JP2014522635A - シゾキトリウム属(Schizochytriumsp.)の突然変異誘導の方法及びそれから産生された変異体 - Google Patents

シゾキトリウム属(Schizochytriumsp.)の突然変異誘導の方法及びそれから産生された変異体 Download PDF

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Abstract

新規のシゾキトリウム(Schizochytrium)変異体が提供される。詳細には、新規シゾキトリウム(Schizochytrium)変異体は増加したDHA含量及び/又は成長速度の特性を有し、かつ増加したDHA含量及び/又は成長速度を有するDHA産生方法が提供される。本発明の新規のシゾキトリウム(Schizochytrium)変異体株の製造方法もまた提供され、その方法は、シゾキトリウム(Schizochytrium)株を紫外線照射に暴露させ株の突然変異体誘導を誘発させることと、未処置のシゾキトリウム(Schizochytrium)株の値と比較して向上した成長速度及び増加したDHA含量を有する株のための紫外線突然変異誘発によって得られた株の選抜を、脂肪合成における重要酵素であるアセチル補酵素Aカルボキシラーゼの阻害剤(キザロホップなど)による選択圧の下で実施することとを含む。
【選択図】なし

Description

本出願は微生物遺伝育種技術及び微生物発酵技術に関し、特にDHA(ドコサヘキサエン酸)を産生するための微生物藻類の変異体又は突然変異体に関する。
DHA(ドコサヘキサエン酸、C22:6、(omega−3))は、必須の脂肪酸、すなわち長鎖脂肪酸であり、それは人体内で合成できず、かつ重要な生理機能を有する。DHAはヒトの脳及び網膜における主要な成分であり、全DHAの20%が大脳皮質に存在し、網膜中に最大50%まで存在する。従って、DHAは神経系及び視覚系の発育に、及び正常な知性機能及び視覚機能の維持に重要な役割を果たす。DHAはまた、心血管疾患、癌、肉芽種生成などの予防に生理学的機能を有する。加えてDHAは種々の海洋魚の成長及び発育に必要とされる必須脂肪酸でもあり、稚魚の生存率を向上させ、色素欠乏症の発生率を低減することができる。従来、DHAは魚油から得られる。しかしながら、ポリ不飽和脂肪酸(PUFA)を魚油から抽出するには、抽出量が不安定である、収率が低い、コスト高である、及びその他のω−6PUFAの混入などの幾つかの問題点がある。漁業資源の制約が増えているために、DHAの従来の資源は、市場におけるDHAの需要増加に対処できない。従って、DHAの新資源の開発に関心が寄せられている。
シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)は、海洋微細藻類(又は擬似真菌)であり、DHA及びその他のポリ不飽和脂肪酸(PUFA)の産生用の商業的供給源として開発されてきた。シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)の生物安全性は証明されている。Hammondらはラット及び兎に対してそれを用いた一連の試験を実施し、副作用がないことを見出した。
しかしながら、発酵プロセスでは、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の品質劣化が避けられず、これによりDHAの収率低下がもたらされる。従って株品質(主に成長速度、特にDHA含量)の継続的な改善が、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)産業における持続的な開発を促進するために重要である。
アセチル−CoAカルボキシラーゼ(ACC、(EC6.4.1.2)が、脂肪酸合成において重要な酵素であり、かつ除草剤キザロホップ(Quizalofop){2−[4−(6−クロロ−2−キノキサリン−オキシ)−フェノキシ]プロピオネート}はこの酵素の阻害剤である。キザロホップの存在下では、細胞は脂肪酸の生合成の撹乱に起因して成長が遅くなりさらには死亡する。
最近では、一部の研究によりキザロホップを使用して、増加したEPA含量を有する株のための突然変異された微細藻類を選抜できることが示された。
Chaturvediら(2004年)は、MNNGでナンノクロロプシス・オキュラタ(Nannochloropsis oculata)を突然変異させ、キザロホップ−耐性株のために選抜試験した。選抜された株からの結果は顕著に増加したEPA含量を示した。
更に、Chaturvediら(2006年)は、EMSでナンノクロロプシス・オキュラタ(Nannochloropsis oculata)を突然変異させ、セルレニン及びエリスロマイシンに耐性のある株のための選抜試験をした。得られた株は29%及び12%だけ増加したEPA収率を示した。
Cao Xiaohongら(2007年)は、珪藻植物ニツシア・レビス(Nitzschia laevis)をDMSO及びキザロホップで処理し、藻類のEPA含量が3.00%から3.58%に増加した結果になる。
これまで、キザロホップに耐性のあるシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)変異体は報告されていない。たとえそのようなシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)突然変異体が存在したとしても、EPA又はDHAの含量が、キザロホップ選抜を受ける突然変異体に対して増加されるかどうかはまだ不明である。更に、紫外線照射で誘発されたシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)変異体がキザロホップ選抜を耐えることができるか否かは明確ではない。
本出願の発明者は意外にも、増加したDHA含量を有するシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)変異体又は突然変異体が、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株への紫外線照射の突然変異体誘導を適用し、次に脂肪酸合成(例えばアセチル補酵素A カルボキシラーゼ)における主要酵素に対する阻害剤(キザロホップを含むがそれに限定されない)を使用して方向性選択を実施することによって得ることができることを発見した。更に、得られた変異体又は突然変異体は、高いDHA含量、並びに未処置のシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株と比較して向上した成長速度を有する。
従って、第一の態様において、未処置のシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株と比較して増加したDHA含量を有する変異体シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株を産生する方法が提供され、その方法には、突然変異株を産生するために紫外線照射を用いてシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株における突然変異誘導を誘発すること、その突然変異株をアセチル補酵素Aカルボキシラーゼ阻害剤と接触させること、及び未処置のシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株と比較して増加したDHA含量を有するシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の変異体を選択すること、が含まれる。
本明細書に開示した実施形態では、アセチル補酵素Aカルボキシラーゼに対する阻害剤はキザロホップである。特定な実施形態では、増加したDHA含量を有する選択された変異体はまた、成長速度が未処置のシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の成長速度と比較して増加しており、その結果DHA産生効率は未処置のシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株のDHA産生効率と比較して増加される。
本明細書にて開示した別の実施形態では、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の変異体のDHA含量は、始発株の場合又は未処置のシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株のものと比較して、より高い。典型的には、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の変異体のDHA含量は、アセチル補酵素Aに対する阻害剤の使用による選択を伴う又は伴わない場合の紫外線照射誘発の突然変異誘導後の始発株又は未処置株のものと比較して、より高い。
第二の態様では、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の変異体が提供され、例えば、2011年1月21日に中国典型培養物保蔵センター(Chinese Center for Type Culture Collection)(CCTCC)において寄託された、寄託参照番号CCTCC M 2011024である株2010−0321である。
一実施形態では、本明細書にて提供した変異体株は、未処置シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の場合と比較して増加したDHA含量を有した。別の実施形態では、本明細書にて提供した変異体は本明細書に開示したような方法で得られ、その方法は、突然変異株を産生するために紫外線照射を用いてシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株における突然変異誘導を誘発し、かつ突然変異株をアセチル補酵素A カルボキシラーゼ阻害剤と接触させること、及び未処置シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株と比較して増加したDHA含量及び/又は向上した成長速度を有するシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の変異体を選択することを含む。
第三の態様では、DHAを産生する方法が提供され、その方法は、培養媒体中で本明細書に開示したようなシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の変異体を培養することを含み、かつ任意選択でシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の培養した変異体のバイオマス、又はその培養媒体からDHAを採取することを含む。一実施形態によると、本発明はまた、この方法により産生したバイオマスに関する。
別の態様では、食品製品が提供される。詳細には、その食品製品はバイオマス(すなわち、未処置のシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株と比較してDHAの増加した濃度を有する)又は本明細書に開示した方法により産生したDHAを含有する。
は、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)に関する紫外線照射の致死効果を示す。 は、キザロホップの濃度と対応するシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)の致命率との関係を示す。 は、対照株(又は未処置株)及び幾つかの変異体株の成長速度及びDHA含量を示す。 は、対照株と50Lの発酵槽実験における3種の変異体との成長速度とDHA含量を示す。 は、対照株と変異体株2010−0321との間の18S rRNA配列の配列比較を示す。
本明細書に記載の用語「株」は、任意の培養物を表し、一般的には、単一細胞又は単離されたコロニーから得られたシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株を含む藻類又は微細藻類などの微生物の純粋培養物を表す。
本明細書に記載の用語である、参照株Xの「変異体」又は「突然変異体」は、参照株Xから得られた任意の株を表す。本出願の関連において、用語「変異体」はより詳細には、参照株Xに実行された主に突然変異及び選択によって得られた株を表し、並びに用語「突然変異体」はより詳細には、参照株Xに適用されたランダムな又は直接的な突然変異誘導(例えば、紫外線照射)によって得られた株を表す。
突然変異体又は変異体が、一度本明細書に開示した種々の態様による特徴、具体的には未処置の藻類又は微細藻類種、具体的にはシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株、と比較してより高い又は増加したDHA含量という特徴を所有すると、そのことは本出願にて特許請求された保護範囲内に含まれる。
本明細書に記載の用語「食品製品」は、ヒト又は動物に栄養摂取を与えることを意図した任意の製品を表す。詳細には、食品製品には乳児、子供、若者及び成人に食べさせることを意図した製品が挙げられる。本明細書に開示された食品製品の全て又は一部は、本明細書に開示した方法によって得られた少なくとも1種のバイオマス又はDHAを含有することができる。本明細書に開示した食品製品はまた、通常的に農業又は食品産業において使用されているその他の含有物、例えば添加物、防腐剤、果実又は果実エキス、香味剤、着色剤、増粘剤、オオムギ、チョコレートなどを含有することができる。
特定の実施形態では、食品製品は乳製品である。
本明細書に記載の用語「乳製品」は、ミルクに加えて、ミルクから誘導されるあらゆる製品、例えばミルク粉、クリーム、アイスクリーム、バター、チーズ、ヨーグルト、発酵乳など、又はミルクから誘導された副製品、例えば乳清及びカゼイン並びに主含有成分としてミルク又は乳汁成分を含有する各種調理済み食品製品を表す。ミルクは一般的に乳牛由来であるが、他の動物、例えばヤギ、雌羊、雌馬、らくだ、又は野牛などからも得られる。乳製品は本明細書に開示した方法によって産生したバイオマス又はDHAを利用する。
本明細書に開示した、始発株又は未処置/対照株として機能を果たす、又は変異体/突然変異誘導及び/又は選択に好適な微生物には、シゾキトリウム(Schizochytrium)属のメンバーを含む、従属栄養性微細藻類(heterotrophic microalgae)が挙げられる。シゾキトリウム(Schizochytrium)属の具体的なメンバーは、シゾキトリウム・リマシナム(Schizochytrium limacinum)である。好適な微生物は、自然環境からの収集を含む、多数の公的に利用可能な資源から得ることができる。例えば、本出願に使用され得るシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)には、シゾキトリウム・リマシナム(Schizochytrium limacinum)SR21、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)(S8)(ATCC 20889)、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)(LC−RM)(ATCC18915)及びシゾキトリウム・リマシナム(Schizochytrium limacinum)IFO32693(Honda et Yokochi、発酵研究所(IFO:Institute for Fermentation)、日本、大阪)が含まれる。シゾキトリウム・リマシナム(Schizochytrium limacinum)SR21又はシゾキトリウム・リマシナム(Schizochytrium limacinum)IFO32693がより好適である。
本明細書で使用する場合、いずれの微生物又はいずれの生物体にも野生タイプの株、変異体株又は組み換え型菌株が含まれる。
本明細書に記載の用語「バイオマス」は、本明細書で開示したように、藻類又は微細藻類の種、例えば、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の変異体などの培養媒体における培養物又は細胞を表す。或いは用語「バイオマス」は、少なくとも部分的に脱水された藻類又は微細藻類、又は脱水された培養物を表す。
本明細書に記載の用語「約」又は「近似的に」は、数字の値と連結して使用する際には参照した数字の1、5又は10%の変動の内にある任意の値を表す。
本明細書に記載の動詞「含む」及びその活用は、非限定的な意味で使用され、かつ続く事項が含まれ、特別に言及されない事項は除かれないことを意味する。
更に、不定冠詞「a」または「an」に従う要素は、文脈中で明確に示す/結び付けることがない限り、1つまたは複数の要素が存在する可能性を排除しない。従って、不定冠詞「a」又は「an」は通常は「少なくとも1つ」を意味する。
シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)の突然変異の実施形態では、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株は、約10〜140秒、好ましくは約20〜120秒、更に好ましくは約30〜100秒、及び最も好ましくは約70〜90秒の間紫外線照射にさらされる。特定の実施形態では、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株は、約70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、及び90秒からなる群の中から選択される期間で紫外線照射にさらされる。生き延びたコロニーを収集し、例えばキザロホップなどのアセチル補酵素Aカルボキシラーゼ阻害剤による方向性選択に使用する。
一実施形態では、キザロホップ−耐性の株を選択するために、キザロホップを特定の濃度で培養媒体へ添加する。選択に使用されるキザロホップの濃度は、培養媒体の中で約5μモル/L〜約100μモル/L、又は約10μモル/L〜約90μモル/L、又は約50μモル/L〜80μモル/Lの範囲である。特定の実施形態では、キザロホップの濃度は、培養媒体の中で約51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79及び80μモル/Lからなる群から選択される。特定の実施形態ではキザロホップは、キザロホップ−p{(R)−2−[4−(6−クロロ−2−キノキサリニル)オキシ]フェノキシ}プロパノエート}、例えばキザロホップエチルである。
特定の実施形態では、キザロホップ−耐性のシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)コロニーの選択は、キザロホップを含有する固体の培養媒体中で実施される。次に生き延びたコロニーを固体の培養媒体から選び出し、続いてキザロホップ耐性を確認するためにキザロホップを含有する、液体又は半固体の培養媒体中で培養する。
選択されたキザロホップ−耐性のコロニーは、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株などの未処置の株と比較して成長速度の増加及びDHA含量の増加に対する選抜を更に受ける。
それ故に、紫外線照射及びキザロホップ選択を含む本明細書に開示した方法によって得られる、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)変異体は、始発株又は未処置シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株と比較してより高い又は増加した量のDHAを産生することができる。特定の実施形態では、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)変異体は、始発株又は未処置株によって産生される量よりも高い量のDHAを、3〜7日又は5日の培養物又はバイオマスにおいて、少なくとも約10、20、25、30、35、40%、又は少なくとも約20、25、30、35、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70%、より高いDHAの量を産生できる。一実施形態では、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)変異体によって産生されるDHAの量は、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)変異体のバイオマスの乾燥重量に基づいて、少なくとも1.0%(w/w)、2.0%(w/w)、3.0%(w/w)、3.5%(w/w)、4.0%(w/w)、4.5%(w/w)、5.0%(w/w)、5.5%(w/w)、6.0%(w/w)、又は6.5%(w/w)、又は3.0〜6.5%(w/w)である。
別の実施形態では、選択したシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)変異体の成長速度は、好ましくは3〜7日にわたる培養物、更に好ましくは5日にわたる培養物において、始発株又は未処置株の成長速度よりも、少なくとも約3、4、5、6、7、8、9又は10%高い。
その他の実施形態では、選択したシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)変異体は、始発株又は未処置株と比較して異なった培養条件、例えば異なったグルコース濃度、異なった窒素供給源及び異なったpH値の下において、安定した成長速度で及び高い量でDHAを産生する能力を有する。
任意選択的な実施形態では、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)変異体の18S RNAを分析し、始発株又は未処理株と比較して遺伝的変異を識別することができる。
一実施例では、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)変異体の例は、321−1、2010−0321、及び303−11、とりわけ2010−0321を含むがそれに限定されない。
一実施形態では、より高いDHAの量を有するバイオマスを産生するために、本明細書に開示したシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)変異体、とりわけ、株321―1、2010−0321、303−11、からなる群から選択される株、及びそれらの任意の組み合わせ、又は株2010−0321は、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)を培養するのに好適な培養条件の下で培養される。
実施形態において、培養条件は、本明細書にその全体が参照として組み込まれる米国特許第5、130、242号明細書及び同第7、022、512号明細書に開示される方法を含む当技術分野で周知の培養方法に従って確立することができ、最適な培養条件は当業者によって容易に決定できる。その他の実施形態では、培養は、撹拌タンク発酵槽又は酸素源が供給されるエアリフト発酵槽などの任意の好適な発酵槽で実施できる。微生物を所定濃度で撹拌することができ、その結果溶解酸素の濃度は培養物の成長及びDHAの産生を支持するに十分であり、かつ同時にその撹拌は微生物をせん断することがないか損傷することがない。溶解酸素の好適な濃度は空気の飽和濃度の少なくとも10%である。より詳細には溶解酸素濃度は空気の飽和濃度の約10%〜約50%に維持される。本明細書に開示した方法で使用される代表的発酵槽は、約70〜100rpmの回転速度を用いて1VVMの通気速度が与えられる。
一実施形態では、発酵槽の容量は少なくとも10〜60L、例えば10、20、30、40、50又は60Lである。最大で100又はさらに150Lの容量の発酵槽が使用できる。
培養は微生物の生存を維持する任意の好適な温度で実施できる。具体的には微生物は約15℃〜約34℃の温度で培養され得る。好ましくは培養温度は約20℃〜約28℃に維持され、より好ましくは約22℃〜約27℃である。
一実施形態では、発酵中の培養媒体のpHは4〜10、例えば5〜8、好ましくは6〜7であることができる。
一般的には、発酵は10日間以内、又は9日間以内、又は8日間以内で継続される。一部の実施形態では、発酵継続期間は少なくとも3、4、5、6、又は7日であってもよい。
任意選択で、発酵継続期間は150〜200時間、例えば160〜190時間又は170〜180時間であってもよい。
実施形態では、本明細書に開示したシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)変異体を培養する方法に使用される媒体は液体媒体であり、そのものは商業的に実施できる規模において成長及びDHAの産生を促進できる成分を含むことができ、それらの成分には、その全てが参照として本明細書にそれらの全体が組み込まれる米国特許第5、130、242号明細書及び同第7、022、512号明細書の中に開示されているそれら成分が挙げられる。
特に、DHAを産生するために本明細書に開示したシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)変異体を培養するのに使用される媒体は、炭素供給源、及び有機又は無機の窒素供給源を含む。
一実施形態では炭素供給源には、グルコース、各種澱粉、糖蜜、粉砕トウモロコシ、又はそれらの組み合わせが含まれる。別の実施形態では、窒素供給源には、硝酸塩、尿素、アンモニウム塩、アミノ酸、酵母抽出物などが挙げられるがこれらに限定されない。同化性リン化合物(例えばリン酸塩)及び/又は硫黄(例えば、硫酸塩)の供給源もその媒体中に供給されてもよい。
媒体は、発酵を促進するためにその他の物質、例えばキレート化剤(例えば、クエン酸)、消泡剤(例えば、ダイズ油)、ビタミン(例えば、チアミン/リボフラビン)重要な触媒金属(例えば、マグネシウムまたはカルシウムなどのアルカリ土類、または亜鉛又は鉄及び/又はコバルト及び銅等のその他の金属)をさらに含有してもよい。
その他の実施形態では、媒体はまた、単細胞微生物の従属栄養性の増殖を増進することができる、特定化されていない又は特定化されている化合物である微生物増殖因子の供給源を含有することができる。
シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)を培養するための代表的媒体は、Jiang及びChenによるProcess Biochemistry、35(2000)1205−1209;Jiang及びChenによるJournal of Industrial Microbiology & Biotechnology、(1999)Vol.23、508−513;Vazhappilly及びChenによるJournal of the American Oil Chemists Society、(1998)Vol.75、No.3p393−397、に見出すことができる。
一例としては、本明細書に開示した方法の中で使用される媒体は、グルコース40〜60、酵母抽出物10〜15、グルタミン酸4〜8、食塩2.4〜4.0、にが塩3.0〜6.0、及び硫酸アンモニウム3.0〜6.0(g/L媒体)を含有する。一実施形態では、本明細書に開示した方法に使用される媒体は、グルコース40〜60、酵母抽出物10〜15、グルタミン酸ナトリウム4〜8、食塩2.4〜4.0、にが塩3.0〜6.0、及び硫酸アンモニウム3.0〜6.0(g/L媒体)からなる。本明細書に使用される媒体の一例は、グルコース60.0、酵母抽出物15.0、グルタミン酸ナトリウム4.0、食塩3.0、にが塩5.0、及び硫酸アンモニウム5.0(g/L媒体)からなる。
生物体又はバイオマスは、例えば、遠心分離、凝集沈殿、又はろ過などの手段によって採取でき、直ちに加工することも将来の加工用に乾燥することもできる。任意選択で、脂質を抽出することができる。本明細書で使用する用語「脂質」には、ホスホリピド;遊離脂肪酸;脂肪酸エステル;トリアシルグリセロール;ジアシルグリセライド;モノアシルグリセリド;リゾホスホリド;石鹸;ホスファチド;ステロール及びステロールエステル;カロチノイド;キサントフィル(例えばオキシカロチノイド);炭化水素;及び当分野における当業者に公知のその他の脂質が挙げられる。当業者により十分理解されるように、本明細書に開示したDHAはこれら各種脂質の形態で存在することができ、かつ本明細書に開示した食品製品中の形態であってもよい遊離脂肪酸に限定されない。脂質の異なった形態又は分画物は、使用される抽出技術に依存するが、抽出可能である。
脂質は有効的な量の溶媒を用いて抽出できる。抽出に使用される好適な溶媒の中で、極性脂質(例えば、ホスホリピド)は一般的に極性溶媒(例えば、クロロホルム/メタノール)で抽出され、中性脂質(例えば、トリアシルグリセロール)は一般的に非極性の溶媒(例えば、ヘキサン)で抽出される。特別な溶媒は純粋ヘキサンである。ヘキサンと乾燥バイオマスとの好適な比率は、1kgの乾燥バイオマス当たり約4リットル(L)のヘキサンである。特別な実施形態では、ヘキサンは約50℃の温度で約2時間撹拌反応器中でバイオマスと混合される。混合後、バイオマスはろ過され、油分含有ヘキサンから分離される。ヘキサンは蒸留技術によって油分から除去される。通常の脂肪種子加工装置が、ろ過、分離及び蒸留を実施するのに好適である。特定の用途向けに必要又は所望であれば、追加の処理工程が実施できる。脂質の回収のための別の方法は以下の参照文献に記載され、それら文献は参照として本明細書にそれら全体が組み込まれる。文献は、国際公開第01/76715号パンフレット、名称「油分及び極性脂質を含有する天然原材料の分画方法(Method for the Fractionation of Oil and Polar Lipid−Containing Native Raw Materials)」;国際公開第01/76385号パンフレット、名称「油分及び極性脂質を含有する天然原材料のアルコール及び遠心分離の使用による分画方法(Method For The Fractionation OfOil And Polar Lipid−Containing Native Raw Materials Using Alcohol And Centrifugation)」;国際公開第00/153512号パンフレット、名称「無溶媒抽出方法(Solventless Extraction Process)」、である。
本出願は、特定の生物体及び方法を使用して実証してきたが、本明細書に開示した教示に照らして得られる方法及び生物体の全てを包含することを意図している。当業界の当業者であれば、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、任意の置換、変更および最適化が容易に分かるであろう。加えて本明細書に関与する任意の要素、例えば工程、条件、又は菌株などは、本発明の目的を達成するために必要に応じて任意の方式で組み合わせできるであろう。
以下の実施例は単に例示する目的のために提供し、特許請求したような対象の範囲を制限することを意図していない。
実施例1 シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)に対する紫外線照射の突然変異効果
シゾキトリウム・リマシナム(Schizochytrium limacinum)SR21(これは以降の実施例において対照株又は未処置株としても使用される)を皿の上で平板培養し、紫外線照射にそれぞれ、0秒(対照)、30秒、40秒、50秒、60秒、70秒、80秒、90秒、及び100秒(実験群)間暴露した。照射後、皿を暗所に24時間保持し、各皿上のコロニーの数を数えた。対照群におけるコロニーの数を100%と規定し、かつそれに基づいて各実験群における致死率を計算した(図1)。図1に見られるように、照射期間が延びるにつれてシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)においてより高い致死率が観測され、容量依存性の効果が示された。具体的には、70〜90秒の照射継続は(結果的にシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)における致死率は60%〜80%であり)、それはシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)における突然変異誘導を誘発するために使用された。
培養条件は、
A.培養媒体であって、
グルコース 55g/L
酵母抽出物 10g/L
グルタミン酸ナトリウム 5g/L
塩化ナトリウム 2.4g/L
にが塩 4.0g/L
硫酸アンモニウム 4.0g/L
水 残部
からなる培養媒体、
B.培養温度:22〜27℃、及び
C.初期pH:5.0〜7.0
である。
実施例2 シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)に対するキザロホップ選定
キザロホップエチルをシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)を培養する媒体の中に濃度0μモル/L、10μモル/L、30μモル/L、50μモル/L、70μモル/L、80μモル/L、及び90μモル/Lで添加した。対照群(0μモル/L)におけるコロニーの数を100%として規定した。各群におけるコロニーを数え、かつ対照群におけるコロニーの数に基いて致死率を計算した(図2)。図2に見られるように、実験の範囲内でシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)致死率とキザロホップの濃度との間に正の相関関係が観察された。耐性株を選択するために使用したキザロホップの濃度は、50μモル/L〜80μモル/Lに設定した。
操作を容易にするため、クザロホップを媒体の中に添加し、かつ紫外線照射を生き延びた株を更なる方向性選択のために平板培養した。
選択された株は、液体又は半固体のキザロホップを含有する媒体中で培養し、それらのキザロホップ耐性を実証することができる。
培養条件は、
A.培養媒体であって、
グルコース 60g/L
酵母抽出物 15g/L
グルタミン酸ナトリウム 4g/L
塩化ナトリウム 3g/L
にが塩 5.0g/L
硫酸アンモニウム 5.0g/L
水 残部
からなる培養媒体、
B.培養温度:22〜27℃、及び
C.初期pH:5.0〜7.0
である。
実施例3 未処置株と変異体株との間における成長速度とDHA含量との相違
実施例2における選定及び実証の後に、200種を超えるキザロホップ耐性のシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株を得た。次にこれらのキザロホップ耐性のシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株をより高い成長速度及びDHA含量に関して2つの巡回に対して選抜した。第1の巡回後で20〜50種の株を選別し、かつ第2の巡回後では3種の株を選別した。その3種の株の各々の成長速度及びDHA含量は、対照の(未処置の)株よりも10%を超えて高かった。
培養条件は、
A.培養媒体であって、
グルコース 60g/L
酵母抽出物 15g/L
グルタミン酸ナトリウム 4g/L
塩化ナトリウム 3g/L
にが塩 5.0g/L
硫酸アンモニウム 5.0g/L
水 残部
からなる培養媒体、
B.培養温度:22〜27℃、
C.初期pH:5.0〜7.0
である。
図3は、対照株(最も左)と、紫外線照射突然変異誘導に続いてキザロホップ選択を受けた変異体の幾つかとのバイオマス及びDHA含量を示す。図3に示すように、突然変異株の一部(例えば321−6、321−7及び321−8)の成長速度及びDHA含量は対照株のそれよりも低く、かつ一部(例えば321−4、321−5及び321−19)の成長速度及びDHA含量は対照の株のそれとは顕著に異なってはいない。突然変異体の中で、それらの多くは増加したDHA含量を有した(例えば、321−1、2010−0321、321−12、321−13、321−14、321−15、321−16、321−17及び321−18)。目立った株は、321−1及び2010−0321であり、それらはそれぞれ、10.5%及び31.5%増加した成長速度を有し、かつそれぞれ64.5%及び66.4%増加したDHA含量を有した。
これら2種の突然変異株に加えて、突然変異株303−11もまた、良好な成長速度及びDHA含量を示した。
3種の変異体株、すなわち2010−0321、321−1及び321−11は、実施例4〜7に記載の試験用に選択され、本出願の方法によって得られた変異体が高いDHA含量と成長速度との特性を有し、かつ上記特性が異なった培養条件下で安定的に維持できるということを実証した。
実施例4〜7における実験に使用された一般的な培養条件は、
A.培養媒体であって、
グルコース 60g/L
酵母抽出物 15g/L
グルタミン酸ナトリウム 4g/L
塩化ナトリウム 3g/L
にが塩 5.0g/L
硫酸アンモニウム 5.0g/L
水 残部
からなる培養媒体、
B.培養温度:22〜27℃、
C.初期pH:5.0〜7.0、
D.1VVMの通気速度及び70〜100rpmの回転速度を有した50Lの発酵槽、
E.培養期間:4〜7日
である。
実施例4 異なった濃度のグルコースの下で培養された、対照株及び321−1、2010−0321並びに303−11についての成長速度及びDHA含量
グルコースの濃度以外は、培養条件は上記の一般的な条件のものと同一である。
対照(未処置)株と突然変異株321−1、2010−0321及び303−11の異なった培養条件に対する反応を比較するため、かつ選択した株の対照株に勝る利点を更に確証するために、一連の試験及び比較を実施した。この実施例では、炭素供給源の異なった濃度下で培養された対照株と突然変異株との成長速度及びDHA含量を比較し(表1)、ここで、初期の媒体における炭素供給源を異なった試験濃度の炭素供給源で置換した。表1に示したように、異なった濃度のグルコース(50g/L、60g/L及び70g/Lの下で培養した場合、全ての3種の突然変異体において観察された結果は、対照株における結果よりも優れていて、その中で2010−0321がベストであり、続いて321−1及び303−11であった。
Figure 2014522635
実施例5 異なった窒素供給源中で培養した対照株と株321−1、2010−0321及び303−11との成長速度及びDHA含量
窒素供給源以外は、培養条件は上記の一般的な条件と同一である。
異なった窒素供給源中で培養した、対照(未処置)株と突然変異株321−1、2010−0321及び303−11の成長速度及びDHA含量を比較するために本実施例を実施した。初期媒体中における窒素供給源を以下の窒素供給源と置換した:(a)酵母抽出物(20g/L);(b)酵母抽出物(20g/L)+グルタミン酸ナトリウム(10g/L);(c)酵母抽出物(40g/L)+グルタミン酸ナトリウム(10g/L)、及び(d)コーンシロップ(40g/L)+グルタミン酸ナトリウム(10g/L)。表2に示したように、異なった窒素供給源中で培養した場合、突然変異株321−1と2010−0321との成長速度及びDHA含量は対照株のそれらを上回り、その中で株2010−0321がDHA含量において株321−1より優れ、一方株303−11は対照株と比較してより高いDHA含量を示した。
Figure 2014522635
実施例6 異なったpH値の下で培養した対照株と株321−1、2010−0321及び303−11の成長速度及びDHA含量
pH値以外は、培養条件は上記の一般的な条件のものと同一である。
異なったpHの下で培養した対照(未処置)株と3種の突然変異株との成長速度及びDHA含量を評価するために本実施例を実施した(表3)。表3に示したように、株2010−0321及び321−1では、成長速度及びDHAの蓄積は対照株のものよりも高いことを示し、一方突然変異株303−11は対照株と比較して、DHAの蓄積において僅かの利点を示し、成長速度においては利点がないことを示した。
Figure 2014522635
実施例7 50L発酵槽において培養して対照株と株321−1、2010−0321及び303−11との成長速度及びDHA含量
50L発酵槽において培養した対照(未処置)株と株321−1、2010−0321、及び303−11との成長速度及びDHAの蓄積を評価するために実施例7を実施した(図4)。株は上記で説明したような一般的条件下で培養した。対照株と比較して、株321−1では9.5%増加したバイオマス、及び16.7%増加したDHA含量を、それぞれ示した。株2010−0321に関しては、バイオマス及びDHA含量はそれぞれ、6.7%及び48.1%増加した。株303−11については、バイオマスは対照株とほぼ同じであり、DHA含量は僅か7.9%増加した。3種の突然変異株の間で総合的に比較すると、2010−0321が最も優れ、特にDHA含量に関して最も優れていた。
実施例8 生化学的組成における対照株と株2010−0321との間の相違
表4及び表5は、タンパク質、アミノ酸及び脂肪酸の組成を含む生化学的組成における、対照(未処置)株と株2010−0321との間の相違を示した。タンパク質の含量はケルダール法によって決定した。アミノ酸の含量は、アミノ酸分析装置によって定量した。脂肪の含量は脂質分析装置によって分析した。
表4に示したように、株2010−0321でのタンパク質含量(23.8%)は、対照株のもの(22.3%)よりも高かった。継続して、株2010−0321は、大部分のアミノ酸含量に関して対照株よりも高い濃度を示した。
表5に示したように、株2010−0321では脂肪酸の組成が対照株とは顕著に異なった。第1に、株2010−0321ではC16:0含量(8.2%)が対照株のそれ(7.7%)よりも高かった。第2に、2010−0321ではC16:1は存在せず、一方対照株のC16:1含量は1.0%であった。第3に、株2010−0321ではDHA(C22:6)含量は対照株のそれよりも顕著に高かった。
Figure 2014522635
Figure 2014522635
実施例9 対照株と株2010−0321との間における18SrRNA遺伝子の配列の比較
全RNAを溶解法によって試験株から抽出した。cDNAに逆転写した後で、18S RNA遺伝子を順方向プライマー5’−CCAACCTGGTTGATCCTGCCAGTA−3’(配列番号3)及び逆方向プライマー5’−CCTTGTTACGACTTCACCTTCCTCT−3’(配列番号4)で増幅した。単位複製配列(アンプリコン)を回収し、大腸菌(E.coli)DH5α コンピテント細胞を形質転換するために使用した。陽性のコロニーを配列決定用に選択した。対照(未処置)と株2010−0321との18SRNA遺伝子の配列をBlastソフトウエアで整列化及び比較した。結果を図5に示した。
図5には、対照株と株2010−0321との相同性比較のために18SrRNA遺伝子の整列配置を示した。図に示されるように、対照株(配列番号1)の18SrRNA遺伝子は1757bp長さであり、一方株2010−0321(配列番号2)の18SrRNA遺伝子は1751bp長さでありその中の9個の塩基対が変化していた。対照株の18SrRNA遺伝子と株2010−0321の18SrRNA遺伝子との間の%相同性は99%であった。

Claims (17)

  1. 2010−0321として識別され、かつCCTCC M 2011024の寄託参照番号を有して中国典型培養物保蔵センターにおいて寄託されているシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の変異体。
  2. 前記変異体が、未処置のシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株と比較して、増加したDHA含量及び/又は向上した成長速度の特性を有する、請求項1に記載の変異体。
  3. 前記変異体が、未処置のシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株と比較して、異なったタンパク質含量、アミノ酸組成の異なるタンパク質及び/又は異なった脂肪酸組成を有する、請求項1又は2に記載の変異体。
  4. シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の変異体を産生する方法であって、
    前記シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株を紫外線照射に暴露させシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株において突然変異誘導を誘発し、突然変異株を産生すること、
    前記突然変異株をアセチル補酵素Aカルボキシラーゼ阻害剤と接触させること、
    未処置シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株と比較して、増加したDHA含量及び/又は向上した成長速度を有するシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の変異体を選択すること、を含む方法。
  5. 前記アセチル補酵素Aカルボキシラーゼ阻害剤がキザロホップである、請求項4に記載の方法。
  6. 前記変異体が増加したDHA含量及び向上した成長速度を有する、請求項4又は5に記載の方法。
  7. 前記変異体が異なったタンパク質含量、アミノ酸組成の異なるタンパク質及び/又は異なった脂肪酸組成を有する、請求項4〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株が、紫外線照射に約30秒〜約100秒、又は約70秒〜90秒の間で暴露される、請求項4〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記キザロホップが、約10μモル/L〜約90μモル/L、又は約50μモル/L〜約80μモル/Lの範囲内の濃度において使用される、請求項4〜8のいずれか一項に記載の方法。
  10. シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の前記変異体が、2010−0321として識別され、かつCCTCC M 2011024の寄託参照番号を有して中国典型培養物保蔵センターにおいて寄託されている株である、請求項4〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. DHAを産生する方法であって、
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の、又は請求項4〜10のいずれか一項に記載の方法によって産生された、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の変異体を、DHAを産生するためのシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株を培養するのに好適な条件下で培養すること、及び任意選択で
    シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の前記培養された変異体のバイオマス、又はシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の培養媒体からDHAを収集すること、を含む、方法。
  12. 前記条件が、
    約50〜70g/Lの炭素供給源、及び10〜20g/Lの窒素供給源を含む培養媒体、
    約20℃〜約28℃、又は約22℃〜約27℃の培養温度、
    及び/又は
    pH:3〜10、例えば4〜8又は5〜7など、
    を含む、請求項11に記載の方法。
  13. 前記培養媒体が、g/Lで
    グルコースを 50〜70、
    酵母抽出物を 10〜30、
    グルタミン酸ナトリウムを 10〜20
    塩化ナトリウムを 2.4〜4.0、
    にが塩を 3.0〜6.0、
    硫酸アンモニウムを 3.0〜6.0、
    含む、請求項11又は12に記載の方法。
  14. 請求項11〜13のいずれか一項に記載の方法によって産生したバイオマス。
  15. 請求項14に記載の前記バイオマス又は前記バイオマスから抽出されたDHAを含む食品製品であって、前記食品製品が乳児、子供、若者及び成人に食べさせることを意図した製品を含む、又は前記食品製品が乳製品である、食品製品。
  16. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の変異体、又は請求項4〜13のいずれか一項に記載の方法であって、前記変異体により、3〜7日にわたる培養又は5日の培養で産生されたDHAの量が、未処置シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株によって産生されたDHAの量よりも、少なくとも約10、20、25、30、35、40%、又は41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70%高い、変異体又は方法。
  17. 請求項1〜3及び16のいずれか一項に記載の変異体、又は請求項4〜13及び16のいずれか一項に記載の方法であって、3〜7日にわたる培養又は5日の培養で、シゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の前記変異体の前記成長速度が、未処置のシゾキトリウム属(Schizochytrium sp.)株の前記成長速度よりも、少なくとも約3、4、5、6、7、8、9、10%高い、変異体又は方法。
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