JP2007300914A - カンジダ・アンタークティカ由来リパーゼbを細胞表層に提示する酵母 - Google Patents
カンジダ・アンタークティカ由来リパーゼbを細胞表層に提示する酵母 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007300914A JP2007300914A JP2007069277A JP2007069277A JP2007300914A JP 2007300914 A JP2007300914 A JP 2007300914A JP 2007069277 A JP2007069277 A JP 2007069277A JP 2007069277 A JP2007069277 A JP 2007069277A JP 2007300914 A JP2007300914 A JP 2007300914A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- calb
- yeast
- amino acid
- sequence
- residue
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
【解決手段】カンジダ・アンタークティカ由来リパーゼB(CALB)を細胞表層に提示し、かつリパーゼ活性を示し得る酵母。酵母に提示されるCALBは、特定の塩基配列の−7位のアラニン残基から317位のプロリン残基までのアミノ酸配列からなるポリペプチドまたは該アミノ酸配列の特定部位のアミノ酸が置換されたポリペプチドを含む。酵母の細胞表層CALBは、熱安定性が高く、高いリパーゼ活性を有する。上記酵母を用いて乳酸およびアルコールから乳酸エステルを製造する方法。
【選択図】なし
Description
配列表の配列番号2の−7位のアラニン残基から317位のプロリン残基までのアミノ酸配列において、
(1)−2位のリジン残基および/または−1位のアルギニン残基が他のアミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(2)308位のリジン残基および/または309位のアルギニン残基が他のアミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなるポリペプチド、または
(3)−2位のリジン残基および/または−1位のアルギニン残基が他のアミノ酸に置換され、かつ308位のリジン残基および/または309位のアルギニン残基が他のアミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなるポリペプチドである。
配列表の配列番号2の−7位のアラニン残基から317位のプロリン残基までのアミノ酸配列において、
(1)−2位および−1位がそれぞれリジン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド;
(2)−2位および−1位がそれぞれアラニン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド;
(3)308位および309位がそれぞれリジン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド;
(4)308位および309位がそれぞれアラニン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド;
(5)−2位および−1位がそれぞれリジン残基であり、かつ308位および309位がそれぞれリジン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド;
(6)−2位および−1位がそれぞれアラニン残基であり、かつ308位および309位がそれぞれリジン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド;
(7)−2位および−1位がそれぞれリジン残基であり、かつ308位および309位がそれぞれアラニン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド;および
(8)−2位および−1位がそれぞれアラニン残基であり、かつ308位および309位がそれぞれアラニン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド。
上記酵母の存在下で、アルコールおよび乳酸を反応させる工程
を含む。
本発明によるカンジダ・アンタークティカ由来リパーゼB(CALB)は、例えば、配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列を有する酵素あるいはその変異体であり得る。このCALBの成熟体は、例えば、配列表の配列番号2の1位のロイシンから317位のプロリン残基までの317アミノ酸のアミノ酸配列からなり、そしてプロペプチドは、−7位のアラニン残基から−1位のアルギニン残基までの7アミノ酸のアミノ酸配列からなる。細胞表層の提示のためには、プロペプチドおよび成熟体をコードする塩基配列を発現させ得るようにプラスミドに含めることが望ましい。
CALBを細胞表層に提示する酵母(以下、単に「表層提示酵母」ともいう)は、上記DNAを酵母細胞に導入することにより得られる。「DNAの導入」とは、細胞の中にDNAを導入し、発現させることを意味する。DNAの導入には、形質転換、形質導入、トランスフェクション、コトランスフェクション、エレクトロポレーションなどの方法がある。酵母細胞への導入の場合、具体的には、例えば、酢酸リチウムを用いる方法、プロトプラスト法などがある。
カンジダ・アンタークティカ由来リパーゼB(CALB)は、水溶系および有機溶媒系の両方において高い活性や安定性を保ち、また、その基質特異性として高い立体選択性やエナンチオ選択性を有する。したがって、本発明の酵母は、様々なキラル化合物の不斉合成、エステル化合物の分解および合成反応、エステル交換反応、重合反応などの触媒として適用可能である。
本研究では以下の菌株を使用した:
大腸菌(Escherichia coli)DH5α[F-,ψ80dlac ZΔM15,Δ(lac ZYA-argF)U169, deoR, recA1, endA1, hsdR17(rk-mk+), phoA, supE44,λ-, thi-1, gyrA96, relA1]
酵母サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)MT8-1(MATa, ade, his3, leu2, trp1, ura3)。
以下の培地は、一部を除いて全試薬を蒸留水に溶解した後、オートクレーブ滅菌(121℃、15分)した。また、寒天培地の作製には2%(w/v)の寒天末(ナカライ特級)を用いた。
1%(w/v)バクトトリプトン(DIFCO);0.5%(w/v)酵母エキス(DIFCO);1%(w/v)NaCl(ナカライ特級)を有する。オートクレーブ後60℃まで冷ました後、50mg/lアンピシリンナトリウム(明治製菓)を加えた。アンピシリンが添加されたLB培地を、以下「LBA」ともいう。
1%(w/v)酵母エキス;1%(w/v)バクトペプトン(DIFCO);2%(w/v)D-(+)-グルコース(ナカライ特級)を有する。
0.67%(w/v)DIFCOTM Yeast nitrogen base w/o amino acids(DIFCO)および2%(w/v)グルコースを有する。トリブチリンや大豆油を含むプレートの作製は、SDC培地(2%(w/v)カザミノ酸(DIFCO)を含むSD培地である)と、乳化剤として、1%(w/v)胆汁末とを加えた後、オートクレーブした。60℃まで冷ましてから、0.2%トリブチリン(和光純薬)または0.2%大豆油(和光純薬)、50mg/lアンピシリンナトリウムを混合し、ソニケーションにより十分に溶解させ撹拌した後、ペトリ皿に均等に分注した。
20mg/l 硫酸アデニン脱水物(和光純薬)
20mg/l ウラシル(和光純薬)
100mg/l L-ロイシン(和光純薬)
20mg/l L-ヒスチジン一塩酸塩一水和物(ナカライ)
20mg/l L-トリプトファン(ナカライ)。
2%(w/v)トリプトン;0.5%(w/v) 酵母エキス;10mM NaCl;2.5mM KCl;10mM MgSO4;10mM MgCl2;および20mM グルコースを有する。
本実施例では目的に応じて、以下のポリメラーゼを使い分けてPCRを行った。
反応液組成(50μlあたり)は、滅菌水37μl;10×バッファー(製造者の指示書による)5μl;2mM dNTPs 5μl;プライマー1(100pmol/μl)1μl;プライマー2(100pmol/μl)1μl;およびKOD Dash(登録商標)1μlである。
反応液組成(50μlあたり)は、滅菌水37μl;10×バッファー(製造者の指示書による)5μl;2mM dNTPs 5μl;25mM MgSO4 2μl;プライマー1(100pmol/μl)1μl;プライマー2(100pmol/μl)1μl;テンプレートDNA 1μl(1〜10ng);およびKOD Plus(登録商標)1μlである。
インサートDNAやメガプライマーを調製する場合、PCR反応後、電気泳動で増幅産物のバンドを確認した後、Quantum Prep(登録商標)PCR Kleen Spin Column(BIO-RAD)を用いて精製した。精製はプロトコールに従った。
DNAの制限酵素処理は、以下のような反応液中で行った。反応液組成(20μlあたり)は、DNA 1〜2μg;10×バッファー2μl;制限酵素1μl;滅菌水(全体で20μlとする)であった。反応バッファーや反応温度は、個々の制限酵素に最適なものを選択し、処理を行った。反応時間は2時間以上で行った。反応バッファーは、以下の通りである:10×Highバッファー(TOYOBO)[10mM Tris-HCl(pH7.5)、10mM MgCl2、1mM DTT];10×Lowバッファー(TOYOBO)[50mM Tris-HCl(pH7.5)、10mM MgCl2、100mM NaCl、1mM DTT]。
クイックチェンジ法は、ライゲーション操作を必要としない、非常に簡便な変異導入法である。これは、Stratagene社でもQuikChange(登録商標)II Site-Directed Mutagenesis Kitなどで、キット化されている。その方法は、3つの段階からなる。1段階目はプラスミド全体をテンプレートとしたポリメラーゼ反応、2段階目はDpnIによるテンプレートプラスミドの除去、および3段階目は大腸菌の形質転換である。
大腸菌の形質転換は、塩化カルシウム法により行った。手順は以下の通りである:プラスミド溶液2μl(10ngを標準とする)にCompetent high DH5α(TOYOBO)50μlを添加;氷上に30分放置;42℃で1分間ヒートショック;氷上に3分放置;SOC培地300μlに添加;37℃で1時間放置;LBAプレートに適量を植菌;37℃で16時間放置;形質転換された大腸菌のコロニーを取得。
大腸菌からのプラスミド抽出(ミニプレップ)は、Quantum Prep(登録商標)Plasmid Miniprep Kit(Bio-Rad)を用いて製造者のプロトコルに従って行った。以下にその手順を示す:LB液体培地に100mg/mlアンピシリンナトリウム水溶液7μlを添加;LBAプレート上の大腸菌のシングルコロニーを植菌;160分-1、37℃で終夜インキュベート;3000rpmで室温にて10分間遠心分離;ペレットを再懸濁溶液200μl中に入れてボルテックス;パスツールピペットで懸濁液を1.5mlエッペンドルフチューブに移し替え;溶解溶液250μl中で転倒懸濁;中和溶液250μlを添加し、転倒懸濁;14000rpmで室温にて5分間遠心分離;上清をスピンフィルターに注入;Quantum Matrix 200μlを添加し、ピペッティングで混和;14000rpmで室温にて1分間遠心分離;洗浄緩衝液500μlを添加;14000rpmで室温にて1分間遠心分離;洗浄緩衝液500μlを添加;14000rpmで室温にて2分間遠心分離;スピンフィルターを新しい1.5mlエッペンドルフチューブに移動;TE(pH8.0)100μlを添加;14000rpmで室温にて1分間遠心分離;プラスミドDNAを取得。
酵母の形質転換は、EZ-Yeast Transformation Kit(Q-BIO gene)を用いて製造者のプロトコルに従って行った。以下にその手順を示す:酵母をYPD10mlに植菌;300分-1、30℃で終夜インキュベート;1.5mlエッペンドルフチューブに500μlずつ移し替え;3000rpmで室温にて3分間遠心分離;ペレットをEZ Transformation solution 125μl中にピペッティングで混和;プラスミドDNA 2μgを添加し、ピペッティングで混和;キャリアDNA 5μlを添加し、ピペッティングで混和;ボルテックス;42℃にて30分間放置;適当量をSD寒天培地に植菌し、30℃にて2〜3日放置;形質転換された酵母のコロニーを取得。
アガロース2gを200mlのTAE溶液(Tris 48g;EDTA・2Na 174mg;酢酸 1.14ml;蒸留水(全体で1000mlとする))に入れ、電子レンジで沸騰させ溶かした後、型に流し入れ、冷やして1%アガロースゲルを作った。DNA溶液に6×Loading Dye(TOYOBO)を適量添加した。それをアガロースゲルにアプライし、ミニゲル泳動槽i-Mupid(コスモバイオ)を用い100Vで電気泳動を行った。泳動後のゲルを臭化エチジウム(EtBr)溶液で10分間染色した。その後、脱イオン水に移し替え、10分間脱色を行った。UVサンプル撮影画像サーバーシステムKYT-101(TOYOBO)を用い、ゲル内のDNAにUVを照射し、DNAを発色させた。必要に応じて、写真を撮影した。
アガロースゲル中の目的となるDNAが含まれる領域を、剃刀を用いて切り出した。そして、できる限り小さな断片にした。チューブにカラムGenEluteTM MINUS EtBr SPIN COLUMNS(SIGMA)をセットした後、100μlの蒸留水を添加し、15000rpmで5秒間遠心分離し、プレウォッシュした。新しいチューブにカラムを移し替えて、そこにアガロースゲル断片を入れた。15000rpmで10秒間遠心分離して、約50μlのDNA溶液を得た。
PCR産物を制限酵素で処理して調製したインサートDNAは、Ligation high(TOYOBO)によって同じ制限酵素で処理したベクターDNAと連結させた。下に示した反応液中で、16℃で2時間以上反応させた。これを塩化カルシウム法によってDH5αに導入した。
DNAの塩基配列は、以下のようにして決定した。まず、Big Dye(登録商標)Terminator v3.1 Cycle Sequencing Standard Kit(Applied Biosystems)を用いてターミネーター反応を起こした。反応液組成は、滅菌水(全体で20μlとする);5×バッファー(製造者の指示書による)2μl;Big Dye(登録商標)Terminator 3μl;プライマー(100pmol/μl)3.2μl;およびテンプレートDNA(200〜500ng)であった。反応サイクルは、96℃ 2分;96℃ 10秒、50℃ 5秒、および60℃ 4分を18サイクル;60℃ 2分;ならびに4℃ ∞であった。ターミネーター反応終了後、ABI PRISMTM 310 Genetic Analyzer(Applied Biosystems)によって解析した。
少量の培養液(OD600=2.5〜3.0を1mlに相当する量)を3000rpmで5分間遠心分離し、細胞を集めた。上清を捨て、1mlのPBS緩衝液(10×PBS緩衝液(ニッポンジーン))で洗浄した後、再び同条件で遠心分離した。上清を捨てた後、1mlの3.7%(w/v)ホルムアルデヒド/PBS緩衝液に懸濁し、室温にて1.5時間静置した。3000rpmで5分間遠心分離し、再び細胞を集めた。そして、1mlのPBS緩衝液での洗浄を3回行った。細胞を300μlの1%(w/v)仔ウシ血清アルブミン(ナカライ)/PBS緩衝液に再懸濁し、室温にて30分間静置した。ブロッキング終了後の溶液300μlに一次抗体FLAG抗体(SIGMA)を1μl添加した。軽く混合した後、室温にて1.5時間静置した。3000rpmで5分間遠心分離し、再び細胞を集めた。そして、1mlのPBS緩衝液で洗浄した後、300μlのPBS緩衝液に再懸濁した。その溶液に二次抗体Alexa FluorTM488-結合ヤギ抗マウスIgG(Molecular Probes)を1μl添加した。軽く混合した後、室温にて1.5時間静置した。3000rpmで5分間遠心分離し、再び細胞を集めた。そして、1mlのPBS緩衝液で洗浄した後、30μlのPBS緩衝液に再懸濁した。蛍光フィルターU-MNIBA2(Olympus)を備えた顕微鏡IX71(Olympus)で、この懸濁液中の酵母細胞を観察した。
酵母に発現させたリパーゼのリパーゼ活性およびエステラーゼ活性をいくつかの方法を用いて測定した。活性測定に用いるリパーゼ提示酵母は、10ml SDC-W液体培地で2日間培養した後、100mM Tris-HCl緩衝液(pH7.4)で3回洗浄した後、100mM Tris-HCl緩衝液(pH7.4)で懸濁し、OD600=3.0に調整した。
トリブチリンまたは大豆油を含むプレートアッセイに、直接コロニーを添加することで、酵母のコロニーの周辺に生じるハロの確認を行った。細胞表層に活性のあるリパーゼが発現されていれば、培地中の基質を分解するので、濁った色のプレートがくっきりと透明に変化する。プレート上のコロニーの周りの色の変化を見ることにより、酵素活性の有無を確認した。
以下に示す手順で、表層提示リパーゼのエステラーゼ活性を測定した:p−ニトロフェニルエステル2.5mMを調製;0.5% Triton X-100を含む0.05Mリン酸カリウム(pH 6.5)を添加;ソニケーションにより完全に乳化;30℃にて3分間プレインキュベート;基質溶液0.5mLに等量の酵素溶液(酵母)を加えて反応開始;30℃にて10分間インキュベート;アセトン1mL加えて反応停止;12000gで5分間遠心分離;上澄み200μlを96穴プレートに回収;λ405nmの吸光度を測定し、バックグランドとの差を取って活性値とした。
蛍光基質フルオレセインジアセテートおよびフルオレセインジブチレートをそれぞれ2mgスクリュー管に計りとり、N,N-ジメチルホルアミドを500μl加えてピペッティングにより溶解させ、100mM Tris-HCl緩衝液(pH7.4)9.5mlに懸濁した。基質溶液と菌体溶液とを各100μlずつ96穴プレート中で混合し、Fluoroscan Ascent Fluorometer(Labsystems OY, Helsinki)で遊離フルオレセインの蛍光を測定した。
サンプル16μlとSDS-PAGEサンプルバッファー(60mM Tris-HCl(pH6.8);25%(w/v)グリセロール;2%(w/v)SDS;14.4mMメルカプトエタノール;0.1%ブロモフェノールブルー;dH2O)4μlとを混合し、3分間煮沸した後、10%ポリアクリルアミドゲルにアプライした。電気泳動バッファー(25mM Tris;192mMグリシン;0.1%(w/v)SDS;蒸留水)を使用し、150Vで70分間電気泳動を行った。泳動後のゲルを蒸留水に浸して5分後に水を交換する操作を3回行って、脱塩した。その後、ゲルをSimplyBlueTM SafeStrain(Invitrogen)に浸し、室温で1時間揺らしながら染色した。最後に、100mlの蒸留水に約1時間浸し、ゲルを洗浄した。
カンジダ・アンタークティカCBS 6678株由来のCALBをコードする遺伝子を、神戸大学大学院自然科学研究科から、Flo1pによる細胞表層提示用プラスミドpWIFS-pmCALBの形で譲り受けた。このプラスミドは、UPR-ICLプロモーター、Flo1pのN末端領域、マルチクローニングサイト、UPR-termに加えて、栄養要求性マーカーとしてTRP1、酵母の複製起点2μm、大腸菌複製起点ColE1、アンピシリン耐性AmprがあるカセットベクターpWIFSに、カンジダ・アンタークティカCBS 6678株由来のプロペプチドを含むCALBをコードする遺伝子を挿入したことにより作出されている。
プロペプチドを含むCALB遺伝子をクローニングするために、プライマーCALB-BglII-f1(配列番号3)およびCALB-XhoI-r1(配列番号4)を設計した。テンプレートDNAにpWIFS-pmCALB、プライマーにCALB-BglII-f1およびCALB-XhoI-r1を用いて、カンジダ・アンタークティカCBS 6678株由来のCALB遺伝子をPCRによりクローニングした。その生成物を、PCR Kleen Columnを用いて精製し、アガロース電気泳動で目的の位置にバンドが見られたことを確認した。
DNAシーケンサーを用いて、完成したプラスミドDNAのCALB遺伝子付近の塩基配列を読んだ。その結果、PCRで増幅した領域の塩基配列が正しく挿入されていることが分かった。
グリシンおよびセリンで構成されるリンカー配列をコードする遺伝子として、合成オリゴヌクレオチドLinker18-F(配列番号5)およびLinker18-R(配列番号6)を設計した。pCAS-CALBを制限酵素XhoIと10×Highバッファーを用いて切断した。このベクターとリンカー配列をコードする合成オリゴヌクレオチドとをXhoIサイトで結合し、完成したプラスミドをpCAS-R-CALBと命名した。
pCAS-R-CALBのCALBのC末端およびリンカー配列(アミノ酸配列を配列番号7に示す)のDNA塩基配列を、DNAシーケンサーを用いて読み取り、リンカー配列の挿入を確認した。
CALBを表層に提示させた際の確認のために、タグとして一般的に用いられるFLAG配列を、クイックチェンジ法により挿入した。FLAG配列挿入のために、プライマーCALB-FLAG-f1(配列番号8)およびCALB-FLAG-r1(配列番号9)を設計した。テンプレートDNAにpCAS-R-CALB、プライマーにCALB-FLAG-f1およびCALB-FLAG-r1を用いたPCRにより、クイックチェンジを行い、FLAG配列を挿入した。完成したプラスミドをpCAS-FLAGR-CALBと命名した。このプラスミドの模式図を図1に示す。図1に示されるとおり、プロペプチドを含むCALBをコードする遺伝子を、表層提示用プラスミドに含めることができた。
pCAS-FLAGR-CALBのCALBのC末端、リンカー配列、およびFLAG配列のDNA塩基配列を、DNAシーケンサーを用いて読み取り、FLAG配列の挿入を確認した。これにより、CALBのC末端、FLAG、およびリンカー配列の順で正しく挿入されていることが分かった。
カンジダ・アンタークティカCBS 6678株由来のCALB配列は、データベース上で公開されているカンジダ・アンタークティカLF 058株由来のCALB配列とは遺伝子配列上やや異なっており、アミノ酸配列では以下に示す計7箇所の変異が導入されていた:A25T、A28T、S31T、G46Q、A89T、N97R、V286I。これらの変異が導入されたままのCALB配列を含むプラスミドを導入した酵母においては、リパーゼ活性は高くなかった。
クイックチェンジ法により変異導入したCALBの塩基配列を、DNAシーケンサーを用いて決定した。この塩基配列は、配列表の配列番号1に記載の通りである。これにより、全ての部位のアミノ酸において、カンジダ・アンタークティカLF 058株由来CALB配列に正しく修正されていることを確認した。この修正されたCALBのアミノ酸配列は、配列番号2に記載の通りである(−7位のアラニンから317位のプロリンまでのアミノ酸配列)。以下、この修正されたアミノ酸配列を有するプロペプチドを含むCALBを「野生型CALB」という場合がある。
(2−1.野生型CALBのC末端リジン−アルギニン部位の改変)
CALBのC末端付近には、酵母の内在型プロテアーゼであるKEX2プロテアーゼによって認識され得るリジン−アルギニンが続く部位が存在する。酵母サッカロマイセス・セレビシエにおいてCALBが細胞表層に発現されるまでの過程で、KEX2プロテアーゼによる切断を受けた場合、CALBは正しく提示されないと考えられる。
CALBは、7アミノ酸で構成されるプロペプチドが成熟化に関連していると推測されている。プロペプチドのC末端のリジン−アルギニン部位の残基がKEX2型のプロテアーゼにより切断されて、CALBは正しくフォールディングされると考えられている。実際に、X線結晶構造解析による結果からも、成熟体CALBにはプロペプチドが欠損していることが分かる。しかし、7アミノ酸からなる非常に短いペプチドが、どのようにしてタンパク質の活性化に関わっているのかについては不明である。酵母サッカロマイセス・セレビシエでのCALBの発現の際には、プロペプチドのC末端のリジン−アルギニン部位の残基に対して、酵母の内在性プロテアーゼが作用するかどうかは明らかではなく、また、CALBの活性化にどのような影響を与えるかについても明らかではない。
CALBのC末端付近に、リジン−アルギニンで続くKEX2プロテアーゼによる認識部位が存在するが、カンジダ・アンタークティカでは、成熟化の際にこの部位は切断されずに発現すると考えられている。そこで、酵母内在性のプロテアーゼによるCALBのC末端310位以降の8残基の欠損についての影響を調べた。
作製した全てのCALB変異体について、変異導入部位の周辺領域の塩基配列をDNAシーケンサーによって読み取り、正しく変異導入されていることを確認した。
コントロールとして、非特許文献24の記載に基づいて、Rhizopus oryzae由来リパーゼ(ROL)細胞表層提示プラスミドを調製した。本プラスミドは、野生型ROL(以下、「wtROL」ともいう。単に「ROL」とのみ表記する場合もある)を酵母細胞表層に提示させ得る。
別のコントロールプラスミドとして、リパーゼを含まない細胞表層提示プラスミドpCAS−Cを調製した。細胞表層提示用カセットベクターpCASは、それ自体を酵母に導入してもフレームシフトにより細胞表層にα−アグルチニンは提示されない。そこで、pCASのマルチクローニングサイトにシトシンを一塩基導入してフレームを合わせるために、pCASを鋳型として、プライマー(配列番号30および配列番号31)を用いて、KOD Dash(登録商標)(TOYOBO)にてPCRを行った。得られたプラスミドpCAS−Cは、グルコアミラーゼ遺伝子の分泌シグナルをコードする配列、制限酵素SacII、BglII、NcoI、XhoIが認識できる21塩基対からなるマルチクローニング部位、さらにα−アグルチニンのC末端から320アミノ酸をコードする配列を含む。本プラスミドは、7アミノ酸からなるポリペプチドがN末端に付加されたα−アグルチニンのC末領域を酵母細胞表層に提示させ得る。
さらに別のコントロールプラスミドとして、非表層提示プラスミドpMW1を調製した。pMW1は、T. Kanaiら、Appl. Microbiol. Biotechnol., 1996年, 44巻, 759-765頁の記載に基づいて調製した。簡単に述べると、pRS404(Stratagene)のAatII部位に、2μmDNAを含むpMT34(+3)(M. Tajimaら、Yeast, 1985年, 1巻, 67-77頁)の2.14kbpのEcoRI−EcoRIフラグメントを挿入し、pMW1を得た。
作製した全てのCALB表層発現用プラスミドDNAを酵母サッカロマイセス・セレビシエMT8-1株に形質転換し、CALB表層提示酵母を創製した。上記比較例1から3で調製したプラスミドも同様に、サッカロマイセス・セレビシエMT8-1株に形質転換し、それぞれ野生型ROL(wtROL)表層提示酵母、pCAS−C組換え酵母(リパーゼを含まない表層提示プラスミドを導入した酵母)、およびpMW1組換え酵母(非表層提示プラスミドを導入した酵母)を創製した。
CALB表層発現用プラスミドが導入された酵母の細胞表層にCALBが発現および提示されていることを確認するために、免疫蛍光顕微鏡観察を行った。上記実施例3で創製した、野生型CALBを含むpCAS-FLAGR-CALBで形質転換した酵母サッカロマイセス・セレビシエMT8-1株の蛍光顕微鏡写真を図2の下側に示す。対応する位相差像を図2の上側に示す。これらの写真を合わせて検討したところ、CALB表層発現用プラスミドを導入した酵母では、細胞の表層部分に蛍光が観察された。したがって、CALB表層発現用プラスミドを酵母に導入すると、発現されるCALBが細胞表層に提示されることが示された。
(5−1.ハロアッセイによるリパーゼ活性の確認)
表層提示CALBの活性の有無を確認するために、プレートを用いたハロアッセイによる評価を行った。まず、野生型CALB表層提示酵母(wtCALB)、野生型ROL表層提示酵母(wtROL)、pCAS−C組換え酵母、およびpMW1組換え酵母について、0.2%トリブチリンを添加したSDC培地(図3)および0.2%大豆油を添加したSDC培地(結果は示さず)で行った。野生型CALB表層提示酵母および野生型ROL表層提示酵母ではハロが形成されたが、pCAS−C組換え酵母、およびpMW1組換え酵母ではハロの形成がなかった。続いて、野生型CALB表層提示酵母、CALB変異体であるproR7K、proR7K/R309K、proK6A/R7A、proK6A/R7A/R309K表層提示酵母、およびpCAS−C組換え酵母を、0.2%トリブチリンを添加したSDC培地で試験した(図4)。野生型CALB(wt)およびすべてのCALB変異体の表層提示酵母において、ハロの検出が確認された。pCAS−Cでは、ハロは検出されなかった。
酵母の生育段階による、酵母細胞表層に提示されるCALBの発現量の変化を調べるために、生育時期ごとに活性を測定した。酵母を30℃でSDC-W液体培地中で生育させ、細胞密度をOD600で測定することにより、生育を確認した。活性測定に用いる基質として、炭素数4のアシル基の付いたp−ニトロフェニルエステルであるp−ニトロフェニルブチレートを選択した。図5は、野生型CALB表層提示酵母およびpCAS−Cの培養中の細胞増殖の経時変化を示し、そして図6は、野生型CALB表層提示酵母およびpCAS−Cの培養中のリパーゼ活性の経時変化を示す(ともに、菱形が野生型CALBを表し、四角がpCAS−Cを表す)。その結果、CALB表層提示酵母は、40時間前後で対数期から定常期に入ることが分かった(図5)。図5および図6を合わせて検討すると、CALB表層提示酵母のリパーゼ活性の値は、対数期後半から定常期以降にかけて、ほとんど大きな変化がないことが分かった。
構築した種々のCALB変異体の活性を、p−ニトロフェニルブチレートおよびフルオレセインジエステルを用いて測定した。図7は、p−ニトロフェニルブチレートを用いて測定した野生型CALBおよびCALB変異体のリパーゼ活性を示し、そして図8は、フルオレセインジエステルを用いて測定した野生型CALBおよびCALB変異体のリパーゼ活性を示す。CALBのプロペプチドを欠損させた変異体またはリンカーペプチドに置換した変異体は、野生型に比べて活性が低かった。一方、プロペプチドのC末端リジン−アルギニン部位の残基の変異体では、やや活性が上昇していた。このように、プロペプチドがCALBの活性に非常に重要であることが分かった。
表層提示CALBの基質特異性を調べるために、基質として炭素数2から18までのアシル基を有するp−ニトロフェニルエステルを用いて活性測定を行った。中鎖長の基質に対して特異性が高いことが分かっている表層提示ROLと比較した。基質溶液中、OD600=5の酵素表層提示酵母を30℃にて5分間反応させた後、405nmでの吸光度を測定し、リパーゼ活性を求めた。この結果を図9に示す。図9では、各アシル鎖長において、左側のバーが野生型CALBを表し、右側のバーが野生型ROLを表す。図9から、野生型CALBは、野生型ROLに比較して短い鎖長(C2〜C6)を有する基質に対して反応性が高いことが分かった。
CALBは、一般的なリパーゼに比べて安定性が高いことが知られている。CALBの固定化酵素であるNovozyme435は、極めて安定性が高く、有機溶媒中においても高い活性を示す。有機溶媒中あるいは高温条件下での触媒反応(例えば、エステル合成反応)に用いる場合、リパーゼの安定性が極めて重要である。
凍結乾燥した野生型CALB表層提示酵母10mgを、水で飽和したヘプタン中にエタノール0.1Mおよび乳酸0.3Mを含む反応液2mlに添加し、250rpmで振盪しながら50℃にて100時間反応させた。なお、反応液は、反応を開始してから72時間後にモレキュラーシーブス3A(和光純薬工業株式会社)に供し、さらに反応を続けた。リパーゼを含まない表層提示プラスミドを導入した酵母であるpCAS−C組換え酵母をコントロールとして使用した。
カラム:ODS−W 5C18−MS−II(ナカライテスク株式会社)
溶離液 A:0.1%(v/v)トリフルオロ酢酸水溶液
B:メタノール
A:B=8:2(v/v)で使用
流速 1.0ml/分
温度 40℃
検出器UV 210nm
注入量:10μl。
Claims (5)
- 配列表の配列番号2の−7位のアラニン残基から317位のプロリン残基までのアミノ酸配列からなるカンジダ・アンタークティカ由来リパーゼB(CALB)またはその変異体を細胞表層に提示する酵母。
- 前記変異体が、
配列表の配列番号2の−7位のアラニン残基から317位のプロリン残基までのアミノ酸配列において、
(1)−2位のリジン残基および/または−1位のアルギニン残基が他のアミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(2)308位のリジン残基および/または309位のアルギニン残基が他のアミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなるポリペプチド、または
(3)−2位のリジン残基および/または−1位のアルギニン残基が他のアミノ酸に置換され、かつ308位のリジン残基および/または309位のアルギニン残基が他のアミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなるポリペプチドである、
請求項1に記載の酵母。 - 前記変異体が、以下からなる群から選択される、請求項2に記載の酵母:
配列表の配列番号2の−7位のアラニン残基から317位のプロリン残基までのアミノ酸配列において、
(1)−2位および−1位がそれぞれリジン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド;
(2)−2位および−1位がそれぞれアラニン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド;
(3)308位および309位がそれぞれリジン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド;
(4)308位および309位がそれぞれアラニン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド;
(5)−2位および−1位がそれぞれリジン残基であり、かつ308位および309位がそれぞれリジン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド;
(6)−2位および−1位がそれぞれアラニン残基であり、かつ308位および309位がそれぞれリジン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド;
(7)−2位および−1位がそれぞれリジン残基であり、かつ308位および309位がそれぞれアラニン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド;および
(8)−2位および−1位がそれぞれアラニン残基であり、かつ308位および309位がそれぞれアラニン残基であるアミノ酸配列からなるポリペプチド。 - 乳酸エステルの製造方法であって、
請求項1から3のいずれかに記載の酵母の存在下で、アルコールおよび乳酸を反応させる工程
を含む、方法。 - 前記アルコールがエタノールである、請求項4に記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007069277A JP5438259B2 (ja) | 2006-04-13 | 2007-03-16 | カンジダ・アンタークティカ由来リパーゼbを細胞表層に提示する酵母 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006111321 | 2006-04-13 | ||
JP2006111321 | 2006-04-13 | ||
JP2007069277A JP5438259B2 (ja) | 2006-04-13 | 2007-03-16 | カンジダ・アンタークティカ由来リパーゼbを細胞表層に提示する酵母 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007300914A true JP2007300914A (ja) | 2007-11-22 |
JP5438259B2 JP5438259B2 (ja) | 2014-03-12 |
Family
ID=38835415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007069277A Active JP5438259B2 (ja) | 2006-04-13 | 2007-03-16 | カンジダ・アンタークティカ由来リパーゼbを細胞表層に提示する酵母 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5438259B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008092849A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Kobe Univ | 高活性リパーゼbを細胞表層に有する高活性アーミング酵母及びその製造方法並びに高活性リパーゼb |
US8252577B2 (en) | 2008-04-30 | 2012-08-28 | Bio-Energy Corporation | Microorganism that displays biotin on cell surface |
US8759044B2 (en) | 2011-03-23 | 2014-06-24 | Butamax Advanced Biofuels Llc | In situ expression of lipase for enzymatic production of alcohol esters during fermentation |
US8765425B2 (en) | 2011-03-23 | 2014-07-01 | Butamax Advanced Biofuels Llc | In situ expression of lipase for enzymatic production of alcohol esters during fermentation |
CN114058526A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-18 | 广西科学院 | 一种细胞表面展示碱性脂肪酶的酿酒酵母工程菌及其制备方法和使用方法 |
WO2022176960A1 (ja) * | 2021-02-18 | 2022-08-25 | 国立大学法人北海道大学 | 担子菌由来の新規な高機能性リパーゼの利用 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001505042A (ja) * | 1996-05-17 | 2001-04-17 | イーストマン ケミカル カンパニー | アスコルビン酸、2―ケト―l―グロン酸及び2―ケト―l―グロン酸のエステルの製造のための酵素的方法 |
CN1594585A (zh) * | 2004-06-25 | 2005-03-16 | 河北工业大学 | 溶剂相中酶催化合成乳酸乙酯的方法 |
JP2005538711A (ja) * | 2002-09-13 | 2005-12-22 | コリア リサーチ インスティチュート オブ バイオサイエンス アンド バイオテクノロジー | 酵母表面提示ベクターを利用して改良型酵素活性を有するリパーゼをスクリーニングする方法及びそのリパーゼ |
-
2007
- 2007-03-16 JP JP2007069277A patent/JP5438259B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001505042A (ja) * | 1996-05-17 | 2001-04-17 | イーストマン ケミカル カンパニー | アスコルビン酸、2―ケト―l―グロン酸及び2―ケト―l―グロン酸のエステルの製造のための酵素的方法 |
JP2005538711A (ja) * | 2002-09-13 | 2005-12-22 | コリア リサーチ インスティチュート オブ バイオサイエンス アンド バイオテクノロジー | 酵母表面提示ベクターを利用して改良型酵素活性を有するリパーゼをスクリーニングする方法及びそのリパーゼ |
CN1594585A (zh) * | 2004-06-25 | 2005-03-16 | 河北工业大学 | 溶剂相中酶催化合成乳酸乙酯的方法 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
JPN6012018465; J Biosci Bioeng., 2005年, 第99巻, 87-94ページ * |
JPN6012018466; KATO M et al., Preparation of a whole-cell biocatalyst of mutated Candida antarctica lipase B (mCALB * |
JPN6012065817; Biotechnol Lett., 1997年, 第19巻, 315-317ページ * |
JPN6012065819; Pol J Food Nutr Sci., 2003年, 第12/53巻, 3-8ページ * |
JPN6012065820; 化学工学会年会研究発表講演要旨集, 2007年2月19日, 第72巻, 415ページ * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008092849A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Kobe Univ | 高活性リパーゼbを細胞表層に有する高活性アーミング酵母及びその製造方法並びに高活性リパーゼb |
US8252577B2 (en) | 2008-04-30 | 2012-08-28 | Bio-Energy Corporation | Microorganism that displays biotin on cell surface |
US8759044B2 (en) | 2011-03-23 | 2014-06-24 | Butamax Advanced Biofuels Llc | In situ expression of lipase for enzymatic production of alcohol esters during fermentation |
US8765425B2 (en) | 2011-03-23 | 2014-07-01 | Butamax Advanced Biofuels Llc | In situ expression of lipase for enzymatic production of alcohol esters during fermentation |
WO2022176960A1 (ja) * | 2021-02-18 | 2022-08-25 | 国立大学法人北海道大学 | 担子菌由来の新規な高機能性リパーゼの利用 |
CN114058526A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-18 | 广西科学院 | 一种细胞表面展示碱性脂肪酶的酿酒酵母工程菌及其制备方法和使用方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5438259B2 (ja) | 2014-03-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101768225B1 (ko) | 트리코데르마에서의 카탈라아제 발현 | |
KR101952469B1 (ko) | 변경된 점성 표현형을 갖는 사상균 | |
EP3119891B1 (en) | Means and methods for itaconic acid production | |
JP5438259B2 (ja) | カンジダ・アンタークティカ由来リパーゼbを細胞表層に提示する酵母 | |
RU2652913C2 (ru) | Новые варианты глюкозооксидазы | |
AU2015266724B2 (en) | Increasing lipid production in oleaginous yeast | |
JP2001505403A (ja) | エステラーゼ | |
US7247463B2 (en) | Enzymes with lipase/acyltransferase activity, nucleic acids encoding the same and methods of use thereof | |
Moussa et al. | Expression of recombinant staphylokinase in the methylotrophic yeast Hansenula polymorpha | |
CN107475268B (zh) | 来源于木霉的脂肪酶基因及其相关产品与应用 | |
KR20120027354A (ko) | D-락트산 탈수소효소 활성을 갖는 폴리펩티드, 그 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드, 및 d-락트산의 제조 방법 | |
CN101993861A (zh) | 羧酸酯酶的重组表达 | |
CN108239648B (zh) | 高效表达米黑根毛霉脂肪酶的方法 | |
JP2024508555A (ja) | ヒアルロン酸加水分解酵素を効率的に発現する遺伝子及びその発現方法 | |
JP2021521821A (ja) | 粘性が低下した表現型を含む糸状菌株 | |
KR102004003B1 (ko) | 변경된 점성 표현형을 갖는 사상균 | |
KR20200138420A (ko) | 단백질 정제의 신규한 방법 | |
JPH11290078A (ja) | 細胞表層にリパーゼを有する酵母並びにその利用 | |
CN108251401B (zh) | 脂肪酶及其应用 | |
US8940510B2 (en) | Spray dried microbes and methods of preparation and use | |
EP2371963A1 (en) | Protein production in filamentous fungi | |
Kim et al. | Constitutive overexpression of Pseudoalteromonas carrageenovora arylsulfatase in E. coli fed-batch culture | |
KR20200098424A (ko) | 유전자 총법을 이용한 미세조류의 교정 방법 | |
RU2728240C1 (ru) | Способ получения секретируемой полностью функциональной фосфолипазы А2 в дрожжах Saccharomyces cerevisiae, белок-предшественник для осуществления этого способа (варианты) | |
CN108103045B (zh) | 脂肪酶及其应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091224 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20091224 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120417 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120611 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121218 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130212 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20130212 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20130627 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131029 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131113 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131210 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131213 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5438259 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D04 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |