JP2013533751A - 粘性の表現型を変化させた糸状菌 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は2010年8月25日出願の米国特許仮出願61/377,030号に対する優先権を主張し、その全体が参照により本案件に組み込まれる。
本発明の菌株及び方法は、糸状菌から、生育特性が変化した変異体を生じさせる、遺伝子変異に関する。このような変異体は、深部培養(例えば、商業的用途のための酵素及び他のタンパク質又は代謝物の大量生産)での生育に非常に好適である。
以下の参考文献及び本明細書に引用される追加の参考文献は、これによって参照により組み込まれる。
本発明の菌株及び方法は、形態及び生育特性に影響する遺伝子改変のなされた変異糸状菌細胞に関する。変異細胞を深部培養で生育した場合、これらは、親菌株の細胞を含む細胞ブロスと比較して、異なるレオロジー特性を有する細胞ブロスを産生する。これらの変異菌株のうち一部ものは、酵素及び他の商業的に重要なタンパク質の大量生産に非常に好適である。
本発明の菌株及び方法を詳細に説明するのに先立ち、明確性のために以下の用語を定義する。定義されていない用語は、関連技術分野で使用される場合にこれらの用語が通常持っている意味に従うものとする。
これまでに、粘性を低下させたトリコデルマ・リーゼイ菌株を開発する際には、化学的な変異誘導を行う工程と、それに続き得られた変異体をカルコフロールホワイト(真菌の細胞壁中に含まれるセルロース及びキチンに結合する蛍光染色)に対する感度についてスクリーニングする工程が包含された。カルコフロールホワイトに対する感度は、酵母形態の変化と関連しているが、糸状菌におけるカルコフロールホワイト感度の有意性は従来知られていなかった。上記の方法で、親トリコデルマ・リーゼイ菌株Morph TrglaA(29−9)に化学的に変異誘導した結果、得られた1つの菌株(すなわち、70H2)が、寒天プレート上でのコロニーの増殖性の低下、胞子形成の低下、形態の変化及び液体培地における粘性の低下を呈する一方で、高レベルのタンパク質発現及び分泌を維持することが判明した。比較ゲノム配列分析は、親29−9菌株と比較して70H2菌株中の複数の遺伝子に変異があることを明らかにした。
今回、Sfb3産生量を変更させると意図状菌の細胞粘性に影響が生じることが発見された。この発見は、商業的に重要なタンパク質の発現に対する糸状菌の使用について重要な示唆を有する。
MSQQNILAASVSALSLDESTVHTGGASSKKSRRPHRAYHNFSSGTVPTLGNSPYTTPQLNQQDGFQQPQAFTPKQFGGFNNGSGSVMSTPVMVSQERFGASEASSPYGQSMLDMTAPQPTSHIVPTQRFEDQAQYLQRSFETCRDSVPPLPTTQFYCVDQGSCDPHLMSLSMYNIPESEHLRAATKLPLGLTIQPFSTLTPNDAEVPTIPLPMDGTPLRCRRCRAYANPKFQFTYDSSVICNICRVKMQVPGEHFAPMGPNGQRSDLNEKSELLHGTVDFLVPSIYNAIQEKELLPLHYVFLIDVSLLANENGSSLAMVEGVRSCIEYISDFQPNCEVAIIVYDNKLRFFNLRPDLDNAQEYIVSELDDVFLPFYNGLFVKPGNSMKIINDTLIKISGYISTDKYSHVPQVCYGSALQAAKLALDTVTGGQGGKIICSLNSLPTIGNGNLSLKRDNAHIAHVKCDNGFYKKLASDFLKSYISLDLYVTNAGFIDMATVGHPVEMTSGILKYYPHFQQETDAFTLVNDMVTNVSNIVGYQALLKVRCSTGLSVEQYYCDSSDNTDHDPIIPVLTRDTTLDVLLKYDSKIKTGTDVHFQTALLYTDIDGVRKVRSINTSGAVSNNIREIFKFINQNPVMRIMIKDVIKTLGDCDFVKIRRLIDDKMVEILTQYRGLVSSNSSTQLILPDSIKTLPAYMLAFEKSELMKPNAQSTRGNERIYDLLKYDSLNSAQLCYKLYPQIVPFHVLLEETDLTFYDANDKLLQINSSSINNLSVRASHSNFINGGCYLIFQGDTIYLWFNENTNRMLLQDLLSVDESLPVSQISLFSGTLPETGTSINQKASNVIKNWQQVVNKSSLPLVLLRPNVDQYYSNVMSQLLCEDKTVNRIESYDNYLVIMHKKIQEKLQKDDFIKVSTAATHENIHQKFVQF
トリコデルマ・リーゼイSfb3のアミノ酸配列(配列番号2):
MDYTQYHALGHGEVLDPNDPNKTSAPAAPQFQPPSSPYVPPGSPYGAPPYHGGHQAPPMAMPPPSTPGYGPPQGQSFPGSPMPSQDAGLAAQFGGMSLGADAGGAAARKKKKDRHAYHSVEPTGSSQAFNGLPPGTPAEQFLNVNNPQGIPALGGQFGSPLASPMGTPHMANPGQFPAPTSPFTPSAPVSPAEFASRFGSPDAATSIGSAGPSQVSPDDMPSIPASRDAIQEHFFKNVYPTFERHVPPPATVSFVAFDQGNASPKFTRLTLNNIPTTAEGLHATGLPLGMLIQPLAPLQAGEAEIPVLDFGDAGPPRCRRCRAYINPFMMFRSGGNKFVCNLCSYPNETPPEYFCAVSPQGVRLDRDQRPELHRGTVEFVVPKEYWTREPVGLRWLFVIDVTQESYNKGFMETFCEGILAALYGGNDEENDEDGEPKRRIPKGAKVGFITYDKDIHFYNINPHLDQAHMMIMPDLEDPFLPLGEGLFVDPYESKAIITSLLTRLPEMFSTIKNPEPALLATLNAAVAALEATGGKVVCSCSTLPTWGPGRLFMRDDGNHPGGELDKKLYTTEHPAWKKVSEKMASSGIGVDFFLAAPSGGYLDIATIGHVAATTGGETFYYPNFIAPRDGARLSMEITHAITRETGFQALMKVRCSTGLQVAAYHGNFVQHTFGADLEIGVIDADKALGVSFSHDGKLDPKLDAHFQTALLYTTASGQRRVRCSNVIASVSDTSKESNTKELAIRQCLKFVDQDAVVGIFAKEASTKLATTSANLQDVRNWLTERTIDIMAYYKKHSANQFPPSQLVMPERLKEFCMYMLGMLKCRAFKGGIENSDRRVHELRMVRSMGPLELSLYLYPRMIALHNLQPEEGFADPETGHLKMPPSVRTSFSRVEPGGVYLVDNGQQCLLWFHAQTSPNLITDLFGEGHDSLKGLDPYTSTLPVLETHLSAQVRNIIEFLKSMRGSKGMTIQLARQGIDGAEYEFARMLVEDRNNEAKSYVDWLVHIHRGVQLELSGQRKKEGDGEATAVMANFAGLRPAYW
アスペルギルス・オリザエRIB40のSfb3アミノ酸配列(GI:83766074;配列番号3):
MADQSMYNTLGQGTSPAEDPSNPNRMAHQVPPQSQPAAGFPPGPYPPQPGAYYGNPPPNQYDAPAAAPPTQQLQSPPPRGLAPSPQLAYGTETQTHMGAPADPMAGLASQMSGLGIMGDSGARPGKKKHRHAHHEIGGATASAPQQFAGMPQAGMQPSSQFLNTGLNQAPRPISPAAGVPPAGIVPQPGVPAPGSGSVPTQGKIDPEQIPSIPQSRDIPTMYYFDHIYPTMERHLPPPAAVPFVAHDQGNSSPKHARLTLNNIPTTSDFLSSTALPLGMVLQPLARLDPGEPEVPVLDFGEMGPPRCRRCRAYINPFMTFRSGGNKFVCNMCTFPNDVAPEYFAPLDMSGARVDRLQRPELMIGTVEFMVPKEYWNKEPVGLQRLFLIDVSQESVNRGFLKGVCKGITEALYGAPDASEEDAAARRVPEGSKIGIVTYDREVHFYNLSAQLDQAQMMVMTDLEEPFVPLSEGLFVDPYESKDIITSLLHRIPKIFSHIKKPEPALLPALNAAMSALQATGGKIFASICSLPTWGPGALHMRDDPKVHGTDAERKLFTTDNQAWRTTAGKMAEHGIGVDMFVAAPGGTYVDVATIGHVAEVSGGETFFYPNFHAPRDILKLSQEFAHAVTRETGYQAMMKVRCSNGLQVSAYHGNFIQHALGADLEIGSIDADKAIGVMFSYDGKLDPKLDAHFQAALLYTTAEGQRRVRCINVVAAVNEGGLETMKFIDQDCVVSIMAKEAAAKTVDKSLKDIRASITEKTVDIFSGYRKVFSGSHPPGQLVLPENLKEFSMYMLALIKSRAFKGGQEASDRRIHDMRMLRSIGATELALYLYPRVIPIHNMQPEDGFPNEQGQLQVPPSLRASFSKIEEGGAYLVDNGQICLLWLHSRVSPNLLEDLLGPGQSSLQGLNPQTSSLPVLETHLNAQVRNLLQYFSTMRGSKSVAIQLARQGLDGAEYEFARLLVEDRNNEAQSYVDWLVHIHRQINLELAGHRKREDTSAEGSLTSLAGLRAPYW
アスペルギルス・ニガーのSfb3アミノ酸配列(配列番号4)
MADPNMYHTYGQAPVPGENPSDPNQMAYQVPPQGYPAAGIPPGPSPPQPGAAYGVPAPNQQWPAYGSPPPAQQPLQQPPSQFAHQADPQAAMGAPVDPGMAGLASQMSGLGIMGGEGGAARSSKKKHRHAHHEIAGASASVAQPFAAAPQDPMQPTSQFLNTGLNQAPRPISPAASIPAPVNPAFGGGAGAVPTQGKVDPEQIPSIPRSRDLPAQYYFNHVYPTMERHLPPPAAVPFVAHDQGNSSPKYARLTLNNIPSTSDFLSSTGLPLGMVLQPLARLDGEQPIPVLDFGDAGPPRCRRCRAYINPFMSFRSGGNKFVCNMCTFPNDVPPEYFAPLDPSGSRIDRMQRPELMMGTVEFLVPKDYWNKEPVGLQWLLLIDVSQESVNKGFLKGVCKGIMEALYSEETENPEDEAPARRIPEGAKIGIVTYDKEVHFYNLSAQLDQAQMMVMTDLEEPFVPLSEGLFVDPYESKDVITSLLQRIPSIFSHVKNPQPALLPALNAALSALRPTGGKIVGTIASLPTWGPGALSLRDDPKVHGTDAERKLFTTEHAGWRETAGHLAEAGIGLDMFIAAPSGTYMDVATIGHIPEVTGGETFFYPNFHAPRDIRKLSKELAHAITRETGYQALMKVRCSNGLQVSGYHGNFVQHTFGADLEIGAIDADKAIGVVFSYDGKLDPKLDAHFQAALLYTSANGQRRVRCINTVAAVNEGGMETMKFVDQDAVVAMVAKDAASKTLDKSLKDIRAGVSEKTVDIFSGYRKIFSGSHPPGQLVLPENLKEFSMYMLSLIKSRAIKGGQEASDRRIHDMRMLRSIGCTELSLYLYPRIIPIHNMQPTDGFPNEQGQLQVPPSLRASFSKIEEGGAYLVDNGQQCLLWLHSHVSPNLLEDLFGEGQTSLQGLSPQISTIPVLETHLNAQVRNLLQYFSTIRGSKAVTIQLARQGLDGAEYEFARMLVEDRNNEAQSSVDWLVHIHRQINLELAGHRKREDTAGEGGLTSLAGLRAPYW
ペニシリウム・フニクロスムのSfb3アミノ酸配列(配列番号5)
MADYSTYHSSGYAGAPGEDPNRQQPAVPAPYHSPNAPPGQAIQQPGITPYGAAQPPQFPGQPGVGYGVAPVPSPPQALGGPDVGDLATRIGGLGIISDAGTRSHKKKHRHAYHDIGGPNAQGLNTFPSQTNLQSQFLNTGLNQPEQQPAAPAAFPGAPVGQVPANVAPGAAPEVGGVGSVPTQGKIDPEQIPSVPRSRDLPAQYYFNNVYPTMERHVPPPASIPFIAHDQGNSSPKVARLTLNNIPSSSDFLQSTGLPLGMILQPLAKLDAGEQPVPVIDFGDIGPPRCRRCRTYINPFMTFRSGGNKFVCNMCTFPNDVPPEYFAPVDPSGVRVDRLQRPELMLGTVEFTVPKEYWVKEPAGLHQLFLIDVSQESVNRGFLKGVCDGIINALYGEEEPVEGAEPETRKVPEGSKIGIVTFDREIHFYNLLPRLDKAQMMVMTDLEEPFVPLSEGLFVDPYESKDVITSLLEQLPSLFARVKSPESTLLPTIKAAISALQATGGKIICCLTSLPTYGPGKLVMKDKSQAPDGENKLFAIDNPDYKAAATKLTEAGVGIDFFVAAPGGSFMDLTTIGYTAAISGGECFFYPNFHSPRDSLKLAQEISHTVTRETGYQALMKVRCSNGLQVSAYYGNFLQHTFGADLEIGTIDADKALGVLFSYDGKLDPKLDAHFQAALLYTAANGQRRVRCINIVAGVNEGGIETMKCIDQDAVVAIIAKEAASKAGDKTLKDIRASITEKTVDIFSGYRKNFSGSHPPGQLVLPENLKEFSMYMLGLLKSRAFKGGSETADRRVHDLRMLRSIGCLELSLYLYPRIIPIHNMSAEDGFANEQGQLQVPPALRASFSRVEEGGAYLIDNGQGILLWIHSFVSPNLLEDLFGPGITSLQALDPNTSSLPVLETHLNAQVRNLLQYLSTVRGSKAVTIQLARQGIDGAEYEFARSLVEDRNNEAQSYVDWLVHIHRQINLELAGHRKKEDSATSSGEGALSSLAGIRAPYW
ペニシリウム・クリゾゲナムのSfb3アミノ酸配列(配列番号6)
MADSSMYNTMGQGSSEDPSNPQYMAQVPPQQYPAGYPPTAAPLQPGAPYANPAPNQWPAYGSPQQPGMASPGIAYNAPQQPMGAAVDPGMAGLASQMGGLDIAADAGARTHRKKHRHAHHDIGGGAAPPAQGFNTGMDQGGLQQPQPQQQSQFLNTGLNQHADRPVSPAVGLVSGQSVAAIPGIQSGAGSVPTSGRIDPEHIPSIPRSRDLPAQYYFNHVYPTMDQHLPPPAAIPFVAQDQGNSSPKYARLTLNNIPSASDFLTSTGLPLGMILQPLAPLDPGEQPIPVLDFGDVGPPRCRRCRTYINPFMSFRSGGSKFVCNMCTFPNDTPPEYFAPLDPSGARVDRMQRPELLMGTVEFTVPKEYWNKEPVGLQTLFLIDVSRESVHRGFLKGVCAGIKDALYGDDDKASEGTEGDGSSRKLPVGAKVGIVTYDKEVHFYNLAAALDQAQMMVMTDLDEPFVPLSEGLFVDPYESKSVITSLLSRIPKIFSSIKNPESALLPTLNSALSALQATGGKIVCAVASLPTCGPGHLAIREDPKVHGTDAERKLFTTENPAWKKTASKLAEAGVGLDLFMAAPGGTYLDVATIGHVSSLTGGETFFYPNFHAPRDLLKLRKEIAHAVTRETGYQTLMKVRCSNGLQVSAYHGNFVQHTLGADLEIAGVDADKAVGVLFSYDGKLDPKLDAHFQAALLYTSADGQRRVRCINVVAAVNEGGLETMKFVDQDAVVSVIAKEAASKTLDKNLKDIRASISEKTVDIFSGYRKIFSGSHPPGQLVLPENLKEFSMYMLSLVKSRAFKAGPESSDRRIHDMRLIRSMGCTEMALYLYPRIIPVHNMQPEDGFANEHGQLQIPPTMRASYSRIEDGGVYIVDNGQAILLWIHAQVSPNLLEDLFGPGHNSLQGLNPNTSSLPVLETHLNAQVRNLLQYLSTVRGSKSVTIQLARQGLDGAEYEFARLLLEDRNNEAQSYVDWLVHIHRQINLELAGHRKKEEGGEGALASLSAMRTPYW
ネウロスポラ・クラッサ(Neurospora crassa)のSfb3アミノ酸配列(配列番号7)
MADYTMYHALGQGETLDPNDPNRTTQPAPPQFQPPVAPNPYHPGAEYNAPGQQQQQQQQYGQQYGQQYGQQYGQQQYGQEYGHQQQQQQQQQYGAPSPYGAPPAHSPVSPMDDVGLAAQMGGMSLGAGAGAADHHGRKKKKDRHAFHTVEAPAGSSQPFNGMPPAGIPATQFLNADPSLAGRIPGPGHGQFPMPASPAFGPVPTSAADFAARDATQGVGSGVFAAGGPQGGKPSPDDTPSVPLSRDAVQPYFHTNVYPTFERLVPPPAVTSFVALDQGNSSPKFARLTMTNLPASAEGLKSTGLPLGLLLQPLAETQPGELPIPVLDFGEQGPPRCHRCRAYMNPFMMFKAGGNKFVCNLCTYANDTPPEYFCALSPQGVRVDRDQRPELTRGTVEFVVPKEYWTKEPVGMRYLFVIDVTQESYNKGFLESFCEGILSALYGGSEEGEDQDETGEPKRKIPAGAKVGFVTFDQEIHFYNVSPALEQAQMIVMPDIEDPFLPLSDGLFVDPYESKAVISSLLTRLPQMFSNIKNPEPALLSALNSAVAALEKTGGKVFCSLAALPTWGPGRLFMRDDGKHPGGEPDKKLFTTEHPGWRKLAEKMVSLGVGADFFMASPSGGYLDIATIGHVSSTTGGETFFYPNFVVQRDSTKLSLEIHHAVRRETGYAALMKVRCSNGLQVNAYHGNFIQHTFGADLEIGVIDADKALAVTFGYDGKLDSKLDAHFQAALLYTTASGQRRVRCINVIAGVSDLARDCMKYIDQDAIVSILAKEASTKLSTTSANLKEVRSSLTEKTIDILALYRKNHLAVPHPPQQLVMPERLKEFTMYVLGMLKCRAFKGGNETTDRRVHDMRLIRSMGARELSLYLYPRIIPLHSLQPEDGYPDATTGHLRMPSTMRASFARVEPGGVYLVDNGQVCLLWMHAQTAPALIQDLFGEDKTTLQSLDPYTSTIPVLETHLNAQTRNIIEYMRTVRGSKGLTIQLARQGIDGAEFEFARMLVEDRNNEAQSYVDWLVHVHKGVQLELAGQRKREDGESHSALGSFTGLRPAYW
フザリウム・オキシスポラム(Fusarium oxysporum)Sfb3アミノ酸配列(配列番号8)
MADYAQYHALGQGEVIDPNDPNRTSQPSAQQFQPPIAPSPYQQQASPYGAPQYLGGQQAPPPMTGSPAPAPGYGYAPPQAQAPPGQAPPSQDATLAAQLGGMNLGDGHGTARRKKKDRHAYHTVEPTGSSQAFNGMPPQGTSATQFLDSVPGGPGFGGQFGSPQGTPQMQSQSQFSAPVNPAFGPGPVAGTPGVGEGLGTASVSTSGPKGVSPDDMPSVPASRDAIQQYYLKNVYPTFERHVPPPSTVSFVAYDQGNSSPKYTRLTLNNIPTTQDALQATGLSLGLLLQPLAPLQAGEAEIPVLDFGEAGPPRCRRCRAYMNPFMMFRSGGNKFVCNLCAYPNDTPPEYFSATNPQGVRVDRDTRPELHRGTVEFVVPKEYWTREPVGLRWLFLIDVTQESYNKGYVEAFCEGIRVALYGGEDQELDENGEPKRRIPEGAKVGFVTYDKDIHFYNVNPALDQAQMMIMPDLEDPFVPLSEGLFVDPYESKDVITSLLTRLPDMFSTIKNPEPALLAALNSALAALEATGGKVVASCSALPTWGPGRLFMRDNGNHPGGEIDKKLYTTEHPAWKKVAEKMAASGVGADFFLAAPSGGYLDIATIGHVSSTTGGETFYYPNFIAARDSRKLSLEISHAVTRETGFQALMKVRCSNGLQVSGYHGNFIQHTFGADLEIGVIDADKAMGVSFSYDGKLDPKLDAHFQSALLYTTASGERRVRCSNVIASVTETSKESGAREQGIRECLKFVDQDAVIGMLAKEASTKLATTSSNLKDIRHWLSEKAIDVLACYRKHAAQQHPPGQLVMPERLKEYCMYLLGLLKCRALKGGVENSDRRVHEMRMLRSMGALELSLYLYPRMIPIHNLAPEEGFADPETGHLKMPPAIRTSFSRVEPGGVYLVDNGQQCLLWFHSQTSPNLISDLFGEDKDSLKSLDPYTSALPLLETHLNAQVRNIIEFLRTMRGSKGLTIQLARQGIDGAEFDFARMLVEDRNNEAQSYVDWLVHIHKGVQLELSGQRKKEGEEHTAASLSNFAGLRPAYW
図13は、S.セレヴィシエ(配列番号1)及びT.リーゼイ(配列番号2)から得られるSfb3タンパク質のアミノ酸配列のアラインメントを示す。これらの配列は、およそ30%のアミノ酸配列同一性を有する。対照的に、T.リーゼイ及びA.オリザエから得られるSfb3タンパク質は、およそ58%のアミノ酸配列同一性を有する。S.セレヴィシエ(配列番号1)、T.リーゼイ(配列番号2)及びA.オリザエ(配列番号3)から得られるSfb3タンパク質のアミノ酸配列のアラインメントを、図14に示す。
一態様では、親菌株から誘導された糸状菌の変異菌株であって前記変異菌株の細胞の機能性Sfb3タンパク質の産生量を、前記親菌株の細胞と比較して変化させる、遺伝子変異を含む、変異菌株が提供される。変異菌株の細胞は続いて、深部培養における好気性発酵中に前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された溶存酸素量を維持するために、撹拌速度を変更する必要がある、又は前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された速度での撹拌下で、変更された溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを産生する。
別の態様では、糸状菌細胞の形態を変化させるための方法が提供される。変異糸状菌細胞は、固体培地上で生育形態の変化を呈し、深部培養において生育させた場合には複数の異なる粘性を有する細胞集団を産生する。
粘性が低下した糸状菌株を使用した場合、深部培養時の酸素及び栄養素の分布が改善し、深部培養培地を撹拌するのに必要とされるエネルギー量が低下し、培地中に存在する細胞集団を増加させ、タンパク質産生を増加させることが知られている。しかしながら、本発明の糸状菌の変異菌株は、かつて述べられてきた粘性が低下した菌株よりも有意な利点を提供する。
1.1.Δsfb3欠失カセットの作製
T.リーゼイsfb3遺伝子の5’末端に隣接するDNA配列をプライマー対AVG88/AVG89で増幅した。このプライマー対による断片の増幅により、断片の5’末端にSalI部位を、並びに、断片の3’末端にBglII部位を導入した。平行なloxP部位に隣接するハイグロマイシンB耐性カセットをプラスミドpCR−Blunt II−hph−loxP#4(図1)からプライマー対AVG90/AVG91で増幅し、断片の5’末端にBglII部位を、並びに、断片の3’末端にNotI部位を導入した。sfb3の3’末端に隣接するDNA配列をプライマー対AVG92/AVG93で増幅し、断片の5’末端にNotI部位を、並びに、3’末端にXbal部位を導入した。
PEG法による形質転換を用い、Δsfb3欠失カセットにより菌株Morph及び29−9を形質転換し、ハイグロマイシンBとソルビトールとを含有するアカパンカビ用最少培地上に蒔いた。トリコデルマの形質転換は、例えば、米国特許第5,246,853号に記載されている。ハイグロマイシンBを含有するアカパンカビ用最少培地に候補株(29−9+Δsfb3については684及びMorph+Δsfb3については348)を移植し、ハイグロマイシンB耐性候補株を選択した。コンゴレッドを含有するアカパンカビ最少培地又はPDAにハイグロマイシンB耐性形質転換体を移植し、コンゴレッド感度を評価した。PCR分析は、相同組み換えによりΔsfb3欠失カセットがsfb3座に組み込まれた各形質転換体のうち、1株がコンゴレッド感応性候補株であることを明らかにした(図3)。29−9 Δsfb3及びMorph Δsfb3の両方におけるsfb3遺伝子座へのΔsfb3欠失カセットの相同組み込みは、プライマー対AVG108/AVG109、AVG110/AVG111及びAVG108/AVG111を用いて、期待されたサイズのDNA断片を増幅することにより、確認された。プライマー対AVG108/AVG109は、AVG88/AVG89欠失カセット領域の5’末端の外側から開始してハイグロマイシンB耐性カセット内で終止するDNA断片を増幅する。プライマー対AVG110/AVG111は、ハイグロマイシンB耐性カセット内で開始してAVG92/AVG93欠失カセット領域の3’末端の外側で終止するDNA断片を増幅する。プライマー対AVG108/AVG110は、sfb3遺伝子座に組み込まれた欠失カセット全体を増幅する。欠失カセットの相同組み込みが確認された生成菌株はそれぞれ29−9 Δsfb3及びMorph Δsfb3と命名した。
菌株29−9、70H2及び29−9 Δsfb3を深部(液体)培養にて同等条件下で生育させ、これらの生育表現型を比較した。
loxP部位間の組み換えを誘導したcre遺伝子を一過性発現することにより、菌株Morph Δsfb3からloxPに隣接するハイグロマイシンB耐性カセットを除去した。Morph Δsfb3菌株を、cre含有テロメアプラスミドpTrex−Tel−pyrG13/pDONR221/0927853cre(図4)で形質転換して、loxP間の組み換えを誘導し、ハイグロマイシンB耐性カセットを除去した。このベクターは、アセトアミドを含有する培地での生育を可能にするamdSマーカーカセットを含有する。形質転換体は、いったんアセドアミド含有培地に移植し、次いで、3つをPDA培地に移植し、cre含有テロメアプラスミドを消失させた。これらの形質転換体を次に平行して、ハイグロマイシンBカセットが消失したかどうかを評価するためのハイグロマイシンB含有アカパンカビ用培地、並びに、cre含有プラスミドが消失したかどうかを評価するためのアセトアミド含有培地に移した(図5;PDA=ポテトデキストロース寒天、VMH=ハイグロマイシンBを有するアカパンカビ用最少培地、amdS=アセトアミドを有する最少培地、hph−=ハイグロマイシンBに対する感度、cre−=培地中のアセトアミドの存在に対する感度)。91.8%の形質転換体がハイグロマイシンBカセットを消失し、92.5%の形質転換体がcre含有プラスミドを消失した。これは、組み込まれたΔsfb3欠失カセットからハイグロマイシンBを除去することが可能であることを実証した。
グルコアミラーゼ酵素をコードする発現カセットは、目的とする代表的な遺伝子として機能し、並びに、変異糸状菌株から分泌されるタンパク質の量を測定するための便利な方法が得られた。amdSマーカーカセットに融合させた、cbhIプロモーター、T.リーゼイ・グルコアミラーゼ遺伝子TrglaA及びcbhIターミネーターを含有するグルコアミラーゼ発現カセット(すなわち、TrglaA発現カセット)をプラスミドpNSP23(図6)からプライマー対SK745/SK746を用いてPCR増幅した。複数のPCR反応物をプールし、PCR精製キットを用いて精製し、エタノール沈殿させて、増幅したDNA断片を濃縮した。PEG法による形質転換を用い、TrglaA発現カセットによりMorph Δsfb3菌株を形質転換し、その後、ソルビトールを含有するアセトアミド最小培地上に蒔いた。好適な候補株をアセトアミド最小培地上で選択し、マイクロタイターフォーマット内の誘導培地に移した。これらの菌株をマイクロタイタープレートで生育させ、基質としてPNPGを用い、上清の持つグルコアミラーゼ活性をアッセイした。
2.1.sfb3遺伝子を含有するコンストラクトの作製
sfb3遺伝子を含有する4種のコンストラクトを作製した。プライマー対AVG82/AVG83を用いて、29−9ゲノムDNAから野生型sfb3遺伝子をその天然のプロモーター及びターミネーターで増幅し、70H2ゲノムDNAから変異sfb3遺伝子をその天然のプロモーター及びターミネーターで増幅した。プライマー対AVG84/AVG85を用いて、29−9ゲノムDNAを使用して野生型sfb3遺伝子を開始コドンから終止コドンまで増幅し、70H2ゲノムDNAを使用して変異sfb3遺伝子を開始コドンから終止コドンまで増幅した。その結果、天然のsfb3プロモーター及びターミネーターを有する又は有さない、野生型又は変異sfb3遺伝子を含有する4種のPCR増幅断片が得られた。これらの4種の断片を、独立してpENTR/D−TOPOベクター(Invitrogen(Carlsbad,CA,USA))の中にクローニングした。
PEG法による形質転換を用い、4種のデスティネーションベクターコンストラクトの各々により70H2を別個に形質転換させ、その後、ハイグロマイシンBを有するアカパンカビ用最少培地上に蒔いた。4種の形質転換体の各々から得た30の候補株を、ハイグロマイシンBを含むPDAに移し、これらの表現型を、pTrex2g/HygBベクター単独で形質転換した70H2及び29−9(対照として)の表現型と比較した。野生型sfb3遺伝子で形質転換されたすべての候補株は、ハイグロマイシンBを含むPDA培地上で29−9と同様の野生型表現型を有した。変異sfb3遺伝子で形質転換した結果70H2から誘導されたすべての候補株は、70H2表現型を保持していた(図8)。これらの結果は、29−9から誘導された野生型sfb3遺伝子は70H2菌株に野生型表現型を付与することができたが、70H2から誘導された変異sfb3遺伝子は付与できなかったことを示した。
野生型sfb3遺伝子の3’末端の約2/3を含有するDNA配列をプライマー対AVG94/AVG95で増幅させ、これは、断片の5’末端にてSpeI部位を、並びに、断片の3’末端にてBglII部位を導入した。loxP部位に隣接するハイグロマイシンB耐性カセットをプラスミドpCR−Blunt II−hph−loxP#4(図1)からプライマー対AVG90/AVG91で増幅し、断片の5’末端にBglII部位を、並びに、断片の3’末端にNotI部位を導入した。sfb3ターミネーター領域の3’DNA配列下流を含有するDNA配列をプライマー対AVG96/AVG97で増幅し、断片の5’末端にNotI部位を、並びに、断片の3’末端にXbaI部位を導入した。
PEG法による形質転換を用い、sfb3遺伝子置換カセット(セクション2.3に記載)により菌株70H2を形質転換し、次に、ハイグロマイシンBとソルビトールを含有するアカパンカビ用最少培地上に蒔いた。野生型コロニー表現型を有する15の候補株を、ハイグロマイシンBを含有するアカパンカビ用最少培地に移植し、野生型コロニー表現型を有するハイグロマイシンB耐性候補株を選択した。好適なハイグロマイシンB耐性候補株を、ハイグロマイシンBを含有する最小培地上で選択し、野生型コロニー表現型について評価した(図10)。
菌株29−9、70H2及び29−9 Δsfb3を深部(液体)培養にて同等条件下で生育させ、これらの生育表現型を比較した。簡潔には、両面及び底部バッフルを有する3Lフラスコ内の500mLの培地に、各菌株の胞子を別々に添加した。使用した培地は、5g/Lの(NH4)2SO4、4.5g/LのKH2PO4、1g/LのMgSO4・7H2O及び14.4g/Lのクエン酸を含有しているものであり、5%のNaOHによりpH 5.5に調整していた。そして30分間オートクレーブ処理した後、無菌60%グルコースを添加して最終濃度を27.5g/Lにし、これと共に、2.5mL/Lの微量元素溶液を添加させて培地を使用した。この微量元素溶液には、175g/Lのクエン酸、200g/LのFeSO4・7H2O、16g/LのZnSO4・7H2O、3.2g/LのCuSO4・5H2O、1.4g/LのMnSO4・H2O及び0.8g/LのH3BO3が含有されていた。培養物を48時間にわたって34℃にてインキュベーター内で振盪させながら生育させた。
4.1 Δsfb3欠失カセットの作製
T.リーゼイsfb3遺伝子の5’末端に隣接するDNA配列をプライマー対AVG88/AVG89で増幅した。このプライマー対による断片の増幅により、断片の5’末端にSalI部位を、並びに、断片の3’末端にBglII部位を導入した。平行なloxP部位に隣接するハイグロマイシンB耐性カセットをプラスミドpCR−Blunt II−hph−loxP#4(図1)からプライマー対AVG90/AVG91で増幅し、断片の5’末端にBglII部位を、並びに、断片の3’末端にNotI部位を導入した。sfb3の3’末端に隣接するDNA配列をプライマー対AVG92/AVG93で増幅し、断片の5’末端にNotI部位を、並びに、3’末端にXbal部位を導入した。
H3A組み込みトリコデルマ・リーゼイ発現菌株を、国際公開第2011/038019号として公開されているPCT/US2010/049849の記載に従って、調製した。PEG(ポリエチレングリコール)法による形質転換を用い、菌株H3AをΔsfb3欠失カセットにより、形質転換し、ハイグロマイシンBとソルビトールを含有するアカパンカビ用最少培地上に蒔いた。PEG法によるトリコデルマの形質転換は、例えば、米国特許第5,246,853号に先行して記載されている。
一方はH3Aを用いて、もう一方はH3A Δsfb3 #1009を用いて、例えば、PCT/US2010/049849に記載のような標準的発酵条件下で、2つの発酵工程を並行して行った。500rpmの撹拌速度を各発酵槽で使用した。Hamilton Optical Oxygen sensor(Hamilton Company(USA,Reno NV))を用いて、溶存酸素を増殖期の最後に測定した。DO濃度の比較を、以下の表5に示す。
Claims (46)
- 親菌株から誘導された糸状菌の変異菌株であって、前記変異菌株は、前記変異菌株の細胞の機能性Sfb3タンパク質の産生産生量を、前記親菌株の細胞と比較して変化させる、遺伝子変異を含み、前記変異菌株の細胞が、深部培養における好気性発酵中に(i)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された溶存酸素量を維持するために、撹拌速度を変更する必要がある、並びに/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された速度での撹拌下で、変更された溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを産生する、変異菌株。
- 前記機能性Sfb3タンパク質の産生量の変化が、量を減少させる変化であり、前記変異菌株が、深部培養における好気性発酵中に(i)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された溶存酸素量を維持するために、撹拌速度を減少させる必要がある、並びに/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された速度での撹拌下で、増加した溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを産生する、請求項1に記載の変異菌株。
- 前記遺伝子変異が、前記親菌株中に存在するsfb3遺伝子の破壊を含む、請求項1又は2に記載の変異菌株。
- 前記sfb3遺伝子の破壊が、前記sfb3遺伝子のすべて又は一部を欠失させた結果得られる、請求項3に記載の変異菌株。
- 前記sfb3遺伝子の破壊が、前記sfb3遺伝子を含むゲノムDNAの一部を欠失させた結果得られる、請求項3に記載の変異菌株。
- 前記sfb3遺伝子の破壊が、前記sfb3遺伝子に変異を導入した結果得られる、請求項3に記載の変異菌株。
- 前記sfb3遺伝子の破壊が、部位特異的組み換えを用いて行われる、請求項3〜6のいずれか一項に記載の変異菌株。
- 前記sfb3遺伝子の破壊が、前記sfb3遺伝子の遺伝子座に選択マーカーを導入することと組み合わせて行われる、請求項3〜7のいずれか一項に記載の変異菌株。
- 前記sfb3遺伝子の破壊が、前記変異菌株に粘性を低下させる表現型を付与するための主要な遺伝的決定因子になる、請求項3〜8のいずれか一項に記載の変異菌株。
- 前記変異菌株が機能性Sfb3タンパク質を産生しない、請求項1〜9のいずれか一項に記載の変異菌株。
- 前記変異菌株がSfb3タンパク質を産生しない、請求項1〜9のいずれか一項に記載の変異菌株。
- 前記変異菌株が、対象のタンパク質をコードする遺伝子を更に含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の変異菌株。
- 前記変異菌株が、バイオマス単位量当たりに前記親菌株と実質的に同量のタンパク質を産生する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の変異菌株。
- 前記Sfb3タンパク質が、アミノ酸配列IQLARQGXDGXEXXXARXLXEDRNXEAXSXVDWL(配列番号9、ここで、Xは任意のアミノ酸残基である)を含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載の変異菌株。
- 前記糸状菌がチャワンタケ(Pezizomycotina)種である、請求項1〜14のいずれか一項に記載の変異菌株。
- 前記糸状菌がトリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)である、請求項1〜15のいずれか一項に記載の変異菌株。
- 糸状菌細胞の変異菌株の産生方法であって、遺伝子変異を糸状菌細胞の親菌株に導入する工程を含み、前記遺伝子変異が前記親菌株の細胞と比較して機能性Sfb3タンパク質の産生量を変化させることで、深部培養における好気性発酵中に(i)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された溶存酸素量を維持するために、撹拌速度を変更する必要がある、並びに/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された速度での撹拌下で、変更された溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを産生する、変異糸状菌細胞を製造する、方法。
- 前記遺伝子変異が、機能性Sfb3タンパク質の産生量を低下させ又は抑制することで、深部培養における好気性発酵中に(i)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された溶存酸素量を維持するために、撹拌速度を減少させる必要がある、並びに/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された速度での撹拌下で、増加した溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを産生する、変異糸状菌細胞を製造する、請求項17に記載の方法。
- 前記遺伝子変異が、遺伝子操作を使用して親糸状菌細胞のsfb3遺伝子を破壊することを含む、請求項17又は18に記載の方法。
- 前記遺伝子変異が、遺伝子操作を使用して親糸状菌細胞のsfb3遺伝子を欠失させることを含む、請求項17又は19に記載の方法。
- 前記遺伝子変異が、部位特異的遺伝子組み換えを用いて行われる、請求項17〜20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記sfb3遺伝子の破壊が、前記sfb3遺伝子の遺伝子座に選択マーカーを導入することと組み合わせて行われる、請求項17〜21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記変異菌株が、バイオマス単位量当たりに前記親菌株と実質的に同量のタンパク質を産生する、請求項17〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記Sfb3タンパク質が、アミノ酸配列IQLARQGXDGXEXXXARXLXEDRNXEAXSXVDWL(配列番号9、ここで、Xは任意のアミノ酸残基である)を含む、請求項17〜23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記糸状菌がチャワンタケ(Pezizomycotina)種である、請求項17〜24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記糸状菌がトリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)である、請求項17〜25のいずれか一項に記載の方法。
- 前記親菌株が、対象のタンパク質をコードする遺伝子を更に含む、請求項17〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記対象のタンパク質をコードする遺伝子が、機能性Sfb3タンパク質の産生を低下させる又は抑制する遺伝子変異を導入する前に、前記親菌株内に存在する、請求項27に記載の方法。
- 請求項12又は13に記載の変異菌株により産生される、対象のタンパク質。
- 請求項17〜28のいずれか一項に記載の方法により産生される、糸状菌の変異菌株。
- 親菌株から誘導される糸状菌の変異菌株であって、前記変異菌株が、
(a)(i)深部培養において、前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された溶存酸素量を維持するために、撹拌速度を減少させる必要があること、並びに/又は、(ii)深部培養において、前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された速度での撹拌下で、増加した溶存酸素量を維持すること、をもたらす遺伝子変異と、
(b)(a)における遺伝子変異の前に対象のタンパク質をコードする遺伝子が前記変異菌株中に存在する、対象のタンパク質をコードする遺伝子と、
を含む、変異菌株。 - 前記遺伝子変異が、前記親菌株中に存在するsfb3遺伝子の破壊を含む、請求項31に記載の変異菌株。
- 前記sfb3遺伝子の破壊が、前記sfb3遺伝子の遺伝子座に選択マーカーを導入することと組み合わせて行われる、請求項31に記載の変異菌株。
- 粘性の表現型が変更された変異糸状菌細胞をスクリーニングするための方法であって、
(a)糸状菌の親菌株の細胞に変異を誘導して変異細胞を製造する工程と、
(b)蛍光染色に対する感度の変化について前記変異細胞をスクリーニングする工程と、
(c)前記蛍光染色に対し感度の変更された変異菌株を選択する工程と、を含み、
前記蛍光染色に対し変更された感度と、前記変異糸状菌細胞が、深部培養における好気性発酵中に、(i)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された溶存酸素量を維持するために、撹拌速度を変更する必要がある、並びに/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された速度での撹拌下で、変更された溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを産生する能力と、が相関する、方法。 - 前記変更された感度が増加した感度であり、前記変異糸状菌細胞が、深部培養における好気性発酵中に、(i)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された溶存酸素量を維持するために、撹拌速度を減少させる必要があり、並びに/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された速度での撹拌下で、増加した溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを産生する、請求項34に記載の方法。
- 前記蛍光染色がカルコフロールホワイト(Calcofluor White)である、請求項34又は35に記載の方法。
- 前記細胞の変異誘導が、遺伝子組み換えにより行われる、請求項34〜36のいずれか一項に記載の方法。
- 前記細胞の変異誘導が、前記sfb3遺伝子の遺伝子座に選択マーカーを導入することと組み合わせて行われる、請求項34〜37のいずれか一項に記載の方法。
- 糸状菌のチャワンタケ(Pezizomycotina)種におけるSfb3ポリペプチドを同定するための方法であって、
(a)糸状菌のチャワンタケ種からアミノ酸配列を得る工程と、
(b)隣接アミノ酸配列IQLARQGXDGXEXXXARXLXEDRNXEAXSXVDWL(配列番号9、ここで、Xは任意のアミノ酸残基である)の存在について前記アミノ酸配列をスクリーニングする工程と、を含み、
(c)前記糸状菌のチャワンタケ種のアミノ酸配列中に配列番号9が存在することで、前記糸状菌のチャワンタケ種のアミノ酸配列がsfb3ポリペプチドであることを示される、方法。 - 請求項39に記載の方法により同定される、単離されたsfb3ポリペプチド。
- 糸状菌において対象のタンパク質を産生させるための方法であって、親糸状菌細胞に、前記対象のタンパク質をコードする遺伝子と、前記細胞中のSfb3タンパク質の量又は活性を減少させる遺伝子変異と、を導入することで、深部培養における好気性発酵中に、(i)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された溶存酸素量を維持するために、撹拌速度を変更する必要がある、並びに/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された速度での撹拌下で、変更された溶存酸素量を維持する、前記対象のタンパク質を含む細胞ブロスを産生する、変異糸状菌細胞を製造することを含み、ここで、前記対象のタンパク質が前記親細胞と比較して前記変異細胞中で実質的に同じ濃度で産生される、方法。
- 前記対象のタンパク質が、対象の1種を超えるタンパク質であり、前記対象の1種を超えるタンパク質の各々は、前記親細胞と比較して前記変異細胞中で実質的に同じ相対濃度で産生される、請求項41に記載の方法。
- 前記対象の1種を超えるタンパク質が、セルラーゼ及びヘミセルラーゼから選択される、請求項42に記載の方法。
- 請求項41〜43のいずれか一項に記載の方法により産生される、対象のタンパク質。
- 請求項42又は43に記載の方法により産生される対象の1種を超えるタンパク質を含む、組成物。
- 前記組成物が全セルラーゼ組成物である、請求項45に記載の組成物。
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