JP2006136314A - New modified phytase - Google Patents

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Akira Nakayama
章 中山
Mineko Tanigawa
峰子 谷川
Tomomi Satozawa
智美 里澤
Shinichi Banba
伸一 番場
Yasuyoshi Sakai
康能 阪井
Nobuo Kato
暢夫 加藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform the functional change in a yeast phytase for creating a modified phytase improved in its stability in a stomach. <P>SOLUTION: A modified phytase gene is created by utilizing the function-changing technology of a protein. By using the modified phytase gene, a modified phytase-producing strain is constituted. By culturing the producing strain, the modified phytase is obtained. By evaluating the modified phytase, the modified phytase expected to show the improvement of stability in a porcine stomach is created. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、酵母フィターゼの至適pHが酸性側にシフトした改変フィターゼと該改変フィターゼをコードする遺伝子に関する。更に、本発明はペプシン耐性が向上した改変フィターゼと該改変フィターゼをコードする遺伝子に関する。本発明は、ブタの胃内での安定性の向上が期待できる改変フィターゼと該改変フィターゼをコードする遺伝子に関する。また、改変フィターゼの創製方法に関する。この改変フィターゼを含む動物用飼料組成物は、動物飼料としての性能の向上が期待される。   The present invention relates to a modified phytase in which the optimum pH of yeast phytase is shifted to the acid side and a gene encoding the modified phytase. Furthermore, the present invention relates to a modified phytase with improved pepsin resistance and a gene encoding the modified phytase. The present invention relates to a modified phytase that can be expected to improve stability in the stomach of pigs and a gene encoding the modified phytase. The present invention also relates to a method for creating a modified phytase. The animal feed composition containing the modified phytase is expected to improve performance as an animal feed.

ブタやニワトリなど家畜の飼料に用いられる穀物や種子中のリンの多くは、フィチン酸(イノシトールヘキサリン酸、フィチン態リン)として存在している。これらの家畜はフィチン態リンを利用できないため、排泄物中のリン含量が増加し、河川や湖沼等での汚染の一因となっている。   Most of the phosphorus in grains and seeds used for livestock feed such as pigs and chickens exists as phytic acid (inositol hexaphosphate, phytic phosphorus). Since these livestock cannot use phytic phosphorus, the phosphorus content in the excreta increases and contributes to pollution in rivers and lakes.

フィターゼは、フィチン酸を加水分解するフォスファターゼであり、植物、動物および微生物に存在する。   Phytase is a phosphatase that hydrolyzes phytic acid and is present in plants, animals and microorganisms.

このような点から、フィチン態リンをブタ等の家畜が利用可能なリン(有効リン)に加水分解するフィターゼに注目が集まり、アスペルギルス属かび由来フィターゼ(以下、かびフィターゼ)が飼料添加物として製造・販売されている。   From these points, phytase that hydrolyzes phytin phosphorus into phosphorus (effective phosphorus) that can be used by domestic animals such as pigs attracts attention, and Aspergillus fungus-derived phytase (hereinafter referred to as mold phytase) is produced as a feed additive.・ It is sold.

しかしながら、飼料添加物としては比較的高価な点が普及の妨げとなっている(非特許文献1)。さらに、既に上市されているかびフィターゼも以下の(1)、(2)に示す問題点が知られている。
(1)フィターゼは主に胃で作用し(非特許文献2)、ブタ胃内容物のpHは3.0〜4.5前後であるが(非特許文献3、4、5、6)、かびフィターゼの至適pHは5.5であり、その活性はpH3.5で著しく低下すること(非特許文献7)。
(2)フィターゼを含む飼料添加物は、通常ペレット化した型で使用されている。ペレット形成過程においては60〜80℃の高温処理が行なわれるが、かびフィターゼはこのペレット形成中の温度では大部分の活性が失われてしまう(非特許文献7)。
However, a relatively expensive point as a feed additive is an obstacle to the spread (Non-Patent Document 1). Further, mold phytase already on the market is also known to have the following problems (1) and (2).
(1) Phytase mainly acts in the stomach (Non-patent document 2), and the pH of porcine stomach contents is around 3.0 to 4.5 (Non-patent documents 3, 4, 5, 6). The optimum pH of phytase is 5.5, and its activity is significantly reduced at pH 3.5 (Non-patent Document 7).
(2) Feed additives containing phytase are usually used in pelletized form. In the pellet formation process, high-temperature treatment at 60 to 80 ° C. is performed, but most of the activity of mold phytase is lost at the temperature during the pellet formation (Non-patent Document 7).

以上のような欠点を補うために飼料に添加するかびフィターゼの量を増加する必要が生じ、これが飼料のコストアップに繋がる。このような観点から、既に市販されているかびフィターゼにおいても、高機能化に伴う施用量の低減化、その結果のコストダウンを目指した機能改変が現在進行中であり、実際、低い領域での活性を改善させる試み(非特許文献8)や耐熱性を上げる試み(非特許文献9)が報告されている。しかし、実用化に至ったという報告はない。   In order to compensate for the above drawbacks, it is necessary to increase the amount of mold phytase added to the feed, which leads to an increase in the cost of the feed. From this point of view, mold phytase that is already on the market is also undergoing functional modification aimed at reducing the dosage and resulting cost reduction associated with higher functionality. Attempts to improve activity (Non-Patent Document 8) and attempts to increase heat resistance (Non-Patent Document 9) have been reported. However, there is no report that it has been put to practical use.

かびフィターゼ以外に、様々な生物由来のフィターゼが知られており、大腸菌由来フィターゼ(以下、大腸菌フィターゼ)においても、かびフィターゼと同様に至適pHの改善や、耐熱性改善の試みが報告されている(特許文献1)。   In addition to mold phytase, phytases derived from various organisms are known, and E. coli-derived phytase (hereinafter referred to as E. coli phytase) has been reported to try to improve the optimum pH and heat resistance as well as mold phytase. (Patent Document 1).

一方、シュワニオミセス属(Schwanniomyces)酵母由来フィターゼ(以下、酵母フィターゼ)は、かびフィターゼや大腸菌フィターゼと異なり、耐熱性に優れている。さらに、酵母フィターゼの至適pHがブタの胃内pH領域付近にあり、ブタに対してはかびフィターゼより、酵母フィターゼの方が潜在的に高い効果を示すことが期待されていた。そこで、実際、ブタの飼料に酵母フィターゼあるいはかびフィターゼを添加し、飼料中からのリン吸収に及ぼす効果が検討された。結果的には、酵母フィターゼはリン吸収を促進したものの、その作用はかびフィターゼに比し弱いことが判明している(非特許文献10)。この原因として、酵母フィターゼは胃内安定性が劣ることが明らかとなっている(非特許文献11)。   On the other hand, Schwanniomyces yeast-derived phytase (hereinafter referred to as yeast phytase) is excellent in heat resistance unlike mold phytase and Escherichia coli phytase. Furthermore, the optimum pH of yeast phytase is in the vicinity of the stomach pH range of pigs, and it has been expected that yeast phytase has a potentially higher effect on pigs than mold phytase. Thus, in fact, yeast phytase or fungal phytase was added to pig feed, and the effect on phosphorus absorption from the feed was examined. As a result, although yeast phytase promoted phosphorus absorption, it has been found that its action is weaker than that of mold phytase (Non-patent Document 10). As a cause of this, it has been clarified that yeast phytase is inferior in gastric stability (Non-patent Document 11).

以上のように、かびフィターゼ、大腸菌フィターゼ、酵母フィターゼともに、効果並びに経済性に優れた次世代の高機能フィターゼの開発が求められているのが現状である。
特表2003−531574公報 特開平11−206368号公報 滝澤 昇、BIO INDUSTRY、16(1)、72-77 (1999) AW Jongbloed et. al., J. Anim. Sci., 70, 1159-1168 (1992) FR Dintzis et. al., J. Anim.Sci., 73, 1138〜1146 (1995) Z Yi et. al., Animal. Feed. Sci. Technol., 61, 361-368 (1996) DC Regina et. al., J. Anim. Sci., 77, 2721-2729 (1999) FO Omogbenigun et.al., J. Anim. Sci., 81, 1806-1813 (2003) XG Lei et.al., Biotechnology Letters, 25, 1787-1794 (2003) EJ Mullaney et. al., Biochemical and Biophysical Research Communication ., 297, 1016-1020 (2002) M Lehmann et. al., Protein Engineering, 13(1), 49-57 (2000) A Tamura et. al., Animal Science Journal, 70(6), 479-483 (1999) T Matsui et. al., J. Anim. Sci., 78, 94-99 (2000) B Honig et. al., J. Phys. Chem., 97, 1101-1109 (1993) Y. Sakai et.al., J. Bacteriology, 173(23), 7458〜7463,(1991)
As described above, the present situation is that there is a demand for the development of next-generation high-performance phytase that is excellent in effect and economical efficiency for fungus phytase, Escherichia coli phytase, and yeast phytase.
Special table 2003-531574 gazette Japanese Patent Laid-Open No. 11-206368 Noboru Takizawa, BIO INDUSTRY, 16 (1), 72-77 (1999) AW Jongbloed et.al., J. Anim.Sci., 70, 1159-1168 (1992) FR Dintzis et.al., J. Anim.Sci., 73, 1138-1146 (1995) Z Yi et. Al., Animal. Feed. Sci. Technol., 61, 361-368 (1996) DC Regina et.al., J. Anim. Sci., 77, 2721-2729 (1999) FO Omogbenigun et.al., J. Anim. Sci., 81, 1806-1813 (2003) XG Lei et.al., Biotechnology Letters, 25, 1787-1794 (2003) EJ Mullaney et.al., Biochemical and Biophysical Research Communication., 297, 1016-1020 (2002) M Lehmann et.al., Protein Engineering, 13 (1), 49-57 (2000) A Tamura et.al., Animal Science Journal, 70 (6), 479-483 (1999) T Matsui et.al., J. Anim. Sci., 78, 94-99 (2000) B Honig et. Al., J. Phys. Chem., 97, 1101-1109 (1993) Y. Sakai et.al., J. Bacteriology, 173 (23), 7458-7463, (1991)

かびフィターゼ、大腸菌フィターゼ、および酵母フィターゼが知られているが、既に上市されているかびフィターゼにおいても、その効果は不十分で、効果並びに経済性に優れた高機能フィターゼが求められている。   Mold phytase, Escherichia coli phytase, and yeast phytase are known. However, mold phytase already on the market is insufficient in its effect, and a highly functional phytase excellent in effect and economy is demanded.

タンパク質の機能改変技術を利用することにより、飼料添加酵素としての諸特性が改善された改変フィターゼを創製することを課題とする。   It is an object of the present invention to create a modified phytase having improved properties as a feed additive enzyme by utilizing a protein functional modification technique.

上記課題を解決するために本発明者らは鋭意検討の結果、従来知られているフィターゼを幾つかの指標に従いアミノ酸配列を改変することにより所望の効果を奏することを見出し、当該知見に基き本発明を完成した。   In order to solve the above problems, the present inventors have intensively studied and found that a known effect can be obtained by modifying the amino acid sequence of a conventionally known phytase according to several indices. Completed the invention.

即ち、本発明は以下のとおりである。
[1]シュワニオミセス属酵母フィターゼを改変することによって得られる、胃内での安定性が向上する改変フィターゼ。
[2]改変により至適pHが酸性側にシフトしたことを特徴とする[1]に記載の改変フィターゼ。
[3]改変によりペプシン耐性が向上したことを特徴とする[1]に記載の改変フィターゼ。
[4]シュワニオミセス属酵母フィターゼのアミノ酸配列が配列番号2に示したアミノ酸配列である請求項[1]〜[3]の何れか一項に記載の改変フィターゼ。
[5]シュワニオミセス属酵母フィターゼを構成する酸性アミノ酸のうちの少なくとも一つを他のアミノ酸に置換することにより創製される、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の改変フィターゼ。
[6]酸性アミノ酸が配列番号2に記載のアミノ酸配列の第429残基目のアスパラギン酸である[5]に記載の改変フィターゼ。
[7]他のアミノ酸が、アスパラギンである[6]に記載の改変フィターゼ。
[8]シュワニオミセス属酵母フィターゼを構成するアミノ酸のうち少なくとも一つを塩基性アミノ酸に置換することにより創製される、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の改変フィターゼ。
[9]塩基性アミノ酸がリジン又はアルギニンである、[8]に記載の改変フィターゼ。[10]シュワニオミセス属酵母フィターゼを構成するアミノ酸のうち少なくとも一つをヒスチジンに置換することにより創製される、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の改変フィターゼ。
[11]置換されるアミノ酸が、配列番号2に記載のアミノ酸配列の第292残基目のセ
リンである[8]〜[10]の何れか一項に記載の改変フィターゼ。
[12]シュワニオミセス属酵母フィターゼを構成するアミノ酸の少なくとも一つを他のアミノ酸を置換することでpH3.5前後の静電ポテンシャルにおけるプラス電荷が弱められたことを特徴とする、[1]〜[4]の何れか一項に記載の改変フィターゼ。
[13]置換されるアミノ酸が配列番号2に記載のアミノ酸配列の第82残基目のセリンである[12]記載の改変フィターゼ。
[14]第82残基目に置換により導入される他のアミノ酸がグルタミン酸又はアスパラギン酸である[13]に記載の改変フィターゼ。
[15]置換されるアミノ酸が配列番号2に記載の第85残基目のセリンである[12]に記載の改変フィターゼ。
[16]第85残基目に置換により導入される他のアミノ酸がグルタミン酸又はアスパラギン酸である[15]に記載の改変フィターゼ。
[17]置換されるアミノ酸が配列番号2に記載の第301残基目のヒスチジンである[12]に記載の改変フィターゼ。
[18]第301残基目に置換により導入される他のアミノ酸がタイロシンである[17]に記載の改変フィターゼ。
[19]置換されるアミノ酸が配列番号2に記載の第342残基目のヒスチジンである[12]に記載の改変フィターゼ。
[20]第342残基目に置換により導入される他のアミノ酸がグルタミン酸又はアスパアギン酸である[19]に記載の改変フィターゼ。
[21]配列番号2に記載のフィターゼのアミノ酸配列の第82残基目、第85残基目、第292残基目、第301残基目、第342残基目、および第429残基目から選択された少なくとも2つ以上のアミノ酸を他のアミノ酸に置換することにより創製される[1]〜[4]のいずれか一項に記載の改変フィターゼ。
[22]置換により導入されるアミノ酸残基が、配列番号2に記載のフィターゼのアミノ酸配列の第82残基目はグルタミン酸又はアスパラギン酸であり、第85はグルタミン酸又はアスパラギン酸であり、第292残基は、リジン、アルギニン又はヒスチジンであり、第301残基目はタイロシンであり、第342残基目はグルタミン酸又はアスパラギン酸であり、第429残基目はアスパラギンである[21]に記載の改変フィターゼ。
[23]置換により導入されるアミノ酸残基が、配列番号2に記載のフィターゼのアミノ酸配列の第342残基目はグルタミン酸であり、第429残基目はアスパラギンである[21]に記載の改変フィターゼ。
[24] 置換により導入されるアミノ酸残基が、配列番号2に記載のフィターゼのアミノ酸配列の第292残基目はリジンであり、第342残基目はグルタミン酸であり、第429残基目はアスパラギンである[21]に記載の改変フィターゼ。
[25] 置換により導入されるアミノ酸残基が、配列番号2に記載のフィターゼのアミノ酸配列の第292残基目はリジンであり、第301残基目はタイロシンである[21]に記載の改変フィターゼ。
[26] 置換により導入されるアミノ酸残基が、配列番号2に記載のフィターゼのアミノ酸配列の第292残基目はリジンであり、第301残基目はタイロシンであり、第342残基目はグルタミン酸である[21]に記載の改変フィターゼ。
[27] 置換により導入されるアミノ酸残基が、配列番号2に記載のフィターゼのアミノ酸配列の第292残基目はリジンであり、第301残基目はタイロシンであり、第429残基目はアスパラギンである[21]に記載の改変フィターゼ。
[28][1]〜[27]の何れか一項に記載の改変フィターゼをコードする遺伝子。
[29]部位特異的改変により配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するフィターゼの機能改変を実施し、その結果胃内pHでの安定性が向上した改変フィターゼを創製する方法。
[30]部位特異的改変により配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するフィターゼの機
能改変を実施し、その結果至適pHが酸性側にシフトした改変フィターゼを創製する方法。
[31]部位特異的改変により配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するフィターゼの機能改変を実施し、その結果ペプシン耐性が向上した改変フィターゼを創製する方法。
[32]配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するフィターゼにおける酸性アミノ酸を減らすことを特徴とする[29]〜[31]の何れか一項に記載の方法。
[33]配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するフィターゼにおける塩基性アミノ酸を増やすことを特徴とする[29]〜[31]の何れか一項に記載の方法。
[34]配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するフィターゼにおけるpH3.5前後の静電ポテンシャルにおけるプラス荷電を弱めることにより改変フィターゼを創製する[29]〜[33]の何れか一項に記載の方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] A modified phytase obtained by modifying a Schwaniomyces genus yeast phytase, which improves the stability in the stomach.
[2] The modified phytase according to [1], wherein the optimum pH is shifted to the acid side by modification.
[3] The modified phytase according to [1], wherein pepsin resistance is improved by modification.
[4] The modified phytase according to any one of [1] to [3], wherein the amino acid sequence of Schwaniomyces yeast phytase is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.
[5] The modified phytase according to any one of [1] to [4], which is created by substituting at least one of the acidic amino acids constituting the Schwaniomyces yeast phytase with another amino acid. .
[6] The modified phytase according to [5], wherein the acidic amino acid is aspartic acid at the 429th residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.
[7] The modified phytase according to [6], wherein the other amino acid is asparagine.
[8] The modified phytase according to any one of [1] to [4], which is created by substituting at least one of the amino acids constituting the Schwaniomyces yeast phytase with a basic amino acid.
[9] The modified phytase according to [8], wherein the basic amino acid is lysine or arginine. [10] The modified phytase according to any one of [1] to [4], which is created by substituting at least one of the amino acids constituting Schwaniomyces yeast phytase with histidine.
[11] The modified phytase according to any one of [8] to [10], wherein the amino acid to be substituted is serine at the 292nd residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.
[12] The positive charge in the electrostatic potential around pH 3.5 is weakened by substituting at least one of the amino acids constituting Schwaniomyces yeast phytase with another amino acid, [1] The modified phytase according to any one of to [4].
[13] The modified phytase according to [12], wherein the amino acid to be substituted is serine at the 82nd residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.
[14] The modified phytase according to [13], wherein the other amino acid introduced by substitution at the 82nd residue is glutamic acid or aspartic acid.
[15] The modified phytase according to [12], wherein the amino acid to be substituted is serine at the 85th residue described in SEQ ID NO: 2.
[16] The modified phytase according to [15], wherein the other amino acid introduced by substitution at the 85th residue is glutamic acid or aspartic acid.
[17] The modified phytase according to [12], wherein the amino acid to be substituted is the 301st residue histidine described in SEQ ID NO: 2.
[18] The modified phytase according to [17], wherein the other amino acid introduced by substitution at the 301st residue is tylosin.
[19] The modified phytase according to [12], wherein the amino acid to be substituted is histidine at the 342nd residue described in SEQ ID NO: 2.
[20] The modified phytase according to [19], wherein the other amino acid introduced by substitution at the 342nd residue is glutamic acid or aspartic acid.
[21] The 82nd residue, 85th residue, 292nd residue, 301st residue, 342nd residue, and 429th residue of the amino acid sequence of the phytase described in SEQ ID NO: 2 The modified phytase according to any one of [1] to [4], which is created by substituting at least two amino acids selected from the above with other amino acids.
[22] As for the amino acid residue introduced by substitution, the 82nd residue of the amino acid sequence of the phytase set forth in SEQ ID NO: 2 is glutamic acid or aspartic acid, the 85th is glutamic acid or aspartic acid, and the 292 residue The modification is described in [21], wherein the group is lysine, arginine or histidine, the 301st residue is tylosin, the 342nd residue is glutamic acid or aspartic acid, and the 429th residue is asparagine. Phytase.
[23] The modification according to [21], wherein the amino acid residue introduced by substitution is glutamic acid at the 342nd residue and asparagine at the 429th residue of the amino acid sequence of the phytase described in SEQ ID NO: 2. Phytase.
[24] Regarding the amino acid residue introduced by substitution, the 292nd residue of the phytase amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is lysine, the 342nd residue is glutamic acid, and the 429th residue is The modified phytase according to [21], which is asparagine.
[25] Modification according to [21], wherein the amino acid residue introduced by substitution is lysine at residue 292 and tylosin at residue 301 of the amino acid sequence of phytase described in SEQ ID NO: 2. Phytase.
[26] Regarding the amino acid residue introduced by substitution, the 292nd residue of the phytase amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is lysine, the 301st residue is tylosin, and the 342nd residue is The modified phytase according to [21], which is glutamic acid.
[27] Regarding the amino acid residue introduced by substitution, the 292th residue of the phytase amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is lysine, the 301st residue is tylosin, and the 429th residue is The modified phytase according to [21], which is asparagine.
[28] A gene encoding the modified phytase according to any one of [1] to [27].
[29] A method of performing a functional modification of the phytase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 by site-specific modification, and as a result, creating a modified phytase with improved stability at gastric pH.
[30] A method for performing a functional modification of the phytase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 by site-specific modification, and as a result, creating a modified phytase having an optimum pH shifted to the acid side.
[31] A method for performing a functional modification of a phytase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 by site-specific modification and, as a result, creating a modified phytase with improved pepsin resistance.
[32] The method according to any one of [29] to [31], wherein acidic amino acids in the phytase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 are reduced.
[33] The method according to any one of [29] to [31], wherein the basic amino acid in the phytase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is increased.
[34] The modified phytase according to any one of [29] to [33], wherein a modified phytase is created by weakening a positive charge at an electrostatic potential around pH 3.5 in the phytase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. Method.

本発明で創製したものは、酵母フィターゼの至適pHがpH4.5より酸性側にシフトした改変フィターゼの遺伝子と改変フィターゼである。本発明で創製したものは、ペプシン耐性が向上した改変フィターゼの遺伝子と改変フィターゼである。本発明で創製したものは、ブタの胃内での安定性の向上が期待できる改変フィターゼの遺伝子と改変フィターゼである。本発明の改変フィターゼを用いることにより、高機能化に伴う施用量の低減化が達成でき、飼料に占めるフィターゼ費用のコストダウンが可能となる。   What was created in the present invention is a modified phytase gene and a modified phytase in which the optimum pH of yeast phytase is shifted to an acidic side from pH 4.5. What was created by the present invention is a modified phytase gene and a modified phytase with improved pepsin resistance. What was created by the present invention is a modified phytase gene and a modified phytase that can be expected to improve the stability in the stomach of pigs. By using the modified phytase of the present invention, it is possible to achieve a reduction in the amount of application due to higher functionality, and it is possible to reduce the cost of phytase occupying the feed.

本発明の方法は、フィターゼを始めとする胃内で作用する他の飼料添加酵素の高機能化に広く応用することができる。   The method of the present invention can be widely applied to the enhancement of functions of other feed additive enzymes that act in the stomach, including phytase.

本発明の改変フィターゼ遺伝子を用いて、当該技術分野において周知の技術を用いることにより改変フィターゼ生産株を構築することができる。   Using the modified phytase gene of the present invention, a modified phytase-producing strain can be constructed by using a technique well known in the art.

構築した改変フィターゼ生産株を培養することにより、改変フィターゼを培養液中に分泌生産させることができる。   By culturing the constructed modified phytase-producing strain, the modified phytase can be secreted and produced in the culture solution.

培養液中の改変フィターゼの回収は、得られた培養液を遠心分離等により菌体を除去した後、通常用いられる蛋白質の回収法に準じて回収すればよい。また、本発明の改変フィターゼが家畜の飼料添加酵素として有効であることを考慮すれば、培養液から回収された粗精製改変フィターゼを最終生産物とすることができるし、さらに、家畜の生育に問題がない範囲で培地成分を含む当該フィターゼを最終生産物とすることもできる。   Recovery of the modified phytase in the culture solution may be performed according to a commonly used protein recovery method after removing the cells from the obtained culture solution by centrifugation or the like. Further, considering that the modified phytase of the present invention is effective as a feed additive enzyme for livestock, the crude purified phytase recovered from the culture solution can be used as a final product, and further, for the growth of livestock. The phytase containing a medium component can be used as a final product as long as there is no problem.

まず、機能改変の対象とするフィターゼとしては、かびフィターゼと酵素学的な特長を異にする酵母フィターゼを選択した。酵母フィターゼは、ブタの胃内pH領域内に至適pHを有し、耐熱性もかびフィターゼに比し優れている。しかしながら、胃内安定性が劣るという欠点も知られている。   First, a yeast phytase having an enzymatic characteristic different from that of mold phytase was selected as a target phytase for functional modification. Yeast phytase has an optimum pH in the pH range of the stomach of pigs, and is superior in heat resistance to mold phytase. However, the disadvantage of poor gastric stability is also known.

なお、配列表の配列番号:1に酵母フィターゼ遺伝子をコードするDNA配列を示した。配列表の配列番号:2に酵母フィターゼのアミノ酸配列を示した。また、配列表の配列番号:2に記載のフィターゼのアミノ酸配列と70%、好ましくは90%の相同性を有するアミノ酸配列も、フィターゼ活性を有するかぎり酵母フィターゼに含まれる。   In addition, the DNA sequence which codes a yeast phytase gene was shown to sequence number 1 of the sequence table. The amino acid sequence of yeast phytase is shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing. In addition, an amino acid sequence having 70%, preferably 90% homology with the amino acid sequence of phytase described in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing is also included in yeast phytase as long as it has phytase activity.

本特許は、酵母フィターゼの胃内安定性の改善に関する。   This patent relates to improving the intragastric stability of yeast phytase.

まず、酵母フィターゼの胃内での安定性に及ぼす諸要因について解析を試みた。
フィターゼが作用発現する場所は胃である。一般に、フィターゼ添加飼料摂取後の胃内の状態は、飼料とペプシン(消化酵素)およびフィターゼが混在した状態である。胃内pHは3.0~4.5である。
First, we tried to analyze various factors affecting the stability of yeast phytase in the stomach.
The place where phytase acts is the stomach. Generally, the state in the stomach after ingesting phytase-added feed is a state in which feed, pepsin (digestive enzyme), and phytase are mixed. The gastric pH is 3.0 to 4.5.

胃内でのフィターゼの安定性に及ぼす要因を検討する場合、飼料存在下、胃内pH領域内で、消化酵素であるペプシンを作用させるのが一般的である。飼料の主成分である大豆やトウモロコシ等には、フィターゼの基質となるフィチン酸が存在し、フィターゼとコンプレックスを形成することによって、フィターゼの構造を安定化させることが知られている。   When examining factors affecting the stability of phytase in the stomach, it is common to cause pepsin, a digestive enzyme, to act in the stomach pH region in the presence of feed. It is known that soybean, corn, and the like, which are main ingredients of feed, have phytate as a substrate for phytase, and stabilize the phytase structure by forming a complex with phytase.

そこで、フィターゼの基本的な性質を検討するため、我々はあえて基質となるフィチン酸を加えない評価系におけるフィターゼの安定性を評価した。その結果、驚くべきことに
、ペプシンが存在しなくても、フィターゼ溶解液を胃内pH領域であるpH3.0、
pH3.5に調整しただけで、フィターゼ活性が瞬時に著しく低下することを見出した(実施例1)。
Therefore, in order to investigate the basic properties of phytase, we dared to evaluate the stability of phytase in an evaluation system without adding phytic acid as a substrate. As a result, surprisingly, even in the absence of pepsin, the phytase lysate was removed from the gastric pH range of pH 3.0,
It was found that the phytase activity was significantly reduced instantaneously only by adjusting the pH to 3.5 (Example 1).

次に、フィターゼのペプシンに対する耐性について検討した。ブタの胃内のpH領域は先に述べた様に、pH3.0〜pH4.5であることが知られているが、pH3.0、pH3.5においては、フィターゼは瞬時に失活してしまうため、フィターゼが安定に存在するpH4.0でのペプシンに対する耐性を調べた。pH4.0においては、十分なペプシン処理を行っても酵母フィターゼ活性の大きな低下は認められなかった(実施例1)。   Next, the resistance of phytase to pepsin was examined. As described above, it is known that the pH region in the stomach of pigs is pH 3.0 to pH 4.5, but at pH 3.0 and pH 3.5, phytase is instantly inactivated. Therefore, the resistance to pepsin at pH 4.0 where phytase is stably present was examined. At pH 4.0, no significant decrease in yeast phytase activity was observed even after sufficient pepsin treatment (Example 1).

これらのことから、酵母フィターゼの至適pHを酸性側にシフトさせることができれば、ペプシンに対する耐性を向上させることが可能で、結果として、酵母フィターゼの欠点と考えられている胃内安定性が向上した改変フィターゼの創製が可能と考えられた。   Therefore, if the optimum pH of yeast phytase can be shifted to the acidic side, it is possible to improve the resistance to pepsin, resulting in improved gastric stability, which is considered a disadvantage of yeast phytase. It was considered possible to create a modified phytase.

酵母フィターゼの機能改変は、部位特異的変異導入法を用いて以下のように実施した(実施例2)。   The functional modification of yeast phytase was performed as follows using a site-directed mutagenesis method (Example 2).

一般に、蛋白質は中性付近で分子表面のプラスの電荷とマイナスの電荷がバランスよく分布しており、それらの静電引力のためコンパクトな分子の形が安定に保たれている。極端なpH、例えばpH3.5以下になると、酸性アミノ酸がプロトン化してマイナスの電荷が減少するので、静電相互作用による安定化がなくなるとともに、プラスの電荷同士の反発が優勢になって分子の構造が緩み変性する場合が想定される。   In general, positive charges and negative charges on the surface of a protein are distributed in a well-balanced manner near neutrality, and a compact molecular shape is maintained stably due to their electrostatic attraction. At extreme pH, for example, pH 3.5 or less, acidic amino acids are protonated and negative charges are reduced, so that stabilization due to electrostatic interaction is lost and repulsion between positive charges becomes dominant and molecular It is assumed that the structure is loose and denatured.

そこで、第1番目の方策としては、pH3.0、pH3.5での不安定性を除去するために、酵母フィターゼを構成する酸性アミノ酸のうち少なくとも1つを他のアミノ酸に置換することによって、酸性アミノ酸の数を減少させることにした。   Therefore, as a first measure, in order to remove instability at pH 3.0 and pH 3.5, at least one of the acidic amino acids constituting yeast phytase is replaced with another amino acid, thereby making it acidic. We decided to reduce the number of amino acids.

第2番目の方策としては、酵母フィターゼを構成するアミノ酸のうち少なくとも一つを塩基性アミノ酸に置換することによって、酵母フィターゼに存在する酸性アミノ酸の影響を減らすことを試みた。   As a second policy, an attempt was made to reduce the influence of acidic amino acids present in yeast phytase by substituting at least one of the amino acids constituting yeast phytase with a basic amino acid.

次に、実際に、pH3.0、pH3.5での予測静電ポテンシャルを計算した。その結果、フィターゼの反応部位・基質認識部位周辺が極端にプラス電荷に偏っていることが判明した(図1)。そこで、第3番目の方策として、この領域のプラス電荷を和らげるために、この領域にpH3.0、pH3.5においてマイナス状態で存在する酸性アミノ酸に置換することにした。   Next, the predicted electrostatic potential at pH 3.0 and pH 3.5 was actually calculated. As a result, it was found that the periphery of the phytase reaction site / substrate recognition site was extremely biased to a positive charge (FIG. 1). Therefore, as a third measure, in order to relieve the positive charge in this region, it was decided to substitute an acidic amino acid present in this region in a negative state at pH 3.0 and pH 3.5.

第1番目の方策でいう酸性アミノ酸を減らすような改変とは、酵母フィターゼを構成する酸性アミノ酸であるアスパラギン酸やグルタミン酸を他のアミノ酸に置換することによって達成できる。   The modification that reduces acidic amino acids in the first strategy can be achieved by substituting aspartic acid and glutamic acid, which are acidic amino acids constituting yeast phytase, with other amino acids.

第2番目の方策でいう塩基性アミノ酸を増やすような改変とは、酵母フィターゼを構成するアミノ酸で塩基性アミノ酸でないアミノ酸を、塩基性アミノ酸であるリジンやアルギニンに置換することによって達成できる。   The modification that increases basic amino acids in the second policy can be achieved by substituting amino acids constituting yeast phytase that are not basic amino acids with lysine or arginine, which are basic amino acids.

第3番目の方策でいうpH3.5での予測静電ポテンシャルにおいて、プラス電荷を弱めるような改変とは、酵母フィターゼを構成するアミノ酸でpH3.5において中性状態で存在するアミノ酸を、pH3.5においてマイナス状態で存在するアミノ酸に置換することによって達成できる。あるいは、酵母フィターゼを構成するアミノ酸でpH3.5においてプラス状態で存在するアミノ酸を、pH3.5において中性、あるいはマイナス状態で存在するアミノ酸に置換することによって達成できる。なお、pH3.5前後の予測静電ポテンシャルは、Delphi等(非特許文献12)のソフトによりPoisson−Boltzmann式を数値的に解いたときの、pH3.5前後の予測静電ポテンシャルを計算して求めた。   In the predicted electrostatic potential at pH 3.5 in the third measure, the modification that weakens the positive charge is an amino acid that constitutes yeast phytase and that exists in a neutral state at pH 3.5. This can be accomplished by substituting the amino acid present in the minus state in 5. Alternatively, it can be achieved by substituting amino acids constituting yeast phytase that are present in a positive state at pH 3.5 with amino acids that are neutral or present in a negative state at pH 3.5. The predicted electrostatic potential around pH 3.5 is calculated by calculating the predicted electrostatic potential around pH 3.5 when the Poisson-Boltzmann equation is numerically solved by software of Delphi et al. (Non-patent Document 12). Asked.

改変フィターゼ遺伝子の構築は、部位特異的改変によって、例えば、QuickChangeR Site-Directed Mutagenesis Kit(STRATAGENE社製)を用いて作製することができる。すなわち、同じ場所に変異の入った相補的な合成プライマーを1組作成し、これらプライマーを鋳型DNAとアニールさせた後、PCR反応を行った。鋳型DNAとしては、酵母フィターゼ遺伝子を有するプラスミドpPHY36を用いることができる(特許文献2)。 The modified phytase gene can be constructed by site-specific modification using, for example, QuickChange R Site-Directed Mutagenesis Kit (manufactured by STRATAGENE). That is, a set of complementary synthetic primers having mutations at the same location was prepared, and after annealing these primers with the template DNA, a PCR reaction was performed. As the template DNA, plasmid pPHY36 having a yeast phytase gene can be used (Patent Document 2).

構築した改変フィターゼ遺伝子を用いることにより、当該技術分野において周知の技術を用いることにより改変フィターゼ発現プラスミドを構築することができる。該発現プラ
スミドの構築法の好ましい一例としては、以下に示す方法が挙げられる。すなわち、改変フィターゼ遺伝子を用いて、キャンディダ ボイディニィ(Candida boidinii)のアルコールオキシダーゼ遺伝子(AOD1)のプロモーターの下流に改変フィターゼ遺伝子を結合させることにより、改変フィターゼ発現プラスミドを構築することができる。さらに、発現効率を向上させる為に、フィターゼ遺伝子の下流にはターミネーターを付加しておくことが望ましい。そのようなターミネーターとしては、キャンディダ ボイディニィのAOD1遺伝子のターミネーターが挙げられる(実施例2)。
By using the constructed modified phytase gene, a modified phytase expression plasmid can be constructed by using a technique well known in the art. As a preferred example of the method for constructing the expression plasmid, the following method may be mentioned. That is, a modified phytase expression plasmid can be constructed by binding the modified phytase gene downstream of the promoter of the alcohol oxidase gene (AOD1) of Candida boidinii using the modified phytase gene. Furthermore, in order to improve the expression efficiency, it is desirable to add a terminator downstream of the phytase gene. Examples of such terminator include the terminator of the AOD1 gene of Candida voidiny (Example 2).

このプラスミドでキャンディダ ボイディニィを公知の形質転換法を用いて、形質転換することにより、改変フィターゼ生産株を構築することができる(実施例3)。形質転換した生産株を判別するために、組換えプラスミド中に適当な選択マーカーを連結しておくことが望ましい。選択マーカーとしては、核酸の生合成に関する遺伝子や、アミノ酸の合成に関する遺伝子等生育に関係する遺伝子や、薬剤耐性に関する遺伝子等が挙げられる。また、本発明の組換えプラスミドは形質転換した宿主細胞に保持されるため、細胞内で自立複製可能を可能とする配列を含むか、相同組換えにより染色体内に組込むために宿主細胞の染色体の配列と相同性の高い配列を含むことが望ましい。   A modified phytase-producing strain can be constructed by transforming Candida voidinii with this plasmid using a known transformation method (Example 3). In order to discriminate the transformed production strain, it is desirable to link an appropriate selection marker in the recombinant plasmid. Examples of selection markers include genes related to biosynthesis of nucleic acids, genes related to amino acid synthesis, genes related to growth, genes related to drug resistance, and the like. In addition, since the recombinant plasmid of the present invention is retained in a transformed host cell, it contains a sequence that enables autonomous replication in the cell, or is integrated into the chromosome by homologous recombination. It is desirable to include a sequence having high homology with the sequence.

構築した改変フィターゼ生産株を培養し、該改変フィターゼを該組換えキャンディダ ボイディニィの菌体外へ分泌生産させることができる。その培養上清から改変体を得て、諸性質について評価した(実施例4)。   The constructed modified phytase-producing strain can be cultured, and the modified phytase can be secreted and produced outside the cells of the recombinant Candoidoidinii. A variant was obtained from the culture supernatant and evaluated for various properties (Example 4).

まず、各改変体のpH3.5とpH4.5での活性を測定した。次に、pH4.5に対するpH3.5における活性値(pH3.5における活性値/pH4.5における活性値)を計算し、この値を“酸性シフト値”とした。酵母フィターゼの至適pHは4.5であるので、この値が大きいほど、至適pHが酸性側へシフトしていると考えられ、ブタの胃内pH領域(pH3.0〜pH4.5)での活性の向上が期待できる。   First, the activity of each variant at pH 3.5 and pH 4.5 was measured. Next, the activity value at pH 3.5 with respect to pH 4.5 (activity value at pH 3.5 / activity value at pH 4.5) was calculated, and this value was defined as the “acid shift value”. Since the optimum pH of yeast phytase is 4.5, it is considered that the optimum pH is shifted to the acidic side as the value is larger, and the intragastric pH region of pig (pH 3.0 to pH 4.5). Improvement in activity can be expected.

上記1番目の方策では、酵母フィターゼを構成する461アミノ酸のうち、酸性アミノ酸数は55箇所も存在する。このように多くの酸性アミノ酸の中から、鋭意検討した結果、特に、429残基目のアスパラギン酸を置換することで、“酸性シフト値”が大きくなった改変体429を創製することができた(表5)。置換するアミノ酸としては、酸性アミノ酸以外ならなんでもよく、好ましくはアスパラギンをあげることが出来る。   In the first strategy, 55 acidic amino acids are present among 461 amino acids constituting yeast phytase. As a result of intensive studies among such many acidic amino acids, it was possible to create a variant 429 having an increased “acid shift value”, particularly by replacing the aspartic acid at the 429th residue. (Table 5). The amino acid to be substituted may be anything other than an acidic amino acid, and preferably includes asparagine.

上記2番目の方策では、酵母フィターゼを構成する461アミノ酸残基の中から、鋭意検討した結果、特に、292残基目のセリンを置換することで、“酸性シフト値”が大きくなった、改変体292を創製することができた(表5)。置換するアミノ酸としては、塩基性アミノ酸が好ましく、特に好ましいアミノ酸としては、リジン、アスパラギン、グルタミンをあげることが出来る。   In the second strategy, as a result of intensive studies from among the 461 amino acid residues constituting yeast phytase, the “acid shift value” was increased by replacing serine at the 292th residue. A body 292 could be created (Table 5). The amino acid to be substituted is preferably a basic amino acid, and particularly preferred amino acids include lysine, asparagine, and glutamine.

上記3番目の方策では、すなわち、pH3.0、pH3.5においてマイナス状態で存在する酸性アミノ酸に置換する方策では、鋭意検討した結果、82残基目のセリン、85残基目のリジン、301残基目のヒスチジン、あるいは、342残基目のヒスチジンを置換することで、“酸性シフト値”が大きくなった、改変体82、改変体85、改変体301、改変体342を創製することができた(表5)。置換されるアミノ酸がpH3.0、pH3.5でプラスに荷電している塩基性アミノ酸の場合は、置換するアミノ酸としては塩基性アミノ酸以外ならなんでも良く、アスパラギン酸やグルタミン酸、グリシン、タイロシン、あるいは、システイン等をあげることができる。置換されるアミノ酸がpH3.0、pH3.5で中性状態である中性アミノ酸の場合は、置換するアミノ酸としては酸性アミノ酸が好ましく、アスパラギン酸やグルタミン酸をあげることができる。   In the third policy, that is, in the policy of substituting with an acidic amino acid that exists in a negative state at pH 3.0 and pH 3.5, as a result of intensive studies, serine at the 82nd residue, lysine at the 85th residue, 301 It is possible to create a variant 82, a variant 85, a variant 301, and a variant 342 in which the “acid shift value” is increased by substituting histidine at the residue or histidine at the 342 residue. (Table 5). When the amino acid to be substituted is a basic amino acid that is positively charged at pH 3.0 and pH 3.5, the amino acid to be substituted may be anything other than the basic amino acid, aspartic acid, glutamic acid, glycine, tylosin, or Examples include cysteine. When the amino acid to be substituted is a neutral amino acid that is in a neutral state at pH 3.0 and pH 3.5, the amino acid to be substituted is preferably an acidic amino acid, and examples include aspartic acid and glutamic acid.

以上の改変体(改変体82、改変体85、改変体292、改変体301、改変体342、改変体429)は、酵母フィターゼに比べ、至適pHがpH4.5からより酸性側にシフトしていると考えられ、豚の胃内での活性の向上が期待できる結果となった。   The above-mentioned modified forms (modified body 82, modified body 85, modified body 292, modified body 301, modified body 342, modified body 429) have an optimum pH shifted from pH 4.5 to more acidic side than yeast phytase. It was thought that the activity in the stomach of pigs could be improved.

酵母フィターゼは胃内安定性が劣ることが判明しているので、胃内を想定した環境下、すなわち、飼料とペプシン存在下における各改変体(改変体82、改変体85、改変体292、改変体301、改変体342、改変体429)のペプシン耐性を評価した。   Since yeast phytase has been found to be inferior in gastric stability, each modified product (modified product 82, modified product 85, modified product 292, modified product) in an environment assuming the stomach, that is, in the presence of feed and pepsin. Body 301, modified body 342, and modified body 429) were evaluated for pepsin resistance.

これらの改変フィターゼはすべて酵母フィターゼに比し、ペプシン耐性が向上している
ことが確認でき(表7)、本発明で創製した改変フィターゼは、酵母フィターゼに比し、優れていることを見出した。
All of these modified phytases were confirmed to have improved pepsin resistance compared to yeast phytase (Table 7), and the modified phytase created in the present invention was found to be superior to yeast phytase. .

次に、本発明で見出した改変体(改変体82、改変体85、改変体292、改変体301、改変体342、改変体429)における置換部位の組合せの効果を検討するために、該置換部位を少なくとも2箇所以上含む改変体を数種構築し、前述の酸性シフト値およびペプシン耐性を評価した。一例として、改変体36G09、改変体43C03、改変体135E05、改変体136D06、改変体146H06を構築した(実施例5)。なお、改変体36G09は改変体342と改変体429の組合せであり、改変体43C03は改変体292と改変体342および改変体429の組合せであり、改変体135E05は改変体292と改変体301および改変体429の組合せである。改変体136D06は改変体292と改変体301と改変体342の組合せであり、146H06は改変体292と改変体301の組合せである。   Next, in order to examine the effect of the combination of substitution sites in the variants found in the present invention (variant 82, variant 85, variant 292, variant 301, variant 342, variant 429), Several variants containing at least two sites were constructed, and the acid shift value and pepsin resistance described above were evaluated. As an example, variant 36G09, variant 43C03, variant 135E05, variant 136D06, and variant 146H06 were constructed (Example 5). The variant 36G09 is a combination of the variant 342 and the variant 429, the variant 43C03 is a combination of the variant 292, the variant 342, and the variant 429, and the variant 135E05 is a combination of the variant 292, the variant 301, and It is a combination of variant 429. The variant 136D06 is a combination of the variant 292, the variant 301, and the variant 342, and 146H06 is a combination of the variant 292 and the variant 301.

その結果、新しく構築した置換部位を少なくとも2箇所以上含む改変体(改変体36G09、改変体43C03、改変体135E05、改変体136D06、改変体146H06)は、単一の置換部位からなる改変体(改変体82、改変体85、改変体292、改変体301、改変体342、改変体429)と同様に、酵母フィターゼに比べ、至適pHがpH4.5からより酸性側にシフトしていると考えられ、豚の胃内での活性の向上が期待できる結果となり(表6)、本発明で見出した改変体における置換部位の組合せが可能であることを見出した。   As a result, the modified body (modified body 36G09, modified body 43C03, modified body 135E05, modified body 136D06, modified body 146H06) including at least two newly constructed substitution sites is a modified body consisting of a single substitution site (modified) As well as yeast 82 phytase, the optimum pH is considered to be shifted from pH 4.5 to the acidic side, as in the case of the body 82, the modified body 85, the modified body 292, the modified body 301, the modified body 342, and the modified body 429). As a result, it was possible to expect an improvement in activity in the stomach of pigs (Table 6), and it was found that combinations of substitution sites in the variants found in the present invention are possible.

また、新しく構築した置換部位を少なくとも2箇所以上含む改変体(改変体36G09、改変体43C03、改変体135E05、改変体136D06、改変体146H06)はすべて、単一の改変部位からなる改変体(改変体82、改変体85、改変体292、改変体301、改変体342、改変体429)と同様に、酵母フィターゼに比し、ペプシン耐性の向上していることを確認でき(表8)、本発明で見出した改変体を構成する置換部位の組合せが可能であることを見出した。なお、改変体135E05と改変体136D06および146H06は、酵母フィターゼに比べペプシン耐性値が大きく(表8)、ブタの胃内での安定性の向上が特に期待されるものであった。   In addition, all of the modified bodies (modified body 36G09, modified body 43C03, modified body 135E05, modified body 136D06, modified body 146H06) including at least two newly constructed substitution sites are all modified bodies (modified) As well as yeast 82 phytase (Table 8), as in the case of the body 82, the modified body 85, the modified body 292, the modified body 301, the modified body 342, and the modified body 429). It has been found that combinations of substitution sites constituting the variants found in the invention are possible. It should be noted that the modified body 135E05 and the modified bodies 136D06 and 146H06 had a large pepsin resistance value compared to the yeast phytase (Table 8), and it was particularly expected to improve the stability in the pig stomach.

なお、本発明で見出した改変体(改変体82、改変体85、改変体292、改変体301、改変体342、改変体429)における置換部位の組合せとしては、一例として実施例5で構築した改変体(改変体36G09、改変体43C03、改変体146H06、改変体135E05、改変体136D06)以外の他の組合せとして、以下の組合せを挙げることができる。すなわち、第82残基目と第85残基目、第82残基目と第292残基目、第82残基目と第301残基目、第82残基目と第342残基目、第82残基目と第429残基目、第85残基目と第292残基目、第85残基目と第301残基目、第85残基目と第342残基目、第85残基目と第429残基目、第292残基目と第429残基目、第301残基目と第342残基目、第301残基目と第429残基目、第342残基目と第429残基目、第82残基目と第85残基目と第292残基目、第82残基目と第85残基目と第301残基目、第82残基目と第85残基目と第342残基目、第82残基目と第85残基目と第429残基目、第82残基目と第292残基目と第301残基目、第82残基目と第292残基目と第342残基目、第82残基目と第292残基目と第429残基目、第82残基目と第301残基目と第342残基目、第82残基目と第301残基目と第429残基目、第82残基目と第342残基目と第429残基目、第85残基目と第292残基目と第301残基目、第85残基目と第292残基目と第342残基目、第85残基目と第292残基目と第429残基目、第85残基目と第301残基目と第342残基目、第85残基目と第301残基目と第429残基目、第85残基目と第342残基目と第429残基目、第301残基目と第342残基目と第429残基目、第82残基目と第85残基目と第292残基目と第301残基目、第82残基目と第85残基目と第292残基目と第342残基目、第82残基目と第85残基目と第292残基目と第429残基目、第82残基目と第85残基目と第301残基目と第342残基目、第82残基目と第85残基目と第301残基目と第429残基目、第82残基目と第85残基目と第342残基目と第429残基目、第82残基目と第292残基目と第301残基目と第342残基目、第82残基目と第292残基目と第301残基目と第429残基目、第82残基目と第301残基目と第342残基目と第429残基目、第85残基目と第292残基目と第301残基目と第342残基目、第85残基目と第292残基目と第301残基目と第429残基目、第85残基目と第301残基目と第342残基目と第429残基目、第292残基目と第301残基目と第342残基目と第429残基目、第82残基目と第85残基目と第292残基目と第301残基目と第342残基目、第82残基目と第85残基目と第292残基目と第301残基目と第429残基目、第82残基目と第85残基目と第292残基目と第301残基目と第342残基目と第429残基目、第82残基目と第292残基目と第301残基目と第342残基目と第429残基目、第85残基目と第292残基目と第301残基目と第342残基目と第429残基目、第82残基目と第85残基目と第292残基目と第301残基目と第342残基目と第429残基目等が挙げることができる。   The combinations of substitution sites in the variants found in the present invention (variant 82, variant 85, variant 292, variant 301, variant 342, variant 429) were constructed in Example 5 as an example. As combinations other than the modified body (modified body 36G09, modified body 43C03, modified body 146H06, modified body 135E05, modified body 136D06), the following combinations can be given. That is, residues 82 and 85, residues 82 and 292, residues 82 and 301, residues 82 and 342, Residues 82 and 429, Residues 85 and 292, Residues 85 and 301, Residues 85 and 342, Residue 85 Residues and 429th Residues, 292th and 429th Residues, 301st and 342st Residues, 301st and 429th Residues, 342th Residue And residues 429, residues 82 and 85, residues 292, residues 82 and 85, residues 301, and 82 Residues 85 and 342, 82, 85 and 429, 82, 292 and 301, 82 Residues 292 and 342 Residues: 82nd residue, 292nd residue, 429th residue, 82nd residue, 301st residue, 342nd residue, 82nd residue, 301st residue And residues 429, 82, 342 and 429, 85, 292 and 301, 85 and 85 Residues 292 and 342, residues 85 and 292, 429, residues 85, 301 and 342, residue 85 Residues, 301st and 429th residues, 85th, 342nd and 429th residues, 301st, 342nd and 429th residues 82nd residue, 85th residue, 292nd residue and 301st residue, 82nd residue, 85th residue, 292nd residue and 342nd residue, Residues 82 and 85 Residues 92 and 429, residues 82 and 85, 301 and 342, residues 82 and 85 and 301 Residues at 429th residue, 82nd residue, 85th residue, 342nd residue, 429th residue, 82nd residue, 292nd residue, and 301st residue Residues 342, 82, 292, 301, 429, 82, 301, 342, and 342. Residues 429, 85, 292, 301 and 342, 85, 292, 301 and 429 Residue, 85th residue, 301st residue, 342nd residue and 429th residue, 292nd residue, 301st residue, 342nd residue and 429th residue , Residue 82 and residue 85 Residue, Residues 292, Residues 301, 342, Residues 82, 85, 292, 301, 429 82nd residue, 85th residue, 292nd residue, 301st residue, 342nd residue, 429th residue, 82nd residue, 292nd residue, and 301st residue, 342nd residue, 429th residue, 85th residue, 292nd residue, 301st residue, 342nd residue, 429th residue, 82nd residue The base, the 85th residue, the 292nd residue, the 301st residue, the 342nd residue, the 429th residue, etc. can be mentioned.

改変フィターゼの生産は、構築した改変フィターゼ生産株を公知の方法(特許文献2)に示したように、リン酸またはリン酸化合物を含有する液体培地中で、メタノールを添加しながら培養し、該改変フィターゼを培地中に分泌生産させることができる。   Production of the modified phytase is carried out by culturing the constructed modified phytase-producing strain in a liquid medium containing phosphate or a phosphate compound while adding methanol, as shown in a known method (Patent Document 2), The modified phytase can be secreted into the medium.

改変フィターゼの回収は、得られた培養液から遠心分離等により菌体を除去した後、通常用いられる蛋白質の回収法に準じて回収すればよい。回収された改変フィターゼは更に精製してもよい。また、本発明により生産される改変フィターゼが家畜飼料として用いることを考慮すれば、培養液から回収された粗精製な改変フィターゼを最終生産物とすることもできるし、さらに、家畜の生育に問題がない範囲で培地成分を含むフィターゼも最終生産物とすることができる。   The modified phytase may be recovered according to a commonly used protein recovery method after removing the cells from the obtained culture solution by centrifugation or the like. The recovered modified phytase may be further purified. Moreover, considering that the modified phytase produced by the present invention is used as a livestock feed, the crude modified phytase recovered from the culture solution can be used as a final product, and further, there is a problem with the growth of livestock. In the absence of phytase, a phytase containing medium components can also be used as the final product.

以下、具体例によって、酵母フィターゼの胃内安定性に及ぼす要因の解析、改変フィターゼ遺伝子の構築、改変フィターゼ生産株の構築、および、改変フィターゼの評価について説明するが、本発明はこの実施例によって何ら制限されるものでない。   Hereinafter, analysis of factors affecting the gastric stability of yeast phytase, construction of a modified phytase gene, construction of a modified phytase production strain, and evaluation of the modified phytase will be described by way of specific examples. There are no restrictions.

(酵母フィターゼの胃内安定性に及ぼす要因の解析)
酵母フィターゼは、ブタ等の単胃動物での胃内の安定性が劣ることが報告されている。そこで、胃内での安定性に及ぼす諸要因についての解析を試みた。
フィターゼ添加酵素摂食後のブタ胃内の状態は、基質としての飼料、消化酵素(ペプシン)と添加したフィターゼが混在した状態である。また、ブタの胃内のpH領域は3.0〜4.5であるとの報告がある。
(Analysis of factors affecting the intragastric stability of yeast phytase)
Yeast phytase has been reported to be less stable in the stomach in monogastric animals such as pigs. Therefore, we tried to analyze various factors affecting the stability in the stomach.
The state in the pig stomach after feeding the phytase-added enzyme is a state in which feed as a substrate, digestive enzyme (pepsin) and added phytase are mixed. There is a report that the pH range in the stomach of pigs is 3.0 to 4.5.

そこでまず、胃内pH領域でのフィターゼの安定性を評価した。   Therefore, first, the stability of phytase in the intragastric pH region was evaluated.

酵母フィターゼを分泌生産する形質転換株の培養上清を用いて、以下のような方法でpH処理を実施し、それぞれのpHでの活性を測定した。   Using the culture supernatant of a transformant that secreted and produced yeast phytase, pH treatment was carried out by the following method, and the activity at each pH was measured.

酵母培養上清を水で2倍に希釈後、その液を0.4Mの各pH溶液(pH3.0、pH3.5、pH4.0)で5倍に希釈した。なお、各pH溶液は、0.4MCH3COONaにaceteteを加えて各pHに調整したものを使用した。培養上清の希釈液は50μlずつ5本のエッペンドルフチューブに分注し、それぞれ37℃で0、10、30、60、120分間保存し、反応終了時に9倍量の水(450μl)を加え、最終的に10倍量になるようにして反応を止めた。さらにこの液を10倍に希釈し酵素溶液とした。 The yeast culture supernatant was diluted 2 times with water, and then the solution was diluted 5 times with each 0.4 M pH solution (pH 3.0, pH 3.5, pH 4.0). Each pH solution was adjusted to each pH by adding acetate to 0.4M CH 3 COONa. Divide the diluted solution of the culture supernatant into 5 Eppendorf tubes, 50 μl each, and store for 0, 10, 30, 60, 120 minutes at 37 ° C., respectively, and add 9 times the amount of water (450 μl) at the end of the reaction. The reaction was stopped by finally making it 10 times the amount. Further, this solution was diluted 10 times to obtain an enzyme solution.

この溶液を用いて以下の方法でフィターゼ活性を測定した。   Using this solution, phytase activity was measured by the following method.

10mM フィチン酸ナトリウム/0.4M CH3COONa-acetete buffer (pH4.5)を10μl、H2Oを85μl、酵素溶液を5μlを混合した後、37℃で15分間反応した。この反応液を4μlとって、200μlの5mM H2SO4に加え反応を停止し、この液160μlに発色液40μlを加え、655nmでの吸光度を測定した。検量線との比較から活性を算出した。発色液は、使用直前にA液、B液、C液を1000:250:20の割合で混合したものを用いた。 After 10 μl of 10 mM sodium phytate / 0.4 M CH 3 COONa-acetete buffer (pH 4.5), 85 μl of H 2 O and 5 μl of the enzyme solution were mixed, the mixture was reacted at 37 ° C. for 15 minutes. 4 μl of this reaction solution was added to 200 μl of 5 mM H 2 SO 4 to stop the reaction, 40 μl of coloring solution was added to 160 μl of this solution, and the absorbance at 655 nm was measured. Activity was calculated from comparison with a standard curve. The coloring solution used was a mixture of solution A, solution B and solution C at a ratio of 1000: 250: 20 immediately before use.

なお、A液としてはマラカイトグリーン0.147g/20%(V/V)H2SO4100ml)を、B液としては7.5%モリブデン酸ナトリウムを、C液としては11%Tween20を使用した。 In addition, Malachite Green 0.147 g / 20% (V / V) H 2 SO 4 100 ml) was used as the A liquid, 7.5% sodium molybdate was used as the B liquid, and 11% Tween 20 was used as the C liquid.

各pHでのフィターゼ活性の経時変化を図3に示した。酵母フィターゼは、pH3.0で処理
すると瞬時に失活した。pH3.5では、10分間の処理で完全に失活した。pH4.0では安定であった。なお、各pHで低下した活性は、反応液を至適pHであるpH4.5に戻しても回復しなかった。また、各pH処理後のフィターゼの分子サイズをSDS-PAGEで検討した結果、分子サイズに変化はなかったことから、各pHでの失活は分解によるものではなく、構造的な変化であることが推察された。
The time course of phytase activity at each pH is shown in FIG. Yeast phytase was instantly inactivated when treated at pH 3.0. At pH 3.5, it was completely inactivated by treatment for 10 minutes. It was stable at pH 4.0. The activity decreased at each pH was not recovered even when the reaction solution was returned to pH 4.5, which is the optimum pH. In addition, as a result of examining the molecular size of phytase after each pH treatment by SDS-PAGE, there was no change in the molecular size, so deactivation at each pH is not due to decomposition but is a structural change. Was inferred.

次に、ペプシンに対する安定性を評価した。先に述べた如く、ブタの胃内pH領域であるpH3.0、3.5ではフィターゼは非常に不安定であったので、pH4.0でペプシン処理を行った。上記と同じ培養上清を用いて、以下のような方法でペプシン処理を実施し、フィターゼ活性を測定した。すなわち、酵母フィターゼは酵素液1に対し、4倍量の0.4M CH3COONa-acetete buffer(pH4.0)で5倍に希釈し、pHを調整した。このpH調整酵素液を100μlずつエッペンドルフチューブ5本に分注した。次に、ペプシン溶液100μlを加え、37℃でインキュベーションを開始した。0、10、30、60、120分後にそれぞれのチューブから50μlの反応液を、別に用意した450μlの水の中に分取し、反応を止めた。なお、ペプシン溶液は、3660 units/mg(SIGMA社製)2mgを10mM HCl溶液 1mlに溶解したものを用いた。コントロールとしては、ペプシン溶液の代わりに10mMのHCl溶液を用いた。反応を停止した溶液は、さらに水で10倍に希釈して活性を測定した。活性測定は、実施例1に示した方法を用いた。 Next, stability against pepsin was evaluated. As described above, phytase was very unstable at pH 3.0 and 3.5 in the stomach pH range of pigs, so pepsin treatment was performed at pH 4.0. Using the same culture supernatant as described above, pepsin treatment was performed by the following method, and phytase activity was measured. That is, yeast phytase was diluted 5 times with 4 times the amount of 0.4 M CH 3 COONa-acetete buffer (pH 4.0) with respect to enzyme solution 1 to adjust the pH. 100 μl of this pH-adjusting enzyme solution was dispensed into five Eppendorf tubes. Next, 100 μl of pepsin solution was added and incubation started at 37 ° C. After 0, 10, 30, 60, and 120 minutes, 50 μl of the reaction solution was dispensed from each tube into 450 μl of water prepared separately to stop the reaction. In addition, the pepsin solution used what melt | dissolved 2660 mg of 3660 units / mg (made by SIGMA) in 1 ml of 10 mM HCl solution. As a control, a 10 mM HCl solution was used instead of the pepsin solution. The solution which stopped the reaction was further diluted 10 times with water, and the activity was measured. For the activity measurement, the method shown in Example 1 was used.

図4に示すように、酵母フィターゼは、pH4.0でペプシン処理の影響は認められなかった。   As shown in FIG. 4, yeast phytase was not affected by pepsin treatment at pH 4.0.

以上のように、胃内安定性を決定する要因としてpH安定性、ペプシンの影響について検討した。その結果、酵母フィターゼはその溶解液のpHを3.0あるいは3.5に調整しただけで、活性が著しく低下することを認めた。   As described above, the effects of pH stability and pepsin as factors determining gastric stability were examined. As a result, it was confirmed that the activity of yeast phytase was significantly reduced only by adjusting the pH of the lysate to 3.0 or 3.5.

(改変フィターゼ遺伝子の構築と改変フィターゼ発現プラスミドの作成)
酵母フィターゼ遺伝子の改変は、QuickChangeR Site-Directed Mutagenesis Kit(STRATAGENE社製)を用いて行った。すなわち、同じ場所に変異の入った相補的な合成プライマーを1組作成し、これらのプライマーを鋳型DNAとアニールさせた後、PCR反応を行った。鋳型DNAとしては、酵母フィターゼ遺伝子を有するプラスミドpPHY36(特許文献3)を用いた。pPHY36の構造は、2895bpからなるpBlueScript SK(STRATAGENE社製)のEcoRI、XhoI部位に酵母フィターゼ遺伝子をコードする約1800bpのDNA断片が含まれているものである。
(Construction of modified phytase gene and creation of modified phytase expression plasmid)
The yeast phytase gene was modified using QuickChange R Site-Directed Mutagenesis Kit (manufactured by STRATAGENE). That is, a set of complementary synthetic primers having mutations at the same location was prepared, and after annealing these primers with the template DNA, a PCR reaction was performed. As template DNA, plasmid pPHY36 (patent document 3) having a yeast phytase gene was used. structure pPHY36 is, pBlueScript SK consists 2895 bp - in which (STRATAGENE Corp.) EcoRI of includes a DNA fragment of about 1800bp encoding the yeast phytase gene into the XhoI site.

変異の入った相補的な合成プライマーとしては、PM54(配列番号3)とPM54R(配列番号4)、PM34(配列番号5)とPM34R(配列番号6)、PM76(配列番号7)とPM76R(配列番号8)、PM134(配列番号9)とPM134R(配列番号10)、PM63(配列番号11)とPM63R(配列番号12)、およびPM22(配列番号13)とPM22R(配列番号14)を用いた。なお、合成プライマー、プライマー配列、および改変部位の関係を表1に示した。   Complementary synthetic primers containing mutations are PM54 (SEQ ID NO: 3) and PM54R (SEQ ID NO: 4), PM34 (SEQ ID NO: 5) and PM34R (SEQ ID NO: 6), PM76 (SEQ ID NO: 7) and PM76R (sequence) No. 8), PM134 (SEQ ID NO: 9) and PM134R (SEQ ID NO: 10), PM63 (SEQ ID NO: 11) and PM63R (SEQ ID NO: 12), and PM22 (SEQ ID NO: 13) and PM22R (SEQ ID NO: 14) were used. Table 1 shows the relationship between the synthetic primer, primer sequence, and modification site.

Figure 2006136314
Figure 2006136314

PCR反応条件等は使用説明書に従った。すなわち、x10のReaction Buffer 5μl、
10ng/μlのpPHY36DNA 1μl、10ng/μlの合成プライマーそれぞれ12.5μl、
dNTP mix 1μl、DW 17μl、PfuTurburbo DNA polymerase(2.5U/μl)
1μlを加え、反応溶液を調製した。反応は、T-GRADIENT Thermocycler
( BIOMETRA社製)を用いて、95℃を1サイクル(30秒)、〔95℃(30秒)、55℃(1分)
、および68℃(4.6分)〕を16サイクル実施した。
PCR reaction conditions and the like were in accordance with the instruction manual. That is, 5 μl of x10 Reaction Buffer,
1 μl of 10 ng / μl pPHY36DNA, 12.5 μl each of 10 ng / μl synthetic primer,
dNTP mix 1μl, DW 17μl, PfuTurburbo DNA polymerase (2.5U / μl)
1 μl was added to prepare a reaction solution. The reaction is T-GRADIENT Thermocycler
1 cycle (30 seconds), [95 ° C (30 seconds), 55 ° C (1 minute) using 95 ° C (by BIOMETRA)
, And 68 ° C. (4.6 minutes)] were performed for 16 cycles.

PCR後の反応液5μlを用いてCompetent high DH5(TOYOBO社製)を形質転換した。得られた形質転換株からプラスミドを調製し、改変フィターゼプラスミドとした。該プラスミドに含まれる改変フィターゼ遺伝子の塩基配列は、ABI PRISM 310 Genetic Analyzer用いて決定した。   Competent high DH5 (manufactured by TOYOBO) was transformed with 5 μl of the reaction solution after PCR. A plasmid was prepared from the obtained transformant and used as a modified phytase plasmid. The base sequence of the modified phytase gene contained in the plasmid was determined using ABI PRISM 310 Genetic Analyzer.

各改変フィターゼプラスミドに含まれるフィターゼ遺伝子の部分で、酵母フィターゼの塩基配列と異なる部分の塩基配列を表2にイタリックで、該プラスミド(p82-1、p82-2、p82-3、p85-1、p292-1、p301-1、p342-1、p429-1)に含まれる改変フィターゼをそれぞれ改変体82、改変体85、改変体292、改変体301、改変体342、改変体429とし、酵母フィターゼと異なる部分のアミノ酸配列をイタリックで表3に示した。   Of the phytase gene contained in each modified phytase plasmid, the base sequence of the portion different from the base sequence of yeast phytase is shown in italics in Table 2, and the plasmid (p82-1, p82-2, p82-3, p85-1, p292-1, p301-1, p342-1, and p429-1) are designated as variant 82, variant 85, variant 292, variant 301, variant 342, and variant 429, respectively, and yeast phytase Table 3 shows the amino acid sequences of parts different from those shown in italics.

Figure 2006136314
Figure 2006136314

Figure 2006136314
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次に、改変フィターゼ発現プラスミドの構築は次のように行った。   Next, the construction of the modified phytase expression plasmid was performed as follows.

改変フィターゼプラスミド(p82-1、p85-1、p342-1、p292-1、p301-1、p429-1)とフィターゼ発現プラスミドpNNPH60Iを用いた。なお、pNNPH60Iは、酵母フィターゼ発現プラスミドpNNPH60(特許文献2)のフィターゼ遺伝子の前後にある2つのNotI切断部位のうち一つにXhoI部位を有するリンカーを用いてライゲーションして、XhoI部位を作成したものである。   Modified phytase plasmids (p82-1, p85-1, p342-1, p292-1, p301-1, p429-1) and a phytase expression plasmid pNNPH60I were used. PNNPH60I was ligated using a linker having an XhoI site at one of two NotI cleavage sites before and after the phytase gene of the yeast phytase expression plasmid pNNPH60 (Patent Document 2) to create an XhoI site. It is.

酵母フィターゼ発現プラスミドp82-1EXの構築は図1に示したように行った。   The yeast phytase expression plasmid p82-1EX was constructed as shown in FIG.

まず、改変フィターゼプラスミドp82-1を制限酵素NotIと制限酵素XhoIで切断後、改変フィターゼを含むDNAを回収した。回収したこのDNA断片は、酵母フィターゼ発現プラスミドpNNPH60IのNotIとXhoIの間に含まれる酵母フィターゼ遺伝子を切り出した残りのベクター部分とT4ライゲーションキットを用いて結合し、改変フィターゼ発現プラスミドを構築した。同様にして、p85-1EX、p292-1EX、p342-1EX、p429-1EXを、改変フィターゼプラスミドp85-1、p292-1、p342-1、p429-1からそれぞれ構築した。   First, the modified phytase plasmid p82-1 was cleaved with the restriction enzymes NotI and XhoI, and the DNA containing the modified phytase was recovered. The recovered DNA fragment was combined with the remaining vector portion excised from the yeast phytase gene contained between NotI and XhoI of the yeast phytase expression plasmid pNNPH60I using the T4 ligation kit to construct a modified phytase expression plasmid. Similarly, p85-1EX, p292-1EX, p342-1EX, and p429-1EX were constructed from the modified phytase plasmids p85-1, p292-1, p342-1, and p429-1, respectively.

改変フィターゼプラスミドと改変フィターゼ発現プラスミドの関係を表4に示した。   Table 4 shows the relationship between the modified phytase plasmid and the modified phytase expression plasmid.

Figure 2006136314
Figure 2006136314

(改変フィターゼ生産株の作出および選択)
キャンディダ ボイディニィ S2 AOU-1株より、ウラシル要求株TK62株を取得した。なお、キャンディダ ボイディニィ S2 AOU-1株は、MCI-040820と命名され、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに受託番号FERM P-20199として、2004年9月2日付けにて、寄託されている。このウラシル要求株を用いて形質転換を実施した。ウラシル要求株の取得法およびこのウラシル要求株がURA3遺伝子の変異株であることは、阪井らによって明らかにされている(非特許文献13)。形質転換は以下のように実施した。TK62株を約24時間振とう培養し、前培養液とした。得られた前培養液100μlを用いて100mlのYPD培地でOD610が1.0付近になるまで、約12時間培養した。この培養液を集菌し、25mlのリチウム溶液(10mM Tris-HCl(pH8.0)、1mM EDTA、3mM 酢酸リチウム)に懸濁した。
(Creation and selection of modified phytase producing strain)
The uracil-requiring strain TK62 was obtained from Candida Boydinii S2 AOU-1. The Candida Boydini S2 AOU-1 strain was named MCI-040820 and was assigned to the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology as the Patent Biological Depositary Center under the accession number FERM P-20199 on September 2, 2004. It has been deposited. Transformation was performed using this uracil-requiring strain. It has been clarified by Sakai et al. That a method for obtaining a uracil-requiring strain and that this uracil-requiring strain is a mutant strain of the URA3 gene (Non-patent Document 13). Transformation was performed as follows. The TK62 strain was cultured with shaking for about 24 hours to prepare a preculture solution. The obtained preculture solution (100 μl) was used and cultured in 100 ml of YPD medium for about 12 hours until OD 610 was around 1.0. The culture solution was collected and suspended in 25 ml of lithium solution (10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDTA, 3 mM lithium acetate).

これを遠心分離により集菌し、再度5mlのリチウム溶液に懸濁した後、振とうしながら30℃で1時間インキュベートし、コンピテントセルとした。1.5mlチューブに熱変性させた10μg/μl Calf thymus DNAを10μl、EcoRVで切断した 20μg/μl 改変フィターゼ発現ベクター を 5μl、およびコンピテントセル100μlを加え、穏やかに混合した後、30℃、30分間静置した。静置後、700μlの45%PEG溶液(45%(w/v)ポリエチレングリコール#4000(PEG)、10mM Tris-HCl(pH8.0)、1mM EDTA、3mM 酢酸リチウム)を加え、穏やかに混合した後、30℃1時間静置した。その後、42℃、5分間のヒートショックをかけた後、30℃で5分間静置した。遠心分離で集菌した後、1mlの滅菌水に懸濁して200μlずつYNBプレート(0.67% Yeast Nitrogen base w/o Amino acid (Difco社製)、2% グルコース、2% 寒天)に塗布して28℃、3日間培養した。この操作により形質転換された菌体のみがコロニーを形成した。改変フィターゼ発現プラスミド(p82-1EX、p85-1EX、p292-1EX、p301-1EX、p342-1EX、p429-1EXを用いてTK62株を形質転換することによって得られた形質転換株をそれぞれ形質転換株82、形質転換株85、形質転換株292、形質転換株301、形質転換株342、形質転換株429とした。   The cells were collected by centrifugation, suspended again in 5 ml of lithium solution, and then incubated at 30 ° C. for 1 hour with shaking to obtain competent cells. 1. Add 10 μl Calf thymus DNA heat-denatured in a 5 ml tube, 10 μl Calf thymus DNA, 20 μg / μl modified with EcoRV, 5 μl modified phytase expression vector, and 100 μl competent cells, mix gently, and 30 ° C., 30 Let stand for a minute. After standing, 700 μl of 45% PEG solution (45% (w / v) polyethylene glycol # 4000 (PEG), 10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDTA, 3 mM lithium acetate) was added and mixed gently. Then, it was left still at 30 ° C. for 1 hour. Thereafter, a heat shock was applied at 42 ° C. for 5 minutes, and the mixture was allowed to stand at 30 ° C. for 5 minutes. After collecting cells by centrifugation, suspend in 1 ml of sterile water and apply 200 μl each to a YNB plate (0.67% Yeast Nitrogen base w / o Amino acid (Difco), 2% glucose, 2% agar). The cells were cultured at 0 ° C. for 3 days. Only bacterial cells transformed by this operation formed colonies. Transformants obtained by transforming the TK62 strain with modified phytase expression plasmids (p82-1EX, p85-1EX, p292-1EX, p301-1EX, p342-1EX, p429-1EX, respectively) 82, transformant 85, transformant 292, transformant 301, transformant 342, and transformant 429.

(各種改変体の評価)
実施例3で構築した形質転換株(形質転換株82、形質転換株85、形質転換株292、形質転換株301、形質転換株342、形質転換株429)を20mlのYPGM培地(1%酵母エキス、2% ポリペプトン、3%グリセロール、1.5%メタノール)を用いて28℃で5日間培養した。
(Evaluation of various modifications)
The transformant constructed in Example 3 (transformant 82, transformant 85, transformant 292, transformant 301, transformant 342, transformant 429) was added to 20 ml of YPGM medium (1% yeast extract). , 2% polypeptone, 3% glycerol, 1.5% methanol) at 28 ° C. for 5 days.

次に、上記と同じ培養上清から改変フィターゼ(改変体82、改変体85、改変体292、形質転換株301、改変体342、改変体429)を含む酵素液を調製し、pH3.5とpH4.5におけるフィターゼ活性を実施例1に示した方法を用いてそれぞれ測定した。   Next, an enzyme solution containing a modified phytase (modified body 82, modified body 85, modified body 292, transformed strain 301, modified body 342, modified body 429) is prepared from the same culture supernatant as described above. The phytase activity at pH 4.5 was measured using the method shown in Example 1.

pH4.5に対するpH3.5における活性値(pH3.5における活性値/pH4.5における活性値)を計算した。この値を“酸性シフト値”とした。酵母フィターゼの至適pHは4.5であるので、この値が大きいほど、至適pHが、酸性側へシフトしたと考えられる。酵母フィターゼの酸性シフト値は60.3であった。これに対し、各改変体の酸性シフト値はそれぞれ、88.3、73.9、79.4、61.5、68.2、66.3であった。酵母フィターゼの酸性シフト値を100としたときの各改変体の相対値を表5に示す。   The activity value at pH 3.5 with respect to pH 4.5 (activity value at pH 3.5 / activity value at pH 4.5) was calculated. This value was defined as “acid shift value”. Since the optimum pH of yeast phytase is 4.5, it is considered that the optimum pH shifts to the acidic side as the value increases. The acid shift value of yeast phytase was 60.3. On the other hand, the acid shift values of the respective variants were 88.3, 73.9, 79.4, 61.5, 68.2, and 66.3, respectively. Table 5 shows the relative value of each variant when the acid shift value of yeast phytase is 100.

Figure 2006136314
Figure 2006136314

(各種改変体の組合せの効果)
次に、本発明で見出した酸性シフト値が高くなった改変体(改変体82、改変体85、改変体292、改変体301、改変体342、改変体429)の置換部位の組合せ効果を検討するために、該置換部位を少なくとも2つ以上含む改変体を数種構築した(改変体36G09、改変体43C03、改変体135E05、改変体136D06、改変体146H06)。なお、改変体36G09は改変体342と改変体429の組合せであり、改変体43C03は改変体292と改変体342および改変体429の組合せであり、改変体135E05は改変体292と改変体301および改変体429の組合せであり、改変体136D06は改変体292と改変体301と改変体342の組合せであり、146H06は改変体292と改変体301の組合せである。
(Effects of combinations of various variants)
Next, the combination effect of the substitution sites of the variants (modified 82, modified 85, modified 292, modified 301, modified 342, modified 429) with high acid shift value found in the present invention was examined. In order to achieve this, several types of variants containing at least two or more substitution sites were constructed (variant 36G09, variant 43C03, variant 135E05, variant 136D06, variant 146H06). Note that variant 36G09 is a combination of variant 342 and variant 429, variant 43C03 is a combination of variant 292, variant 342 and variant 429, and variant 135E05 is a variant 292, variant 301 and A combination of the modification 429, the modification 136D06 is a combination of the modification 292, the modification 301, and the modification 342, and 146H06 is a combination of the modification 292 and the modification 301.

これらの改変体(改変体36G09、改変体43C03、改変体135E05、改変体136D06、改変体146H06)を生産する形質転換株(形質転換株36G09、形質転換株43C03、形質転換株135E05、形質転換株136D06、形質転換株146H06)は以下のようにして得た。   Transformants that produce these variants (variant 36G09, variant 43C03, variant 135E05, variant 136D06, variant 146H06) (transformant 36G09, transformant 43C03, transformant 135E05, transformant) 136D06 and transformed strain 146H06) were obtained as follows.

まず、形質転換株36G09は、実施例2に示したのと同様の方法を用いて、改変フィターゼプラスミド(p342-1)DNAを鋳型として、合成プライマーとしてPM22とPM22Rを用いて改変フィターゼプラスミド(p36G09-1)を構築した。次に、改変フィターゼプラスミド(p36G09-1)とフィターゼ発現プラスミドpNNPH60Iを用いて、改変フィターゼ発現プラスミド(p36G09-1EX)を構築した。得られた改変フィターゼ発現プラスミド(p36G09-1EX)を用いて、実施例3に示した同様の方法を用いて、TK62株を形質転換することによって形質転換株36G09を得た。   First, the transformed strain 36G09 was prepared using the modified phytase plasmid (p36G09) using the modified phytase plasmid (p342-1) DNA as a template and PM22 and PM22R as synthetic primers using the same method as shown in Example 2. -1) was constructed. Next, a modified phytase expression plasmid (p36G09-1EX) was constructed using the modified phytase plasmid (p36G09-1) and the phytase expression plasmid pNNPH60I. Using the obtained modified phytase expression plasmid (p36G09-1EX), the TK62 strain was transformed using the same method shown in Example 3 to obtain a transformed strain 36G09.

形質転換株43C03も前述と同様の方法を用いて、改変フィターゼプラスミド(p36G09-1)DNAを鋳型として、合成プライマーとしてPM76とPM76Rを用いて改変フィターゼプラスミド(p43C03-1)を構築した。次に、改変フィターゼプラスミド(p43C03-1)とフィターゼ発現プラスミドpNNPH60Iを用いて、改変フィターゼ発現プラスミド(p43C03-1EX)を構築した。得られた改変フィターゼ発現プラスミド(p43C03-1EX)を用いて、実施例3に示した同様の方法を用いて、TK62株を形質転換することによって形質転換株43C03を得た。   The transformed strain 43C03 was also constructed in the same manner as described above using the modified phytase plasmid (p36G09-1) DNA as a template, PM76 and PM76R as synthetic primers, and a modified phytase plasmid (p43C03-1). Next, a modified phytase expression plasmid (p43C03-1EX) was constructed using the modified phytase plasmid (p43C03-1) and the phytase expression plasmid pNNPH60I. Using the obtained modified phytase expression plasmid (p43C03-1EX), the TK62 strain was transformed using the same method shown in Example 3 to obtain a transformed strain 43C03.

形質転換株146H06も前述と同様の方法を用いて、改変フィターゼプラスミド(p292-1)DNAを鋳型として、合成プライマーとしてPM134とPM134Rを用いて改変フィターゼプラスミド(p146H06-1)を構築した。次に、改変フィターゼプラスミド(p146H06-1)とフィターゼ発現プラスミドpNNPH60Iを用いて、改変フィターゼ発現プラスミド(p146H06-1EX)を構築した。得られた改変フィターゼ発現プラスミド(p146H06-1EX)を用いて、実施例3に示した同様の方法を用いて、TK62株を形質転換することによって形質転換株146H06を得た。   The transformed strain 146H06 was also constructed in the same manner as described above using the modified phytase plasmid (p292-1) DNA as a template and PM134 and PM134R as synthetic primers, and a modified phytase plasmid (p146H06-1). Next, a modified phytase expression plasmid (p146H06-1EX) was constructed using the modified phytase plasmid (p146H06-1) and the phytase expression plasmid pNNPH60I. Using the obtained modified phytase expression plasmid (p146H06-1EX), a transformant 146H06 was obtained by transforming the TK62 strain using the same method as described in Example 3.

形質転換株135E05も前述と同様の方法を用いて、改変フィターゼプラスミド(p146H06-1)DNAを鋳型として、合成プライマーとしてPM22とPM22Rを用いて改変フィターゼプラスミド(p135E05-1)を構築した。次に、改変フィターゼプラスミド(p135E05-1)とフィターゼ発現プラスミドpNNPH60Iを用いて、改変フィターゼ発現プラスミド(p135E05-1EX)を構築した。得られた改変フィターゼ発現プラスミド(p135E05-1EX)を用いて、実施例3に示した同様の方法を用いて、TK62株を形質転換することによって形質転換株135E05を得た。   For the transformed strain 135E05, a modified phytase plasmid (p135E05-1) was constructed using the modified phytase plasmid (p146H06-1) DNA as a template and PM22 and PM22R as synthetic primers using the same method as described above. Next, a modified phytase expression plasmid (p135E05-1EX) was constructed using the modified phytase plasmid (p135E05-1) and the phytase expression plasmid pNNPH60I. Using the obtained modified phytase expression plasmid (p135E05-1EX), the TK62 strain was transformed using the same method shown in Example 3 to obtain a transformed strain 135E05.

形質転換株136D06も同様に、実施例2に示したのと同様の方法を用いて、改変フィターゼプラスミド(p146H06-1)DNAを鋳型として、合成プライマーとしてPM63とPM63Rを用いて改変フィターゼプラスミド(p136D06-1)を構築した。次に、改変フィターゼプラスミ
ド(p136D06-1)とフィターゼ発現プラスミドpNNPH60Iを用いて、改変フィターゼ発現プラスミド(p136D06-1EX)を構築した。得られた改変フィターゼ発現プラスミド(p136D06-1EX)を用いて、実施例3に示した同様の方法を用いて、TK62株を形質転換することによって形質転換株136D06を得た。
Similarly, the transformed strain 136D06 was prepared using the modified phytase plasmid (p136D06) using the modified phytase plasmid (p146H06-1) DNA as a template and PM63 and PM63R as synthetic primers using the same method as shown in Example 2. -1) was constructed. Next, a modified phytase expression plasmid (p136D06-1EX) was constructed using the modified phytase plasmid (p136D06-1) and the phytase expression plasmid pNNPH60I. Using the obtained modified phytase expression plasmid (p136D06-1EX), a transformant 136D06 was obtained by transforming the TK62 strain using the same method as described in Example 3.

得られた形質転換株(形質転換株36G09、形質転換株43C03、形質転換株146H06、形質転換株135E05、形質転換株136D06)を実施例4に示した同様の方法で培養し、培養上清から改変フィターゼ(改変体36G09、改変体43C03、改変体146H06、改変体135E05、改変体136D06)を含む酵素液を調製し、pH3.5とpH4.5におけるフィターゼ活性を前述の方法を用いて測定し、酸性シフト値を計算した。酵母フィターゼの酸性シフト値を100としたときの各改変体の相対値を表6に示した   The obtained transformants (transformant 36G09, transformant 43C03, transformant 146H06, transformant 135E05, transformant 136D06) were cultured in the same manner as shown in Example 4, and the culture supernatant was used. Prepare an enzyme solution containing the modified phytase (modified 36G09, modified 43C03, modified 146H06, modified 135E05, modified 136D06) and measure the phytase activity at pH 3.5 and pH 4.5 using the method described above. The acid shift value was calculated. Table 6 shows the relative value of each variant when the acid shift value of yeast phytase is 100.

Figure 2006136314
Figure 2006136314

その結果、新しく構築した置換部位を少なくとも2箇所以上含む改変体(改変体36G09、改変体43C03、改変体146H06、改変体135E05、改変体136D06)も、単一の改変部位からなる改変体(改変体82、改変体85、改変体292、改変体301、改変体342、改変体429)と同様に、酵母フィターゼに比べ、至適pHがpH4.5からより酸性側にシフトしていると考えられ、豚の胃内での活性の向上が期待できる結果となり、本発明で見出した改変体の組合せが可能であることか判明した。   As a result, a variant containing at least two or more newly constructed substitution sites (variant 36G09, variant 43C03, variant 146H06, variant 135E05, variant 136D06) is also a variant (modified) comprising a single modified site. As is the case with yeast phytase, it is considered that the optimum pH is shifted from pH 4.5 to the acidic side, as is the case with body 82, modified body 85, modified body 292, modified body 301, modified body 342, modified body 429). As a result, it can be expected that the activity in the stomach of pigs can be improved, and it has been found that the combination of the variants found in the present invention is possible.

[試験例1]
次に、酵母フィターゼは胃内安定性が劣ることが判明しているので、胃内を想定した環境下で、すなわち飼料と消化酵素(ペプシン)存在下での各改変体(改変体82、改変体85、改変体292、改変体301、改変体342、改変体429)のペプシン耐性を評価した。
[Test Example 1]
Next, since yeast phytase has been found to be inferior in gastric stability, each modified product (modified product 82, modified product) in an environment that assumes the stomach, that is, in the presence of feed and digestive enzyme (pepsin). The body 85, the modified body 292, the modified body 301, the modified body 342, and the modified body 429) were evaluated for pepsin resistance.

まず、豚の餌を模した飼料標品を作成した。飼料標品の成分の混合比は、とうもろこし
75%、大豆粕 24%、米ぬか1%のものを用いた。飼料標品の調製は以下のように行った。とうもろこしは細かく砕き、乳鉢で細かくした大豆粕と混ぜ、さらに米ぬかも加えてよく混合した。このようにして作製した飼料標品1gを水に懸濁し、5mlの溶液を調製した。この溶液を4℃で1〜2日保存、その後5000回転で1分間遠心し、回収した上清をエサ懸濁液とした。
First, a feed preparation simulating pig food was prepared. The mixing ratio of the ingredients of the feed preparation is corn
75%, soybean meal 24% and rice bran 1% were used. The preparation of the feed preparation was performed as follows. Corn was crushed finely, mixed with soybean meal made fine in a mortar, rice bran was added and mixed well. 1 g of the feed preparation thus prepared was suspended in water to prepare a 5 ml solution. This solution was stored at 4 ° C. for 1-2 days, then centrifuged at 5000 rpm for 1 minute, and the collected supernatant was used as a food suspension.

ペプシン耐性試験は以下の方法で実施した。上記作製のエサ懸濁液 10μl、0.4M CH3COONa-acetate buffer pH3.0 10μl、ペプシン溶液(7320U/ml 10mM HCl)0、10、あるいは20μl、水50μlを含む溶液の中に酵母フィターゼ酵素溶液 10μlを最終的に加え100μlの反応液とした。ペプシン溶液の代わりに10mM HCl溶液20μlを加えたものをコントロールとした。37℃で反応を行い、0、30、60、90、120分後に反応液をそれぞれ4μlずつ、200μlの5mM H2SO4溶液に加え反応を止めた。この液 160μlに発色液を40μl 加え、655nmでの吸光度を測定した。解析は次のような方法で実施した。横軸に反応時間、縦軸に活性(吸光度)をプロットし、各反応液における吸収度の上昇の勾配、それらのコントロールに対する比をそれぞれ計算し、その比の値をペプシン耐性値とした。値が大きいほど耐性が高いと評価される。 The pepsin resistance test was performed by the following method. Yeast phytase enzyme solution in a solution containing 10 μl of the above-prepared food suspension, 0.4 μM CH 3 COONa-acetate buffer pH 3.0 10 μl, pepsin solution (7320 U / ml 10 mM HCl) 0, 10, or 20 μl, 50 μl water 10 μl was finally added to make a 100 μl reaction solution. As a control, 20 μl of 10 mM HCl solution was added instead of pepsin solution. The reaction was carried out at 37 ° C., and after 0, 30, 60, 90, and 120 minutes, 4 μl each of the reaction solution was added to 200 μl of 5 mM H 2 SO 4 solution to stop the reaction. 40 μl of the coloring solution was added to 160 μl of this solution, and the absorbance at 655 nm was measured. The analysis was performed by the following method. The reaction time was plotted on the horizontal axis, and the activity (absorbance) was plotted on the vertical axis. The slope of the increase in absorbance in each reaction solution and the ratio of these to the control were calculated, and the value of the ratio was defined as the pepsin resistance value. The higher the value, the higher the resistance.

ペプシン10μlと20μlの結果を酵母フィターゼの値を100としたときの相対値で表7に示す。   The results for 10 μl and 20 μl of pepsin are shown in Table 7 as relative values when the value of yeast phytase is 100.

Figure 2006136314
Figure 2006136314

これらの結果から、いずれの改変フィターゼも酵母フィターゼに比べ、ペプシン耐性が向上していることが確認できた。   From these results, it was confirmed that any modified phytase had improved pepsin resistance compared to yeast phytase.

[試験例2]
次に、上記改変体の組合せ効果を検討するために、胃内を想定した環境下で、すなわち、飼料と消化酵素(ペプシン)存在下での本発明で見出した改変体に含まれる置換部位を少なくとも2箇所以上含む改変体(36G09、43C03、改変体146H06、135E05、136D06)のペプシン耐性を評価した。その結果を表8に示す。
[Test Example 2]
Next, in order to examine the combined effect of the above-mentioned modified forms, the substitution site contained in the modified form found in the present invention in an environment assuming the stomach, that is, in the presence of feed and digestive enzyme (pepsin) The pepsin resistance of the variants (36G09, 43C03, variants 146H06, 135E05, 136D06) containing at least two or more sites was evaluated. The results are shown in Table 8.

Figure 2006136314
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その結果、新たに構築した置換部位を少なくとも2箇所以上含む改変体(36G09、43C03、135E05、136D06、146H06)はすべて、単一の置換部位からなる改変体(改変体82、改変体85、改変体292、改変体301、改変体342、改変体429)と同様に、酵母フィターゼに比し、ペプシン耐性の向上していることが確認でき(表8)、本発明で見出した改変体を構成する置換部位の組合せが可能であることが判明した。特に、改変体135E05と改変体136D06および改変体146H06は、酵母フィターゼに比べペプシン耐性値が大きく(表8)、ブタの胃内での安定性の向上が期待されるものであった。   As a result, all the variants (36G09, 43C03, 135E05, 136D06, 146H06) that contain at least two newly constructed substitution sites all consist of a single substitution site (variant 82, variant 85, modification). It can be confirmed that pepsin resistance is improved as compared to yeast phytase (Table 8), as in the case of the body 292, the modified body 301, the modified body 342, and the modified body 429). It has been found that combinations of substitution sites are possible. In particular, the modified body 135E05, the modified body 136D06, and the modified body 146H06 had higher pepsin resistance values than the yeast phytase (Table 8), and were expected to improve the stability in the stomach of pigs.

本発明の改変フィターゼを家畜飼料に配合して使用することで、高機能化に伴う施用量の低減化ができ、結果として飼料に占めるフィターゼ費用のコストダウンが可能となる。つまり、これは効果および経済性に優れた高機能飼料添加酵素を提供することとなる。   By using the modified phytase of the present invention in a livestock feed, it is possible to reduce the application amount accompanying the increase in functionality, and as a result, the cost of phytase occupying the feed can be reduced. That is, this provides a highly functional feed additive enzyme excellent in effect and economy.

本発明は、さらに、豚の胃内での安定性を向上が期待できる改変フィターゼを創製する方法を提供するものであり、フィターゼを始めとする胃内で作用する他の飼料添加酵素の高機能化に広く応用することが可能であり、飼料添加酵素を高機能化させる基本的な方法を提供するものである。   The present invention further provides a method for creating a modified phytase that can be expected to improve the stability in the stomach of pigs, and is a high function of other feed additive enzymes that act in the stomach including phytase. The present invention can be widely applied to the production of feed, and provides a basic method for enhancing the function of a feed additive enzyme.

酵母フィターゼのpH3.5前後での予測静電ポテンシャル。酵母フィターゼの立体モデルにpH3.5前後での予測静電ポテンシャルを示したもの。フィターゼの原子を黒で、プラス電荷の領域を灰色で示した。Predicted electrostatic potential of yeast phytase around pH 3.5. A three-dimensional model of yeast phytase showing the predicted electrostatic potential around pH 3.5. The phytase atom is shown in black and the positively charged region is shown in gray. 改変フィターゼ発現プラスミド(p82-1EX)の構築法。構築法の詳細は実施例2に記載した。pPHY36は酵母フィターゼ遺伝子を有するプラスミド、pNNPH60Iは酵母フィターゼ遺伝子発現プラスミド、p82-1は改変フィターゼ遺伝子を有するプラスミド、p82-1EXは改変フィターゼ遺伝子発現プラスミド、AOD Pはアルコールオキシダーゼ遺伝子のプロモーター、AOD Tはアルコールオキシダーゼ遺伝子のターミネーターをそれぞれ示す。Construction method of modified phytase expression plasmid (p82-1EX). Details of the construction method are described in Example 2. pPHY36 is a plasmid having a yeast phytase gene, pNNPH60I is a yeast phytase gene expression plasmid, p82-1 is a plasmid having a modified phytase gene, p82-1EX is a modified phytase gene expression plasmid, AOD P is a promoter of an alcohol oxidase gene, and AOD T is Each terminator of the alcohol oxidase gene is shown. 酵母フィターゼのpH安定性を示すグラフである。図中、横軸はpH処理時間を、縦軸はフィターゼ活性を示す。白丸印はpH3.0での、米印はpH3.5での、黒三角印はpH4.0での処理した場合の活性の経時変化を示す。活性の測定は、実施例1に示した方法を用いて測定した。It is a graph which shows the pH stability of yeast phytase. In the figure, the horizontal axis represents pH treatment time, and the vertical axis represents phytase activity. White circles indicate changes in activity over time when pH 3.0, rice marks at pH 3.5, and black triangles indicate pH 4.0. The activity was measured using the method shown in Example 1. 酵母フィターゼのペプシン耐性を示すグラフである。図中、横軸はペプシン処理時間を、縦軸はフィターゼ活性の相対値を示す。白三角印はpH4.0でペプシンを作用させた場合の活性の経時変化を、黒三角印はpH4.0でペプシンなしで作用させた場合のフィターゼ活性の経時変化をそれぞれ示す。It is a graph which shows the pepsin resistance of yeast phytase. In the figure, the horizontal axis represents pepsin treatment time, and the vertical axis represents the relative value of phytase activity. The white triangle mark shows the time course of activity when pepsin is applied at pH 4.0, and the black triangle mark shows the time course of phytase activity when it is acted at pH 4.0 without pepsin.

Claims (34)

シュワニオミセス属酵母フィターゼを改変することによって得られる、胃内での安定性が向上する改変フィターゼ。   A modified phytase obtained by modifying Schwaniomyces genus yeast phytase, which improves the stability in the stomach. 改変により至適pHが酸性側にシフトしたことを特徴とする請求項1に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to claim 1, wherein the optimum pH is shifted to the acid side by modification. 改変によりペプシン耐性が向上したことを特徴とする請求項1に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to claim 1, wherein pepsin resistance is improved by modification. シュワニオミセス属酵母フィターゼのアミノ酸配列が配列番号2に示したアミノ酸配列である請求項1〜3の何れか一項に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to any one of claims 1 to 3, wherein the amino acid sequence of Schwaniomyces yeast phytase is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. シュワニオミセス属酵母フィターゼを構成する酸性アミノ酸のうちの少なくとも一つを他のアミノ酸に置換することにより創製される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to any one of claims 1 to 4, which is created by substituting at least one of the acidic amino acids constituting Schwaniomyces yeast phytase with another amino acid. 酸性アミノ酸が配列番号2に記載のアミノ酸配列の第429残基目のアスパラギン酸である請求項5に記載の改変フィターゼ。   6. The modified phytase according to claim 5, wherein the acidic amino acid is aspartic acid at the 429th residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. 他のアミノ酸が、アスパラギンである請求項6に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to claim 6, wherein the other amino acid is asparagine. シュワニオミセス属酵母フィターゼを構成するアミノ酸のうち少なくとも一つを塩基性アミノ酸に置換することにより創製される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to any one of claims 1 to 4, which is created by substituting at least one of the amino acids constituting Schwaniomyces yeast phytase with a basic amino acid. 塩基性アミノ酸がリジン又はアルギニンである、請求項8に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to claim 8, wherein the basic amino acid is lysine or arginine. シュワニオミセス属酵母フィターゼを構成するアミノ酸のうち少なくとも一つをヒスチジンに置換することにより創製される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to any one of claims 1 to 4, which is created by substituting at least one of the amino acids constituting the Schwaniomyces yeast phytase with histidine. 置換されるアミノ酸が、配列番号2に記載のアミノ酸配列の第292残基目のセリンである請求項8〜10の何れか一項に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to any one of claims 8 to 10, wherein the amino acid to be substituted is serine at the 292nd residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. シュワニオミセス属酵母フィターゼを構成するアミノ酸の少なくとも一つを他のアミノ酸を置換することでpH3.5前後の静電ポテンシャルにおけるプラス電荷が弱められたことを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載の改変フィターゼ。   The positive charge in the electrostatic potential around pH 3.5 is weakened by substituting at least one amino acid constituting Schwaniomyces yeast phytase with another amino acid. The modified phytase according to any one of the above. 置換されるアミノ酸が配列番号2に記載のアミノ酸配列の第82残基目のセリンである請求項12記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to claim 12, wherein the amino acid to be substituted is serine at the 82nd residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. 第82残基目に置換により導入される他のアミノ酸がグルタミン酸又はアスパラギン酸である請求項13に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to claim 13, wherein the other amino acid introduced by substitution at the 82nd residue is glutamic acid or aspartic acid. 置換されるアミノ酸が配列番号2に記載の第85残基目のセリンである請求項12に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to claim 12, wherein the amino acid to be substituted is serine at the 85th residue as shown in SEQ ID NO: 2. 第85残基目に置換により導入される他のアミノ酸がグルタミン酸又はアスパラギン酸
である請求項15に記載の改変フィターゼ。
The modified phytase according to claim 15, wherein the other amino acid introduced by substitution at the 85th residue is glutamic acid or aspartic acid.
置換されるアミノ酸が配列番号2に記載のアミノ酸配列の第301残基目のヒスチジンである請求項12に記載の改変フィターゼ。     The modified phytase according to claim 12, wherein the amino acid to be substituted is histidine at the 301st residue in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. 第301残基目に置換により導入される他のアミノ酸がタイロシンである請求項17に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to claim 17, wherein the other amino acid introduced by substitution at the 301st residue is tylosin. 置換されるアミノ酸が配列番号2に記載の第342残基目のヒスチジンである請求項12に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to claim 12, wherein the amino acid to be substituted is histidine at the 342nd residue in SEQ ID NO: 2. 第342残基目に置換により導入される他のアミノ酸がグルタミン酸又はアスパラギン酸である請求項19に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to claim 19, wherein the other amino acid introduced by substitution at the 342nd residue is glutamic acid or aspartic acid. 配列番号2に記載のフィターゼのアミノ酸配列の第82残基目、第85残基目、第292残基目、第301残基目、第342残基目、および第429残基目から選択された少なくとも2つ以上のアミノ酸を他のアミノ酸に置換することにより創製される請求項1〜4のいずれか一項に記載の改変フィターゼ。   Selected from the 82nd, 85th, 292th, 301th, 342th, and 429th residues of the amino acid sequence of the phytase set forth in SEQ ID NO: 2 The modified phytase according to any one of claims 1 to 4, which is created by substituting at least two or more amino acids with other amino acids. 置換により導入されるアミノ酸残基が、配列番号2に記載のフィターゼのアミノ酸配列の第82残基目はグルタミン酸又はアスパラギン酸であり、第85はグルタミン酸又はアスパラギン酸であり、第292残基は、リジン、アルギニン又はヒスチジンであり、301残基目はタイロシンであり、第342残基目はグルタミン酸又はアスパラギン酸であり、第429残基目はアスパラギンである請求項21に記載の改変フィターゼ。   The amino acid residue introduced by substitution is glutamic acid or aspartic acid at the 82nd residue in the amino acid sequence of phytase shown in SEQ ID NO: 2, 85th is glutamic acid or aspartic acid, and the 292nd residue is The modified phytase according to claim 21, which is lysine, arginine or histidine, the 301st residue is tylosin, the 342nd residue is glutamic acid or aspartic acid, and the 429th residue is asparagine. 置換により導入されるアミノ酸残基が、配列番号2に記載のフィターゼの第342残基目はグルタミン酸であり、第429残基目はアスパラギンである請求項21に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to claim 21, wherein the amino acid residue introduced by substitution is glutamic acid at the 342nd residue and asparagine at the 429th residue of the phytase shown in SEQ ID NO: 2. 置換により導入されるアミノ酸残基が、配列番号2に記載のフィターゼの第292残基はリジンであり、342残基目はグルタミン酸であり、第429残基目はアスパラギンである請求項21に記載の改変フィターゼ。   The amino acid residue introduced by substitution is lysine at 292th residue of phytase shown in SEQ ID NO: 2, glutamic acid at 342th residue, and asparagine at 429th residue. Modified phytase. 置換により導入されるアミノ酸残基が、配列番号2に記載のフィターゼのアミノ酸配列の第292残基はリジンであり、301残基目はタイロシンである請求項21に記載の改変フィターゼ。   The modified phytase according to claim 21, wherein the amino acid residue introduced by substitution is lysine at the 292th residue of the amino acid sequence of the phytase shown in SEQ ID NO: 2 and tylosin at the 301st residue. 置換により導入されるアミノ酸残基が、配列番号2に記載のフィターゼの第292残基はリジンであり、301残基目はタイロシンであり、第342残基目はグルタミン酸である請求項21に記載の改変フィターゼ。   The amino acid residue introduced by substitution is lysine in residue 292 of phytase described in SEQ ID NO: 2, tylosin in residue 301, and glutamic acid in residue 342. Modified phytase. 置換により導入されるアミノ酸残基が、配列番号2に記載のフィターゼの第292残基はリジンであり、301残基目はタイロシンであり、第429残基目はアスパラギンである請求項21に記載の改変フィターゼ。   The amino acid residue introduced by substitution is lysine at residue 292 of phytase described in SEQ ID NO: 2, tylosin at residue 301, and asparagine at residue 429. Modified phytase. 請求項1〜27の何れか一項に記載の改変フィターゼをコードする遺伝子。   A gene encoding the modified phytase according to any one of claims 1 to 27. 部位特異的改変により配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するフィターゼの機能改変を実施し、その結果胃内pHでの安定性が向上した改変フィターゼを創製する方法。   A method for performing a functional modification of a phytase having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 by site-specific modification, thereby creating a modified phytase with improved stability at gastric pH. 部位特異的改変により配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するフィターゼの機能改変を実施し、その結果至適pHが酸性側にシフトした改変フィターゼを創製する方法。   A method for performing a functional modification of a phytase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 by site-specific modification, and as a result, creating a modified phytase having an optimum pH shifted to the acid side. 部位特異的改変により配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するフィターゼの機能改変を実施し、その結果ペプシン耐性が向上した改変フィターゼを創製する方法。   A method of performing functional modification of a phytase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 by site-specific modification, and as a result, creating a modified phytase with improved pepsin resistance. 配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するフィターゼにおける酸性アミノ酸を減らすことを特徴とする請求項29〜31の何れか一項に記載の方法。   32. The method according to any one of claims 29 to 31, wherein acidic amino acids in the phytase having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 are reduced. 配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するフィターゼにおける塩基性アミノ酸を増やすことを特徴とする請求項29〜31の何れか一項に記載の方法。   32. The method according to any one of claims 29 to 31, wherein the basic amino acid in the phytase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is increased. 配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するフィターゼにおけるpH3.5前後の静電ポテンシャルにおけるプラス荷電を弱めることにより改変フィターゼを創製する請求項29〜33の何れか一項に記載の方法。   34. The method according to any one of claims 29 to 33, wherein the modified phytase is created by attenuating a positive charge at an electrostatic potential around pH 3.5 in the phytase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
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