JP2014064472A - Method for producing glutathione - Google Patents

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Kiyotaka Hara
清敬 原
Akihiko Kondo
昭彦 近藤
Akira Iwasaki
晃 岩崎
Yuichi Iwamoto
裕一 岩本
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Kobe University NUC
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Kaneka Corp
Kobe University NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing glutathione utilizing yeast genetically modified to improve the production of the glutathione.SOLUTION: In the method, expression of γ-glutamylcysteine synthetase and/or glutathione synthetase is intensified, and further, yeast in which expression of glutathione reductase is suppressed is cultivated.

Description

本発明は、医薬品などの用途に用いられるグルタチオンの高生産株、及び該生産株を用いた生産方法に関するものである。 The present invention relates to a high production strain of glutathione used for pharmaceutical applications and the like, and a production method using the production strain.

グルタチオンは、システイン、グルタミン酸、グリシンの3つのアミノ酸から成るペプチドで、人体だけでなく、他の動物や植物、微生物などの多くの生体内に存在し、活性酸素の消去作用、解毒作用、アミノ酸の代謝など、生体にとって重要な化合物である。そのため医薬品、食品、化粧品産業で注目されている。また、近年、酸化型グルタチオンに植物の生長を促進する効果があることなどの知見も得られるなど、農業を含めたさまざまな分野での用途が期待されている。 Glutathione is a peptide composed of three amino acids, cysteine, glutamic acid, and glycine. It exists not only in the human body, but also in many living organisms such as other animals, plants, and microorganisms. It is an important compound for the living body such as metabolism. Therefore, it is attracting attention in the pharmaceutical, food and cosmetic industries. In recent years, it has been expected that the oxidized glutathione has an effect of promoting the growth of plants and is used in various fields including agriculture.

またグルタチオンは、現在工業的には、酵母を用いた発酵法により生産されている。グルタチオンは酵母の細胞内に蓄積されるため、実際には、酵母を培養し、その菌体中からグルタチオンを抽出する方法が広く用いられている。それ故に、これまで、グルタチオン生産に使用する酵母への突然変異処理(特許文献1〜3)やグルタチオンの合成に関与する酵素を遺伝子組換えにより導入すること(特許文献4〜8)、また、培地中にグルタチオンを構成する3種のアミノ酸であるL−グルタミン酸、L−システイン、グリシンを添加すること(特許文献9〜12)により、培養菌体内のグルタチオン含量を向上させ生産性を改善させる試みがなされてきた。 Glutathione is now industrially produced by fermentation using yeast. Since glutathione is accumulated in yeast cells, in practice, a method of culturing yeast and extracting glutathione from the cells is widely used. Therefore, so far, mutation treatment to yeast used for glutathione production (Patent Documents 1 to 3) and introduction of an enzyme involved in the synthesis of glutathione by genetic recombination (Patent Documents 4 to 8), Attempts to improve glutathione content in cultured cells and improve productivity by adding L-glutamic acid, L-cysteine and glycine, which are three types of amino acids constituting glutathione, to the medium (Patent Documents 9 to 12) Has been made.

しかしながら、更に工業的に安価なグルタチオンの製造には、より効率的にグルタチンを生産する酵母の取得が必要である。 However, the production of glutathione, which is industrially cheaper, requires the acquisition of yeast that produces glutatin more efficiently.

特開昭59−151894号公報JP 59-151894 A 特開平03−18872号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-18872 特開平10−191963号公報JP-A-10-191963 特開昭61−52299号公報JP-A 61-52299 特開昭62−275685号公報Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-275585 特開昭63−129985号公報JP 63-129985 A 特開昭64−51098号公報JP-A 64-51098 特開平4−179484号公報JP-A-4-179484 特開昭47−16990号公報JP 47-16990 A 特開昭48−92579号公報JP-A-48-92579 特開昭51−139686号公報JP-A 51-139686 特開昭53−94089号公報JP-A-53-94089

本発明は、上記の技術背景の下に、グルタチオンの生産を向上させるように遺伝子が改変されている酵母、及び該酵母を利用したグルタチオンの製造法を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a yeast in which a gene is modified so as to improve the production of glutathione under the above technical background, and a method for producing glutathione using the yeast.

上述の課題を解決すべく本発明者らが鋭意検討した結果、酵母においてグルタチオンペルオキシダーゼの発現を強化することにより、酸化型グルタチオンを含めたグルタチオンの菌体内の含量が増加することを見出した。また、グルタチオンペルオキシダーゼの発現が強化された株において、グルタチオンの生産に関与するγ−グルタミルシステイン合成酵素(GSH1)および/またはグルタチオン合成酵素(GSH2)の発現を強化させたところ、驚くべきことにグルタチオン生産に関して相乗的な増加が確認され、菌体内のグルタチオン含量(酸化型グルタチオン+還元型グルタチオン)が大幅に増加することを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies by the present inventors to solve the above-mentioned problems, it has been found that the content of glutathione including oxidized glutathione in the cells increases by enhancing the expression of glutathione peroxidase in yeast. In addition, in the strain in which the expression of glutathione peroxidase was enhanced, the expression of γ-glutamylcysteine synthetase (GSH1) and / or glutathione synthetase (GSH2) involved in the production of glutathione was enhanced. A synergistic increase in production was confirmed, and the glutathione content (oxidized glutathione + reduced glutathione) in the microbial cells was found to greatly increase, and the present invention was completed.

さらに、グルタチオンペルオキシダーゼの発現が強化された株において、グルタチオンレダクターゼの発現を抑制させることで、グルタチオンの生産を改善できることを確認した。 Furthermore, it was confirmed that the production of glutathione can be improved by suppressing the expression of glutathione reductase in the strain with enhanced expression of glutathione peroxidase.

即ち、本発明は、グルタチオンペルオキシダーゼの発現が強化された酵母を培養することを特徴とするグルタチオンの製造方法に関する。 That is, the present invention relates to a method for producing glutathione, which comprises culturing yeast in which expression of glutathione peroxidase is enhanced.

グルタチオンペルオキシダーゼが、下記(a)〜(f):
(a)配列表の配列番号1〜3のいずれかに示すアミノ酸配列からなるタンパク質、
(b)配列表の配列番号1〜3のいずれかに示すアミノ酸配列において、1もしくは複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質、
(c)配列表の配列番号1〜3のいずれかに示すアミノ酸配列と60%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質、
(d)配列表の配列番号4〜6のいずれかに示す塩基配列によりコードされるアミノ酸配列からなるタンパク質、
(e)配列表の配列番号4〜6のいずれかに示す塩基配列と相補的な塩基配列を有するDNAと、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAによりコードされるアミノ酸配列からなるタンパク質、および、
(f)配列表の配列番号4〜6のいずれかに示す塩基配列において1もしくは複数個の塩基が置換、欠矢、挿入および/または付加されたDNAによりコードされるアミノ酸配列からなるタンパク質、
からなる群から選択されることが好ましい。
Glutathione peroxidase is the following (a) to (f):
(A) a protein comprising the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3 in the sequence listing;
(B) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3 in the sequence listing;
(C) a protein comprising an amino acid sequence having 60% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3 in the sequence listing;
(D) a protein comprising an amino acid sequence encoded by the base sequence shown in any of SEQ ID NOs: 4 to 6 in the sequence listing;
(E) a protein consisting of an amino acid sequence encoded by DNA having a base sequence complementary to the base sequence shown in any one of SEQ ID NOS: 4 to 6 in the sequence listing, and DNA that hybridizes under stringent conditions; and ,
(F) a protein comprising an amino acid sequence encoded by a DNA in which one or more bases are substituted, missing, inserted and / or added in the base sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 4 to 6 in the sequence listing;
Preferably it is selected from the group consisting of

酵母が、γ−グルタミルシステイン合成酵素および/またはグルタチオン合成酵素の発現が強化された酵母であることが好ましい。 The yeast is preferably a yeast in which expression of γ-glutamylcysteine synthetase and / or glutathione synthetase is enhanced.

γ−グルタミルシステイン合成酵素がGSH1でコードされる酵素であることが好ましい。 The γ-glutamylcysteine synthetase is preferably an enzyme encoded by GSH1.

グルタチオン合成酵素がGSH2でコードされる酵素であることが好ましい。 The glutathione synthetase is preferably an enzyme encoded by GSH2.

酵母が、グルタチオンレダクターゼの発現が抑制された酵母であることが好ましい。 The yeast is preferably a yeast in which the expression of glutathione reductase is suppressed.

グルタチオンレダクターゼがGLR1でコードされる酵素であることが好ましい。 It is preferred that the glutathione reductase is an enzyme encoded by GLR1.

酵母が、サッカロマイセス属、キャンディダ属、またはピキア属の酵母であることが好ましい。 The yeast is preferably a yeast of the genus Saccharomyces, Candida or Pichia.

また、本発明は、グルタチオンペルオキシダーゼ、並びに、γ−グルタミルシステイン合成酵素および/またはグルタチオン合成酵素の発現が強化された酵母に関する。 The present invention also relates to a yeast in which expression of glutathione peroxidase and γ-glutamylcysteine synthetase and / or glutathione synthetase is enhanced.

グルタチオンレダクターゼの発現が抑制されていることが好ましい。 It is preferable that the expression of glutathione reductase is suppressed.

本発明の方法によれば、グルタチオン生産効率を改善することができ、さらに、生産される総グルタチオン中の、酸化型グルタチオンの割合を増大させることが可能となる。 According to the method of the present invention, glutathione production efficiency can be improved, and the ratio of oxidized glutathione in the total glutathione produced can be increased.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、グルタチオン産生能を有する微生物の特定のタンパク質の発現が強化、または発現が抑制された変異微生物によるグルタチオンの製造方法である。本発明において、グルタチオン高生産のために発現を強化されるタンパク質は、グルタチオンペルオキシダーゼである。さらに、γ−グルタミルシステイン合成酵素(GSH1)および/またはグルタチオン合成酵素(GSH2)の発現が強化されることが好ましい。また、グルタチオン高生産のためにグルタチオンレダクターゼの発現が抑制されることが好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention is a method for producing glutathione by a mutant microorganism in which the expression of a specific protein of a microorganism having the ability to produce glutathione is enhanced or suppressed. In the present invention, the protein whose expression is enhanced for high production of glutathione is glutathione peroxidase. Furthermore, the expression of γ-glutamylcysteine synthetase (GSH1) and / or glutathione synthetase (GSH2) is preferably enhanced. Moreover, it is preferable that the expression of glutathione reductase is suppressed for high production of glutathione.

タンパク質をコードする遺伝子を過剰発現する方法は当業者に周知であり、例えば、当該タンパク質をコードする塩基配列からなるDNAをベクターDNAにクローニングした発現ベクターなどを用いて強発現させる方法や、酵母ゲノムに当該遺伝子を組込んでコピー数を増加させること、当該遺伝子のものより強力なプロモーターの制御下に配置すること、当該遺伝子の発現を制御しているプロモーターに突然変異を導入すること等によって行うことができる。 Methods for overexpressing a protein-encoding gene are well known to those skilled in the art. For example, a method of strongly expressing an expression vector obtained by cloning a DNA comprising a base sequence encoding the protein into a vector DNA, or a yeast genome Incorporating the gene into the gene to increase the copy number, placing it under the control of a stronger promoter than that of the gene, or introducing a mutation into the promoter controlling the expression of the gene be able to.

また、エチルメタンスルフォン酸、ニトロソグアニジン、或いはUV照射、放射線照射等、通常変異操作に使われる変異誘発処理によっても当該タンパク質をコードする遺伝子を過剰発現する酵母を得ることは可能である。 It is also possible to obtain yeast overexpressing the gene encoding the protein by mutagenesis treatment usually used for mutation operations such as ethylmethane sulfonic acid, nitrosoguanidine, UV irradiation, radiation irradiation and the like.

本明細書において、タンパク質の発現が抑制されるとは、当該タンパク質をコードする遺伝子をゲノムから欠損させること、当該タンパク質をコードする遺伝子の発現を阻害すること、当該タンパク質の活性を低下させることを含む意味である。 In this specification, the expression of the protein being suppressed means that the gene encoding the protein is deleted from the genome, the expression of the gene encoding the protein is inhibited, and the activity of the protein is reduced. Including meaning.

より詳細に、特定のタンパク質をコードする遺伝子を欠損させる方法としては、特に限定されないが、相同組換えにより目的の遺伝子を別の遺伝子に置換する方法(例えば特開2002−209574号参照)、トランスポゾンを用いて目的の遺伝子を破壊する方法(例えば特開2005−328769号参照)、栄養要求性を解除する選択マーカーを利用した目的遺伝子の破壊方法(例えば再表01/014522号参照)などを挙げることができる。また、遺伝子を欠損させる場合には、当該遺伝子の全長を欠損させても良いし、部分的に欠損させてもよい。また、酵素活性ドメイン、制御ドメインへの点突然変異の導入により機能を欠損させてもよい。 More specifically, a method for deleting a gene encoding a specific protein is not particularly limited, but a method of substituting a target gene with another gene by homologous recombination (for example, see JP-A-2002-209574), transposon A method of destroying a target gene by using a method (see, for example, JP-A-2005-328769), a method of destroying a target gene using a selectable marker that cancels auxotrophy (for example, see Table 01/014522), etc. be able to. In addition, when a gene is deleted, the entire length of the gene may be deleted or a partial deletion may be performed. Further, the function may be lost by introducing a point mutation into the enzyme active domain or the regulatory domain.

また、特定のタンパク質をコードする遺伝子の発現を阻害する方法としては、特に限定されないが、当該遺伝子の発現を制御しているプロモーターを欠損させる方法、当該遺伝子の発現を制御しているプロモーターを発現誘導型プロモーターに置換する方法、当該遺伝子の発現を制御しているプロモーターに突然変異を導入する方法、RNA干渉を利用して当該遺伝子の転写産物を分解する方法、及びアンチセンスRNAを利用して当該遺伝子の翻訳を阻害する方法を挙げることができる。 In addition, the method for inhibiting the expression of a gene encoding a specific protein is not particularly limited, but a method for deleting a promoter that controls the expression of the gene, a promoter that controls the expression of the gene is expressed. A method of substituting an inducible promoter, a method of introducing a mutation into a promoter controlling the expression of the gene, a method of degrading the transcript of the gene using RNA interference, and using an antisense RNA The method of inhibiting the translation of the said gene can be mentioned.

さらに、特定のタンパク質の活性を低下させる方法としては、当該タンパク質をコードする遺伝子に変異を導入することにより機能を低下または欠損させることを挙げることができる。また、当該タンパク質に特異的に結合して活性を抑制する機能を有する物質を作用させる方法を挙げることができる。当該物質としては、当該タンパク質の機能を阻害できる抗体や阻害物質を挙げることができる。 Furthermore, as a method for reducing the activity of a specific protein, a function can be reduced or deleted by introducing a mutation into a gene encoding the protein. Moreover, the method of making the substance which has the function to couple | bond with the said protein specifically and suppress an activity act can be mentioned. Examples of the substance include antibodies and inhibitors that can inhibit the function of the protein.

タンパク質をコードする遺伝子へ変異を導入する方法は当業者に周知であり、遺伝子操作的手法や、エチルメタンスルフォン酸、ニトロソグアニジン、或いはUV照射、放射線照射等、通常変異操作に使われる変異誘発処理によって行うことができる。 Methods for introducing mutations into protein-encoding genes are well known to those skilled in the art, and include genetic manipulation techniques and ethyl methanesulfonic acid, nitrosoguanidine, or mutagenesis treatment commonly used for mutation operations such as UV irradiation and radiation irradiation. Can be done by.

グルタチオンペルオキシダーゼ酵素は、生体内において脂質過酸化物の除去に関与する酵素のひとつである。生物の組織内には様々な原因により脂質過酸化物が生じる。この脂質過酸化物が分解されて生じる活性酵素の増加が、動脈硬化、糖尿病などのいわゆる生活習慣病や、白内障など老化に関わる疾患に関与している。生体内には活性酵素を分解、除去する酵素系が各種存在しているが、グルタチオンペルオキシダーゼ酵素はその中のひとつであり、式1の反応を触媒する酵素である。 Glutathione peroxidase enzyme is one of the enzymes involved in the removal of lipid peroxide in vivo. Lipid peroxides are generated in living tissues due to various causes. The increase in active enzyme generated by the decomposition of lipid peroxide is involved in so-called lifestyle-related diseases such as arteriosclerosis and diabetes, and diseases related to aging such as cataract. There are various enzyme systems in the living body that decompose and remove active enzymes, but glutathione peroxidase enzyme is one of them, and is an enzyme that catalyzes the reaction of Formula 1.

Figure 2014064472
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グルタチオンペルオキシダーゼ酵素は活性酸素生成のもととなる脂質過酸化物を還元、除去する働きを有しており、該反応においては水素供与体として還元型グルタチオンを必要とする(渡部烈・平塚明:蛋白質核酸酵素(臨時増刊)−活性酸素・生物での生成、消去、作用の分子機構、33、2949〜2956頁(1988)参照)。 Glutathione peroxidase enzyme functions to reduce and remove lipid peroxides, which are the basis for the production of active oxygen. In this reaction, reduced glutathione is required as a hydrogen donor (Ryo Watanabe, Akira Hiratsuka: Protein Nucleic Acid Enzyme (Special issue)-Molecular mechanism of generation, elimination and action in active oxygen and living organisms, 33, pages 2949 to 2956 (1988)).

一方、グルタチオンレダクターゼとは、式2の、酸化型グルタチオンをNADPHを利用して還元する反応を触媒する酵素である。 On the other hand, glutathione reductase is an enzyme that catalyzes the reaction of reducing oxidized glutathione of formula 2 using NADPH.

Figure 2014064472
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(1)グルタチオンペルオキシダーゼ
本発明におけるグルタチオンペルオキシダーゼは還元型グルタチオンを利用して、例えば過酸化水素や脂質ヒドロペルオキシドを還元し、水やヒドロキシ型脂質を生成する活性を有していれば良く、特に限定されないが、例えば、以下の(a)〜(f):
(a)配列表の配列番号1〜3のいずれかに示すアミノ酸配列からなるタンパク質、
(b)配列表の配列番号1〜3のいずれかに示すアミノ酸配列において、1もしくは複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質、
(c)配列表の配列番号1〜3のいずれかに示すアミノ酸配列と60%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質、
(d)配列表の配列番号4〜6のいずれかに示す塩基配列によりコードされるアミノ酸配列からなるタンパク質、
(e)配列表の配列番号4〜6のいずれかに示す塩基配列と相補的な塩基配列を有するDNAと、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAによりコードされるアミノ酸配列からなるタンパク質、および、
(f)配列表の配列番号4〜6のいずれかに示す塩基配列において1もしくは複数個の塩基が置換、欠矢、挿入および/または付加されたDNAによりコードされるアミノ酸配列からなるタンパク質、
のいずれかであることが好ましい。
(1) Glutathione peroxidase The glutathione peroxidase according to the present invention uses reduced glutathione to reduce, for example, hydrogen peroxide or lipid hydroperoxide, thereby producing water or hydroxy lipid. Well, not particularly limited, for example, the following (a) to (f):
(A) a protein comprising the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3 in the sequence listing;
(B) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3 in the sequence listing;
(C) a protein comprising an amino acid sequence having 60% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3 in the sequence listing;
(D) a protein comprising an amino acid sequence encoded by the base sequence shown in any of SEQ ID NOs: 4 to 6 in the sequence listing;
(E) a protein consisting of an amino acid sequence encoded by DNA having a base sequence complementary to the base sequence shown in any one of SEQ ID NOS: 4 to 6 in the sequence listing, and DNA that hybridizes under stringent conditions; and ,
(F) a protein comprising an amino acid sequence encoded by a DNA in which one or more bases are substituted, missing, inserted and / or added in the base sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 4 to 6 in the sequence listing;
It is preferable that it is either.

配列表の配列番号1〜3のいずれかに示すアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸が置換、挿入、欠失および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質は、「Current Protocols in Molecular Biology(John Wiley and Sons, Inc., 1989)」等に記載の公知の方法に準じて調製することができ、グルタチオンペルオキシダーゼ活性を有する限り上記タンパク質に包含される。 In the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3 in the Sequence Listing, a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, inserted, deleted and / or added is “Current Protocols in Molecular Biology ( John Wiley and Sons, Inc., 1989) "and the like, and is included in the protein as long as it has glutathione peroxidase activity.

置換、挿入、欠失および/または付加により改変されたアミノ酸配列としては、1種類のタイプ(例えば置換)の改変のみを含むものであっても良いし、2種以上の改変(例えば、置換と挿入)を含んでいても良い。また、置換の場合には、置換するアミノ酸は、置換前のアミノ酸と類似の性質を有するアミノ酸(同族アミノ酸)であることが好ましい。ここでは、以下に挙げる各群の同一群内のアミノ酸を同族アミノ酸とする。
(第1群:中性非極性アミノ酸)Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Met,Cys,Pro,Phe
(第2群:中性極性アミノ酸)Ser,Thr,Gln,Asn,Trp,Tyr
(第3群:酸性アミノ酸)Glu,Asp
(第4群:塩基性アミノ酸)His,Lys,Arg。
The amino acid sequence modified by substitution, insertion, deletion and / or addition may include only one type of modification (for example, substitution), or two or more modifications (for example, substitution and substitution). Insertion). In the case of substitution, the amino acid to be substituted is preferably an amino acid having a property similar to that of the amino acid before substitution (cognate amino acid). Here, amino acids in the same group of the following groups are regarded as homologous amino acids.
(Group 1: neutral nonpolar amino acids) Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Met, Cys, Pro, Phe
(Group 2: neutral polar amino acids) Ser, Thr, Gln, Asn, Trp, Tyr
(Group 3: acidic amino acids) Glu, Asp
(Group 4: basic amino acids) His, Lys, Arg.

上記の複数個のアミノ酸とは、例えば、60個、好ましくは20個、より好ましくは15個、さらに好ましくは10個、さらにより好ましくは5個、4個、3個、特に好ましくは2個以下のアミノ酸を意味する。 The plurality of amino acids is, for example, 60, preferably 20, more preferably 15, more preferably 10, still more preferably 5, 4, 3 and particularly preferably 2 or less. Of amino acids.

配列表の配列番号1〜3のいずれかに示したアミノ酸配列との配列同一性は、60%以上が好ましいが、70%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましく、85%以上がさらにより好ましく、90%以上が特に好ましく、95%以上が最も好ましい。 The sequence identity with the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3 in the sequence listing is preferably 60% or more, more preferably 70% or more, still more preferably 80% or more, and even more preferably 85% or more. Preferably, 90% or more is particularly preferable, and 95% or more is most preferable.

アミノ酸配列の配列同一性は、配列表の配列番号1〜3のいずれかに示したアミノ酸配列と評価したいアミノ酸配列とを比較し、両方の配列でアミノ酸が一致した位置の数を比較総アミノ酸数で除して、さらに100を乗じた値で表される。 The sequence identity of amino acid sequences is determined by comparing the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3 in the sequence listing with the amino acid sequence to be evaluated, and comparing the number of positions where the amino acid matches in both sequences. It is expressed by a value obtained by dividing by 100 and multiplying by 100.

グルタチオンペルオキシダーゼ活性を有する限り、配列番号1〜3のいずれかに記載のアミノ酸配列に、付加的なアミノ酸配列を結合することができる。また、他のタンパク質との融合タンパク質とすることもできる。また、グルタチオンのペルオキシダーゼ活性を有する限り、ペプチド断片であってもよい。 As long as it has glutathione peroxidase activity, an additional amino acid sequence can be bound to the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3. Moreover, it can also be set as a fusion protein with another protein. Moreover, as long as it has the peroxidase activity of glutathione, it may be a peptide fragment.

配列表4〜6のいずれかに示す塩基配列と相補的な塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAとは、配列表の配列番号4〜6のいずれかに示す塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAをプローブとして、ストリンジェントな条件下にコロニー・ハイブリダイゼーション法、プラーク・ハイブリダイゼーション法、あるいはサザンハイブリダイゼーション法等を用いることにより得られるDNAを意味する。 A DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA having a base sequence complementary to the base sequence shown in any of Sequence Listings 4 to 6 is the base sequence shown in any of SEQ ID NOs: 4 to 6 in the Sequence Listing DNA obtained by using a colony hybridization method, a plaque hybridization method, a Southern hybridization method, or the like under stringent conditions using a DNA consisting of a base sequence complementary to DNA as a probe.

ハイブリダイゼーションは、「Molecular Cloning, A laboratory manual, second edition (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989)」等に記載されている方法に準じて行うことができる。ここで、ストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNAとは、例えば、コロニーあるいはプラーク由来のDNAを固定化したフィルターを用いて、0.7〜1.0MのNaCl存在下、65℃でハイブリダイゼーションを行った後、2倍濃度のSSC溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mM塩化ナトリウム、15mMクエン酸ナトリウムよりなる)を用い、65℃条件下でフィルターを洗浄することにより取得できるDNAを挙げることができる。好ましくは65℃で1倍濃度のSSC溶液で洗浄、より好ましくは65℃で0.5倍濃度のSSC溶液で洗浄、さらに好ましくは65℃で0.2倍濃度のSSC溶液で洗浄、最も好ましくは65℃で0.1倍濃度のSSC溶液で洗浄することにより取得できるDNAである。 Hybridization can be performed according to the method described in “Molecular Cloning, A laboratory manual, second edition (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989)”. Here, DNA that hybridizes under stringent conditions is, for example, hybridization at 65 ° C. in the presence of 0.7 to 1.0 M NaCl using a filter on which colony or plaque-derived DNA is immobilized. After that, DNA that can be obtained by washing the filter under a condition of 65 ° C. using a 2 × concentration SSC solution (the composition of the 1 × concentration SSC solution consists of 150 mM sodium chloride and 15 mM sodium citrate) Can be mentioned. It is preferably washed at 65 ° C. with a 1-fold concentrated SSC solution, more preferably washed at 65 ° C. with a 0.5-fold concentrated SSC solution, more preferably washed at 65 ° C. with a 0.2-fold concentrated SSC solution, most preferably Is DNA that can be obtained by washing with an SSC solution of 0.1-fold concentration at 65 ° C.

以上のようにハイブリダイゼーション条件を記載したが、ハイブリダイゼーション条件はこれらの条件に特に制限されない。ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては温度や塩濃度など複数の要素が考えられ、当業者であればこれら要素を適宜選択することで最適なストリンジェンシーを実現することが可能である。 Although the hybridization conditions have been described as described above, the hybridization conditions are not particularly limited to these conditions. A plurality of factors such as temperature and salt concentration can be considered as factors affecting the stringency of hybridization, and those skilled in the art can realize optimum stringency by appropriately selecting these factors.

上記の条件にてハイブリダイズ可能なDNAとしては、配列番号4〜6のいずれかに示されるDNAとの配列同一性が70%以上、好ましくは74%以上、より好ましくは79%以上、さらに好ましくは85%以上、さらにより好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上のDNAを挙げることができる。 The DNA hybridizable under the above conditions has a sequence identity of 70% or more, preferably 74% or more, more preferably 79% or more, even more preferably, with the DNA shown in any of SEQ ID NOs: 4-6. May be 85% or more, even more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more.

DNAの配列同一性(%)とは、対比される2つのDNAを最適に整列させ、核酸塩基(例えば、A、T、C、G、U、またはI)が両方の配列で一致した位置の数を比較塩基総数で除し、そして、この結果に100を乗じた数値で表される。 DNA sequence identity (%) is the optimal alignment of the two DNAs to be compared, where the nucleobase (eg, A, T, C, G, U, or I) is the position where both sequences match. The number is divided by the total number of comparison bases, and the result is expressed as a value obtained by multiplying by 100.

DNAの配列同一性は、例えば、以下の配列分析用ツールを用いて算出し得る:GCG Wisconsin Package(Program Manual for The Wisconsin Package, Version8, 1994年9月, Genetics Computer Group, 575 Science Drive Medison, Wisconsin, USA 53711; Rice, P.(1996) Program Manual for EGCG Package, Peter Rice, The Sanger Centre, Hinxton Hall, Cambridge, CB10 1RQ, England)、および、the.e.xPASy World Wide Web分子生物学用サーバー(Geneva University Hospital and University of Geneva, Geneva, Switzerland)。 The sequence identity of DNA can be calculated using, for example, the following sequence analysis tool: GCG Wisconsin Package (Program Manual for The Wisconsin Package, Version 8, September 1994, Genetics Computer Group, 75, Genetics Computer Group. USA, 37711; Rice, P. (1996) Program Manual for EGCG Package, Peter Rice, The Sanger Centre, Hinxton Hall, Cambridge, CB10 1RQ, England). e. xPASy World Wide Web Molecular Biology Server (Geneva University Hospital and University of Geneva, Geneva, Switzerland).

ここで、配列表の配列番号4〜6のいずれかに示す塩基配列において1もしくは複数個の塩基が置換、欠矢、挿入および/または付加されたDNAとは、「Current Protocols in Molecular Biology(John Wiley and Sons, Inc.,1989)」等に記載の公知の方法に準じて調製することができる。 Here, DNA in which one or more bases are substituted, missing, inserted and / or added in the base sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 4 to 6 in the Sequence Listing means “Current Protocols in Molecular Biology (John). Wiley and Sons, Inc., 1989) "and the like.

置換、挿入、欠失および/または付加により改変された塩基配列としては、1種類のタイプ(例えば置換)の改変のみを含むものであっても良いし、2種類以上の改変(例えば、置換と挿入)を含んでいても良い。 The base sequence modified by substitution, insertion, deletion and / or addition may contain only one type (for example, substitution) of modification, or two or more types of modification (for example, substitution and substitution). Insertion).

上記の記載の複数個の塩基とは例えば150個、好ましくは100個、より好ましくは50個、さらに好ましくは20個、さらにより好ましくは10個、5個、4 個、3個、または2個以下の塩基、を意味する。 The plurality of bases described above is, for example, 150, preferably 100, more preferably 50, still more preferably 20, still more preferably 10, 5, 4, 3, or 2. The following bases are meant.

本発明におけるグルタチオンペルオキシダーゼとしては、上記タンパク質のうち、配列番号1で示されるグルタチオンペルオキシダーゼ1(GPX1)、配列番号2で示されるグルタチオンペルオキシダーゼ2(GPX2)、又は配列番号3で示されるグルタチオンペルオキシダーゼ3(GPX3)が好ましい。これらの酵素は非特許文献(J.Biochem.Vol. 274, pp. 27002−27009)に記載されている。 As the glutathione peroxidase in the present invention, among the above proteins, glutathione peroxidase 1 (GPX1) represented by SEQ ID NO: 1, glutathione peroxidase 2 (GPX2) represented by SEQ ID NO: 2, or glutathione peroxidase 3 represented by SEQ ID NO: 3 ( GPX3) is preferred. These enzymes are described in non-patent literature (J. Biochem. Vol. 274, pp. 27002-27009).

(2)γ−グルタミルシステイン合成酵素
本発明におけるγ−グルタミルシステイン合成酵素としては、
[a]配列表の配列番号7に示すアミノ酸配列を有するタンパク質、
[b]配列表の配列番号7に示すアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が欠失、置換または付加したアミノ酸配列からなり、かつγ−グルタミルシステインシンターゼ活性を有するタンパク質、および
[c]配列表の配列番号7に示すアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有し、かつγ−グルタミルシステインシンターゼ活性を有するタンパク質、を挙げることができる。
(2) γ-glutamylcysteine synthetase As γ-glutamylcysteine synthetase in the present invention,
[A] a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 in the sequence listing;
[B] a protein consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 in the sequence listing and having γ-glutamylcysteine synthase activity; and [c] the sequence listing A protein having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 and having γ-glutamylcysteine synthase activity can be mentioned.

上記において、1以上のアミノ酸残基が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなり、かつγ−グルタミルシステインシンターゼ活性を有するタンパク質は、上記(1)と同様の方法によって得られ、同様の数のアミノ酸残基が欠失、置換または付加したアミノ酸配列を有するタンパク質を挙げることができる。欠失、置換または付加が許容されるアミノ酸残基の位置、種類などは、上記(1)と同様である。 In the above, a protein having an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are deleted, substituted or added and having γ-glutamylcysteine synthase activity is obtained by the same method as in (1) above, and the same number And a protein having an amino acid sequence in which the amino acid residues are deleted, substituted or added. The position, type, and the like of amino acid residues that are allowed to be deleted, substituted or added are the same as in (1) above.

また、γ−グルタミルシステイン合成酵素としては、配列番号7で表されるアミノ酸配列との配列同一性が80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上であるアミノ酸配列からなるタンパク質であり、かつγ−グルタミルシステインシンターゼ活性を有するタンパク質を挙げることができる。アミノ酸配列や塩基配列の配列同一性は、上記(1)と同義である。 Moreover, as γ-glutamylcysteine synthetase, the sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 is 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 97% or more, Particularly preferred is a protein having an amino acid sequence of 98% or more, most preferably 99% or more and having γ-glutamylcysteine synthase activity. The sequence identity of amino acid sequences and base sequences is as defined in (1) above.

配列番号7で表されるアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が欠失、置換または付加したアミノ酸配列からなるタンパク質が、γ−グルタミルシステインシンターゼ活性を有するタンパク質であることを確認する手段としては、例えばDNA組換え法を用いて活性を確認したいタンパク質を発現する形質転換体を作製し、該形質転換体を用いて該タンパク質を製造した後、該タンパク質、ならびにL−グルタミン酸およびL−システインを水性媒体中に存在せしめ、該水性媒体中にγ−グルタミルシステインが生成、蓄積するか否かをHPLC等により分析する方法を挙げることができる。 As a means for confirming that the protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 is a protein having γ-glutamylcysteine synthase activity, for example A transformant expressing a protein whose activity is to be confirmed using a DNA recombination method is prepared, and the protein, L-glutamic acid and L-cysteine are mixed with an aqueous medium after the protein is produced using the transformant. And a method of analyzing by HPLC or the like whether or not γ-glutamylcysteine is produced and accumulates in the aqueous medium.

本発明におけるγ−グルタミルシステイン合成酵素としては、上記タンパク質のうち、配列番号7で示されるGSH1が好ましい。 As the γ-glutamylcysteine synthetase in the present invention, GSH1 represented by SEQ ID NO: 7 is preferable among the above proteins.

(3)グルタチオン合成酵素
本発明におけるグルタチオン合成酵素としては、
[a]配列表の配列番号8に示すアミノ酸配列を有するタンパク質、
[b]配列表の配列番号8に示すアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が欠失、置換または付加したアミノ酸配列からなり、かつグルタチオンシンターゼ活性を有するタンパク質、および
[c]配列表の配列番号8に示すアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有し、かつグルタチオンシンターゼ活性を有するタンパク質、を挙げることができる。
(3) Glutathione synthase As the glutathione synthase in the present invention,
[A] a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 in the sequence listing;
[B] a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 in the sequence listing and having glutathione synthase activity; and [c] SEQ ID NO: 8 in the sequence listing And a protein having a glutathione synthase activity having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in FIG.

上記において、1以上のアミノ酸残基が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなり、かつグルタチオンシンターゼ活性を有するタンパク質は、上記(1)と同様の方法によって得られ、同様の数のアミノ酸残基が欠失、置換または付加したアミノ酸配列を有するタンパク質を挙げることができる。欠失、置換または付加が許容されるアミノ酸残基の位置、種類などは、上記(1)と同様である。 In the above, a protein having an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are deleted, substituted or added and having glutathione synthase activity is obtained by the same method as in (1) above, and a similar number of amino acid residues are obtained. Mention may be made of proteins having an amino acid sequence in which a group is deleted, substituted or added. The position, type, and the like of amino acid residues that are allowed to be deleted, substituted or added are the same as in (1) above.

また、グルタチオン合成酵素としては、配列番号8で表されるアミノ酸配列との配列同一性が80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上であるアミノ酸配列からなるタンパク質であり、かつグルタチオンシンターゼ活性を有するタンパク質を挙げることができる。アミノ酸配列や塩基配列の配列同一性は、上記(1)と同義である。 Further, as glutathione synthetase, the sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 is 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 97% or more, particularly preferably. A protein having an amino acid sequence of 98% or more, most preferably 99% or more, and having glutathione synthase activity can be mentioned. The sequence identity of amino acid sequences and base sequences is as defined in (1) above.

配列番号8で表されるアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が欠失、置換または付加したアミノ酸配列からなるタンパク質が、グルタチオンシンターゼ活性を有するタンパク質であることを確認する手段としては、例えばDNA組換え法を用いて活性を確認したいタンパク質を発現する形質転換体を作製し、該形質転換体を用いて該タンパク質を製造した後、該タンパク質、ならびにγ−グルタミルシステインおよびグリシンを水性媒体中に存在せしめ、該水性媒体中にグルタチオンが生成、蓄積するか否かをHPLC等により分析する方法を挙げることができる。 As a means for confirming that the protein comprising the amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 is a protein having glutathione synthase activity, for example, DNA recombination After preparing a transformant that expresses the protein whose activity is to be confirmed using the method, and producing the protein using the transformant, the protein, and γ-glutamylcysteine and glycine are present in an aqueous medium. And a method for analyzing whether or not glutathione is produced and accumulated in the aqueous medium by HPLC or the like.

本発明におけるグルタチオン合成酵素としては、配列番号8で示されるGSH2が好ましい。 As the glutathione synthetase in the present invention, GSH2 represented by SEQ ID NO: 8 is preferable.

(4)グルタチオンレダクターゼ
本発明におけるグルタチオンレダクターゼとしては、
[a]配列表の配列番号9に示すアミノ酸配列を有するタンパク質、
[b]配列表の配列番号9に示すアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が欠失、置換または付加したアミノ酸配列からなり、グルタチオンレダクターゼ活性を有するタンパク質、および
[c]配列表の配列番号9に示すアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有し、かつグルタチオンレダクターゼ活性を有するタンパク質、を挙げることができる。
(4) Glutathione reductase As the glutathione reductase in the present invention,
[A] a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 in the sequence listing;
[B] A protein having a glutathione reductase activity consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 in the Sequence Listing, and [c] SEQ ID NO: 9 in the Sequence Listing Mention may be made of proteins having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence shown and having glutathione reductase activity.

上記において、1以上のアミノ酸残基が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなり、かつグルタチオンレダクターゼ活性を有するタンパク質は、上記(1)と同様の方法によって得られ、同様の数のアミノ酸残基が欠失、置換または付加したアミノ酸配列を有するタンパク質を挙げることができる。欠失、置換または付加が許容されるアミノ酸残基の位置、種類などは、上記(1)と同様である。 In the above, a protein having an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are deleted, substituted or added and having glutathione reductase activity is obtained by the same method as in (1) above, and a similar number of amino acid residues are obtained. Mention may be made of proteins having an amino acid sequence in which a group is deleted, substituted or added. The position, type, and the like of amino acid residues that are allowed to be deleted, substituted or added are the same as in (1) above.

また、グルタチオンレダクターゼに関わるタンパク質としては、配列番号9で表されるアミノ酸配列との配列同一性が80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上であるアミノ酸配列からなるタンパク質であり、かつグルタチオンレダクターゼ活性を有するタンパク質を挙げることができる。アミノ酸配列や塩基配列の配列同一性は、上記(1)と同義である。 The protein involved in glutathione reductase has a sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 of 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 97% or more, particularly A protein having an amino acid sequence of preferably 98% or more, most preferably 99% or more, and a protein having glutathione reductase activity can be mentioned. The sequence identity of amino acid sequences and base sequences is as defined in (1) above.

配列番号9で表されるアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が欠失、置換または付加したアミノ酸配列からなるタンパク質が、グルタチオンレダクターゼ活性を有するタンパク質であることを確認する手段としては、例えばDNA組換え法を用いて活性を確認したいタンパク質を発現する形質転換体を作製し、該形質転換体を用いて該タンパク質を製造した後、該タンパク質、ならびに酸化型グルタチオン、NADPHを水性媒体中に存在せしめ、該水性媒体中に還元型グルタチオンまたはNADPが生成、蓄積するか否かをHPLC等により分析する方法を挙げることができる。 As a means for confirming that the protein comprising the amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 is a protein having glutathione reductase activity, for example, DNA recombination A transformant expressing a protein whose activity is to be confirmed using a method is prepared, and after producing the protein using the transformant, the protein, oxidized glutathione and NADPH are present in an aqueous medium, A method for analyzing by HPLC or the like whether reduced glutathione or NADP is produced and accumulated in the aqueous medium can be mentioned.

本発明におけるグルタチオンレダクターゼとしては、上記タンパク質のうち、配列番号9で示されるGLR1が好ましい。 As the glutathione reductase in the present invention, among the above proteins, GLR1 represented by SEQ ID NO: 9 is preferable.

(5)グルタチオン生産酵母
本発明の酵母は、グルタチオン生産能を有する酵母であれば、特に制限はなく、例えば、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、サッカロマイセス・カールスベルゲンシス(Saccharomyces carlesbergensis)、サッカロマイセス・フラギリス(Saccharomyces fragilis)、サッカロマイセス・ルーキシー(Saccharomyces rouxii)などのサッカロマイセス属、キャンディダ・ユーティリス(Candida utilis)、キャンディダ・トロピカリス(Candida tropicalis)などのキャンディダ属、シゾサッカロマオセス・ポンべ(Schizosaccaromyces pombe)などのシゾサッカロミセス属、トルロプシス・バーサティリス(Toluropsis versatilis)、トルロプシス・ペトロフィラム(Toluropsis petrophilum)などのトルロプシス属、その他(Pichia)属、ブレタノマイセス(Brettanomyces)属、マイコトルラ(Mycotorula)属、ロードトルラ(Rhodotorula)属、ハンゼニュラ(Hansenula)属、エンドマイセス(Endomyces)属などの酵母が挙げられる。
(5) Glutathione-producing yeast The yeast of the present invention is not particularly limited as long as it has the ability to produce glutathione. For example, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlesbergens (Saccharomyces carlesbergens) , Saccharomyces fragilis, Saccharomyces rouxii, etc., Candida utilis, Candida tropicaris, Candida tropicari Maoses Pombe (Schizosaccaro) yces pombe) such as Schizosaccharomyces, Toluropsis versatilis, Toluropsis petrophyllum, etc. (Rhodotorula) genus, Hansenula (Hansenula) genus, Endomyces (Endomyces) genus yeast, etc. are mentioned.

中でも、サッカロマイセス属、キャンディダ属、またはピキア属の酵母が好ましく、サッカロマイセス属のサッカロマイセス・セレビシエ、キャンディダ属のキャンディダ・ユーティリスがより好ましい。 Among them, yeasts of the genus Saccharomyces, Candida or Pichia are preferable, and Saccharomyces cerevisiae of the genus Saccharomyces and Candida utilis of the genus Candida are more preferable.

(6)グルタチオンの製造方法
本発明のグルタチオンの製造方法において、酵母の培養は通常の微生物の培養と同様に行えばよい。すなわち炭素源、窒素源、無機物その他の栄養等を含有しておれば、合成培地、半合成培地、天然(複合)培地のいずれも使用可能である。
(6) Method for producing glutathione In the method for producing glutathione of the present invention, yeast may be cultured in the same manner as normal microorganism culture. That is, any of a synthetic medium, a semi-synthetic medium, and a natural (complex) medium can be used as long as it contains a carbon source, a nitrogen source, an inorganic substance, and other nutrients.

炭素源としてはグルコース、グリセロール、フラクトース、シュクロース、マルトース、マンノース、マニトール、キシロース、ガラクトース、デンプン、デンプン加水分解物液、糖蜜などの種々の炭水化物原料が使用できる。またピルビン酸、酢酸、乳酸などの各種有機酸、アスパラギン酸、アラニンなどの各種アミノ酸類も使用可能である。 As the carbon source, various carbohydrate raw materials such as glucose, glycerol, fructose, sucrose, maltose, mannose, mannitol, xylose, galactose, starch, starch hydrolyzate, and molasses can be used. In addition, various organic acids such as pyruvic acid, acetic acid and lactic acid, and various amino acids such as aspartic acid and alanine can be used.

窒素源としてはアンモニアあるいは塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、酢酸アンモニウムなどの各種の無機および有機アンモニウム塩類、あるいは尿素その他の窒素含有化合物ならびにペプトン、NZアミン、肉エキス、酵母エキス、コーンスティープリカー、カゼイン加水分解物、フィシュミールあるいはその消化物、脱脂大豆あるいはその消化物や加水分解物などの窒素性有機物質あるいはアスパラギン酸、グルタミン酸、スレオニンなどの各種アミノ酸が使用可能である。 Nitrogen sources include various inorganic and organic ammonium salts such as ammonia or ammonium chloride, ammonium phosphate, ammonium sulfate, ammonium nitrate, ammonium carbonate, ammonium acetate, or other nitrogen-containing compounds such as urea, peptone, NZ amine, meat extract, yeast extract Corn steep liquor, casein hydrolyzate, fishmeal or digest thereof, nitrogenous organic substances such as defatted soybean or digested product or hydrolyzate thereof, and various amino acids such as aspartic acid, glutamic acid and threonine can be used.

更に無機物としてはリン酸第一水素カリウム、リン酸第二水素カリウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、炭酸カルシウムなどが使用できる。 Furthermore, as the inorganic substance, potassium hydrogen phosphate, potassium hydrogen phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, calcium carbonate and the like can be used.

培養は振とう培養、通気攪拌深部培養などの好気的培養条件下で実施する。培養時pHは、好ましくは3.0〜8.0、より好ましくは4.0〜6.0、最も好ましくは5.0に制御される。pH制御の中和剤としてはアンモニア水、水酸化ナトリウム、炭酸アンモニウムなどが使用可能である。好気的培養時の培地への空気供給量は、培地1Lに対し、好ましくは0.2L/分以上、より好ましくは0.5L/分以上、さらに好ましくは1L/分以上である。また、総容量2Lのジャーファーメンターを使用して培養する場合、好気的培養条件としては上記通気量に加え、攪拌数は好ましくは200rpm以上、より好ましくは300rpm以上、さらに好ましくは400rpm以上である。また、培養時の温度は、20〜45℃、好ましくは25〜35℃、最も好ましくは28〜32℃である。培地中への初期細胞濃度(仕込み濃度)は酵母の種類、培地組成などにより異なるが、初発濁度(OD600)は好ましくは0.01〜2.0、より好ましくは0.02〜1.0、さらに好ましくは0.1〜0.4である。 Culturing is performed under aerobic culture conditions such as shaking culture and aeration / agitation deep culture. The culture pH is preferably controlled to 3.0 to 8.0, more preferably 4.0 to 6.0, and most preferably 5.0. Aqueous ammonia, sodium hydroxide, ammonium carbonate or the like can be used as a pH control neutralizing agent. The amount of air supplied to the medium during aerobic culture is preferably 0.2 L / min or more, more preferably 0.5 L / min or more, and further preferably 1 L / min or more with respect to 1 L of the medium. In addition, when culturing using a jar fermenter with a total volume of 2 L, as the aerobic culture conditions, in addition to the aeration amount, the number of stirring is preferably 200 rpm or more, more preferably 300 rpm or more, and still more preferably 400 rpm or more. is there. Moreover, the temperature at the time of culture | cultivation is 20-45 degreeC, Preferably it is 25-35 degreeC, Most preferably, it is 28-32 degreeC. The initial cell concentration (preparation concentration) in the medium varies depending on the type of yeast, medium composition, etc., but the initial turbidity (OD600) is preferably 0.01 to 2.0, more preferably 0.02 to 1.0. More preferably, it is 0.1-0.4.

培養方法として、グルコースなどの上記炭素源に関しては培養初期に一括に仕込んで培養する回分方式、培養期間を通じて少しずつ添加する半回分方式のいずれの方式も適用可能であるが、本発明者らの検討結果によれば、使用する微生物にもよるが、半回分方式の方が増殖速度が向上し、最終菌濃度もより高位となり、菌体内のグルタチオン合成関連酵素の活性も高まるので好ましい。半回分方式でグルコースなどの炭素源の流加速度を決定する指標としては、培養液の濁度、酸素消費速度、二酸化炭素発生速度、pH調整用中和剤の消費量などが有効利用でき、使用する酵母に合わせて適切な指標を選び、その変化に対応させて炭素源の流加速度を変化させることにより、酵母培養の最適化が図れ、最終菌濃度およびグルタチオン合成関連酵素の活性向上、その結果グルタチオンの生産性向上が実現できる。 As the culturing method, any of a batch system in which the above-mentioned carbon source such as glucose is charged and cultured in the initial stage of culture and a semi-batch system in which it is added little by little throughout the culture period can be applied. According to the examination results, although depending on the microorganism to be used, the semi-batch method is preferable because the growth rate is improved, the final bacterial concentration is higher, and the activity of glutathione synthesis-related enzymes in the bacterial cells is also increased. As an index to determine the flow acceleration of carbon sources such as glucose in a semi-batch method, the turbidity of the culture solution, oxygen consumption rate, carbon dioxide generation rate, consumption of neutralizing agent for pH adjustment, etc. can be effectively used and used By selecting an appropriate index according to the yeast to be used and changing the flow acceleration of the carbon source in response to the change, the yeast culture can be optimized, and the final bacterial concentration and the activity of glutathione synthesis-related enzyme are improved. Glutathione productivity can be improved.

本発明の製造方法により、高濃度のグルタチオンを菌体内に含有する培養液が得られる。その培養液から濾過や遠心分離操作により菌体を分離することができ、菌体から、熱水抽出、アルカリ抽出法、酵素分解法、自己消化法、物理的な破砕操作などによりグルタチオンを抽出することができる。さらにグルタチオンを精製することによりグルタチオンを高度に含有する分画や、グルタチオン粉末を得ることができる。また、培養液に直接、上記の抽出操作や破砕操作を行うことにより、菌体中のグルタチオンを培地中に抽出し、さらに精製することによりグルタチオンを高度に含有する分画や、グルタチオン粉末を得ることができる。 By the production method of the present invention, a culture solution containing a high concentration of glutathione in the microbial cells can be obtained. Bacterial cells can be separated from the culture solution by filtration or centrifugation, and glutathione is extracted from the bacterial cells by hot water extraction, alkali extraction method, enzymatic decomposition method, autolysis method, physical disruption method, etc. be able to. Further, by purifying glutathione, it is possible to obtain a fraction highly containing glutathione and glutathione powder. In addition, by performing the above extraction and disruption operations directly on the culture solution, glutathione in the bacterial cells is extracted into the medium and further purified to obtain a fraction containing glutathione highly, and glutathione powder. be able to.

[製造例1]GPX1の発現を強化した株(GPX1強化株)の作製
Saccharomyces cerevisiae YPH499株のゲノムDNAをテンプレートとし、プライマーとして、5’−GGCCGTCGACATGACCACATCTTTTTATGATTTAGAATC−3’(配列番号10)および5’−GGCCGGATCCTCATTTACTTAACAGGCTTTGGATTTCTTGG−3’(配列番号11)を用いてPCR増幅を行い、増幅物をSalIおよびBamHIで消化して、グルタチオンペルオキシダーゼ1(GPX1)遺伝子SalI−BamHI断片を得た。この断片を非特許文献(J.Biochem.(2009)145:701−708)に記載のpGK405のSalI−BamHI消化部位に連結し、GPX1発現プラスミドpGK405−GPX1を得た。得られたプラスミドpGK405−GPX1を制限酵素EcoRVで消化した。Saccharomyces cerevisiae YPH499株を宿主酵母株とし、形質転換を行い、形質転換体YPH499/GPX1株を得た。
[Production Example 1] Production of strain with enhanced expression of GPX1 (GPX1-enhanced strain) Genomic DNA of Saccharomyces cerevisiae YPH499 strain was used as a template, 5'-GGCCGTCGGACATGACACACTCTTTTTATGATTTAGATCTATGTATGTATGTATGT PCR amplification was performed using -3 ′ (SEQ ID NO: 11), and the amplified product was digested with SalI and BamHI to obtain a glutathione peroxidase 1 (GPX1) gene SalI-BamHI fragment. This fragment was ligated to the SalI-BamHI digestion site of pGK405 described in non-patent literature (J. Biochem. (2009) 145: 701-708) to obtain a GPX1 expression plasmid pGK405-GPX1. The resulting plasmid pGK405-GPX1 was digested with the restriction enzyme EcoRV. Saccharomyces cerevisiae YPH499 strain was used as a host yeast strain for transformation to obtain a transformant YPH499 / GPX1 strain.

[製造例2]GPX3の発現を強化した株(GPX3強化株)の作製
Saccharomyces cerevisiae YPH499株のゲノムDNAをテンプレートとし、プライマーとして、5’−GGCCGTCGACATGTCAGAATTCTATAAGCTAGC−3’(配列番号12)および5’−GGCCGGATCCCTATTCCACCTCTTTCAAAAGTTC−3’(配列番号13)を用いてPCR増幅を行い、増幅物をSalIおよびBamHIで消化して、グルタチオンペルオキシダーゼ3(GPX3)遺伝子SalI−BamHI断片を得た。この断片を非特許文献(J.Biochem.(2009)145:701−708)に記載のpGK405のSalI−BamHI消化部位に連結し、GPX3発現プラスミドpGK405−GPX3を得た。得られたプラスミドpGK405−GPX3を制限酵素EcoRVで消化した。Saccharomyces cerevisiae YPH499株を宿主酵母株とし、形質転換を行い、形質転換体YPH499/GPX3株を得た。
[Production Example 2] Production of strain with enhanced expression of GPX3 (GPX3-enhanced strain) Genomic DNA of Saccharomyces cerevisiae YPH499 strain was used as a template, and 5'-GGCCGTCGATACATTCCAATTCATAGCTCGCCC-3 '(SEQ ID NO: 12) and 5'-TCGATCGCTCCGCC PCR amplification was performed using -3 ′ (SEQ ID NO: 13), and the amplified product was digested with SalI and BamHI to obtain a glutathione peroxidase 3 (GPX3) gene SalI-BamHI fragment. This fragment was ligated to the SalI-BamHI digestion site of pGK405 described in non-patent literature (J. Biochem. (2009) 145: 701-708) to obtain a GPX3 expression plasmid pGK405-GPX3. The resulting plasmid pGK405-GPX3 was digested with the restriction enzyme EcoRV. Saccharomyces cerevisiae YPH499 strain was used as a host yeast strain for transformation to obtain a transformant YPH499 / GPX3 strain.

[製造例3]GSH1およびGSH2の発現を強化した株(GSH1強化+GSH2強化株)の作製
非特許文献(Hara KY, Kiriyama K, Inagaki A, Nakayama H, Kondo A. (2012) Improvement of glutathione production by metabolic engineering the sulfate assimilation pathway of Saccharomyces cerevisiae. Appl Microbiol Biotechnol,94(5):1313−9)に記載の方法で、GSH1およびGSH2を強化したSaccharomyces cerevisiae YPH499/GSH1、GSH2株を得た。
[Production Example 3] Production of strains with enhanced expression of GSH1 and GSH2 (GSH1-enhanced + GSH2-enhanced strains) Non-patent literature (Hara KY, Kiriyama K, Inagaki A, Nakayama H, Kondo A. emotrope. Metaengineering the sulfate assimilation pathway of Saccharomyces cerevisiae.Appl Microbiol Biotechnol, 94 (5): 1313-9).

[製造例4]GSH1およびGSH2の発現を強化し、さらにGPX1の発現を強化した株(GSH1強化+GSH2強化+GPX1強化株)の作製
製造例1に記載のプラスミドpGK405−GPX1を制限酵素EcoRVで消化した。当該消化物により、製造例3に記載のSaccharomyces cerevisiae YPH499/GSH1、GSH2株を宿主酵母株として形質転換を行い、形質転換体YPH499/GSH1、GSH2、GPX1株を得た。
[Production Example 4] Production of a strain with enhanced expression of GSH1 and GSH2 and further enhanced expression of GPX1 (GSH1-enhanced + GSH2-enhanced + GPX1-enhanced strain) Plasmid pGK405-GPX1 described in Production Example 1 was digested with restriction enzyme EcoRV . The digested product was transformed using the Saccharomyces cerevisiae YPH499 / GSH1 and GSH2 strains described in Production Example 3 as host yeast strains to obtain transformants YPH499 / GSH1, GSH2 and GPX1 strains.

[製造例5]GSH1およびGSH2の発現を強化し、さらにGPX3の発現を強化した株(GSH1強化+GSH2強化+GPX3強化株)の作製
製造例2に記載のプラスミドpGK405−GPX3を制限酵素EcoRVで消化した。当該消化物により、製造例3に記載のSaccharomyces cerevisiae YPH499/GSH1、GSH2株を宿主酵母株として形質転換を行い、形質転換体YPH499/GSH1、GSH2、GPX3株を得た。
[Production Example 5] Production of a strain with enhanced expression of GSH1 and GSH2 and further enhanced expression of GPX3 (GSH1-enhanced + GSH2-enhanced + GPX3-enhanced strain) Plasmid pGK405-GPX3 described in Production Example 2 was digested with restriction enzyme EcoRV . The digested product was transformed using the Saccharomyces cerevisiae YPH499 / GSH1 and GSH2 strains described in Production Example 3 as host yeast strains to obtain transformants YPH499 / GSH1, GSH2 and GPX3 strains.

[製造例6]GLR1遺伝子破壊株の作製
Saccharomyces cerevisiae YPH499株のゲノム配列のうち、GLR1をコードしている遺伝子配列の上流領域50塩基と相同な配列およびHIS3遺伝子の開始コドンから25塩基と相同な配列を結合させたDNA(DNA−FH)5’−TTTCCTTCATATGTATATATATCTATTTACATATTAGTTTACAGAACTTTAATTCCCGTTTTAAGAGCTTGGTGA−3’(配列番号14)を合成した。一方で、GLR1遺伝子配列の下流領域50塩基と相同な配列およびHIS3遺伝子の終始コドンから25塩基と相同な配列を結合させたDNA(DNA−RH)5’−TACAAAAGTCCAGTATAGCAACAGCAGATTGGACGTCTAGTTTCGTTGCTGATCCGTCGAGTTCAAGAGAAAAAA−3’(配列番号15)を合成した。次に、HIS3遺伝子を含むプラスミドをテンプレートとし、DNA−FHおよびDNA−RHをプライマーとして、PCR増幅を行い、増幅されたDNAを酢酸リチウム法にてSaccharomyces cerevisiae YPH499株に導入した。GLR1遺伝子とHIS3遺伝子が組み換わった目的の遺伝子組み換え株は、ヒスチジンを含まない選択培地プレートにて、コロニーを形成させることで選抜することができる。この結果、組換え酵母YPH499/ΔGLR1株を得た。
[Production Example 6] Production of GLR1 gene disrupted strain Among the genomic sequences of Saccharomyces cerevisiae YPH499 strain, a sequence homologous to the 50 base upstream region of the gene sequence encoding GLR1 and homologous to 25 bases from the start codon of the HIS3 gene DNA (DNA-FH) 5′-TTTCCTTCATATGTATAATATCTTTTATACATTAGTAGTTTACAGAACTTTTAATTCCCCGTTTTAAGAGCTTGGTGA-3 ′ (SEQ ID NO: 14) was synthesized. On the other hand, a DNA (DNA-RH) 5′-TACAAAAGTCCAGTATAGCAACAGCAGATTGGACGTTCTAGTTTCGTGTGAGATCCAGAGA-3) sequence homologous to 50 bases downstream of the GLR1 gene sequence and a sequence homologous to 25 bases from the stop codon of the HIS3 gene Was synthesized. Next, PCR amplification was performed using a plasmid containing the HIS3 gene as a template and DNA-FH and DNA-RH as primers, and the amplified DNA was introduced into the Saccharomyces cerevisiae YPH499 strain by the lithium acetate method. The target genetically modified strain in which the GLR1 gene and the HIS3 gene are recombined can be selected by forming colonies on a selective medium plate not containing histidine. As a result, a recombinant yeast YPH499 / ΔGLR1 strain was obtained.

[製造例7]GSH1、GSH2およびGPX1の発現を強化し、GLR1遺伝子を破壊した株(GSH1強化+GSH2強化+GPX1強化+GLR1破壊株)の作製
製造例1に記載のプラスミドpGK405−GPX1を制限酵素EcoRVで消化した。当該消化産物により、Saccharomyces cerevisiae YPH499/ΔGLR1、GSH1、GSH2株を宿主酵母株として形質転換を行い、形質転換体YPH499/ΔGLR1、GSH1、GSH2、GPX1株を得た。
[Production Example 7] Production of a strain in which expression of GSH1, GSH2 and GPX1 is enhanced and the GLR1 gene is disrupted (GSH1-enhanced + GSH2-enhanced + GPX1-enhanced + GLR1-disrupted strain) Digested. The digestion product was used to transform Saccharomyces cerevisiae YPH499 / ΔGLR1, GSH1, and GSH2 strains as host yeast strains to obtain transformants YPH499 / ΔGLR1, GSH1, GSH2, and GPX1 strains.

[製造例8]GSH1、GSH2およびGPX3の発現を強化し、GLR1遺伝子を破壊した株(GSH1強化+GSH2強化+GPX3強化+GLR1破壊株)の作製
製造例2に記載のプラスミドpGK405−GPX3を制限酵素EcoRVで消化した。当該消化産物により、Saccharomyces cerevisiae YPH499/ΔGLR1、GSH1、GSH2株を宿主酵母株として形質転換を行い、形質転換体YPH499/ΔGLR1、GSH1、GSH2、GPX3株を得た。
[Production Example 8] Production of a strain in which the expression of GSH1, GSH2 and GPX3 is enhanced and the GLR1 gene is disrupted (GSH1-enhanced + GSH2-enhanced + GPX3-enhanced + GLR1-disrupted strain) Digested. The digestion product was used to transform Saccharomyces cerevisiae YPH499 / ΔGLR1, GSH1, and GSH2 strains as host yeast strains to obtain transformants YPH499 / ΔGLR1, GSH1, GSH2, and GPX3 strains.

[実施例1]GPX1の発現を強化した株およびGPX3の発現を強化した株によるグルタチオンの生産
製造例1と製造例2で取得した、GPX1、またはGPX3遺伝子の発現を強化した組換え酵母YPH499/GPX1、またはYPH499/GPX3をSD培地(6.7g/L Yeast nitrogen base w/o amino acids(Difco laboratories社製)、20g/L グルコース)5mlで30℃、16〜24時間振盪することにより種母培養を行った。
[Example 1] Production of glutathione by strains with enhanced expression of GPX1 and strains with enhanced expression of GPX3 Recombinant yeast YPH499 / with enhanced expression of GPX1 or GPX3 gene obtained in Production Examples 1 and 2 Seed mother by shaking GPX1 or YPH499 / GPX3 in SD medium (6.7 g / L Yeast nitrogen base w / o amino acids (Difco laboratories), 20 g / L glucose) at 30 ° C. for 16-24 hours Culture was performed.

次にYPD培地(10g/L酵母エキストラクト(Difco laboratories社製)、20g/Lポリペプトン(和光純薬工業(株)製)、20g/Lグルコース(ナカライテスク(株)製))20mlを含むバッフル付き三角フラスコにOD600=0.03となるよう植菌し、30℃、攪拌150rpmの条件で24時間培養を行い、培養液を1ml回収した。 Next, a baffle containing 20 ml of YPD medium (10 g / L yeast extract (Difco laboratories), 20 g / L polypeptone (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 20 g / L glucose (Nacalai Tesque)) Inoculated to a conical flask with an OD600 of 0.03, and cultured for 24 hours under conditions of 30 ° C. and 150 rpm stirring, and 1 ml of the culture solution was collected.

遠心分離して集めた菌体を滅菌水にて2度洗い、95℃で3分間熱処理することで、菌体内のグルタチオンを溶出した。25℃、20000×gにて5分間遠心し、上清のグルタチオン濃度をHPLC法にて分析し、培地あたりのグルタチオン濃度を決定した。菌体濃度は600nmの吸光度を測定することにより求めた。乾燥菌体重量は、培養液を80℃で12時間以上静置した後に重量を測定し、予め秤量した容器の重量を差し引くことで求めた。グルタチオン濃度を菌体濃度で除することでグルタチオンの、乾燥菌体当たりにおける重量(グルタチオン含量)を算出した。 The bacterial cells collected by centrifugation were washed twice with sterilized water and heat treated at 95 ° C. for 3 minutes to elute glutathione in the bacterial cells. Centrifugation was performed at 25 ° C. and 20000 × g for 5 minutes, and the glutathione concentration of the supernatant was analyzed by the HPLC method to determine the glutathione concentration per medium. The bacterial cell concentration was determined by measuring the absorbance at 600 nm. The dry cell weight was determined by measuring the weight after allowing the culture solution to stand at 80 ° C. for 12 hours or more, and subtracting the weight of the container weighed in advance. The glutathione weight per dry cell (glutathione content) was calculated by dividing the glutathione concentration by the cell concentration.

[比較例1]親株(YPH499株)によるグルタチオンの生産
酵母として、Saccharomyces cerevisiae YPH499/HIS3株を使用した以外は実施例1と同様の方法で培養を行い、グルタチオンの乾燥菌体当たりにおける重量を算出した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1] Culturing was carried out in the same manner as in Example 1 except that Saccharomyces cerevisiae YPH499 / HIS3 strain was used as the production yeast for glutathione by the parent strain (YPH499 strain), and the weight of glutathione per dry cell was calculated. did. The results are shown in Table 1.

Figure 2014064472
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表1からわかるように、GPX1またはGPX3遺伝子の発現を強化することにより、酸化型グルタチオン含量が増加し、総グルタチオン(還元型グルタチオン+酸化型グルタチオン)含量も向上した。 As can be seen from Table 1, by enhancing the expression of the GPX1 or GPX3 gene, the oxidized glutathione content was increased and the total glutathione (reduced glutathione + oxidized glutathione) content was also improved.

[実施例2]GSH1およびGSH2の発現を強化し、さらにGPX1の発現を強化した株によるグルタチオンの生産
製造例4で取得した、GSH1遺伝子およびGSH2遺伝子の発現を強化し、更にグルタチオンペルオキシダーゼ活性を強化させたYPH499/GSH1、GSH2、GPX1株を0.5μg/L aureobasidin Aを含むSD培地(6.7g/L Yeast nitrogen base w/o amino acids(Difco laboratories社製)、20g/L グルコース)5mlで30℃、16〜24時間振盪することにより種母培養を行った。
[Example 2] Production of glutathione by a strain with enhanced expression of GSH1 and GSH2 and further enhanced expression of GPX1 The expression of GSH1 gene and GSH2 gene obtained in Production Example 4 was enhanced, and glutathione peroxidase activity was further enhanced. YPH499 / GSH1, GSH2, and GPX1 strains containing 0.5 μg / L aureobasidin A SD medium (6.7 g / L yeast nitrogen base w / o amino acids (manufactured by Difco Laboratories), 5 ml / glucose) Seed culture was performed by shaking at 30 ° C. for 16-24 hours.

次にYPD培地(10g/L酵母エキストラクト(Difco laboratories社製)、20g/Lポリペプトン(和光純薬工業(株)製)、20g/Lグルコース(ナカライテスク(株)製))20mlを含むバッフル付き三角フラスコにOD600=0.03となるよう植菌し、30℃、攪拌150rpmの条件で24時間培養を行い、菌体内のグルタチオン含量を実施例1に記載の方法で測定した。結果を表2に示す。 Next, a baffle containing 20 ml of YPD medium (10 g / L yeast extract (Difco laboratories), 20 g / L polypeptone (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 20 g / L glucose (Nacalai Tesque)) Inoculated into an attached Erlenmeyer flask so that OD600 = 0.03, cultured at 30 ° C. under stirring at 150 rpm for 24 hours, and the glutathione content in the cells was measured by the method described in Example 1. The results are shown in Table 2.

[比較例2]GSH1およびGSH2の発現を強化した株によるグルタチオンの生産
酵母として、製造例3で取得した、GSH1遺伝子およびGSH2遺伝子の発現を強化し、グルタチオンの合成活性を向上させた組換え酵母YPH499/GSH1、GSH2株を使用した以外は、実施例2と同様の方法で培養を行い、菌体内のグルタチオン含量を測定した。結果を、比較例1の結果と合わせて、表2に示す。
[Comparative Example 2] Recombinant yeast obtained in Production Example 3 with enhanced expression of GSH1 gene and GSH2 gene and improved glutathione synthesis activity as a yeast producing glutathione by a strain with enhanced expression of GSH1 and GSH2. Culturing was carried out in the same manner as in Example 2 except that YPH499 / GSH1 and GSH2 strains were used, and the glutathione content in the cells was measured. The results are shown in Table 2 together with the results of Comparative Example 1.

Figure 2014064472
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表2からわかるように、GSH1遺伝子およびGSH2遺伝子の発現を強化し、グルタチオンの合成活性を向上させることでも、菌体当たりのグルタチオン含量は向上するが、さらにGPX1遺伝子の発現を強化することでグルタチオン含量が飛躍的に向上した。 As can be seen from Table 2, the glutathione content per cell can be improved by enhancing the expression of the GSH1 gene and the GSH2 gene and improving the synthesis activity of glutathione, but by further enhancing the expression of the GPX1 gene, The content has improved dramatically.

[実施例3]GSH1およびGSH2の発現を強化し、さらにGPX3の発現を強化した株によるグルタチオンの生産 [Example 3] Production of glutathione by a strain with enhanced expression of GSH1 and GSH2 and further enhanced expression of GPX3

製造例5で取得したGSH1遺伝子およびGSH2遺伝子の発現を強化し、更にグルタチオンペルオキシダーゼ活性を強化させたYPH499/GSH1、GSH2、GPX3株を0.5μg/L aureobasidin Aを含むSD培地(6.7g/L Yeast nitrogen base w/o amino acids(Difco laboratories社製)、20g/L グルコース)5mlで30℃、16〜24時間振盪することにより種母培養を行った。 YPH499 / GSH1, GSH2, and GPX3 strains having enhanced expression of the GSH1 gene and GSH2 gene obtained in Production Example 5 and further enhanced glutathione peroxidase activity were prepared in an SD medium containing 6.7 g / L aureobasidin A (6.7 g / Seed culture was performed by shaking at 5 ° C. for 16 to 24 hours in 5 ml of L yeast nitrogen base w / o amino acids (Difco laboratories, 20 g / L glucose).

次にYPD培地(10g/L酵母エキストラクト(Difco laboratories社製)、20g/Lポリペプトン(和光純薬工業(株)製)、20g/Lグルコース(ナカライテスク(株)製))20mlを含むバッフル付き三角フラスコにOD600=0.03となるよう植菌し、30℃、攪拌150rpmの条件で24時間培養を行い、菌体内のグルタチオン含量を実施例1に記載の方法で測定した。結果を、比較例1及び2の結果と合わせて、表3に示す。 Next, a baffle containing 20 ml of YPD medium (10 g / L yeast extract (Difco laboratories), 20 g / L polypeptone (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 20 g / L glucose (Nacalai Tesque)) Inoculated into an attached Erlenmeyer flask so that OD600 = 0.03, cultured at 30 ° C. under stirring at 150 rpm for 24 hours, and the glutathione content in the cells was measured by the method described in Example 1. The results are shown in Table 3 together with the results of Comparative Examples 1 and 2.

Figure 2014064472
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表3からわかるように、GSH1遺伝子およびGSH2遺伝子の発現を強化し、グルタチオンの合成活性を向上させることでも、培地中の総グルタチオン含量は向上するが、さらにGPX3遺伝子の発現を強化することでグルタチオン含量が飛躍的に向上した。 As can be seen from Table 3, by enhancing the expression of GSH1 gene and GSH2 gene and improving the synthesis activity of glutathione, the total glutathione content in the medium is also improved, but by further enhancing the expression of GPX3 gene, glutathione The content has improved dramatically.

[実施例4]GSH1、GSH2およびGPX1の発現を強化し、GLR1遺伝子を破壊した株によるグルタチオンの生産
製造例7で取得した、GLR1遺伝子を破壊し、GSH1遺伝子、GSH2遺伝子、GPX1遺伝子の発現を強化したYPH499/ΔGLR1、GSH1、GSH2、GPX1株を0.5μg/L aureobasidin Aを含むSD培地(6.7g/L Yeast nitrogen base w/o amino acids(Difco laboratories社製)、20g/L グルコース)5mlで30℃、16〜24時間振盪することにより種母培養を行った。
[Example 4] Production of glutathione by a strain in which the expression of GSH1, GSH2 and GPX1 was enhanced and the GLR1 gene was disrupted The GLR1 gene obtained in Production Example 7 was disrupted and the expression of the GSH1, GSH2 and GPX1 genes Strengthened YPH499 / ΔGLR1, GSH1, GSH2, and GPX1 strains containing 0.5 μg / L aureobasidin A SD medium (6.7 g / L yeast nitrogen base w / o amino acids (Difco Laboratories) / glucose 20) Seed culture was performed by shaking at 5 ° C. at 30 ° C. for 16-24 hours.

次にYPD培地(10g/L酵母エキストラクト(Difco laboratories社製)、20g/Lポリペプトン(和光純薬工業(株)製)、20g/Lグルコース(ナカライテスク(株)製))20mlを含むバッフル付き三角フラスコにOD600=0.03となるよう植菌し、30℃、攪拌150rpmの条件で24時間培養を行い、菌体内のグルタチオン含量を実施例1に記載の方法で測定した。結果を、実施例2の結果と合わせて、表4に示す。 Next, a baffle containing 20 ml of YPD medium (10 g / L yeast extract (Difco laboratories), 20 g / L polypeptone (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 20 g / L glucose (Nacalai Tesque)) Inoculated into an attached Erlenmeyer flask so that OD600 = 0.03, cultured at 30 ° C. under stirring at 150 rpm for 24 hours, and the glutathione content in the cells was measured by the method described in Example 1. The results are shown in Table 4 together with the results of Example 2.

Figure 2014064472
Figure 2014064472

表4からわかるように、GLR1遺伝子を破壊することで、グルタチオン含量はさらに向上した。 As can be seen from Table 4, the glutathione content was further improved by disrupting the GLR1 gene.

[実施例5]GSH1、GSH2およびGPX3の発現を強化し、GLR1遺伝子を破壊した株によるグルタチオンの生産
製造例8で取得したGLR1遺伝子を破壊し、GSH1遺伝子、GSH2遺伝子、GPX3遺伝子の発現を強化したYPH499/ΔGLR1、GSH1、GSH2、GPX3株を0.5μg/L aureobasidin Aを含むSD培地(6.7g/L Yeast nitrogen base w/o amino acids(Difco laboratories社製)、20g/L グルコース)5mlで30℃、16〜24時間振盪することにより種母培養を行った。
[Example 5] Production of glutathione by a strain in which the expression of GSH1, GSH2, and GPX3 was enhanced and the GLR1 gene was disrupted. The GLR1 gene obtained in Production Example 8 was disrupted to enhance the expression of the GSH1, GSH2, and GPX3 genes YPH499 / ΔGLR1, GSH1, GSH2, and GPX3 strains containing 0.5 μg / L aureobasidin A SD medium (6.7 g / L yeast nitrogen base w / o amino acids (Difco Laboratories L The seed culture was performed by shaking at 30 ° C. for 16 to 24 hours.

次にYPD培地(10g/L酵母エキストラクト(Difco laboratories社製)、20g/Lポリペプトン(和光純薬工業(株)製)、20g/Lグルコース(ナカライテスク(株)製))20mlを含むバッフル付き三角フラスコにOD600=0.03となるよう植菌し、30℃、攪拌150rpmの条件で24時間培養を行い、菌体内のグルタチオン含量を実施例1に記載の方法で測定した。結果を、実施例3の結果と合わせて、表5に示す。 Next, a baffle containing 20 ml of YPD medium (10 g / L yeast extract (Difco laboratories), 20 g / L polypeptone (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 20 g / L glucose (Nacalai Tesque)) Inoculated into an attached Erlenmeyer flask so that OD600 = 0.03, cultured at 30 ° C. under stirring at 150 rpm for 24 hours, and the glutathione content in the cells was measured by the method described in Example 1. The results are shown in Table 5 together with the results of Example 3.

Figure 2014064472
Figure 2014064472

表5からわかるように、GLR1遺伝子を破壊することで、グルタチオン含量はさらに向上した。 As can be seen from Table 5, the glutathione content was further improved by disrupting the GLR1 gene.

Claims (10)

グルタチオンペルオキシダーゼの発現が強化された酵母を培養することを特徴とするグルタチオンの製造方法。 A method for producing glutathione, comprising culturing yeast in which expression of glutathione peroxidase is enhanced. グルタチオンペルオキシダーゼが、下記(a)〜(f):
(a)配列表の配列番号1〜3のいずれかに示すアミノ酸配列からなるタンパク質、
(b)配列表の配列番号1〜3のいずれかに示すアミノ酸配列において、1もしくは複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質、
(c)配列表の配列番号1〜3のいずれかに示すアミノ酸配列と60%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質、
(d)配列表の配列番号4〜6のいずれかに示す塩基配列によりコードされるアミノ酸配列からなるタンパク質、
(e)配列表の配列番号4〜6のいずれかに示す塩基配列と相補的な塩基配列を有するDNAと、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAによりコードされるアミノ酸配列からなるタンパク質、および、
(f)配列表の配列番号4〜6のいずれかに示す塩基配列において1もしくは複数個の塩基が置換、欠矢、挿入および/または付加されたDNAによりコードされるアミノ酸配列からなるタンパク質、
からなる群から選択される、請求項1に記載の製造方法。
Glutathione peroxidase is the following (a) to (f):
(A) a protein comprising the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3 in the sequence listing;
(B) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3 in the sequence listing;
(C) a protein comprising an amino acid sequence having 60% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3 in the sequence listing;
(D) a protein comprising an amino acid sequence encoded by the base sequence shown in any of SEQ ID NOs: 4 to 6 in the sequence listing;
(E) a protein consisting of an amino acid sequence encoded by DNA having a base sequence complementary to the base sequence shown in any one of SEQ ID NOS: 4 to 6 in the sequence listing, and DNA that hybridizes under stringent conditions; and ,
(F) a protein comprising an amino acid sequence encoded by a DNA in which one or more bases are substituted, missing, inserted and / or added in the base sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 4 to 6 in the sequence listing;
The manufacturing method of Claim 1 selected from the group consisting of.
酵母が、γ−グルタミルシステイン合成酵素および/またはグルタチオン合成酵素の発現が強化された酵母である、請求項1または2に記載の製造方法。 The production method according to claim 1 or 2, wherein the yeast is a yeast in which expression of γ-glutamylcysteine synthetase and / or glutathione synthetase is enhanced. γ−グルタミルシステイン合成酵素がGSH1でコードされる酵素である、請求項3に記載の製造方法。 The production method according to claim 3, wherein the γ-glutamylcysteine synthetase is an enzyme encoded by GSH1. グルタチオン合成酵素がGSH2でコードされる酵素である、請求項3に記載の製造方法。 The production method according to claim 3, wherein the glutathione synthetase is an enzyme encoded by GSH2. 酵母が、グルタチオンレダクターゼの発現が抑制された酵母である、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to claim 1, wherein the yeast is a yeast in which expression of glutathione reductase is suppressed. グルタチオンレダクターゼがGLR1でコードされる酵素である、請求項6に記載の製造方法。 The production method according to claim 6, wherein the glutathione reductase is an enzyme encoded by GLR1. 酵母が、サッカロマイセス属、キャンディダ属、またはピキア属の酵母である、請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method in any one of Claims 1-7 whose yeast is yeast of Saccharomyces genus, Candida genus, or Pichia genus. グルタチオンペルオキシダーゼ、並びに、γ−グルタミルシステイン合成酵素および/またはグルタチオン合成酵素の発現が強化された酵母。 Yeast with enhanced expression of glutathione peroxidase and γ-glutamylcysteine synthetase and / or glutathione synthetase. グルタチオンレダクターゼの発現が抑制された請求項9に記載の酵母。 The yeast according to claim 9, wherein the expression of glutathione reductase is suppressed.
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