JP2015195771A - Protein having leucine acid production activity and use thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a protein having the activity of producing leucine acid from MOA, a transformant in which leucine acid production ability is enhanced, and use thereof.SOLUTION: This invention relates to a transformant that is transformed by the DNA encoding a protein having the activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoate and is enhanced in leucine acid production ability.

Description

本明細書は、ロイシン酸生産活性を有するタンパク質及びその利用に関する。   The present specification relates to a protein having leucine acid production activity and use thereof.

日本酒の香気増強に重要である吟醸香成分としてロイシン酸エチルが知られている。ロイシン酸エチルは、清酒原料である蒸し米中のロイシンを麹菌がロイシン酸(α−ヒドロキシ−イソカプロン酸)へと変換しさらに酵母が作用することで生成することが報告されている。吟醸香は、日本酒の品質に大きく影響する。   Ethyl leucine is known as a ginjo aroma component that is important for enhancing the aroma of sake. It has been reported that ethyl leucineate is produced by conversion of leucine in steamed rice, which is a raw material for sake, into leucine acid (α-hydroxy-isocaproic acid) by the koji mold and further yeast action. Ginjo incense greatly affects the quality of sake.

ロイシン酸エチルの増強については、アスペルギルス属に属する酒造用麹菌をスクリーニングして、ロイシン酸を20ppm以上生産する菌株を求めたことが開示されている(特許文献1)。また、ロイシン酸エチル高生産性サッカロミセス属酵母が開示されている(特許文献2)。   Regarding the enhancement of ethyl leucineate, it is disclosed that strains for brewing sake belonging to the genus Aspergillus were screened to obtain strains producing 20 ppm or more of leucine acid (Patent Document 1). Moreover, ethyl leucineate high productivity Saccharomyces yeast is disclosed (patent document 2).

特開昭63−52875号公報JP-A 63-52875 特開平7−143871号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-143871

しかしながら、これまでは、ロイシン酸への生産経路は明らかではなく、関与する酵素についての知見はなかった。   However, until now, the production route to leucine acid has not been clarified, and there has been no knowledge of the enzyme involved.

本明細書は、ロイシン酸の生産活性を有するタンパク質及びその利用を提供する。   The present specification provides a protein having leucine acid production activity and use thereof.

本発明者らは、麹菌アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae;A. oryzae)におけるロイシン酸の生産経路を以下のように推論した。すなわち、ロイシンから未知の麹菌由来のアミノトランスフェラーゼにより4−メチル−2−オキソペンタン酸(4-methyl-2-oxopentanoic acid;MOA)が生成され、さらに未知のMOAレダクターゼによりMOAが還元されたロイシン酸に変換されると推論した。なお、こうして生成したロイシン酸に対して、その後酵母由来のリパーゼが作用してロイシン酸エチルに変換されるとも推論した。   The present inventors inferred the production pathway of leucine in Aspergillus oryzae (A. oryzae) as follows. That is, 4-methyl-2-oxopentanoic acid (MOA) is produced from leucine by an aminotransferase derived from an unknown gonococcus, and further MOA is reduced by an unknown MOA reductase. Inferred to be converted to It was also inferred that the leucine acid thus produced was then converted to ethyl leucine by the action of a lipase derived from yeast.

また、乳酸菌由来の2−ケト酸デヒドロゲナーゼファミリーに属する酵素がMOAレダクターゼ活性を有することがわかっている。そこで、本発明者らは、乳酸菌由来の2−ケト酸デヒドロゲナーゼに着目し、2−ケト酸デヒドロゲナーゼファミリーに属するタンパク質についてスクリーニングを行い、MOAからロイシン酸を生産するデヒドロゲナーゼを特定した。本明細書の開示によれば、これらの知見に基づき、以下の手段が提供される。   In addition, it has been found that enzymes belonging to the 2-keto acid dehydrogenase family derived from lactic acid bacteria have MOA reductase activity. Therefore, the present inventors focused on 2-keto acid dehydrogenase derived from lactic acid bacteria, screened for proteins belonging to the 2-keto acid dehydrogenase family, and identified a dehydrogenase that produces leucine acid from MOA. According to the disclosure of the present specification, the following means are provided based on these findings.

(1)以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のタンパク質をコードするDNAによって形質転換され、ロイシン酸生産能が増強された形質転換体。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2において1又は2以上のアミノ酸が、置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質
(e)配列番号1で表される塩基配列と80%以上の同一性を有する塩基配列によってコードされるアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(2)前記(a)〜(e)のいずれかに記載のタンパク質は、さらに、配列番号2で表されるアミノ酸配列とアラインメントしたとき、配列番号2で表されるアミノ酸配列において第86位に相当する部位がグリシン(G)であり、第159位〜第164位に相当する部位がGXGXXG(各Xは、それぞれ独立して天然アミノ酸から選択される任意のアミノ酸である。)であり、第242位に相当する部位がアルギニン(R)であり、第271位に相当する部位がグルタミン酸(E)であり、第289位に相当する部位がヒスチジン(H)である、(1)に記載の形質転換体。
(3)前記形質転換体は、真核微生物である、(1)又は(2)に記載の形質転換体。
(4)前記真核微生物は、麹菌である、(3)に記載の形質転換体。
(5)前記麹菌は、Aspergillus oryzaeである、(4)に記載の形質転換体。
(6)前記形質転換体は、原核微生物である、(1)又は(2)に記載の形質転換体。
(7)以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のタンパク質をコードするDNAを保持する、ロイシン酸生産能を増強するための組換えベクター。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2において1又は2以上のアミノ酸が、置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質
(e)配列番号1で表される塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列によってコードされるアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(8)以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のタンパク質をコードするDNAを宿主に導入する工程、を備える、ロイシン酸生産能が増強された形質転換体の生産方法。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2において1又は2以上のアミノ酸が、置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質
(e)配列番号1で表される塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列によってコードされるアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(9)(1)〜(6)のいずれかに記載の形質転換体を、4−メチル−2−オキソペンタン酸が存在しうる条件下で培養する工程を備える、ロイシン酸の生産方法。
(10)(1)〜(6)のいずれかに記載の形質転換体を、4−メチル−2−オキソペンタン酸が存在しうる条件下で培養してロイシン酸を生産する工程と、
前記ロイシン酸をロイシン酸エチルに変換する工程と、
を備える、ロイシン酸エチルの生産方法。
(11)(1)〜(6)のいずれかに記載の形質転換体である麹菌を培養する工程、を備える、麹含有材料の生産方法。
(12)(1)〜(6)のいずれかに記載の形質転換体である麹菌及び酵母を培養する工程、を備える、アルコールの生産方法。
(13)ロイシン高生産性変異体のスクリーニング方法であって、被験変異体につき、以下の(a)〜(e)のいずれかで表されるタンパク質あるいは当該タンパク質をコードするポリヌクレオチドを指標として、ロイシン高生産性変異体をスクリーニングする工程、
を備える、方法。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2において1又は2以上のアミノ酸が、置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質
(e)配列番号1で表される塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列によってコードされるアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(14)ロイシン酸生産酵素のスクリーニング方法であって、2−ケト酸デヒドロゲナーゼ活性を有する被験タンパク質の4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を評価する工程、を備える、スクリーニング方法。
(15)ロイシン酸の生産方法であって、
以下の(a)〜(e)のいずれかで表されるタンパク質を用いて、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する工程、を備える、生産方法。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2において1又は2以上のアミノ酸が、置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質
(e)配列番号1で表される塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列によってコードされるアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(16)ロイシン酸エチルの生産方法であって、以下の(a)〜(e)のいずれかで表されるタンパク質を用いて、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する工程と、前記工程で得られたロイシン酸をロイシン酸エチルにエステル化する工程と、
を備える、生産方法。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2において1又は2以上のアミノ酸が、置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質
(e)配列番号1で表される塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列によってコードされるアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する活性を有するタンパク質
(1) A transformant transformed with a DNA encoding the protein according to any one of the following (a) to (e) and having enhanced leucine acid-producing ability.
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (b) having an amino acid sequence in which one or more amino acids in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted, inserted and / or added; A protein having an activity of producing leucine acid from methyl-2-oxopentanoic acid (c) having an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A protein having an activity of producing leucine acid from oxopentanoic acid (d) a protein encoded by DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (e) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and 80% or more A tamper having an amino acid sequence encoded by an identical nucleotide sequence and having an activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid (2) The protein according to any one of the above (a) to (e) is further aligned with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 in position 86 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. The site corresponding to is glycine (G), and the site corresponding to positions 159 to 164 is GXGXXG (each X is an arbitrary amino acid independently selected from natural amino acids), The site corresponding to position 242 is arginine (R), the site corresponding to position 271 is glutamic acid (E), and the site corresponding to position 289 is histidine (H). Transformant.
(3) The transformant according to (1) or (2), wherein the transformant is a eukaryotic microorganism.
(4) The transformant according to (3), wherein the eukaryotic microorganism is a koji mold.
(5) The transformant according to (4), wherein the koji mold is Aspergillus oryzae.
(6) The transformant according to (1) or (2), wherein the transformant is a prokaryotic microorganism.
(7) A recombinant vector for enhancing the ability to produce leucine acid, which retains a DNA encoding the protein according to any one of (a) to (e) below.
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (b) having an amino acid sequence in which one or more amino acids in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted, inserted and / or added; A protein having an activity of producing leucine acid from methyl-2-oxopentanoic acid (c) having an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A protein having an activity of producing leucine acid from oxopentanoic acid (d) a protein encoded by a DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (e) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and 90% or more A tamper having an amino acid sequence encoded by an identical nucleotide sequence and having an activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid Quality (8) below (a) ~ introducing a DNA encoding the protein of the host to any one of (e) comprises, a method of producing transformant leucine acid-producing ability is enhanced.
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (b) having an amino acid sequence in which one or more amino acids in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted, inserted and / or added; A protein having an activity of producing leucine acid from methyl-2-oxopentanoic acid (c) having an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A protein having an activity of producing leucine acid from oxopentanoic acid (d) a protein encoded by a DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (e) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and 90% or more A tamper having an amino acid sequence encoded by an identical nucleotide sequence and having an activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid The transformant according to any one of the quality (9) (1) to (6), comprising the step of culturing under conditions where the 4-methyl-2-oxo-pentanoic acid may be present, the method of producing leucine acid.
(10) A step of culturing the transformant according to any one of (1) to (6) under conditions where 4-methyl-2-oxopentanoic acid may be present to produce leucine acid,
Converting the leucine acid to ethyl leucine;
A process for producing ethyl leucine.
(11) A method for producing a koji-containing material, comprising a step of culturing koji mold that is the transformant according to any one of (1) to (6).
(12) A method for producing alcohol, comprising a step of culturing koji mold and yeast that are transformants according to any one of (1) to (6).
(13) A screening method for a leucine high productivity mutant, wherein the test mutant is a protein represented by any one of the following (a) to (e) or a polynucleotide encoding the protein: Screening for leucine high productivity mutants,
A method comprising:
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (b) having an amino acid sequence in which one or more amino acids in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted, inserted and / or added; A protein having an activity of producing leucine acid from methyl-2-oxopentanoic acid (c) having an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A protein having an activity of producing leucine acid from oxopentanoic acid (d) a protein encoded by a DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (e) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and 90% or more A tamper having an amino acid sequence encoded by an identical nucleotide sequence and having an activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid (14) A screening method for leucine acid-producing enzyme, comprising the step of evaluating the activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid of a test protein having 2-keto acid dehydrogenase activity, Screening method.
(15) A method for producing leucine acid,
A step of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid using the protein represented by any of the following (a) to (e):
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (b) having an amino acid sequence in which one or more amino acids in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted, inserted and / or added; A protein having an activity of producing leucine acid from methyl-2-oxopentanoic acid (c) having an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A protein having an activity of producing leucine acid from oxopentanoic acid (d) a protein encoded by a DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (e) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and 90% or more A tamper having an amino acid sequence encoded by an identical nucleotide sequence and having an activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid (16) A method for producing ethyl leucine acid, wherein leucine acid is produced from 4-methyl-2-oxopentanoic acid using a protein represented by any of the following (a) to (e): A step of esterifying the leucine acid obtained in the step into ethyl leucineate,
A production method comprising:
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (b) having an amino acid sequence in which one or more amino acids in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted, inserted and / or added; A protein having an activity of producing leucine acid from methyl-2-oxopentanoic acid (c) having an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A protein having an activity of producing leucine acid from oxopentanoic acid (d) a protein encoded by a DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (e) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and 90% or more A tamper having an amino acid sequence encoded by an identical nucleotide sequence and having an activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid Quality

2−ケト酸デヒドロゲナーゼファミリーの分子系統樹を示す。2 shows a molecular phylogenetic tree of the 2-keto acid dehydrogenase family. 2−HADH4についてのSDS―PAGEの結果を示す。The result of SDS-PAGE about 2-HADH4 is shown. 2−HADH4の各基質に対するミカエリス・メンテン定数:K値、最大反応速度:Vmax値、回転数:kcat値の計算結果を示す。The calculation results of Michaelis-Menten constant: K m value, maximum reaction rate: V max value, and rotation speed: k cat value for each substrate of 2-HADH4 are shown. 2−HADH4によるMOAの反応生成物のGCクロマトグラム及び2−HADH4によるMOAの反応生成物のマスフラグメントパターンを示す。The GC chromatogram of the reaction product of MOA by 2-HADH4 and the mass fragment pattern of the reaction product of MOA by 2-HADH4 are shown. 野生株及び2−HADH4遺伝子によって形質転換された形質転換株の電気泳動の結果を示す。The result of the electrophoresis of the wild type strain and the transformed strain transformed with the 2-HADH4 gene is shown. 野生株及び2−HADH4遺伝子によって形質転換された形質転換株のmRNAレベルでの2−HADH4の発現量の比較を示す。The comparison of the expression level of 2-HADH4 in the mRNA level of the wild strain and the transformed strain transformed with the 2-HADH4 gene is shown. 野生株及び2−HADH4遺伝子によって形質転換された形質転換株のロイシン酸生産量の比較を示す。The comparison of the leucine acid production amount of the wild type strain and the transformed strain transformed with the 2-HADH4 gene is shown. ロイシン、MOA又はロイシン酸を培地に添加したときの2−HADH4の発現解析の結果を示す。The result of the expression analysis of 2-HADH4 when leucine, MOA, or leucine acid is added to a culture medium is shown.

本明細書は、MOAからロイシン酸を生産する活性(以下、単にロイシン酸生産活性ともいう。)を有するタンパク質及びその利用に関する。本明細書に開示されるロイシン酸生産活性を有するタンパク質(以下、単に本タンパク質ともいう。)によれば、吟醸香ロイシン酸エチルの原料でもあるロイシン酸ひいてはロイシン酸エチルを遺伝子工学的手法により効率的に生産できる。   The present specification relates to a protein having an activity of producing leucine acid from MOA (hereinafter also simply referred to as leucine acid production activity) and use thereof. According to the protein having leucine acid-producing activity disclosed herein (hereinafter also simply referred to as this protein), leucine and ethyl leucine, which are the raw materials for ginjoka leucine acid, are efficiently obtained by genetic engineering techniques. Can be produced.

例えば、本タンパク質をコードするDNAを利用することで、ロイシン酸生産能が増強された形質転換体を得ることができる。こうした形質転換体や本タンパク質を用いることで、吟醸香成分の原料等として有用なロイシン酸を生産できる。また、形質転換体や生産したロイシン酸自体を利用して、吟醸香成分としてのロイシン酸エチルを効率的に生産することができる。特に、麹菌である形質転換体を日本酒の製造工程に用いることで、吟醸香ロイシン酸エチルの増強された日本酒を製造することができるようになる。   For example, a transformant with enhanced leucine acid-producing ability can be obtained by using DNA encoding this protein. By using such a transformant or the present protein, leucine acid useful as a raw material for the ginjo aroma component can be produced. In addition, by using the transformant or the produced leucine acid itself, ethyl leucineate as a ginjo scent component can be produced efficiently. In particular, by using a transformant, which is a koji mold, in a sake production process, it becomes possible to produce sake with enhanced Ginjoka leucine acid.

また、ロイシン酸は、生体内におけるロイシンの代謝物でもあり、運動後の筋肉疲労や萎縮を抑制することが報告されており(Am J Physiol Endocrinol Metab 305: E416-E428, 2013)、栄養補助成分としても有用である。   Leucic acid is also a metabolite of leucine in vivo and has been reported to suppress muscle fatigue and atrophy after exercise (Am J Physiol Endocrinol Metab 305: E416-E428, 2013). It is also useful.

以下、本明細書の開示に関し、本タンパク質、本タンパク質をコードするDNA、形質転換体とその生産方法、組換えベクター等について順次説明する。   Hereinafter, regarding the disclosure of the present specification, the present protein, DNA encoding the present protein, transformants and production methods thereof, recombinant vectors, and the like will be sequentially described.

(本タンパク質)
本タンパク質は、MOAからロイシン酸を生産する活性(以下、ロイシン酸生産活性ともいう。)を有する。本タンパク質のMOA生産活性は以下の反応を触媒する活性を意味している。
MOA+NADPH→ロイシン酸+NADP+
(This protein)
This protein has an activity of producing leucine acid from MOA (hereinafter also referred to as leucine acid production activity). The MOA production activity of this protein means the activity of catalyzing the following reaction.
MOA + NADPH → Leucic acid + NADP +

本タンパク質の一態様として、配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質が挙げられる。配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質は、A. oryzae由来の2−ヒドロキシ酸デヒドロゲナーゼ(2-hydroxyacid dehydrogenase;2−HADH)であり、2−HADAファミリーを広く探索した結果、GRHPR(グリオキシレートレダクターゼ/ヒドロキシピルビン酸レダクターゼ(GRHPR(glyoxylate reductase/hydroxyl pyruvate reductase))に属するタンパク質から選択されたものである。   One embodiment of this protein is a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. The protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is 2-hydroxyacid dehydrogenase (2-HADH) derived from A. oryzae. As a result of extensive searches for the 2-HADA family, GRHPR (glycol) It is selected from proteins belonging to oxylate reductase / hydroxypyruvate reductase (GRHPR (glyoxylate reductase / hydroxyl pyruvate reductase)).

配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質は、日本酒を始めとして各種の発酵食品に用いられるA. oryzaeに由来するものであるため、本タンパク質として特に有用である。   The protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is particularly useful as the present protein because it is derived from A. oryzae used in various fermented foods including Japanese sake.

本タンパク質の他の態様としては、配列番号2で表されるアミノ酸配列において1又は2以上のアミノ酸が、置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、ロイシン酸生産活性を有するタンパク質が挙げられる。配列番号2で表されるアミノ酸配列に対するアミノ酸の変異、すなわち、置換、欠失、挿入及び付加のうちいずれか1種類であってもよいし、2種類以上が組み合わされていてもよい。また、これらの変異の総数は、特に限定されないが、好ましくは1個以上30個以下であり、より好ましくは1個以上20個以下であり、さらに好ましくは1個以上15個以下であり、より一層好ましくは1個以上10個以下程度である。最も好ましくは1個以上5個以下である。   As another aspect of this protein, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 has an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added, and has leucine acid production activity. The protein which has. Any one of amino acid mutations relative to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, ie, substitution, deletion, insertion and addition may be used, or two or more may be combined. Further, the total number of these mutations is not particularly limited, but is preferably 1 or more and 30 or less, more preferably 1 or more and 20 or less, and further preferably 1 or more and 15 or less, more More preferably, it is about 1 or more and 10 or less. Most preferably, it is 1 or more and 5 or less.

アミノ酸置換の例としては、保存的置換が好ましく、具体的には以下のグループ内での置換が挙げられる。(グリシン、アラニン)(バリン、イソロイシン、ロイシン)(アスパラギン酸、グルタミン酸)(アスパラギン、グルタミン)(セリン、トレオニン)(リジン、アルギニン)(フェニルアラニン、チロシン)。   As an example of amino acid substitution, conservative substitution is preferable, and specific examples include substitution within the following groups. (Glycine, alanine) (valine, isoleucine, leucine) (aspartic acid, glutamic acid) (asparagine, glutamine) (serine, threonine) (lysine, arginine) (phenylalanine, tyrosine).

ロイシン酸生産活性は、例えば、以下のように評価することができる。対象となるタンパク質に、基質としてMOA及び補酵素としてNADPHを添加して、還元反応によって生成するロイシン酸及び/又はNADP+を測定するか、あるいは、NADPHの減少量を測定することによって、ロイシン酸生産活性を測定することができる。好ましくは、NADPHの減少量を、可視吸光法によって測定する。NADPHの減少量を測定し酵素活性を測定することは当業者において周知の手法である。 Leucic acid production activity can be evaluated as follows, for example. By adding MOA as a substrate and NADPH as a coenzyme to the protein of interest and measuring leucine acid and / or NADP + produced by the reduction reaction, or by measuring the decrease in NADPH, leucine acid Productive activity can be measured. Preferably, the decrease amount of NADPH is measured by a visible light absorption method. Measuring the amount of NADPH decrease and measuring enzyme activity is a technique well known to those skilled in the art.

なお、「ロイシン酸生産活性を有する」とは、ロイシン酸生産活性を有していれば足り、その程度は問わない。好ましくは、配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質のロイシン酸生産活性の50%以上であり、より好ましくは60%以上であり、さらに好ましくは70%以上であり、より一層好ましくは80%以上であり、さらに一層好ましくは90%以上であり、より好ましくは95%以上であり、最も好ましくは100%以上である。   The phrase “having leucine acid production activity” is sufficient if it has leucine acid production activity, and the degree thereof is not limited. Preferably, it is 50% or more of the leucine acid production activity of the protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, more preferably 60% or more, still more preferably 70% or more, and still more preferably 80%. % Or more, still more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and most preferably 100% or more.

本タンパク質のさらに他の態様は、配列番号2で表されるアミノ酸配列と80%以上の同一性を有し、ロイシン酸生産活性を有するタンパク質が挙げられる。より好ましくは同一性は85%以上であり、さらに90%以上であり、より一層好ましくは95%以上であり、さらに一層好ましくは96%以上であり、一層好ましくは97%以上であり、より一層好ましくは98%以上であり、さらに一層好ましくは99%以上である。   Still another embodiment of the present protein includes a protein having 80% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and having leucine acid production activity. More preferably, the identity is 85% or more, further 90% or more, still more preferably 95% or more, still more preferably 96% or more, still more preferably 97% or more, and much more. Preferably it is 98% or more, More preferably, it is 99% or more.

本明細書において同一性又は類似性とは、当該技術分野で知られているとおり、配列を比較することにより決定される、2以上のタンパク質あるいは2以上のポリヌクレオチドの間の関係である。当該技術分野で“同一性”とは、タンパク質またはポリヌクレオチド配列の間のアラインメントによって、あるいは場合によっては、一続きのそのような配列間のアラインメントによって決定されるような、タンパク質またはポリヌクレオチド配列の間の配列不変性の程度を意味する。また、類似性とは、タンパク質またはポリヌクレオチド配列の間のアラインメントによって、あるいは場合によっては、一続きの部分的な配列間のアラインメントによって決定されるような、タンパク質またはポリヌクレオチド配列の間の相関性の程度を意味する。より具体的には、配列の同一性と保存性(配列中の特定アミノ酸又は配列における物理化学特性を維持する置換)によって決定される。なお、類似性は、後述するBLASTの配列相同性検索結果においてSimilarityと称される。同一性及び類似性を決定する方法は、対比する配列間で最も長くアラインメントするように設計される方法であることが好ましい。同一性及び類似性を決定するための方法は、公衆に利用可能なプログラムとして提供されている。例えば、AltschulらによるBLAST (Basic Local Alignment Search Tool) プログラム(たとえば、Altschul SF, Gish W, Miller W, Myers EW, Lipman DJ., J. Mol. Biol., 215: p403-410 (1990), Altschyl SF, Madden TL, Schaffer AA, Zhang J, Miller W, Lipman DJ., Nucleic Acids Res. 25: p3389-3402 (1997))を利用し決定することができる。BLASTのようなソフトウェアを用いる場合の条件は、特に限定するものではないが、デフォルト値を用いるのが好ましい。   As used herein, identity or similarity is a relationship between two or more proteins or two or more polynucleotides determined by comparing sequences, as is known in the art. “Identity” in the art refers to a protein or polynucleotide sequence as determined by alignment between protein or polynucleotide sequences, or in some cases by alignment between a series of such sequences. Means the degree of sequence invariance between. Similarity is also the correlation between protein or polynucleotide sequences, as determined by alignment between protein or polynucleotide sequences, or in some cases by alignment between a series of partial sequences. Means the degree of More specifically, it is determined by sequence identity and conservation (substitutions that maintain specific amino acids in the sequence or physicochemical properties in the sequence). The similarity is referred to as “Similarity” in the sequence homology search result of BLAST described later. The method for determining identity and similarity is preferably a method designed to align the longest between the sequences to be compared. Methods for determining identity and similarity are provided as programs available to the public. For example, BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) program by Altschul et al. (Eg Altschul SF, Gish W, Miller W, Myers EW, Lipman DJ., J. Mol. Biol., 215: p403-410 (1990), Altschyl SF, Madden TL, Schaffer AA, Zhang J, Miller W, Lipman DJ., Nucleic Acids Res. 25: p3389-3402 (1997)). The conditions for using software such as BLAST are not particularly limited, but it is preferable to use default values.

本タンパク質は、また、配列番号2で表されるアミノ酸配列とアラインメントしたとき、配列番号2で表されるアミノ酸配列において第86位に相当する部位がグリシン(G)であり、第159位〜第164位に相当する部位がGXGXXG(各Xは、それぞれ独立して天然アミノ酸から選択される任意のアミノ酸である。)であり、第242位に相当する部位がアルギニン(R)であり、第271位に相当する部位がグルタミン酸(E)であり、第289位に相当する部位がヒスチジン(H)であることが好ましい。第159位〜164位に相当する部位は、NAD結合モチーフとして知られ、2−HADHに広く保存されているモチーフである。また、他の特定部位のアミノ酸は、基質結合部位等として、2−HADHに広く保存されているアミノ酸である。これらのアミノ酸及びモチーフを備えることで、2−HADHとしての活性を有することができる。アラインメントについては既に説明したように実施することができる。   In the present protein, when aligned with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, the site corresponding to position 86 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is glycine (G), and positions 159 to The site corresponding to position 164 is GXGXXXG (each X is an arbitrary amino acid independently selected from natural amino acids), the site corresponding to position 242 is arginine (R), and 271 The site corresponding to the position is preferably glutamic acid (E), and the site corresponding to position 289 is preferably histidine (H). Sites corresponding to positions 159 to 164 are known as NAD binding motifs and are motifs that are widely conserved in 2-HADH. In addition, amino acids at other specific sites are amino acids that are widely conserved in 2-HADH as substrate binding sites and the like. By having these amino acids and motifs, it can have activity as 2-HADH. The alignment can be performed as described above.

本タンパク質は、また、配列番号1で表される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質でもある。配列番号1で表される塩基配列はA. oryzae由来の2−HADHをコードする。さらに本タンパク質の他の一態様として、配列番号1で表される塩基配列と80%以上の同一性を有する塩基配列によってコードされるアミノ酸配列を有し、ロイシン酸生産活性を有するタンパク質が挙げられる。より好ましくは同一性は85%以上であり、さらに90%以上であり、より一層好ましくは95%以上であり、さらに一層好ましくは96%以上であり、一層好ましくは97%以上であり、より一層好ましくは98%以上であり、さらに一層好ましくは99%以上である。   This protein is also a protein encoded by DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1. The base sequence represented by SEQ ID NO: 1 encodes 2-HADH derived from A. oryzae. Furthermore, as another aspect of the present protein, a protein having an amino acid sequence encoded by a base sequence having 80% or more identity with the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and having leucine acid production activity can be mentioned. . More preferably, the identity is 85% or more, further 90% or more, still more preferably 95% or more, still more preferably 96% or more, still more preferably 97% or more, and much more. Preferably it is 98% or more, More preferably, it is 99% or more.

配列番号2で表されるアミノ酸配列と一定以上の同一性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質又は配列番号1で表される塩基配列と一定以上の同一性を有する塩基配列によってコードされるアミノ酸配列を有するタンパク質として、例えば、Aspergillus flavus由来のタンパク質(アクセッション番号:XP_001826015)、Aspergillus clavatus由来のタンパク質(アクセッション番号XP_001268820)、Aspergillus fumigattus 由来のタンパク質(アクセッション番号:XP_752810)Aspergillus terreus由来の(アクセッション番号:XP_001210726)、Aspergillus nidulans由来のタンパク質(アクセッション番号:XP_658379)が挙げられる。   A protein having an amino acid sequence having a certain identity or higher with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence encoded by a base sequence having a certain identity or more with the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 As the protein, for example, a protein derived from Aspergillus flavus (accession number: XP_001826015), a protein derived from Aspergillus clavatus (accession number XP_001268820), a protein derived from Aspergillus fumigattus (accession number: XP_752810) (accession number) : XP_001210726), proteins derived from Aspergillus nidulans (accession number: XP_658379).

本タンパク質は、例えば、アミノ酸配列情報や後述する塩基配列情報に基づいて化学的にあるいは遺伝子工学的に合成することができる。当業者であれば、配列情報に基づいてタンパク質を取得することができる。   This protein can be synthesized chemically or genetically engineered based on, for example, amino acid sequence information or base sequence information described later. A person skilled in the art can obtain a protein based on the sequence information.

また、上記各種態様のタンパク質をコードするDNA(以下、本DNAという。)は、例えば、配列番号1で表される塩基配列に基づいて設計したプライマーを用いて、麹菌等から抽出したDNA、各種cDNAライブラリ又はゲノムDNAライブラリ等由来の核酸を鋳型としたPCR増幅を行うことにより、核酸断片として得ることができる。また、上記ライブラリ等由来の核酸を鋳型とし、本DNAの一部であるDNA断片をプローブとしてハイブリダイゼーションを行うことにより、核酸断片として得ることができる。あるいは本DNAは、化学合成法等の当技術分野で公知の各種の核酸配列合成法によって、核酸断片として合成してもよい。   In addition, DNAs encoding the proteins of the above various aspects (hereinafter referred to as the present DNA) include, for example, DNA extracted from Aspergillus or the like using primers designed based on the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, A nucleic acid fragment can be obtained by performing PCR amplification using a nucleic acid derived from a cDNA library or a genomic DNA library as a template. Moreover, it can obtain as a nucleic acid fragment by performing hybridization using a nucleic acid derived from the above-mentioned library or the like as a template and a DNA fragment which is a part of the present DNA as a probe. Alternatively, the present DNA may be synthesized as a nucleic acid fragment by various nucleic acid sequence synthesis methods known in the art such as chemical synthesis methods.

また、本DNAは、例えば、配列番号2で表されるアミノ酸の配列をコードするDNA(例えば、配列番号1で表される塩基配列からなる)を、慣用の突然変異誘発法、部位特異的変異法、エラープローンPCRを用いた分子進化的手法等によって改変することによって取得することができる。このような手法としては、Kunkel法又はGapped duplex法等の公知手法又はこれに準ずる方法が挙げられ、例えば部位特異的突然変異誘発法を利用した変異導入用キット(例えばMutant-K(TAKARA社製)やMutant-G(TAKARA社製))などを用いて、あるいは、TAKARA社のLA PCR in vitro Mutagenesisシリーズキットを用いて変異が導入される。   In addition, the present DNA is obtained by, for example, converting a DNA encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (for example, comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1) into a conventional mutagenesis method or site-specific mutation. It can be obtained by modification by a molecular evolution method using a method, error-prone PCR, or the like. As such a technique, a known technique such as the Kunkel method or the Gapped duplex method or a method similar thereto can be mentioned. For example, a mutation introduction kit using site-directed mutagenesis (for example, Mutant-K (manufactured by TAKARA) ) Or Mutant-G (manufactured by TAKARA)) or the like, or a TAKARA LA PCR in vitro Mutagenesis series kit.

そのほか、当業者であれば、Molecular Cloning(Sambrook, J. et al., Molecular Cloning :a Laboratory Manual 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, 10 Skyline Drive Plainview, NY (1989))等を参照することにより、例えば、配列番号1又は2等の公知配列に基づいて、本DNAを取得することができる。   In addition, those skilled in the art should refer to Molecular Cloning (Sambrook, J. et al., Molecular Cloning: a Laboratory Manual 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, 10 Skyline Drive Plainview, NY (1989)). Thus, for example, the present DNA can be obtained based on a known sequence such as SEQ ID NO: 1 or 2.

なお、配列番号2で表されるアミノ酸配列又は当該アミノ酸配列と上記のように一定の関連性のあるアミノ酸配列をコードする塩基配列は、遺伝暗号の縮重に従い、タンパク質のアミノ酸配列を変えることなく所定のアミノ酸配列をコードする塩基配列の少なくとも1つの塩基を他の種類の塩基に置換することができる。従って、本DNAは、遺伝暗号の縮重に基づく置換によって変換された塩基配列をコードするDNAも包含する。   Note that the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or the base sequence encoding the amino acid sequence having a certain relationship with the amino acid sequence as described above does not change the amino acid sequence of the protein in accordance with the degeneracy of the genetic code. At least one base of a base sequence encoding a predetermined amino acid sequence can be substituted with another kind of base. Therefore, this DNA also includes DNA encoding a base sequence converted by substitution based on the degeneracy of the genetic code.

(形質転換体)
本明細書で開示する形質転換体(以下、本形質転換体という。)の一態様は、本タンパク質をコードするDNAによって形質転換された細胞である。本形質転換体は、本タンパク質を生産供給源として有用であるほか、ロイシン又はMOAの存在下でのロイシン酸の生産体として有用である。さらに、ロイシン酸エチルの生産材料としても有用である。
(Transformant)
One aspect of the transformant disclosed herein (hereinafter referred to as the present transformant) is a cell transformed with a DNA encoding this protein. This transformant is useful not only as a production source of this protein, but also as a leucine acid producer in the presence of leucine or MOA. Furthermore, it is also useful as a production material for ethyl leucineate.

(宿主)
本形質転換体の宿主は、本タンパク質を発現可能な宿主細胞であればよく、その種類を限定しない。本形質転換体は、例えば、真核微生物であっても、原核微生物であってもよいが、好ましくは真核微生物である。原核微生物として、大腸菌(Escherichia coli)等の細菌、ストレプトマイセス(Streptomyces)等の放線菌、ミクロシスティス(Microcystis aeruginosa)等のラン藻等が挙げられる。
(Host)
The host of this transformant should just be a host cell which can express this protein, and the kind is not limited. The transformant may be, for example, a eukaryotic microorganism or a prokaryotic microorganism, but is preferably a eukaryotic microorganism. Examples of prokaryotic microorganisms include bacteria such as Escherichia coli, actinomycetes such as Streptomyces, and cyanobacteria such as Microcystis aeruginosa.

真核微生物としては、麹菌、酵母、菌類、藻類等が挙げられる。好ましくは酵母及び麹菌である。麹菌としては、A. oryzae、アスペルギルス・アキュリータス(Aspergillus aculeatus)、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、アスペルギルス・ニジュランス(Aspergillus nidulans)、アスペルギルス・ソーヤ(Aspergillus soya)、アスペルギルス・カワチ(Aspergillus kawachii)、アスペルギルス・アワモリ(Aspergillus awamori)、アスペルギルス・サイトイ(Aspergillus saitoi)等が挙げられる。   Examples of eukaryotic microorganisms include koji molds, yeasts, fungi, and algae. Yeast and bacilli are preferred. Aspergillus oryzae, Aspergillus aculeatus, Aspergillus niger, Aspergillus nidulans, Aspergillus soya, Aspergillus kawai, Aspergillus kawai Examples thereof include Aspergillus awamori and Aspergillus saitoi.

真核微生物としては、日本酒等に生産等の発酵に汎用される麹菌、なかでも、A. oryzaeが好ましい。これらの宿主からは、本DNAを取得することができ、本DNAを本真核微生物に発現増強可能に導入することで、産業上より有用な麹菌を得ることができる。また、A. oryzaeなどの麹菌は、ロイシンからMOAを生産する能力を備えるため、麹菌である本形質転換体は、それを米由来の原料を用いて培養することで、ロイシン酸を生産することができる。また、本タンパク質は、A. oryzae由来であるため、A. oryzaeに導入することでセルフクローニングとなり有意義である。   As the eukaryotic microorganism, A. oryzae is preferable, particularly a koji mold commonly used for fermentation such as sake. From these hosts, the present DNA can be obtained, and industrially more useful koji molds can be obtained by introducing the present DNA into the eukaryotic microorganism so as to enhance expression. In addition, gonococci such as A. oryzae have the ability to produce MOA from leucine, so this transformant, which is a gonococcus, produces leucine acid by culturing it using rice-derived materials. Can do. In addition, since this protein is derived from A. oryzae, it is self-cloning when introduced into A. oryzae, which is significant.

酵母としては、サッカロマイセス・セレビジエ(Saccharomyces cerevisiae)等のサッカロマイセス属の酵母、シゾサッカロマイセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)等のシゾサッカロマイセス属の酵母、キャンディダ・シェハーテ(Candida shehatae)等のキャンディダ属の酵母、ピヒア・スティピティス(Pichia stipitis)等のピヒア属の酵母、ハンセヌラ(Hansenula)属の酵母、トリコスポロン(Trichosporon)属の酵母、ブレタノマイセス(Brettanomyces)属の酵母、パチソレン(Pachysolen)属の酵母、ヤマダジマ(Yamadazyma)属の酵母、クルイベロマイセス・マーキシアヌス(Kluyveromyces marxianus)、クルイベロマイセス・ラクティス(Kluveromyces lactis)等のクルイベロマイセス属の酵母が挙げられる。なかでも、工業的利用性等の観点から及び日本酒等の発酵に汎用される観点から、サッカロマイセス属酵母が好ましい。なかでも、サッカロマイセス・セレビジエが好ましい。S. cerevisiae等の酵母は、ロイシン酸を吟醸香成分であるロイシン酸エチルに変換することができる。したがって、酵母にロイシン酸生産能を付与することで、少なくとも酵母は、MOAからロイシン酸を合成し、ひいてはロイシン酸エチルを合成できるようになる。   Examples of yeast include yeasts of the genus Saccharomyces cerevisiae such as Saccharomyces cerevisiae, yeasts of the genus Schizosaccharomyces pombe such as Schizosaccharomyces pombe, and genus Candida such as Candida shehatae. Yeast, yeast of the genus Pichia such as Pichia stipitis, yeast of the genus Hansenula, yeast of the genus Trichosporon, yeast of the genus Brettanomyces, yeast of the genus Pachysolen, Yamadajima ( Examples include yeasts of the genus Yamadazyma, yeasts of the genus Kluyveromyces such as Kluyveromyces marxianus and Kluveromyces lactis. Of these, Saccharomyces yeasts are preferred from the viewpoints of industrial availability and the like, and from the viewpoint of being widely used for fermentation of sake and the like. Of these, Saccharomyces cerevisiae is preferable. Yeasts such as S. cerevisiae can convert leucine acid to leuco acid ethyl leucine, which is a ginjo fragrance component. Therefore, by imparting the ability to produce leucine acid to yeast, at least the yeast can synthesize leucine acid from MOA and, by extension, ethyl leucine acid.

本形質転換体は、本DNAを発現可能に保持していればよく、その保持形態は特に問わない。本DNAは、宿主ゲノム外に保持されていてもよいが、好ましくは宿主ゲノム上に保持されている。本DNAは、誘導発現可能に備えられていてもよいし、構成発現可能に備えられていてもよいが、本タンパク質の生産増強及びロイシン酸生産能の増強の観点からは、好ましくは構成発現可能に備えられている。   The present transformant is not particularly limited as long as it retains the present DNA so that it can be expressed. The present DNA may be retained outside the host genome, but is preferably retained on the host genome. The present DNA may be provided so that it can be inducibly expressed, or may be provided so that it can be constitutively expressed. However, from the viewpoint of enhancing the production of this protein and the ability to produce leucine acid, preferably it can be expressed constitutively Is provided.

本形質転換体は、ロイシン生産能が増強されていることが好ましい。ロイシン生産能が増強されているとは、新たにロイシン生産能が付与された場合のほか、本来的に備えていたロイシン生産能が増強された場合の双方を含んでいる。例えば、A. oryzae等の形質転換体においては、その野生株に比べて、例えば、10倍以上、より好ましくは30倍以上、さらに好ましくは50倍以上、より好ましくは70倍以上、さらに好ましくは90倍以上、より好ましくは100倍以上のロイシン生産能を有している。   The transformant preferably has enhanced leucine production ability. The fact that the leucine production ability is enhanced includes both the case where the leucine production ability is newly imparted and the case where the originally provided leucine production ability is enhanced. For example, in transformants such as A. oryzae, for example, 10 times or more, more preferably 30 times or more, still more preferably 50 times or more, more preferably 70 times or more, and more preferably, compared to the wild type. It has a leucine producing ability of 90 times or more, more preferably 100 times or more.

本形質転換体のロイシン酸生産能は、例えば、本形質転換体による本DNAの転写産物(mRNA)や翻訳産物(タンパク質)のほか、ロイシン酸生産量等に基づいて評価することができる。   The ability of this transformant to produce leucine acid can be evaluated based on, for example, the amount of leucine acid produced in addition to the transcription product (mRNA) and translation product (protein) of the present DNA by the transformant.

(組換えベクター)
本明細書で開示する組換えベクター(以下、本ベクターという。)は、本タンパク質をコードするDNAを保持することができる。本組換えベクターは、本DNAを発現させてロイシン酸生産能を増強するための発現ベクターでもある。組換えベクター及びその構築方法は、当業者において周知であって、モレキュラークローニング第3版、カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー等に開示されている。なお、ベクターの形態は、使用形態に応じて様々な形態を採ることができる。例えば、DNA断片の形態を採ることができるほか、プラスミドの形態を採ることもできる。
(Recombinant vector)
The recombinant vector disclosed herein (hereinafter referred to as the present vector) can retain the DNA encoding the protein. The present recombinant vector is also an expression vector for enhancing the ability to produce leucine acid by expressing the present DNA. Recombinant vectors and their construction methods are well known to those skilled in the art and are disclosed in Molecular Cloning 3rd Edition, Current Protocols in Molecular Biology and the like. In addition, the form of a vector can take various forms according to a usage form. For example, it can take the form of a DNA fragment, and can also take the form of a plasmid.

本ベクターは、宿主に応じ、また、ベクター媒体に応じた種々の要素のほか、本DNAを発現可能とするための公知の必要な要素を備えることができる。すなわち、プロモーター、ターミネーター等の各種調節領域のほか、宿主ゲノムに導入する場合には、相同組換え領域等を備えることができる。また、組換え体を選別するためマーカー遺伝子を備えることができる。   This vector can be provided with various necessary elements depending on the host and known necessary elements for enabling expression of the present DNA in addition to various elements depending on the vector medium. That is, in addition to various regulatory regions such as promoters and terminators, homologous recombination regions and the like can be provided when introduced into the host genome. In addition, a marker gene can be provided to select recombinants.

本ベクターにおいて使用されるプロモーターとしては、特に限定されないで、宿主及びその発現形態に応じて適宜公知のプロモーターから選択して用いることができる。例えば、宿主が麹菌である場合では、tef1プロモーター、エノラーゼプロモーター、ADH1プロモーター、ホスホグリセレートキナーゼ(PGK)プロモーター、α−アミラーゼプロモーター、グルコアミラーゼプロモーター、セルラーゼプロモーター、セロビオハイドラーゼプロモーター、アセトアミダーゼプロモーター等のプロモーター等を用いることができる。ロイシン生産能の増強のためには、好ましくは制御下の遺伝子を構成的に発現させることができるプロモーターを用いる。   The promoter used in the vector is not particularly limited, and can be appropriately selected from known promoters depending on the host and the expression form. For example, when the host is Neisseria gonorrhoeae, the tef1 promoter, enolase promoter, ADH1 promoter, phosphoglycerate kinase (PGK) promoter, α-amylase promoter, glucoamylase promoter, cellulase promoter, cellobiohydrase promoter, acetamidase promoter, etc. Or the like can be used. In order to enhance leucine production ability, a promoter capable of constitutively expressing a gene under control is preferably used.

(本形質転換体の生産方法)
本形質転換体の生産方法は、本DNAを宿主に導入する工程を備えることができる。具体的には、本ベクターを宿主に導入して形質転換させるようにする。本形質転換体の生産方法においては、既に説明したベクター及び宿主の各種態様を適用できる。形質転換体の作製方法自体は、当業者において周知であり、当業者であれば、宿主の種類に応じて、上述の成書等を適宜参照することで当該工程を実施できる。典型的には、従来公知の各種方法、例えば、トランスフォーメーション法や、トランスフェクション法、接合法、プロトプラスト法、エレクトロポレーション法、リポフェクション法、酢酸リチウム法等を用いることができる。
(Production method of this transformant)
The production method of the present transformant can include a step of introducing the present DNA into a host. Specifically, this vector is introduced into a host and transformed. In the method for producing the transformant, various aspects of the vector and the host described above can be applied. Methods for producing transformants themselves are well known to those skilled in the art, and those skilled in the art can implement this step by appropriately referring to the above-mentioned documents and the like according to the type of host. Typically, various conventionally known methods such as transformation method, transfection method, conjugation method, protoplast method, electroporation method, lipofection method, lithium acetate method and the like can be used.

(ロイシン酸の生産方法)
本明細書で開示するロイシン酸の生産方法は、MOAが基質として存在しうる条件下で本形質転換体を培養する工程を備えることができる。本生産方法によれば、本形質転換体のロイシン酸生産能によって、ロイシン酸の生産量を増加させることができる。ロイシン酸は、それ自体有用であるほか、ロイシン酸エチルの原料とすることができるため有用である。
(Leucic acid production method)
The method for producing leucine acid disclosed in the present specification can include a step of culturing the transformant under conditions where MOA can exist as a substrate. According to this production method, the production amount of leucine acid can be increased by the ability of this transformant to produce leucine acid. Leucic acid is useful in itself and can be used as a raw material for ethyl leucineate.

培養工程は、本形質転換体の宿主の種類に応じて適宜設定することができる。本形質転換体が麹菌である場合には、麹菌は、培地中のタンパク質等を原料してロイシンを生産し、さらにMOAを経てロイシン酸を生産できると考えられるため、例えば、日本酒の製造工程に準じて米などタンパク質を含有する原料等を適宜用いて培養することでロイシン酸を生産させることができる。   The culture process can be appropriately set according to the type of host of the transformant. When this transformant is koji mold, koji mold is considered to be able to produce leucine from the protein in the medium as a raw material and further produce leucine acid via MOA. Accordingly, leucine acid can be produced by culturing appropriately using a raw material containing protein such as rice.

また、形質転換体が、酵母など麹菌以外の場合にあっては、麹菌あるいは麹菌と同様にロイシンからMOAを生産することができる微生物と共培養することができる。また、形質転換体の培地として本タンパク質の基質となるMOAを含むか、麹菌あるいはこれに類する微生物の培養上清を含むようにしてもよい。   When the transformant is other than koji molds such as yeast, it can be co-cultured with a microorganism capable of producing MOA from leucine in the same manner as koji molds or koji molds. Further, the transformant medium may contain MOA as a substrate for this protein, or may contain a culture supernatant of Neisseria gonorrhoeae or similar microorganisms.

なお、本形質転換体が麹菌である場合やそうでない場合も含め、効率的なロイシン酸の生産には、必要に応じて、ロイシンをアミノ酸として含有するタンパク質(ポリペプチド)を含む発酵用原料や、培地にロイシン及び/又はMOAを含めることが好ましい。   Whether the transformant is a koji mold or not, for efficient production of leucine acid, if necessary, a fermentation raw material containing a protein (polypeptide) containing leucine as an amino acid, Preferably, the medium contains leucine and / or MOA.

培養工程は、宿主を考慮して適切な条件で行うことができる。培養は、静置培養、振盪培養または通気攪拌培養等を用いることができる。通気条件は、嫌気条件下、微好気条件下及び好気条件等、適宜選択することができる。例えば、宿主が麹菌、産膜酵母等の好気性菌であれば、好気条件を選択することができる。培養温度も、特に限定しないが、25℃以上55℃以下の範囲とすることができる。例えば、宿主が麹菌、酵母等であれば、20℃以上40℃以下、より好ましくは25℃以上35℃以下を選択することができる。また、培養時間も必要に応じて設定されるが、6時間以上150時間以下程度とすることができる。例えば、宿主が麹菌であれば、培養時間を24時間以上120時間以下とすることができる。また、pHの調整は、無機あるいは有機酸、アルカリ溶液等を用いて行うことができる。例えば、宿主が麹菌、酵母等であれば、4.0以上8.0以下とすることができる。培養中は、必要に応じてアンピシリン、テトラサイクリンなどの抗生物質を培地に添加することができる。なお、培養工程終了後、培養液から微生物を除去してロイシン酸含有画分を回収する工程、さらにこれを濃縮する工程を実施してもよい。   The culture step can be performed under appropriate conditions in consideration of the host. The culture can be stationary culture, shaking culture, aeration-agitation culture, or the like. The aeration conditions can be appropriately selected from anaerobic conditions, microaerobic conditions, aerobic conditions, and the like. For example, if the host is an aerobic bacterium such as Neisseria gonorrhoeae or membrane-producing yeast, aerobic conditions can be selected. The culture temperature is not particularly limited, and can be in the range of 25 ° C. to 55 ° C. For example, if the host is a koji mold, yeast or the like, it can be selected from 20 ° C. to 40 ° C., more preferably from 25 ° C. to 35 ° C. Moreover, although culture | cultivation time is also set as needed, it can be set as about 6 hours or more and 150 hours or less. For example, if the host is a koji mold, the culture time can be 24 hours or more and 120 hours or less. The pH can be adjusted using an inorganic or organic acid, an alkaline solution, or the like. For example, if the host is gonococcus, yeast or the like, it can be 4.0 or more and 8.0 or less. During the culture, antibiotics such as ampicillin and tetracycline can be added to the medium as necessary. In addition, after completion | finish of a culture | cultivation process, you may implement the process which removes microorganisms from a culture solution, collect | recovers a leucine-acid containing fraction, and also concentrates this.

本明細書で開示するロイシン酸の生産方法は、培養工程としてではなく、本タンパク質を用いて、MOAが基質として存在しうる条件下でMOAからロイシン酸を生産する工程を備えるものであってもよい。この工程を、先に説明した本形質転換体を培養してロイシン酸を生産する工程と組み合わせて同時に行ってもよい。すなわち、本形質転換体でMOAからロイシン酸を生産しつつ、培地中で本タンパク質を用いてMOAからロイシン酸を生産してもよい。   The production method of leucine acid disclosed in the present specification may include a step of producing leucine acid from MOA under conditions where MOA can exist as a substrate, using the present protein, not as a culture step. Good. You may perform this process simultaneously with the process of culture | cultivating this transformant demonstrated previously and producing a leucine acid. That is, leucine acid may be produced from MOA using this protein in a medium while producing leucine acid from MOA in the present transformant.

この生産工程では、任意の方法で取得した本タンパク質を基質であるMOAに作用させることができる。本タンパク質は、野生型のA. oryzaeから抽出されてもよいし、本形質転換体から取得してもよい。基質としてのMOAは、MOAとして添加されることが好ましい。本生産工程では、本タンパク質の至適条件下でロイシン酸を生産することが好ましい。こうした条件としては、例えば、pHについては、例えば、4.0以上8.0以下とすることができる。温度については、例えば、20℃以上40℃以下、より好ましくは25℃以上35℃以下とすることができる。塩濃度については、0.6質量%以上0.9質量%以下とすることができる。   In this production process, the present protein obtained by any method can be allowed to act on MOA as a substrate. This protein may be extracted from wild-type A. oryzae or obtained from this transformant. MOA as a substrate is preferably added as MOA. In this production process, it is preferable to produce leucine acid under the optimum conditions of this protein. As such conditions, for example, the pH can be set to 4.0 or more and 8.0 or less, for example. About temperature, it can be 20 degreeC or more and 40 degrees C or less, for example, More preferably, it can be 25 degreeC or more and 35 degrees C or less. About salt concentration, it can be 0.6 mass% or more and 0.9 mass% or less.

(ロイシン酸エチルの生産方法)
本明細書で開示するロイシン酸エチルの生産方法は、MOAからロイシン酸を生産する工程と、ロイシン酸をロイシン酸エチルに変換する工程と、を備えることができる。本生産方法によれば、本形質転換体によってロイシン酸を効率的に変換してロイシン酸エチルを得ることができる。ロイシン酸エチルは、日本酒の吟醸香成分として有用である。
(Method for producing ethyl leucineate)
The production method of ethyl leucine disclosed in the present specification can comprise a step of producing leucine acid from MOA and a step of converting leucine acid into ethyl leucineate. According to this production method, ethyl leucine can be obtained by efficiently converting leucine with this transformant. Ethyl leucine is useful as a ginjo aroma component for sake.

ロイシン酸の生産工程は、既に説明したように、MOAが基質として存在しうる条件下で本形質転換体を培養する工程であってもよいし、また、微生物によらずにMOAが基質として存在しうる条件下で本タンパク質を作用させる工程であってもよいし、これらの組合せであってもよい。なお、ロイシン酸エチルの生産を意図する場合であっても、効率的なロイシン酸エチルの生産には、必要に応じて培地にロイシン及び/又はMOAを含めることが好ましい。   As described above, the leucine acid production process may be a process of culturing the present transformant under conditions where MOA can exist as a substrate, and MOA exists as a substrate regardless of the microorganism. It may be a step of allowing the present protein to act under possible conditions, or a combination thereof. In addition, even when production of ethyl leucine is intended, it is preferable to include leucine and / or MOA in the medium as necessary for efficient production of ethyl leucine.

ロイシン酸をロイシン酸エチルに変換する工程は、ロイシン酸生産工程で得られたロイシン酸の存在下で当該変換反応を触媒可能なエステラーゼやリパーゼを発現する酵母等の微生物を培養する工程であってもよいし、微生物によらずにこれら酵素が作用可能な条件下で接触させる工程でもよいし、これらの組合せであってもよい。また、微生物が発現するエステラーゼやリパーゼは、菌体内でロイシン酸に作用してもよいし、菌体外でロイシン酸に作用してもよい。   The step of converting leucine acid to ethyl leumate is a step of culturing a microorganism such as yeast that expresses esterase or lipase that can catalyze the conversion reaction in the presence of leucine acid obtained in the leucine acid production step. Alternatively, it may be a step in which these enzymes are allowed to act without depending on microorganisms, or a combination thereof. In addition, esterases and lipases expressed by microorganisms may act on leucine acid in the microbial cell, or may act on leucine acid outside the microbial cell.

こうしたリパーゼとしては、S. cerevisiae等の酵母由来のリパーゼが知られている。なお、当該反応を触媒するエステラーゼやリパーゼは、スクリーニング等によっても簡易に見出すことができる。例えば、アカルボキシルエステラーゼ、リールエステラーゼ、トリアシルグリセロールリパーゼ、ホスホリパーゼA2、リゾホスホリパーゼ、アセチルエステラーゼ、アセチルコリンエステラーゼ、コリンエステラーゼ等が挙げられる。また、反応条件としては、特に限定しないで、これらの酵素に通常適用される条件を採用することができる。   As such lipases, lipases derived from yeast such as S. cerevisiae are known. The esterase and lipase that catalyze the reaction can be easily found by screening or the like. Examples thereof include acarboxyl esterase, reel esterase, triacylglycerol lipase, phospholipase A2, lysophospholipase, acetyl esterase, acetylcholinesterase, cholinesterase and the like. Moreover, it does not specifically limit as reaction conditions, The conditions normally applied to these enzymes are employable.

ロイシン酸生産工程と、ロイシン酸エチルへの変換工程とは、別個に行うこともできるが、効率性の観点からは、同時に、すなわち、1つの工程として行うことが好ましい。その場合、ロイシン酸生産工程としての本形質転換体によるロイシン酸生産工程及び本タンパク質によるロイシン酸生産工程のいずれか又は双方と、変換工程として、酵母等のリパーゼ発現微生物による変換工程及びリパーゼ等による変換工程のいずれか又は双方と、を適宜組み合わせることができる。ロイシン酸生産工程とロイシン酸エチルへの変換工程とを一工程で行うときには、培養条件や酵素反応条件等を適宜設定する。   The leucine acid production step and the step of converting to ethyl leumate can be performed separately, but from the viewpoint of efficiency, it is preferable to perform them simultaneously, that is, as one step. In that case, either or both of the leucine production step by the transformant and the leucine production step by the protein as the leucine production step, and the conversion step by the lipase-expressing microorganism such as yeast, the lipase, etc. Either or both of the conversion steps can be appropriately combined. When performing the leucine acid production step and the conversion step to ethyl leucine in one step, the culture conditions, enzyme reaction conditions, and the like are appropriately set.

(麹含有材料の生産方法)
本明細書で開示する麹含有材料の生産方法は、麹菌である本形質転換体を培養する工程を備えることができる。本生産方法によれば、種麹や麹など、ロイシン酸エチルの生産能が増強された麹含有材料を得ることができる。
(Method for producing straw-containing material)
The method for producing a koji-containing material disclosed in the present specification can include a step of culturing the present transformant that is a koji mold. According to this production method, it is possible to obtain a koji-containing material with enhanced productivity of ethyl leucine such as seed koji or koji.

麹菌としては、既に説明したものが挙げられる。また、用途等に応じて、黄麹菌、白麹菌、黒麹菌から適宜選択される。麹菌である本形質転換体を培養する工程に用いる原料としては、公知の麹や種麹の製造に用いられている材料を適宜選択することができる。例えば、適宜加熱処理等した米、麦、大豆等が挙げられる。麹含有材料の製造方法は、従来公知であり、当業者であれば、本形質転換体に公知の製造工程を適宜適用することで種麹や麹などの麹含有材料を得ることができる。   As the koji mold, those already described can be mentioned. Further, it is appropriately selected from yellow koji mold, white koji mold, and black koji mold depending on the application. As a raw material used in the step of culturing the present transformant, which is a koji mold, a material used for producing known koji or seed koji can be appropriately selected. For example, rice, wheat, soybeans, etc. that have been appropriately heat-treated can be mentioned. A method for producing a koji-containing material is conventionally known, and those skilled in the art can obtain a koji-containing material such as seed koji or koji by appropriately applying a known production process to the transformant.

培養工程は、酵母や乳酸菌なども同時に培養する工程であってもよい。なお、必要に応じて、培養原料にロイシン又はMOAを含めることもできる。   The culturing step may be a step of culturing yeast, lactic acid bacteria, and the like simultaneously. In addition, leucine or MOA can also be included in a culture raw material as needed.

本明細書の開示によれば、こうした麹含有材料を用いて、さらに、味噌、醤油、日本酒(清酒)、みりんなどの醸造食品や麹調味料を製造することができる。また、化粧品やその原料を製造することもできる。特に、こうした麹含有材料は、日本酒の吟醸香であるロイシン酸エチルの生産に好適であるため、酒用の麹又は種麹として有用である。酒としては、米を主原料とする各種日本酒のほか焼酎、泡盛等の蒸留酒等が挙げられるが、好ましくは日本酒である。   According to the disclosure of the present specification, brewed foods such as miso, soy sauce, sake (sake), mirin, etc., and koji seasonings can be further produced using such koji-containing materials. In addition, cosmetics and their raw materials can be produced. In particular, such a koji-containing material is useful as a koji or seed koji for sake because it is suitable for the production of ethyl leucineate, a ginjo aroma of sake. Examples of sake include various types of sake made mainly from rice, as well as distilled spirits such as shochu and awamori. Of these, sake is preferred.

(アルコールの生産方法)
本明細書で開示するアルコールの生産方法は、麹菌である本形質転換体と酵母とを培養してアルコール発酵させる工程、を備えることができる。本生産方法によれば、吟醸香成分であるロイシン酸エチルの含有量が多いアルコールを生産することができる。本アルコールの生産方法は、いわゆる各種の酒に適用されるが、好ましくは米を主原料とする日本酒である。
(Alcohol production method)
The method for producing alcohol disclosed in the present specification can include a step of culturing the present transformant, which is a koji mold, and yeast, and subjecting the yeast to alcohol fermentation. According to this production method, it is possible to produce an alcohol having a high content of ethyl leucine, which is a ginjo aroma component. The alcohol production method is applied to so-called various types of sake, and is preferably sake made mainly from rice.

本生産方法における培養工程は、麹含有材料を用いては、培養工程の他に、アルコールの種類に応じた工程を備えていてもよい。例えば、日本酒の生産方法は、以下の工程を備えることができる。培養工程に先だって、精米工程、米蒸工程、既に説明した麹含有材料の製造工程等を備えることができる。また、培養工程の後に、培養により生じた固形物(もろみ)を絞って固形分離する工程と、低温殺菌を行う工程と、を備えていてもよい。生産方法の培養工程においては、ロイシン又はMOAを原料に含めるようにしてもよい。   The culture process in this production method may include a process corresponding to the type of alcohol in addition to the culture process, using the koji-containing material. For example, a method for producing sake can include the following steps. Prior to the culturing step, a rice milling process, a rice steaming process, a manufacturing process of the koji-containing material already described, and the like can be provided. Moreover, after the culture | cultivation process, the process of squeezing the solid substance (moromi) produced by culture | cultivation and solid-separating, and the process of pasteurizing may be provided. In the culture step of the production method, leucine or MOA may be included in the raw material.

本生産方法によって得られるロイシン酸エチルを含むアルコールは、それ自体アルコール類として飲用に適した酒類という用途を構成するほか、他の日本酒等などの醸造食品に吟醸香を付与する吟醸香原料として利用することもできる。   Alcohol containing ethyl leucine obtained by this production method itself constitutes a liquor suitable for drinking as an alcohol, and is also used as a raw material for ginjo aroma to add ginjo aroma to other brewed foods such as sake. You can also

なお、本形質転換体をMOAが存在しうる条件下で培養することでロイシン酸が得られるが、こうした本形質転換体とアルコール発酵可能な酵母とを共培養することで日本酒以外の酒類も製造することができる。   In addition, leucine acid can be obtained by culturing the transformant under conditions where MOA can be present. However, alcohol other than sake can be produced by co-culturing the transformant and yeast capable of alcohol fermentation. can do.

(ロイシン高生産性変異体のスクリーニング方法)
本明細書で開示するロイシン酸高生産性変異体のスクリーニング方法は、被験変異体につき、本タンパク質あるいは本タンパク質をコードするポリヌクレオチドを指標として、ロイシン高生産性変異体をスクリーニングする工程を備えることができる。
(Screening method of leucine high productivity mutant)
The screening method for a leucine high productivity mutant disclosed in the present specification comprises a step of screening a leucine high productivity mutant for the test mutant using the present protein or a polynucleotide encoding the present protein as an index. Can do.

被験変異体に導入されているDNAは、2−ケト酸デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNAであることが好ましい。2−ケト酸デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質は、グリオキシレートレダクターゼ/ヒドロキシピルビン酸レダクターゼ(GRHPR(glyoxylate reductase/hydroxyl pyruvate reductase))活性を有するタンパク質、D−乳酸デヒドロゲナーゼ(D−LDH(lactate dehydrogenase))活性を有するタンパク質、ギ酸デヒドロゲナーゼ(FDH(formate dehydrogenase))活性を有するタンパク質、D−リンゴ酸デヒドロゲナーゼ(D−MDH(D-malate dehydrogenase))活性を有するタンパク質、D−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ(3−PGDH(D-3-phosphoglycerate dehydrogenase))活性を有するタンパク質を含む。被験変異体に導入されているDNAは、GRHPR活性を有するタンパク質をコードするDNAであることがより好ましい。なお、本タンパク質はGRHPR活性を有するタンパク質である。被験変異体に導入されているDNAは、GRHPR活性を有するタンパク質をコードするDNAであり、かつ、配列番号2で表されるアミノ酸配列と一定以上の同一性(例えば、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上、95%以上、97%以上、98%以上等)を有するアミノ酸配列をコードするDNAであることがさらに好ましい。また、既述のように所定の位置に特定アミノ酸残基やモチーフを備えるタンパク質であることが好ましい。また、麹菌に由来する本タンパク質を被験タンパク質とすることが好ましい。   The DNA introduced into the test mutant is preferably a DNA encoding a protein having 2-keto acid dehydrogenase activity. The protein having 2-keto acid dehydrogenase activity is a protein having glyoxylate reductase / hydroxypyruvate reductase (GRHPR (glyoxylate reductase / hydroxyl pyruvate reductase)) activity, D-lactate dehydrogenase (D-LDH (lactate dehydrogenase)) activity A protein having formate dehydrogenase (FDH (formate dehydrogenase)) activity, a protein having D-malate dehydrogenase (D-MDH (D-malate dehydrogenase)) activity, D-3-phosphoglycerate dehydrogenase (3- It includes proteins having PGDH (D-3-phosphoglycerate dehydrogenase) activity. More preferably, the DNA introduced into the test mutant is a DNA encoding a protein having GRHPR activity. This protein is a protein having GRHPR activity. The DNA introduced into the test mutant is a DNA encoding a protein having GRHPR activity, and has a certain identity (for example, 60% or more, 70% or more) with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. 80% or more, 90% or more, 95% or more, 97% or more, 98% or more, and the like. Further, as described above, a protein having a specific amino acid residue or motif at a predetermined position is preferable. In addition, the present protein derived from Aspergillus is preferably used as the test protein.

スクリーニング工程において、本タンパク質を指標とする場合、例えば、被験変異体によって生産されたロイシン酸生産能を実施例等において開示する方法で測定することにより行うこともできる。また、スクリーニング工程において、本タンパク質をコードするポリヌクレオチドを指標とする場合では、例えば、被験変異体からRNAを含むRNA試料を調製し、この試料のうち、mRNAについて、例えば、定量的リアルタイムPCRを実施するかあるいはcDNAを取得して発現レベルによって評価することができる。   In the screening step, when the present protein is used as an index, for example, it can also be carried out by measuring the leucine acid-producing ability produced by the test mutant by the method disclosed in Examples and the like. In the screening step, when the polynucleotide encoding the present protein is used as an index, for example, an RNA sample containing RNA is prepared from the test mutant, and for this sample, for example, quantitative real-time PCR is performed on the mRNA. Or cDNA can be obtained and evaluated by expression level.

(ロイシン酸生産酵素のスクリーニング方法)
本明細書で開示するロイシン酸生産酵素のスクリーニング方法は、被験タンパク質のロイシン酸生産活性を評価する工程を備えることができる。
(Leucic acid producing enzyme screening method)
The screening method for a leucine acid-producing enzyme disclosed in the present specification can include a step of evaluating the leucine acid-producing activity of a test protein.

被験タンパク質は、上記の変異体スクリーニング方法で説明したタンパク質とすることが好ましい。ロイシン酸生産活性を評価する工程についても、既に説明したように実施すればよい。   The test protein is preferably the protein described in the above mutant screening method. What is necessary is just to implement also about the process of evaluating leucine acid production activity as already demonstrated.

以下、本発明を、実施例を挙げて具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, these do not limit this invention.

(麹菌由来MOAレダクターゼ(MOAR)候補を発現する形質転換体の作製)
(1)候補遺伝子の探索
乳酸菌由来の2−ケト酸デヒドロゲナーゼファミリーに属する酵素がMOAR活性を有することが分かっている。そこで、MOAR活性を有する乳酸菌の2−ケト酸デヒドロゲナーゼ遺伝子(アクセッション番号:M26929)と相同性が高い遺伝子を用いて麹菌Aspergillus oryzaeのゲノムデータベースに対して、ブラスト検索を行った。その結果をもとに表1に示した3種のMOAR候補遺伝子を選抜した。
(Preparation of transformants expressing gonococcal MOA reductase (MOAR) candidates)
(1) Search for candidate genes It has been found that enzymes belonging to the 2-keto acid dehydrogenase family derived from lactic acid bacteria have MOAR activity. Therefore, a blast search was performed on the genome database of Aspergillus oryzae using a gene highly homologous to the 2-keto acid dehydrogenase gene (accession number: M26929) of lactic acid bacteria having MOAR activity. Based on the results, three types of MOAR candidate genes shown in Table 1 were selected.

(2)分子系統樹の作成
3種のMOAR候補遺伝子(2−HADH1、4、6)のアミノ酸配列を用いて、他の生物由来の相同性のあるタンパク質を検索し、そのアミノ酸配列を用いて、分子系統樹を作成した。図1に、作成した分子系統樹を示す。図1に示されるように、2−HADH1は、D−LDH活性を有するタンパク質のファミリーに属し、2−HADH4は、GRHPR活性を有するタンパク質のファミリーに属し、2−HADH6は、D−MDH活性を有するタンパク質のファミリーに属することが分かった。なお、図1において、SERAは、3−PGDH活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を指す。
(2) Creation of molecular phylogenetic tree Using the amino acid sequences of the three types of MOAR candidate genes (2-HADH1, 4, 6), search for homologous proteins from other organisms, and use the amino acid sequences. A molecular phylogenetic tree was created. FIG. 1 shows the created molecular phylogenetic tree. As shown in FIG. 1, 2-HADH1 belongs to a family of proteins having D-LDH activity, 2-HADH4 belongs to a family of proteins having GRHPR activity, and 2-HADH6 has D-MDH activity. It has been found that it belongs to the family of proteins it has. In FIG. 1, SERA indicates a gene encoding a protein having 3-PGDH activity.

(3)プラスミドの構築
坂口フラスコに作製した液体M培地(2%Malt Extract、0.1%ポリペプトン、2%グルコース)50mlにAspergillus oryzae KBN8243を植菌し、28℃で20時間振盪培養を行った。
(3) Construction of plasmid Aspergillus oryzae KBN8243 was inoculated into 50 ml of liquid M medium (2% Malt Extract, 0.1% polypeptone, 2% glucose) prepared in a Sakaguchi flask, followed by shaking culture at 28 ° C. for 20 hours. .

培養液を吸引濾過後、液体窒素を用いて菌体を凍結させ、乳鉢・乳棒により破砕し、1.5ml微小遠心チューブに菌体を回収した。   After filtering the culture solution with suction, the cells were frozen using liquid nitrogen, crushed with a mortar and pestle, and the cells were collected in a 1.5 ml microcentrifuge tube.

RNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN社)により、菌体からRNAを抽出し、PrimeScript(登録商標)1st cDNA Synthesis Kit (TaKaRa社)によりRNAを逆転写することでcDNAを得た。合成したcDNAを鋳型として、PCR法によりそれぞれの遺伝子断片(2−HADH1,4,6)を増幅した。使用したプライマーは表2、PCR反応溶液の組成は表3、PCRの反応条件は表4に示した。アガロースゲル電気泳動により、PCR産物を泳動後、目的遺伝子断片を切り出し、UltraClean(商標) 15 DNA Purification Kit(MO BIO社)により、アガロースゲルからDNAを抽出、精製した。   RNA was extracted from the bacterial cells with RNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN), and cDNA was reverse transcribed with PrimeScript (registered trademark) 1st cDNA Synthesis Kit (TaKaRa) to obtain cDNA. Using the synthesized cDNA as a template, each gene fragment (2-HADH1, 4, 6) was amplified by PCR. The primers used are shown in Table 2, the composition of the PCR reaction solution is shown in Table 3, and the PCR reaction conditions are shown in Table 4. After electrophoresis of the PCR product by agarose gel electrophoresis, the target gene fragment was excised, and DNA was extracted from the agarose gel and purified by UltraClean ™ 15 DNA Purification Kit (MO BIO).

Mighty TA-cloning Kit (TaKaRa社) により、PCR産物をクローニングした。添付のプロトコールに従い、ライゲーションを16℃、2時間行った後、コンピテントセル(クローニング用大腸菌DH10B)50μlにライゲーション溶液2μlを加え、氷上10分、42℃、40秒、氷上2分で形質転換した。制限酵素処理用サンプル溶液の組成は表5、ライゲーション用サンプル溶液の組成は表6に示した。SOC培地500μlを加えた後、37℃、30分振盪培養を行った。これ以降の形質転換は全てこの条件で行った。その後、50μg/mlアンピシリン、0.2%X−Gal、0.1%IPTGを含んだLBプレートに塗布し、37℃で一晩静置培養した。   PCR products were cloned using Mighty TA-cloning Kit (TaKaRa). Ligation was performed at 16 ° C. for 2 hours according to the attached protocol, 2 μl of the ligation solution was added to 50 μl of competent cells (E. coli DH10B for cloning), and transformation was performed on ice for 10 minutes, 42 ° C. for 40 seconds, and 2 minutes on ice . Table 5 shows the composition of the restriction enzyme treatment sample solution, and Table 6 shows the composition of the ligation sample solution. After adding 500 μl of SOC medium, shaking culture was performed at 37 ° C. for 30 minutes. All subsequent transformations were performed under these conditions. Thereafter, the mixture was applied to an LB plate containing 50 μg / ml ampicillin, 0.2% X-Gal, and 0.1% IPTG, followed by stationary culture at 37 ° C. overnight.

一晩生育させた大腸菌コロニーから、GoTaq(商標)DNA Polymerase (Promega) を使用し、コロニーPCRを行った。アガロースゲル電気泳動により、目的遺伝子断片が確認できたコロニーを、試験管に作製した液体LB培地5mlに植菌し、37℃、12時間振盪培養をした。その後、アルカリ抽出法により、プラスミドを精製した。DNAシークエンスを行うことによりアガロースゲル電気泳動によりプラスミドが正しく構築されたか確認した。   Colony PCR was performed from E. coli colonies grown overnight using GoTaq ™ DNA Polymerase (Promega). Colonies in which the target gene fragment was confirmed by agarose gel electrophoresis were inoculated into 5 ml of liquid LB medium prepared in a test tube, and cultured with shaking at 37 ° C. for 12 hours. Thereafter, the plasmid was purified by an alkali extraction method. It was confirmed whether the plasmid was correctly constructed by agarose gel electrophoresis by performing DNA sequencing.

次に、精製したプラスミドの制限酵素処理を行い、アガロースゲル電気泳動により、目的遺伝子断片を確認し、アガロースゲルから切り出し後、UltraClean(商標)15 DNA Purification Kit (MO BIO社) を用いて、DNAを精製した。タンパク質発現用のプラスミドベクターも同様に処理した。   Next, the purified plasmid is treated with a restriction enzyme, the target gene fragment is confirmed by agarose gel electrophoresis, cut out from the agarose gel, and then DNA is extracted using the UltraClean ™ 15 DNA Purification Kit (MO BIO). Was purified. A plasmid vector for protein expression was treated in the same manner.

T4 DNA Ligase (TaKaRa社) を使用して、16℃、2時間でライゲーションを行い、遺伝子断片をプラスミドベクターに挿入した。クローニング用大腸菌DH10Bに形質転換した。その後、50μg/mlアンピシリンを含んだ、LBプレートに塗布し、37℃で一晩静置培養した。生育させた大腸菌コロニーから、コロニーPCRを行った。アガロースゲル電気泳動により、目的遺伝子断片の増幅が確認できたら、試験管に作製した液体LB培地5mlに大腸菌を植菌し、37℃、12時間振盪培養を行い、アルカリ抽出法によりプラスミドを精製した。PCR(GoTaq(商標)DNA Polymerase使用)と制限酵素処理を行い、アガロースゲル電気泳動によりプラスミドが正しく構築されたか確認したプラスミドをタンパク質発現用大腸菌であるE.coli BL21-CodonPlusに形質転換した。   Ligation was performed at 16 ° C. for 2 hours using T4 DNA Ligase (TaKaRa), and the gene fragment was inserted into a plasmid vector. E. coli DH10B for cloning was transformed. Thereafter, the mixture was applied to an LB plate containing 50 μg / ml ampicillin and statically cultured at 37 ° C. overnight. Colony PCR was performed from the grown E. coli colonies. When amplification of the target gene fragment was confirmed by agarose gel electrophoresis, Escherichia coli was inoculated into 5 ml of liquid LB medium prepared in a test tube, cultured at 37 ° C. for 12 hours, and the plasmid was purified by alkali extraction. . E.coli BL21-CodonPlus, which is E. coli for protein expression, was transformed with a plasmid that was subjected to PCR (using GoTaq ™ DNA Polymerase) and restriction enzyme treatment and confirmed that the plasmid was correctly constructed by agarose gel electrophoresis.

(1)MOAR候補の発現
実施例1で作製した形質転換体を、50μg/mlアンピシリンを含んだLBプレートに塗布し、37℃で一晩静置培養行い、生育した大腸菌を用いて組換え酵素を発現させた。
(1) Expression of MOAR candidate The transformant prepared in Example 1 was applied to an LB plate containing 50 μg / ml ampicillin, allowed to stand overnight at 37 ° C., and then recombined enzyme using the grown Escherichia coli. Was expressed.

作製した大腸菌を液体LB培地5mlに植菌し、37℃、12時間振盪培養した。菌液2mlを、500ml三角フラスコに作製した液体のLB培地200mlに植菌し、37℃、2〜3時間振盪培養した(前培養)。分光光度計を用いて、600nmにおける培養液の吸光度を測定し、吸光度が0.5〜0.7まで達したら、最終濃度0.1mMになるようにIPTGを添加し、20℃で8時間振盪培養した(本培養)。8時間後、培養液は50mlプラスチック遠心管1本に移し、8000rpm、4℃、5分間遠心し上清を取り除いた。50mlプラスチック遠心管に入ったサンプルは冷凍庫(−80℃)に保存した。なお、IPTGを添加した場合と同様に、IPTGを添加する前に、培養液の一部を取り出し、95℃で5分間インキュベートすることで、SDS−PAGE用のサンプルとし、12%ポリアクリルアミドゲルを用いて、SDS−PAGEを行った。泳動終了後、CBB染色を行った。   The prepared Escherichia coli was inoculated into 5 ml of liquid LB medium and cultured with shaking at 37 ° C. for 12 hours. 2 ml of the bacterial solution was inoculated into 200 ml of a liquid LB medium prepared in a 500 ml Erlenmeyer flask and cultured with shaking at 37 ° C. for 2 to 3 hours (preculture). Using a spectrophotometer, the absorbance of the culture solution at 600 nm was measured. When the absorbance reached 0.5 to 0.7, IPTG was added to a final concentration of 0.1 mM and shaken at 20 ° C. for 8 hours. Cultured (main culture). After 8 hours, the culture solution was transferred to one 50 ml plastic centrifuge tube and centrifuged at 8000 rpm, 4 ° C. for 5 minutes to remove the supernatant. Samples contained in 50 ml plastic centrifuge tubes were stored in a freezer (−80 ° C.). As in the case of adding IPTG, before adding IPTG, a part of the culture solution is taken out and incubated at 95 ° C. for 5 minutes to obtain a sample for SDS-PAGE. Used to perform SDS-PAGE. After completion of the electrophoresis, CBB staining was performed.

保存した50ml遠心管を取り出し、そこに50mMリン酸バッファ(pH7.2、0.15M NaClを含む、以下、リン酸バッファという。)を15mlと少量のリゾチームを添加してピペッティングし、菌体を溶解させ、超音波ホモジナイザーを用いて破砕した。   Take out the preserved 50 ml centrifuge tube, add 15 ml of 50 mM phosphate buffer (pH 7.2, containing 0.15 M NaCl, hereinafter referred to as phosphate buffer) and a small amount of lysozyme, and pipette the cells. Was dissolved and crushed using an ultrasonic homogenizer.

破砕した溶液およびタンパク質サンプルは95℃で5分間インキュベートすることで、SDS−PAGE用のサンプルとし、12%ポリアクリルアミドゲルを用いて、SDS−PAGEを行った。泳動終了後、CBB染色を行った。図2に、2−HADH4についてのSDS−PAGEの結果を示す。   The disrupted solution and protein sample were incubated at 95 ° C. for 5 minutes to form a sample for SDS-PAGE, and SDS-PAGE was performed using a 12% polyacrylamide gel. After completion of the electrophoresis, CBB staining was performed. FIG. 2 shows the results of SDS-PAGE for 2-HADH4.

図2に示すように、(3)本培養後の可溶性画分及び(6)精製画分では、約35kDaの位置に明確なバンドが現れたことから、2−HADH4が発現していることが確認された。(6)では、当該バンド以外のバンドがほとんど現れていないことから、2−HADH4が精製されていることが確認された。SDS−PAGEの結果から、2−HADH1、6についても発現が確認された(図示省略)。   As shown in FIG. 2, in (3) the soluble fraction after the main culture and (6) the purified fraction, a clear band appeared at a position of about 35 kDa, indicating that 2-HADH4 is expressed. confirmed. In (6), it was confirmed that 2-HADH4 was purified because almost no bands other than the band appeared. From the results of SDS-PAGE, the expression of 2-HADH1 and 6 was also confirmed (not shown).

SDS−PAGEの結果から、組換え酵素の発現が確認された2−HADH1、4、6を2’,5’−ADPセファロース4Bにて精製した。2’,5’−ADPセファロース4Bにリン酸バッファ1を30ml以上滴下することでカラムを平衡化後、サンプルを滴下した。カラムを洗浄後、2mM NADPHを含んだリン酸バッファ8mlを滴下することで、2−HADHを精製した。2’,5’−ADPセファロース4Bに吸着しなかった非吸着画分と、精製後の精製画分と、のそれぞれを95℃で5分間インキュベートすることで、SDS−PAGE用のサンプルとし、12%ポリアクリルアミドゲルを用いて、SDS−PAGEを行った。   From the results of SDS-PAGE, 2-HADH1, 4, 6 in which expression of the recombinant enzyme was confirmed was purified with 2 ', 5'-ADP Sepharose 4B. After equilibrating the column by dropping 30 ml or more of phosphate buffer 1 onto 2 ', 5'-ADP Sepharose 4B, the sample was dropped. After washing the column, 2-HADH was purified by dropwise addition of 8 ml of phosphate buffer containing 2 mM NADPH. Each of the non-adsorbed fraction that was not adsorbed to 2 ′, 5′-ADP Sepharose 4B and the purified fraction after purification was incubated at 95 ° C. for 5 minutes to obtain a sample for SDS-PAGE. SDS-PAGE was performed using a% polyacrylamide gel.

次いで、20mMリン酸バッファ(pH7.2)25mlを脱塩カラムPD−10(GE Healthcare)に滴下することで、カラムを平衡化後、精製したサンプル溶液2.5mlを滴下した。続いて、NaClを含まないリン酸バッファ3mlを滴下することで溶出させた。   Next, 25 ml of 20 mM phosphate buffer (pH 7.2) was dropped onto the desalting column PD-10 (GE Healthcare) to equilibrate the column, and then 2.5 ml of the purified sample solution was dropped. Subsequently, 3 ml of a phosphate buffer not containing NaCl was added dropwise for elution.

1.5ml微小遠心チューブに、Quick Start Bradford 1x Dye Reagent (Bio-Rad社) 490μlと脱塩処理したサンプル10μlとを加え混合した。測定用プレートに150μl添加し、プレートリーダーにより、波長595nmにおける吸光度値を測定し、タンパク質濃度を計算した。   To a 1.5 ml microcentrifuge tube, 490 μl of Quick Start Bradford 1 × Dye Reagent (Bio-Rad) and 10 μl of the desalted sample were added and mixed. 150 μl was added to the measurement plate, the absorbance value at a wavelength of 595 nm was measured with a plate reader, and the protein concentration was calculated.

(2)MOAR活性測定
活性測定のバッファとして、20mMリン酸バッファ(pH7.2)を使用した。吸光度値測定用ガラスキュベット(1ml容)に、リン酸バッファ(全量500μlになるように調製),精製した各2−HADH1,4,6と、100mM NADPH(終濃度125μM)と、を加え撹拌させた。そこに基質として100mM MOA(終濃度2mM)を加えピペッティングを行い、可視分光光度計を使用して、波長340nmにおける反応5分間の吸光度値を測定した。吸光度値を用いて酵素の比活性及び、K値、Vmax値、kcat値を計算した。なお、MOAに代えて、フェニルピルビン酸、ピルビン酸、グリオキシル酸、β-ヒドロキシピルビン酸、3-メチルオキソ吉草酸でも同様に実験を行った。
(2) MOAR activity measurement A 20 mM phosphate buffer (pH 7.2) was used as a buffer for activity measurement. Add a phosphate buffer (prepared to a total volume of 500 μl), purified 2-HADH1,4,6, and 100 mM NADPH (final concentration 125 μM) to a glass cuvette (1 ml) for absorbance measurement, and stir. It was. Thereto was added 100 mM MOA (final concentration 2 mM) as a substrate, pipetting was performed, and the absorbance value at a wavelength of 340 nm was measured for 5 minutes using a visible spectrophotometer. The specific activity and the enzyme using the absorbance value, K m values, V max values were calculated k cat values. The same experiment was conducted with phenylpyruvic acid, pyruvic acid, glyoxylic acid, β-hydroxypyruvic acid, and 3-methyloxovaleric acid instead of MOA.

2−HADH4のMOAR活性測定の結果について、反応後では、反応前に比べて波長340nmにおける吸光度値が減少した。このことから、NADPHが減少したこと、即ち、MOAからロイシン酸が産生されたことが確認された。図3に、吸光度値に基づいた2−HADH4の各基質に対するK値、Vmax値、kcat値の計算結果を示す。図3に示すように、2−HADH4は、MOAのみならず、フェニルピルビン酸、ピルビン酸及びグリオキシル酸を基質として、還元反応を促進する活性も有することが分かった。また、2−HADH4は、β-ヒドロキシピルビン酸、3-メチルオキソ吉草酸を基質としないことが分かった。2−HADH1、6については、反応の前後で340nmにおける吸光度値がほとんど減少しなかったことから、MOAR活性を有さないことが分かった(図示省略)。 Regarding the results of measuring the MOAR activity of 2-HADH4, the absorbance value at a wavelength of 340 nm decreased after the reaction after the reaction. From this, it was confirmed that NADPH decreased, that is, that leucine acid was produced from MOA. Figure 3, K m values for each substrate 2-HADH4 based on absorbance values, V max value indicates the calculation results of the k cat values. As shown in FIG. 3, it was found that 2-HADH4 also has an activity of promoting a reduction reaction using not only MOA but also phenylpyruvic acid, pyruvic acid and glyoxylic acid as substrates. It was also found that 2-HADH4 does not use β-hydroxypyruvic acid or 3-methyloxovaleric acid as a substrate. As for 2-HADH1 and 6, since the absorbance value at 340 nm hardly decreased before and after the reaction, it was found that there was no MOAR activity (not shown).

2−HADH4によるMOAの反応生成物を明らかにするために、GC−MS分析を行った。具体的には、上記の反応後、反応生成物にHCLを添加することで反応を停止させた。そして、酢酸エチルにて反応生成物を抽出しトリメチルシリル化後、GC−MS分析に供した。図4にGCクロマトグラム及び反応生成物のマスマスフラグメントパターンを示す。   In order to clarify the reaction product of MOA by 2-HADH4, GC-MS analysis was performed. Specifically, after the above reaction, the reaction was stopped by adding HCL to the reaction product. Then, the reaction product was extracted with ethyl acetate, trimethylsilylated, and then subjected to GC-MS analysis. FIG. 4 shows a GC chromatogram and a mass-mass fragment pattern of the reaction product.

図4に示すように、2−HADH4の添加によって基質であるMOAが減少し、反応生成物が増加し、その反応生成物がロイシン酸であることがわかった。即ち、2−HADH4がMOARとして機能し、基質であるMOAをロイシン酸に還元していることが分かった。以下では、MOAR活性を有する2−HADH4をMOAR1と呼ぶ。   As shown in FIG. 4, it was found that the addition of 2-HADH4 decreased the substrate MOA, increased the reaction product, and the reaction product was leucine acid. That is, it was found that 2-HADH4 functions as MOAR and reduces the substrate MOA to leucine acid. Hereinafter, 2-HADH4 having MOAR activity is referred to as MOAR1.

(ロイシン酸高生産麹菌の作製)
(1)MOAR1遺伝子の増幅
MOAR1遺伝子が高発現したロイシン酸高生産麹菌の作製するために、表7に示す菌株及びプラスミド(Yoshino-Yasuda S. et al. Food Sci Technol, Res. 18 , 59-65, 2012)並びにプライマーを使用した。
(Preparation of koji mold with high leucine acid production)
(1) Amplification of MOAR1 gene In order to prepare a leucine acid high-producing gonococci with high expression of MOAR1 gene, the strains and plasmids shown in Table 7 (Yoshino-Yasuda S. et al. Food Sci Technol, Res. 18, 59- 65, 2012) and primers were used.

プラスミドpTAaphAには、pyrG、tefIプロモーター、acid phosphatase 配列が連結している箇所が存在する(Yoshino-Yasuda S. et al. Food Sci Technol, Res. 18 , 59-65, 2012)。ここから、pyrGとtefIプロモーターが連結したDNA配列をプライマーにfupyrGNとtefPrvを用いてPCRで増幅した。また、麹菌由来新規MOAR1遺伝子のORFとターミネーター部分をプライマーにtefmoa368とmoa368downSphIを用いて増幅した。   The plasmid pTAaphA has a site where pyrG, tefI promoter and acid phosphatase sequence are linked (Yoshino-Yasuda S. et al. Food Sci Technol, Res. 18, 59-65, 2012). From here, the DNA sequence in which pyrG and the tefI promoter were linked was amplified by PCR using fupyrGN and tefPrv as primers. In addition, amplification was performed using tefmoa368 and moa368downSphI using the ORF and terminator part of the novel MOAR1 gene derived from Aspergillus oryzae as primers.

(2)培地等の準備
E.coli用培地として、LB培地(Tryptone1.0g、Yeast extract0.5g、NaCl0.5g/100ml)を使用した。終濃度50μg/mlとなるようにアンピシリンを添加した。また、固体培地の場合には1.5%となるようにagarを添加した。青白選択を行う際には、0.4%X−gal(5-bromo-4-chloro-3-indolyl-beta-D-galactoside)、0.1%IPTG( Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside) を添加した。
(2) Preparation of culture media
As the medium for E. coli, LB medium (Tryptone 1.0 g, Yeast extract 0.5 g, NaCl 0.5 g / 100 ml) was used. Ampicillin was added to a final concentration of 50 μg / ml. In the case of a solid medium, agar was added so as to be 1.5%. When performing blue-white selection, 0.4% X-gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-beta-D-galactoside), 0.1% IPTG (Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside) Was added.

A. oryzae 用培地として、Czapek-Dox培地(pH6.0 with 1N HCl, NaNO30.3g, KH2PO4 0.1 g, MgSO4・7H2O 0.05g, KCl 0.05g, FeSO4・7H2O 0.01g, Sucrose 3.0g, Agar 1.5g /100ml)を使用した。 As a medium for A. oryzae, Czapek-Dox medium (pH 6.0 with 1N HCl, NaNO 3 0.3 g, KH 2 PO 4 0.1 g, MgSO 4 · 7H 2 O 0.05 g, KCl 0.05 g, FeSO4 · 7H 2 O 0.01 g, Sucrose 3.0 g, Agar 1.5 g / 100 ml).

プロトプラスト再生用Czapek-Dox選択培地として、以下の下層培地及び上層培地を使用した。下層培地では、Czapek-Dox培地に終濃度がそれぞれ0.2 M sucrose、1.5% agarとなるように添加した。さらに、Trace elements solution(FeSO4・7H2O 1.0g, ZnSO4・7H2O 8.8g, CuSO4・5H2O 0.4 g, Na2B4O7・10H2O 0.1 g, (NH4)6Mo7O24・4H2O 0.05 g /1L)を終濃度0.1%となるように加えた。上層培地では、Czapek-Dox培地に終濃度がそれぞれ1 M sucrose、0.5% agarとなるように添加した。Trace elements solutionは終濃度0.1%となるように加えた。 As the Czapek-Dox selective medium for protoplast regeneration, the following lower layer medium and upper layer medium were used. In the lower layer medium, it was added to Czapek-Dox medium so that the final concentrations were 0.2 M sucrose and 1.5% agar, respectively. Furthermore, Trace elements solution (FeSO4 ・ 7H 2 O 1.0g, ZnSO 4・ 7H 2 O 8.8g, CuSO 4・ 5H 2 O 0.4 g, Na 2 B 4 O 7・ 10H 2 O 0.1 g, (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O 0.05 g / 1L) was added to a final concentration of 0.1%. In the upper layer medium, it was added to Czapek-Dox medium so that the final concentrations were 1 M sucrose and 0.5% agar, respectively. Trace elements solution was added to a final concentration of 0.1%.

完全培地として、培地(pH6.5 with 1N KOH, Malt extract 2.0 g, Bacto pepton 0.1 g, Glucose 2.0g/100 ml)を使用した。   As a complete medium, a medium (pH 6.5 with 1N KOH, Malt extract 2.0 g, Bacto pepton 0.1 g, Glucose 2.0 g / 100 ml) was used.

プロトプラスト化溶液(10 mM-Na phosphate 0.8 M-NaCl buffer (pH6.0) 30 ml, YatalaseTM (TaKaRa社) 90 mg, Lysing enzymes l2265 (SIGMA社) 9.0 g, BSA 0.3 g /30 ml)は、形質転換当日に調製し、フィルター(Millex(登録商標)Syringe Filter Units, Non-Sterile)で滅菌した。 Protoplast solution (10 mM-Na phosphate 0.8 M-NaCl buffer (pH 6.0) 30 ml, YatalaseTM (TaKaRa) 90 mg, Lysing enzymes l2265 (SIGMA) 9.0 g, BSA 0.3 g / 30 ml) Prepared on the day of conversion and sterilized with filters (Millex® Syringe Filter Units, Non-Sterile).

溶液1(0.8 M NaCl、10 mM CaCl2, 10 mM Tris-HCl (pH7.5))をオートクレーブで滅菌した。溶液2(40%(w/v) PEG4000、50 mM CaCl2、50 mM Tris-HCl (pH7.5))をフィルターで滅菌した。胞子懸濁溶液として、0.1% Tween80、 0.9% NaCl溶液を使用した。   Solution 1 (0.8 M NaCl, 10 mM CaCl2, 10 mM Tris-HCl (pH 7.5)) was sterilized by autoclaving. Solution 2 (40% (w / v) PEG4000, 50 mM CaCl2, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5)) was sterilized with a filter. As a spore suspension solution, 0.1% Tween80, 0.9% NaCl solution was used.

添加物として、Pyrimidine (uridine, uracil)(Uridine 1.2 g, Uracil 1.12 g/1L)と、5-FOA(pH6.5 with 1N KOH, 5-FOA 0.1 g/100 ml)を使用した。5-FOA (5- Fluoroorotic Acid) を使用する際には、目的の培地の1/4量の滅菌水で溶かし、フィルター滅菌した。この溶液を、滅菌水の量のみ3/4量で調製した目的の培地と混合し、5-FOA添加培地とした。   As additives, Pyrimidine (uridine, uracil) (Uridine 1.2 g, Uracil 1.12 g / 1L) and 5-FOA (pH 6.5 with 1N KOH, 5-FOA 0.1 g / 100 ml) were used. When 5-FOA (5-Fluoroorotic Acid) was used, it was dissolved in 1/4 volume of sterile water of the target medium and sterilized by filter. This solution was mixed with the target medium prepared in 3/4 volume only in the amount of sterilized water to obtain a 5-FOA-added medium.

(3)プラスミドの構築
エレクトロポレーション法を利用してE.coliの形質転換を行った。
(3) Construction of plasmid E. coli was transformed using electroporation.

DNAの電気泳動には0.8% agarose gel、TAE緩衝液を使用し、100Vで泳動した。泳動終了後、10mg/mlのエチジウムブロマイド溶液で20分染色し、暗所下で紫外線を照射してDNAを可視化した。ゲルから目的のDNAを抽出する際は、UltraClean 15 DNA Purification Kitを使用した。方法は付属の説明書に従った。   For electrophoresis of DNA, 0.8% agarose gel and TAE buffer were used, and electrophoresis was performed at 100V. After completion of the electrophoresis, DNA was visualized by staining with 10 mg / ml ethidium bromide solution for 20 minutes and irradiating with ultraviolet rays in the dark. When extracting the target DNA from the gel, UltraClean 15 DNA Purification Kit was used. The method followed the attached instructions.

表8のPCR反応液を調製後、アニール温度を52、56、60、64、68℃に設定して、表8に併せて示す反応条件でPCRした。伸長時間Xは、目的の配列の長さ(1kb=1min)によって設定した。   After preparing the PCR reaction solution of Table 8, the annealing temperature was set to 52, 56, 60, 64, and 68 ° C., and PCR was performed under the reaction conditions shown in Table 8. The extension time X was set according to the length of the target sequence (1 kb = 1 min).

連結したDNAをベクターにライゲーションした。pGEM(登録商標)-T Easy Vector Systemを用いて、方法は付属の説明書に従った。滅菌済みの爪楊枝でいくつかのコロニーをとりLB培地で30℃、12時間振盪培養後プラスミドを抽出した。   The ligated DNA was ligated to the vector. Using pGEM®-T Easy Vector System, the method followed the attached instructions. Several colonies were taken with a sterilized toothpick, and the plasmid was extracted after culturing at 30 ° C. for 12 hours in LB medium.

形質転換を行った大腸菌のコロニーから、滅菌済みの爪楊枝で少量の菌体を取り、アンピシリンの入ったLB液体培地5mlに植菌した。12〜16時間振とう培養後、1.5mlの菌液を微小遠心チューブに移した。13000rpmで3分間遠心分離し、上清を取り除いて集菌した。QIAprep Spin Miniprep Kitを使用してプラスミドを抽出した。方法は付属の説明書に従った。   A small amount of cells were removed from the transformed E. coli colony with a sterilized toothpick and inoculated into 5 ml of LB liquid medium containing ampicillin. After shaking culture for 12 to 16 hours, 1.5 ml of the bacterial solution was transferred to a microcentrifuge tube. Centrifugation was carried out at 13000 rpm for 3 minutes, and the supernatant was removed to collect bacteria. Plasmids were extracted using QIAprep Spin Miniprep Kit. The method followed the attached instructions.

(4)A. oryzae KBN8243の形質転換
栄養要求性を満たしたCzapek-Dox平面培地にA. oryzae KBN8243を30℃、4〜7日培養し、そこに滅菌済みの胞子懸濁調製液を10ml加え、コンラージ棒を用いて胞子をかき取った。この懸濁液をピペットで集めて胞子懸濁液とした。
(4) Transformation of A. oryzae KBN8243 A. oryzae KBN8243 is cultured at 30 ° C. for 4-7 days in a Czapek-Dox flat medium satisfying auxotrophy, and 10 ml of a spore spore suspension preparation is added thereto. The spores were scraped off using a large rod. This suspension was collected with a pipette to obtain a spore suspension.

懸濁した胞子を完全培地50mlに植菌し、好気的に30℃、20時間振盪培養した。培養後、3000rpm、5分遠心して集菌し、デカンテーションで上清を取り除いた後、プロトプラスト化溶液を30ml加えて30℃、3時間穏やかに振盪した。この溶液を滅菌済みのミラクロスでろ過し、ろ液を3000rpm、5分間遠心することでプロトプラストを沈殿させた。上清を取り除いた後、溶液1を10ml加えて懸濁させ、再度遠心し上清を捨てることで、プロトプラストを洗浄した。プロトプラストを2×108/mlとなるように溶液1で懸濁し、その1/4量の溶液2を加えて混合した。0.2mlのプロトプラスト懸濁液に20μl以下の各種プラスミドDNA溶液を加えて穏やかに懸濁し、氷中で30分静置した。さらに1mlの溶液2を加えて室温で15分静置した。この溶液全量を50℃で保温していた上層培地5mlに混合し、あらかじめシャーレに固化しておいた下層培地の上に均一に広げた。培地が固化したら、30℃で4〜7日培養した。 Suspended spores were inoculated into 50 ml of complete medium and aerobically shaken at 30 ° C. for 20 hours. After incubation, the cells were collected by centrifugation at 3000 rpm for 5 minutes, and the supernatant was removed by decantation. Then, 30 ml of a protoplast solution was added and gently shaken at 30 ° C. for 3 hours. This solution was filtered through sterilized Miracloth, and the filtrate was centrifuged at 3000 rpm for 5 minutes to precipitate protoplasts. After removing the supernatant, 10 ml of Solution 1 was added and suspended, and centrifuged again to discard the supernatant, thereby washing the protoplasts. Protoplasts were suspended in solution 1 to 2 × 10 8 / ml, and 1/4 of the solution 2 was added and mixed. 20 μl or less of various plasmid DNA solutions were added to 0.2 ml of protoplast suspension to gently suspend, and allowed to stand in ice for 30 minutes. Further, 1 ml of the solution 2 was added and the mixture was allowed to stand at room temperature for 15 minutes. The total amount of this solution was mixed with 5 ml of the upper layer medium kept at 50 ° C., and spread evenly on the lower layer medium that had been solidified beforehand in the petri dish. When the medium solidified, it was cultured at 30 ° C. for 4-7 days.

形質転換株を培養後、胞子を微量かきとり50μlのバッファ(100mM Tris-HCl pH9.5, 1M KCl, 10mM EDTA)に懸濁した。この溶液を95℃で10分間インキュベートした後、Vortexミキサーで強く撹拌した。遠心後、上清1μlを表9に示すPCR反応液に加えて、表9に併せて示す反応条件でPCRした。電気泳動後バンドの大きさを確認した。   After culturing the transformant, a small amount of spores were scraped and suspended in 50 μl of buffer (100 mM Tris-HCl pH 9.5, 1 M KCl, 10 mM EDTA). The solution was incubated at 95 ° C. for 10 minutes and then stirred vigorously with a Vortex mixer. After centrifugation, 1 μl of the supernatant was added to the PCR reaction solution shown in Table 9, and PCR was carried out under the reaction conditions shown in Table 9. The size of the band was confirmed after electrophoresis.

図5に、形質転換株から抽出したDNAの電気泳動結果を示す。プライマー tef 150 check Fw、Moa 350 check Rv を用いてPCRを行った場合、MOAR1高発現株のゲノムDNAでは1000bpの位置にバンドが検出されると予想された。形質転換株では1000bpの位置にバンドが検出されたことから、MOAR1高発現用プラスミドがゲノムDNAに組み込まれていることが示された。   FIG. 5 shows the result of electrophoresis of DNA extracted from the transformant. When PCR was performed using primers tef 150 check Fw and Moa 350 check Rv, it was expected that a band was detected at a position of 1000 bp in the genomic DNA of the MOAR1 high expression strain. In the transformed strain, a band was detected at a position of 1000 bp, indicating that the plasmid for high expression of MOAR1 was integrated into the genomic DNA.

(5)リアルタイムPCRによるmRNAレベルでのMOAR1の発現量の比較
A.oryzae KBN8243の培養液を吸引濾過後、液体窒素にて回収した菌体を凍結させ、乳鉢・乳棒を用いて破砕した。RNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN社) により、菌体からRNAを抽出し、PrimeScript(登録商標) 1st cDNA Synthesis Kit (TaKaRa社) によりRNAを逆転写することでcDNAを得た。GeneAce SYBR(登録商標)qPCR Mix plus ROX Tube を用いてリアルタイムPCRを行った。
(5) Comparison of the expression level of MOAR1 at the mRNA level by real-time PCR
After filtering the culture solution of A.oryzae KBN8243 with suction, the cells recovered with liquid nitrogen were frozen and crushed using a mortar and pestle. RNA was extracted from the bacterial cells with RNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN), and cDNA was reverse transcribed with PrimeScript (registered trademark) 1st cDNA Synthesis Kit (TaKaRa) to obtain cDNA. Real-time PCR was performed using GeneAce SYBR (registered trademark) qPCR Mix plus ROX Tube.

PCRチューブにOligo dT primer 溶液1μl、dNTP mixture1μl、抽出したRNA溶液8μl入れ65℃で5分間インキュベートした。氷上で冷却後、5×Prime Script II buffer4μl、RNase Inhibitor0.5μl、PrimeScript II RTase1μl、RNase Free dH2O4.5μl、上記で65℃で5分間インキュベートしたRNAを含む溶液10μlを加えて逆転写反応を行った。反応サイクルは、表10のように行った。これをcDNA溶液とした。 In a PCR tube, 1 μl of Oligo dT primer solution, 1 μl of dNTP mixture and 8 μl of extracted RNA solution were added and incubated at 65 ° C. for 5 minutes. After cooling on ice, reverse transcription reaction was performed by adding 4 μl of 5 × Prime Script II buffer, 0.5 μl of RNase Inhibitor, 1 μl of PrimeScript II RTase, 4.5 μl of RNase Free dH 2 O, and 10 μl of the solution containing RNA incubated for 5 minutes at 65 ° C. went. The reaction cycle was performed as shown in Table 10. This was used as a cDNA solution.

SYBR Premix Ex Taq II (12.5μl)、プライマーAO0368 417Fw溶液1.0μl、プライマーAO0368 607Rv溶液1.0μl、滅菌水8.5μl、cDNA溶液2μlを入れて全量25μlとし混合し、リアルタイムPCRにかけた。図6に、野生株と形質転換株とのmRNAレベルでのMOAR1の発現量の比較を示す。   SYBR Premix Ex Taq II (12.5 μl), primer AO0368 417Fw solution 1.0 μl, primer AO0368 607Rv solution 1.0 μl, sterile water 8.5 μl, cDNA solution 2 μl were mixed to make a total volume of 25 μl and subjected to real-time PCR. FIG. 6 shows a comparison of the expression level of MOAR1 at the mRNA level between the wild strain and the transformed strain.

図6に示すように、形質転換株は、野生株に比べてMOAR1の発現量が9倍高かった。このことから、形質転換株は、MOAR1高発現株であるといえることがわかった。   As shown in FIG. 6, the transformed strain had a 9-fold higher expression level of MOAR1 than the wild-type strain. From this, it was found that the transformant was a MOAR1 high expression strain.

(6)LC−MS/MSによる細胞内のロイシン酸の定量
Czapek液体培地500mlに野生株(KBN8243)とMOAR1高発現株を植菌し、30℃で3日間振とう培養した。培養液を吸引濾過後、菌体3.0gを回収した。液体窒素にて凍結破砕後、50%メタノール溶液にて細胞内の代謝物を抽出した。これを凍結乾燥し、50%エタノール溶液300μlにて再溶解させたサンプルをLC−MS/MSにて分析した。図7に、野生株と形質転換株とロイシン酸産生量の比較を示す。
(6) Quantification of intracellular leucine acid by LC-MS / MS A 500 strain Czapek liquid medium was inoculated with a wild strain (KBN8243) and a MOAR1 high expression strain, and cultured with shaking at 30 ° C. for 3 days. After suction filtration of the culture solution, 3.0 g of bacterial cells were recovered. After freeze-fracturing with liquid nitrogen, intracellular metabolites were extracted with a 50% methanol solution. This was freeze-dried and a sample redissolved in 300 μl of 50% ethanol solution was analyzed by LC-MS / MS. FIG. 7 shows a comparison between the wild strain, the transformed strain, and the leucine acid production amount.

図7に示すように、野生株のロイシン酸生産量は3.0 pmol/g wet weightで、形質転換株では290 pmol/g wet weightであった。このことから、野生株に比べ形質転換株の方が97倍ロイシン酸を多く生産していることがわかった   As shown in FIG. 7, the leucine acid production amount of the wild strain was 3.0 pmol / g wet weight, and the transformed strain was 290 pmol / g wet weight. From this, it was found that the transformed strain produced 97 times more leucine acid than the wild strain.

(7)リアルタイムPCRによる基質添加時のMOAR1の発現解析
Czapek液体培地5mlのみと、2mMのロイシン、2mMのMOA、2mMのロイシン酸をそれぞれ添加した培地に野生株を植菌し、28℃、100rpmで3日間振とう培養した。上記と同様、培養液を吸引濾過し、菌体を破砕後、RNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN社)を用いて、RNAを抽出し、PrimeScript(登録商標)1st cDNA Synthesis Kit (TaKaRa社)によりcDNAに逆転写した。AO0368 417FwおよびAO0368 607RVプライマーを用いて、 GeneAce SYBR(登録商標)qPCR Mix plus ROXによりリアルタイムPCRを行った。図9に、基質添加時のMOAR1の発現解析の結果を示す。
(7) Expression analysis of MOAR1 when adding substrate by real-time PCR Wild strains were inoculated into 5 ml of Czapek liquid medium alone and 2 mM leucine, 2 mM MOA, and 2 mM leucine acid, respectively, and 28 ° C., 100 rpm And cultured with shaking for 3 days. As described above, the culture medium is suction filtered, and the cells are disrupted. Then, RNA is extracted using the RNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN), and then converted into cDNA using the PrimeScript (registered trademark) 1st cDNA Synthesis Kit (TaKaRa). Reverse transcribed. Real-time PCR was performed with GeneAce SYBR® qPCR Mix plus ROX using AO0368 417Fw and AO0368 607RV primers. FIG. 9 shows the results of MOAR1 expression analysis upon substrate addition.

図9に示すように、ロイシン、MOAを添加した場合は非添加の時よりMOAR1発現量が多かったが、ロイシン酸を添加した時は非添加に比べ発現量が低かった。MOAR1は、ロイシン、MOAによって誘導され、ロイシン酸にて抑制されることがわかった。以上のことから、ロイシン酸を取得するためには、ロイシン又はMOAの添加が有効であり、一方、生成物(ロイシン酸)によるフィードバック阻害が引き起こされるため、ロイシン酸エチルへの変換が有効であることがわかった。   As shown in FIG. 9, when leucine and MOA were added, the MOAR1 expression level was higher than when no leucine was added, but when leucine acid was added, the expression level was lower than when no leucine was added. MOAR1 was found to be induced by leucine and MOA and suppressed by leucine acid. From the above, in order to obtain leucine acid, addition of leucine or MOA is effective. On the other hand, feedback inhibition by the product (leucine acid) is caused, so conversion to ethyl leucine is effective. I understood it.

配列番号3〜18:プライマー Sequence number 3-18: Primer

Claims (16)

以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のタンパク質をコードするDNAによって形質転換され、ロイシン酸産生能が増強された形質転換体。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2において1又は2以上のアミノ酸が、置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質
(e)配列番号1で表される塩基配列と80%以上の同一性を有する塩基配列によってコードされるアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
A transformant which is transformed with DNA encoding the protein according to any one of the following (a) to (e) and has enhanced leucine acid-producing ability.
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (b) having an amino acid sequence in which one or more amino acids in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted, inserted and / or added; A protein having an activity of producing leucine acid from methyl-2-oxopentanoic acid (c) having an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A protein having an activity of producing leucine acid from oxopentanoic acid (d) a protein encoded by a DNA consisting of a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (e) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and 80% or more of A tamper having an amino acid sequence encoded by a base sequence having identity and having an activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid Quality
前記(a)〜(e)のいずれかに記載のタンパク質は、さらに、配列番号2で表されるアミノ酸配列とアラインメントしたとき、配列番号2で表されるアミノ酸配列において第86位に相当する部位がグリシン(G)であり、第159位〜第164位に相当する部位がGXGXXG(各Xは、それぞれ独立して天然アミノ酸から選択される任意のアミノ酸である。)であり、第242位に相当する部位がアルギニン(R)であり、第271位に相当する部位がグルタミン酸(E)であり、第289位に相当する部位がヒスチジン(H)である、請求項1に記載の形質転換体。   When the protein according to any one of (a) to (e) is further aligned with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, the site corresponding to position 86 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 Is glycine (G), and the site corresponding to positions 159 to 164 is GXGXXG (each X is an arbitrary amino acid independently selected from natural amino acids), and position 242 The transformant according to claim 1, wherein the corresponding site is arginine (R), the site corresponding to position 271 is glutamic acid (E), and the site corresponding to position 289 is histidine (H). . 前記形質転換体は、真核微生物である、請求項1又は2に記載の形質転換体。   The transformant according to claim 1 or 2, wherein the transformant is a eukaryotic microorganism. 前記真核微生物は、麹菌である、請求項3に記載の形質転換体。   The transformant according to claim 3, wherein the eukaryotic microorganism is a koji mold. 前記麹菌は、Aspergillus oryzaeである、請求項4に記載の形質転換体。   The transformant according to claim 4, wherein the koji mold is Aspergillus oryzae. 前記形質転換体は、原核微生物である、請求項1又は2に記載の形質転換体。   The transformant according to claim 1 or 2, wherein the transformant is a prokaryotic microorganism. 以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のタンパク質をコードするDNAを保持する、ロイシン酸産生能を増強するための組換えベクター。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2において1又は2以上のアミノ酸が、置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質
(e)配列番号1で表される塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列によってコードされるアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
A recombinant vector for enhancing the ability to produce leucine acid, which retains a DNA encoding the protein according to any one of (a) to (e) below.
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (b) having an amino acid sequence in which one or more amino acids in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted, inserted and / or added; A protein having an activity of producing leucine acid from methyl-2-oxopentanoic acid (c) having an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A protein having an activity of producing leucine acid from oxopentanoic acid (d) a protein encoded by a DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (e) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and 90% or more A tamper having an amino acid sequence encoded by a base sequence having identity and having an activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid Quality
以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のタンパク質をコードするDNAを宿主に導入する工程、を備える、ロイシン酸産生能が増強された形質転換体の生産方法。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2において1又は2以上のアミノ酸が、置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質
(e)配列番号1で表される塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列によってコードされるアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
A method for producing a transformant having enhanced leucine acid production ability, comprising a step of introducing a DNA encoding the protein according to any one of (a) to (e) below into a host.
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (b) having an amino acid sequence in which one or more amino acids in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted, inserted and / or added; A protein having an activity of producing leucine acid from methyl-2-oxopentanoic acid (c) having an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A protein having an activity of producing leucine acid from oxopentanoic acid (d) a protein encoded by a DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (e) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and 90% or more A tamper having an amino acid sequence encoded by a base sequence having identity and having an activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid Quality
請求項1〜6のいずれかに記載の形質転換体を、4−メチル−2−オキソペンタン酸が存在しうる条件下で培養する工程を備える、ロイシン酸の生産方法。   A method for producing leucine acid, comprising a step of culturing the transformant according to any one of claims 1 to 6 under conditions in which 4-methyl-2-oxopentanoic acid may be present. 請求項1〜6のいずれかに記載の形質転換体を4−メチル−2−オキソペンタン酸が存在しうる条件下で培養してロイシン酸を生産する工程と、
前記ロイシン酸をロイシン酸エチルに変換する工程と、
を備える、ロイシン酸エチルの生産方法。
Culturing the transformant according to any one of claims 1 to 6 under a condition in which 4-methyl-2-oxopentanoic acid may be present to produce leucine acid;
Converting the leucine acid to ethyl leucine;
A process for producing ethyl leucine.
請求項1〜6のいずれかに記載の形質転換体である麹菌を培養する工程、を備える、麹含有材料の生産方法。   A method for producing a koji-containing material, comprising the step of culturing koji mold which is the transformant according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜6のいずれかに記載の形質転換体である麹菌及び酵母を培養する工程、を備える、アルコールの生産方法。   A method for producing alcohol, comprising a step of culturing koji mold and yeast that are transformants according to any one of claims 1 to 6. ロイシン高生産性変異体のスクリーニング方法であって、
被験変異体につき、以下の(a)〜(e)のいずれかで表されるタンパク質あるいは当該タンパク質をコードするポリヌクレオチドを指標として、ロイシン高生産性変異体をスクリーニングする工程、
を備える、方法。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2において1又は2以上のアミノ酸が、置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質
(e)配列番号1で表される塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列によってコードされるアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
A screening method for leucine high productivity mutants, comprising:
Screening a mutant with high productivity of leucine using the protein represented by any one of the following (a) to (e) or a polynucleotide encoding the protein as an index,
A method comprising:
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (b) having an amino acid sequence in which one or more amino acids in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted, inserted and / or added; A protein having an activity of producing leucine acid from methyl-2-oxopentanoic acid (c) having an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A protein having an activity of producing leucine acid from oxopentanoic acid (d) a protein encoded by a DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (e) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and 90% or more A tamper having an amino acid sequence encoded by a base sequence having identity and having an activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid Quality
ロイシン酸生産酵素のスクリーニング方法であって、
2−ケト酸デヒドロゲナーゼ活性を有する被験タンパク質の4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を評価する工程、
を備える、スクリーニング方法。
A screening method for leucine acid-producing enzyme,
Evaluating the activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid of a test protein having 2-keto acid dehydrogenase activity;
A screening method comprising:
ロイシン酸の生産方法であって、
以下の(a)〜(e)のいずれかで表されるタンパク質を用いて、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する工程、
を備える、生産方法。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2において1又は2以上のアミノ酸が、置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質
(e)配列番号1で表される塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列によってコードされるアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
A method for producing leucine acid, comprising:
A step of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid using the protein represented by any of the following (a) to (e):
A production method comprising:
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (b) having an amino acid sequence in which one or more amino acids in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted, inserted and / or added; A protein having an activity of producing leucine acid from methyl-2-oxopentanoic acid (c) having an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A protein having an activity of producing leucine acid from oxopentanoic acid (d) a protein encoded by a DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (e) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and 90% or more A tamper having an amino acid sequence encoded by a base sequence having identity and having an activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid Quality
ロイシン酸エチルの生産方法であって、
以下の(a)〜(e)のいずれかで表されるタンパク質を用いて、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を生産する工程と、
前記工程で得られたロイシン酸をロイシン酸エチルにエステル化する工程と、
を備える、生産方法。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2において1又は2以上のアミノ酸が、置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質
(e)配列番号1で表される塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列によってコードされるアミノ酸配列を有し、4−メチル−2−オキソペンタン酸からロイシン酸を産生する活性を有するタンパク質
A method for producing ethyl leucine,
A step of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid using the protein represented by any of the following (a) to (e):
Esterifying the leucine acid obtained in the above step to ethyl leucineate;
A production method comprising:
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (b) having an amino acid sequence in which one or more amino acids in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted, inserted and / or added; A protein having an activity of producing leucine acid from methyl-2-oxopentanoic acid (c) having an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A protein having an activity of producing leucine acid from oxopentanoic acid (d) a protein encoded by a DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (e) a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and 90% or more A tamper having an amino acid sequence encoded by a base sequence having identity and having an activity of producing leucine acid from 4-methyl-2-oxopentanoic acid Quality
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