JP2008178305A - Immobilized phospholipid-metabolizing enzyme treated by surfactant and method for producing functional phospholipid using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、界面活性剤により処理された固定化リン脂質代謝酵素およびこれを用いる機能性リン脂質の製造方法に関する。より詳細には、固定化リン脂質代謝酵素は、リン脂質代謝酵素を細胞表層に提示する細胞(特に酵母)あるいは担体に固定化されたリン脂質代謝酵素であり得る。 The present invention relates to an immobilized phospholipid metabolizing enzyme treated with a surfactant and a method for producing a functional phospholipid using the same. More specifically, the immobilized phospholipid metabolizing enzyme can be a cell (particularly yeast) that presents the phospholipid metabolizing enzyme on the cell surface or a phospholipid metabolizing enzyme immobilized on a carrier.
リン脂質は重要な生体成分の1つであり、自然界に広く存在することが確認されている。リン脂質は、その分子内に、2本の長鎖脂肪酸からなる疎水性部位とリン酸エステルからなる親水性(極性)部位とを有する。脂肪酸としては、鎖長や不飽和結合数の異なるラウリン酸、オレイン酸、ドコサヘキサエン酸などが挙げられ、そして極性基としては、コリン基、エタノールアミン基、イノシトール基、セリン基などが挙げられる。各部位の構造が異なるリン脂質は、それぞれ特有の生理活性や機能を有し、食品、化粧品、工業製品、医薬品などの種々の分野への応用が期待できる。そのため、目的の分子構造を有するリン脂質を効率的に生産するための技術開発が極めて重要な課題となる。 Phospholipids are one of the important biological components and have been confirmed to exist widely in nature. The phospholipid has in its molecule a hydrophobic site composed of two long-chain fatty acids and a hydrophilic (polar) site composed of a phosphate ester. Examples of the fatty acid include lauric acid, oleic acid and docosahexaenoic acid having different chain lengths and numbers of unsaturated bonds, and examples of the polar group include a choline group, an ethanolamine group, an inositol group, and a serine group. Phospholipids having different structures at each site have specific physiological activities and functions, and can be expected to be applied to various fields such as foods, cosmetics, industrial products, and pharmaceuticals. Therefore, technical development for efficiently producing phospholipids having the target molecular structure is an extremely important issue.
現在、リン脂質の工業生産用原料としては、主に大豆が使用されている。具体的には、大豆油の精製工程より発生する副産物(油滓)を利用し、低純度リン脂質が大量生産されている。しかしながら、大豆や卵黄などの天然由来のリン脂質から、目的の構造を有する機能性リン脂質を生産することは、抽出や精製工程が複雑である上に回収量が少ないことから、工業生産には適していない。 Currently, soybean is mainly used as a raw material for industrial production of phospholipids. Specifically, low-purity phospholipids are mass-produced by using by-products (oil cake) generated from the refinement process of soybean oil. However, the production of functional phospholipids with the desired structure from naturally derived phospholipids such as soybeans and egg yolk is complicated by the extraction and purification process and the amount recovered is small. Not suitable.
従来、図1に示すリン脂質の各部位に作用する酵素群(リン脂質代謝酵素)を用いて、安価なリン脂質原料を目的の構造へと改変する研究が行われてきた(非特許文献1〜3)。例えば、リン脂質の疎水性部位を他の脂肪酸に置換する反応をエステル交換反応、および極性部位を置換する反応をリン酸基転移反応とそれぞれ呼び、これらの反応は、リン脂質代謝酵素、リン脂質原料、および置換する脂肪酸(あるいは極性基)を特定の有機溶媒に溶解させて行われる。 Conventionally, studies have been conducted to modify an inexpensive phospholipid raw material into a target structure using a group of enzymes (phospholipid metabolizing enzymes) acting on each part of the phospholipid shown in FIG. 1 (Non-patent Document 1). ~ 3). For example, the reaction of substituting the hydrophobic part of phospholipids with other fatty acids is called transesterification, and the reaction of substituting polar parts is called transphosphorylation. These reactions are called phospholipid metabolizing enzymes, phospholipids. It is carried out by dissolving the raw material and the fatty acid to be substituted (or polar group) in a specific organic solvent.
通常、リン脂質代謝酵素は、微生物の培養液に含まれる酵素を精製・濃縮・固定化・回収することによって得られる。しかし、複雑なプロセスを経るため、設備コスト、ランニングコストが非常に高くなるという欠点を有する。
本発明者らは、以前の研究で、目的酵素であるリパーゼを酵母の細胞表層に生産・固定(提示)させるためのベクター系を開発している(特許文献1および非特許文献4)。そこで、本発明は、リン脂質代謝酵素を細胞表層に提示する酵母を全細胞触媒として用いた機能性リン脂質生産系の開発を目的とした。 In the previous studies, the present inventors have developed a vector system for producing and fixing (presenting) the target enzyme lipase on the cell surface of yeast (Patent Document 1 and Non-Patent Document 4). Accordingly, the object of the present invention is to develop a functional phospholipid production system using yeast that presents phospholipid metabolizing enzymes on the cell surface as a whole cell catalyst.
一般に酵母などの微生物は水に対する親和性が高く、エステル合成に頻繁に用いるヘキサンなどの疎水性有機溶媒中で分散させることは困難であると考えられる。そのため、細胞表層に局在する酵素と溶媒中の基質との接触を妨げ、生産性の低下を引き起こす。したがって、リン脂質代謝酵素表層提示酵母を機能性リン脂質の合成反応に適用するためには、有機溶媒に対する細胞の親和性を付与し、表層のリパーゼと基質とを効率的に接触させる必要がある。 In general, microorganisms such as yeast have a high affinity for water, and it is considered difficult to disperse them in a hydrophobic organic solvent such as hexane which is frequently used for ester synthesis. For this reason, contact between the enzyme localized on the cell surface and the substrate in the solvent is hindered, resulting in a decrease in productivity. Therefore, in order to apply the surface-displaying yeast of the phospholipid metabolizing enzyme to the synthesis reaction of functional phospholipid, it is necessary to impart cell affinity to the organic solvent and to efficiently contact the surface lipase with the substrate. .
本発明は、有機溶媒に可溶な界面活性剤でリン脂質代謝酵素表層提示酵母細胞の表層を処理し、高い反応性を有する酵母を機能性リン脂質の合成に利用できることを確認することによって完成された。また、イオン交換樹脂を担体として用いる固定化されたリン脂質代謝酵素に対しても、同様の処理が適用可能であることも明らかにした。 The present invention is completed by treating the surface layer of a phospholipid-metabolizing enzyme surface-presenting yeast cell with a surfactant soluble in an organic solvent, and confirming that yeast having high reactivity can be used for the synthesis of functional phospholipids. It was done. It was also clarified that the same treatment can be applied to an immobilized phospholipid metabolizing enzyme using an ion exchange resin as a carrier.
本発明は、界面活性剤により処理された固定化リン脂質代謝酵素を提供する。 The present invention provides an immobilized phospholipid metabolizing enzyme treated with a surfactant.
本発明はまた、固定化リン脂質代謝酵素を、界面活性剤と接触させる工程;および
次いで、該固定化リン脂質代謝酵素を蒸留水で洗浄する工程;
を含む、界面活性剤により処理された固定化リン脂質代謝酵素の製造方法を提供する。
The present invention also includes contacting the immobilized phospholipid metabolizing enzyme with a surfactant; and then washing the immobilized phospholipid metabolizing enzyme with distilled water;
A method for producing an immobilized phospholipid metabolizing enzyme treated with a surfactant is provided.
1つの実施態様では、上記リン脂質代謝酵素は、細胞表層に提示されている。 In one embodiment, the phospholipid metabolizing enzyme is presented on the cell surface.
好適な実施態様では、上記細胞は、酵母細胞である。 In a preferred embodiment, the cell is a yeast cell.
別の実施態様では、上記リン脂質代謝酵素は、単離または抽出された精製または粗精製酵素である。 In another embodiment, the phospholipid metabolizing enzyme is an isolated or extracted purified or crude enzyme.
さらなる実施態様では、上記界面活性剤は、非イオン性界面活性剤である。 In a further embodiment, the surfactant is a nonionic surfactant.
好適な実施態様では、上記非イオン性界面活性剤は、Tween系界面活性剤である。 In a preferred embodiment, the nonionic surfactant is a Tween surfactant.
さらに別の実施態様では、上記リン脂質代謝酵素は、リパーゼである。 In yet another embodiment, the phospholipid metabolizing enzyme is a lipase.
本発明はさらに、上記のいずれかの固定化リン脂質代謝酵素を、リン脂質および基質と接触させる工程;および
得られた機能性リン脂質を回収する工程
を含む、機能性リン脂質の製造方法を提供する。
The present invention further provides a method for producing a functional phospholipid, comprising the step of bringing any of the above immobilized phospholipid metabolizing enzymes into contact with the phospholipid and a substrate; and the step of recovering the obtained functional phospholipid. provide.
1つの実施態様では、上記リン脂質代謝酵素はリパーゼであり、そして上記基質は脂肪酸である。 In one embodiment, the phospholipid metabolizing enzyme is a lipase and the substrate is a fatty acid.
本発明によれば、簡単な工程によって、高い反応性を有するリン脂質代謝酵素が提供される。そのため、この酵素を機能性リン脂質の合成に利用でき、さらに現状の機能性リン脂質の製造工程を簡略化できる。したがって、リン脂質の製造の大幅なコストダウンを図ることができる。 According to the present invention, a highly reactive phospholipid metabolizing enzyme is provided by a simple process. Therefore, this enzyme can be used for the synthesis of functional phospholipids, and the current production process of functional phospholipids can be simplified. Therefore, a significant cost reduction in the production of phospholipid can be achieved.
本発明において、リン脂質代謝酵素とは、リン脂質の各部位に作用する酵素群をいう。例えば、図1に示すように、脂肪酸エステル部分に作用する酵素(例えば、リパーゼ、ホスホリパーゼA1(PLA1)、ホスホリパーゼA2(PLA2))、リン酸エステル部分に作用する酵素(例えば、ホスホリパーゼD(PLD))などが挙げられる。固定化されるリン脂質代謝酵素は、目的のリン脂質の合成反応に応じて適宜選択され、特に限定されない。また、これらのリン脂質代謝酵素の起源は限定されず、例えば、微生物由来のものが好適に用いられる。微生物は、天然に存在する野生型あるいは形質転換体のいずれであってもよい。 In the present invention, the phospholipid metabolizing enzyme refers to an enzyme group that acts on each site of phospholipid. For example, as shown in FIG. 1, an enzyme that acts on a fatty acid ester moiety (for example, lipase, phospholipase A1 (PLA1), phospholipase A2 (PLA2)), an enzyme that acts on a phosphate ester moiety (for example, phospholipase D (PLD)). ) And the like. The phospholipid metabolizing enzyme to be immobilized is appropriately selected according to the synthesis reaction of the target phospholipid, and is not particularly limited. Moreover, the origin of these phospholipid metabolizing enzymes is not limited, For example, the thing derived from microorganisms is used suitably. The microorganism may be a naturally occurring wild type or a transformant.
本発明において、固定化リン脂質代謝酵素とは、任意の担体に固定化されたリン脂質代謝酵素をいう。樹脂などの一般的な担体に固定化された固定化酵素であってもよく、あるいは細胞の表層に提示された酵素であってもよい。後述するように、リン脂質代謝酵素を細胞表層に固定化した(すなわち、リン脂質代謝酵素を細胞表層に提示する)細胞が、さらに任意の担体に固定化されていてもよい。 In the present invention, the immobilized phospholipid metabolizing enzyme refers to a phospholipid metabolizing enzyme immobilized on an arbitrary carrier. It may be an immobilized enzyme immobilized on a general carrier such as a resin, or may be an enzyme displayed on the surface layer of a cell. As will be described later, a cell in which the phospholipid metabolizing enzyme is immobilized on the cell surface (that is, the phospholipid metabolizing enzyme is presented on the cell surface) may be further immobilized on an arbitrary carrier.
担体に固定化されるリン脂質代謝酵素は、一般的には、天然物または組換え体から単離または抽出された精製酵素または粗精製酵素が用いられる。精製酵素または粗精製酵素が固定化される担体としては、通常、酵素の固定化に用いられる担体が挙げられる。例えば、種々のイオン交換樹脂などの有機高分子化合物、セラミックなどの無機多孔質などが挙げられる。固定化には、例えば、担体結合法、架橋法および包括法などの当業者が通常用いる方法が適用できる。担体結合法には、イオン交換性の樹脂に吸着させる化学的吸着法あるいは物理的吸着法が含まれる。 As the phospholipid-metabolizing enzyme immobilized on a carrier, generally, a purified enzyme or a crudely purified enzyme isolated or extracted from a natural product or a recombinant is used. Examples of the carrier on which the purified enzyme or the crudely purified enzyme is immobilized include a carrier usually used for immobilizing the enzyme. Examples thereof include organic polymer compounds such as various ion exchange resins, inorganic porous materials such as ceramics, and the like. For immobilization, for example, methods commonly used by those skilled in the art, such as a carrier binding method, a crosslinking method, and a comprehensive method, can be applied. The carrier binding method includes a chemical adsorption method or a physical adsorption method for adsorbing to an ion-exchange resin.
本発明において、細胞表層にリン脂質代謝酵素を提示させる細胞は、細菌、真菌、植物細胞など、細胞壁を有する細胞であれば、特に限定されない。好適には、酵母が使用される。 In the present invention, the cell that presents the phospholipid metabolizing enzyme on the cell surface is not particularly limited as long as it has a cell wall, such as a bacterium, a fungus, or a plant cell. Preferably yeast is used.
細胞表層にリン脂質代謝酵素を提示する一般的な方法について説明する。細胞表層にリン脂質代謝酵素を提示する方法としては、(a)細胞表層局在タンパク質のGPIアンカーを介してリン脂質代謝酵素を細胞表層に提示する方法、および(b)細胞表層局在タンパク質の糖鎖結合タンパク質ドメインを介してリン脂質代謝酵素を細胞表層に提示する方法がある。 A general method for presenting phospholipid metabolizing enzymes on the cell surface will be described. As a method for presenting phospholipid metabolizing enzymes on the cell surface, (a) a method for presenting phospholipid metabolizing enzymes to the cell surface via the GPI anchor of the cell surface localized protein, and (b) cell surface localized protein There is a method for presenting a phospholipid metabolizing enzyme to the cell surface layer via a sugar chain binding protein domain.
用いられ得る細胞表層局在タンパク質としては、酵母の性凝集タンパク質であるα−またはa−アグルチニン、FLOタンパク質(例えば、FLO1、FLO2、FLO4、FLO5、FLO9、FLO10、およびFLO11)、アルカリホスファターゼなどが挙げられる。 Cell surface localized proteins that can be used include α- or a-agglutinin which is a sex aggregation protein of yeast, FLO proteins (eg, FLO1, FLO2, FLO4, FLO5, FLO9, FLO10, and FLO11), alkaline phosphatase, and the like. Can be mentioned.
(a)GPIアンカーを利用する方法
GPIアンカーにより細胞表層に局在するタンパク質をコードする遺伝子は、N末端側から順に、分泌シグナル配列、細胞表層局在タンパク質(糖鎖結合タンパク質ドメイン)、およびGPIアンカー付着認識シグナル配列をそれぞれコードする遺伝子を有している。細胞内でこの遺伝子から発現された細胞表層局在タンパク質(糖鎖結合タンパク質)は、分泌シグナルにより細胞膜外へ導かれ、その際、GPIアンカー付着認識シグナル配列は、選択的に切断されたC末端部分を介して細胞膜のGPIアンカーと結合して細胞膜に固定される。その後、PI−PLCにより、GPIアンカーの根元部が切断され、細胞壁に組み込まれて細胞表層に固定され、細胞表層に提示される。
(A) Method using GPI anchor A gene encoding a protein localized on the cell surface by the GPI anchor includes, in order from the N-terminal side, a secretory signal sequence, a cell surface localized protein (sugar chain binding protein domain), and GPI. It has a gene encoding each anchor adhesion recognition signal sequence. A cell surface localized protein (glycan binding protein) expressed from this gene in the cell is guided to the outside of the cell membrane by a secretion signal, and the GPI anchor attachment recognition signal sequence is selectively cleaved at the C-terminal. It binds to the GPI anchor of the cell membrane via the portion and is fixed to the cell membrane. Thereafter, the root of the GPI anchor is cut by PI-PLC, incorporated into the cell wall, fixed to the cell surface, and presented to the cell surface.
ここで、GPIアンカーとは、グリコシルホスファチジルイノシトール(GPI)と呼ばれるエタノールアミンリン酸−6マンノースα1−2マンノースα1−6マンノースα1−4グルコサミンα1−6イノシトールリン脂質を基本構造とする糖脂質をいい、PI−PLCとは、ホスファチジルイノシトール依存性ホスホリパーゼCをいう。 Here, the GPI anchor refers to a glycolipid having a basic structure of ethanolamine phosphate-6 mannose α1-2 mannose α1-6 mannose α1-4 glucosamine α1-6 inositol phospholipid called glycosylphosphatidylinositol (GPI). , PI-PLC refers to phosphatidylinositol-dependent phospholipase C.
GPIアンカー付着認識シグナル配列とは、GPIアンカーが細胞表層局在タンパク質と結合する際に認識される配列であり、通常、細胞表層局在タンパク質のC末端あるいはその近傍に位置する。GPIアンカー付着シグナル配列としては、例えば酵母のα−アグルチニンのC末端部分の配列が好適に用いられる。上記α−アグルチニンのC末端から320アミノ酸の配列のC末端側には、GPIアンカー付着認識シグナル配列が含まれるので、上記方法に使用する遺伝子としては、このC末端から320アミノ酸の配列をコードするDNA配列が特に有用である。 The GPI anchor attachment recognition signal sequence is a sequence recognized when the GPI anchor binds to the cell surface localized protein, and is usually located at or near the C-terminal of the cell surface localized protein. As the GPI anchor attachment signal sequence, for example, the sequence of the C-terminal part of yeast α-agglutinin is preferably used. Since the GPI anchor adhesion recognition signal sequence is included in the C-terminal side of the sequence of 320 amino acids from the C-terminal of α-agglutinin, the gene used in the above method encodes a sequence of 320 amino acids from the C-terminal. DNA sequences are particularly useful.
したがって、例えば、分泌シグナル配列をコードするDNA−細胞表層局在タンパク質をコードする構造遺伝子−GPIアンカー付着認識シグナルをコードするDNA配列を有する配列において、この細胞表層局在タンパク質をコードする構造遺伝子の全部または一部の配列を、目的とするリン脂質代謝酵素の構造遺伝子の配列に置換することにより、GPIアンカーを介して目的のリン脂質代謝酵素を細胞表層に提示する組換えDNAが得られる。細胞表層局在タンパク質がα−アグルチニンである場合、上記α−アグルチニンのC末端から320アミノ酸の配列をコードする配列を残すように、目的のリン脂質代謝酵素遺伝子を導入することが好ましい。このようにして細胞表層に提示されたリン脂質代謝酵素は、そのC末端側が表層に固定されている。 Therefore, for example, a DNA encoding a secretory signal sequence-a structural gene encoding a cell surface localized protein-a sequence having a DNA sequence encoding a GPI anchor adhesion recognition signal, and a structural gene encoding this cell surface localized protein By substituting all or part of the sequence with the sequence of the structural gene of the target phospholipid metabolizing enzyme, recombinant DNA presenting the target phospholipid metabolizing enzyme on the cell surface via the GPI anchor can be obtained. When the cell surface localized protein is α-agglutinin, it is preferable to introduce a target phospholipid metabolizing enzyme gene so as to leave a sequence encoding a 320 amino acid sequence from the C-terminal of α-agglutinin. Thus, the C-terminal side of the phospholipid metabolizing enzyme presented on the cell surface is fixed to the surface.
(b)糖鎖結合タンパク質ドメインを利用する方法
細胞表層局在タンパク質が糖鎖結合タンパク質である場合、その糖鎖結合タンパク質ドメインは、複数の糖鎖を有し、この糖鎖が細胞壁中の糖鎖と相互作用または絡み合うことによって、細胞表層に留まることが可能である。例えば、レクチン、レクチン様タンパク質などの糖鎖結合部位などが挙げられる。代表的には、GPIアンカータンパク質の凝集機能ドメインが挙げられる。GPIアンカータンパク質の凝集機能ドメインとは、GPIアンカリングドメインよりもN末端側にあり、複数の糖鎖を有し、凝集に関与していると考えられているドメインをいう。
(B) Method using a sugar chain binding protein domain When the cell surface localized protein is a sugar chain binding protein, the sugar chain binding protein domain has a plurality of sugar chains, and these sugar chains are sugars in the cell wall. It is possible to stay on the cell surface by interacting or entanglement with the chains. Examples thereof include sugar chain binding sites such as lectins and lectin-like proteins. Typically, the aggregation functional domain of GPI anchor protein is mentioned. The aggregation functional domain of the GPI anchor protein is a domain that is located on the N-terminal side of the GPI anchoring domain, has a plurality of sugar chains, and is considered to be involved in aggregation.
この細胞表層局在タンパク質(凝集機能ドメイン)と目的のリン脂質代謝酵素とを結合することにより、細胞表層に酵素が提示される。例えば、細胞表層局在タンパク質(凝集機能ドメイン)の(1)N末端側にリン脂質代謝酵素を結合させる、(2)C末端側にリン脂質代謝酵素を結合させる、および(3)N末端側およびC末端側の両方に、同一または異なるリン脂質代謝酵素を結合させることができる。このようにして細胞表層に提示されたリン脂質代謝酵素は、そのN末端側またはC末端側が表層に固定される。 By binding this cell surface localized protein (aggregation functional domain) and the target phospholipid metabolizing enzyme, the enzyme is presented on the cell surface. For example, (1) a phospholipid metabolizing enzyme is bound to the N-terminal side of the cell surface localized protein (aggregation functional domain), (2) a phospholipid metabolizing enzyme is bound to the C-terminal side, and (3) the N-terminal side The same or different phospholipid metabolizing enzymes can be bound to both the C-terminal side and the C-terminal side. The N-terminal side or C-terminal side of the phospholipid metabolizing enzyme presented on the cell surface in this way is fixed to the surface layer.
上記組換えDNAに用いられる分泌シグナル配列は、細胞表層局在タンパク質の分泌シグナル配列を用いてもよいし、発現したリン脂質代謝酵素を細胞外へ導くことができる他の分泌シグナル配列を用いてもよい。例えば、グルコアミラーゼの分泌シグナル配列、酵母のα−またはa−アグルチニンの分泌シグナル配列、リパーゼの分泌シグナル配列が好適に用いられる。酵素活性に影響を及ぼさなければ、細胞表層提示後に分泌シグナル配列およびプロ配列の一部または全部がN末端に残ってもよい。 The secretory signal sequence used for the recombinant DNA may be the secretory signal sequence of the cell surface localized protein, or other secretory signal sequence that can guide the expressed phospholipid metabolizing enzyme to the outside of the cell. Also good. For example, a glucoamylase secretion signal sequence, a yeast α- or a-agglutinin secretion signal sequence, and a lipase secretion signal sequence are preferably used. If the enzyme activity is not affected, a part or all of the secretory signal sequence and pro-sequence may remain at the N-terminus after cell surface display.
本発明に使用される細胞は、目的とするリン脂質代謝酵素を細胞表層に提示するようにDNAを導入して、形質転換された細胞である。導入されるDNAは、少なくとも、分泌シグナル配列、糖鎖結合タンパク質ドメイン、および目的とするリン脂質代謝酵素をコードする配列を含む。さらに、もう1つの同じまたは別のリン脂質代謝酵素をコードする配列を含んでいてもよい。 The cell used in the present invention is a cell transformed by introducing DNA so that the target phospholipid metabolizing enzyme is presented on the cell surface. The introduced DNA includes at least a secretory signal sequence, a sugar chain binding protein domain, and a sequence encoding a target phospholipid metabolizing enzyme. Furthermore, it may contain a sequence encoding another same or another phospholipid metabolizing enzyme.
上記の各種配列を含むDNAの合成および結合は、当業者が通常用い得る技術で行われ得る。 Synthesis and binding of DNA containing the various sequences described above can be performed by techniques that can be commonly used by those skilled in the art.
上記DNAはプラスミドの形態であることが望ましい。DNAの取得の簡易化の点からは、大腸菌とのシャトルベクターであることが好ましい。このDNAの出発材料は、例えば、酵母の2μmプラスミドの複製起点(Ori)とColE1の複製起点とを有しており、また、酵母選択マーカー(例えば、薬剤耐性遺伝子、TRP、LEU2など)および大腸菌の選択マーカー(薬剤耐性遺伝子など)を有することがさらに好ましい。また、酵素の構造遺伝子を発現させるために、この遺伝子の発現を調節するオペレーター、プロモーター、ターミネーター、エンハンサーなどのいわゆる調節配列をも含んでいることが望ましい。例えば、GAPDH(グリセルアルデヒド3’−リン酸デヒドロゲナーゼ)プロモーターおよびGAPDHターミネーターが挙げられる。このような出発材料のプラスミドの例としては、GAPDH(グリセルアルデヒド3’−リン酸デヒドロゲナーゼ)プロモーター配列およびGAPDHターミネーター配列を含むプラスミドpYGA2270またはpYE22m、あるいはUPR−ICL(イソクエン酸リアーゼ上流領域)配列とTerm−ICL(イソクエン酸リアーゼのターミネーター領域)配列とを含むプラスミドpWI3などが挙げられる。
The DNA is preferably in the form of a plasmid. From the viewpoint of simplification of DNA acquisition, a shuttle vector with E. coli is preferable. The starting material for this DNA has, for example, a 2 μm plasmid origin of replication (Ori) and a ColE1 origin of replication, and yeast selectable markers (eg, drug resistance genes, TRP, LEU2 etc.) and E. coli. It is more preferable to have a selection marker (such as a drug resistance gene). In addition, in order to express the structural gene of the enzyme, it is desirable to include so-called regulatory sequences such as an operator, promoter, terminator, enhancer and the like that regulate the expression of this gene. Examples include the GAPDH (glyceraldehyde 3'-phosphate dehydrogenase) promoter and the GAPDH terminator. Examples of such starting material plasmids include GAPDH (
好適には、プラスミドpYGA2270またはpYE22mのGAPDHプロモーター配列とGAPDHターミネーター配列との間、あるいはプラスミドpWI3のUPR−ICLの配列とTerm−ICLの配列との間に、所望のリン脂質代謝酵素をコードするDNAを挿入すれば、酵母に導入するために使用されるプラスミドが製造される。本発明においては、好適には、マルチコピー型のプラスミドpWIFSまたはpWIFLが用いられ、例えば、pWIFS−ProROL(非特許文献4参照)、pWIFS−PLA1、またはpWIFL−ProROLが製造される。 Preferably, a DNA encoding a desired phospholipid metabolizing enzyme between the GAPDH promoter sequence and GAPDH terminator sequence of plasmid pYGA2270 or pYE22m, or between the UPR-ICL sequence and Term-ICL sequence of plasmid pWI3. Is used to produce a plasmid used for introduction into yeast. In the present invention, a multi-copy type plasmid pWIFS or pWIFL is preferably used. For example, pWIFS-ProROL (see Non-Patent Document 4), pWIFS-PLA1, or pWIFL-ProROL is produced.
宿主の酵母としては、どのような酵母を用いてもよいが、凝集性の酵母が、反応後の分離が簡単である点で、あるいは簡単に固定できるため連続反応を行い得る点で好ましい。あるいは、糖鎖結合タンパク質ドメインとして、凝集機能ドメインを使用する場合は、どのような酵母にも強い凝集性を付与することができる。 Any yeast may be used as the host yeast, but aggregating yeast is preferable in that it can be easily separated after the reaction, or can be fixed easily and can perform a continuous reaction. Alternatively, when an aggregation functional domain is used as the sugar chain binding protein domain, strong aggregability can be imparted to any yeast.
本発明の方法で用いられる細胞は、上記DNAを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の導入の方法には、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り、具体的には、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。 The cells used in the method of the present invention can be obtained by introducing the above DNA into the cells. The introduction of DNA means that DNA is introduced into a cell and expressed. Methods for introducing DNA include methods such as transformation, transduction, transfection, co-transfection, and electroporation. Specific examples include a method using lithium acetate and a protoplast method.
導入されるDNAは、前述のようなプラスミドの形態であってもよく、あるいは宿主の遺伝子に挿入して、または宿主の遺伝子と相同組換えを起こして染色体に取り込まれてもよい。 The DNA to be introduced may be in the form of a plasmid as described above, or may be inserted into a chromosome by being inserted into a host gene or undergoing homologous recombination with a host gene.
DNAが導入された細胞は、選択マーカー(例えば、TRP)で選択され、発現されたリン脂質代謝酵素の活性を測定することにより選択される。リン脂質代謝酵素が細胞表層に固定されていることは、このリン脂質代謝酵素に対する抗タンパク質抗体とFITC標識抗IgG抗体とを用いる免疫抗体法によって確認できる。 Cells into which DNA has been introduced are selected with a selectable marker (eg, TRP) and selected by measuring the activity of the expressed phospholipid metabolizing enzyme. The fact that the phospholipid metabolizing enzyme is immobilized on the cell surface layer can be confirmed by an immunoantibody method using an anti-protein antibody against this phospholipid metabolizing enzyme and a FITC-labeled anti-IgG antibody.
上記のようにして得られたリン脂質代謝酵素を細胞表層に提示する組換え細胞は、この細胞を維持し得る培地を含む懸濁液中で低温保存または凍結保存され得るか、あるいは低温乾燥または凍結乾燥して保存され得る。 Recombinant cells presenting the phospholipid metabolizing enzymes obtained as described above on the cell surface can be cryopreserved or cryopreserved in a suspension containing a medium capable of maintaining the cells, or cryopreserved or It can be stored lyophilized.
本発明で用いられるリン脂質代謝酵素表層提示細胞は、担体に固定化されていてもよい。本発明に用い得る担体の材質としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリアクリルアミド、ポリビニルフォルマール樹脂多孔質体、シリコンフォーム、セルロース多孔質体などの発泡体あるいは樹脂が好ましい。増殖および活性が低下した細胞あるいは死滅した細胞の脱落などを考慮すると、多孔質の担体が好ましい。多孔質体の開口部の大きさは細胞によっても異なるが、細胞が十分に入り込めて、増殖できる大きさが適当である。50μm〜1000μmが好適であるが、これに限定されない。 The phospholipid metabolizing enzyme surface-presenting cell used in the present invention may be immobilized on a carrier. As the material of the carrier that can be used in the present invention, for example, a foam or a resin such as polyvinyl alcohol, polyurethane foam, polystyrene foam, polyacrylamide, polyvinyl formal resin porous body, silicon foam, and cellulose porous body is preferable. In consideration of dropping of cells whose growth and activity are reduced or dead cells, a porous carrier is preferable. The size of the opening of the porous body varies depending on the cell, but it is appropriate that the cell can sufficiently enter and grow. Although 50 micrometers-1000 micrometers are suitable, it is not limited to this.
また、担体の形状は問わない。担体の強度、培養効率などを考慮すると、球状あるいは立方体状であり、大きさは、球状の場合、直径が2mm〜50mm、立方体状の場合、2mm〜50mm角が好ましい。 Moreover, the shape of a support | carrier is not ask | required. Considering the strength of the carrier, culture efficiency, etc., the shape is spherical or cubic, and the size is preferably 2 mm to 50 mm in the case of a sphere, and 2 mm to 50 mm square in the case of a cube.
本明細書において、酵母の固定化とは、酵母が遊離の状態ではない状態を意味し、例えば、酵母が担体に結合あるいは付着または担体内部に取り込まれた状態などをいう。酵母の固定化には、例えば、担体結合法、架橋法および包括法などの当業者が通常用いる方法が適用できる。なかでも、凝集性の酵母の固定化には、担体結合法が最適である。担体結合法には、イオン交換性の樹脂に吸着させる化学的吸着法あるいは物理的吸着法が含まれる。 In the present specification, the immobilization of yeast means a state in which the yeast is not in a free state, for example, a state in which the yeast is bound to or attached to a carrier or taken into the carrier. For the immobilization of yeast, for example, methods commonly used by those skilled in the art, such as a carrier binding method, a crosslinking method and an inclusion method, can be applied. Among these, the carrier binding method is optimal for immobilizing aggregating yeast. The carrier binding method includes a chemical adsorption method or a physical adsorption method for adsorbing to an ion-exchange resin.
本発明において、上記固定化リン脂質代謝酵素は、界面活性剤により処理されている。ここで、界面活性剤によるリン脂質代謝酵素の処理とは、リン脂質代謝酵素を界面活性剤と接触させることをいい、この処理により、リン脂質代謝酵素は界面活性剤で被覆される。例えば、界面活性剤処理されたリン脂質代謝酵素は、固定化リン脂質代謝酵素を、界面活性剤の水溶液中に入れて振とう処理し、次いで蒸留水で洗浄することによって得られる。 In the present invention, the immobilized phospholipid metabolizing enzyme is treated with a surfactant. Here, the treatment of the phospholipid metabolizing enzyme with the surfactant refers to bringing the phospholipid metabolizing enzyme into contact with the surfactant, and the phospholipid metabolizing enzyme is coated with the surfactant by this treatment. For example, a surfactant-treated phospholipid-metabolizing enzyme can be obtained by placing the immobilized phospholipid-metabolizing enzyme in an aqueous solution of a surfactant, shaking, and then washing with distilled water.
本発明において用いられる界面活性剤は、特に限定されないが、生化学領域で一般的に用いられるものが好ましい。イオン性界面活性剤(陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、および両性界面活性剤)ならびに非イオン性界面活性剤のいずれであってもよい。 The surfactant used in the present invention is not particularly limited, but those generally used in the biochemical region are preferable. Any of ionic surfactants (anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants) and nonionic surfactants may be used.
本発明においては、非イオン性界面活性剤が特に好適に用いられる。非イオン性界面活性剤としては、このような非イオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸系(非イオン)(例えば、スクロース脂肪酸エステルソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド)、高級アルコール系(非イオン)(例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル)、およびアルキルフェノール系(例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル)が挙げられる。より具体的には、Tween系界面活性剤、Triton系界面活性剤、Brij系界面活性剤が挙げられる。本発明においては、好ましくはTween20、Tween40、Tween60、およびTween80、より好ましくはTween20が用いられる。
In the present invention, a nonionic surfactant is particularly preferably used. As a nonionic surfactant, such a nonionic surfactant includes, for example, fatty acid type (nonionic) (for example, sucrose fatty acid ester sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, fatty acid alkanolamide). Higher alcohols (nonionic) (for example, polyoxyethylene alkyl ethers), and alkylphenols (for example, polyoxyethylene alkylphenyl ethers). More specifically, a Tween surfactant, a Triton surfactant, and a Brij surfactant are included. In the present invention,
本発明においては、イオン性界面活性剤の中で、陰イオン性界面活性剤が好適に御地いられる。陰イオン性界面活性剤としては、アルキル硫酸ナトリウム(例えば、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS))、アルキルベンゼンスルホン酸塩、コール酸ナトリウムなどが挙げられる。 In the present invention, anionic surfactants are preferred among the ionic surfactants. Examples of the anionic surfactant include sodium alkyl sulfate (for example, sodium dodecyl sulfate (SDS)), alkylbenzene sulfonate, sodium cholate and the like.
固定化リン脂質代謝酵素の処理工程において、固定化リン脂質代謝酵素を、上記界面活性剤と水溶液中で接触させる。界面活性剤の水溶液の濃度は、用いる界面活性剤に応じて異なる。非イオン性界面活性剤を用いる場合は、通常は0.05%(w/v)〜5%(w/v)、好ましくは0.1%(w/v)〜3%(w/v)、より好ましくは、0.5%(w/v)〜2%(w/v)である。接触させる時間は、濃度に応じて異なるが、通常は1〜48時間、好ましくは6〜36時間、より好ましくは12〜24時間であり得る。接触させる際の温度は、酵素が失活しない温度であり得、通常20〜37℃の範囲内である。酵素と界面活性剤との接触後、酵素を水で洗浄することが好ましい。 In the treatment step of the immobilized phospholipid metabolizing enzyme, the immobilized phospholipid metabolizing enzyme is brought into contact with the surfactant in an aqueous solution. The concentration of the aqueous surfactant solution varies depending on the surfactant used. When a nonionic surfactant is used, it is usually 0.05% (w / v) to 5% (w / v), preferably 0.1% (w / v) to 3% (w / v). More preferably, it is 0.5% (w / v) to 2% (w / v). The contact time varies depending on the concentration, but is usually 1 to 48 hours, preferably 6 to 36 hours, and more preferably 12 to 24 hours. The temperature at the time of contact may be a temperature at which the enzyme is not deactivated, and is usually within a range of 20 to 37 ° C. It is preferable to wash the enzyme with water after the contact between the enzyme and the surfactant.
上記のような界面活性剤により処理されたリン脂質代謝酵素を用いて、機能性リン脂質を製造する方法が提供される。本発明において、機能性リン脂質とは、目的の構造を有するように改変されたリン脂質をいい、その構造は特定されない。例えば、リン脂質の疎水性部位を他の脂肪酸に置換するエステル交換、あるいはリン脂質の極性部位を置換するリン酸基転移によって得られる改変されたリン脂質が挙げられる。 A method for producing a functional phospholipid using a phospholipid metabolizing enzyme treated with a surfactant as described above is provided. In the present invention, the functional phospholipid means a phospholipid modified so as to have a target structure, and the structure is not specified. For example, the modified phospholipid obtained by transesterification which substitutes the hydrophobic part of a phospholipid with another fatty acid, or the phosphate group transfer which substitutes the polar part of a phospholipid is mentioned.
本発明の方法に用いられるリン脂質は、その起源は特に限定されず、天然物由来(例えば、抽出物、濃縮物)であってもよく、または化学的に合成されたものでもよい。このようなリン脂質としては、ホスファチジルエタノールアミン(PE)、ホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルセリン(PS)、ホスファチジルイノシトール(PI)、ホスファチジルグリセロール(PG)などが挙げられ、これらの混合物であってもよい。 The origin of the phospholipid used in the method of the present invention is not particularly limited, and it may be derived from a natural product (for example, an extract or a concentrate), or may be chemically synthesized. Examples of such phospholipids include phosphatidylethanolamine (PE), phosphatidylcholine (PC), phosphatidylserine (PS), phosphatidylinositol (PI), phosphatidylglycerol (PG), and the like, and may be a mixture thereof. .
これらのリン脂質の構成脂肪酸は、同一または異種の炭素数8〜24の飽和または不飽和脂肪酸である。このような脂肪酸としては、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、アラキジン酸、パルミトオレイン酸、オレイン酸、リノール酸、α−およびγ−リノレイン酸、エルシン酸、アラキドン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、テトラコサテトラエン酸などが挙げられる。 The constituent fatty acids of these phospholipids are the same or different saturated or unsaturated fatty acids having 8 to 24 carbon atoms. Such fatty acids include caprylic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, behenic acid, arachidic acid, palmitooleic acid, oleic acid, linoleic acid, α- and γ-linolenic acid, erucic acid, Examples include arachidonic acid, eicosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, and tetracosatetraenoic acid.
エステル交換反応に用いられる脂肪酸は、目的に応じて適宜選択される。好ましくは、炭素数8〜24の同一の飽和または不飽和脂肪酸である。このような脂肪酸は、上述のとおりである。 The fatty acid used for the transesterification reaction is appropriately selected according to the purpose. Preferably, it is the same saturated or unsaturated fatty acid having 8 to 24 carbon atoms. Such fatty acids are as described above.
リン酸基転移反応に用いられるエステルは、一塩基酸のエステルであってもよく、二塩基酸以上の酸のエステルであってもよい。二塩基酸以上の酸のエステルの場合は、中性エステルであることが好ましい。カルボン酸エステルとしては、例えば、酢酸エステル、プロピオン酸エステル、コハク酸エステル、マレイン酸エステル、安息香酸エステルなどが挙げられる。 The ester used for the phosphoric acid group transfer reaction may be a monobasic acid ester or an acid ester of a dibasic acid or higher. In the case of an ester of an acid that is a dibasic acid or more, a neutral ester is preferred. Examples of the carboxylic acid ester include acetate ester, propionate ester, succinate ester, maleate ester, and benzoate ester.
本発明の機能性リン脂質の製造方法において用いられる反応液は、細胞表層や担体に固定化されかつ界面活性剤処理されたリン脂質代謝酵素が酵素活性を示すことができるものであれば、特に限定されず、緩衝液や有機溶媒であってもよい。上記のようにリン脂質代謝酵素がリパーゼの場合は、エステルおよびアルコール以外の有機溶媒を用いることが好ましい。このような有機溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ベンゼン、トルエン、ジエチルエーテル、アセトン、アセトニトリル、クロロホルム、ジクロロエタン、テトラヒドロフランなどが挙げられる。 The reaction solution used in the method for producing a functional phospholipid of the present invention is not particularly limited as long as the phospholipid metabolizing enzyme immobilized on a cell surface layer or a carrier and treated with a surfactant can exhibit enzyme activity. It is not limited, A buffer solution and an organic solvent may be sufficient. As described above, when the phospholipid metabolizing enzyme is lipase, it is preferable to use an organic solvent other than the ester and alcohol. Examples of such an organic solvent include pentane, hexane, cyclohexane, heptane, octane, nonane, decane, benzene, toluene, diethyl ether, acetone, acetonitrile, chloroform, dichloroethane, and tetrahydrofuran.
本発明の方法においては、例えば、上記固定化リン脂質代謝酵素と、上記基質(例えば、リン脂質および脂肪酸)を含む上記反応液とを混合することによって、酵素と基質とを接触させて、目的のリン脂質を得ることができる。この場合の反応条件は、固定化された酵素が酵素活性を示すことができるものであれば、特に限定されず、基質濃度、反応温度、反応時間などは、当業者であれば適宜決定し得る。反応終了後、目的の生成物は、この生成物に応じた手段(例えば、抽出、カラムクロマトグラフィーなど)により、回収・精製され得る。 In the method of the present invention, for example, by mixing the immobilized phospholipid-metabolizing enzyme and the reaction solution containing the substrate (for example, phospholipid and fatty acid), the enzyme and the substrate are contacted, Phospholipids can be obtained. The reaction conditions in this case are not particularly limited as long as the immobilized enzyme can exhibit enzyme activity, and the substrate concentration, reaction temperature, reaction time, and the like can be appropriately determined by those skilled in the art. . After completion of the reaction, the target product can be recovered and purified by means according to the product (for example, extraction, column chromatography, etc.).
このようにして得られた機能性リン脂質は、そのままリン脂質として食品や医薬品の原料などに利用可能である。 The functional phospholipid thus obtained can be used as a phospholipid as it is as a raw material for foods and pharmaceuticals.
(調製例1:リパーゼ細胞表層提示酵母の調製)
酵母菌株として、Saccharomyces cerevisiae MT8-1(MATa, ade, his3, leu2, trp1, ura3)(Tajimaら、Yeast,1985年,1巻,67-77頁)を用いた。以前の研究(非特許文献4)で構築されたプラスミドpWIFS−ProROLを、酢酸リチウム法により酵母株に導入した。このプラスミドは、酵母の細胞表層に糸状菌Rhizopus oryzae由来リパーゼ(ROL)を生産・固定させる遺伝子を有するベクターである。
(Preparation Example 1: Preparation of lipase cell surface display yeast)
As a yeast strain, Saccharomyces cerevisiae MT8-1 (MATa, ade, his3, leu2, trp1, ura3) (Tajima et al., Yeast, 1985, Vol. 1, pages 67-77) was used. The plasmid pWIFS-ProROL constructed in the previous study (Non-patent Document 4) was introduced into the yeast strain by the lithium acetate method. This plasmid is a vector having a gene for producing and fixing a lipase (ROL) derived from the filamentous fungus Rhizopus oryzae on the cell surface of yeast.
形質転換された酵母を5mLのSD(Synthetic Dropout)培地[0.67%(w/v)DIFCOTM Yeast nitrogen base w/o amino acid、2%(w/v)D−グルコース、100mg/LのL−ロイシン、ならびにそれぞれ20mg/Lのアデニン、ウラシル、およびL−ヒスチジン]で1日培養し(30℃、150opm)、波長600nmにおける初期菌体濃度OD(Optical density)が0.03となるようにSDC培地[SD培地に2%(w/v)のカザミノ酸を加えた培地]へ植菌した。菌体は、30℃で7日間培養した。培養後の菌体は蒸留水を用いて洗浄し、凍結乾燥した。この菌体をリパーゼ細胞表層提示酵母(以下、ROL表層提示酵母と略す)として用いた。 The transformed yeast was added to 5 mL of SD (Synthetic Dropout) medium [0.67% (w / v) DIFCO ™ Yeast nitrogen base w / o amino acid, 2% (w / v) D-glucose, 100 mg / L L-leucine and 20 mg / L of adenine, uracil, and L-histidine, respectively] (30 ° C., 150 opm) so that the initial cell density OD (Optical density) at a wavelength of 600 nm is 0.03. Inoculated into SDC medium [SD medium with 2% (w / v) casamino acid added]. The cells were cultured at 30 ° C. for 7 days. The cultured cells were washed with distilled water and lyophilized. This microbial cell was used as lipase cell surface display yeast (hereinafter abbreviated as ROL surface display yeast).
(実施例1:界面活性剤で処理したリパーゼ細胞表層提示酵母の調製)
上記調製例1で得られた粉末状態のROL表層提示酵母を10mg−dry cell/mLとなるように蒸留水に懸濁し、1%(w/v)の各種界面活性剤を加えた。界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤のポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートであるTween20、Tween40、Tween60、およびTween80、ならびに陰イオン性界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を用いた。この懸濁液を、30℃にて150opmで16時間振とう処理し、酵母表層をこれらの界面活性剤によって被覆した。処理後の懸濁液を8000rpmで5分間遠心分離し、沈殿した酵母を蒸留水で洗浄する操作を2回繰り返した後、減圧下で乾燥させた。こうして得られた白色の粉末を、界面活性剤処理リパーゼ表層提示酵母(以下、界面活性剤処理ROL表層提示酵母)とした。
(Example 1: Preparation of lipase cell surface display yeast treated with surfactant)
The powdered ROL surface layer-presenting yeast obtained in Preparation Example 1 was suspended in distilled water so as to be 10 mg-dry cell / mL, and 1% (w / v) of various surfactants were added. As the surfactant, non-ionic surfactants polyoxyethylene sorbitan monolaurate
(参考例1:ROL表層提示酵母の菌体量がエステル交換反応に及ぼす影響の検討)
リン脂質の原料として、和光純薬工業株式会社より購入した卵黄由来ホスファチジルコリン(以下、PCと略す)を用いた。エステル交換反応は、50mgのPCおよび100mgのラウリン酸(LAと略す)をヘキサン5mLに溶解し、上記調製例1で得られた種々の量のROL表層提示酵母を添加して反応を開始した。反応温度は30℃であり、そして振とう条件は150opmであった。各反応時間におけるエステル交換率を測定するために、約300μLのヘキサン層を採取した。
(Reference Example 1: Examination of the effect of the amount of ROL surface-displaying yeast cells on the transesterification reaction)
As a phospholipid raw material, egg yolk-derived phosphatidylcholine (hereinafter abbreviated as PC) purchased from Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used. The transesterification reaction was initiated by dissolving 50 mg of PC and 100 mg of lauric acid (abbreviated as LA) in 5 mL of hexane, and adding various amounts of ROL surface-presenting yeast obtained in Preparation Example 1 above. The reaction temperature was 30 ° C. and the shaking conditions were 150 pm. In order to measure the transesterification rate at each reaction time, about 300 μL of a hexane layer was collected.
次いで、採取したヘキサンを揮発させ、残った脂質成分を少量(約10μL)のクロロホルムに溶解した。このクロロホルムを薄層クロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム/メタノール/水,65/35/4,v/v/v)で展開し、リン脂質、リゾリン脂質、脂肪酸などを分離した。分離したリン脂質のみを含むシリカゲルを採取し、メタノール/トルエン溶液(4/1,v/v)3mLに加えてリン脂質を抽出した。この抽出液に塩化アセチル200μLを添加し、50℃で1時間撹拌することにより、リン脂質に含まれる脂肪酸をメチル化した。脂肪酸メチルの組成をガスクロマトグラフィーで分析してリン脂質脂肪酸組成を決定し、エステル交換率を算出した。結果を図2に示す。 Next, the collected hexane was volatilized, and the remaining lipid component was dissolved in a small amount (about 10 μL) of chloroform. This chloroform was developed by thin layer chromatography (developing solvent: chloroform / methanol / water, 65/35/4, v / v / v) to separate phospholipid, lysophospholipid, fatty acid and the like. Silica gel containing only the separated phospholipid was collected and added to 3 mL of a methanol / toluene solution (4/1, v / v) to extract phospholipid. 200 μL of acetyl chloride was added to this extract and stirred at 50 ° C. for 1 hour to methylate fatty acids contained in phospholipids. The composition of fatty acid methyl was analyzed by gas chromatography to determine the phospholipid fatty acid composition, and the transesterification rate was calculated. The results are shown in FIG.
ROL表層提示酵母は、有機溶媒を用いない加水分解反応やエステル合成反応では高い活性を示すことが知られている(非特許文献4)。しかしながら、図2に示すように、処理を行っていないROL表層提示酵母を用いたPCのエステル交換反応において、菌体量を増やしてもエステル交換率はほとんど向上せず、どの菌体量においても10%以下の値を示した。これは、疎水性有機溶媒であるヘキサンに対する酵母の分散性が問題であると考えられる。 ROL surface layer display yeast is known to exhibit high activity in hydrolysis reaction and ester synthesis reaction without using an organic solvent (Non-patent Document 4). However, as shown in FIG. 2, in the transesterification reaction of PC using the untreated ROL surface-displaying yeast, the transesterification rate is hardly improved even if the amount of cells is increased, and at any amount of cells. A value of 10% or less was shown. This is considered to be a problem of the dispersibility of yeast in hexane, which is a hydrophobic organic solvent.
(実施例2:Tween20処理リパーゼ表層提示酵母を用いるリン脂質のエステル交換反応)
50mgのPCおよび100mgのLAをヘキサン5mLに溶解し、上記実施例1で得られたTween20処理ROL表層提示酵母50mgを添加して反応を開始した。反応温度は30℃、振とう条件は150opmであった。なお、コントロールとして上記調製例1で得られたROL表層提示酵母について、同様に反応を行った。各反応時間におけるエステル交換率を測定するために、約300μLのヘキサン層を採取した。
(Example 2: Transesterification of phospholipids using Tween 20-treated lipase surface-displaying yeast)
50 mg of PC and 100 mg of LA were dissolved in 5 mL of hexane, and 50 mg of Tween 20-treated ROL surface-displaying yeast obtained in Example 1 was added to initiate the reaction. The reaction temperature was 30 ° C. and the shaking condition was 150 opm. In addition, reaction was similarly performed about the ROL surface layer display yeast obtained by the said preparation example 1 as control. In order to measure the transesterification rate at each reaction time, about 300 μL of a hexane layer was collected.
次いで、採取したヘキサンを揮発させ、残った脂質成分を少量(約10μL)のクロロホルムに溶解した。このクロロホルムを薄層クロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム/メタノール/水,65/35/4,v/v/v)で展開し、リン脂質、リゾリン脂質、脂肪酸などを分離した。分離したリン脂質のみを含むシリカゲル画分を採取し、メタノール/トルエン溶液(4/1,v/v)3mLに加えてリン脂質を抽出した。この抽出液に塩化アセチル200μLを添加し、50℃で1時間撹拌することにより、リン脂質に含まれる脂肪酸をメチル化した。脂肪酸メチルの組成をガスクロマトグラフィーで分析してリン脂質脂肪酸組成を決定し、エステル交換率を算出した。結果を図3に示す。 Next, the collected hexane was volatilized, and the remaining lipid component was dissolved in a small amount (about 10 μL) of chloroform. This chloroform was developed by thin layer chromatography (developing solvent: chloroform / methanol / water, 65/35/4, v / v / v) to separate phospholipid, lysophospholipid, fatty acid and the like. The silica gel fraction containing only the separated phospholipid was collected and added to 3 mL of a methanol / toluene solution (4/1, v / v) to extract phospholipid. 200 μL of acetyl chloride was added to this extract and stirred at 50 ° C. for 1 hour to methylate fatty acids contained in phospholipids. The composition of fatty acid methyl was analyzed by gas chromatography to determine the phospholipid fatty acid composition, and the transesterification rate was calculated. The results are shown in FIG.
図3に示すように、Tween20処理を行った場合、エステル交換活性の飛躍的な向上が確認された。したがって、リパーゼ表層提示酵母における細胞表層のTween20処理が、リン脂質の分子構造の改変に極めて有効であることが分かった。
As shown in FIG. 3, when
(実施例3:界面活性剤の種類の検討)
上記実施例1で得られた種々の界面活性剤で処理されたROL表層提示酵母について、エステル交換率を上記実施例2と同様に操作して測定した。反応時間は48時間であった。結果を表1に示す。
(Example 3: Examination of type of surfactant)
For the ROL surface-displaying yeast treated with various surfactants obtained in Example 1 above, the transesterification rate was measured in the same manner as in Example 2 above. The reaction time was 48 hours. The results are shown in Table 1.
表1に示すように、全ての非イオン性界面活性剤(各種Tween)処理ROL表層提示酵母では、エステル交換活性が向上した。その中でも、Tween20が最も効果的であった。
As shown in Table 1, transesterification activity was improved in all nonionic surfactant (various Tween) -treated ROL surface-displaying yeasts. Among them,
(実施例4:リパーゼ表層提示酵母の細胞表面疎水性)
界面活性剤処理によりエステル交換活性が増大する原因を追究する目的で、酵母細胞表面の疎水性を以下のようにして測定した。
(Example 4: Cell surface hydrophobicity of lipase surface display yeast)
In order to investigate the cause of the increase in transesterification activity due to the surfactant treatment, the hydrophobicity of the yeast cell surface was measured as follows.
まず、ROL表層提示酵母および種々の界面活性剤処理ROL表層提示酵母を、生理食塩水[0.49%(wt)NaCl,0.49%(wt)KCl)]に懸濁し、波長600nmにおける菌体濃度(OD600)を測定した。このときの値をC1とした。酵母懸濁液3mLに対して、1mLのヘキサンを添加し、10秒間ボルテックスで混合し、そして10分間静置した。水相(下層)の菌体濃度(OD600)を測定し、この値をC2とした。 First, ROL surface-displaying yeast and various surfactant-treated ROL surface-displaying yeasts are suspended in physiological saline [0.49% (wt) NaCl, 0.49% (wt) KCl)], and bacteria at a wavelength of 600 nm are used. Body concentration (OD 600 ) was measured. The value at this time is set as C 1. To 3 mL of the yeast suspension, 1 mL of hexane was added, mixed by vortexing for 10 seconds, and allowed to stand for 10 minutes. The aqueous phase cell concentration of (lower layer) (OD 600) was measured and this value as C 2.
細胞表面の疎水性(Hydropathy index:HI)を求める式は、
(C1−C2)/C2=HI ・・・(1)
と定義される。また(1)式は、
log(C1−C2)=logC2+logHI ・・・(2)
と変換することができる。この(2)式より、logC2=0のときlogHI=log(C1−C2)となるため、log(C1−C2)をY(縦)軸、logC2をX(横)軸にプロットして近似直線を求めると、Y切片の値がlogHIを示す。このlogHIの値を、細胞表面の疎水性を表す指標として用いた。例えば、細胞が強い疎水性を有する場合、大部分の細胞は上層(ヘキサン層)へ移行する。この場合、Y切片はより高い値を示すので、高いlogHI値は強い疎水性を示す。結果を表2に示す。
The formula for calculating the hydrophobicity of the cell surface (Hydropathy index: HI) is
(C 1 -C 2 ) / C 2 = HI (1)
Is defined. Also, the equation (1) is
log (C 1 −C 2 ) = log C 2 + log HI (2)
And can be converted. From this equation (2), when logC 2 = 0, logHI = log (C 1 -C 2 ), so log (C 1 -C 2 ) is the Y (vertical) axis, and logC 2 is the X (horizontal) axis. When an approximate straight line is obtained by plotting to, the value of the Y intercept indicates logHI. This log HI value was used as an index representing the hydrophobicity of the cell surface. For example, when cells have strong hydrophobicity, most cells migrate to the upper layer (hexane layer). In this case, since the Y intercept shows a higher value, a high log HI value indicates strong hydrophobicity. The results are shown in Table 2.
表2に示すように、非イオン性界面活性剤で処理することによって、疎水性の指標であるlogHIは増加することが分かった。特に、Tween20を用いたときのlogHIの増加が顕著であった。これは、表1に示すエステル交換活性の増大と深い関連性があると考えられた。以上の結果より、非イオン性界面活性剤を用いた処理による酵母細胞表面の疎水性の変化が、リン脂質のエステル交換活性に大きく関与している可能性が示唆された。
As shown in Table 2, it was found that logHI, which is an index of hydrophobicity, increases by treatment with a nonionic surfactant. In particular, the increase in log HI was remarkable when
(調製例2:固定化リパーゼの調製)
R. oryzae由来リパーゼ粉末(製品名:Lipase F−AP15、天野エンザイム株式会社)250mgを100mMリン酸緩衝液(pH7)5mLに溶解させた。Tween20による処理を行うときには、1%(w/v)のTween20をバッファーに加えた。陰イオン交換樹脂であるDIAION HPA−25(三菱化学株式会社)1gを上記の溶液に添加し、20℃にて150opmで振とうすることにより、リパーゼを固定化した。リパーゼが固定化した樹脂を蒸留水で2回洗浄し、減圧下で乾燥後、固定化リパーゼを得た。
(Preparation Example 2: Preparation of immobilized lipase)
250 mg of R. oryzae-derived lipase powder (product name: Lipase F-AP15, Amano Enzyme Inc.) was dissolved in 5 mL of 100 mM phosphate buffer (pH 7). When performing treatment with
(実施例5:Tween20処理固定化リパーゼのエステル交換活性に及ぼす影響の検討)
酵母細胞に対して効果のあったTween20処理が、一般的によく用いられている固定化リパーゼに対しても有効であるかを検証した。
(Example 5: Examination of influence on transesterification activity of Tween20-treated immobilized lipase)
It was verified whether
上記調製例2で得られた固定化リパーゼについて、上記実施例1と同様に操作してTween20処理固定化リパーゼを得た。次いで、Tween20処理固定化リパーゼ50mgを用いたこと以外は、上記実施例2と同様に操作して、PCのエステル交換反応を行った。反応時間は48時間であった。結果を表3に示す。 The immobilized lipase obtained in Preparation Example 2 was operated in the same manner as in Example 1 to obtain a Tween 20-treated immobilized lipase. Subsequently, a transesterification reaction of PC was performed in the same manner as in Example 2 except that 50 mg of Tween 20-treated immobilized lipase was used. The reaction time was 48 hours. The results are shown in Table 3.
表3に示すように、Tween20処理固定化リパーゼは、エステル交換率が顕著に増加した。したがって、界面活性剤処理は、酵母のような細胞だけでなく、分泌酵素を固定化した場合にも有効であることが示唆された。 As shown in Table 3, the transesterification rate of the Tween 20-treated immobilized lipase was significantly increased. Therefore, it was suggested that the surfactant treatment is effective not only for cells such as yeast but also when immobilized secretory enzymes are immobilized.
本発明によれば、簡単な工程によって、高い反応性を有するリン脂質代謝酵素が提供され、この酵素を機能性リン脂質の合成に利用でき、さらに現状の機能性リン脂質の製造工程を簡略化できる。したがって、リン脂質の製造の大幅なコストダウンを図ることができる。そのため、機能性リン脂質を、食品や医薬品の原料などとしてより安価に提供できる。 According to the present invention, a highly reactive phospholipid metabolizing enzyme is provided by a simple process, which can be used for the synthesis of a functional phospholipid, and further simplifies the production process of the current functional phospholipid. it can. Therefore, a significant cost reduction in the production of phospholipid can be achieved. Therefore, functional phospholipids can be provided at a lower cost as raw materials for foods and pharmaceuticals.
Claims (16)
次いで、該固定化リン脂質代謝酵素を蒸留水で洗浄する工程;
を含む、界面活性剤により処理された固定化リン脂質代謝酵素の製造方法。 Contacting the immobilized phospholipid metabolizing enzyme with a surfactant; and then washing the immobilized phospholipid metabolizing enzyme with distilled water;
A process for producing an immobilized phospholipid metabolizing enzyme treated with a surfactant.
得られた機能性リン脂質を回収する工程
を含む、機能性リン脂質の製造方法。 A functional phospholipid comprising the steps of: contacting the immobilized phospholipid-metabolizing enzyme according to any one of claims 1 to 7 with a phospholipid and a substrate; and recovering the obtained functional phospholipid. Production method.
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