JP2018509173A - トリコテセン変換アルコールデヒドロゲナーゼの使用、トリコテセンの変換方法およびトリコテセン変換添加物 - Google Patents
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Abstract
Description
配列番号1〜4のアルコールデヒドロゲナーゼの、それぞれの宿主細胞のためのコドン最適化ヌクレオチド配列を、DNA2.0から採用した。これは核酸レベルでは該配列の5’末端および3’末端に制限部位を含有し、アミノ酸レベルでは更にCまたはN末端6×Hisタグを含有していた。これらのヌクレオチド配列を大腸菌(Escherichia coli)またはコマガテラ・パストリス(Komagataella pastoris)における発現のための発現ベクター内に標準的な方法により組込み、大腸菌(E.coli)またはコマガテラ・パストリス(K.pastoris)内に形質転換し、大腸菌(E.coli)またはコマガテラ・パストリス(K.pastoris)において発現させた(J.M.Cregg,Pichia Protocols,second Edition,ISBN−10:1588294293,2007;J.Sambrookら,2012,Molecular Cloning,A Laboratory Manual 4th Edition,Cold Spring Harbor)。
配列番号1〜4を有するアルコールデヒドロゲナーゼのアミノ酸配列の全長にわたる互いに対する配列同一性の割合(%)を、National Center for Biotechnology Information(NCBI,http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)のホームページにおいて使用のために入手可能であるBLASTプログラム(Basic Local Alignment Search Tool)、特にBLASTPを使用して決定した。これを使用して、Altschulら,1997(Nucleic Acids Res.(1997)25:3389−3402)によるアルゴリズムにより、2以上の配列を互いに比較することが可能である。プログラム設定として、特に以下の基本設定を使用した:「最大標的配列」=100;「期待閾値」=10;「ワードサイズ」=3;「マトリックス」=BLOSOM62;「ギャップコスト」=「存在:11;伸長(extension):1」;「計算調整」=「条件付き構成スコアマトリックス調整」。該アミノ酸配列の互いに対する同一性(%)を表1に示す。
C−3上にヒドロキシル基を示すトリコテセン、特にDON、ニバレノールおよびT−2毒素を変換する適合性を測定するために、実施例1に記載されているとおりに、配列番号1〜4を有するアルコールデヒドロゲナーゼをC末端6×Hisタグと共に大腸菌(E.coli)において産生させた。
異なる条件下でDONを変換する配列番号1〜4のアルコールデヒドロゲナーゼの能力を測定するために、配列番号1のアルコールデヒドロゲナーゼを一例として使用した。
配列番号1のアルコールデヒドロゲナーゼの温度安定性を30℃〜55℃の範囲にわたって測定した。これを行うために、活性化アルコールデヒドロゲナーゼをサーモサイクラー(Eppendorf)において特定の温度で、100mM Tris−HClバッファー(pH7.5)中で60分間までインキュベートした。0、5、10、15、20、30、40および60分後、アルコールデヒドロゲナーゼのアリコートを採取し、実施例3に記載されているとおりにDON変換アッセイにおいて活性を測定した。該変換アッセイ物は以下の成分を含有していた:100mM Tris−HCl(pH7.5)、1mM PMS、50ppm DON、10nMの配列番号1の活性化アルコールデヒドロゲナーゼ。実施例3に記載されているとおり、反応物をインキュベートし、活性を測定するためのサンプル採取を0、10、20、30、40および60分後に行った。DONの減少の経過を、各温度に関して、各インキュベーション時間に関して決定した。DON変換線の線形範囲の勾配を計算して、温度安定性を決定した。t=0分の時点におけるそれぞれの温度のDON変換線の線形範囲の勾配を残留活性の計算のための基準値として用いた。表6は温度(単位:℃)、インキュベーション時間(単位:分)および関連残留活性(単位:%)を示す。配列番号1のアルコールデヒドロゲナーゼは、30℃および37℃の温度で1時間置いた場合に最も安定であった。これと比較して、該アルコールデヒドロゲナーゼは、40℃において1時間置いた後でも尚73%の残留活性を有していた。45℃で30分間置いた後では50%の残留活性が測定された。驚くべきことに、50℃で5分間置いた後でも、84%の残留活性が検出された。
配列番号1の活性化アルコールデヒドロゲナーゼのpH安定性をpH4.0〜pH10.0の範囲にわたって測定した。これを行うために、10倍濃度の該活性化アルコールデヒドロゲナーゼ(100nM)を10% Teorell Stenhagenバッファー(pH4.0〜pH10.0)中で30℃の温度で120分間まで置いた。0、60および120分後、アルコールデヒドロゲナーゼのアリコートを採取し、変換アッセイにおいて活性を測定し、実施例3に記載されているとおりに、以下の成分を使用して30℃で該アッセイを行った:100mM Tris−HCl(pH7.5)、1mM PMS、50ppm DON、10nMの配列番号1の活性化アルコールデヒドロゲナーゼ。活性を測定するためのサンプル採取を0、10、20、30および40分後に行った。DONの減少の経過を、各pH値に関して、各時間に関して決定した。安定性を決定するために、DON変換線の線形範囲の勾配を各pH値に関してそれぞれの時間において計算した。t=0分の時点におけるそれぞれのpH値のDON変換線の線形範囲の勾配を後のインキュベーション時間の活性の計算のための基準値として用いた。表7はpH値、インキュベーション時間(単位:分)および関連残留活性(単位:%)を示す。配列番号1のアルコールデヒドロゲナーゼは、pH5.0〜pH9.0において、60分間のインキュベーションの後で安定であった。驚くべきことに、該アルコールデヒドロゲナーゼは酸性環境(pH5.0において活性喪失無し)において及び強アルカリ性環境において(pH9.0で120分間のインキュベーションの後で活性喪失無し)特に良好な安定性を示した。
合成レドックス補因子を外部から添加することなく複合マトリックスにおいてトリコテセンを変換する活性化アルコールデヒドロゲナーゼの能力を決定するために、配列番号1の活性化アルコールデヒドロゲナーゼを実施例3に記載のとおりに産生させ、複合マトリックスにおいてDON変換アッセイを行った。ここでは、複合マトリックスは、とりわけ、ウシのルーメン液、ブタの空腸からの腸内容物、ブタの胃液、ヒトおよびブタの唾液、顆粒化した子ブタ用飼料(Ferkelaufzuchtfutter;FAF)、および唾液、ルーメン液または腸内容物と混合された顆粒化した子ブタ用飼料と定義される。バッファー系との比較を行うために、実施例3に記載されているとおりにTris−HClを使用して検査を行った。子ブタ用飼料の場合、トウモロコシ、ダイズおよびオオムギに基づく標準飼料を使用した。
Claims (21)
- C−3原子上にヒドロキシル基を示す少なくとも1つのトリコテセンの変換のための、金属イオンとキノン補因子とを含有する配列番号1のアルコールデヒドロゲナーゼ、またはそれに加えて、少なくとも80%、好ましくは86%、特に好ましくは少なくとも89%の配列同一性を示す機能的変異体、および少なくとも1つのレドックス補因子の使用。
- 機能的変異体のアミノ酸配列が配列番号2〜4の群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の使用。
- キノン補因子が、PCC、TTC、TPC、LTCおよびCTCの群から選択される、好ましくはPCCであることを特徴とする、請求項1または2に記載の使用。
- キノン補因子が、Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Zn3+、Mn2+、Mn3+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Cu3+、Co2+およびCo3、好ましくはCa2+およびMg2+の群から選択される少なくとも1つの金属イオンによってアルコールデヒドロゲナーゼに結合されることを特徴とする、請求項1、2または3に記載の使用。
- 少なくとも1つのレドックス補因子が、PMS、PMS誘導体、カリウムヘキサシアノフェラート(III)、ナトリウムヘキサシアノフェラート(III)、シトクロムC、補酵素Q1、補酵素Q10、メチレンブルーおよびTMPD、好ましくはPMS、補酵素Q1および補酵素Q10の群から選択されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の使用。
- 食品および飼料、特にブタ、家禽、ウシ、ウマ、魚類、水産養殖および家畜用の飼料における、ならびに食品および飼料の製造または加工に使用される植物ベース原料におけるC−3原子上にヒドロキシル基を示すトリコテセンの変換が行われることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の使用。
- C−3原子上にヒドロキシル基を示す少なくとも1つのトリコテセンを、金属イオンとキノン補因子とを含有する配列番号1のアルコールデヒドロゲナーゼ、または少なくとも80%、好ましくは少なくとも86%、特に好ましくは少なくとも89%の配列同一性を更に示す機能的変異体と、少なくとも1つのレドックス補因子および水、そして必要に応じて少なくとも1つの賦形剤と共に接触させることを特徴とする、トリコテセンの酵素利用変換のための方法。
- 機能的変異体のアミノ酸配列が配列番号2〜4の群から選択されることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- C−3原子上にヒドロキシル基を示すトリコテセンが、5℃〜55℃、好ましくは10℃〜50℃、特に好ましくは28℃〜45℃の温度で変換される、請求項7または8に記載の方法。
- C−3原子上にヒドロキシル基を示す少なくとも1つのトリコテセンを、金属イオンとキノン補因子とを含有するアルコールデヒドロゲナーゼ、または少なくともその機能的変異体と、レドックス因子、水、そして必要に応じて賦形剤と共に、少なくとも1分間、好ましくは少なくとも5分間、特に好ましくは少なくとも60分間にわたって接触させることを特徴とする、請求項7、8または9に記載の方法。
- キノン補因子が、PCC、TTC、TPC、LTCおよびCTCの群から選択される、好ましくはPCCであることを特徴とする、請求項7〜10のいずれか1項に記載の方法。
- キノン補因子が、Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Zn3+、Mn2+、Mn3+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Cu3+、Co2+およびCo3+、好ましくはCa2+およびMg2+の群から選択される少なくとも1つの金属イオンによってアルコールデヒドロゲナーゼに結合されることを特徴とする、請求項7〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも1つのレドックス補因子が、PMS、PMS誘導体、カリウムヘキサシアノフェラート(III)、ナトリウムヘキサシアノフェラート(III)、シトクロムC、補酵素Q1、補酵素Q10、メチレンブルー、TMPD、好ましくはPMS、補酵素Q1および補酵素Q10の群から選択されることを特徴とする、請求項7〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 金属イオンとキノン補因子とを含有する配列番号1のアルコールデヒドロゲナーゼ、または少なくとも80%、好ましくは少なくとも86%、特に好ましくは少なくとも89%の配列同一性を更に示す機能的変異体、そして必要に応じて更に、レドックス補因子および少なくとも1つの賦形剤からなる群から選択される少なくとも1つの追加的成分を含有することを特徴とするトリコテセン変換添加物。
- 配列番号2〜4の群から選択される、配列番号1のアルコールデヒドロゲナーゼの機能的変異体を含有することを特徴とする、請求項14に記載の添加物。
- PCC、TTC、TPC、LTCおよびCTCの群から選択される、好ましくはPCCであるキノン補因子を含有することを特徴とする、請求項14または15に記載の添加物。
- Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Zn3+、Mn2+、Mn3+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Cu3+、Co2+およびCo3+、好ましくはCa2+およびMg2+の群から選択される少なくとも1つの金属イオンによってアルコールデヒドロゲナーゼに結合されるキノン補因子を含有することを特徴とする、請求項14、15または16に記載の添加物。
- レドックス補因子として、合成レドックス補因子が、PMS、PMS誘導体、カリウムヘキサシアノフェラート(III)、ナトリウムヘキサシアノフェラート(III)、シトクロムC、補酵素Q1、補酵素Q10、メチレンブルーおよびTMPD、好ましくはPMS、補酵素Q1および補酵素Q10の群から選択されることを特徴とする、請求項14〜17のいずれか1項に記載の添加物。
- 賦形剤が、不活性担体、ビタミン、ミネラル物質、植物起源(phytogenetic)物質、酵素、およびマイコトキシンの解毒のための追加的成分、例えばマイコトキシン分解酵素、特にアフラトキシン−オキシダーゼ、エルゴタミンヒドロラーゼ、エルゴタミンアミダーゼ、ゼアラレノンエステラーゼ、ゼアラレノンラクトナーゼ、ゼアラレノンヒドロラーゼ、オクラトキシンアミダーゼ、フモニシンアミノトランスフェラーゼ、フモニシンカルボキシトランスフェラーゼ、アミノポリオールアミンオキシダーゼ、デオキシニバレノールエポキシドヒドロラーゼ、デオキシニバレノールデヒドロゲナーゼ、デオキシニバレノールオキシダーゼ、トリコテセンデヒドロゲナーゼ、トリコテセンオキシダーゼ;およびマイコトキシン変換微生物、例えばDSM11798;およびマイコトキシン結合物質、例えば微生物細胞壁または無機物質、例えばベントナイトの群から選択されることを特徴とする、請求項14〜18のいずれか1項に記載の添加物。
- 封入または被覆形態で存在することを特徴とする、請求項14〜19のいずれか1項に記載の添加物。
- トリコテセンマイコトキシン症、好ましくは、C−3原子上にヒドロキシル基を示すトリコテセンにより引き起こされるマイコトキシン症、特に例えばデオキシニバレノールマイコトキシン症の予防および/または治療のための化合物の製造のための、請求項14〜20のいずれか1項に記載の少なくとも1つの添加物の使用。
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