JP2014513531A - 粘度の表現型が変化した糸状菌 - Google Patents

粘度の表現型が変化した糸状菌 Download PDF

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Abstract

生育特性が変更された変異糸状菌に関連する組成物及び方法が記載される。このような変異体は、例えば、商業的用途のための酵素及び他のタンパク質を大量生産するための、深部培養での生育に非常に好適である。

Description

(優先権)
本願は、共に2011年4月22日に出願された米国仮出願第61/478,160号、同第61/478,162号に対する優先権を主張し、これらの全文を参照により本明細書に援用する。
(発明の分野)
本発明の菌株及び方法は、生育特性が変化した菌株変異体を生じさせる、糸状菌における遺伝子突然変異に関する。このような変異体は、(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のための)深部培養での生育に非常に好適である。
糸状菌は、天然及び異種タンパク質を高レベルで発現させることができるので、工業、製薬、動物の健康、及び飲食品の用途のために酵素及び他のタンパク質を大量生産するのに非常に適している。糸状菌は、典型的には、培養培地(すなわち、ブロス)の中に酸素及び栄養素を導入し分配するのに適合しているバイオリアクター内での深部培養により、菌糸体として生育する。菌糸の形態的特徴は、ブロスのレオロジー特性に影響し、ひいてはバイオリアクターの性能に影響する。
一般に、ブロスの粘度が高くなるほど酸素及び栄養素の分布が不均一になり、また培養物を撹拌するのに必要とされるエネルギーは大きくなる。場合により、ブロスの粘度は、酸素及び栄養素の溶存に有意に干渉するほど高くなり、これにより真菌の生育に悪影響を与える。加えて、粘稠なブロスを混合及び通気するのに必要とされる電力は、生成コストを有意に押し上げ、モーター及び電力供給にかかる支出を大きくする恐れがある。
粘度の表現型を変化させる遺伝子変化を有する糸状菌に関する菌株及び方法を記載する。
一態様では、親菌株に由来する糸状菌の変異菌株であって、前記変異菌株が、前記変異菌株の細胞に、前記親菌株の細胞と比較して、変更された量の機能性Seb1タンパク質を生成させる、遺伝子変化を含み、前記変異菌株の細胞が、深部培養における好気性発酵の間に(i)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、変更された撹拌量を必要とする、及び/又は、(ii)親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、変更された溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを生成する、変異菌株を提供する。
幾つかの実施形態では、機能性Seb1タンパク質の前記変更された量が、減少された量であり、前記変異菌株は、深部培養における好気性発酵の間に、(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、減少した撹拌を必要とする、及び/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、増加した溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを生成する。
幾つかの実施形態では、遺伝子変化は、親菌株内に存在するseb1遺伝子の破壊を含む。幾つかの実施形態では、seb1遺伝子の破壊は、seb1遺伝子の全て又は一部の欠失の結果である。幾つかの実施形態では、seb1遺伝子の破壊は、seb1遺伝子を含むゲノムDNAの一部の欠失の結果である。幾つかの実施形態では、seb1遺伝子の破壊は、seb1遺伝子の突然変異誘発の結果である。
幾つかの実施形態では、seb1遺伝子の破壊は、部位特異的組み換えを用いて行われる。幾つかの実施形態では、seb1遺伝子の破壊は、seb1遺伝子の遺伝子座に選択マーカーの導入と共に行われる。
幾つかの実施形態では、変異菌株は、機能性Seb1タンパク質を生成しない。幾つかの実施形態では、変異菌株は、Seb1タンパク質を生成しない。
幾つかの実施形態では、変異菌株は、対象タンパク質をコード化する遺伝子を更に含む。幾つかの実施形態では、変異菌株は、sfb3遺伝子の破壊を更に含む。幾つかの実施形態では、変異菌株は、mpg1遺伝子の破壊を更に含む。幾つかの実施形態では、変異菌株は、sfb3及びmpg1遺伝子の破壊を更に含む。幾つかの実施形態では、変異菌株は、sfb3遺伝子、mpg1遺伝子、gas1遺伝子、crz1遺伝子、及びtps2遺伝子からなる群から選択される少なくとも1つの遺伝子の破壊を更に含む。幾つかの実施形態では、変異菌株は、バイオマス単位量当たり、親菌株と実質的に同量、又はそれ以上のタンパク質を生成する。
幾つかの実施形態では、糸状菌は、チャワンタケ亜門(Pezizomycotina)の種である。幾つかの実施形態では、糸状菌は、トリコデルマ属(Trichoderma)の種、アルペルギルス属(Aspergillus)の種、フサリウム属(Fusarium)の種、スケドスポリウム属(Scedosporium)の種、ペニシリウム属(Penicillium)の種、クリソスポリウム属(Chrysosporium)の種、セファロスポリウム属(Cephalosporium)の種、タラロマイセス属(Talaromyces)の種、ゲオスミチア属(Geosmithia)の種、及びニューロスポラ属(Neurospora)の種である。幾つかの実施形態では、糸状菌としては、限定するものではないが、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)(かつてはトリコデルマ・ロンギブラキアタム(Trichoderma longibrachiatum)及びハイポクレア・ジェコリーナ(Hypocrea jecorina)として分類されていた)、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、アスペルギルス・フミガーツス(Aspergillus fumigatus)、アスペルギルス・イタコニカス(Aspergillus itaconicus)、アスペルギルス・オリザエ(Aspergillus oryzae)、アスペルギルス・ニデュランス(Aspergillus nidulans)、アスペルギルス・テレウス(Aspergillus terreus)、アスペルギルス・ソーヤ(Aspergillus sojae)、アスペルギルス・ジャポニクス(Aspergillus japonicus)、スケドスポリウム・プロリフィカンス(Scedosporium prolificans)、ニューロスポラ・クラッサ(Neurospora crassa)、ペニシリウム・フニクロスム(Penicillium funiculosum)、ペニシリウム・クリゾゲナム(Penicillium chrysogenum)、タラロマイセス(Talaromyces)(ゲオスミチア(Geosmithia))・エマーソニイ(emersonii)、フザリウム・ベネナタム(Fusarium venenatum)、及びクリソスポリウム・ロックンオウンズ(Chrysosporium lucknowense)を挙げることができる。幾つかの実施形態では、糸状菌は、トリコデルマ・リーゼイである。
別の態様では、糸状菌細胞の変異菌株の作製方法であって、遺伝子変化を糸状菌細胞の親菌株に導入する工程であり、前記遺伝子変化が、前記親菌株の細胞と比較して機能性Seb1タンパク質の生成量を変化させる、該工程、それにより、深部培養における好気性発酵の間に(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、変更された撹拌量を必要とする、及び/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、変更された溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを生成する、変異糸状菌細胞を製造する工程、を含む、方法を提供する。
幾つかの実施形態では、前記遺伝子変化は、機能性Seb1タンパク質の生成量を低下させるか又は防ぎ、それにより、深部培養における好気性発酵の間に(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、減少した撹拌を必要とする、及び/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、増加した溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを生成する、変異糸状菌細胞を生成する。
幾つかの実施形態では、前記遺伝子変化は、遺伝子操作を使用して、親糸状菌細胞中のseb1遺伝子を破壊することを含む。幾つかの実施形態では、前記遺伝子変化は、遺伝子操作を使用して、親糸状菌細胞中のseb1遺伝子を欠失させることを含む。幾つかの実施形態では、前記遺伝子変化は、部位特異的遺伝子組み換えを使用して行われる。
幾つかの実施形態では、seb1遺伝子の破壊は、seb1遺伝子の遺伝子座に選択マーカーの導入と共に行われる。幾つかの実施形態では、変異菌株は、バイオマス単位量当たり、親菌株と実質的に同量、又はそれ以上のタンパク質を生成する。幾つかの実施形態では、seb1遺伝子の破壊は、sfb3遺伝子の破壊と共に行われる。幾つかの実施形態では、seb1遺伝子の破壊は、mpg1遺伝子の破壊と共に行われる。幾つかの実施形態では、seb1遺伝子の破壊は、sfb3遺伝子、mpg1遺伝子、gas1遺伝子、crz1遺伝子、及びtps2遺伝子からなる群から選択される少なくとも1つの遺伝子の破壊と共に行われる。
幾つかの実施形態では、変異菌株は、バイオマス単位量当たり、親菌株と実質的に同量、またはそれ以上のタンパク質を生成する。
幾つかの実施形態では、糸状菌は、チャワンタケ亜門の種である。幾つかの実施形態では、糸状菌は、トリコデルマ属の種、アルペルギルス属の種、フサリウム属の種、スケドスポリウム属の種、ペニシリウム属の種、クリソスポリウム属の種、セファロスポリウム属の種、タラロマイセス属の種、ゲオスミチア属の種、及びニューロスポラ属の種である。幾つかの実施形態では、糸状菌としては、限定するものではないが、トリコデルマ・リーゼイ(かつてはトリコデルマ・ロンギブラキアタム及びハイポクレア・ジェコリーナとして分類されていた)、アスペルギルス・ニガー、アスペルギルス・フミガーツス、アスペルギルス・イタコニカス、アスペルギルス・オリザエ、アスペルギルス・ニデュランス、アスペルギルス・テレウス、アスペルギルス・ソーヤ、アスペルギルス・ジャポニクス、スケドスポリウム・プロリフィカンス、ニューロスポラ・クラッサ、ペニシリウム・フニクロスム、ペニシリウム・クリゾゲナム、タラロマイセス(ゲオスミチア)・エマーソニイ、フザリウム・ベネナタム、及びクリソスポリウム・ロックンオウンズを挙げることができる。幾つかの実施形態では、糸状菌は、トリコデルマ・リーゼイである。
幾つかの実施形態では、親菌株は、対象タンパク質をコード化する遺伝子を更に含む。幾つかの実施形態では、対象タンパク質をコード化する遺伝子は、機能性Seb1タンパク質の生成を低下させるか又は防ぐ遺伝子変化を導入する前に、親菌株内に存在する。幾つかの実施形態では、親菌株内の対象タンパク質は、内因性遺伝子又は異種遺伝子によってコード化されている。
別の態様では、前述の変異菌株のいずれかによって生成される対象タンパク質を提供する。
更に別の態様では、前述の方法のいずれかによって生成され、且つ前述の特性のいずれかを有する糸状菌を提供する。
別の態様では、親菌株に由来する糸状菌の変異菌株であって、(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、減少した撹拌の必要性、及び/又は、(ii)深部培養において、前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、増加した溶存酸素量の維持、をもたらす遺伝子変化、並びに(b)(a)における遺伝子変化の前に前記変異菌株中に存在する、対象タンパク質をコード化する遺伝子を、含む、変異菌株を提供する。
幾つかの実施形態では、得られる変異菌株の遺伝子変化は、親菌株中に存在するseb1遺伝子の破壊を含む。幾つかの実施形態では、seb1遺伝子の破壊は、seb1遺伝子の遺伝子座に選択マーカーの導入と共に行われる。幾つかの実施形態では、seb1遺伝子の破壊は、sfb3遺伝子の破壊と共に行われる。幾つかの実施形態では、seb1遺伝子の破壊は、mpg1遺伝子の破壊と共に行われる。幾つかの実施形態では、seb1遺伝子の破壊は、sfb3遺伝子、mpg1遺伝子、gas1遺伝子、crz1遺伝子、及びtps2遺伝子からなる群から選択される少なくとも1つの遺伝子の破壊と共に行われる。
本発明の変異菌株及び方法のこれらの及び他の態様及び実施形態は、添付の図を含む明細書から明らかになるであろう。
pyr4遺伝子を含有するT−DNAの模式図を示す。 アグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)のPZP 100ベクターのマップ。 14Lの発酵槽におけるT4 T−DNA突然変異体F16及びT4親の生育中の溶存酸素レベルを比較するグラフ。 14Lの発酵槽におけるT4 T−DNA突然変異体F16及びT4親の生育速度を比較するグラフ。 PDA、ソルビトール、及びNaClプレート上で生育させた後のT4 Δseb1 F16菌株(図4)及びMorph株(図5)の画像である。T4 seb1 F16突然変異体は、Morph対照に比べて生育及び浸透圧感受性が制限されていることを示す。 PDA、ソルビトール、及びNaClプレート上で生育させた後のT4Δseb1 F16菌株(図4)及びMorph株(図5)の画像である。T4 seb1 F16突然変異体は、Morph対照に比べて生育及び浸透圧感受性が制限されていることを示す。 seb1破壊ベクターのマップ。 mpg1破壊ベクターのマップ。
I.概要
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糸状菌細胞の変異菌株に関する。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生成する。これらの変異菌株のうちの一部は、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。
II.用語の定義
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、関連技術において使用されるように、それらの通常の意味に従うべきである。
本明細書で使用するとき、「トリコデルマ・リーゼイ」は、子嚢菌門(Ascomycota)チャワンタケ亜門の糸状菌を指す。この生物は、かつて、トリコデルマ・ロンギブラキアタムとして、並びにハイポクレア・ジェコリーナとしても分類されていた。
本明細書で使用するとき、語句「糸状菌細胞の変異菌株」又は同様の語句は、例えば、遺伝子操作により、チャワンタケ亜門に属する親(若しくは参照)菌株に由来する(すなわち、親若しくは参照菌株から得られる又はこれらの菌株から入手可能である)糸状菌細胞の菌株を指す。本明細書では、親菌株及び変異菌株が、遺伝子改変、発現表現型、形態等の特定の特性を有すると記載する場合があるが、当業者は、それが、技術的には、このような特性を有する親菌株又は変異菌株の細胞であり、便宜上「菌株」と呼ばれることを理解するであろう。
本明細書で使用するとき、用語「対象タンパク質」は、糸状菌において発現させることが所望されるポリペプチドを指す。このようなタンパク質は、酵素、基質結合タンパク質、表面活性タンパク質、構造タンパク質等であってよく、高レベルで発現することができ、且つ商業的目的のためのタンパク質であってよい。対象タンパク質は、変異菌株及び/又は親菌株に対して内因性遺伝子又は異種遺伝子によってコード化されてよい。対象タンパク質は、細胞内で発現してもよく、又は分泌タンパク質として発現してもよい。
本明細書で使用するとき、語句「実質的に活性を有さない」又は同様の語句は、特定の活性が混和物中で検出不可能であるか又は混和物に意図された目的に干渉しない量で存在するかのいずれかであることを意味する。
本明細書で使用するとき、用語「ポリペプチド」及び「タンパク質」(及び/又はこれらの複数形)は、ペプチド結合によって結合されているアミノ酸残基を含む任意の長さのポリマーを指すために互換的に用いられる。アミノ酸残基については従来の一文字又は三文字コードが本明細書でも使用される。ポリマーは直鎖又は分枝鎖であってよく、修飾されたアミノ酸を含んでもよく、非アミノ酸によって中断され得る。この用語は、自然に又は介在によって、例えば、ジスルフィド結合形成、グリコシル化、脂質化、アセチル化、リン酸化、又は任意の他の操作若しくは修飾、例えば、標識成分との共役によって修飾されたアミノ酸ポリマーも包含する。例えば、アミノ酸の1以上の類似体(例えば、非天然アミノ酸等を含む)を含有するポリペプチド、並びに当該技術分野において既知の他の修飾物も定義内に含まれる。
本明細書で使用するとき、機能的及び/又は構造的に類似するタンパク質は「関連タンパク質」であるとみなされる。このようなタンパク質は、異なる属及び/又は種の生物、あるいは更には異なる綱の生物(例えば、細菌と真菌)に由来してもよい。関連タンパク質は、一次配列分析によって決定されるか、二次若しくは三次構造分析によって決定されるか、又は免疫学的交差反応性によって決定される、ホモログも包含する。
本明細書で使用するとき、用語「ポリペプチド/タンパク質誘導体」は、N−末端及びC−末端のいずれか若しくは両方に1つ又はそれ以上のアミノ酸を付加することにより、アミノ酸配列中の1つ若しくは多数の異なる部位で1つ又はそれ以上のアミノ酸を置換することにより、タンパク質のいずれか若しくは両方の末端で又はアミノ酸配列中の1つ又はそれ以上の部位で1つ又はそれ以上のアミノ酸を欠失させることにより、及び/又はアミノ酸配列中の1つ又はそれ以上の部位で1つ又はそれ以上のアミノ酸を挿入することにより、タンパク質から誘導される又は誘導可能であるタンパク質を指す。タンパク質誘導体の調製は、天然タンパク質をコード化するDNA配列を改変し、このDNA配列により好適な宿主を形質転換させ、改変されたDNA配列を発現させてタンパク質誘導体を形成することにより達成することができる。
関連タンパク質(及び誘導体)は、「変異タンパク質」を含む。変異タンパク質は、少数のアミノ酸残基の置換、欠失及び/又は挿入により参照/親タンパク質(例えば、野生型タンパク質)と異なる。変異体と親タンパク質との間で異なるアミノ酸残基の個数は1又はそれ以上であり得、例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50又はそれ以上のアミノ酸残基が異なり得る。変異タンパク質は、参照タンパク質と少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、又は更には少なくとも約99%以上のアミノ酸配列同一性を共有し得る。変異タンパク質は、選択したモチーフ、ドメイン、エピトープ、保存領域等においても参照タンパク質とは異なる。
本明細書で使用するとき、用語「類似配列」は、対象タンパク質(すなわち、元々の対象タンパク質)と同様の機能、三次構造及び/又は保存残基を提供するタンパク質を構成する配列を指す。例えば、α−へリックス又はβ−シート構造を含有するエピトープ領域では、類似配列中の置換アミノ酸は、好ましくは、同一の特異的構造を維持する。この用語は、ヌクレオチド配列並びにアミノ酸配列も指す。幾つかの実施形態では、類似配列は、置き換えアミノ酸が、類似する機能又は改善された機能を示す変異酵素を生じるように開発される。幾つかの実施形態では、所望のタンパク質におけるアミノ酸の三次構造及び/又は保存残基は、所望のセグメント若しくは断片に位置するか、又はその付近に位置する。それゆえに、目的とする部分又は断片が例えば、α−へリックス又はβ−シート構造を含有する場合、置換アミノ酸は好ましくはその特異的構造を維持する。
本明細書で使用するとき、用語「相同タンパク質」は、参照タンパク質と同様の活性及び/又は構造を有するタンパク質を指す。ホモログが必ず進化的に関連することは意図しない。したがって、この用語は、異なる有機体から得られる同一、類似、又は対応する酵素(すなわち、構造及び機能に関して)を包含することが意図される。幾つかの実施形態では、比較タンパク質に類似する四次、三次、及び/又は一次構造を有するホモログを同定することが望ましい。幾つかの実施形態では、相同タンパク質は、比較タンパク質に類似する免疫学的応答を惹起する。幾つかの実施形態では、相同タンパク質は、所望の活性を有する酵素を生成するように遺伝子操作される。
配列間の相同性の程度は、当該技術分野において既知である任意の好適な方法を用いて決定することができる(例えば、Smith及びWaterman(1981)Adv.Appl.Math.2:482;Needleman及びWunsch(1970)J.Mol.Biol.,48:443;Pearson及びLipman(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85:2444;Wisconsin Geneticsソフトウェアパッケージ(Genetics Computer Group,Madison,WI)におけるGAP、BESTFIT、FASTA、及びTFASTA等のプログラム;及びDevereuxら(1984)Nucleic Acids Res.12:387〜95を参照されたい)。
例えば、PILEUPは、配列相同性レベルを決定する有用なプログラムである。PILEUPは、プログレッシブペアワイズアラインメントを用いて、一群の関連する配列から複数の配列のアラインメントを行う。PILEUPは、アラインメントを行うのに使用されるクラスタリング関係を示す系統樹をプロットすることもできる。PILEUPは、Feng及びDooittleのプログレッシブアラインメント法の簡略化したものを使用する(Feng及びDoolittle(1987)J.Mol.Evol.35:351〜60).この方法は、Higgins及びSharp(1989)により記載されるものと類似のものである(CABIOS 5:151〜53)。有用なPILEUPパラメーターとしては、3.00のデフォルトギャップ重みづけ(default gap weight)、0.10のデフォルトギャップ伸長重みづけ(default gap length weight)及び重みつき末端ギャップ(weighted end gaps)が挙げられる。有用なアルゴリズムの別の例は、BLASTアルゴリズムであり、Altschulら((1990)J.Mol.Biol.215:403〜10)及びKarlinら((1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:5873〜87)に記載されている。1つの特に有用なBLASTプログラムは、WU−BLAST−2プログラムである(例えば、Altschulら(1996)Meth.Enzymol.266:460〜80を参照されたい)。パラメーター「W」、「T」及び「X」は、アライメントの感度及び速度を決定する。BLASTプログラムは、デフォルトとして11の語長(W)、50のBLOSUM62スコア行列(例えば、Henikoff及びHenikoff(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:10915を参照されたい)アラインメント(B)、10の期待値(E)、M’5、N’−4、及び両菌株の比較を用いる。
本明細書で使用するとき、少なくとも2つの核酸又はポリペプチドの文脈における語句「実質的に同様である」及び「実質的に同一である」は典型的には、ポリヌクレオチド又はポリペプチドが、参照(すなわち、野生型)配列と比較して、少なくとも約70%の同一性、少なくとも約75%の同一性、少なくとも80%の同一性、少なくとも約85%の同一性、少なくとも約90%の同一性、少なくとも約91%の同一性、少なくとも約92%の同一性、少なくとも約93%の同一性、少なくとも約94%の同一性、少なくとも約95%の同一性、少なくとも約96%の同一性、少なくとも約97%の同一性、少なくとも約98%の同一性、又は更には少なくとも約99%の同一性又はそれ以上の同一性を有する配列を含むことを意味する。配列同一性は、標準的なパラメーターを用いて、BLAST、ALIGN及びCLUSTAL等の既知のプログラムを使用して決定され得る。(例えば、Altschul,ら(1990)J.Mol.Biol.215:403〜410;Henikoffら(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:10915;Karinら(1993)Proc.Natl.Acad.Sci USA 90:5873;及びHigginsら(1988)Gene 73:237〜244を参照されたい)。BLAST解析を行うためのソフトウェアは、国立バイオテクノロジー情報センター(National Center for Biotechnology Information)より公的に入手可能である。また、データベースは、FASTAを用いてサーチすることができる(Pearsonら(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85:2444〜48)。2つのポリペプチドが実質的に同一である一つの指標は、第一のポリペプチドが第二のポリペプチドと免疫学的に交差反応することである。典型的には、保存アミノ酸置換によって異なるポリペプチドは免疫学的に交差反応する。したがって、例えば、2つのポリペプチドが保存置換のみが異なるポリペプチド場合は、実質的に第二ポリペプチドと同一である。2つの核酸配列が実質的に同一である他の指標は、2つの分子が互いにストリンジェントな条件(例えば、中程度から高度にストリンジェントな条件の範囲内)において互いにハイブリッドすることである。
本明細書で使用するとき、用語「遺伝子」は、タンパク質又はRNAをコード化し、発現を方向づける核酸を指すという点で、用語「対立遺伝子」と同義である。糸状菌の栄養型は一般に半数体であり、したがって、特定の表現型を付与するのに特定の遺伝子の単一コピー(すなわち、単一対立遺伝子)で十分である。
本明細書で使用するとき、用語「野性型」及び「ネイティブ」は、互換的に用いられ、自然界でみられる遺伝子、タンパク質、又は菌株を指す。
本明細書で使用するとき、「遺伝子の欠失」は、宿主細胞のゲノムから遺伝子が除去されることを指す。遺伝子が、遺伝子のコード配列に直に隣接して位置しない制御エレメント(例えば、エンハンサーエレメント)を含む場合、遺伝子の欠失は、コード配列の欠失、並びに、任意で隣接するエンハンサーエレメント(プロモーター及び/又はターミネーター配列を含むが、これらに限定されない)の欠失を指す。
本明細書で使用するとき、「遺伝子の破壊」は、細胞が宿主内で例えばタンパク質等の機能性遺伝子産物の生成を実質的に防ぐ任意の遺伝子操作又は化学操作、すなわち、突然変異を広く指す。破壊の代表的方法としては、ポリペプチドをコード化する配列、プロモーター、エンハンサー又は他の制御エレメントを含む遺伝子の任意の部分の完全な又は部分的な欠失、あるいはその突然変異誘導が挙げられ、突然変異誘導は、置換、挿入、欠失、逆位及びこれらの組み合わせ並びに変形を包含し、これら突然変異はいずれも機能性遺伝子産物の生成を実質的に防ぐ。また、遺伝子は、RNAi、アンチセンス、又は遺伝子発現を消失させる任意の他の方法を用いて破壊してもよい。
本明細書で使用するとき、用語「遺伝子操作」及び「遺伝子変化」は、互換的に用いられ、核酸配列の変更/変化を指す。変化は、核酸配列中の少なくとも1つの核酸の置換、欠失、挿入、又は化学的修飾を含んでよいが、これらに限定されない。
本明細書で使用するとき、「好気性発酵」は、酸素の存在下での生育を指す。
本明細書で使用するとき、用語「細胞ブロス」は、総じて、液体/深部培養における培地及び細胞を指す。
本明細書で使用するとき、用語「細胞集団」は、液体/深部培養において存在する細胞成分(インタクトな細胞及び溶解細胞を包含する)を指す。細胞集団は、乾燥又は湿潤重量で表され得る。
本明細書で使用するとき、用語「レオロジー」は、物質の変形及び流動に関連する物理学の一分野を指す。
本明細書で使用するとき、「粘度」は、剪断応力又は引張応力等の機械的応力による変形に対する流体の抵抗の尺度である。本明細書の文脈では、粘度は、例えば、ローター/インペラによりもたらされるような機械的応力に対する、糸状菌を含む細胞ブロスの抵抗を指し得る。細胞ブロスの粘度は直接測定するのが困難であり得るため、予め選択された量で撹拌した場合の培養ブロスの溶存酸素量、予め選択された溶存酸素量を維持するのに必要とされる撹拌量、予め選択された溶存酸素量を維持するために細胞ブロスを撹拌するのに必要とされる電力量、又は更には固体培地上のコロニー形態といった、粘度の間接的尺度を用いてもよい。
本明細書で使用するとき、糸状菌細胞の「粘度を変化させる」変異菌株は、親菌株により生成される等価な細胞ブロスと比較して、粘度が低下した又は増加した(すなわち、剪断又は引張応力に対する抵抗が低下した又は増加した)細胞ブロスを生成する変異菌株を指す。一般に、等価な細胞ブロスは、同等の細胞集団を含む。好ましくは、粘度を変化させる変異菌株と親菌株との間の差異は、粘度の任意の直接又は間接的尺度に関して、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、又は更には少なくとも50%、又はそれ以上である。糸状菌細胞ブロスの粘度を比較するための方法が本明細書に記載される。一般に、同等の(又は等価な)細胞ブロスは、同等の細胞集団を含む。
本明細書で使用するとき、糸状菌細胞の「粘度を低下させる」変異菌株は、親菌株により生成される等価な細胞ブロスと比較して、粘度が低下した(すなわち、剪断又は引張応力に対する抵抗が低下した)細胞ブロスを生成する変異菌株を指す。好ましくは、粘度を変化させる変異菌株と親菌株との間の差異は、粘度の任意の直接又は間接的尺度に関して、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、又は更には少なくとも50%、又はそれ以上である。
本明細書で使用するとき、「溶存酸素」(DO)は、体積/体積単位で測定した場合の、液体培地中に存在する酸素(O)の量を指す。溶存酸素レベルは、高レベル、例えば、発酵全体を通して170−100%〜20%、100−80%〜20%、70%〜20%、65%〜20%、60%〜20%、55%〜20%、50%〜20%、45%〜20%、44%〜20%、43%〜20%、42%〜20%、41%〜20%、40%〜20%、35%〜20%、30%〜20%、及び25%〜20%で維持され得る。特に、溶存酸素は、発酵の開始時において高く、発酵が進行するにつれて減少してよい。溶存酸素レベルは、発酵を撹拌する、すなわちかき混ぜる量、及び/又は空気若しくは酸素の添加速度によって制御することができる。培養物は、400〜700rpmで撹拌、すなわちかき混ぜてよく、溶存酸素レベルは、空気又は酸素の流速及びインペラ速度を変化させることによって、20%超、25%超、30%超、35%超、40%超、45%超、50%超、及び55%超で維持される。
本明細書で使用するとき、「主要な遺伝的決定基」は、他の遺伝子又はその遺伝子操作の不在下で、特定の表現型を付与するのに必要且つ十分である遺伝子又はその遺伝子操作を指す。しかし、特定の遺伝子が特定の表現型を付与するのに必要且つ十分であることは、更なる遺伝子操作によって表現型に追加の効果が達成され得る可能性を除外するものではない。
本明細書で使用するとき、「機能性ポリペプチド/タンパク質」は、酵素活性、結合活性、表面活性特性等の活性を保有するタンパク質であって、突然変異誘導、切頭ないしは別の方法で改変されてその活性が消失又は低下していないタンパク質である。機能性ポリペプチドは、指定に従って、熱安定性又は熱不安定性であり得る。
本明細書で使用するとき、「機能性遺伝子」は、活性な遺伝子産物を、典型的にはタンパク質等を生成するために、細胞成分により使用可能な遺伝子である。機能性遺伝子は、活性遺伝子産物を生成するために細胞成分によって用いられ得ない、又は活性遺伝子産物を生成するために細胞成分によって用いられる可能性が低いように改変されている破壊遺伝子の反対語である。
本明細書で使用するとき、変異細胞は、変異菌株と親菌株の間のタンパク質発現の差異が約20%未満、約15%未満、約10%未満、約7%未満、約5%未満、又は更には約3%未満であるならば、親菌株と比較して「高レベルのタンパク質発現及び/又は分泌を維持又は保持している」。
本明細書で使用するとき、宿主細胞は、これらが、野生型タンパク質に特徴的な活性、特に菌糸の伸張を促進するないしは別の方法で液体培地において糸状菌の粘度を増加させる活性を呈する機能性タンパク質/ポリペプチドの生成を防ぐように遺伝子的又は化学的に変更されているならば、「特定のタンパク質の生成を防ぐように改変」されている。このような改変としては、限定するものではないが、タンパク質(本明細書に記載の通り)をコード化する遺伝子の欠失又は破壊、コード化されるポリペプチドが上記活性を失うような遺伝子の改変、翻訳後プロセシング又は安定性に影響を与える遺伝子の改変、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
本明細書で使用するとき、「対象タンパク質」は、糸状菌細胞の深部培養において生成されることが所望されるタンパク質である。一般的に、対象タンパク質は、工業、製薬、動物の健康、及び飲食品用途のために商業的に重要であるので、大量に生産することが望ましい。対象タンパク質は、糸状菌により発現される多種多様な他のタンパク質とは区別されるものであり、こうした他のタンパク質は一般に製品として対象とはならず、主にバックグラウンドのタンパク質夾雑物と見なされる。
本明細書で使用するとき、変異菌株は、変異菌株により生成されるタンパク質量の低下が、親菌株により生成されるタンパク質量と比較して20%以下、15%以下、10%以下、更には5%以下であるならば、バイオマス単位量当たり、親菌株と「実質的に同量」のタンパク質を生成することになり、ここで、タンパク質量は、タンパク質生成が測定される細胞のバイオマスの合計量に対して正規化され、バイオマスは湿潤(例えば、細胞ペレットの)又は乾燥重量のいずれかで表現され得る。
本明細書で使用するとき、変異菌株は、変異菌株により生成されるタンパク質量の増加が、親菌株と比較して少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%以上、又はそれ以上であるならば、親菌株よりも「バイオマス単位量当たり、実質的に多くのタンパク質」を生成することになり、ここで、タンパク質量は、タンパク質生成が測定される細胞のバイオマスの合計量に対して正規化され、バイオマスは湿潤(例えば、細胞ペレットの)又は乾燥重量のいずれかで表現され得る。
本明細書で使用するとき、「蛍光色素」は、蛍光染料である。好ましい蛍光色素は、真菌の細胞壁中のセルロース及び/又はキチンに結合する。
本明細書で使用するとき、単数形の冠詞「a」、「an」及び「the」は、内容的に明らかに示されていない限り、複数の対象物も包含する。本明細書に引用される参考文献は全て、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。以下の省略形/頭字語は、特に定めのない限り、以下の意味を有する。
Figure 2014513531

Figure 2014513531
III.Seb1タンパク質生成量が変化した糸状菌株
一態様では、親菌株に由来する糸状菌の変異菌株であって、前記変異菌株が、変異菌株の細胞に、前記親菌株の細胞と比較して、変更された量の機能性Seb1タンパク質を生成させる、遺伝子変化を含む、変異菌株を提供する。変異菌株の細胞は、続いて、深部培養における好気性発酵の間に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、変更された撹拌量を必要とする、又は親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、変更された溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを生成する。
場合により、この遺伝子変化は、親菌株の細胞と比較して、変異菌株の細胞の機能性Seb1タンパク質の生成量を減少させ、得られた細胞ブロスは、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量を低下させる必要があるか、又は予め選択された撹拌量でより高い溶存酸素量を維持する。このような場合には、この変異菌株の細胞集団は、親菌株の細胞集団と比較して粘度の低下を呈するものと考えられ、このことは、実施例に記載の通り、溶存酸素量及び撹拌に関する観察を説明する。
機能性Seb1タンパク質の量の減少は、親菌株中に存在するseb1遺伝子を破壊することで生じ得る。seb1遺伝子の破壊は、粘度を低下させる表現型を変異菌株に対して付与する主要な遺伝的決定基であるため、このような変異菌株は、seb1遺伝子が破壊されてさえいればよく、その一方で他の全ての遺伝子が無傷のままであってもよい。場合により、変異菌株は任意選択で、これらが由来する親菌株と比較して、追加の遺伝子変化を含み得る。このような追加の遺伝子変化は、粘度を低下させるために必須ではないが、更に粘度を低下させたり、変異菌株に他の利点を付与したりすることができる。
seb1遺伝子の破壊は、機能性seb1遺伝子産物、すなわち、Seb1タンパク質の発現を実質的に防ぐ任意の好適な方法を用いて行うことができる。当業者に知られている通り、破壊の代表的な例としては、限定されないが、例えば、Seb1コード配列、プロモーター、ターミネーター、エンハンサー、又は別の制御エレメントの完全な又は部分的な欠失を含むseb1遺伝子の完全な又は部分的な欠失;及びseb1遺伝子の任意の部分を含む染色体の一部の完全な又は部分的な欠失が挙げられる。seb1遺伝子を破壊する特定の方法としては、seb1遺伝子の任意の部分、例えば、Seb1コード配列、プロモーター、ターミネーター、エンハンサー又は別の制御エレメントにおけるヌクレオチドの置換又は挿入が挙げられる。好ましくは、欠失、挿入及び/又は置換(総じて、突然変異と称される)は、一般に特定の核酸配列を標的としない化学的変異誘導とは対照的な配列特異的分子生物学技術を用いる遺伝子操作により導入される。それにもかかわらず、化学的変異誘導をseb1遺伝子を破壊するために用いることもできる。
seb1遺伝子における突然変異は、seb1プロモーターの効率を低下させ、seb1エンハンサーの効率を低下させ、seb1 mRNAのスプライシング又はエディティングに干渉し、seb1 mRNAの翻訳に干渉し、Seb1コード配列に終止コドンを導入して完全長のSeb1タンパク質の翻訳を防ぎ、Seb1タンパク質のコード配列を変化させて、より活性の弱い若しくは不活性のタンパク質を生成するか又は他の核タンパク質成分とSeb1との相互作用を低下させ、Seb1タンパク質のコード配列を変化させて、より不安定なタンパク質を生成させるために変化させるか又はSeb1タンパク質を破壊するための標的にし、Seb1タンパク質のミスフォールドを引き起こすか又は不正確に修飾をさせ(例えば、グリコシル化による)、あるいは、Seb1タンパク質の細胞輸送に干渉し得る。
1つの実施形態では、これら及び他の遺伝子操作は、機能性Seb1タンパク質の発現を低下させるか、又は防ぎ、あるいは、Seb1タンパク質の正常な生物活性を低下させるか又は防ぎ、それにより、粘度を低下させる表現型の生じる細胞内における形態変化を生み出す。
他の場合には、遺伝子変化は、機能性Seb1タンパク質の発現を増加させ若しくは回復させ、あるいは、Seb1タンパク質の正常な生物活性を増加させ、これにより、粘度が増加又は回復する表現型の生じる細胞内における形態変化を生み出す。Seb1機能を増加又は回復させる代表的な遺伝子変化は、seb1遺伝子の追加のコピーを細胞中に導入する、seb1プロモーター、エンハンサー又は他の制御エレメントの効率を増加させる、Seb1タンパク質をコード化するmRNAの翻訳を増加させる、Seb1タンパク質をコード化するmRNAの安定性を増加させる、Seb1タンパク質の活性又は安定性を増加させる変化をseb1遺伝子に導入する、他のタンパク質若しくは細胞壁成分等との相互作用を調節する変化をseb1遺伝子に導入するものである。Seb1機能を増加又は回復させる他の遺伝子変化は、機能性Seb1タンパク質の発現を低下させるか又は防ぐ遺伝子変化の効果を逆転するものである。
上記のように操作及び使用するための糸状菌細胞は一般に、子嚢菌門、チャワンタケ亜門からのものであり、特に栄養菌糸状態を有し且つseb1遺伝子のホモログを含む真菌である。このような生物としては、商業的に重要な工業及び製薬タンパク質の生成に使用される糸状菌が挙げられ、限定するものではないが、トリコデルマ属の種、アルペルギルス属の種、フサリウム属の種、スケドスポリウム属の種、ペニシリウム属の種、クリソスポリウム属の種、セファロスポリウム属の種、タラロマイセス属の種、ゲオスミチア属の種、及びニューロスポラ属の種が挙げられる。具体的な生物としては、限定するものではないが、トリコデルマ・リーゼイ(かつてはトリコデルマ・ロンギブラキアタム及びハイポクレア・ジェコリーナとして分類されていた)、アスペルギルス・ニガー、アスペルギルス・フミガーツス、アスペルギルス・イタコニカス、アスペルギルス・オリザエ、アスペルギルス・ニデュランス、アスペルギルス・テレウス、アスペルギルス・ソーヤ、アスペルギルス・ジャポニクス、スケドスポリウム・プロリフィカンス、ニューロスポラ・クラッサ、ペニシリウム・フニクロスム、ペニシリウム・クリゾゲナム、タラロマイセス(ゲオスミチア)・エマーソニイ、フザリウム・ベネナタム、及びクリソスポリウム・ロックンオウンズが挙げられる。
Peterbauer,C.ら((2002)Molecular Genetics及びGenomics 268:223〜31)に記載されている通り、トリコデルマ・アトロビリデ(Trichoderma atroviride)に由来するSeb1は、STRE−エレメント結合タンパク質であり、seb1遺伝子は、酵母のmsn2/4遺伝子及びアスペルギルス・ニデュランスのmsnA遺伝子のオルソログであると考えられる。なお、seb1遺伝子は、酵母においてmsn2/4遺伝子を補完することはできないので、恐らく、機能的ホモログではない。Seb1は、浸透圧ストレス応答に関与しているが必須ではないが、形態変化に関連している、特に、低粘度表現型を生じさせるとは前に記載されていない。本開示は、形態変化とSeb1との関連について実験的証拠を提供する。
クエリーとしてT.アトロビリデのSeb1アミノ酸配列(配列番号1)を用いて実施したトリコデルマ・リーゼイの公的に入手可能なゲノムDNA配列のBLASTサーチによって、T.リーゼイのゲノムが、seb1と相同性の高い単一遺伝子を含むことが明らかになった。更なるホモログ又は類似配列は同定されておらず、これは、seb1が唯一のシングルコピー遺伝子であることを示唆する。Seb1タンパク質のホモログは、例えば、アスペルギルス・クラバーツス(Aspergillus clavatus)(配列番号2)、アスペルギルス・フミガーツスAf93(配列番号3)、及びネオサルトリア・フィシェリ(Neosartorya fischeri)NRRL 181(配列番号4)において見出されている。T.リーゼイの予測Seb1アミノ酸配列を、配列番号5として示す。
トリコデルマ・アトロビリデのSeb1タンパク質のアミノ酸配列を、以下に配列番号1として示す:
MDGMMSQAMGQQAFYFYNHNHDHKMARQAIFAQQMAAYQMVPTLPPTPMYSRPNSSCSQPPTLYSNGPSVMTPTSTPPLSRKHMMLDAEFGDNPYFPSTPPLSTSGSTVGSPKACDMLQTPMNPMFSGLEGIAMKEAVDTTESLVVDWASIVSPPLSPVYFQSQVSRVPSPTSSPSDILSTASCPSLSPSPTPYARSVTSEHDVDFCDPRNLTVSVGSNPTLAPEFTLTGLAEDLKGEQLSTAQHTFDFNPALPSGLPTFEDFSDLESEADFSNLVNLGEVNPIDISRPRACTGSSVVSLGHGSFIGDEELSFEDNDAFGFNSLPSPTSSIDFSDVHQDKRRKKEKKDIKPIMNTAASGSPSGNEQIGATPAASAASDSNASSASEDPSSMPAPTNRRGRKQSLTEDPSKTFVCDLCNRRFRRQEHLKRHYRSLHTQEKPFECNECGKKFSRSDNLAQHARTHAGGAIVMNLIEDGSEVPAFDGSMMTGPVGDDYNTYGKVLFQIASEIPGSASELSSEEGDQSKKKRKRSD
アスペルギルス・クラバーツスのSeb1タンパク質のアミノ酸配列を、以下に配列番号2として示す:
MDTTYTMVGTPVQGQPSFAYYTTNDSQSRQQHFTSHPSEMQAFYGQMQPYPQQQQQTCMPDQQSIYAAQPMLNMHQMATANAFRGALSMTPIVSPQPTHLKPTIIVQQDSPMLMPLDTRFVSSDYYAFPSTPPLSTSGSTISSPPSSGRSLHTPINDCFFSFEKVEGVKEGCESDVHSELLANADWSRSDSPPLTPVFIHPPSLTASQSSDLLSAHSSCPSLSPSPSPVSSTFIAPPHSGLSVEPSGTDFCDPRQLTVESSVDSSTELPPLPTLSCNEEEPKVVLGSATVTLPVHESLSPAYTSSTEDPLGSLPTFDSFTDLDSEDEFVNNLVDFHPGGNPYFLGDKRQRLGSYLLEEDEFLSDRSFDDLDDHEAFAHSGLPSLEPSELISVQGDVAEVSEEMRSKKRTTSRRTLKRTNSSDSSSESLATSGKRTQASANGRSGHSEATSSSAQQSTTPSRQNSTANASSSSEAPSAPVSVNRRGRKQSLTDDPSKTFVCTLCSRRFRRQEHLKRHYRSLHTQDKPFECHECGKKFSRSDNLAQHARTHGGGSIVMGVIDTNASLQASYEEREPRLLGAALYEAANAAANKSTTSDSSDGTISDTSSVEGRPIKKRRREDHA
アスペルギルス・フミガーツスAf93のSeb1タンパク質のアミノ酸配列を、以下に配列番号3として示す:
MDATYTMAQTPVQGQPSFAYYPTESQSRQQHFTSHPFEMQYYGQVSSYPQQQAQQQHSMPEQQPVYAAQPMLNMHQMATTNAFRGALSMTPIASPQPTHLKPTIIVQQDSPALMPLDTRFVSNDFYGFPSTPPLSTSGSTISSPPSSNGSLHTPINDCFFSFEKVEGVKEGCESDVHCELLANTDWSRSDSPPLTPVFIQPQSLTASQSSDLLSAQIPCPSLSPSPSPDSATFISHPQSILSAEPSGSDFCDPRQLTVESSVGAPAELPPLPTLSCNEEEPKVVLGSATVTLPVHEGLSPSFSSSSEDPLGSLPTFDSFSDLDSEDEFANKLVDFHPIGNTYFQGDKRQRLGTYLLDEDEFLSERSLEDLDDQEAFAQSGLPSVESTDFLAVEGDATQSTEEMSSKKRVTSRRSLKKASTSESSSDSLAKKTQASATSRSGHSDTTSTVQQSTASSRQNSTANTSNSESPAAPVSVNRRGRKQSLTDDPSKTFVCSLCSRRFRRQEHLKRHYRSLHTQDKPFECHECGKKFSRSDNLAQHARTHGGGSIVMGVIDTNSSNTQPAFDEPEPRALGLALYEAANAATSKSTTSESSDGTISDTSSVGGRPAKKRRRDDHV
ネオサルトリア・フィシェリNRRL 181のSeb1タンパク質のアミノ酸配列を、以下に配列番号4として示す:
MDATYTMAQTPVQGQPSFAYYPTESQSRQQHFTSHPSEMQYYGQVPPYPQQQHSMPEQQPVYAAQPMLNMHQMATTNAFRGALSMTPIASPQPTHLKPTIIVQQQDSPVLMPLDTRFVSNDFYGFPSTPPLSTSGSTISSPPSSNGSLHTPINDCFFSFEKVEGVKEGCESDVHCELLANTGWSRSDSPPLTPVFIQPPSLTASQSSDLLSAHMSCPSLSPSPSPDSTTFISHPQSVLSAEPSGSDFCDPRQLTVESSVGAPAELPPLPTLSCNEEEPKVVLGSATVTLPVHEGLSPSFSSSSEDPLGSLPTFDSFSDLDSEDEFANKLVDFHPIGNTYFLGDKRQRLGTYLLDEDEFLSERSLEDLDDQEAFAQSGLPSVESSDFLAAEGDATQNTEEMSSKKRVTSRRSLKRASTSESSSDSLAKKTQASATSRSGHSETTSTVQQSTASSRQNSTANTSSSGSPAAPVSVNRRGRKQSLTDDPSKTFVCSLCSRRFRRQEHLKRHYRSLHTQDKPFECHECGKKFSRSDNLAQHARTHGGGSIVMGVIDTNGSNTQPAFDEPEPRALGLALYEAANAATSKSTTSESSDGTISDTSSVGGRPAKKRRRDDHV
トリコデルマ・リーゼイのSeb1タンパク質のアミノ酸配列を、以下に配列番号5として示す:
MDGMMSQPMGQQAFYFYNHEHKMSPRQVIFAQQMAAYQMMPSLPPTPMYSRPNSSCSQPPTLYSNGPSVMTPTSTPPLSSRKPMLVDTEFGDNPYFPSTPPLSASGSTVGSPKACDMLQTPMNPMFSGLEGIAIKDSIDATESLVLDWASIASPPLSPVYLQSQTSSGKVPSLTSSPSDMLSTTASCPSLSPSPTPYARSVTSEHDVDFCDPRNLTVSVGSNPTLAPEFTLLADDIKGEPLPTAAQPSFDFNPALPSGLPTFEDFSDLESEADFSSLVNLGEINPVDISRPRACTGSSVVSLGHGSFIGDEDLSFDDEAFHFPSLPSPTSSVDFCDVHQDKRQKKDRKEAKPVMNSAAGGSQSGNEQAGATEAASAASDSNASSASDEPSSSMPAPTNRRGRKQSLTEDPSKTFVCDLCNRRFRRQEHLKRHYRSLHTQEKPFECNECGKKFSRSDNLAQHARTHSGGAIVMNLIEESSEVPAYDGSMMAGPVGDDYSTYGKVLFQIASEIPGSASELSSEEGEQGKKKRKRSD
本組成物及び方法の幾つかの実施形態では、生成レベルで変化したSeb1タンパク質のアミノ酸配列は、配列番号1、2、3、4、又は5のアミノ酸配列に対して特定の程度の全アミノ酸配列同一性、例えば、配列番号1、2、3、4、又は5に対して少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、又は更には少なくとも約99%の同一性を有する。それぞれのアミノ酸配列をコード化するヌクレオチド配列は、当業者に公知である通り、それぞれの対応するタンパク質に関するBLASTサーチから同定することができる。
本組成物及び方法の幾つかの実施形態では、破壊されているseb1遺伝子は、配列番号1、2、3、4、又は5のアミノ酸配列に対して特定の程度の全アミノ酸配列同一性、例えば、配列番号1、2、3、4、又は5に対して少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、又は更には少なくとも約99%の同一性を有するSeb1タンパク質をコード化する。
本明細書に提供されるアミノ酸配列情報は、当業者が、任意の糸状菌におけるSeb1タンパク質及びSeb1タンパク質をコード化する核酸配列を同定したり、Seb1タンパク質の生成に影響を与えるためにseb1遺伝子を適切に破壊したりすることを容易にする。配列番号1、2、3、4をコード化するポリヌクレオチド配列は、当業者に公知である通り、GenBank又はJGIデータベースに見出すことができる。
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、固体培地において変化した生育形態を示し、親細胞の生育に比べて深部培養で生育させたとき異なる粘度を有する細胞ブロス、及び細胞ブロスの粘度を生成する。
場合により、この方法は、好適な遺伝学的方法を用いて親菌株においてseb1遺伝子を破壊することを含み、ここで、好気性発酵の間に、破壊されたseb1変異菌株は、深部培養における好気性発酵の間に、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、減少した撹拌を必要とする、又は、予め選択された撹拌量で、増加した溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを生成する。このような方法は、上記の任意の方法で、また当業者に公知である他の方法でseb1遺伝子を破壊するために用いることができる。好ましくは、seb1遺伝子の破壊は、一般に特定の核酸配列を標的としない化学的変異誘導とは対照的な配列特異的分子生物学技術を用いる遺伝子操作により行われる。しかし、化学的変異誘導を用いて満足のいく結果を得ることもできる。
幾つかの実施形態では、低粘度菌株を生じさせる粘度を低下させる表現型を導入される親菌株は、高レベルで発現させることが意図される対象の遺伝子を既に含んでいる。この方法によると、本発明の方法は、予め存在する粘度を低下させる菌株に、対象タンパク質を生成させるために遺伝子を導入する必要がなくなる。それゆえに、本発明の方法は、対象の遺伝子を既に含む親菌株から、粘度を低下させる糸状菌細胞の変異菌株を作製するために使用することができる。
IV.Sfb3生成を変化させることによって生じる追加の効果
本組成物及び方法の幾つかの実施形態では、Seb1生成又はMpg1及びSeb1生成に影響を与える遺伝子変化を、Sfb3生成に影響を与える遺伝子変化と組合せる。Sfb3遺伝子(Lst1としても知られる)は、かつては、出芽酵母(すなわち、サッカロマイセス・セレヴィシエ(Saccharomyces cerevisiae))において前に特徴付けられていたが、この遺伝子は、小胞体からゴルジ体へタンパク質を運搬する輸送小胞を囲むCOPIIタンパク質に関連するタンパク質をコード化する。Sfb3及びSfb2は、Sec24のホモログであり、これらの遺伝子は全て、小胞の中に特定の積荷タンパク質をパッケージングすることと関連する。
Sec24が酵母において必須の遺伝子であるのに対して、Sfb3及びSfb2は必須の遺伝子ではないが、酵母におけるSfb3の欠失は、原形質膜輸送タンパク質(Pma1p)の輸送及び細胞壁合成に関連するグルカノシルトランスフェラーゼ(Gas1p)に影響することが知られている。
クエリー配列としてS.セレヴィシエのSec24p、Sfb3p又はSfb2pアミノ酸配列を用いて、BLASTを使用して、トリコエデルマ・リーゼイの公的に入手可能なゲノム配列を検索すると、T.リーゼイが、酵母Sec24に対して最も相同性の高い単一遺伝子と、酵母Sfb3に対して最も相同性の高い単一遺伝子とを有することが明らかになる。他のホモログは同定されておらず、これは、T.リーゼイがSfb2に相当する遺伝子を有さないことを示唆している。更に、Sfb3タンパク質のホモログは、例えば、T.リーゼイ(配列番号6)、A.オリザエ(配列番号7)、A.ニガー(配列番号8)、P.フニクロスム(配列番号9)、P.クリソゲナム(配列番号10)、N.クラッサ(配列番号11)、及びF.オキシスポラム(F. oxysporum)(配列番号12)に見出されている。
トリコデルマ・リーゼイのSfb3のアミノ酸配列(配列番号6):
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7):
MADQSMYNTLGQGTSPAEDPSNPNRMAHQVPPQSQPAAGFPPGPYPPQPGAYYGNPPPNQYDAPAAAPPTQQLQSPPPRGLAPSPQLAYGTETQTHMGAPADPMAGLASQMSGLGIMGDSGARPGKKKHRHAHHEIGGATASAPQQFAGMPQAGMQPSSQFLNTGLNQAPRPISPAAGVPPAGIVPQPGVPAPGSGSVPTQGKIDPEQIPSIPQSRDIPTMYYFDHIYPTMERHLPPPAAVPFVAHDQGNSSPKHARLTLNNIPTTSDFLSSTALPLGMVLQPLARLDPGEPEVPVLDFGEMGPPRCRRCRAYINPFMTFRSGGNKFVCNMCTFPNDVAPEYFAPLDMSGARVDRLQRPELMIGTVEFMVPKEYWNKEPVGLQRLFLIDVSQESVNRGFLKGVCKGITEALYGAPDASEEDAAARRVPEGSKIGIVTYDREVHFYNLSAQLDQAQMMVMTDLEEPFVPLSEGLFVDPYESKDIITSLLHRIPKIFSHIKKPEPALLPALNAAMSALQATGGKIFASICSLPTWGPGALHMRDDPKVHGTDAERKLFTTDNQAWRTTAGKMAEHGIGVDMFVAAPGGTYVDVATIGHVAEVSGGETFFYPNFHAPRDILKLSQEFAHAVTRETGYQAMMKVRCSNGLQVSAYHGNFIQHALGADLEIGSIDADKAIGVMFSYDGKLDPKLDAHFQAALLYTTAEGQRRVRCINVVAAVNEGGLETMKFIDQDCVVSIMAKEAAAKTVDKSLKDIRASITEKTVDIFSGYRKVFSGSHPPGQLVLPENLKEFSMYMLALIKSRAFKGGQEASDRRIHDMRMLRSIGATELALYLYPRVIPIHNMQPEDGFPNEQGQLQVPPSLRASFSKIEEGGAYLVDNGQICLLWLHSRVSPNLLEDLLGPGQSSLQGLNPQTSSLPVLETHLNAQVRNLLQYFSTMRGSKSVAIQLARQGLDGAEYEFARLLVEDRNNEAQSYVDWLVHIHRQINLELAGHRKREDTSAEGSLTSLAGLRAPYW
アスペルギルス・ニガーのSfb3アミノ酸配列(配列番号8)
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9)
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10)
MADSSMYNTMGQGSSEDPSNPQYMAQVPPQQYPAGYPPTAAPLQPGAPYANPAPNQWPAYGSPQQPGMASPGIAYNAPQQPMGAAVDPGMAGLASQMGGLDIAADAGARTHRKKHRHAHHDIGGGAAPPAQGFNTGMDQGGLQQPQPQQQSQFLNTGLNQHADRPVSPAVGLVSGQSVAAIPGIQSGAGSVPTSGRIDPEHIPSIPRSRDLPAQYYFNHVYPTMDQHLPPPAAIPFVAQDQGNSSPKYARLTLNNIPSASDFLTSTGLPLGMILQPLAPLDPGEQPIPVLDFGDVGPPRCRRCRTYINPFMSFRSGGSKFVCNMCTFPNDTPPEYFAPLDPSGARVDRMQRPELLMGTVEFTVPKEYWNKEPVGLQTLFLIDVSRESVHRGFLKGVCAGIKDALYGDDDKASEGTEGDGSSRKLPVGAKVGIVTYDKEVHFYNLAAALDQAQMMVMTDLDEPFVPLSEGLFVDPYESKSVITSLLSRIPKIFSSIKNPESALLPTLNSALSALQATGGKIVCAVASLPTCGPGHLAIREDPKVHGTDAERKLFTTENPAWKKTASKLAEAGVGLDLFMAAPGGTYLDVATIGHVSSLTGGETFFYPNFHAPRDLLKLRKEIAHAVTRETGYQTLMKVRCSNGLQVSAYHGNFVQHTLGADLEIAGVDADKAVGVLFSYDGKLDPKLDAHFQAALLYTSADGQRRVRCINVVAAVNEGGLETMKFVDQDAVVSVIAKEAASKTLDKNLKDIRASISEKTVDIFSGYRKIFSGSHPPGQLVLPENLKEFSMYMLSLVKSRAFKAGPESSDRRIHDMRLIRSMGCTEMALYLYPRIIPVHNMQPEDGFANEHGQLQIPPTMRASYSRIEDGGVYIVDNGQAILLWIHAQVSPNLLEDLFGPGHNSLQGLNPNTSSLPVLETHLNAQVRNLLQYLSTVRGSKSVTIQLARQGLDGAEYEFARLLLEDRNNEAQSYVDWLVHIHRQINLELAGHRKKEEGGEGALASLSAMRTPYW
ネウロスポラ・クラッサのSfb3アミノ酸配列(配列番号11)
MADYTMYHALGQGETLDPNDPNRTTQPAPPQFQPPVAPNPYHPGAEYNAPGQQQQQQQQYGQQYGQQYGQQYGQQQYGQEYGHQQQQQQQQQYGAPSPYGAPPAHSPVSPMDDVGLAAQMGGMSLGAGAGAADHHGRKKKKDRHAFHTVEAPAGSSQPFNGMPPAGIPATQFLNADPSLAGRIPGPGHGQFPMPASPAFGPVPTSAADFAARDATQGVGSGVFAAGGPQGGKPSPDDTPSVPLSRDAVQPYFHTNVYPTFERLVPPPAVTSFVALDQGNSSPKFARLTMTNLPASAEGLKSTGLPLGLLLQPLAETQPGELPIPVLDFGEQGPPRCHRCRAYMNPFMMFKAGGNKFVCNLCTYANDTPPEYFCALSPQGVRVDRDQRPELTRGTVEFVVPKEYWTKEPVGMRYLFVIDVTQESYNKGFLESFCEGILSALYGGSEEGEDQDETGEPKRKIPAGAKVGFVTFDQEIHFYNVSPALEQAQMIVMPDIEDPFLPLSDGLFVDPYESKAVISSLLTRLPQMFSNIKNPEPALLSALNSAVAALEKTGGKVFCSLAALPTWGPGRLFMRDDGKHPGGEPDKKLFTTEHPGWRKLAEKMVSLGVGADFFMASPSGGYLDIATIGHVSSTTGGETFFYPNFVVQRDSTKLSLEIHHAVRRETGYAALMKVRCSNGLQVNAYHGNFIQHTFGADLEIGVIDADKALAVTFGYDGKLDSKLDAHFQAALLYTTASGQRRVRCINVIAGVSDLARDCMKYIDQDAIVSILAKEASTKLSTTSANLKEVRSSLTEKTIDILALYRKNHLAVPHPPQQLVMPERLKEFTMYVLGMLKCRAFKGGNETTDRRVHDMRLIRSMGARELSLYLYPRIIPLHSLQPEDGYPDATTGHLRMPSTMRASFARVEPGGVYLVDNGQVCLLWMHAQTAPALIQDLFGEDKTTLQSLDPYTSTIPVLETHLNAQTRNIIEYMRTVRGSKGLTIQLARQGIDGAEFEFARMLVEDRNNEAQSYVDWLVHVHKGVQLELAGQRKREDGESHSALGSFTGLRPAYW
フザリウム・オキシスポラムのSfb3アミノ酸配列(配列番号12)
MADYAQYHALGQGEVIDPNDPNRTSQPSAQQFQPPIAPSPYQQQASPYGAPQYLGGQQAPPPMTGSPAPAPGYGYAPPQAQAPPGQAPPSQDATLAAQLGGMNLGDGHGTARRKKKDRHAYHTVEPTGSSQAFNGMPPQGTSATQFLDSVPGGPGFGGQFGSPQGTPQMQSQSQFSAPVNPAFGPGPVAGTPGVGEGLGTASVSTSGPKGVSPDDMPSVPASRDAIQQYYLKNVYPTFERHVPPPSTVSFVAYDQGNSSPKYTRLTLNNIPTTQDALQATGLSLGLLLQPLAPLQAGEAEIPVLDFGEAGPPRCRRCRAYMNPFMMFRSGGNKFVCNLCAYPNDTPPEYFSATNPQGVRVDRDTRPELHRGTVEFVVPKEYWTREPVGLRWLFLIDVTQESYNKGYVEAFCEGIRVALYGGEDQELDENGEPKRRIPEGAKVGFVTYDKDIHFYNVNPALDQAQMMIMPDLEDPFVPLSEGLFVDPYESKDVITSLLTRLPDMFSTIKNPEPALLAALNSALAALEATGGKVVASCSALPTWGPGRLFMRDNGNHPGGEIDKKLYTTEHPAWKKVAEKMAASGVGADFFLAAPSGGYLDIATIGHVSSTTGGETFYYPNFIAARDSRKLSLEISHAVTRETGFQALMKVRCSNGLQVSGYHGNFIQHTFGADLEIGVIDADKAMGVSFSYDGKLDPKLDAHFQSALLYTTASGERRVRCSNVIASVTETSKESGAREQGIRECLKFVDQDAVIGMLAKEASTKLATTSSNLKDIRHWLSEKAIDVLACYRKHAAQQHPPGQLVMPERLKEYCMYLLGLLKCRALKGGVENSDRRVHEMRMLRSMGALELSLYLYPRMIPIHNLAPEEGFADPETGHLKMPPAIRTSFSRVEPGGVYLVDNGQQCLLWFHSQTSPNLISDLFGEDKDSLKSLDPYTSALPLLETHLNAQVRNIIEFLRTMRGSKGLTIQLARQGIDGAEFDFARMLVEDRNNEAQSYVDWLVHIHKGVQLELSGQRKKEGEEHTAASLSNFAGLRPAYW
本組成物及び方法の幾つかの実施形態では、生成レベルの変化したSfb3タンパク質のアミノ酸配列は、配列番号6、7、8、9、10、11、又は12のアミノ酸配列に対して特定の程度の全アミノ酸配列同一性、例えば、配列番号6、7、8、9、10、11、又は12に対して少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、又は更には少なくとも約99%の同一性を有する。それぞれのアミノ酸配列をコード化するヌクレオチド配列は、当業者に公知である通り、それぞれの対応するタンパク質に関するBLASTサーチから同定することができる。
本組成物及び方法の幾つかの実施形態では、sfb3遺伝子が破壊されており、Sfb3タンパク質をコード化するsfb3遺伝子は、配列番号6、7、8、9、10、11、又は12のアミノ酸配列に対して特定の程度の全アミノ酸配列同一性、例えば、配列番号6、7、8、9、10、11、又は12に対して少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、又は更には少なくとも約99%の同一性を有する。
およそ40のチャワンタケ亜門の種のSfb3タンパク質のアミノ酸配列のアラインメントから、特定のアミノ酸配列、すなわち、IQLARQGXDGXEXXXARXLXEDRNXEAXSXVDWL(配列番号13、ここで、Xは任意のアミノ酸配列である)がSfb3タンパク質のC末端に近接し、且つSec24タンパク質内には見出されないことが明らかになった。このコンセンサス配列は、チャワンタケ亜門の他のメンバーにおけるSfb3タンパク質及びその変異体を同定するために用いることができる。
当業者は、Sfb3生成に影響を与える遺伝子変化は、本明細書に詳述するMpg1及び/又はSeb1生成に影響を与える遺伝子変化と同じ方法で作製できることを理解するであろう。粘度を変化させるSfb3タンパク質における変化は、参照により本明細書に援用される2011年8月25日に国際出願第PCT/US2011/049164号として出願された2012年3月1日公開の国際公開第2012/027580 A1号に更に記載されている。
V.Mpg1生成を変化させることによって生じる追加の効果
本組成物及び方法の幾つかの実施形態では、Seb1生成又はSeb1及びSfb3生成に影響を与える遺伝子変化を、Mpg1生成に影響を与える遺伝子変化と組合せる。Kruszewskaら(1998)Cur.Genet.33:445〜50及びZakrzewskaら(2003)Applied and Enviromnetal Microbiology 69:4383〜89)に記載されている通り、トリコデルマ・リーゼイ由来のMpg1(PID 122551)は、GTP:アルファ−D−マンノース−1−ホスフェートグアニルトランスフェラーゼをコード化する。mpg1遺伝子の過剰発現は、タンパク質のグリコシル化の初期段階で主な調節的役割を果たし得るGDP−マンノースレベルを上昇させる。しかし、Mpg1は、これまで形態変化、特に、低粘度表現型を生じさせる形態変化とは関連付けられていなかった。
トリコデルマ・リーゼイのMpg1タンパク質(PID 122551)のアミノ酸配列を、以下に配列番号36として示す:
MKGLILVGGFGTRLRPLTLTLPKPLVEFCNKPMIVHQIEALVAAGVTDIVLAVNYRPEIMEKFLAEYEEKYNINIEFSVESEPLDTAGPLKLAERILGKDDSPFFVLNSDVICDYPFKELLEFHKAHGDEGTIVVTKVEEPSKYGVVVHKPNHPSRIDRFVEKPVEFVGNRINAGMYIFNPSVLKRIELRPTSIEKETFPAMVADNQLHSFDLEGFWMDVGQPKDFLSGTCLYLSSLTKKGSKELTPPTEPYVHGGNVMIHPSAKIGKNCRIGPNVTIGPDVVVGDGVRLQRCVLLKGSKVKDHAWVKSTIVGWNSTVGRWARLENVTVLGDDVTIGDEIYVNGGSVLPHKSIKANVDVPAIIM
ニューロスポラ・クラッサのMpg1タンパク質のアミノ酸配列を、以下に配列番号37として示す:
MKALILVGGFGTRLRPLTLTMPKPLVEFGNKRMILHQIEALAAAGVTDIVLAVNYRPEIMEKYLAEYEKQFGINITISIESEPLGTAGPLKLAEDVLRKDDTPFFVLNSDVTCEYPFKELAAFHKAHGDEGTIVVTKVEEPSKYGVVVHKPNHPSRIDRFVEKPVQFVGNRINAGLYIFNPSVIDRVELRPTSIEQETFPAMVRDGQLHSFDLEGFWMDIGQPKDFLTGTCLYLSSLTKKGSKELAPTTLPYIHGGNVLIDPSAKIGKNCRIGPNVTIGPNVVVGDGVRLQRCVLLEGSKVKDHAWVKSTIVGWNSTVGKWARLENVTVLGDDVTIGDEIYVNGGSILPHKTIKANVDVPAIIM
アスペルギルス・オリザエのマンノース−1−ホスフェートグアニルトランスフェラーゼのアミノ酸配列を、以下に配列番号38として示す:
MKGVGGGTRRTTKVCNKMVHAVAAGVTDVAVNYRMKAYKMKAVGGGTRRTTKVGNRMHVSAAAGVTDVAVNYRDVMVSAKKYYNNSVSDTAGKARGKDDSVNSDVCDYKHKAHGDGTVVTKVYNVKSVSGTAGKAKGKDDSVNSDVCDYKAHKKHGDGTVVTKVDSKYGVVVHKNHSRDRVKVVGNRNAGMYNSVKRRTSKTAMVADNHSSKYGVVVHKNHSRDRVKVVGNRNAGYMNSVNRRTSTACKDGHSDGWMDVGKDSGTCYSSTKKGSKTTYVHGGNVMHSAKGKNCRGNVTGDGWMDVGKDSGTCYTSAKRNSKANSYVYGGNVMVDSAKGKNCRGNVVGDVVVGDGVRRCVKGSKVKDHAWVKSTVGWNSTVGRWARNVTVGDDVTGDYVNGGSVHNVVVGDGVRRCVNSKVKDHAWVKSTVGWNSSVGRWARNVTVGDDVTADVYVNGGSHKSKANVDVAMKSKNVDVAM
本組成物及び方法の幾つかの実施形態では、生成レベルの変化したMpg1タンパク質のアミノ酸配列は、配列番号36、37、又は38のうちの少なくとも1つのアミノ酸配列に対して特定の程度の全アミノ酸配列同一性、例えば、配列番号36、37、又は38に対して少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、又は更には少なくとも約99%の同一性を有する。それぞれのアミノ酸配列をコード化するヌクレオチド配列は、当業者に公知である通り、それぞれの対応するタンパク質に関するBLASTサーチから同定することができる。
本組成物及び方法の幾つかの実施形態では、破壊されているmpg1遺伝子は、配列番号36、37、又は38のうちの少なくとも1つのアミノ酸配列に対して特定の程度の全アミノ酸配列同一性、例えば、配列番号36、37、又は38に対して少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、又は更には少なくとも約99%の同一性を有するMpg1タンパク質をコード化する。
本明細書に提供されるアミノ酸配列情報は、当業者が、任意の糸状菌におけるMpg1タンパク質及びMpg1タンパク質をコード化する核酸配列を同定したり、Mpg1タンパク質の生成に影響を与えるためにmpg1遺伝子を適切に破壊したりすることを容易にする。配列番号36、37、又は38をコード化するポリヌクレオチド配列は、当業者に公知である通り、GenBank又はJGIデータベースに見出すことができる。
当業者は、Mpg1生成に影響を与える遺伝子変化は、本明細書に詳述するSeb1及び/又はSfb3生成に影響を与える遺伝子変化と同じ方法で作製できることを理解するであろう。粘度を変化させるMpg1タンパク質における変化は、参照により本明細書に援用される2011年4月22日出願の仮特許出願第61,478,162号に更に記載されている。
VI.有用性
粘度を低下させる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、深部培養物を撹拌するのに必要とされるエネルギー量が低下し、培養物中に存在する細胞集団を増加させ、タンパク質生成を増加させることが知られている。更に、糸状菌の本変異菌株は、既に記載されている低粘度菌株よりも著しい効果を提供する。
第一に、本変異菌株は、完全に定義されたゲノムを有し得るため、後続の遺伝子操作、補完、交配等の操作に非常に適する。第二に、本菌株は、例えば、付随する粘度変化を生じさせる(1つ又は複数の)操作によってタンパク質の生成に有害な影響を与えない。第三に、粘度を低下させる菌株は、高レベルに発現させることを意図したタンパク質(すなわち、対象タンパク質)を既に生成している、選択マーカーを既にコード化している、又は生成宿主において望ましい他の特徴を既に含んでいる親菌株を含む本質的に任意の親菌株から生成することができる。それゆえに、本発明の菌株及び方法は、対象タンパク質をコード化する遺伝子を、粘度を低下させる既存の生成菌株の中に輸送する必要がない。
本発明の菌株及び方法は、糸状菌の深部培養における商業的に重要なタンパク質の生成に利用される。商業的に重要なたんぱく質としては、例えば、セルラーゼ、キシラナーゼ、ペクチナーゼ、リアーゼ、プロテアーゼ、キナーゼ、アミラーゼ、プルラナーゼ、リパーゼ、エステラーゼ、ペルヒドロラーゼ、トランスフェラーゼ、ラッカーゼ、カタラーゼ、オキシダーゼ、レダクターゼ、クロロフィラーゼ、ヒドロホビン、キモシン、炭酸脱水酵素、チミジル酸シンターゼ、ジヒドロ葉酸レダクターゼ、チロシンキナーゼ、多剤耐性タンパク質(例えば、ABC P−gpタンパク質)、CAD(カルミバル−Pシンターゼ、アスパラギン酸トランスカルバミラーゼ、ジヒドロオロターゼ)、トポイソメラーゼ、リボヌクレオチドレダクターゼ、並びに抗体、並びに糸状菌で発現することができる他の酵素及び非酵素タンパク質が挙げられる。このようなタンパク質は、工業、製薬、動物の健康、及び飲食品用途に好適であり得る。
以下の番号付き段落は、本組成物及び方法の様々な態様及び実施形態について更に記載する。番号付き段落のそれぞれの主題は、以下として示す通り、単独で用いてもよく、任意の他の番号付き段落の主題と組合せて用いてもよい。
1.一態様では、親菌株に由来する糸状菌の変異菌株であって、前記変異菌株が、変異菌株の細胞に、前記親菌株の細胞と比較して、変更された量の機能性Seb1タンパク質を生成させる、遺伝子変化を含み、前記変異菌株の細胞が、深部培養における好気性発酵の間に(i)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、変更された撹拌量を必要とする、及び/又は、(ii)親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、変更された溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを生成する、変異菌株を提供する。
2.段落1に記載の幾つかの実施形態では、機能性Seb1タンパク質の変更された量が、減少された量であり、前記変異菌株が、深部培養における好気性発酵の間に、(i)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、減少した撹拌を必要とする、及び/又は、(ii)親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、増加した溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを生成する。
3.段落1又は2に記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記遺伝子変化は、親菌株中に存在するseb1遺伝子の破壊を含む。
4.段落3に記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記seb1遺伝子の破壊は、seb1遺伝子の全て又は一部の欠失の結果である。
5.段落3に記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記seb1遺伝子の破壊は、seb1遺伝子を含むゲノムDNAの一部の欠失の結果である。
6.段落3に記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記seb1遺伝子の破壊は、seb1遺伝子の突然変異誘発の結果である。
7.段落3〜6のいずれかに記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記seb1遺伝子の破壊は、部位特異的組み換えを用いて行われる。
8.段落3〜7のいずれかに記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記seb1遺伝子の破壊は、前記seb1遺伝子の遺伝子座に選択マーカーの導入と共に行われる。
9.段落1〜8のいずれかに記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記変異菌株は、機能的Seb1タンパク質を生成しない。
10.段落1〜8のいずれかに記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記変異菌株は、Seb1タンパク質を生成しない。
11.段落1〜10のいずれかに記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記変異菌株は、対象タンパク質をコード化する遺伝子を更に含む。
12.段落1〜11のいずれかに記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、sfb3遺伝子の破壊を更に含む。
13.段落1〜12のいずれかに記載の幾つかの実施形態では、前記変異菌株は、sfb3遺伝子、mpg1遺伝子、gas1遺伝子、crz1遺伝子、及びtps2遺伝子からなる群から選択される少なくとも1つの遺伝子の破壊を更に含む。
14.段落1〜13のいずれかに記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記変異菌株は、バイオマスの単位量当たり、親菌株と実質的に同量、又はそれ以上のタンパク質を生成する。
15.段落1〜14のいずれかに記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記糸状菌は、チャワンタケ亜門の種である。
16.段落1〜15のいずれかに記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記糸状菌は、トリコデルマ属の種である。
17.段落1〜16のいずれかに記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記糸状菌は、トリコデルマ・リーゼイである。
18.別の態様では、糸状菌細胞の変異菌株の作製方法であって、遺伝子変化を糸状菌細胞の親菌株に導入する工程であり、前記遺伝子変化が、前記親菌株の細胞と比較して機能性Seb1タンパク質の生成量を変化させる、該工程、それにより、深部培養における好気性発酵の間に(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、変更された撹拌量を必要とする、及び/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、変更された溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを生成する、変異糸状菌細胞を製造する工程、を含む、方法を提供する。
19.段落18に記載の方法の幾つかの実施形態では、前記遺伝子変化が、機能性Seb1タンパク質の生成を低下させるか又は防ぎ、それにより、深部培養における好気性発酵の間に(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、減少した撹拌を必要とする、及び/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、増加した溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを生成する、変異糸状菌細胞を製造する。
20.段落18又は19に記載の方法の幾つかの実施形態では、前記遺伝子変化は、遺伝子操作を用いて親糸状菌細胞においてseb1遺伝子を破壊することを含む。
21.段落18〜20のいずれかに記載の方法の幾つかの実施形態では、前記遺伝子変化は、遺伝子操作を用いて親糸状菌細胞においてseb1遺伝子を欠失させることを含む。
22.段落18〜21のいずれかに記載の方法の幾つかの実施形態では、前記遺伝子変化は、部位特異的遺伝子組み替えを用いて行われる。
23.段落18〜22のいずれかに記載の方法の幾つかの実施形態では、前記seb1遺伝子の破壊は、seb1遺伝子の遺伝子座に選択マーカーの導入と共に行われる。
24.段落18〜23のいずれかに記載の方法の幾つかの実施形態では、前記seb1遺伝子の破壊は、sfb3遺伝子の破壊と共に行われる。
25.段落18〜24のいずれかに記載の方法の幾つかの実施形態では、前記seb1遺伝子の破壊は、sfb3遺伝子、mpg1遺伝子、gas1遺伝子、crz1遺伝子、及びtps2遺伝子からなる群から選択される少なくとも1つの遺伝子の破壊と共に行われる。
26.段落18〜25のいずれかに記載の方法の幾つかの実施形態では、前記変異菌株は、バイオマスの単位量当たり、親菌株と実質的に同量、又はそれ以上のタンパク質を生成する。
27.段落18〜26のいずれかに記載の方法の幾つかの実施形態では、前記糸状菌は、チャワンタケ亜門の種である。
28.段落18〜27のいずれかに記載の方法の幾つかの実施形態では、前記糸状菌は、トリコデルマ属の種である。
29.段落18〜28のいずれかに記載の方法の幾つかの実施形態では、前記糸状菌は、トリコデルマ・リーゼイである。
30.段落18〜29のいずれかに記載の方法の幾つかの実施形態では、前記親菌株は、対象タンパク質をコード化する遺伝子を更に含む。
31.段落30に記載の方法の幾つかの実施形態では、前記対象タンパク質をコード化する遺伝子が、機能性Seb1タンパク質の生成を低下させるか又は抑制する遺伝子変化を導入する前に、前記親菌株内に存在する。
32.別の態様では、段落11に記載の変異菌株により生成される対象タンパク質を提供する。
33.別の態様では、段落18〜31のいずれかに記載の方法によって生成される糸状菌の変異菌株を提供する。
34.別の態様では、親菌株に由来する糸状菌の変異菌株であって、
(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、減少した撹拌の必要性、及び/又は、(ii)深部培養において、前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、増加した溶存酸素量の維持、をもたらす遺伝子変化、並びに
(b)
(a)における遺伝子変化の前に前記変異菌株中に存在する対象タンパク質をコード化する遺伝子、を含む、変異菌株を提供する。
35.段落34に記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記遺伝子変化は、前記親菌株に存在するseb1遺伝子の破壊を含む。
36.段落35に記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記seb1遺伝子の破壊は、前記seb1遺伝子の遺伝子座に選択マーカーの導入と共に行われる。
37.段落35又は36に記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、seb1遺伝子の破壊は、sfb3遺伝子、mpg1遺伝子、gas1遺伝子、crz1遺伝子、及びtps2遺伝子からなる群から選択される少なくとも1つの遺伝子の破壊と共に行われる。
38.段落35〜37のいずれかに記載の変異菌株の幾つかの実施形態では、前記seb1遺伝子の破壊は、mpg1遺伝子の破壊と共に行われる。
本発明の菌株及び方法の、これらの及び他の、態様及び実施形態は、本説明を見た当業者にとっては、明白であろう。以下の実施例は、菌株及び方法を更に例示することを意図するものであり、限定することを意図したものではない。
実施例1.糸状菌における形態変化に関与するseb1遺伝子の同定
A.概略
アグロバクテリウム・ツメファシエンス媒介形質転換を用いて、pyr4遺伝子を含有する核酸で、代表的な糸状菌、すなわち、トリコデルマ・リーゼイを形質転換することによって、糸状菌破壊ライブラリを調製した。この方法では、pyr4遺伝子は、選択マーカー及び遺伝子タグの両方として機能した。用いた具体的なA.ツメファシエンス菌株は、EHA 105であり、これは、強毒性であると考えられる(Hoodら,1993)。しかし、他のA.ツメファシエンス菌株、例えば、A136及びEHA 101も、T.リーゼイにおいて同様の形質転換効率が得られる。A.リゾゲネス菌株、例えば、ATCC 43057を用いてもよい。具体的な破壊ライブラリは、約50,000の形質転換体を含有していた。
B.DNAの調製
破壊に用いたベクターは、PZP 100ベクターに基づいており、これは、左及び右のT−DNA境界領域、大腸菌(E. coli)からアグロバクテリウムへの移動のためのpBR322 bom部位、それぞれ、大腸菌及びアグロバクテリウムにおけるColE1及びpVS1プラスミド複製起点、並びにクロラムフェニコール耐性を付与するための細菌マーカーを含む(Hajdukiewiez,O.ら,1994)。ベクターの図を図1Bとして示すとともに、T−DNA破壊カセットの概略図を図1Aとして示す。
標準的な分子生物学的技術によってpyr4遺伝子を含有する発現カセットを調製し、PZPベクターのBamHI部位にライゲーションした。得られたベクターを大腸菌XL gold細胞(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)中で増殖させた。25ppmのクロラムフェニコールを含むLA寒天平板培地(10g/Lトリプトン、5g/L酵母抽出物、10g/L NaCl、10g/L寒天)を用いて、大腸菌の形質転換体を選択した。約1〜10%の大腸菌形質転換体が所望のベクターを有していた。ベクターを含有する大腸菌を、25ppmのクロラムフェニコールを添加したLB培地(10g/Lトリプトン、5g/L酵母抽出物、10g/L NaCl)中で生育させた。ベクターDNAを、標準的な方法を用いて単離した。
C.アグロバクテリウム細胞の形質転換
コンピテントなアグロバクテリウム細胞を以下の通り作製した。簡潔に述べると、28℃で約3日間LA培地において生育させることによって、アグロバクテリウム細胞を冷凍保存から再生した。次いで、コロニーを選択し、生育が明らかになるまで、28℃の250mL凹底フラスコ内にて0.1%グルコースを含有するLB培地(体積50mL)中で生育させた。あるいは、コロニーを5mLの培養管で開始し、生育が明らかになったら250mLのフラスコに移した。次いで、250mLのフラスコの体積の約10%を、同じ培地の入った新たなフラスコに移し、これをOD(600nm;OD600)が約0.4〜0.8になるまで生育させた(約5〜6時間生育)。10,000rpmで10分間冷たい遠心分離機で遠心分離することによって細胞を収集し、次いで、1Mの冷HEPES(pH 7.0)で3回洗浄した。次に、細胞を10%グリセロールを含む1mMの冷HEPESで1回洗浄し、次いで、アリコートを−70℃で冷凍した。細胞の生存率を求めた(典型的に、凍結後約1×10CFU/mL)。
ベクターDNAを用いて、エレクトロポレーションによってアグロバクテリウム細胞を形質転換した。コンピテントなアグロバクテリウム細胞を氷上で解凍し、0.2cmのエレクトロポレーションセル中で約40μLの細胞を約1μgのDNAと混合した(氷上)。Buchler 3−150エレクトロポレーターを用いて、細胞を2.5ボルト(200オーム、25μF)でエレクトロポレーションした。エレクトロポレーションの直後に、エレクトロポレーションセルにSOC培地(Invitrogen)を添加した。あるいは、ライゲーション混合物を用いてエレクトロポレーションによってアグロバクテリウム細胞を形質転換して、大腸菌においてベクターDNAを増殖させる必要性をなくすこともできる。別の方法では、約1μLのライゲーション混合物を形質転換に用いる。SOCをエレクトロポレーション混合物に添加した後、混合物の希釈物を、250ppmのクロラムフェニコールを添加したLA培地の培養皿にプレーティングし、28℃で4日間インキュベートした。1×10CFU/mLのアグロバクテリウム形質転換体が得られ、PCR解析によって求めたところ、約90〜100%がベクターDNAを含有していた。わずか25ppmのクロラムフェニコールを用いて短い時間でコロニーを得ることができるが、真実の形質転換体を同定するためには多数のコロニーをスクリーニングしなければならない。
D.T.リーゼイのアグロバクテリウム媒介形質転換
250mLのフラスコにおいて、25mLの最少培地(2.05g/L KHPO、1.45g/L KHPO、0.15g/L NaCl、0.5g/L MgSO・7・HO、0.1g/L CaCl・6・HO、0.0025g/L、FeSO・7・HO、0.5g/L(NHSO、及び2g/Lグルコースに、滅菌後25ppmのクロラムフェニコールを添加した)に、ベクターで形質転換されたアグロバクテリウムの凍結ストックを又は新たなLAプレートから直接接種した。次いで、最少培地培養物を、曇るまで(一晩から数日間)振盪しながら28℃でインキュベートした。10mLの培養物を、250mLのフラスコ中の50mLの誘導培地(2.05g/L KHPO、1.45g/L KHPO、0.15g/L NaCl、0.5g/L MgSO・7・HO、0.1g/L CaCl・6・HO、0.0025g/L、FeSO・7・HO、0.5g/L(NHSO、1.8g/Lグルコース、5g/Lグリセロール、40mM MES中で調製、pH 5.3、滅菌後1Mアセトシリンゴン200μLを添加)に移した。初期OD600は、約0.1であり、ベクターで形質転換されたアグロバクテリウム細胞をOD600が約0.4〜0.8になるまで生育させた。
10mLの滅菌水に胞子を再懸濁させることによって、T.リーゼイT4 Δpyr4細胞の新たな培養物(QM6A NRRL 3652由来の全セルラーゼ突然変異菌株、Agricultural Research Service,Beltsville,MD,USA)を調製した。T.リーゼイT4 Δpyr4細胞の形質転換を以下の通り実施した:約100μLのアグロバクテリウム全培養液(OD600=0.4〜0.8)を、試験管中で100μLの菌胞子(10sfu/mL)と混合した(アグロバクテリウム細胞の菌胞子に対する別の比も満足のいく結果をもたらす)。約0.1〜1.0mLのこの混合物を、ニトロセルロースフィルタの埋め込まれた誘導寒天平板培地(15g/Lの寒天及び0.25mg/mLのウリジンを含む誘導培地)にプレーティングした。プレートを約18〜28℃で約24〜48時間インキュベートして、T.リーゼイ細胞を生育させた。次に、ニトロセルロースフィルタを、250ppmのカルベニシリンを添加したVogel培地(Vogel,Microbiol.Genet.Bull.13:42〜43,1956)に移して、アグロバクテリウムを殺滅/生育を阻害した。次いで、フィルタ上における糸状菌(破壊ライブラリの形質転換体を表す)の生育が明らかになるまで、28℃でインキュベートした。
E.形態突然変異体のスクリーニング
破壊ライブラリにおける形質転換体を、光学顕微鏡を用いて固体及び液体培地における形態変化についてスクリーニングした。形質転換後、コロニーピッカーを用いてニトロセルロースフィルタから個々の形質転換体を取り出し、ジャガイモデキストロース寒天を含有する96ウェルマイクロタイタープレート(CP−700,Norgren Systems LLC,Fairlea,WV,USA)に移した。あるいは、形質転換体に由来する胞子を合わせ、出芽させ、セルソーターを用いて単一胞子をマイクロタイタープレートに添加した。セルスプレッダーを用いて20mLの滅菌蒸留水中にVogel形質転換プレートに由来する胞子を懸濁させることによって胞子を収集した。50mLの最少培地を含有する250mLのフラスコに胞子を接種し、生殖系列が得られるまで24時間撹拌しながら28℃でインキュベートした。70μmのノズルを用いて15,000事象/秒の事象速度、414kPa(60psi)で、高速分別(MoFlo sorter,Cytomation,Fort Collins,CO,USA)を用いて、個々の生殖系列を、ジャガイモデキストロース寒天を含有するマイクロタイタープレート(Difco,Detroit,MI,USA)に広げた。上記方法のいずれかによって得られた形質転換体を含有するマイクロタイタープレートを28℃で7日間インキュベートした。個々の生殖系列胞子を、YEG(水1L当たり酵素抽出物5g、グルコース20g)を含有するガラス底を有する384ウェルの黒色sensoplate(Greiner Bio−one,Germany)に繰り返しプレーティングし、20℃で24時間インキュベートした。個々の形質転換体の形態を顕微鏡で調べた。
F.T.リーゼイT4突然変異体F16の単離及び特性評価
上記手順から得られた突然変異体F16は、プレート上において、次いで、液体培地において変化した形態を有することが観察された。PDAプレートでは、突然変異体F16は、T4親に比べて生育が制限されていた。液体培地では、F16は、T4親よりも短いフィラメントを有するようにみえた。菌株T4及びF16を深部(液体)培養にて同一条件下で生育させ、これらの生育表現型を比較した。簡潔には、両面及び底部にバッフルを有する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。振盪インキュベータ内で、培養物を最少培地中で48時間34℃にて生育させた。
48時間後、4.7g/LのKHPO、1.0g/LのMgSO・7・HO、4.3g/L(NHSO及び2.5mL/Lの同様の微量元素溶液を含有する9.5Lの培地を含有する14Lの発酵槽に各フラスコの内容物を別々に加えた。これらの成分を一緒に121℃にて30分にわたって熱滅菌した。60%グルコース及び0.48% CaCl・2・HOの溶液を別々にオートクレーブし、冷却し、最終濃度が75g/Lグルコース及び0.6g/L CaCl・2・HOになるように発酵槽に添加した。培地を28% NHを用いてpH 3.5に調整し、生育期間中温度を34℃で維持した。一旦グルコースを排出し、温度を28℃に低下させ、培養物にグルコース−ソホロースを供給した。
ヘッドスペースへの圧力の印加がなかった場合の溶存酸素(DO)プローブを100%に較正した(すなわち、0kPa(0bar)のゲージ圧、100kPa(1bar)の絶対圧)。ヘッドスペース内の圧力を次に70kPa(0.7bar)(ゲージ圧)に設定した。その後、播種培地を添加する前に酸素プローブは170%の読み取り値を示した。この発酵槽は、500rpmに初期設定された可変速度モーターにより混合を行う4枚ブレードタービンを2つ備えた。
培養物が生育するにつれて、糸状菌菌糸の増殖によってブロスの粘度が上昇したことに少なくとも部分的に起因して、DO含量レベルは低下した。グルコースが完全に消費された時点で、各発酵槽で生成されたバイオマスの量を測定したところ、両方の菌株について生成量が実質的に同じであったことが判明した。所与のレベルの撹拌下における各発酵槽中のDO含量レベルは、異なる菌株生育表現型に起因して、異なる細胞ブロスの粘度の間接的な尺度である。
seb1遺伝子の核酸配列は、JGIデータベースから入手した。タンパク質ID:76505、名称:estExt_GeneWisePlus.C_50617、以下で入手可能;http://genome.jgi−psf.org/cgi−bin/dispGeneModel?db=Trire2&id=76505、(下記の通り、The Genome Portal of the Department of Energy Joint Genome Institute I.V.Grigoriev,H.Nordberg,I.Shabalov,A.Aerts,M.Cantor,D.Goodstein,A.Kuo,S.Minovitsky,R.Nikitin,R.A.Ohm,R.Otillar,A.Poliakov,I.Ratnere,R.Riley,T.Smirnova,D.Rokhsar,及びI.Dubchak.Nucleic Acids Res 2011 0:gkr947v1−gkr947)非翻訳領域はイタリック体で記載し、コード領域は太字で記載し、イントロンは小文字で記載する(配列番号39):
配列表1
Figure 2014513531
図2として示す通り、F16突然変異体におけるseb1遺伝子の破壊は、T4親を含有する培養物に比べて生育中の溶存酸素レベルは高く示されていたが、生育のレベル(図3)及びタンパク質生成(図示せず)は、影響を受けなかった。サザン解析は、F16菌株がpyr4遺伝子を1コピーしか含有しないことを示し、これは、1回の予測される破壊事象が生じたことを示唆する(図示せず)。
pyr4遺伝子のフランキング領域を決定することによってF16突然変異体におけるT−DNA pyr4遺伝子の挿入部位を同定するために逆PCRを用いた。簡潔に述べると、菌株F16に由来する高分子量ゲノムDNAを切断して、制限酵素PstI及びNsiIを用いて完成させた。酵素を熱で不活性化した後、反応物をライゲーションバッファで5倍希釈し、T4 DNAリガーゼを添加した。一晩ライゲーション反応した後、リガーゼを熱で不活性化し、反応物を酢酸アンモニウム及びエタノールで沈殿させた。洗浄したDNAペレットをTEに溶解させ、プライマーRPG097及びRPG098(表1を参照)を用いるPCR用のテンプレートとして用いた。次いで、このPCR反応物を希釈し、ネステッドプライマーRPG099及びRPG100を用いるPCR用のテンプレートとして用いた。得られたPCR産物を清浄化し、プライマーRPG116を用いて配列決定して、T−DNA挿入部位に隣接するヌクレオチド配列を決定した。JGIトリコデルマ・リーゼイデータベースv 2.0ゲノムシークエンスに対するこの配列のBLASTn解析によって、Scaffold 5における領域1203727〜1204065としてフランキング配列が同定され、T−DNAの挿入部位は、位置1203727であった。
挿入部位は、挿入部位に隣接するゲノムDNAに相同なプライマー、及びT−DNAに相同なプライマーを用いるPCRによって確認した。具体的には、プライマーRPG099及びRPG133を用いて、T−DNAの5’末端における配列(すなわち、pyr4プロモータ近傍)を確認し、プライマーRPG112及びRPG134を用いてT−DNAの3’末端の配列(すなわち、pyr4ターミネータ近傍)を確認した。プライマーRPG133及びRPG134は、同定された部位において完全なT−DNA挿入物を増幅させた。
突然変異体F16におけるpyr4挿入部位は、T.リーゼイJGIゲノミックデータベースv2における1203727のScaffold 5であった。この部位において見出された遺伝子は、アスペルギルス・フミガーツフ及びトリコデルマ・アトロビリデを含む幾つかの他の菌において見出されたseb1遺伝子に対して相同性を有する。seb1遺伝子は、AGGGG−結合タンパク質をコード化し、これは、浸透圧ストレス応答に関与していると思われる(Peterbauer,C.ら(2002)Molecular Genetics and Genomics 268:223〜31)。実際、F16菌株は、文献に記載されているのと同様のストレス応答表現型を有することが見出された。この部位における挿入は、F16菌株において生じた唯一の遺伝子変化であることが示され、したがって、seb1遺伝子の破壊は、観察された形態変化に関与しているということである。
Figure 2014513531
実施例2.T.リーゼイのMorph 1.1 ku80欠失株に由来するseb1遺伝子の欠失
T.リーゼイのMorph 1.1(すなわち、「Morph」)突然変異体は、4つの主なセルラーゼ遺伝子(すなわち、cbhI、cbhII、eglI及びeglII)が欠失しており、これによって、セルラーゼのバックグラウンド活性の非存在下で他のタンパク質を発現させるのに有用である。ku80遺伝子は、Morphから欠失して、相同組み換えを増加させるので、seb1の配列特異的破壊に役立つ。pyr4遺伝子は、それを形質転換マーカーとして用いることができるように破壊した。約500bpの5’ seb1フランキング配列及び約500bpの3’ seb1フランキング配列と共に、前述のF16突然変異体から得られたDNAに由来する破壊されたseb1遺伝子を増幅させることによって、PCRによりseb1破壊カセットを調製した。Morph1.1 Δku80Δpyr4を、この欠失カセットと共にPEGを用いて形質転換して、菌株Morph1.1 Δku80Δpyr4Δseb1を生成した。上記の通り、この菌株は、文献(Peterbauer,C.ら,2002)に記載されているT.アトロビリデseb1欠失菌株と同様に浸透圧ストレス応答性を有していた。
菌株Morph 1.1 Δku80及びMorph1.1 Δku80Δpyr4Δseb1を深部(液体)培養にて同一条件下で生育させ、これらの生育表現型を比較した。簡潔には、両面及び底部にバッフルを有する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。振盪インキュベータ内にて34℃で48時間、最少グルコース培地で培養物を生育させた。
48時間後、4.7g/LのKHPO、1.0g/LのMgSO・7・HO、4.3g/L(NHSO及び2.5mL/Lの同様の微量元素溶液を含有する9.5Lの培地を含有する14Lの発酵槽に各フラスコの内容物を別々に加えた。これらの成分を一緒に121℃にて30分にわたって熱滅菌した。60%のグルコース及び0.48%のCaCl・2・HOの溶液を別々にオートクレーブし、冷却し、最終濃度が75g/Lグルコース及び0.6g/L CaCl・2・HOになるように発酵槽に添加した。28% NHを用いて培地をpH 3.5に調整し、全生育期間中温度を34℃で維持した。
ヘッドスペースへの圧力の印加がなかった場合の溶存酸素(DO)プローブを100%に較正した(すなわち、0kPa(0bar)のゲージ圧、100kPa(1bar)の絶対圧)。ヘッドスペース内の圧力を次に70kPa(0.7bar)(ゲージ圧)に設定した。その後、播種培地を添加する前に酸素プローブは170%の読み取り値を示した。この発酵槽は、500rpmに初期設定された可変速度モーターにより混合を行う4枚ブレードタービンを2つ備えた。
培養物が生育するにつれて、糸状菌の増殖によりブロスの粘度が上昇したことに少なくとも部分的に起因して、DO濃度は低下した。DOが40%以下に低下した場合には、撹拌量を増加させて、溶存酸素を40%に維持した。750rpmの撹拌に達したら、DOを40%未満に低下させるであろう。DOが40%未満に低下しなかった場合には、発酵工程中の撹拌量を増加させる必要はなく、初期撹拌量は必要とされている量よりも高いことになる。グルコースが完全に消費された時点で各発酵槽で生成されたバイオマスの量を測定したところ、両方の菌株について生成量が実質的に同じであったことが判明した。
所与の撹拌量における各発酵槽のDO濃度、並びに、所与のDOレベルを維持するために必要とされる撹拌量は、複数の異なる菌株生育表現型により、複数の異なるブロスから得られる粘度の間接的尺度である。一方の変数(すなわち、DO又は撹拌)のみを変更してもう一方を測定するのが理想であるが、各発酵槽において十分なバイオマスの生成を確保するためにDOが40%以下に低下するのを防止して、これにより、異なる菌株の生育のより有意な比較を可能にすることが望ましい。
一般に、対象とするDO濃度を維持するには、撹拌量を上昇させる必要があるが、撹拌量は、ブロスの粘度に相関する基準を提供する発酵槽タービンを駆動するモーターに供給される電力の量により推定することができる。具体的には、懸濁した培地を撹拌するのに必要とされる割増電力は、撹拌量の三乗に比例する。
表2として示す通り、菌株Morph1/1 Δku80に由来するseb1遺伝子の欠失により、ブロス粘度を低下させる菌株が得られた。バッチ生育相の最後に、全てのグルコースが消費されたとき、両方の菌株が同様のバイオマス濃度に達した。そこに達するために、対照菌株のsaw撹拌は、最高750rpmまで増加し、saw DOはわずか29%にまで低下した。seb1欠失菌株は、バイオマス濃度を得るためにそれほど多くのエネルギーを必要としなかった。撹拌量は、500rpmを超えて増加することなく、DOは55%までしか低下しなかった。
Figure 2014513531
実施例3.破壊されたseb1及びsfb3遺伝子を有する突然変異体における更なる粘度低下
A.Morph菌株TrGA #32
上記Morph菌株を、マーカーとしてamdsを用いて、CBH1プロモーターの制御下でネイティブのトリコデルマ・グルコアミラーゼ遺伝子(TrGA)で予め形質転換した。次いで、2つのタンドム(tandom)コピーのグルコアミラーゼ(TrGA 29−9)を含有する突然変異体を単離し、ランダムな化学的突然変異誘発を用いて、粘度低下表現型に関連する形態の変化している細胞壁突然変異体(70H2)を得た。この粘度低下表現型は、後に、切頭型sfb3遺伝子の結果であることが求められた(データは示さない)。TrGAの更なるコピー(すなわち、TrGA #32)で形質転換された70H2菌株は、更に、TrGAを過剰発現させるために有用であった。
B.seb1破壊カセットの作製
seb1破壊カセットプラスミドpRATT240(図6)を、標準的な分子生物学的手順を用いて調製した。このプラスミドは、菌株T4 F16で同定されたT−DNA挿入部位に対して(seb1転写に対して)直5’側のDNA配列に相同な3.3Kbの領域と、T−DNA挿入部位に対して直3’側のDNA配列に相同な3.3Kbの領域とを有するDNA配列を含んでいた。これら配列は、菌株T4 F16において同定された挿入部位に対して介在カセット配列を挿入することを標的とするように設計した。これら介在配列は、形質転換される菌株のゲノムにおける内因性のT.リーゼイpyr2に対する相同性を最小限に抑えるためにトリコデルマ・アトロビリデに由来するpyr2選択マーカーを含んでいた。pyr2選択マーカーの直上流は、マーカーの3’末端の直接反復複製であり、これは、マーカーのその後の喪失及び形質転換体/欠失体の有用なpyr2突然変異体誘導体の単離を促進した。この完全seb1破壊カセットを、プライマーRPG257及びRPG264(表2を参照)を用いてPCRによって増幅させた。複数のPCR反応物をプールし、後続工程で用いるために標準的な分子生物学的手順を用いて清浄化した。
C.菌株TrGA#32Δseb1の作製
PEG媒介形質転換を用いて菌株TrGA #32をseb1破壊カセットで形質転換し、ソルビトールを含有するVogel最少培地にプレーティングして、pyr2マーカーによって獲得されるウリジン原共に基づいて候補を選択した。Vogel最少培地に移すことによって、個々の形質転換体を単離した。PCR解析を用いて、相同組み換えによってseb1遺伝子座にseb1破壊カセットが挿入されている形質転換体を同定した。seb1遺伝子座におけるΔseb1破壊カセットの相同挿入は、2対のプライマーを用いて予測されるサイズのDNA断片を増幅することによって確認した。プライマー対RPG297及びRPG253は、破壊カセット領域の5’末端の外側から始まって3’領域内で終わるDNA断片を増幅した。プライマー対RPG296及びRPG273は、破壊カセット領域の5’領域内から始まって3’末端の外側で終わるDNA断片を増幅した。破壊と一致して、第3のプライマー対RPG133及びRPG220は、形質転換されていない親菌株由来のテンプレートDNAを用いて挿入部位にわたる1.6KbのDNA断片を増幅したが、seb1破壊菌株由来のテンプレートDNAを用いるこの断片の増幅には失敗した。seb1破壊カセットの相同挿入が確認され、生成された菌株をTrGA#32 Δseb1と命名した。
D.深部培養におけるTrGA#32 Δseb1の生育
菌株TrGA#32及びTrGA#32 Δseb1を、実施例2に記載の通り深部(液体)培養において同一条件下で生育させ、その生育表現型を比較した。表3として示す通り、TrGA#32菌株からseb1遺伝子が欠失すると、(予め選択された溶存酸素のレベルを維持するために必要とされるrpmに基づいて)粘度を更に低下させる菌株が得られ、これは、seb1遺伝子の破壊及びsfb3遺伝子の破壊が形態及び粘度低下に対して更なる影響を有することを示唆する。タンパク質生成は、seb1欠失によって影響を受けなかった(図示せず)。
Figure 2014513531
Figure 2014513531
実施例4.破壊されたseb1及びmpg1遺伝子を有する突然変異体における粘度低下
A.Morph菌株TrGA 77B7
上記Morph菌株を、マーカーとしてamdsを用いて、CBH1プロモータの制御下でネイティブのトリコデルマ・グルコアミラーゼ遺伝子(TrGA)で予め形質転換した。次いで、2つのタンデムなコピーのグルコアミラーゼ(TrGA 29−9)を含有する突然変異体を単離し、ランダムな化学的突然変異誘発を用いて、突然変異体(77B7)を生成した。次いで、自然pyr2突然変異体誘導体を、5−フルオロ−オロチン酸(FOA)選択によって単離した。
B.mpg1破壊カセットの作製
トリコデルマ・リーゼイのmpg1(jgi|Trire2|122551)タンパク質配列を以下として示す(配列番号29):
MKGLILVGGFGTRLRPLTLTLPKPLVEFCNKPMIVHQIEALVAAGVTDIVLAVNYRPEIMEKFLAEYEEKYNINIEFSVESEPLDTAGPLKLAERILGKDDSPFFVLNSDVICDYPFKELLEFHKAHGDEGTIVVTKVEEPSKYGVVVHKPNHPSRIDRFVEKPVEFVGNRINAGMYIFNPSVLKRIELRPTSIEKETFPAMVADNQLHSFDLEGFWMDVGQPKDFLSGTCLYLSSLTKKGSKELTPPTEPYVHGGNVMIHPSAKIGKNCRIGPNVTIGPDVVVGDGVRLQRCVLLKGSKVKDHAWVKSTIVGWNSTVGRWARLENVTVLGDDVTIGDEIYVNGGSVLPHKSIKANVDVPAIIM
mpg1破壊カセットプラスミドpRATT249(図7)を、標準的な分子生物学的手順を用いて調製した。このプラスミドは、5’非翻訳領域の一部及び隣接する上流配列(左隣接領域)にわたるDNA配列に相同な2.5Kbの領域を有するDNA配列を含んでいた。また、プラスミド内には、mpg1遺伝子の4番目のエキソンの一部及び隣接する下流配列(右隣接領域)にわたるDNA配列に相同な3.3Kbの領域を有するDNA配列も含まれていた。これら配列は、mpg1遺伝子を標的とし、介在カセット配列で左隣接領域と右隣接領域との間のゲノムの領域を置換するよう設計した。これら介在配列は、形質転換される菌株のゲノムにおける内因性のT.リーゼイpyr2に対する相同性を最小限に抑えるためにトリコデルマ・アトロビリデに由来するpyr2選択マーカーを含んでいた。pyr2選択マーカーの直上流は、マーカーの3’末端の直接反復複製であり、これは、マーカーのその後の喪失及び形質転換体/欠失体の有用なpyr2突然変異体誘導体の単離を促進した。この完全mpg1破壊カセットを、プライマーRPG388及びRPG391を用いてPCRによって増幅させた。複数のPCR反応物をプールし、後続工程で用いるために標準的な分子生物学的手順を用いて清浄化した。
C.菌株Morph 77B7Δmpg1の作製
PEG媒介形質転換を用いて菌株Morph TrGA 77B7をmpg1破壊カセットで形質転換し、ソルビトールを含有するVogel最少培地にプレーティングして、pyr2マーカーによって獲得されるウリジン原栄養性に基づいて候補を選択した。個々の形質転換体を単離し、Vogel最少培地に移すことによって増殖させた。相同組み換えによってmpg1遺伝子座にmpg1破壊カセットが挿入されている形質転換体を同定するためにPCR解析を用いた。mpg1遺伝子座におけるΔmpg1破壊カセットの相同挿入は、2対のプライマーを用いて予測されるサイズのDNA断片を増幅させることによって確認した。プライマー対RPG394及びRPG253は、破壊カセット領域の5’末端の外側から始まって3’領域内で終わるDNA断片を増幅した。プライマー対RPG395及びRPG273は、破壊カセット領域の5’領域内から始まって破壊カセットの3’末端の外側で終わるDNA断片を増幅した。mpg 1破壊カセットの相同挿入が確認され、生成された菌株をTrGA 77B7 Δmpg1と命名した。
D.TrGA 77B7及びTrGA 77B7 Δmpg1からのseb1の欠失
TrGA 77B7 Δmpg1からのseb1の欠失を実施例3に記載の通り実施して、菌株TrGA 77B7 Δmpg1 Δseb1を作製した。
E.深部培養におけるTrGA 77B7Δseb1及びTrGA 77B7 Δmpg1 Δseb1の生育
菌株Morph TrGA 77B7 Δmpg1及びTrGA 77B7 Δmpg1 Δseb1を、実施例2に記載の通り深部(液体)培養において同一条件下で生育させ、その生育表現型を比較した。表5として示す通り、Morph TrGA 77B7 Δmpg1菌株からのseb1遺伝子の欠失により、TrGA 77B7 Δmpg1 Δseb1が高い細胞質量であるにもかかわらず、粘度が更に低下し、これは、mpg1及びseb1遺伝子の破壊が、形態及び粘度低下に対して更なる影響を有することを示唆する。TrGA 77B7 Δmpg1 Δseb1のタンパク質生成は、Morph TrGA 77B7及びMorph TrGA 77B7Δmpg1の少なくとも85%以上であった。
Figure 2014513531
Figure 2014513531
実施例5.破壊されたmpg1、seb1、及び/又はsbf3と共にgas1、crz1、及びtps2遺伝子のうちの少なくとも1つが破壊された突然変異体における更なる粘度低下
A.破壊されたgas1における粘度低下
菌類のβ(1,3)−グルカノシルトランスフェラーゼのGel/Gas/Phrファミリーは、主成分であるβ(1,3)−グルカンを加工することによって細胞壁の生合成において重要な役割を果たす(Popoloら,2008)。gas1(PID 22914)は、β−1,3−グルカンを破壊及び接合することができるGPI(及び/又はグルカン)アンカー型タンパク質であるβ−1,3−グルカノシルトランスフェラーゼをコード化する。5つを有するT.リーゼイを含む多くの真菌類のゲノムには複数のパラログが存在する。別の研究では、gas1遺伝子(又はアスペルギルス・フミガーツフにおいて知られているgel1遺伝子)の突然変異が、真菌類の細胞壁構造に影響を与え、また、形態変化、並びにカルコフロールホワイト、コンゴレッド、及びドデシル硫酸ナトリウムに対する過敏性を導き得ることが示されている(Schirawski,J.ら2005,Mouyna,I.ら2005)。
トリコデルマ・リーゼイのMorph菌株は、cbhI、cbhII、egII、及びegIVを含む4つの主なセルラーゼ遺伝子が欠失しているので、セルラーゼバックグラウンドの非存在下で又は低下したセルラーゼバックグラウンド下で他のタンパク質を発現させるのに特に適している。国際公開第05/001036号を参照されたい。Morph菌株を、マーカーとしてamdSを用いて、CBH1プロモーターの制御下でネイティブのトリコデルマ・グルコアミラーゼ遺伝子(TrGA)で予め形質転換した。次いで、2つのタンデムなコピーのグルコアミラーゼ(TrGA 29−9)を含有する突然変異体を単離し、ランダムな化学的突然変異誘発を用いて、突然変異体(77B7)を得た。次いで、自然pyr2突然変異体誘導体を、5−フルオロ−オロチン酸(FOA)選択によって単離した。トリコデルマ・リーゼイのgas1(PID 22914)を、突然変異体Morph 77B7から欠失させた。
PEG媒介形質転換を用いて菌株Morph TrGA 77B7 Δpyr2をgas1破壊カセットで形質転換し、ソルビトールを含有するVogel最少培地にプレーティングして、pyr2マーカーによって獲得されるウリジン原栄養性に基づいて候補を選択した。表8として示す通り、Morph 77B7 Δgas1は、親Morph 77B7に比べてブロス粘度が低下した。バッチ生育相の最後に、全てのグルコースが消費されたとき、両方の菌株が同様のバイオマス濃度に達した。バッチ生育相の最後に到達するために、Morph 77B7対照菌株のsaw撹拌は、616rpmまで増加し、saw DO含量レベルは、わずか40%にまで低下した。菌株Morph 77B7 Δgas1は、同じバイオマス濃度を得るために多くのエネルギーを必要としなかった(すなわち、撹拌におけるrpmが増加した)。撹拌量は、500rpm超には増加せず、%DOは、115未満には低下しなかった。タンパク質生成は、Morph 77B7に比べてMorph 77B7 Δgas1には負の影響を与えなかった(データは示さない)。gas1破壊の詳細は、2011年4月29日出願の米国仮出願第61,480,602号に見出すことができ、この全文を参照することによって本明細書に援用する。
Figure 2014513531
B.破壊されたcrz1における粘度低下
真菌では、カルシニューリン媒介Ca2+シグナル伝達が、多くの生物において生育、発生、及び毒性に必要であることが示されている。高カチオンレベル及びアルカリ性pHを含む多様な環境条件に適応することが必須である。遺伝子crz1は、カルシニューリンによって制御される転写因子をコード化する。Crz1p転写因子は、ホスファターゼカルシニューリンがCa2+/カルモジュリンによって活性化されたときに脱リン酸化される。次いで、それは核に入り、多数の遺伝子の発現を誘導するが、そのうち多くは、細胞壁に関連する機能を有するタンパク質をコード化する(Yoshimotoら,2002;Lagorceら,2003;Garciaら,2004;Karababaら,2006;Pardiniら,2006,Munro,C.ら2009)。crz1又はホモログの欠失によって、菌糸の形態が変化する場合がある(Kothe,G.及びFree,S.1998,Prokisch,H.ら1997)。
トリコデルマ・リーゼイのMorph菌株を上記の通り調製した。トリコデルマ・リーゼイのcrz1(PID 36391)を、突然変異体Morph 77B7から欠失させた。PEG媒介形質転換を用いて菌株Morph TrGA 77B7 Δpyr2をcrz1破壊カセットで形質転換し、ソルビトールを含有するVogel最少培地にプレーティングして、pyr2マーカーによって獲得されるウリジン原栄養性に基づいて候補を選択した。表9として示す通り、Morph 77B7 Δcrz1は、親Morph 77B7に比べてブロス粘度が低下した。バッチ生育相の最後に、全てのグルコースが消費されたとき、両方の菌株が同様のバイオマス濃度に達した。バッチ生育相の最後に到達するために、Morph 77B7対照菌株のsaw撹拌は、616rpmまで増加し、saw DO含量レベルは、わずか40%にまで低下した。菌株Morph 77B7 Δcrz1は、同じバイオマス濃度を得るために多くのエネルギーを必要としなかった。撹拌量は、500rpm超には増加せず、% DOは、100未満には低下しなかった。crz1破壊の詳細は、2011年4月29日出願の米国仮出願第61,480,610号に見出すことができ、この全文を参照することによって本明細書に援用する。
Figure 2014513531
C.破壊されたtps1における粘度低下
遺伝子tps2は、二糖類であるトレハロースの合成に関与するトレハロース−ホスフェートホスファターゼをコード化する。トレハロースは、細胞質及びERにおける変性したタンパク質のリフォールディングを緩衝する、ストレスによって誘導される糖である(Singer,Mら1998,Simola,Mら2000)。この二糖類は、様々なストレスに応答して多様な生物によって大量に生成される。酵母では、トレハロースは、高温においてタンパク質を安定化させ、熱で損傷したタンパク質のリフォールディングに役立つ(Simola,Mら2000)。
トリコデルマ・リーゼイのMorph菌株を上記の通り調製した。トリコデルマ・リーゼイのtps2(PID 48707)を、突然変異体Morph 77B7から欠失させた。PEG媒介形質転換を用いて菌株Morph TrGA 77B7 Δpyr2をtps2破壊カセットで形質転換し、ソルビトールを含有するVogel最少培地にプレーティングして、pyr2マーカーによって獲得されるウリジン原栄養性に基づいて候補を選択した。表10として示す通り、Morph 77B7 Δtps2は、親Morph 77B7に比べてブロス粘度が低下した。バッチ生育相の最後に、全てのグルコースが消費されたとき、両方の菌株が同様のバイオマス濃度に達した。バッチ生育相の最後に到達するために、Morph 77B7対照菌株のsaw撹拌は、616rpmまで増加し、saw DO含量レベルは、わずか40%にまで低下した。菌株Morph 77B7 Δtps2は、同じバイオマス濃度を得るために多くのエネルギーを必要としなかった。撹拌量は、500rpm超には増加せず、% DOは、110未満には低下しなかった。tps1破壊の詳細は、2011年4月29日出願の米国仮出願第61,480,629号に見出すことができ、この全文を参照することによって本明細書に援用する。
Figure 2014513531
上記の組成物及び方法は、理解を明瞭にする目的で例示及び実施例により幾分詳細に記載されてきたが、特定の変化及び修正がなされ得ることは当業者には明白であろう。したがって、本説明は、添付の特許請求の範囲により詳述される本発明の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。
本明細書に引用された全ての公刊物、特許及び特許明細書は、これによって、あらゆる目的のためにこれらの全体が参照により組み込まれ、各個別の公刊物、特許又は特許明細書が特定的に及び個々に示されている場合には参照により同程度そのように組み込まれる。
参考文献
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。
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Popolo,Lら(2008)J.Biol.Chem.283:18553〜18565
Roberg,K.J.ら(1999)J.Cell.Biol.145:659〜72。
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Shimoni,Y.ら(2000)J.Cell.Biol.151:973〜84。
Turchini,A.ら(2000)J.Bacteriol.182:1167〜71。
Yoshimotoら(2002)J.Biol.Chem.227:31079〜31088。
Lagorceら(2003)J.Biol.Chem.278:20345〜20357。
Garciaら(2004)J.Bio.Chem.279:15183〜15195。
Karababaら(2006)Mol.Microbiol.59:1429〜1451。
Pardiniら(2006)J.Biol.Chem.281:40399〜40411。
Munro,C.ら(2009)Mol.Microbiol.63:1399〜1413。
Kothe,G.及びFree,S.(1998)Fungal Genet.Biol 23:248〜258。
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Simola,Mら(2000)Mol.Microbiol.37:42〜53。
Singer,M.及びLindquist S.(1998)Mol.Cell.5:639〜48。

Claims (38)

  1. 親菌株に由来する糸状菌の変異菌株であって、前記変異菌株が、前記変異菌株の細胞に、前記親菌株の細胞と比較して、変更された量の機能性Seb1タンパク質を生成させる、遺伝子変化を含み、前記変異菌株の細胞が、深部培養における好気性発酵の間に(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、変更された撹拌量を必要とする、及び/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、変更された溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを生成する、変異菌株。
  2. 機能性Seb1タンパク質の前記変更された量が、減少された量であり、前記変異菌株が、深部培養における好気性発酵の間に、(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、減少した撹拌を必要とする、及び/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、増加した溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを生成する、請求項1に記載の変異菌株。
  3. 前記遺伝子変化が、前記親菌株中に存在するseb1遺伝子の破壊を含む、請求項1又は2に記載の変異菌株。
  4. 前記seb1遺伝子の破壊が、前記seb1遺伝子の全て又は一部の欠失の結果である、請求項3に記載の変異菌株。
  5. 前記seb1遺伝子の破壊が、前記seb1遺伝子を含むゲノムDNAの一部の欠失の結果である、請求項3に記載の変異菌株。
  6. 前記seb1遺伝子の破壊が、前記seb1遺伝子の突然変異誘発の結果である、請求項3に記載の変異菌株。
  7. 前記seb1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。
  8. 前記seb1遺伝子の破壊が、前記seb1遺伝子の遺伝子座に選択マーカーの導入と共に行われる、請求項3〜7のいずれか一項に記載の変異菌株。
  9. 前記変異菌株が、機能性Seb1タンパク質を生成しない、請求項1〜8のいずれか一項に記載の変異菌株。
  10. 前記変異菌株が、Seb1タンパク質を生成しない、請求項1〜8のいずれか一項に記載の変異菌株。
  11. 前記変異菌株が、対象タンパク質をコード化する遺伝子を更に含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の変異菌株。
  12. sfb3遺伝子の破壊を更に含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の変異菌株。
  13. sfb3遺伝子、mpg1遺伝子、gas1遺伝子、crz1遺伝子、及びtps2遺伝子からなる群から選択される少なくとも1つの遺伝子の破壊を更に含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の変異菌株。
  14. 前記変異菌株が、バイオマス単位量当たり、前記親菌株と実質的に同量、またはそれ以上のタンパク質を生成する、請求項1〜13のいずれか一項に記載の変異菌株。
  15. 前記糸状菌が、チャワンタケ亜門(Pezizomycotina)の種である、請求項1〜14のいずれか一項に記載の変異菌株。
  16. 前記糸状菌が、トリコデルマ属(Trichoderma)の種である、請求項1〜15のいずれか一項に記載の変異菌株。
  17. 前記糸状菌が、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)である、請求項1〜16のいずれか一項に記載の変異菌株。
  18. 糸状菌細胞の変異菌株の作製方法であって、
    遺伝子変化を糸状菌細胞の親菌株に導入する工程であり、前記遺伝子変化が、前記親菌株の細胞と比較して機能性Seb1タンパク質の生成量を変更させる、該工程、それにより、
    深部培養における好気性発酵の間に(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、変更された撹拌量を必要とする、及び/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、変更された溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを生成する、変異糸状菌細胞を製造する工程、
    を含む、方法。
  19. 前記遺伝子変化が、機能性Seb1タンパク質の生成を低下させるか又は防ぎ、それにより、深部培養における好気性発酵の間に(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、減少した撹拌を必要とする、及び/又は、(ii)前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、増加した溶存酸素量を維持する、細胞ブロスを生成する、変異糸状菌細胞を製造する、請求項18に記載の方法。
  20. 前記遺伝子変化が、遺伝子操作を使用して親糸状菌細胞のseb1遺伝子を破壊することを含む、請求項18又は19に記載の方法。
  21. 前記遺伝子変化が、遺伝子操作を用いて親糸状菌細胞においてseb1遺伝子を欠失させることを含む、請求項18〜20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記遺伝子変化が、部位特異的遺伝子組み換えを用いて行われる、請求項18〜21のいずれか一項に記載の方法。
  23. 前記seb1遺伝子の破壊が、前記seb1遺伝子の遺伝子座に選択マーカーの導入と共に行われる、請求項18〜22のいずれか一項に記載の方法。
  24. 前記seb1遺伝子の破壊が、sfb3遺伝子の破壊と共に行われる、請求項18〜23のいずれか一項に記載の方法。
  25. 前記seb1遺伝子の破壊が、sfb3遺伝子、mpg1遺伝子、gas1遺伝子、crz1遺伝子、及びtps2遺伝子からなる群から選択される少なくとも1つの遺伝子の破壊と共に行われる、請求項18〜24のいずれか一項に記載の方法。
  26. 前記変異菌株が、バイオマス単位量当たり、前記親菌株と実質的に同量、又はそれ以上のタンパク質を生成する、請求項18〜25のいずれか一項に記載の方法。
  27. 前記糸状菌が、チャワンタケ亜門の種である、請求項18〜26のいずれか一項に記載の方法。
  28. 前記糸状菌が、トリコデルマ属の種である、請求項18〜27のいずれか一項に記載の方法。
  29. 前記糸状菌が、トリコデルマ・リーゼイである、請求項18〜28のいずれか一項に記載の方法。
  30. 前記親菌株が、対象タンパク質をコード化する遺伝子を更に含む、請求項18〜29のいずれか一項に記載の方法。
  31. 前記対象タンパク質をコード化する遺伝子が、機能性Seb1タンパク質の生成を低下させるか又は抑制する遺伝子変化を導入する前に前記親菌株内に存在する、請求項30に記載の方法。
  32. 請求項11に記載の変異菌株により生成される、対象タンパク質。
  33. 請求項18〜31のいずれか一項に記載の方法により生成される、糸状菌の変異菌株。
  34. 親菌株に由来する糸状菌の変異菌株であって、
    (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、減少した撹拌の必要性、及び/又は、(ii)深部培養において、前記親菌株の細胞と比較して、予め選択された撹拌量で、増加した溶存酸素量の維持、をもたらす遺伝子変化、並びに
    (b)(a)における遺伝子変化の前に前記変異菌株中に存在する対象タンパク質をコード化する遺伝子、
    を含む、変異菌株。
  35. 前記遺伝子変化が、前記親菌株中に存在するseb1遺伝子の破壊を含む、請求項34に記載の変異菌株。
  36. 前記seb1遺伝子の破壊が、前記seb1遺伝子の遺伝子座に選択マーカーの導入と共に行われる、請求項35に記載の変異菌株。
  37. 前記seb1遺伝子の破壊が、sfb3遺伝子、mpg1遺伝子、gas1遺伝子、crz1遺伝子、及びtps2遺伝子からなる群から選択される少なくとも1つの遺伝子の破壊と共に行われる、請求項35又は36に記載の変異菌株。
  38. 前記seb1遺伝子の破壊が、mpg1遺伝子の破壊と共に行われる、請求項35〜37のいずれか一項に記載の変異菌株。
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