JP2007061017A - 麦芽飲料老化臭原因遺伝子及びその利用 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明にかかる麦芽飲料老化臭原因遺伝子は、9−/13−PHLタンパク質をコードする遺伝子である。それゆえ、当該遺伝子の発現抑制や、当該遺伝子への変異導入がなされた植物においては、9−/13−PHLタンパク質の発現量を低下させたり、9−/13−PHLタンパク質の活性を低下させたりすることができる。それゆえ、そのような上記植物として、オオムギを用いれば、9−/13−PHL活性の低い麦芽を提供することができる。このような麦芽は、老化臭が低減された麦芽飲料の製造に用いることができる。
【選択図】 なし
Description
まず、本発明を完成させるに至るまでの背景について説明する。
本発明にかかる遺伝子は、麦芽飲料老化臭原因遺伝子であって、具体的には、9−/13−HPL活性を有するタンパク質をコードする遺伝子である。
本発明にかかる遺伝子を取得する方法(又は遺伝子の生産方法)は、特に限定されるものではないが、例えば、ディファレンシャルスクリーニング(サブトラクションクローニング)を利用する方法を挙げることができる。この方法では、公知の技術に従って、試験管内での直接的ハイブリダイゼーションを繰り返し、目的のcDNA(本発明にかかる遺伝子)を濃縮すればよい。
本発明にかかるタンパク質は、麦芽飲料における老化臭の原因物質の生成に関与するタンパク質であって、具体的には、9−/13−HPL活性を有するタンパク質である。
本発明にかかるタンパク質を取得する方法(又はタンパク質の生産方法)は、特に限定されるものではないが、まず、本発明にかかるタンパク質を含有する生物学的試料(例えば、細胞、組織、生物個体等)などから単純精製する方法を挙げることができる。
本発明にかかる組換え発現ベクターは、上記(a)又は(b)に記載のタンパク質をコードする本発明の遺伝子を含むものである。例えば、cDNAが挿入された組換え発現ベクターが挙げられる。組換え発現ベクターの作製には、プラスミド、ファージ、又はコスミドなどを用いることができるが特に限定されるものではない。また、作製方法も公知の方法を用いて行えばよい。
本発明にかかる形質転換体は、本発明にかかる遺伝子が導入された形質転換体、すなわち、上記<6>の項に記載の組換え発現ベクターが導入された形質転換体である。ここで、「遺伝子が導入された」とは、公知の遺伝子工学的手法(遺伝子操作技術)により、対象細胞(宿主細胞)内に発現可能に導入されることを意味する。また、上記「形質転換体」とは、細胞・組織・器官のみならず、生物個体を含む意味である。
(8−1.9−/13−HPL活性の低い植物)
本発明にかかる遺伝子の利用の一形態として、9−/13−HPL活性の低い植物、当該植物の利用について、以下説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
植物を、本発明にかかる遺伝子発現を操作するように、又は本発明にかかる遺伝子の構造を改変するように設計された種々の核酸分子を用いて形質転換することができる。本実施形態には、上述した本発明にかかる改変型タンパク質をコードする遺伝子を用いた形質転換も含まれる。なお、形質転換方法や、形質転換に用いる植物材料については、上記<7>項で例示したものを適宜用いればよい。
本発明にかかる遺伝子を、キメラRNA/DNAオリゴヌクレオチドを用いる部位特異的突然変異誘発の標的とすることができる。これらのキメラRNA/DNAオリゴヌクレオチドは、植物細胞(Zhuら、1999, Proc. Natl. Acad. Sci. 96: 8768-8773; 及びBeethamら、1999, Proc. Natl. Acad. Sci. 96: 8774-8778)及び哺乳動物細胞(Yoonら、1999, Proc. Natl. Acad. Sci. 93: 2071-2076)において所望の位置に突然変異を導入できることが知られている。なお、キメラRNA/DNAオリゴヌクレオチドは、上記<7>項で例示した形質転換方法や、植物材料を用いて形質転換することができる。
9−/13−HPL活性が低下した植物は、当該植物において、本発明にかかる遺伝子のアンチセンス鎖を発現させることによっても実現することができる。アンチセンス核酸配列を含有する発現ベクターを用いた形質転換は、上記<7>項で例示した形質転換方法を用いて行うことができる。
植物に内在する本発明にかかる遺伝子の発現の抑制は、本発明にかかる遺伝子(標的遺伝子)のドミナントネガティブの形質を有する遺伝子を植物へ形質転換することによっても達成することができる。本発明において「ドミナントネガティブの形質を有するタンパク質をコードするDNA」とは、該DNAを発現させることによって、植物体が本来もつ内在性の本発明にかかる遺伝子がコードするタンパク質の活性を消失もしくは低下させる機能を有するタンパク質をコードするDNAのことを指す。
内在性の本発明にかかる遺伝子の発現の抑制は、本発明にかかる遺伝子(標的遺伝子)配列と同一もしくは類似した配列を有するDNAの形質転換によってもたらされる共抑制によっても達成され得る。「共抑制」とは、植物に標的内在性遺伝子と同一若しくは類似した配列を有する遺伝子を形質転換により導入すると、導入する外来遺伝子および標的内在性遺伝子の両方の発現が抑制される現象のことをいう。共抑制の機構の詳細は明らかではないが、植物においてはしばしば観察される(Curr. Biol., 7:R793, 1997; Curr. Biol., 6:810, 1996)。例えば、本発明にかかる遺伝子が共抑制された植物体を得るためには、本発明にかかる遺伝子若しくはこれと類似した配列を有するDNAを発現できるように作製したベクターDNAを目的の植物へ形質転換し、得られた植物より生育が抑制された植物を選択すればよい。共抑制に用いる遺伝子は、標的遺伝子と完全に同一である必要はないが、少なくとも70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上(例えば、95%以上)の配列の同一性を有する。配列の同一性は、従来公知の方法で決定することができる。
化学的突然変異原である公知な化合物で種子などを処理することによっても、9−/13−HPL活性が低下した植物を生産することができる。上記化学的突然変異原としては、アジ化ナトリウム(NaN3)、メタンスルホン酸エチル(EMS)、アジドグリセロール(AG、3−アジド−1,2−プロパンジオール)、メチルニトロソ尿素(MNU)、及びマレイン酸ヒドラジド(MH)などが例示できる。また、UV照射を用いてもよい。
内在性遺伝子の発現の抑制は、さらに、標的遺伝子配列と同一もしくは類似した配列を逆位反復に配置したDNAの形質転換によってもたらされるRNA干渉によっても達成されうる。「RNA干渉」とは、植物に標的内在性遺伝子と同一若しくは類似した配列を逆位反復に配置したDNAを形質転換により導入すると、外来DNAに由来する2本鎖RNAが発現し、標的遺伝子の発現が抑制される現象のことをいう。RNA干渉の機構としては、第1段階として、標的遺伝子のmRNAと導入配列由来の2本鎖RNAが複合体を形成し会合した配列をプライマーとして相補的なRNAが合成される。第2段階として、内在性RNaseによってこの複合体が断片化される。第3段階として、20〜30塩基対に断片化した2本鎖RNAが二次的なRNA干渉のシグナルとして機能することによって再び、内在性の標的遺伝子のmRNAを分解すると考えられている(Curr. Biol., 7:R793, 1997; Curr. Biol., 6:810, 1996)。なお、形質転換法は、上述したように、宿主の種類に応じて、最適な方法を選択すればよい。
トランスポゾン遺伝子を変異原として利用し、所望の植物等において、トランスポゾンタグ系統を作出することができる。このようにして、作出したトランスポゾンタグ系統から、本発明にかかるタンパク質の発現量が低下した植物や、活性が低下した植物を選抜することにより、9−/13−HPL活性の低い植物を作出することができる。
(ii)脂肪酸ヒドロペルオキシドの減少量を紫外吸光で測定する方法では、以下の計算式によって酵素活性を算出する。
なお、上記方法による検出限界は、分解生成物(アルデヒド類)の生成量を測定する方法では0.1mU/gであり、脂肪酸ヒドロペルオキシドの減少量を紫外吸光で測定する方法では1nkat/gである。
本発明の飲料の製造方法は、上述した本発明にかかる形質転換体、または上記(8−1)に例示した植物を用いていればよく、その他の具体的な構成は特に限定されるものではない。すなわち、製造する飲料に応じて、当該飲料の製造方法として、従来公知の方法を用いればよい。また、上記飲料も特に限定されるものではないが、麦芽飲料であることが好ましい。上記麦芽飲料には、先に例示した麦芽飲料が含まれる。
糖化工程は、麦芽を含む原料を糖化させることにより糖化液を得る工程である。本発明で用いられる麦芽は、9−/13−HPL活性の低いオオムギから製造された麦芽、すなわちHPL活性の低い麦芽である。具体的には、酵素活性が2mU/g以下、より好ましくは0.1mU/g以下、又は5nkat/g以下、より好ましくは1nkat/g以下である麦芽が好ましい。また、このような麦芽はオオムギに水分と空気とを十分に与えて発芽させ、乾燥して幼芽を取り除いたものであることが好ましい。麦芽は麦汁製造に必要な酵素源であると同時に糖化の原料として主要な澱粉源となる。また、麦芽を焙燥することにより、麦芽飲料特有の香味と色素とを付与することができる。例えば、オオムギを浸麦度40〜45%まで浸麦した後、10〜20℃で3〜6日間発芽させ、これを焙煎することによって目的の麦芽を得ることができる。
麦汁煮沸工程は、糖化液を濾過して得られる麦汁にホップを添加し、その混合物を煮沸する工程である。上記糖化液におけるホップの含有量は好ましくは0.5〜3.0g/Lの範囲内であり、また、当該混合物の煮沸時間は好ましくは90〜120分間である。これにより、麦芽飲料特有の香りと苦味とが付与され、また、麦芽の酵素の働きが止められる。
冷却工程では、麦汁煮沸工程後の麦汁(熱麦汁)を、所定の温度まで冷却する。冷却された麦汁は、その後、発酵工程に供される。この冷却工程においては、熱麦汁を通常15℃以下まで冷却することが好ましい。
発酵工程では、冷却工程後の麦汁に酵母を添加して、麦汁を発酵させることにより発酵液が得られる。発酵工程で用いられる酵母は、麦汁内の糖分を代謝してアルコールや炭酸ガス等を産生するもの(いわゆるアルコール発酵を行う酒類酵母)であれば特に制限されず、具体的には、サッカロミセス・セレビシエ、サッカロミセス・ウバルム等が挙げられる。
熟成工程における条件は特に制限されないが、例えば密閉タンク等に貯蔵して貯蔵温度−5〜3℃で30〜90日間貯蔵することにより残存エキスの再発酵と熟成とを好適に行うことができる。
また、濾過条件についても特に制限されないが、濾過助剤として珪藻土、PVPP(ポリビニルポリピロリドン)、シリカゲル、セルロースパウダー等を用いて濾過を行う。濾過された麦芽発泡飲料はタンク詰め、たる詰め、瓶詰め、缶詰め等されて市場に出荷される。
本発明にかかる遺伝子の一つであるHvHPL2は、遺伝マーカーとしても利用可能である。具体的には、塩基配列中に、オオムギ染色体の塩基配列中に存在する塩基置換を含んでいるオリゴヌクレオチドは、遺伝マーカーとして利用することができる。したがって、オオムギ染色体上のHvHPL2遺伝子領域において、上記のようなオリゴヌクレオチドを設計すれば、当該オリゴヌクレオチドを遺伝マーカーとして利用することができる。このような遺伝マーカーは、マッピング用の遺伝マーカー群や特定の遺伝子の単離、および品種改良等の用途に用いることができる。
まず、本発明者らが既に単離に成功していたイネ由来のOsHPL1遺伝子およびOsHPL2遺伝子と、イネ由来のAOS遺伝子(OsAOS1遺伝子およびOsAOS2遺伝子)とにおいて、一次構造を詳細に解析した。その結果、ヘム結合部位の配列は両者の間では保存されているが、その他の領域は両者の間では明確に異なることが分かった。
プライマー2:5’-GGAAGCTTGCTACTACTATAGTCACTCGGCCC-3’(配列番号12)
次に、上記平滑末端処理した断片をpUC118のHincII部位にクローニング後、大腸菌発現ベクターpRSETA(インビトロジェン)のBamHI−HindIIIにサブクローニングした。これをpRSETA−HvHPL2と命名した。なお、これらのプラスミドは、大腸菌内で、N末端に以下のアミノ酸配列からなる36残基のタグペプチドを付加したタンパク質を合成する。
次に、pRSETA−HvHPL2をBL21 (DE3) pLysSに形質転換した。大腸菌内生産および組換えタンパク質のアフィニティー精製は以下の方法に従った。形質転換株を100mlのLB培地で16℃の条件で前培養し、OD600が0.7に到達した時点で、終濃度2mMとなるようにイソプロピル−β−チオガラクトピラノシドを添加した。同じ条件でさらに16時間培養し、その後細胞を遠心分離によって回収した。細胞に10mlの10mM Tris−HCl(pH7.2)、0.1% Tween20、1mM β−メルカプトエタノールに懸濁し、−80℃で凍結し、融解した後、100Uの DNase I(ニッポンジーン) を添加した。25℃、10分間インキュベートした後に、サンプルを4℃、10分間、10000×gの条件で遠心分離を行い、上清を大腸菌ライセートとして用いた。タンパク質濃度は、Bio-Rad protein assay (Bio-Rad)を用いて測定した。このようにして得られた大腸菌ライセートの一部を利用して、酵素機能の解析を行った。
Claims (13)
- 以下の(a)又は(b)に記載のタンパク質をコードすることを特徴とする遺伝子。
(a)配列番号1に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質。
(b)配列番号1のアミノ酸配列において、1個又は数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ9−/13−脂肪酸ヒドロペルオキシドリアーゼ活性を有するタンパク質。 - 配列番号2に示される塩基配列をオープンリーディングフレーム領域として有することを特徴とする遺伝子。
- 配列番号2に示される塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下でハイブリダイズし、かつ9−/13−脂肪酸ヒドロペルオキシドリアーゼ活性を有するタンパク質をコードすることを特徴とする遺伝子。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の遺伝子にコードされることを特徴とするタンパク質。
- 以下の(a)又は(b)に記載のタンパク質。
(a)配列番号1に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質。
(b)配列番号1のアミノ酸配列において、1個又は数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ9−/13−脂肪酸ヒドロペルオキシドリアーゼ活性を有するタンパク質。 - 請求項4又は5に記載のタンパク質のアミノ酸配列に変異が導入されることによって、9−/13−脂肪酸ヒドロペルオキシドリアーゼ活性が欠損している、又は比活性が減少していることを特徴とする改変型タンパク質。
- 請求項6に記載の改変型タンパク質をコードすることを特徴とする遺伝子。
- 請求項1〜3、又は7のいずれか1項に記載の遺伝子を含むことを特徴とする組換え発現ベクター。
- 請求項1〜3、又は7のいずれか1項に記載の遺伝子又は請求項8に記載の組換え発現ベクターを導入してなることを特徴とする形質転換体。
- 請求項6に記載の改変型タンパク質を含むことを特徴とする植物。
- 飲料の製造方法において、請求項9に記載の形質転換体、又は請求項10に記載の植物を原材料として用いることを特徴とする飲料の製造方法。
- 上記飲料が麦芽飲料であることを特徴とする請求項11に記載の飲料の製造方法。
- 請求項11又は12に記載の飲料の製造方法を含む方法によって製造されることを特徴とする飲料。
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