JP2003289868A - 酢酸耐性遺伝子、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
酢酸耐性遺伝子、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
提供すること、及び該遺伝子を含む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】 特定のアミノ酸配列を有する酢酸耐性を
有する蛋白質、これら蛋白質をコードする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
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
る遺伝子、該遺伝子を含む微生物、特にアセトバクター
属(Acetobacter)及びグルコンアセトバクター属(Glu
conacetobacter)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。
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酢酸耐
性遺伝子(Acetic acid resistance gene)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)。
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
性の向上程度が僅かでしかなく、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酢酸耐性遺伝
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課題とするものである。
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酢酸
耐性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。
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遺伝子をクローニング
することに成功した。
見出されており、ATPバインディングカセット(ATP
binding cassette)を有するABCトランスポーターと
称される一群のタンパク質に共通する特徴的な塩基配列
を有しており、酢酸菌のABCトランスポーターをコー
ドする遺伝子(ABCトランスポーター遺伝子)である
と推定された。
子を、大腸菌などの他の微生物で見出されている既知の
ABCトランスポーター遺伝子と比較したところ、相同
性がきわめて低くかったことから、ATP結合部位を有
する点では他のABCトランスポーター遺伝子と似てい
るものの該酢酸耐性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が判った。
て、食酢製造に使用されているアセトバクター属の酢酸
菌由来のものとグルコンアセトバクター属の酢酸菌由来
のもので比較したところ、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。
た相同組換えによって該酢酸耐性遺伝子を破壊した酢酸
菌は、酢酸に対する耐性が低下するが、類縁の各種有機
酸に対する耐性はほとんど変化しなかったことから、該
酢酸耐性遺伝子は酢酸に対する耐性に特異的に関与する
遺伝子であることが明らかとなった。
結して酢酸菌に形質転換してコピー数を増幅させた形質
転換株においては、顕著に酢酸耐性が向上し、その結
果、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、増殖誘導期が短縮する上に、増殖速度が向上し、
さらに最終到達酢酸濃度が顕著に向上し、より高酢酸濃
度の食酢を効率的に製造できることなどを見出し、本発
明を完成するに至った。すなわち本発明は、以下の
(1)〜(9)からなるものである。
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、酢酸耐性を有す
るタンパク質。
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、酢酸耐性を有す
るタンパク質。
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、酢酸耐性を有す
るタンパク質。
コードするDNA。 (a)配列表の配列番号4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、酢酸耐性を有す
るタンパク質。
なるDNA。 (a)配列番号1に記載の塩基配列のうち、塩基番号30
1〜2073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30
1〜2073からなる塩基配列からなるDNA又は該D
NA配列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、酢
酸耐性を有するタンパク質をコードするDNA。
なるDNA。 (a)配列番号3に記載の塩基配列のうち、塩基番号33
1〜2154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33
1〜2154からなる塩基配列からなるDNA又は該D
NA配列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、酢
酸耐性を有するタンパク質をコードするDNA。
(6)に記載のDNAを細胞内に含む酢酸耐性を有する
微生物又は前記酢酸耐性を有しかつ酢酸耐性が増強され
た微生物。
グルコンアセトバクター属の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。
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。
P binding cassette)を持つなど、ABCトランスポー
ターのモチーフを有し、且つ酢酸耐性を向上させる機能
を有する配列表配列番号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
基配列の調製要素、及び該遺伝子の構造部分を含むもの
である。
番号1の塩基番号301〜2073又は配列表配列番号
3の331〜2154からなる塩基配列を有するDNA
が挙げられる。
BJ/EMBL/Genbankにおいて相同遺伝子を
検索したところ、大腸菌(Escherichia coli)のABC
トランスポーター遺伝子の一つであるUUP遺伝子とア
ミノ酸配列レベルで38.5%、ヘモフィルス・インフ
ルエンザエ(Haemophillus influenzae)のUUP遺伝
子ともアミノ酸配列レベルで38.1%の相同性を示す
ことが分かったが、いずれも30%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。また、上記のU
UP遺伝子は機能が不明であり、当然ながら酢酸耐性と
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)として用い、酢酸菌、例えばアセトバ
クター・アルトアセチゲネスMH−24株(Acetobacte
r altoacetigenes MH−24:FERM BP-491)のゲノムD
NAを鋳型としたポリメラーゼ・チェーン・リアクション
(PCR反応)(トレンズ・オブ・ジェネテェックス
(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、前記酢酸菌のゲノムD
NA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。
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 Biosystems)製のサーマルサイク
ラーGeneAmp2400を用い、TaqDNAポリ
メラーゼ(宝酒造社製)を使用して、定法に従って行な
うことができる。
タンパク質をコードするDNAは、コードされるタンパ
ク質の酢酸耐性又は該酢酸耐性を増強する機能が損なわ
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。
る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301
〜2073からなる塩基配列を有するDNAや該塩基配
列の一部を有するDNAと相補的な塩基配列からなるD
NAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、
かつATPバインディングカセットを有し、酢酸耐性又
は該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。
バクター属に属する細菌をさし、酢酸耐性が増強された
アセトバクター属の細菌及びグルコンアセトバクター属
の細菌、または酢酸耐性が低下したアセトバクター属の
細菌及びグルコンアセトバクター属の細菌である。
はアセトバクター・アセチ(Acetobacter aceti)が挙
げられ、アセトバクター・アセチNo.1023(Acet
obacter aceti No.1023)株 (特許生物寄託センター
にFERM BP−2287として寄託)が例示され
る。
しては、グルコンアセトバクター・エンタニイ(Glucon
acetobacter entanii)が挙げられ、アセトバクター・
アルトアセチゲネスMH−24(Acetobacter altoacet
igenes MH-24)株(特許生物寄託センターにFERM
BP−491として寄託)が例示される。
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の酢酸
菌の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DNAを用いて、アセトバクター属酢酸
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
ター属の酢酸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pHSG
298(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
属酢酸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
ター属の酢酸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)等によって行うことができる。
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。
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
は、例えば、該遺伝子の一部を破壊して不完全な形にし
た遺伝子を有するDNA断片を該微生物に導入し、該微
生物の染色体上の該遺伝子との相同組換えにより、染色
体DNAに不完全な形の遺伝子を組み込むことにより得
ることができる。
マイシン等の薬剤に耐性を示すマーカー遺伝子を挿入し
て組換えDNAを調製し、この組換えDNAでアセトバ
クター属やグルコンアセトバクター属の酢酸菌を形質転
換し、カナマイシン等の薬剤を含む培地で培養すること
により、組換えDNAが染色体DNAに組み込まれた形
質転換株が得られる。こうして染色体に組換えDNAが
組み込まれた株は、染色体上に元々存在する該遺伝子配
列との組換えを起こし、染色体上の該遺伝子が薬剤マー
カー遺伝子を挿入した不完全な形の該遺伝子と入れ替わ
ったものである。
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酢酸菌であっ
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。
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。
耐性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)酢酸耐性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。
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
うことによって沈殿物(不溶性蛋白質)を得た。その
後、この沈殿物を50mMリン酸緩衝液(pH7.5)
に懸濁した。
E泳動緩衝液(0.125MTris−HCl(pH
6.8)、10%2−Mercaptoethano
l、4%SDS、10%Sucrose、0.004%
Bromophenolblue)に1:1の比率で懸
濁し、沸騰水浴中で3分間加熱処理した。このサンプル
をSDS−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70kDa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−Ala−His−Pro−Pro−Leu
−Leu−His−Leu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PstI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Ps
tI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。
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2.5
kbpのPstI断片を確認した。
配列の決定 上記挿入断片の大部分について、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。その結果、配列番号1に記載した塩基配
列が決定された。
号301から塩基番号2073にかけて、配列番号2に
記載したような591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に記載のタンパク質のN末端側のアミノ酸配列はM
et−Ala−His−Pro−Pro−Leu−Le
u−His−Leu−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。
タンパク質には、ATPバインディングカッセットをア
ミノ酸番号39〜46と314〜321の2個所に持つ
など、ABCトランスポーターのモチーフを有している
ことが確認された。
ンタニイからの酢酸耐性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菌株であるアセトバクター・アルト
アセトゲネスMH−24(Acetobacter altoacetigenes
MH-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。
び酢酸―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)を、制限酵素EcoRI(宝酒造社
製)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 Kit Ver.
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、9
74頁、1994年)で形質転換し、2%酢酸、100
μg/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3.5kbpの
EcoRI断片がクローン化されており、該断片の構造
を制限酵素マッピングにより解析し、その結果を図2に
示した。また、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、Sphl−Ec
oRI断片であった。
でしか増殖出来ないアセトバクター・アセチNo.10
23株を2%酢酸含有培地でも増殖可能にする上記Sp
hl−EcoRI断片からな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、酢酸耐性遺伝子を含有する断片の塩
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。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。
号331から塩基番号2154にかけて、配列番号4に
記載したような608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4に記載のアミノ酸配列のタンパク質には、ATPバ
インディングカセットのモチーフをアミノ酸番号41〜
48と319〜326の2個所に有していた。
破壊させた遺伝子破壊株の造成と該遺伝子破壊株の酢酸
耐性の特異的な低下 (1)相同組換えによる遺伝子破壊株の造成 アセトバクター・アセチNo.1023株の酢酸耐性を
増強する機能を有するタンパク質をコードする遺伝子の
破壊を目的として、図1に示すPstI断片をベクター
pUC18のPstI切断部位へ組み込んだ組換えプラ
スミドpUCM181を構築した後、このpUCM18
1の酢酸耐性遺伝子(Acetic acid resistance gene)
の中に存在するEcoRV切断部位に、プラスミドpH
SD298(ジーン(Gene),61巻,63頁,198
7年)のカナマイシン耐性遺伝子を含むEcoRV断片
を組み込んだ組換えプラスミドpUCMK181を構築
した。
を、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、形質転換株をカナマイシン50μg/mlを含むY
PG寒天培地(グルコース3%、酵母エキス0.5%、
ポリペプトン0.2%、寒天2%、pH6.5)で選択
した。
ら定法に従って染色体DNAを抽出し、制限酵素Pst
Iで切断した後、酢酸耐性遺伝子を含むPstI断片と
カナマイシン耐性遺伝子を含むEcoRV断片をプロー
ブとしたサザンハイブリダイゼーションを行なった。そ
の結果、カナマイシン耐性株の酢酸耐性遺伝子内にカナ
マイシン耐性遺伝子断片(1.67kbp)が挿入さ
れ、酢酸耐性遺伝子が破壊された酢酸耐性遺伝子破壊株
が確認された。
遺伝子破壊株について、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、酪
酸の有機酸に対する感受性を調べた。酢酸耐性遺伝子破
壊株を50μg/mlのカナマイシンを添加したYPG
培地で、またその元株であるアセトバクター・アセチN
o.1023株はカナマイシン無添加のYPG培地で、
30℃で24時間培養して得た培養液を、1.5%の酢
酸、0.02%のギ酸、0.1%のプロピオン酸、また
は0.1%の酪酸を添加した各YPG培地にそれぞれ1
%ずつ植菌し、また有機酸無添加のYPG培地にもそれ
ぞれ1%ずつ植菌した後、30℃にて振盪培養して増殖
状況を比較した。増殖は660nmにおける吸光度で測
定した。
では、該遺伝子破壊株は元株アセトバクター・アセチN
o.1023株とほぼ同等の増殖を示したが、酢酸を添
加した時のみ、該遺伝子破壊株において増殖誘導期の遅
延や増殖の低下が認められ、該遺伝子は酢酸に特異的な
耐性に関与することが確認できた。
の酢酸耐性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株由来の酢酸耐
性遺伝子を酢酸菌―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PstI切断部
位に挿入したプラスミドpABC1を作製した。
No.1023株にエレクトロポレーション法(バイオ
サイエンス・バイオテクノロジー・アンド・バイオケミ
ストリー(Biosci. Biotech. Biochem.) ,58巻、97
4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。
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。
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。
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増殖を660
nmにおける吸光度を測定することで比較した。
では3%酢酸と3%エタノールを添加した培地でも比較
的短い誘導期の後に旺盛な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
誘導期が非常に長く、また増殖も比較的弱いことが確認
でき、酢酸耐性遺伝子の酢酸耐性増強機能が確認でき
た。
の酢酸耐性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4で得られたプラスミドpABC1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。
社製;BMS−05) を用いて、酢酸4%、エタノー
ル3%、アンピシリン100μg/mlを含む2LのY
PG培地にて、30℃、300rpm、0.15vvm
の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1にまとめた。
到達酢酸濃度、比増殖速度、生酸速度、増殖誘導期の何
れにおいても、顕著に優れていることが確認できた。
ンタニイ由来の酢酸耐性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)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
酢酸耐性遺伝子を含む遺伝子断片をPCR法により増幅
し、その結果得られた増幅断片をBamHI、EcoR
Iで切断し、この断片を酢酸菌―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. Micro
biol.)55巻,171頁,1989年)の制限酵素B
amHI−EcoRI切断部位に挿入したプラスミドp
ABC11を作製した。
した。すなわち、鋳型としてアセトバクター・アセチゲ
ネスMH−24株のゲノムDNAを用い、プライマーと
してプライマー1(配列番号5)及びプライマー2(配
列番号6)を用いて、KOD−Plus−(東洋紡績社製)を
使用し、下記するPCR条件にてPCRを実施した。(PCR条
件)94℃ 15秒、60℃ 30秒、68℃ 2分を1
サイクルとして、30サイクル実施した。
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。
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。
では3%酢酸と3%エタノールを添加した培地でも比較
的短い誘導期の後に旺盛な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
誘導期が非常に長く、また増殖も比較的弱いことが確認
でき、酢酸耐性遺伝子の酢酸耐性増強機能が確認でき
た。
な遺伝子が提供され、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酢酸
耐性遺伝子の位置、及びpABC1への挿入断片とpU
CMK181への挿入断片の概略図。
ンアセトバクター・エンタニイ由来の遺伝子断片の制限
酵素地図と酢酸耐性遺伝子の位置、及びABC11への
挿入断片の概略図。
の培養特性を示す図面。
のコピー数を増幅した形質転換株の酢酸含有培地の培養
経過を示す図面。
酸耐性遺伝子のコピー数を増幅した形質転換株の酢酸含
有培地の培養経過を示す図面。
Claims (9)
- 【請求項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、酢酸耐性を有す
るタンパク質。 - 【請求項2】 以下の(a)又は(b)のタンパク質。 (a)配列表の配列番号4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、酢酸耐性を有す
るタンパク質。 - 【請求項3】 以下の(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、酢酸耐性を有す
るタンパク質。 - 【請求項4】 以下の(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、酢酸耐性を有す
るタンパク質。 - 【請求項5】 以下の(a)又は(b)の塩基配列からなるD
NA。 (a)配列番号1に記載の塩基配列のうち、塩基番号30
1〜2073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30
1〜2073からなる塩基配列からなるDNA又は該D
NA配列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、酢
酸耐性を有するタンパク質をコードするDNA。 - 【請求項6】 以下の(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33
1〜2154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33
1〜2154からなる塩基配列からなるDNA又は該D
NA配列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、酢
酸耐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
を細胞内に含む酢酸耐性を有する微生物又は前記酢酸耐
性を有しかつその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の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。 【0001】
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CN110172431A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-08-27 | 贵州大学 | 一种分离、鉴定晒醋杂菌的方法 |
CN114015636A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-02-08 | 广东天地壹号食品研究院有限公司 | 重组醋酸菌及其制备方法和应用 |
-
2002
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