Acetobacter aceti subsp. xylinum IFO
3288)株に形質転換して得られた形質転換株は、酢酸耐
性の向上レベルが僅かでしかなく、また実際の酢酸発酵
での能力の向上の有無については不明であった(特開平
3−219878号公報)。
合型アルデヒド脱水素酵素(ALDH)をコードする遺
伝子を酢酸菌に導入することによって、酢酸発酵におい
て最終到達酢酸濃度の向上が認められた例が特開平2−
2364号公報に開示されている。しかし、ALDHは
アルデヒドを酸化する機能を有する酵素であって酢酸耐
性に直接関係する酵素ではないことから、ALDHをコ
ードする遺伝子が真に酢酸耐性遺伝子であるとは断定で
きないものであった。
ルで向上させうる機能を有するタンパク質をコードする
新規な酢酸耐性能を有するタンパク質の遺伝子を取得
し、また取得した酢酸耐性遺伝子を用いて、より強い酢
酸耐性を有する酢酸菌を育種することが望まれていた。
る微生物由来の酢酸耐性に関与する新規なアコニターゼ
遺伝子を提供すること、及び該遺伝子を用いて微生物の
酢酸耐性を向上させる方法、特に酢酸菌に属する微生物
の酢酸耐性を向上させる方法、さらに酢酸耐性が向上し
た酢酸菌を用いて、より高酢酸濃度の食酢を効率良く製
造する方法を提供することを目的とするものである。
下でも増殖し、発酵することができる酢酸菌には、他の
微生物には存在しない特異的な酢酸耐性に関与する遺伝
子が存在するとの仮説を立て、こうした遺伝子を用いれ
ば、従来以上に微生物の酢酸耐性を向上させることがで
き、さらには高濃度の酢酸を含有する食酢の効率的な製
造法を開発することが可能になると考えた。
菌の酢酸感受性の変異株を相補する遺伝子をクローニン
グする方法などが一般的であった。しかし、このような
方法では産業上有用な酢酸耐性遺伝子を見出すことは困
難であると考え、鋭意検討した結果、本発明者らは、酢
酸菌から酢酸耐性遺伝子を見出す方法として、酢酸の存
在下で特異的に発現しているタンパク質を検索し、その
タンパク質をコードする遺伝子を取得するといった、従
来全く行われていなかった方法を開発した。
られているアセトバクター属とグルコンアセトバクター
属に属する酢酸菌から、酢酸耐性を実用レベルで向上さ
せる機能を有する新規な酢酸耐性能を有するタンパク質
の遺伝子をクローニングすることに成功した。
L/Genbankの検索の結果、大腸菌などで見出さ
れている、アコニターゼaconitase(アコニット酸ヒド
ラターゼaconitate hydratase)と称される一群のタン
パク質のアミノ酸配列と相同性を示す部分があるところ
から、酢酸菌のアコニターゼ(アコニット酸ヒドラター
ゼ)をコードする遺伝子(アコニターゼ遺伝子)である
と推定された。
遺伝子は、大腸菌などの他の微生物で見出されている既
知のアコニターゼ遺伝子とは相同性がきわめて低くかっ
たことから、他のアコニターゼ遺伝子と似ているものの
該アコニターゼ遺伝子は酢酸菌に特異的な新規タンパク
質をコードする新規遺伝子であることが判った。一方、
今回取得したアセトバクター属に属する酢酸菌とグルコ
ンアセトバクター属に属する酢酸菌のアコニターゼ遺伝
子について相同性を比較したところ、両者の相同性は約
70%であり、酢酸菌間での相同性は高かった。
結して酢酸菌に形質転換し、コピー数を増幅させた形質
転換株においては、アコニット酸ヒドラターゼ活性が約
2倍増大し、該遺伝子が酢酸菌のアコニターゼ活性を有
するタンパク質をコードする遺伝子であることが確認さ
れると同時に、顕著に酢酸耐性が向上することが確認さ
れた。さらに、エタノール存在下で該形質転換株を通気
培養した場合には、増殖速度が向上する上に、生酸速度
が向上し、さらに最終到達酢酸濃度が顕著に向上するこ
となども見出し、本発明を完成するに至った。
からなるものである。 (1) 以下の(a)又は(b)のタンパク質。 (a)配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列を有する
タンパク質。 (b)配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列におい
て、1若しくは数個のアミノ酸の欠失、置換若しくは付
加されたアミノ酸配列からなり、かつ、アコニターゼ活
性を有するタンパク質。 (2) 以下の(a)又は(b)のタンパク質。 (a) 配列表の配列番号4記載のアミノ酸配列を有するタ
ンパク質。 (b)配列表の配列番号4に記載のアミノ酸配列におい
て、1若しくは数個のアミノ酸の欠失、置換若しくは付
加されたアミノ酸配列からなり、かつ、アコニターゼ活
性を有するタンパク質。 (3) 以下の(a)又は(b)のタンパク質をコードするD
NA。 (a)配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列を有する
タンパク質。 (b)配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列におい
て、1若しくは数個のアミノ酸の欠失、置換若しくは付
加されたアミノ酸配列からなり、かつ、アコニターゼ活
性を有するタンパク質。 (4) 以下の(a)又は(b)のタンパク質をコードするD
NA。 (a)配列表の配列番号4記載のアミノ酸配列を有するタ
ンパク質。 (b)配列表の配列番号4に記載のアミノ酸配列におい
て、1若しくは数個のアミノ酸の欠失、置換若しくは付
加されたアミノ酸配列からなり、かつ、アコニターゼ活
性を有するタンパク質。 (5) 以下の(a)又は(b)の塩基配列からなるDNA。 (a)配列番号1に記載の塩基配列のうち、塩基番号35
4〜3065からなるDNA。 (b)配列番号1に記載の塩基配列のうち、塩基番号35
4〜3065からなる塩基配列からなるDNA又は該D
NAの一部と相補的な塩基配列からなるDNAとストリ
ンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、アコニ
ターゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。 (6) 以下の(a)又は(b)の塩基配列からなるDNA。
L (a)配列番号3に記載の塩基配列のうち、塩基番号48
9〜3179からなるDNA。 (b)配列番号3に記載の塩基配列のうち、塩基番号48
9〜3179からなる塩基配列からなるDNA又は該D
NAの一部と相補的な塩基配列からなるDNAとストリ
ンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、アコニ
ターゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。 (7) (3),(4),(5)又は(6)に記載のD
NAを細胞内に含むアコニターゼ活性を有する微生物又
は前記アコニターゼ活性を有しかつ酢酸耐性が増強され
た微生物。 (8) 微生物がアセトバクター属、又はグルコンアセ
トバクター属に属する酢酸菌であることを特徴とする
(7)に記載の微生物。 (9) (7)又は(8)に記載の微生物をアルコール
を含有する培地で培養して該培地中に酢酸を生成蓄積せ
しめることを特徴とする食酢の製造方法。
対する耐性を付与し、増強することができる。そして、
アルコール酸化能を有する微生物、特に酢酸菌において
は、酢酸に対する耐性が顕著に向上し、培地中に高濃度
の酢酸を効率良く蓄積する能力を付与することができ
る。
ターゼ)活性を有し、且つ酢酸耐性を向上させる機能を
有する配列番号2又は4に示すアミノ酸配列を有するタ
ンパク質をコードする塩基配列を包含し、該塩基配列の
調整要素、及び該遺伝子の構造部分を含むものである。
本発明のDNAとして、具体的には、配列表配列番号1
の塩基番号354〜3065又は配列表配列番号3の4
89〜3179からなる塩基配列を有するDNAが挙げ
られる。
BJ/EMBL/Genbank及びSWISS−PR
OT/PIRにおいてホモロジー検索したところ、アミ
ノ酸配列レベルで大腸菌(Escherichia coli)のAcn
A遺伝子と55.1%、レジオネラ・ニューモフィラ
(Legionella pneumophila)のAcn遺伝子とも56.
1%の相同性を示すことが分かったが、いずれも50%
台の低い相同性であり、これらのタンパク質をコードす
る遺伝子とは異なる新規なものであることが明白であっ
た。なお、上記のAcnA遺伝子やAcn遺伝子などの
アコニターゼ遺伝子が酢酸耐性と関係していることは全
く知られていない。
なったので、該塩基配列に基づいて合成したオリゴヌク
レオチドをプライマー1(配列番号5)及びプライマー
2(配列番号6)を用い、酢酸菌、例えばアセトバクタ
ー・アセチNo.1023(Acetobacter aceti No.102
3;FERM BP-2287)のゲノムDNAを用いるポリメラーゼ・
チェーン・リアクション(PCR反応)(トレンズ・オ
ブ・ジェネティックス(Trends Genet. )5巻,185
頁,1989年)によって、または該塩基配列に基づい
て合成したオリゴヌクレオチドをプローブとして用い、
ゲノムDNAライブラリーを用いるハイブリダイゼーシ
ョンによっても得ることができる。オリゴヌクレオチド
の合成は、例えば、市販されている種々のDNA合成機
を用いて定法に従って合成できる。また、PCR反応
は、アプライドバイオシステムズ社(Applied Biosyste
ms)製のサーマルサイクラーGeneAmp2400な
どを用い、TaqDNAポリメラーゼ(宝酒造社製)や
KOD−Plus−(東洋紡績社製)を使用して、定法
に従って行なうことができる。
ク質をコードするDNAは、コードされるタンパク質の
アコニターゼ活性が損なわれない限り、1又は複数の位
置で1又は数個のアミノ酸が置換、欠失又は付加された
タンパク質をコードするものであっても良い。
パク質と実質的に同一のタンパク質をコードするDNA
は、例えば部位特異的変異法によって、特定の部位のア
ミノ酸が欠失、置換又は付加されるように塩基配列を改
変することによっても取得され得る。また、上記のよう
な改変されたDNAは、従来知られている突然変異処理
によっても取得することができる。
およびそれをコードする塩基配列は、種間、株間、変異
体、変種間でわずかに異なることが知られているので、
実質的に同一のタンパク質をコードするDNAは、酢酸
菌全般、中でもアセトバクター属やグルコンアセトバク
ター属の種、株、変異体、変種から得ることが可能であ
る。
アセトバクター属に属するの酢酸菌、又は変異処理した
アセトバクター属やグルコンアセトバクター属に属する
酢酸菌、これらの自然変異株若しくは変種から、例えば
配列番号1に記載の塩基配列のうち、塩基配列番号35
4〜3065からなる塩基配列を有するDNAと相補的
な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下
でハイブリダイズし、かつアコニターゼ(アコニット酸
ヒドラターゼ)活性を有し、酢酸耐性を増強する機能を
有するタンパク質をコードするDNAを単離することに
よっても、該タンパク質と実質的に同一のタンパク質を
コードするDNAが得られる。
いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的な
ハイブリッドが形成されない条件をいう。この条件を明
確に数値化することは困難であるが、一例を示せば、相
同性が高い核酸同士、例えば70%以上の相同性を有す
るDNA同士がハイブリダイズし、それより相同性が低
い核酸同士がハイブリダイズしない条件、あるいは通常
のハイブリダイゼーションの洗浄条件、例えば1×SS
Cで0.1%SDSに相当する塩濃度で60℃で洗浄が
行われる条件などが挙げられる。
バクター属の細菌をさし、酢酸耐性が増強されたアセト
バクター属細菌及びグルコンアセトバクター属、または
酢酸耐性が低下したアセトバクター属細菌及びグルコン
アセトバクター属である。
アセトバクター・アセチ(Acetobacter aceti)が挙げ
られ、アセトバクター・アセチNo.1023(Acetob
acteraceti No.1023)株(特許生物寄託センターにFE
RM BP−2287として寄託)が例示される。
ては、グルコンアセトバクター・エンタニイ(Gluconac
etobacter entanii)が挙げられ、アセトバクター属よ
りグルコンアセトバクター属へ変更になった、アセトバ
クター・アルトアセチゲネスMH−24(Acetobacter
altoacetigenes MH-24)株(特許生物寄託センターにF
ERM BP−491として寄託)が例示される。酢酸
耐性の増強は、例えばアコニターゼ遺伝子の細胞内のコ
ピー数を増幅すること、又は、該遺伝子の構造遺伝子を
含むDNA断片をアセトバクター属細菌中で効率よく機
能するプロモーター配列に連結して得られる組換えDN
Aを用いて、アセトバクター属細菌を形質転換すること
によって増強することができる。
ーター配列を、アセトバクター属やグルコンアセトバク
ター属の細菌中で効率よく機能する他のプロモーター配
列、例えば大腸菌のプラスミドpBR322(宝酒造社
製)のアンピシリン耐性遺伝子、プラスミドpHSG2
89(宝酒造社製)のカナマイシン耐性遺伝子、プラス
ミドpHSG396(宝酒造社製)のクロラムフェニコ
ール耐性遺伝子、β−ガラクトシダーゼ遺伝子などの各
遺伝子のプロモーターなどの酢酸菌以外の微生物由来の
プロモーター配列に置き換えることによっても、酢酸耐
性を増強することができる。
伝子を保持するマルチコピーベクターをアセトバクター
属細菌の細胞に導入することによって行なうことができ
る。すなわち、該遺伝子を保持するプラスミド、トラン
スポゾン等をアセトバクター属やグルコンアセトバクタ
ー属の細菌の細胞に導入することによって行なうことが
できる。
4(アプライド・オブ・エンバイロメト・アンド・マイ
クロバイオロジー(Appl. Environ. Microbiol.)55
巻,171頁,1989年)やpTA5001(a)、p
TA5001(b)(特開昭60−9488号公報)など
が挙げられ、染色体組み込み型ベクターであるpMVL
1(アグリカルチュラル・アンド・バイオロジカル・ケ
ミストリー(Agric. Biol. Chem.)52巻,3125
頁,1988年)も挙げられる。また、トランスポゾン
としては、MuやIS1452などが挙げられる。
ー属の酢酸菌へのDNAの導入は、塩化カルシュウム法
(アグリカルチュラル・アンド・バイオロジカル・ケミ
ストリー(Agric. Biol. Chem.)49巻,p.2091,
1985年)やエレクトロポレーション法(バイオサイ
エンス・バイオテクノロジイー・アンド・バイオケミス
トリー(Biosci. Biotech. Biochem.)、58巻、97
4頁、1994年)等によって行なうことができる。ア
ルコール酸化能を有するアセトバクター属やグルコンア
セトバクター属の酢酸菌において、上記のようにしてそ
の酢酸耐性を増強すると、酢酸の生産量や生産効率を増
大させることができる。
幅されたことにより酢酸耐性が選択的に増強されたアセ
トバクター属やグルコンアセトバクター属の細菌であっ
て、アルコール酸化能を有するものをアルコール含有培
地で培養し、該培地中に酢酸を生産蓄積せしめることに
より、食酢を効率よく製造することができる。
の酢酸菌の発酵法による食酢の製造法と同様にして行な
えば良い。酢酸発酵に使用する培地としては、炭素源、
窒素源、無機物、エタノールを含有し、必要があれば使
用菌株が生育に要求する栄養源を適当量含有するもので
あれば、合成培地でも天然培地でも良い。炭素源として
は、グルコースやシュークロースをはじめとする各種炭
水化物、各種有機酸が挙げられる。窒素源としては、ペ
プトン、発酵菌体分解物などの天然窒素源を用いること
ができる。
通気攪拌培養法等の好気的条件下で行ない、培養温度は
通常30℃で行なう。培地のpHは通常2.5〜7の範
囲であり、2.7〜6.5の範囲が好ましく、各種酸、
各種塩基、緩衝液等によって調製することもできる。通
常1〜21日間の培養によって、培地中に高濃度の酢酸
が蓄積する。以下に、本発明を実施例により具体的に説
明する。
ニターゼ遺伝子のクローニングと該遺伝子の塩基配列及
びアミノ酸配列の決定 (1)アコニターゼ遺伝子のクローニング アセトバクター・アセチNo.1023(Acetobacter
aceti No.1023)株(FERM BP−2287)を1
%の酢酸を含むYPG培地(3%グルコース、0.5%
酵母エキス、0.2%ポリペプトン)を用いて、30℃
で24時間振盪培養した。培養後、培養液を遠心分離
(7,500×g、10分)して菌体を得た。また、酢
酸を含まないYPG培地でも、同様にして培養して、菌
体を得た。得られたこれらの菌体を、それぞれソニケー
ションにより破砕し、その菌体破砕液を遠心分離(1
2,000×g、10分間)して得られた上澄み液を、
さらに超遠心分離(400,000×g、1時間)を行
なうことによって上澄み液(可溶性蛋白質)を得た。
緩衝液(0.125MTris−HCl(pH6.
8)、10%2−Mercaptoethanol、4
%SDS、10%Sucrose、0.004%Bro
mophenolblue)に1:1の比率で混合し、
沸騰水浴中で3分間加熱処理した。このサンプルをSD
S−PAGE電気泳動した後、CBB染色し、1%の酢
酸を含むYPG培地で生育したものと、酢酸を含まない
YPG培地で生育したものとを比較しところ、分子量約
90kDaのバンドが1%酢酸を含む培地で生育したも
ので発現が増幅しているのが確認された。
VDF膜に転写し、アミノ末端のアミノ酸配列をプロテ
インシークエンサーにて決定した。決定したアミノ酸配
列はMet−Lys−Thr−Val−Gly−His
−Asp−Lys−Leu−Lys−Thr−Gly−
Argであった。
レオチドを合成し、これをアセトバクター・アセチN
o.1023株から定法により染色体DNAを抽出し制
限酵素SphI(宝酒造社製)で完全分解したものに対
して、サザンハイブリダイゼーションを行なった。
ィブなバンドを確認した。このバンドをアガロースゲル
より抽出し、大腸菌ベクターpUC19の制限酵素Sp
hI切断部位にライゲーションし、大腸菌JM109株
に形質転換し、100μg/mlのアンピシリンを含む
LB寒天培地で選択した。出現したコロニーをサザンハ
イブリダイゼーションで用いたものと同じオリゴヌクレ
オチドをプローブとし、コロニーハイブリダイゼーショ
ンを行ない、ポジティブな形質転換体を単離した。その
後、プラスミドDNAをこれらのポジティブな形質転換
体より分離し、挿入断片の構造を制限酵素マッピングに
より解析し、その結果、図1に示した約3.6kbpの
SphI−XbaI断片を確認した。
配列の決定 上記挿入断片の塩基配列を、サンガーのダイデオキシ・
チェーン・ターミネーション法によって決定した。塩基
配列の決定は、両方のDNA鎖の全領域について行な
い、切断点は全てオーバーラップする様にして行なっ
た。その内、決定した3073塩基の塩基配列を、配列
番号1に示した。
号354から塩基番号3065にかけて、配列番号2に
記載したような904個のアミノ酸をコードするオープ
ンリーディング・フレームの存在が確認された。配列番
号2に記載されたタンパク質のN末端側のアミノ酸配列
はMet−Lys−Thr−Val−Gly−His−
Asp−Lys−Leu−Lys−Thr−Gly−A
rgであり、先に決定した該タンパク質のN末端側のア
ミノ酸配列と完全に一致することが確認された。
ンタニイからのアコニターゼ遺伝子のクローニングと塩
基配列及びアミノ酸配列の決定 (1)染色体DNAライブラリーの作製 グルコンアセトバクター・エンタニイ(Gluconacetobac
ter entanii)の1株であるアセトバクター・アルトア
セトゲネスMH−24(Acetobacter altoacetigenes M
H-24)株(FERM BP−491)を6%酢酸、4%
エタノールを添加したYPG培地(3%グルコース、
0.5%酵母エキス、0.2%ポリペプトン)で30℃
にて振盪培養を行なった。培養後、培養液を遠心分離
(7,500×g、10分)し、菌体を得た。得られた
菌体より、特開昭60−9489号公報に開示された方
法により、染色体DNAを調製した。
制限酵素SphIで切断し、その後klenow fr
agment(宝酒造社製)処理を行なった。また、大
腸菌−酢酸菌シャトルベクターpMV24を、制限酵素
SmaIで切断した。これらのDNAを適量ずつ混合
し、ライゲーションキット(TaKaRa DNA Ligation KitV
er.2,宝酒造社製)を用いて連結してグルコンアセトバ
クター・エンタニイの染色体DNAライブラリーを構築
した。
ンタニイの染色体DNAライブラリーを、通常は酢酸濃
度1%程度までしか増殖出来ないアセトバクター・アセ
チNo.1023株にエレクトロポレーション法(バイ
オサイエンス・バイオテクノロジー・アンド・バイオケ
ミストリー(Biosci. Biotech. Biochem.),58巻、974
頁,1994年)で形質転換し、2%酢酸、100μg
/mlのアンピシリンを含むYPG寒天培地にて、30
℃で4日間培養した。
ピシリン含むYPG培地に接種して培養し、得られた菌
体からプラスミドを回収したところ、約5kbpのSp
hI断片がクローン化されており、このプラスミドをp
S1と命名した。クローン化されたDNA断片のうち、
アセトバクター・アセチNo.1023株を2%酢酸を
含むYPG培地で生育可能にする断片は、図2に示した
約3.5kbpのSphI−XbaI断片であった。こ
のようにして通常は酢酸濃度1%程度までしか増殖出来
ないアセトバクター・アセチNo.1023株を2%酢
酸含有培地でも増殖可能にする酢酸耐性遺伝子断片を取
得した。
配列の決定 実施例1と同様に、アコニターゼ遺伝子を含有する断片
について、塩基配列をサンガーのダイデオキシ・チェー
ン・ターミネーション法よって決定した。その結果、配
列番号3に記載した塩基配列が決定された。アセトバク
ター・アセチNo.1023株の場合と同様に、配列決
定は両方のDNA鎖の全領域について行ない、切断点は
全てオーバーラップする様にして行なった。このうち、
決定した3348塩基の塩基配列について、配列番号3
に記載した。配列番号3記載の塩基配列中には、塩基番
号489から塩基番号3179にかけて、配列番号4に
記載したような897個のアミノ酸をコードするオープ
ンリーディング・フレームの存在が確認された。
のアコニターゼ遺伝子で形質転換した形質転換株での酢
酸耐性の増強 (1)アセトバクター・アセチへの形質転換 アセトバクター・アセチNo.1023株由来のアコニ
ターゼ遺伝子を含む断片(配列表の配列番号1の塩基番
号1〜3073)をPCR法により増幅し、この増幅断
片を、酢酸菌―大腸菌シャトルベクターpMV24(ア
プライド・オブ・エンバイロメント・アンド・マイクロ
バイオロジー(Appl. Environ. Microbiol.)55巻,
171頁,1989年)の制限酵素SmaI切断部位に
挿入し、プラスミドpACO1を作製した。なお、作製
したプラスミドpACO1の挿入断片の塩基配列に変異
がないことはシークエンスすることで確認した。
No.1023株にエレクトロポレーション法(バイオ
サイエンス・バイオテクノロジイー・アンド・バイオケ
ミストリー(Biosci. Biotech. Biochem.)、58巻、
974頁、1994年)によって形質転換した。形質転
換株は100μg/mlのアンピシリン及び2%の酢酸
を添加したYPG寒天培地で選択した。選択培地上で生
育したアンピシリン耐性の形質転換株は、定法によりプ
ラスミドを抽出して解析し、アコニターゼ遺伝子を保有
するプラスミドを保持していることを確認した。
るアンピシリン耐性の形質転換株について、酢酸を添加
したYPG培地での生育を、シャトルベクターpMV2
4のみを導入した元株アセトバクター・アセチNo.1
023株と比較した。
ノール3%、アンピシリン100μg/mlを含む10
0mlのYPG培地にて、30℃で振盪培養(150r
pm)を行ない、形質転換株と元株の酢酸添加培地での
生育を550nmにおける吸光度を測定することで比較
した。
ールのみを添加した培地では、形質転換株、元株アセト
バクター・アセチNo.1023株で生育に差は見られ
なかったが、3%酢酸と3%エタノールを添加した培地
では形質転換株は増殖が可能であったのに対して、元株
アセトバクター・アセチNo.1023株では増殖でき
なかったことが確認でき、酢酸菌のアコニターゼ遺伝子
の酢酸耐性増強機能が確認できた。
転換株と、シャトルベクターpMV24のみを導入した
元株アセトバクター・アセチNo.1023株でアコニ
ット酸ヒドラターゼ活性(アコニターゼ活性)をメソッ
ド・オブ・エンザイモロジー((Methods En
zymol.),13巻,26頁,1969年)の方法
に、アルコール脱水素酵素を酢酸菌の方法(メソッド・
オブ・エンザイモロジー(Methods Enzym
ol.),89巻,450頁,1982年)、アルデヒ
ド脱水素酵素活性を酢酸菌の方法(メソッド・オブ・エ
ンザイモロジー(Methods Enzymol.)8
9巻,491頁,1982年)にそれぞれ準じて測定し
た。その結果を表1に示した。
脱水素酵素、アルデヒド脱水素酵素の活性は元株アセト
バクター・アセチNo.1023株と同レベルであった
が、アコニット酸ヒドラターゼ活性については形質転換
株が約2倍高く、クローニングされた遺伝子はアコニッ
ト酸ヒドラターゼ(アコニターゼ)をコードしているこ
とが確認された。
のアコニターゼ遺伝子で形質転換した形質転換株の酢酸
発酵試験 実施例3で得られたプラスミドpACO1を有するアン
ピシリン耐性の形質転換株について、シャトルベクター
pMV24のみを有する元株アセトバクター・アセチN
o.1023株と酢酸醗酵能を比較した。
化学工業社製;KMJ−5A)を用いて、酢酸1%、エ
タノール3%、アンピシリン100μg/mlを含む
2.5LのYPG培地にて、30℃、400rpm、
0.20vvmの通気攪拌培養を行ない、酢酸濃度3%
まで発酵させた。この培養液700mLにエタノール4
%、アンピシリン100μg/mlを含む1.8LのY
PG培地を添加し、培地中のエタノール濃度を1%に制
御し、同じ条件下で通気攪拌培養を行ない、形質転換株
と元株の酢酸発酵能を比較した。その結果を表2にまと
めた。
到達酢酸濃度、比増殖速度、生酸速度の何れにおいて
も、顕著に優れていることが確認できた。
ンタニイ由来のアコニターゼ遺伝子で形質転換した形質
転換株での酢酸耐性の増強 (1)アセトバクター・アセチへの形質転換 グルコンアセトバクター・エンタニイの1菌株であるア
セトバクター・アルトアセチゲネスMH−24株由来の
アコニターゼ遺伝子を含む断片(配列表の配列番号1の
塩基番号307〜3239)をPCR法により増幅し、
その結果得られた増幅断片をBamHI、EcoRIで
切断し、この断片を酢酸菌―大腸菌シャトルベクターp
MV24(アプライド・オブ・エンバイロメント・アン
ド・マイクロバイオロジー(Appl. Environ. Microbio
l.)55巻,171頁,1989年)の制限酵素Bam
HI−EcoRI切断部位に挿入したプラスミドpAC
O11を作製した。
チNo.1023株にエレクトロポレーション法(バイ
オサイエンス・バイオテクノロジー・アンド・バイオケ
ミストリー(Biosci. Biotech. Biochem.),58巻,
974頁,1994年)によって形質転換した。形質転
換株は100μg/mlのアンピシリン及び2%の酢酸
を添加したYPG寒天培地で選択した。選択培地上で生
育したアンピシリン耐性の形質転換株は、定法によりプ
ラスミドを抽出して解析し、酢酸耐性遺伝子を保有する
プラスミドを保持していることを確認した。
するアンピシリン耐性の形質転換株について、酢酸を添
加したYPG培地での生育を、シャトルベクターpMV
24のみを導入した元株アセトバクター・アセチNo.
1023株と比較した。
アンピシリン100μg/mlを含む100mlのYP
G培地にて、30℃で振盪培養(150rpm)を行な
い、形質転換株と元株の酢酸添加培地での生育を660
nmにおける吸光度を測定することで比較した。
3%エタノールを添加した培地では形質転換株は増殖が
可能であったのに対して、元株アセトバクター・アセチ
No.1023株では増殖できなかったことが確認で
き、酢酸菌のアコニターゼ遺伝子の酢酸耐性増強機能が
確認できた。
なアコニターゼ遺伝子が提供され、さらに該遺伝子を用
いてより高酢酸濃度の食酢を高効率で製造可能な育種株
を取得することができ、該育種株を用いたより高酢酸濃
度の食酢を高効率で製造する方法が提供できた。
クター・アセチ由来の遺伝子断片の制限酵素地図とアコ
ニターゼ遺伝子の位置、及びpACO1への挿入断片の
概略図。
アセトバクター・エンタニイ由来の遺伝子断片の制限酵
素地図とアコニターゼ遺伝子の位置、及びpACO11
への挿入断片の概略図。
伝子のコピー数を増幅した形質転換株の培養経過を示す
図面。
コニターゼ遺伝子のコピー数を増幅した形質転換株の酢
酸含有培地での培養経過を示す図面。
Claims (9)
- 【請求項1】 下記の(a)又は(b)のタンパク質。 (a)配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列を有する
タンパク質。 (b)配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列におい
て、1若しくは数個のアミノ酸の欠失、置換若しくは付
加されたアミノ酸配列からなり、かつ、アコニターゼ活
性を有するタンパク質。 - 【請求項2】 下記の(a)又は(b)のタンパク質。 (a)配列表の配列番号4記載のアミノ酸配列を有するタ
ンパク質。 (b)配列表の配列番号4に記載のアミノ酸配列におい
て、1若しくは数個のアミノ酸の欠失、置換若しくは付
加されたアミノ酸配列からなり、かつ、アコニターゼ活
性を有するタンパク質。 - 【請求項3】 下記の(a)又は(b)のタンパク質をコード
するDNA。 (a)配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列を有する
タンパク質。 (b)配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列におい
て、1若しくは数個のアミノ酸の欠失、置換若しくは付
加されたアミノ酸配列からなり、かつ、アコニターゼ活
性を有するタンパク質。 - 【請求項4】 下記の(a)又は(b)のタンパク質をコード
するDNA。 (a)配列表の配列番号4記載のアミノ酸配列を有するタ
ンパク質。 (b)配列表の配列番号4に記載のアミノ酸配列におい
て、1若しくは数個のアミノ酸の欠失、置換若しくは付
加されたアミノ酸配列からなり、かつ、アコニターゼ活
性を有するタンパク質。 - 【請求項5】 下記の(a)又は(b)の塩基配列からなるD
NA。 (a)列番号1に記載の塩基配列のうち、塩基番号354
〜3065からなるDNA。 (b)配列番号1に記載の塩基配列のうち、塩基番号35
4〜3065からなる塩基配列からなるDNA又は該D
NAの一部と相補的な塩基配列からなるDNAとストリ
ンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、アコニ
ターゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。 - 【請求項6】 下記の(a)又は(b)の塩基配列からなるD
NA。 (a)配列番号3に記載の塩基配列のうち、塩基番号48
9〜3179からなるDNA。 (b)配列番号3に記載の塩基配列のうち、塩基番号48
9〜3179からなる塩基配列からなるDNA又は該D
NAの一部と相補的な塩基配列からなるDNAとストリ
ンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、アコニ
ターゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。 - 【請求項7】 請求項3,4,5又は6に記載のDNA
を細胞内に含むアコニターゼ活性を有する微生物又は前
記アコニターゼ活性を有しかつ酢酸耐性が増強された微
生物。 - 【請求項8】 微生物がアセトバクター属、又はグルコ
ンアセトバクター属に属する酢酸菌であることを特徴と
する請求項7に記載の微生物。 - 【請求項9】 請求項7又は8に記載の微生物をアルコ
ールを含有する培地で培養して該培地中に酢酸を生成蓄
積せしめることを特徴とする食酢の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2002098589A JP4083455B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 酢酸菌のアコニターゼ遺伝子、該遺伝子を用いて育種された酢酸菌、及び該酢酸菌を用いた食酢の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005001095A1 (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-06 | Mitsukan Group Corporation | 酢酸菌の増殖促進機能に関与する遺伝子及びその使用 |
JP2006246701A (ja) * | 2005-02-10 | 2006-09-21 | Mitsukan Group Honsha:Kk | 中央代謝系の酵素活性が増強された酢酸菌、及び該酢酸菌を用いた食酢の製造方法 |
US8524483B2 (en) | 2007-02-23 | 2013-09-03 | Mizkan Group Corporation | Gene involved in quorum-sensing system of acetic acid bacterium, acetic acid bacterium bred by modification of the gene and method for production of vinegar by using the acetic acid bacterium |
-
2002
- 2002-04-01 JP JP2002098589A patent/JP4083455B2/ja not_active Expired - Fee Related
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WO2005001095A1 (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-06 | Mitsukan Group Corporation | 酢酸菌の増殖促進機能に関与する遺伝子及びその使用 |
US7541491B2 (en) | 2003-06-26 | 2009-06-02 | Mitsukan Group Corporation | Gene involved in growth-promoting function of acetic acid bacteria and uses thereof |
JP2006246701A (ja) * | 2005-02-10 | 2006-09-21 | Mitsukan Group Honsha:Kk | 中央代謝系の酵素活性が増強された酢酸菌、及び該酢酸菌を用いた食酢の製造方法 |
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