JP2021013365A - 融合タンパク質、物質製造方法、ベクター、形質転換細胞、空気入りタイヤの製造方法及びゴム製品の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】疎水性化合物を合成する酵素活性を有しつつ、油滴に結合可能な融合タンパク質、該融合タンパク質を用いて、疎水性化合物を油滴内に蓄積させる物質製造方法、遺伝子組換え技術により細胞に導入することで疎水性化合物の生産量を向上させることができるベクター、該ベクター若しくは該融合タンパク質をコードする遺伝子が導入された形質転換細胞を提供することを目的とする。【解決手段】油滴(lipid droplet)に結合可能なアミノ酸配列(第1アミノ酸配列)と、疎水性化合物を合成する酵素活性を有するアミノ酸配列(第2アミノ酸配列)とを有し、前記第1アミノ酸配列と第2アミノ酸配列とがリンカー配列(第3アミノ酸配列)を介して融合しており、第2アミノ酸配列の酵素活性が保持されている融合タンパク質。【選択図】図1

Description

本発明は、融合タンパク質、物質製造方法、ベクター、形質転換細胞、空気入りタイヤの製造方法、及びゴム製品の製造方法に関する。
現在、工業用ゴム製品に用いられている天然ゴム(ポリイソプレノイドの1種)は、トウダイグサ科のパラゴムノキ(Hevea brasiliensis)や桑科植物のインドゴムノキ(Ficus elastica)などのゴム産生植物を栽培し、その植物体が有する乳管細胞で天然ゴムを生合成させ、該天然ゴムを植物から手作業により採取することにより得られる。
現在、工業用ゴム製品に用いられている天然ゴムは、パラゴムノキをほぼ唯一の採取源としている。パラゴムノキは東南アジアや南米などの限られた地域でのみ生育可能な植物である。更に、パラゴムノキは、植樹からゴムの採取が可能な成木になるまでに7年程度を要し、また、天然ゴムを採取できる期間は20〜30年に限られる。今後、開発途上国を中心に天然ゴムの需要の増大が見込まれているが、上述の理由によりパラゴムノキによる天然ゴムの大幅な増産は困難である。そのため、天然ゴム資源の枯渇が懸念されており、パラゴムノキの成木以外の安定的な天然ゴムの供給源やパラゴムノキにおける天然ゴムの生産効率の改善が望まれている。
天然ゴムは、イソペンテニル二リン酸(IPP)を基本単位とし、シス−1,4−ポリイソプレン構造をとっており、天然ゴムの生合成にはその構造からシス型プレニルトランスフェラーゼ(CPT)が関係していると考えられている。例えば、パラゴムノキでは複数のCPTの存在が確認されており、Hevea Rubber transferase 1(HRT1)、Hevea Rubber transferase 2(HRT2)などが知られている(例えば、非特許文献1、2参照。)。また、タンポポの一種であるゴムタンポポ(Taraxacum brevicorniculatum)ではCPTの発現量を抑えることにより、ゴムの合成量が低下することが知られている(例えば、非特許文献3参照。)。
Rahaman他、BMC Genomics、2013年、第14巻 Asawatreratanakul他、EuropeanJournal of Biochemistry、2003年、第270巻、4671〜4680ページ Post他、Plant Physiology、2012年、第158巻、1406〜1417ページ Karine他、Biochimica et Biophysica Acta 1838 (2014) 287−299
上述のように、パラゴムノキの成木以外の安定的な天然ゴムの供給源の開発やパラゴムノキにおける天然ゴムの生産効率の改善が望まれている。
そのような課題を解決する手段の1つとして、本発明者らは、ゴム合成酵素であるシス型プレニルトランスフェラーゼ(CPT)familyに属するタンパク質をゴム粒子に結合させ、酵素反応を行うことにより、ゴム粒子内にポリイソプレノイド(天然ゴム)を蓄積できることを見出した(例えば、WO2017/002818参照)。
本発明者らは、本手法について鋭意検討した結果、本手法では、ゴム粒子を使用するため、細胞でのゴム合成を考えた場合、ゴム粒子を作成できる細胞(植物)が限定されており、その結果、利用範囲が限られるという問題があることが判明した。
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、特殊な植物のみが保持しているゴム粒子の代わりとして、全ての植物が有する油滴(lipid droplet)を使用することに想到した。
図1に示すように、油滴はリン脂質と膜タンパク質(例えば、オレオシンやlipid−droplet associated protein(LDAP)/small rubber particle protein(SRPP)familyに属するタンパク質)により構成された膜構造を有し、内部にトリアシルグリセロールが貯蔵されている。
ゴム粒子と油滴の類似点としては、膜が脂質一重膜で構成されていること、内部に疎水性の物質が貯蔵されていること、膜上に複数のタンパク質が存在することが挙げられる。そのため、ゴム粒子に結合するような酵素であれば、油滴にも同様に結合するのではないかと考えていたが、実際は、ゴム粒子に結合する酵素であっても油滴には結合しないことが判明した。
本発明は、本発明者らが新たに見出した前記課題を解決し、疎水性化合物を合成する酵素活性を有しつつ、油滴に結合可能な融合タンパク質、該融合タンパク質を用いて、疎水性化合物を油滴内に蓄積させる物質製造方法、遺伝子組換え技術により細胞に導入することで疎水性化合物の生産量を向上させることができるベクター、該ベクター若しくは該融合タンパク質をコードする遺伝子が導入された形質転換細胞を提供することを目的とする。
本発明者らは、ゴム合成酵素など、ゴム粒子に結合する酵素であっても油滴には結合しない原因について鋭意検討した結果、ゴム粒子と油滴では、膜を構成する脂質の種類が異なるためであるとの仮説に想到した。すなわち、ゴム粒子と、油滴では膜を構成する脂質の種類が異なるため、ゴム合成酵素などが油滴に結合しにくいのではないかとの仮説に想到した。
ゴム粒子に結合する能力を有するRubber Elongation Factor(REF)は脂質によって結合する能力が異なることが報告されている(非特許文献4)。
そこで、ゴム合成酵素など、疎水性化合物を合成する酵素活性を有し、かつ、それ自体に本来油滴に結合する能力を有しない酵素の油滴への結合能力を向上させるために、疎水性化合物を合成する酵素活性を有するアミノ酸配列と、アンカーとなるような油滴に結合可能なアミノ酸配列(例えば、油滴に元々存在しているタンパク質由来のアミノ酸配列)とを融合させることとした。
しかしながら、疎水性化合物を合成する酵素活性を有するアミノ酸配列と、油滴に結合可能なアミノ酸配列とを融合した場合であっても、使用する油滴結合タンパク質の種類によっては油滴への結合ができない場合や融合の方法によっては油滴上において十分な酵素活性は得られなかった。
使用する油滴結合タンパク質によって、油滴に結合しない場合がある原因について、鋭意検討した結果、油滴結合タンパク質には、油滴形成時に元々膜に結合しているClassIタンパク質と油滴形成後に結合するClassIIタンパク質に分類され、ClassIタンパク質では油滴形成後にタンパク質を油滴に結合させることはできず、形成後の油滴にタンパク質を結合させるためにはClassIIタンパク質を使用する必要があることが分かった。
また、融合タンパクにおいて酵素活性が失活する原因について、鋭意検討した結果、両アミノ酸配列の間にリンカー配列を配することにより、具体的には、図2に示す構造を有する融合タンパク質とすることにより、油滴上において十分な酵素活性が得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、油滴(lipid droplet)に結合可能なアミノ酸配列(第1アミノ酸配列)と、疎水性化合物を合成する酵素活性を有するアミノ酸配列(第2アミノ酸配列)とを有し、前記第1アミノ酸配列と第2アミノ酸配列とがリンカー配列(第3アミノ酸配列)を介して融合しており、第2アミノ酸配列の酵素活性が保持されている融合タンパク質に関する。
前記第1アミノ酸配列が、油滴に結合可能なタンパク質かつ、ClassIIに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることが好ましい。
前記第2アミノ酸配列が、疎水性化合物を合成する酵素活性を有し、それ自体に油滴に結合する能力を有しない酵素由来のアミノ酸配列であることが好ましい。
前記第1アミノ酸配列が、lipid−droplet associated protein(LDAP)/small rubber particle protein(SRPP)familyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることが好ましい。
前記第1アミノ酸配列が、植物由来のLDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることが好ましい。
前記第1アミノ酸配列が、Persea属、Hevea属、及びTaraxacum属からなる群より選択される少なくとも1種の属に属する植物由来のLDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることが好ましい。
前記第1アミノ酸配列が、アボカド、パラゴムノキ、及びロシアンタンポポからなる群より選択される少なくとも1種の植物由来のLDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることが好ましい。
前記第2アミノ酸配列が、プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることが好ましい。
前記第2アミノ酸配列が、シス型プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることが好ましい。
前記第2アミノ酸配列が、Hevea属又はTaraxacum属に属する植物由来のシス型プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることが好ましい。
前記第3アミノ酸配列が、4個以上のアミノ酸からなる配列であることが好ましい。
前記第3アミノ酸配列が、20〜30個のアミノ酸からなる配列であることが好ましい。
前記第3アミノ酸配列が、下記[1]〜[3]のいずれかのアミノ酸配列であることが好ましい。
[1]配列番号5で表されるアミノ酸配列
[2]配列番号5で表されるアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列
[3]配列番号5で表されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列
本発明はまた、前記融合タンパク質を油滴(lipid droplet)に結合させ、第2アミノ酸配列が有する酵素活性により生成物を油滴内に蓄積させる物質製造方法に関する。
本発明はまた、前記融合タンパク質をコードする遺伝子を導入したベクターに関する。
本発明はまた、前記融合タンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換細胞に関する。
本発明はまた、前記形質転換細胞を使用して、第2アミノ酸配列が有する酵素活性により生成物を細胞内の油滴内に蓄積させる物質製造方法に関する。
本発明はまた、前記物質製造方法によりポリイソプレノイドを製造するポリイソプレノイド製造工程、得られたポリイソプレノイドと、添加剤とを混練して混練物を得る混練工程、前記混練物から生タイヤを成形する生タイヤ成形工程、及び前記生タイヤを加硫する加硫工程を含む空気入りタイヤの製造方法に関する。
本発明はまた、前記物質製造方法によりポリイソプレノイドを製造するポリイソプレノイド製造工程、得られたポリイソプレノイドと、添加剤とを混練して混練物を得る混練工程、前記混練物から生ゴム製品を成形する生ゴム製品成形工程、及び前記生ゴム製品を加硫する加硫工程を含むゴム製品の製造方法に関する。
本発明によれば、油滴(lipid droplet)に結合可能なアミノ酸配列(第1アミノ酸配列)と、疎水性化合物を合成する酵素活性を有するアミノ酸配列(第2アミノ酸配列)とを有し、前記第1アミノ酸配列と第2アミノ酸配列とがリンカー配列(第3アミノ酸配列)を介して融合しており、第2アミノ酸配列の酵素活性が保持されている融合タンパク質であるので、疎水性化合物を合成する酵素活性を有しつつ、油滴に結合可能である。第2アミノ酸配列が酵素活性を示すのに補助因子が必要な場合でも、融合した第1アミノ酸配列、第3アミノ酸配列がその活性化補助を阻害することもない。
そのため、該融合タンパク質を油滴と共に用いることにより、該融合タンパク質は油滴に結合し、該融合タンパク質により合成された疎水性化合物を油滴内に蓄積させることが可能となる。
そして、該融合タンパク質は油滴を有する細胞において好適に使用可能なタンパク質であるが、油滴は、原核生物にも真核生物にも存在するため、該融合タンパク質は幅広い細胞において使用することができ、幅広い細胞において疎水性化合物の生産量を向上できる。
また、該融合タンパク質をコードする遺伝子を導入したベクターは、遺伝子組換え技術により細胞に導入することで疎水性化合物の生産量を向上させることができ、該ベクター若しくは該融合タンパク質をコードする遺伝子が導入された形質転換細胞では、疎水性化合物の生産量を向上させることができる。
本発明の空気入りタイヤの製造方法は、本発明の物質製造方法によりポリイソプレノイドを製造するポリイソプレノイド製造工程、得られたポリイソプレノイドと、添加剤とを混練して混練物を得る混練工程、前記混練物から生タイヤを成形する生タイヤ成形工程、及び前記生タイヤを加硫する加硫工程を含む空気入りタイヤの製造方法であるので、ポリイソプレノイド製造時の製造効率が高い手法で得られたポリイソプレノイドから空気入りタイヤを製造するため、植物資源を有効に利用でき、環境に配慮して空気入りタイヤを製造することができる。
本発明のゴム製品の製造方法は、本発明の物質製造方法によりポリイソプレノイドを製造するポリイソプレノイド製造工程、得られたポリイソプレノイドと、添加剤とを混練して混練物を得る混練工程、前記混練物から生ゴム製品を成形する生ゴム製品成形工程、及び前記生ゴム製品を加硫する加硫工程を含むゴム製品の製造方法であるので、ポリイソプレノイド製造時の製造効率が高い手法で得られたポリイソプレノイドからゴム製品を製造するため、植物資源を有効に利用でき、環境に配慮してゴム製品を製造することができる。
ゴム粒子、油滴の構造を模式的に示す図である。 本発明の融合タンパク質の一例を示す模式図である。 ポリイソプレノイドの生合成経路の一部を示す模式図である。 種々の生物由来のCPTfamilyに属するタンパク質のマルチプルシーケンスアライメントを行った様子を示す概略図である。 油滴の調製方法の一例の概要を示す図である。 SDS−PAGEの結果の一例を示す図である。 SDS−PAGEの結果の一例を示す図である。 SDS−PAGEの結果の一例を示す図である。
<融合タンパク質>
本発明の融合タンパク質は、油滴(lipid droplet)に結合可能なアミノ酸配列(第1アミノ酸配列)と、疎水性化合物を合成する酵素活性を有するアミノ酸配列(第2アミノ酸配列)とを有し、前記第1アミノ酸配列と第2アミノ酸配列とがリンカー配列(第3アミノ酸配列)を介して融合しており、第2アミノ酸配列の酵素活性が保持されている。
前記の通り、本発明の融合タンパク質は、図2に示す構造を有するため、疎水性化合物を合成する酵素活性を有しつつ、油滴に結合可能であり、油滴上において十分な酵素活性が得られる。これにより、本来は油滴上で行うことができない酵素反応を油滴上で行うことができるようになる。
ここで、本発明の融合タンパク質は、図2に示す通り、N末端側から、第1アミノ酸配列、第3アミノ酸配列、第2アミノ酸配列をこの順で有していても、C末端側から、第1アミノ酸配列、第3アミノ酸配列、第2アミノ酸配列をこの順で有していてもよい。
まず、第1アミノ酸配列、第2アミノ酸配列、第3アミノ酸配列について説明するが、まず、酵素活性を有する配列である第2アミノ酸配列から説明する。
(第2アミノ酸配列)
第2アミノ酸配列は、疎水性化合物を合成する酵素活性を有するアミノ酸配列である。
疎水性化合物を合成する酵素活性を有するアミノ酸配列は、疎水性化合物を合成する酵素活性を有する限り特に限定されないが、疎水性化合物を合成する酵素活性を有する酵素由来のアミノ酸配列であることが好ましく、疎水性化合物を合成する酵素活性を有し、かつ、それ自体に油滴に結合する能力を有しない酵素由来のアミノ酸配列であることがより好ましい。ここで、疎水性化合物を合成する酵素活性を有する酵素由来のアミノ酸配列としては、酵素活性を有していればよいため、疎水性化合物を合成する酵素活性を有する酵素のアミノ酸配列の全部であってもよく、輸送シグナル配列を除去したような一部であってもよい。
疎水性化合物としては、油滴内に貯蔵可能な化合物であれば特に限定されず、イソプレノイド化合物、脂肪酸、脂溶性ビタミン、疎水性ポリマー(イソプレノイド化合物を除く)等が挙げられる。なかでも、イソプレノイド化合物が好ましく、ポリイソプレノイド(天然ゴム)がより好ましい。
前記で例示した疎水性化合物に対応する酵素(疎水性化合物を合成する酵素活性を有する酵素)としては、特に限定されないが、ゴム合成酵素、リコペンシクラーゼ、ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)合成酵素等が挙げられる。なかでも、ゴム合成酵素が好ましい。
ゴム合成酵素は、通常、それ自体に油滴に結合する能力を有しないため、疎水性化合物を合成する酵素活性を有し、それ自体に油滴に結合する能力を有しない酵素に該当する。
ゴム合成酵素としては、プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質が好ましい。プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質には、シス型プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質、トランス型プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質が存在するが、シス型プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質が好ましい。すなわち、第2アミノ酸配列が、プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることが好ましく、シス型プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることがより好ましい。
プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質をコードする遺伝子、シス型プレニルトランスフェラーゼ(CPT)familyに属するタンパク質をコードする遺伝子は、その由来は特に制限されず、微生物由来であっても、動物由来であっても、植物由来であってもよいが、植物由来であることが好ましく、Hevea属、Sonchus属、Taraxacum属、及びParthenium属からなる群より選択される少なくとも1種の属に属する植物由来であることがより好ましく、Hevea属又はTaraxacum属に属する植物由来であることが更に好ましく、パラゴムノキ又はロシアンタンポポ由来であることが特に好ましく、最も好ましくは、パラゴムノキ由来であることである。
前記植物としては、特に限定されず、例えば、パラゴムノキ(Hevea brasiliensis)等のHevea属;ノゲシ(Sonchus oleraceus)、オニノゲシ(Sonchus asper)、ハチジョウナ(Sonchus brachyotus)等のSonchus属;セイタカアワダチソウ(Solidago altissima)、アキノキリンソウ(Solidago virgaurea subsp. asiatica)、ミヤマアキノキリンソウ(Solidago virgaurea subsp. leipcarpa)、キリガミネアキノキリンソウ(Solidago virgaurea subsp. leipcarpa f. paludosa)、オオアキノキリンソウ(Solidago virgaurea subsp. gigantea)、オオアワダチソウ(Solidago gigantea Ait. var. leiophylla Fernald)等のSolidago属;ヒマワリ(Helianthus annuus)、シロタエヒマワリ(Helianthus argophyllus)、ヘリアンサス・アトロルベンス(Helianthus atrorubens)、ヒメヒマワリ(Helianthus debilis)、コヒマワリ(Helianthus decapetalus)、ジャイアントサンフラワー(Helianthus giganteus)等のHelianthus属;タンポポ(Taraxacum)、エゾタンポポ(Taraxacum venustum H.Koidz)、シナノタンポポ(Taraxacum hondoense Nakai)、カントウタンポポ(Taraxacum platycarpum Dahlst)、カンサイタンポポ(Taraxacum japonicum)、セイヨウタンポポ(Taraxacum officinale Weber)、ロシアンタンポポ(Taraxacum koksaghyz)、Taraxacum brevicorniculatum等のTaraxacum属;イチジク(Ficus carica)、インドゴムノキ(Ficus elastica)、オオイタビ(Ficus pumila L.)、イヌビワ(Ficus erecta Thumb.)、ホソバムクイヌビワ(Ficus ampelas Burm.f.)、コウトウイヌビワ(Ficus benguetensis Merr.)、ムクイヌビワ(Ficus irisana Elm.)、ガジュマル(Ficus microcarpa L.f.)、オオバイヌビワ(Ficus septica Burm.f.)、ベンガルボダイジュ(Ficus benghalensis)等のFicus属;グアユール(Parthenium argentatum)、アメリカブクリョウサイ(Parthenium hysterophorus)、ブタクサ(Parthenium hysterophorus)等のParthenium属;レタス(Lactuca sativa)、ベンガルボダイジュ、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)等が挙げられる。
なお、本明細書において、プレニルトランスフェラーゼ(CPT)familyに属するタンパク質は、イソプレノイド化合物の鎖長を延長する反応を触媒する酵素である。
また、本明細書において、トランス型プレニルトランスフェラーゼ(CPT)familyに属するタンパク質は、イソプレノイド化合物の鎖長をtrans型に延長する反応を触媒する酵素である。
また、本明細書において、シス型プレニルトランスフェラーゼ(CPT)familyに属するタンパク質は、イソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素である。
具体的には、例えば、植物では、図3に示すようなポリイソプレノイド生合成経路によってポリイソプレノイドが生合成されるが、当該経路のうち、CPTfamilyに属するタンパク質は、図3中の点線の枠で囲まれた部分の反応を触媒する酵素と考えられている。CPTfamilyに属するタンパク質の特徴としては、Cis IPPS domain(NCBI Accession No.cd00475)に含まれるアミノ酸配列を有することである。
本明細書において、イソプレノイド化合物とは、イソプレン単位(C)を有する化合物を意味する。また、cis型イソプレノイドは、イソプレン単位がシス型に結合したイソプレノイド化合物を有する化合物であり、例えば、cis−ファルネシル二リン酸、ウンデカプレニル二リン酸、天然ゴムなどが挙げられる。
ここで、種々の生物由来のCPTfamilyに属するタンパク質のマルチプルシーケンスアライメントを行った様子を示す概略図を図4に示すが、Shota Endo et.al.,Biochimica et Biophysica Acta,No.1625(2003)p.291−295や、Masahiro Fujihashi et.al.,PNAS,Vol.98,No.8(2001)p.4337−4342等の文献から、図4中の囲みA(配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1においては、41位から49位に相当)、囲みB(配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1においては、81位から97位に相当)が種々の生物由来のCPTfamilyに属するタンパク質で保存性の高い保存領域の一部であり、保存領域とは、同様の配列(構造)を有する部位を意味し、タンパク質において同様の機能を有する部位であると推察される領域である。そして特に、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1における41位に相当する位置はアスパラギン酸残基が保存され(図4中の(1))、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1における42位に相当する位置はグリシン残基が保存され(図4中の(2))、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1における45位に相当する位置はアルギニン残基が保存され(図4中の(3))、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1における89位に相当する位置はアスパラギン残基が保存されており(図4中の(4))、これらのアミノ酸が、CPTfamilyに属するタンパク質の酵素反応に必須のアミノ酸であり、当該位置にこれらのアミノ酸を有するタンパク質であればCPTfamilyに属するタンパク質としての機能を有すると考えられる。
なお、前記マルチプルシーケンスアライメントは、WO2017/002818に記載の方法により実施できる。
すなわち、前記CPTfamilyに属するタンパク質は、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1における41位、及びこれに相当する位置にアスパラギン酸残基を、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1における42位、及びこれに相当する位置にグリシン残基を、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1における45位、及びこれに相当する位置にアルギニン残基を、並びに、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1における89位、及びこれに相当する位置にアスパラギン残基を、有するものであることが好ましい。上述したように、前記CPTfamilyに属するタンパク質がこのような配列を有していれば、CPTfamilyに属するタンパク質としての機能を有すると考えられ、イソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素として機能することができる。
前記CPTfamilyに属するタンパク質は、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1における41位から49位、及びこれに相当する位置のアミノ酸配列が、以下のアミノ酸配列(A):
DGNXRXAKK (A)
(前記アミノ酸配列(A)中、X及びXは同一又は異なって任意のアミノ酸残基を表す。)、又は、該アミノ酸配列(A)と、X及びXを除く7アミノ酸残基のうちの5アミノ酸残基以上が同一である配列同一性を有するアミノ酸配列であることがより好ましい。更に好ましくは、前記アミノ酸配列(A)中、XがH、GもしくはRを表し、また、XがW、F、もしくはYを表すことである。
前記アミノ酸配列(A)と、X及びXを除く7アミノ酸残基のうちの5アミノ酸残基以上が同一である配列同一性を有するアミノ酸配列は、X及びXを除く7アミノ酸残基のうちの6アミノ酸残基以上が同一であることがより好ましい。
また、前記CPTfamilyに属するタンパク質は、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1における81位から97位、及びこれに相当する位置のアミノ酸配列が、以下のアミノ酸配列(B):
TX1112AFSX1314NX1516RX171819EV (B)
(前記アミノ酸配列(B)中、X11〜X19は同一又は異なって任意のアミノ酸残基を表す。)、又は、該アミノ酸配列(B)と、X11〜X19を除く8アミノ酸残基のうちの5アミノ酸残基以上が同一である配列同一性を有するアミノ酸配列であることがより好ましい。
更に好ましくは、前記アミノ酸配列(B)中、X11がL、V、A、もしくはIを表し、また、X12がY、F、もしくはHを表し、また、X13がS、T、I、M、もしくはLを表し、また、X14がE、D、もしくはHを表し、また、X15がWもしくはFを表し、また、X16がN、S、K、G、もしくはRを表し、また、X17がP、S、H、G、R、K、もしくはQを表し、また、X18がA、K、S、もしくはPを表し、また、X19がQ、D、R、I、E、H、もしくはSを表すことである。
前記アミノ酸配列(B)と、X11〜X19を除く8アミノ酸残基のうちの5アミノ酸残基以上が同一である配列同一性を有するアミノ酸配列は、X11〜X19を除く8アミノ酸残基のうちの6アミノ酸残基以上が同一であることがより好ましく、7アミノ酸残基以上が同一であることが更に好ましい。
更に、CPTfamilyに属するタンパク質は、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1における41位から49位、及びこれに相当する位置のアミノ酸配列が、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1における41位から49位のアミノ酸配列(DGNRRFAKK)と、9アミノ酸残基のうちの6アミノ酸残基以上が同一である配列同一性を有することが特に好ましい。当該配列同一性としては、9アミノ酸残基のうちの7アミノ酸残基以上が同一であることがより好ましく、8アミノ酸残基以上が同一であることが更に好ましい。
更に、CPTfamilyに属するタンパク質は、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1における81位から97位、及びこれに相当する位置のアミノ酸配列が、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1における81位から97位のアミノ酸配列(TIYAFSIDNFRRKPHEV)と、17アミノ酸残基のうちの14アミノ酸残基以上が同一である配列同一性を有することが特に好ましい。当該配列同一性としては、17アミノ酸残基のうちの15アミノ酸残基以上が同一であることがより好ましく、16アミノ酸残基以上が同一であることが更に好ましい。
具体的には、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1において41位から49位に相当する保存領域は、例えば、WO2017/002818に記載の配列番号45で示される大腸菌由来のウンデカプレニルリン酸合成酵素(UPPS)では25位から33位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号46で示されるマイクロコッカス属菌由来のウンデカプレニル二リン酸合成酵素(UPS)では29位から37位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号47で示される酵母由来のSRT1では75位から83位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号44で示されるシロイヌナズナ由来のAtCPT5では79位から87位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号22で示されるシロイヌナズナ由来のAtCPT8では43位から51位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号48で示されるタバコ由来のDDPSでは42位から50位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号32で示されるパラゴムノキ由来のHRT2では41位から49位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号36で示されるパラゴムノキ由来のCPT3では41位から49位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号37で示されるパラゴムノキ由来のCPT4では42位から50位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号41で示されるパラゴムノキ由来のCPT5では41位から49位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号14で示されるレタス由来のLsCPT3では58位から66位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号43で示されるTaraxacum brevicorniculatum由来のTbCPT1では58位から66位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号49で示されるマウス由来のDDPSでは34位から42位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号50で示されるヒト由来のHDSでは34位から42位に相当する。
また、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1において81位から97位に相当する保存領域は、例えば、WO2017/002818に記載の配列番号45で示される大腸菌由来のウンデカプレニルリン酸合成酵素(UPPS)では65位から81位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号46で示されるマイクロコッカス属菌由来のウンデカプレニル二リン酸合成酵素(UPS)では69位から85位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号47で示される酵母由来のSRT1では115位から131位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号44で示されるシロイヌナズナ由来のAtCPT5では119位から135位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号22で示されるシロイヌナズナ由来のAtCPT8では84位から100位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号48で示されるタバコ由来のDDPSでは82位から98位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号32で示されるパラゴムノキ由来のHRT2では81位から97位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号36で示されるパラゴムノキ由来のCPT3では81位から97位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号37で示されるパラゴムノキ由来のCPT4では82位から98位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号41で示されるパラゴムノキ由来のCPT5では81位から97位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号14で示されるレタス由来のLsCPT3では98位から114位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号43で示されるTaraxacum brevicorniculatum由来のTbCPT1では98位から114位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号49で示されるマウス由来のDDPSでは74位から90位に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号50で示されるヒト由来のHDSでは74位から90位に相当する。
また、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1において41位に相当するアスパラギン酸残基は、例えば、WO2017/002818に記載の配列番号45で示される大腸菌由来のウンデカプレニルリン酸合成酵素(UPPS)では25位のアスパラギン酸残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号46で示されるマイクロコッカス属菌由来のウンデカプレニル二リン酸合成酵素(UPS)では29位のアスパラギン酸残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号47で示される酵母由来のSRT1では75位のアスパラギン酸残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号44で示されるシロイヌナズナ由来のAtCPT5では79位のアスパラギン酸残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号22で示されるシロイヌナズナ由来のAtCPT8では43位のアスパラギン酸残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号48で示されるタバコ由来のDDPSでは42位のアスパラギン酸残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号32で示されるパラゴムノキ由来のHRT2では41位のアスパラギン酸残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号36で示されるパラゴムノキ由来のCPT3では41位のアスパラギン酸残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号37で示されるパラゴムノキ由来のCPT4では42位のアスパラギン酸残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号41で示されるパラゴムノキ由来のCPT5では41位のアスパラギン酸残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号14で示されるレタス由来のLsCPT3では58位のアスパラギン酸残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号43で示されるTaraxacum brevicorniculatum由来のTbCPT1では58位のアスパラギン酸残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号49で示されるマウス由来のDDPSでは34位のアスパラギン酸残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号50で示されるヒト由来のHDSでは34位のアスパラギン酸残基に相当する。
また、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1において42位に相当するグリシン残基は、例えば、WO2017/002818に記載の配列番号45で示される大腸菌由来のウンデカプレニルリン酸合成酵素(UPPS)では26位のグリシン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号46で示されるマイクロコッカス属菌由来のウンデカプレニル二リン酸合成酵素(UPS)では30位のグリシン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号47で示される酵母由来のSRT1では76位のグリシン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号44で示されるシロイヌナズナ由来のAtCPT5では80位のグリシン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号22で示されるシロイヌナズナ由来のAtCPT8では44位のグリシン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号48で示されるタバコ由来のDDPSでは43位のグリシン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号32で示されるパラゴムノキ由来のHRT2では42位のグリシン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号36で示されるパラゴムノキ由来のCPT3では42位のグリシン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号37で示されるパラゴムノキ由来のCPT4では43位のグリシン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号41で示されるパラゴムノキ由来のCPT5では42位のグリシン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号14で示されるレタス由来のLsCPT3では59位のグリシン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号43で示されるTaraxacum brevicorniculatum由来のTbCPT1では59位のグリシン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号49で示されるマウス由来のDDPSでは35位のグリシン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号50で示されるヒト由来のHDSでは35位のグリシン残基に相当する。
また、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1において45位に相当するアルギニン残基は、例えば、WO2017/002818に記載の配列番号45で示される大腸菌由来のウンデカプレニルリン酸合成酵素(UPPS)では29位のアルギニン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号46で示されるマイクロコッカス属菌由来のウンデカプレニル二リン酸合成酵素(UPS)では33位のアルギニン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号47で示される酵母由来のSRT1では79位のアルギニン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号44で示されるシロイヌナズナ由来のAtCPT5では83位のアルギニン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号22で示されるシロイヌナズナ由来のAtCPT8では47位のアルギニン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号48で示されるタバコ由来のDDPSでは46位のアルギニン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号32で示されるパラゴムノキ由来のHRT2では45位のアルギニン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号36で示されるパラゴムノキ由来のCPT3では45位のアルギニン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号37で示されるパラゴムノキ由来のCPT4では46位のアルギニン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号41で示されるパラゴムノキ由来のCPT5では45位のアルギニン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号14で示されるレタス由来のLsCPT3では62位のアルギニン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号43で示されるTaraxacum brevicorniculatum由来のTbCPT1では62位のアルギニン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号49で示されるマウス由来のDDPSでは38位のアルギニン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号50で示されるヒト由来のHDSでは38位のアルギニン残基に相当する。
また、配列番号2で示されるパラゴムノキ由来のHRT1において89位に相当するアスパラギン残基は、例えば、WO2017/002818に記載の配列番号45で示される大腸菌由来のウンデカプレニルリン酸合成酵素(UPPS)では73位のアスパラギン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号46で示されるマイクロコッカス属菌由来のウンデカプレニル二リン酸合成酵素(UPS)では77位のアスパラギン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号47で示される酵母由来のSRT1では123位のアスパラギン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号44で示されるシロイヌナズナ由来のAtCPT5では127位のアスパラギン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号22で示されるシロイヌナズナ由来のAtCPT8では92位のアスパラギン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号48で示されるタバコ由来のDDPSでは90位のアスパラギン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号32で示されるパラゴムノキ由来のHRT2では89位のアスパラギン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号36で示されるパラゴムノキ由来のCPT3では89位のアスパラギン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号37で示されるパラゴムノキ由来のCPT4では90位のアスパラギン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号41で示されるパラゴムノキ由来のCPT5では89位のアスパラギン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号14で示されるレタス由来のLsCPT3では106位のアスパラギン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号43で示されるTaraxacum brevicorniculatum由来のTbCPT1では106位のアスパラギン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号49で示されるマウス由来のDDPSでは82位のアスパラギン残基に相当し、WO2017/002818に記載の配列番号50で示されるヒト由来のHDSでは82位のアスパラギン残基に相当する。
前記CPTfamilyに属するタンパク質としては、パラゴムノキ由来のCPT(HRT1、HRT2、CPT3〜5)、シロイヌナズナ由来のAtCPT1〜9、レタス由来のCPT1〜3、Taraxacum brevicorniculatum由来のCPT1〜3、大腸菌由来のウンデカプレニルリン酸合成酵素(UPPS)、マイクロコッカス属菌由来のウンデカプレニル二リン酸合成酵素(UPS)、酵母由来のSRT1、タバコ由来のDDPS、マウス由来のDDPS、ヒト由来のHDSなどが挙げられる。
前記CPTfamilyに属するタンパク質の具体例としては、下記[11]が挙げられる。
[11]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
また、タンパク質は、元のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、又は付加を含む場合であっても本来持つ機能を有する場合があることが知られている。従って、前記CPTfamilyに属するタンパク質の具体例としては、下記[12]も挙げられる。
[12]配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつイソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質
なお、前記CPTfamilyに属するタンパク質としての機能を維持するためには、配列番号2で表されるアミノ酸配列において、好ましくは1若しくは複数個のアミノ酸、より好ましくは1〜58個のアミノ酸、更に好ましくは1〜44個のアミノ酸、更により好ましくは1〜29個のアミノ酸、特に好ましくは1〜15個のアミノ酸、最も好ましくは1〜6個のアミノ酸、より最も好ましくは1〜3個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含むアミノ酸配列であることが好ましい。
本明細書において、アミノ酸置換の例としては、保存的置換が好ましく、具体的には以下のカッコ内のグループ内での置換が挙げられる。例えば、(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)である。
また、タンパク質は、元のアミノ酸配列と配列同一性の高いアミノ酸配列を有するタンパク質も同様の機能を有する場合があることが知られている。従って、前記CPTfamilyに属するタンパク質の具体例としては、下記[13]も挙げられる。
[13]配列番号2で表されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつイソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質
なお、前記CPTfamilyに属するタンパク質としての機能を維持するためには、配列番号2で表されるアミノ酸配列との配列同一性は、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、更に好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である。
前記CPTfamilyに属するタンパク質の具体例としてはまた、下記[14]〜[16]が挙げられる。
[14]配列番号3で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
[15]配列番号3で表されるアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含むアミノ酸配列からなり、かつイソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質
なお、前記CPTfamilyに属するタンパク質としての機能を維持するためには、配列番号3で表されるアミノ酸配列において、好ましくは1若しくは複数個のアミノ酸、より好ましくは1〜60個のアミノ酸、更に好ましくは1〜45個のアミノ酸、特に好ましくは1〜30個のアミノ酸、最も好ましくは1〜15個のアミノ酸、より最も好ましくは1〜6個のアミノ酸、更に最も好ましくは1〜3個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含むアミノ酸配列であることが好ましい。
[16]配列番号3で表されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつイソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質
なお、前記CPTfamilyに属するタンパク質としての機能を維持するためには、配列番号3で表されるアミノ酸配列との配列同一性は、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、更に好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である。
本明細書において、アミノ酸配列や塩基配列の配列同一性は、Karlin and AltschulによるアルゴリズムBLAST[Pro.Natl.Acad.Sci.USA,90,5873(1993)]やFASTA[Methods Enzymol.,183,63(1990)]を用いて決定することができる。
前記酵素活性を有するタンパク質であることを確認する方法としては、例えば、従来公知の方法を用いることができ、例えば、大腸菌などを用いて、目的のタンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換体により、目的タンパク質を発現させ、目的タンパク質の機能の有無をそれぞれの活性測定法により、活性測定等を行う方法が挙げられる。
第2アミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子は、第2アミノ酸配列からなるタンパク質をコードし、発現させて第2アミノ酸配列からなるタンパク質を産出できるものであれば特に制限されない。
前記CPTfamilyに属するタンパク質をコードする遺伝子は、CPTfamilyに属するタンパク質をコードし、発現させてCPTfamilyに属するタンパク質を産出できるものであれば特に制限されないが、該遺伝子としては、具体的には、下記[11]又は[12]が挙げられる。
[11]配列番号1で表される塩基配列からなるDNA
[12]配列番号1で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつイソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
本明細書において、「ハイブリダイズする」とは、特定の塩基配列を有するDNAまたは該DNAの一部にDNAがハイブリダイズする工程である。したがって、該特定の塩基配列を有するDNAまたは該DNAの一部の塩基配列は、ノーザンまたはサザンブロット解析のプローブとして有用であるか、またはPCR(Polymerase Chain Reaction)解析のオリゴヌクレオチドプライマーとして使用できる長さのDNAであってもよい。プローブとして用いるDNAとしては、少なくとも100塩基以上、好ましくは200塩基以上、より好ましくは500塩基以上のDNAをあげることができるが、少なくとも10塩基以上、好ましくは15塩基以上のDNAであってもよい。
DNAのハイブリダイゼーション実験の方法はよく知られており、例えばモレキュラー・クローニング第2版、第3版(2001年)、Methods for General and Molecular Bacteriology, ASM Press(1994)、Immunology methods manual, Academic press(Molecular)に記載の他、多数の他の標準的な教科書に従ってハイブリダイゼーションの条件を決定し、実験を行うことができる。
本明細書において、ストリンジェントな条件とは、例えばDNAを固定化したフィルターとプローブDNAとを50%ホルムアミド、5×SSC(750mMの塩化ナトリウム、75mMのクエン酸ナトリウム)、50mMのリン酸ナトリウム(pH7.6)、5×デンハルト溶液、10%の硫酸デキストラン、および20μg/lの変性させたサケ精子DNAを含む溶液中で42℃で一晩、インキュベートした後、例えば約65℃の0.2×SSC溶液中で該フィルターを洗浄する条件をあげることができるが、より低いストリンジェント条件を用いることもできる。ストリンジェントな条件の変更は、ホルムアミドの濃度調整(ホルムアミドの濃度を下げるほど低ストリンジェントになる)、塩濃度および温度条件の変更により可能である。低ストリンジェント条件としては、例えば6×SSCE(20×SSCEは、3mol/lの塩化ナトリウム、0.2mol/lのリン酸二水素ナトリウム、0.02mol/lのEDTA、pH7.4)、0.5%のSDS、30%のホルムアミド、100μg/lの変性させたサケ精子DNAを含む溶液中で、37℃で一晩インキュベートした後、50℃の1×SSC、0.1%SDS溶液を用いて洗浄する条件をあげることができる。また、さらに低いストリンジェントな条件としては、前記した低ストリンジェント条件において、高塩濃度(例えば5×SSC)の溶液を用いてハイブリダイゼーションを行った後、洗浄する条件をあげることができる。
前記した様々な条件は、ハイブリダイゼーション実験のバックグラウンドを抑えるために用いるブロッキング試薬を添加、または変更することにより設定することもできる。前記したブロッキング試薬の添加は、条件を適合させるために、ハイブリダイゼーション条件の変更を伴ってもよい。
前記したストリンジェントな条件下でハイブリダイズ可能なDNAとしては、例えばBLASTおよびFASTA等のプログラムを用いて、前記パラメータに基づいて計算したときに、配列番号1で表される塩基配列と少なくとも80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるDNAをあげることができる。
前記したDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAが、所定の酵素活性を有するタンパク質をコードするDNAであることを確認する方法としては、従来公知の方法を用いることができ、例えば、大腸菌などを用いて、目的のタンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換体により、目的タンパク質を発現させ、目的タンパク質の機能の有無をそれぞれの活性測定法により、活性測定等を行う方法が挙げられる。
また、前記タンパク質のアミノ酸配列及び塩基配列を同定する方法は、従来公知の方法を用いることができ、例えば、生育する植物から、Total RNAを抽出し、必要に応じてmRNAを精製し、逆転写反応によりcDNAを合成する。次に目的タンパク質に相当する既知のタンパク質のアミノ酸配列をもとに、縮重プライマーを設計し、RT−PCRを行い、部分的にDNA断片の増幅を行い、部分的に配列を同定する。次いで、RACE法などを行い、全長の塩基配列及びアミノ酸配列を同定する。RACE法(Rapid Amplification of cDNA Ends法)とは、cDNAの塩基配列が部分的に把握されているときに、その既知領域の塩基配列情報を基にPCRを行って、cDNA末端までの未知領域をクローニングする方法で、cDNAライブラリーの作製を経ずに、PCR法によって全長のcDNAをクローニングすることができる方法である。
なお、縮重プライマーは、前記目的タンパク質と共通性の高い配列部位を有する植物由来の配列から作製することが好ましい。
また、前記タンパク質をコードする塩基配列が既知の場合には、その知られている塩基配列から開始コドンを含むプライマー及び終止コドンを含むプライマーを設計し、合成したcDNAを鋳型にしてRT−PCRを行うことで全長の塩基配列及びアミノ酸配列を同定することができる。
(第1アミノ酸配列)
第1アミノ酸配列は、油滴(lipid droplet)に結合可能なアミノ酸配列である。
本明細書において、油滴にタンパク質が結合するとは、タンパク質の全部又は一部が油滴中に取り込まれる又は油滴の膜構造に挿入される、といったことを意味するが、これに限らず、油滴表面又は内部に局在する等の場合をも意味する。また更には、油滴に結合しているタンパク質と複合体を形成し、複合体として油滴上に存在する場合も油滴に結合しているとの概念範囲に含まれる。
油滴に結合可能なアミノ酸配列は、油滴に結合可能である限り特に限定されないが、油滴に結合可能なタンパク質由来のアミノ酸配列であることが好ましく、油滴に結合可能なタンパク質かつ、ClassIIに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることがより好ましい。ここで、油滴に結合可能なタンパク質由来のアミノ酸配列としては、油滴への結合能を有していればよいため、油滴に結合可能なタンパク質のアミノ酸配列の全部であってもよく、一部であってもよい。なお、油滴に結合可能なアミノ酸配列は特に限定されないが、自然界で本来油滴に結合しているタンパク質が持つ膜貫通領域のアミノ酸配列であることが望ましい。
ここで、ClassIIに属するタンパク質とは、油滴結合能を有しながらも、細胞中に油滴非存在時はサイトゾルに局在する特徴を有する油滴結合タンパク質を意味する(Gidda et al., Plant Physiology!, April 2016, Vol. 170, pp. 2052−2071参照)。ClassIに属するタンパク質は、油滴非存在時はER画分に局在するタンパク質であるのに対して、ClassIIに属するタンパク質は、サイトゾルと油滴との移行が可能である。
油滴に結合可能なタンパク質かつ、ClassIIに属するタンパク質としては、特に限定されないが、lipid−droplet associated protein(LDAP)/small rubber particle protein(SRPP)familyに属するタンパク質等が挙げられる。なかでも、lipid−droplet associated protein(LDAP)/small rubber particle protein(SRPP)familyに属するタンパク質が好ましい。
すなわち、第1アミノ酸配列が、lipid−droplet associated protein(LDAP)/small rubber particle protein(SRPP)familyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることが好ましい。
LDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質をコードする遺伝子は、その由来は特に制限されず、微生物由来であっても、動物由来であっても、植物由来であってもよいが、植物由来であることが好ましい。
植物としては、上述の植物と同様の植物の他、アボカド(Persea americana)等のPersea属に属する植物、ゴマ(Sesamum indicum)等のSesamum属に属する植物、セイヨウアブラナ(Brassica napus)等のBrassica属に属する植物、ツバキ(Camellia japonica)等のCamellia属に属する植物等が挙げられる。
LDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質をコードする遺伝子は、植物由来であることが好ましく、Persea属、Sesamum属、Brassica属、Camellia属、Hevea属、Sonchus属、Taraxacum属、及びParthenium属からなる群より選択される少なくとも1種の属に属する植物由来であることがより好ましく、Persea属、Hevea属、及びTaraxacum属からなる群より選択される少なくとも1種の属に属する植物由来であることが更に好ましく、アボカド、パラゴムノキ及びロシアンタンポポからなる群より選択される少なくとも1種の植物由来であることが特に好ましく、アボカド又はパラゴムノキ由来であることが最も好ましい。
すなわち、第1アミノ酸配列が、植物由来のLDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることが好ましく、Persea属、Sesamum属、Brassica属、Camellia属、Hevea属、Sonchus属、Taraxacum属、及びParthenium属からなる群より選択される少なくとも1種の属に属する植物由来のLDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることがより好ましく、Persea属、Hevea属、及びTaraxacum属からなる群より選択される少なくとも1種の属に属する植物由来のLDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることが更に好ましく、アボカド、パラゴムノキ及びロシアンタンポポからなる群より選択される少なくとも1種の植物由来のLDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることが特に好ましく、アボカド又はパラゴムノキ由来のLDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列であることが最も好ましい。
LDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質としては、アボカド由来のLDAP(LDAP1、LDAP2)、パラゴムノキ由来のSRPP、REF、ロシアンタンポポ由来のSRPP、Ficus属に属する植物由来のREF、SRPPなどが挙げられる。
LDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質の具体例としては、下記[101]〜[103]が挙げられる。
[101]配列番号4で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
[102]配列番号10で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
[103]配列番号11で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
また、タンパク質は、元のアミノ酸配列と配列同一性の高いアミノ酸配列を有するタンパク質も同様の機能を有する場合があることが知られている。従って、前記LDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質の具体例としては、下記[104]〜[106]も挙げられる。
[104]配列番号4で表されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ油滴への結合能力を有するタンパク質
[105]配列番号10で表されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ油滴への結合能力を有するタンパク質
[106]配列番号11で表されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ油滴への結合能力を有するタンパク質
なお、前記LDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質としての機能を維持するためには、配列番号4、10、又は11で表されるアミノ酸配列との配列同一性は、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、更に好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である。
油滴への結合能力を有するタンパク質であることを確認する方法としては、例えば、従来公知の方法を用いることができ、例えば、大腸菌などを用いて、目的のタンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換体により、目的タンパク質を発現させ、目的タンパク質の機能の有無を確認する方法が挙げられる。
第1アミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子は、第1アミノ酸配列からなるタンパク質をコードし、発現させて第1アミノ酸配列からなるタンパク質を産出できるものであれば特に制限されない。
(第3アミノ酸配列)
第3アミノ酸配列は、第1アミノ酸配列と第2アミノ酸配列との間に配されるリンカー配列である。前記融合タンパク質は、このリンカー配列の存在により、第1アミノ酸配列の油滴への結合能及び第2アミノ酸配列の酵素活性が保持されている。そして、このリンカー配列は、配列を構成するアミノ酸の種類に特徴があるのではなく、配列を構成するアミノ酸の数に特徴がある。すなわち、第1アミノ酸配列と第2アミノ酸配列との距離を一定以上遠ざけることにより、第1アミノ酸配列の油滴への結合能及び第2アミノ酸配列の酵素活性が保持される。
第3アミノ酸配列は、第1アミノ酸配列の油滴への結合能及び第2アミノ酸配列の酵素活性を保持できる配列である限り特に限定されないが、4個以上のアミノ酸からなる配列であることが好ましく、8個以上のアミノ酸からなる配列であることがより好ましく、10個以上のアミノ酸からなる配列であることが更に好ましく、15個以上のアミノ酸からなる配列であることが特に好ましく、20個以上のアミノ酸からなる配列であることが最も好ましく、上限は特に限定されないが、50個以下のアミノ酸からなる配列であることが好ましく、45個以下のアミノ酸からなる配列であることがより好ましく、40個以下のアミノ酸からなる配列であることが更に好ましく、35個以下のアミノ酸からなる配列であることが特に好ましく、30個以下のアミノ酸からなる配列であることが最も好ましい。
第3アミノ酸配列の由来は特に制限されず、微生物由来であっても、動物由来であっても、植物由来であってもよいが、植物由来であることが好ましい。また、人工的に作成したアミノ酸配列であってもよい。
植物としては、LDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質をコードする遺伝子の由来について説明した際の植物と同様の植物等が挙げられる。
第3アミノ酸配列の具体例としては、下記[1]〜[3]のいずれかのアミノ酸配列が挙げられる。
[1]配列番号5で表されるアミノ酸配列
[2]配列番号5で表されるアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列
なお、配列番号5で表されるアミノ酸配列において、好ましくは1若しくは複数個のアミノ酸、より好ましくは1〜5個のアミノ酸、更に好ましくは1〜4個のアミノ酸、特に好ましくは1〜3個のアミノ酸、最も好ましくは1〜2個のアミノ酸、より最も好ましくは1個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含むアミノ酸配列であることが好ましい。
[3]配列番号5で表されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列
なお、配列番号5で表されるアミノ酸配列との配列同一性は、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、更に好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である。
第3アミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子は、第3アミノ酸配列からなるタンパク質をコードし、発現させて第3アミノ酸配列からなるタンパク質を産出できるものであれば特に制限されない。
(融合タンパク質)
本発明の融合タンパク質は、第1アミノ酸配列と、第2アミノ酸配列とを有し、第1アミノ酸配列と第2アミノ酸配列とが第3アミノ酸配列を介して融合している。そして、該融合タンパク質は、第3アミノ酸配列(リンカー配列)の存在により、第1アミノ酸配列の油滴への結合能及び第2アミノ酸配列の酵素活性が保持されている。
第1アミノ酸配列〜第3アミノ酸配列の配列を決定すれば、当業者であれば、公知の手法を使用して、融合タンパク質を製造できる。
融合タンパク質の製造方法としては、第1アミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子、第2アミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子、及び第3アミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子のDNA断片を結合し、融合タンパク質をコードする遺伝子を調製する遺伝子調製工程を含むことが好ましい。
そして、無細胞タンパク合成により融合タンパク質を製造する場合は、遺伝子調製工程に加えて更に、融合タンパク質をコードする遺伝子を基にmRNAを調製する工程、融合タンパク質をコードするmRNAを含む無細胞タンパク合成溶液を用いてタンパク質合成を行うことにより、融合タンパク質を製造する工程を含むことが好ましい。
形質転換細胞を使用して融合タンパク質を製造する場合は、遺伝子調製工程に加えて更に、
融合タンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換細胞を調製する工程、
形質転換細胞を培養することにより、融合タンパク質を製造する工程を含むことが好ましい。
融合タンパク質は、第1アミノ酸配列、第2アミノ酸配列、第3アミノ酸配列以外のアミノ酸配列を含んでいてもよいが、融合タンパク質を構成する全アミノ酸のうち、第1アミノ酸配列、第2アミノ酸配列、及び第3アミノ酸配列のアミノ酸の割合は、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、更に好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上である。
<物質製造方法>
本発明の物質(疎水性化合物)製造方法は、前記融合タンパク質を油滴(lipid droplet)に結合させ、第2アミノ酸配列が有する酵素活性により生成物(疎水性化合物)を油滴内に蓄積させる方法である。
前記融合タンパク質は、第1アミノ酸配列の油滴への結合能及び第2アミノ酸配列の酵素活性が保持されているため、油滴に結合し、油滴上で、第2アミノ酸配列が有する酵素活性により酵素反応を触媒し、生成した生成物(疎水性化合物)は油滴内に蓄積される。
本明細書において、油滴に前記融合タンパク質が結合するとは、前記融合タンパク質の全部又は一部が油滴中に取り込まれる又は油滴の膜構造に挿入される、といったことを意味するが、これに限らず、油滴表面又は内部に局在する等の場合をも意味する。また更には、油滴に結合しているタンパク質と前記融合タンパク質が複合体を形成し、複合体として油滴上に存在する場合も油滴に結合しているとの概念範囲に含まれる。
本明細書において、油滴とは、図1に示すように、リン脂質と膜タンパク質(例えば、オレオシンやlipid−droplet associated protein(LDAP)/small rubber particle protein(SRPP)familyに属するタンパク質)により構成された膜構造を有し、内部にトリアシルグリセロールが貯蔵されている封入体又は細胞小器官であり、原核生物にも真核生物にも存在し、全ての植物において存在する。
また、油滴は、脂質滴、脂肪滴、油体(oil body、oil bodies)、LDとも言う。
油滴の由来は特に限定されないが、油滴は、植物由来であることが好ましい。
植物としては、LDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質をコードする遺伝子の由来について説明した際の植物と同様の植物等が挙げられる。
なかでも、Persea属、Sesamum属、Brassica属、及びCamellia属からなる群より選択される少なくとも1種の属に属する植物由来であることがより好ましく、Persea属に属する植物由来であることが更に好ましく、アボカド由来であることが特に好ましい。また、第1アミノ酸配列の由来と、油滴の由来が同種であることが好ましい。
油滴の調製方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、植物片を緩衝液中で破砕し、ろ過、遠心分離を行い、脂肪体(Fat pad)を回収すればよい。また、必要に応じて脂肪体を洗浄してもよい。そして、脂肪体から遠心分離により油滴を分離すればよい。油滴の調製方法の一例の概要を図5に示す。
遠心分離処理では、例えば、15,000〜20,000×g、15分〜60分の処理を行えばよい。
また、遠心分離処理の処理温度としては、0〜10℃が好ましく、2〜8℃がより好ましく、4℃が特に好ましい。
融合タンパク質の油滴への結合は、油滴に融合タンパク質を結合させることができればその手段は特に制限されず、例えば、融合タンパク質をコードするmRNAを含む無細胞タンパク合成溶液と油滴とを共存させてタンパク質合成を行い、油滴に融合タンパク質を結合させる方法などが挙げられる。
すなわち、融合タンパク質をコードするmRNAを含む無細胞タンパク合成溶液と油滴とを共存させて(より具体的には、融合タンパク質をコードするmRNAを含む無細胞タンパク合成溶液と油滴とを混合して)タンパク質合成を行うことで、融合タンパク質が結合した油滴を得ることが好ましい。
ここで、前記無細胞タンパク合成溶液と油滴との共存下、タンパク質合成を行うことで、油滴に融合タンパク質が結合するとは、当該タンパク質合成により合成された融合タンパク質の全部又は一部が油滴中に取り込まれる又は油滴の膜構造に挿入される、といったことを意味するが、これに限らず、油滴表面又は内部に局在する等の場合をも意味する。また更には、上述のように油滴に結合しているタンパク質と複合体を形成し、複合体として油滴上に存在する場合も油滴に結合しているとの概念範囲に含まれる。
融合タンパク質をコードするmRNAは、翻訳されて融合タンパク質を合成しうる翻訳鋳型である。そして、融合タンパク質をコードするmRNAは、翻訳されて融合タンパク質を合成しうる翻訳鋳型であればその調製方法は特に制限されないが、例えば、融合タンパク質のアミノ酸配列の情報を基に融合タンパク質をコードする塩基配列を決定し、決定した塩基配列情報を基に融合タンパク質をコードする遺伝子のDNA断片を取得して、該DNA断片を基に通常行われるインビトロでの転写反応を行うことによりmRNAを調製すればよい。
また、第1アミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子、第2アミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子、及び第3アミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子のDNA断片を結合し、結合したDNA断片の塩基配列情報を基に融合タンパク質をコードする遺伝子のDNA断片を取得して、該DNA断片を基に通常行われるインビトロでの転写反応を行うことによりmRNAを調製してもよい。
前記無細胞タンパク合成溶液は、融合タンパク質をコードするmRNAを含む限り、その他のタンパク質をコードするmRNAを含んでいてもよい。
前記その他のタンパク質をコードするmRNAとしては、翻訳されてその他のタンパク質を発現することができるものを用いることができる。
前記無細胞タンパク合成溶液は、融合タンパク質をコードするmRNA(翻訳鋳型)に加え、タンパク質合成に必須の成分であるATP、GTP、クレアチンリン酸、クレアチンキナーゼ、L型アミノ酸、カリウムイオン及びマグネシウムイオン等を含有し、更には必要に応じて活性増強物質を含むことが好ましく、このような無細胞タンパク合成溶液を用いることにより無細胞タンパク合成反応系とすることができる。
前記無細胞タンパク合成におけるタンパク質合成のための反応システムまたは装置としては、バッチ(回分)法(Pratt,J.M.et al.,Transcription and Tranlation,Hames,179−209,B.D.&Higgins,S.J.,eds,IRL Press,Oxford(1984))や、アミノ酸、エネルギー源等を連続的に反応系に供給する連続式無細胞タンパク質合成システム(Spirin,A.S.et al.,Science,242,1162−1164(1988))、透析法(木川等、第21回日本分子生物学会、WID6)、重層法(PROTEIOSTM Wheat germ cell−free protein synthesis core kit取扱説明書:TOYOBO社製)等が挙げられる。その他、タンパク質合成反応系に、鋳型のRNA、アミノ酸、エネルギー源等を必要時に供給し、合成物や分解物を必要時に排出する方法等も用いることができる。
前記無細胞タンパク合成溶液と油滴との共存下におけるタンパク質の合成は、当業者であれば、WO2017/002818に記載の方法等を参考に実施できる。
本発明の製造方法においては、融合タンパク質を油滴に結合させる結合工程を行った後、必要に応じて、融合タンパク質が結合した油滴を回収する工程を行ってもよい。
前記油滴回収工程は、油滴を回収することができればその手法は特に制限されず、油滴を回収する通常行われる方法により行うことができる。具体的には、例えば、遠心分離により行う方法などが挙げられる。当該遠心分離により油滴を回収する場合、その遠心力や、遠心分離処理時間、遠心分離処理温度は油滴を回収できるよう適宜設定することができる。
遠心分離処理では、例えば、15,000〜20,000×g、15分〜60分の処理を行えばよい。
また、遠心分離処理温度としては、油滴に結合した融合タンパク質のタンパク活性を維持するという観点から、0〜10℃が好ましく、2〜8℃がより好ましく、4℃が特に好ましい。
例えば、前記無細胞タンパク合成を行った場合には、前記遠心分離処理を行うと、油滴が上層に、無細胞タンパク合成溶液が下層に分離される。その後、上層の油滴層を回収することで、融合タンパク質を結合させた油滴を回収することができる。回収した油滴はpHが中性の適当な緩衝液に再懸濁することで保存することができる。
そして、融合タンパク質を結合させた油滴を用いて、疎水性化合物(例えば、ポリイソプレノイド)を合成できる。具体的には、融合タンパク質を結合させた油滴に、第2アミノ酸配列が有する酵素活性に対応した基質を加えることにより、酵素反応が進行し、疎水性化合物を合成できる。例えば、第2アミノ酸配列として、シス型プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列を使用した場合、基質としてイソペンテニル二リン酸(IPP)を(必要に応じてファルネシル二リン酸(FPP)も)加えることにより、ポリイソプレノイド(天然ゴム)を合成できる。そして、合成された疎水性化合物は油滴内に蓄積される。
以上の通り、本発明の物質(疎水性化合物)製造方法は、前記融合タンパク質を油滴に結合させ、第2アミノ酸配列が有する酵素活性により生成物(疎水性化合物)を油滴内に蓄積させる方法である。
更に、本発明の製造方法により得られたポリイソプレノイド(天然ゴム)等の疎水性化合物は、例えば、前記油滴を以下の固化工程に供することで回収することができる。
固化工程において、固化する方法としては、特に限定されず、エタノール、メタノール、アセトン等のポリイソプレノイド(天然ゴム)を溶解しない溶媒に油滴を添加する方法や油滴に酸を添加する方法等が挙げられる。固化工程を行うことにより、油滴からゴム(天然ゴム)を固形分として回収できる。得られたゴム(天然ゴム)は、必要に応じて乾燥してから使用すればよい。
なお、本明細書において、ポリイソプレノイドは、イソプレン単位(C)で構成された重合体の総称である。ポリイソプレノイドとしては、例えばセスタテルペン(C25)、トリテルペン(C30)、テトラテルペン(C40)、天然ゴムなどの重合体が挙げられる。また、本明細書において、イソプレノイドは、イソプレン単位(C)を有する化合物を意味し、ポリイソプレノイドをも含む概念である。
ポリイソプレノイドの重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1000以上、より好ましくは10000以上、更に好ましくは100000以上であり、上限は特に限定されない。
なお、上記重量平均分子量(Mw)は、下記の条件(1)〜(7)でゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)法により測定される。
(1)装置:東ソー社製HLC−8020
(2)分離カラム:東ソー社製GMH−XL
(3)測定温度:40℃
(4)キャリア:テトラヒドロフラン
(5)流量:0.6ml/分
(6)検出器:示差屈折、UV
(7)分子量標準:標準ポリスチレン
ここで、本発明者らの検討の結果、第2アミノ酸配列として、一部のCPTfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列を使用した場合、融合タンパク質を油滴に結合させた場合であっても、十分に酵素活性が得られない場合があることが判明した。
この場合、更に、補助酵素を添加することにより、融合タンパク質の酵素活性を増強できることが判明した。
補助酵素としては、特に限定されないが、Nogo−B receptor(NgBR)familyに属するタンパク質等が挙げられる。
Nogo−B receptor(NgBR)familyに属するタンパク質は、N末端側に有する1つ又は複数の膜貫通領域で膜に結合し、C末端側でCPTfamilyに属するタンパク質又は他のタンパク質と相互作用する機能を有するタンパク質であり、CPTfamilyに属するタンパク質を膜上に保持することにより機能を補助する。前記NgBRfamilyに属するタンパク質の特徴としては、N末端側に膜貫通ドメインを有し、C末端側にCis IPPS superfamily domain(NCBI Accession No.COG0020)に含まれるアミノ酸配列を有することである。
NgBRfamilyに属するタンパク質をコードする遺伝子は、その由来は特に制限されず、微生物由来であっても、動物由来であっても、植物由来であってもよいが、植物由来であることが好ましく、Hevea属、Sonchus属、Taraxacum属、及びParthenium属からなる群より選択される少なくとも1種の属に属する植物由来であることがより好ましく、Hevea属又はTaraxacum属に属する植物由来であることが更に好ましく、パラゴムノキ又はロシアンタンポポ由来であることが特に好ましく、最も好ましくは、パラゴムノキ由来であることである。
また、第2アミノ酸配列をコードする遺伝子の由来と、NgBRfamilyに属するタンパク質をコードする遺伝子の由来が同種であることが好ましい。
前記NgBRfamilyに属するタンパク質としては、パラゴムノキ由来のNgBR(HRBP)、シロイヌナズナ由来のAtLEW1、レタス由来のLsCPTL1〜2、タンポポ由来のTbRTAなどが挙げられる。
前記NgBRfamilyに属するタンパク質の具体例としては、下記[201]が挙げられる。
[201]配列番号6で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
また、タンパク質は、元のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、又は付加を含む場合であっても本来持つ機能を有する場合があることが知られている。従って、前記NgBRfamilyに属するタンパク質の具体例としては、下記[202]も挙げられる。
[202]配列番号6で表されるアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつN末端側に有する1つ又は複数の膜貫通領域で膜に結合し、C末端側で他のタンパク質と相互作用する機能を有するタンパク質
なお、前記NgBRfamilyに属するタンパク質としての機能を維持するためには、配列番号6で表されるアミノ酸配列において、好ましくは1若しくは複数個のアミノ酸、より好ましくは1〜52個のアミノ酸、更に好ましくは1〜39個のアミノ酸、更により好ましくは1〜26個のアミノ酸、特に好ましくは1〜13個のアミノ酸、最も好ましくは1〜6個のアミノ酸、より最も好ましくは1〜3個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含むアミノ酸配列であることが好ましい。
また、上述したように、タンパク質は、元のアミノ酸配列と配列同一性の高いアミノ酸配列を有するタンパク質も同様の機能を有する場合があることが知られている。従って、前記NgBRfamilyに属するタンパク質の具体例としては、下記[203]も挙げられる。
[203]配列番号6で表されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつN末端側に有する1つ又は複数の膜貫通領域で膜に結合し、C末端側で他のタンパク質と相互作用する機能を有するタンパク質
なお、前記NgBRfamilyに属するタンパク質としての機能を維持するためには、配列番号6で表されるアミノ酸配列との配列同一性は、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、更に好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である。
ここで、補助酵素としては、N末端側に有する1つ又は複数の膜貫通領域で膜に結合し、C末端側でCPTfamilyに属するタンパク質又は他のタンパク質と相互作用する機能を有していればよいため、NgBRfamilyに属するタンパク質の全部であってもよく、一部であってもよい。
補助酵素としては、融合タンパク質の酵素活性をより増強できるという理由から、下記[204]〜[206]が好ましい。
[204]配列番号6で表されるアミノ酸配列における1位から81位のアミノ酸配列からなるタンパク質
[205]配列番号6で表されるアミノ酸配列における1位から81位のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつN末端側に有する1つ又は複数の膜貫通領域で膜に結合し、C末端側で他のタンパク質と相互作用する機能を有するタンパク質
なお、前記機能を維持するためには、配列番号6で表されるアミノ酸配列における1位から81位のアミノ酸配列において、好ましくは1若しくは複数個のアミノ酸、より好ましくは1〜16個のアミノ酸、更に好ましくは1〜12個のアミノ酸、特に好ましくは1〜8個のアミノ酸、最も好ましくは1〜4個のアミノ酸、より最も好ましくは1〜2個のアミノ酸、更に最も好ましくは1個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含むアミノ酸配列であることが好ましい。
[206]配列番号6で表されるアミノ酸配列における1位から81位のアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつN末端側に有する1つ又は複数の膜貫通領域で膜に結合し、C末端側で他のタンパク質と相互作用する機能を有するタンパク質
なお、前記機能を維持するためには、配列番号6で表されるアミノ酸配列における1位から81位のアミノ酸配列との配列同一性は、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、更に好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である。
前記NgBRfamilyに属するタンパク質であることを確認する方法としては、従来公知の方法を用いることができ、例えば、アミノ酸配列を同定し、Cis IPPS superfamily domain(NCBI Accession No.COG0020)に含まれるアミノ酸配列を有しているかどうかを確認する方法が挙げられる。
前記NgBRfamilyに属するタンパク質をコードする遺伝子は、NgBRfamilyに属するタンパク質をコードし、発現させてNgBRfamilyに属するタンパク質を産出できるものであれば特に制限されない。
<ゴム製品の製造方法>
本発明のゴム製品の製造方法は、前記物質製造方法により(融合タンパク質を結合させた油滴を用いて)ポリイソプレノイドを製造するポリイソプレノイド製造工程、得られたポリイソプレノイドと、添加剤とを混練して混練物を得る混練工程、前記混練物から生ゴム製品を成形する生ゴム製品成形工程、及び前記生ゴム製品を加硫する加硫工程を含むゴム製品の製造方法である。
ゴム製品としては、ゴム(好ましくは天然ゴム)を使用して製造できるゴム製品であれば特に限定されず、例えば、空気入りタイヤ、ゴムローラ、ゴム防舷材、手袋、医療用ゴムチューブ等が挙げられる。
ゴム製品が空気入りタイヤの場合、すなわち、本発明のゴム製品の製造方法が本発明の空気入りタイヤの製造方法の場合、前記生ゴム製品成形工程は、前記混練物から生タイヤを成形する生タイヤ成形工程に、前記加硫工程は、前記生タイヤを加硫する加硫工程に相当する。すなわち、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、前記ポリイソプレノイドを製造するポリイソプレノイド製造工程、得られたポリイソプレノイドと、添加剤とを混練して混練物を得る混練工程、前記混練物から生タイヤを成形する生タイヤ成形工程、及び前記生タイヤを加硫する加硫工程を含む空気入りタイヤの製造方法である。
(混練工程)
混練工程では、前記製造方法により(融合タンパク質を結合させた油滴を用いて)得られたポリイソプレノイドと、添加剤とを混練して混練物を得る。
添加剤としては特に限定されず、ゴム製品の製造に用いられる添加剤を使用できる。例えば、ゴム製品が空気入りタイヤの場合、例えば、前記ポリイソプレノイド以外のゴム成分、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルクなどの補強用充填剤、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、加工助剤、各種老化防止剤、オイルなどの軟化剤、ワックス、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤等が挙げられる。
混練工程における混練は、オープンロール、バンバリーミキサー、密閉式混練機などのゴム混練装置を用いて行えばよい。
(生ゴム製品成形工程(タイヤの場合は生タイヤ成形工程))
生ゴム製品成形工程では、混練工程により得られた混練物から生ゴム製品(タイヤの場合は生タイヤ)を成形する。
生ゴム製品の成形方法としては特に限定されず、生ゴム製品の成形に用いられる方法を適宜適用すればよい。例えば、ゴム製品が空気入りタイヤの場合、混練工程により得られた混練物を、各タイヤ部材の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、各タイヤ部材を貼り合わせ、生タイヤ(未加硫タイヤ)を成形すればよい。
(加硫工程)
加硫工程では、生ゴム製品成形工程により得られた生ゴム製品を加硫することにより、ゴム製品が得られる。
生ゴム製品を加硫する方法としては特に限定されず、生ゴム製品の加硫に用いられる方法を適宜適用すればよい。例えば、ゴム製品が空気入りタイヤの場合、生ゴム製品成形工程により得られた生タイヤ(未加硫タイヤ)を加硫機中で加熱加圧して加硫することにより空気入りタイヤが得られる。
<ベクター>
本発明のベクターは、前記融合タンパク質をコードする遺伝子を導入したベクターである。
このようなベクターを細胞に導入して形質転換を行うことにより、当該ベクターに含まれる、融合タンパク質をコードする遺伝子が発現し、当該細胞におけるポリイソプレノイド等の疎水性化合物の生産量を向上させることが可能となる。
本発明のベクターは、一般的に形質転換用ベクターとして知られているベクターに、融合タンパク質をコードする遺伝子の塩基配列(好ましくはプロモーターの塩基配列、及び、融合タンパク質をコードする遺伝子の塩基配列)を従来公知の方法により挿入することで作製することができる。
本発明のベクターを作製するために使用することができるベクターとしては、例えば、pBI系のベクターや、pGA482、pGAH、pBIGなどのバイナリーベクター、pLGV23Neo、pNCAT、pMON200などの中間系プラスミド、GATEWAYカセットを含むpH35GSなどが挙げられる。
本発明のベクターを作製するために使用することができるプロモーターとしては、例えば、 CaMV35 promoter、NOS promoter等の遺伝子組み換えに係る分野において汎用されているプロモーターなどが挙げられる。
本発明のベクターは、融合タンパク質をコードする遺伝子の塩基配列を含む限り、その他の塩基配列を含んでいてもよい。通常、ベクターにはこれらの塩基配列に加えて、ベクター由来の配列が含まれており、更に、制限酵素認識配列、スペーサ―配列、マーカー遺伝子の配列、レポーター遺伝子の配列などが含まれる。
また、本発明のベクターは、必要に応じて、補助酵素をコードする遺伝子の塩基配列を含んでいてもよい。
前記マーカー遺伝子としては、例えば、カナマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子、ブレオマイシン耐性遺伝子等の薬剤耐性遺伝子が挙げられる。また、前記レポーター遺伝子は、植物体中での発現部位を確認するために導入するものであり、例えば、ルシフェラーゼ遺伝子、GUS(βグルクロニダーゼ)遺伝子、GFP(緑色蛍光タンパク質)、RFP(赤色蛍光タンパク質)等が挙げられる。
<形質転換細胞、該形質転換細胞を使用した物質製造方法>
例えば、本発明のベクターを植物等の細胞に導入することにより、前記融合タンパク質を発現するように形質転換された形質転換細胞が得られる。すなわち、前記融合タンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換細胞が得られる。そして、当該形質転換細胞では、前記融合タンパク質が発現することにより、前記融合タンパク質をコードする遺伝子が導入された細胞内で新たに該タンパク質が有する所定の酵素活性等の機能が発揮されて、融合タンパク質は細胞内に存在する油滴に結合し、疎水性化合物(例えば、ポリイソプレノイド)を合成でき、結果的に当該細胞におけるポリイソプレノイド等の疎水性化合物の生産量を向上させることができる。例えば、第2アミノ酸配列として、シス型プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列を使用した場合、ポリイソプレノイド(天然ゴム)の生産量を向上させることができる。そして、合成された疎水性化合物は細胞内の油滴内に蓄積する。
また、必要に応じて、本発明のベクターと共に、補助酵素をコードする遺伝子の塩基配列を含むベクターを植物等の細胞に導入してもよい。なお、もちろん、本発明のベクターとして、補助酵素をコードする遺伝子の塩基配列を含むベクターを使用してもよい。
前記融合タンパク質をコードする遺伝子が導入される宿主としては油滴を有する生物であれば特に限定されないが、微生物(藻類や微細藻類を含む)、植物、及び動物が挙げられる。なかでも、宿主は微生物又は植物であることが好ましく、微生物であることがより好ましく、微細藻類であることがさらに好ましい。
一般的に生物を用いた疎水性化合物の合成は困難であるが、前記宿主に前記融合タンパク質をコードする遺伝子を導入することにより、容易に疎水性化合物の合成を行うことができるようになる。
前記微生物は原核生物、真核生物のいずれであってもよく、エシェリキア(Escherichia)属の微生物やバシラス(Bacillus)属の微生物、シネコシスティス(Synechocystis)属の微生物、シネココッカス(Synechococcus)属の微生物等の原核生物、又は酵母や糸状菌等の真核微生物を用いることができる。なかでも、大腸菌(Escherichia coli)、枯草菌(Bacillus subtilis)、赤色酵母(Rhodosporidium toruloides)、又はモルチエレラ・エスピー(Mortierella sp.)が好ましく、大腸菌がより好ましい。
前記藻類や微細藻類としては、遺伝子組換え手法が確立している観点から、クラミドモナス(Chlamydomonas)属の藻類、クロレラ(Chlorella)属の藻類、ファエオダクティラム(Phaeodactylum)属の藻類、又はナンノクロロプシス属の藻類が好ましく、ナンノクロロプシス属の藻類がより好ましい。ナンノクロロプシス属の藻類の具体例としては、ナンノクロロプシス・オキュラータ、ナンノクロロプシス・ガディタナ(Nannochloropsis gaditana)、ナンノクロロプシス・サリナ(Nannochloropsis salina)、ナンノクロロプシス・オセアニカ(Nannochloropsis oceanica)、ナンノクロロプシス・アトムス(Nannochloropsis atomus)、ナンノクロロプシス・マキュラタ(Nannochloropsis maculata)、ナンノクロロプシス・グラニュラータ(Nannochloropsis granulata)、ナンノクロロプシス・エスピー(Nannochloropsis sp.)等が挙げられる。なかでも、ナンノクロロプシス・オキュラータ、又はナンノクロロプシス・ガディタナが好ましく、ナンノクロロプシス・オキュラータがより好ましい。
前記植物としては、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)、西洋アブラナ(Brassica napus)、アブラナ(Brassica rapa)、ココヤシ(Cocos nucifera)、パーム(Elaeis guineensis)、クフェア、ダイズ(Glycine max)、トウモロコシ(Zea mays)、イネ(Oryza sativa)、ヒマワリ(Helianthus annuus)、クスノキ(Cinnamomum camphora)、又はヤトロファ(Jatropha curcas)が好ましく、シロイヌナズナがより好ましい。
次に、前記形質転換細胞の作製方法について簡単に説明するが、このような形質転換細胞は従来公知の方法により作製することができる。
本発明のベクターを植物(カルスや、培養細胞、スフェロプラスト、プロトプラストといった植物細胞を含む)に導入する方法としては、植物細胞にDNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、アグロバクテリウム(Agrobacterium)を用いる方法(特開昭59−140885号公報、特開昭60−70080号公報、国際公開第94/00977号)、エレクトロポレーション法(特開昭60−251887号公報)、パーティクルガン(遺伝子銃)を用いる方法(特許第2606856号、特許第2517813号)等を挙げることができる。
なお更には、本発明のベクターを、前記DNAを導入する方法などにより、微生物、酵母、動物細胞、昆虫細胞等の、生物体、生物体の一部、器官、組織や培養細胞、スフェロプラスト、プロトプラストなどに導入することによって、形質転換細胞を調製することも可能である。
以上の方法等により、前記形質転換細胞が得られる。ここで、前記形質転換細胞は、形質転換された細胞を含む限りその形態は限定されず、細胞単独でもよく、細胞が合わさった組織や形質転換体であってもよい。なお、前記形質転換細胞は、上述の方法で得られた形質転換細胞のみならず、その子孫又はクローン、さらにそれらを継代させて得られる子孫生物の全てを含む概念である。
例えば、一旦、本発明のベクターが導入された形質転換植物細胞が得られれば、該形質転換植物細胞から有性生殖、無性生殖、組織培養、細胞培養、細胞融合等により子孫又はクローンを得ることが可能である。また、該形質転換植物細胞やその子孫あるいはクローンから繁殖材料(例えば、種子、果実、切穂、塊茎、塊根、株、不定芽、不定胚、カルス、プロトプラスト等)を得て、それらを基に該形質転換植物を量産することも可能である。
形質転換植物細胞から植物体(形質転換植物)を再生する方法としては、例えば、ユーカリでは土肥らの方法(特願平11−127025号公報)、イネではFujimuraらの方法(Fujimuraら(1995), Plant Tissue Culture Lett.,vol.2:p74−)、トウモロコシではShillitoらの方法(Shillitoら(1989), Bio/Technology,vol.7:p581−)、ジャガイモではVisserらの方法(Visserら(1989), Theor.Appl.Genet.,vol.78:p589−)、シロイヌナズナではAkamaらの方法(Akamaら(1992), Plant Cell Rep.,vol.12:p7−)が知られており、当業者であれば、これらを参照して形質転換植物細胞から植物体を再生できる。
再生した植物体において、周知の手法を用いることで、目的のタンパク質遺伝子の発現を確認することが出来る。例えば、目的のタンパク質の発現をウエスタンブロット解析すればよい。
前記形質転換植物から種子を得る方法としては、例えば、形質転換植物を適当な培地において発根させ、その発根体を水分含有の土を入れたポットに移植する。適当な栽培条件下で生育させ、最終的に種子を形成させて、該種子を得る。また、種子から植物体を得る方法としては、例えば、前記のようにして得られた形質転換植物由来の種子を、水分含有の土に播種し、適当な栽培条件下で生育させることにより植物体を得ることができる。
本発明では、本発明のベクターを植物等の細胞に導入することにより、該ベクターに含まれる融合タンパク質をコードする遺伝子が発現し、当該細胞における疎水性化合物(例えば、ポリイソプレノイド)の生産量を向上させることができる。具体的には、上述の方法で得られた形質転換細胞、形質転換植物細胞から得られたカルス、該カルスから再分化した細胞等を適当な培地で培養したり、形質転換植物細胞から再分化した形質転換植物、該形質転換植物から得られた種子から得られた植物体等を適当な栽培条件下で生育させたりすることにより、疎水性化合物(例えば、ポリイソプレノイド)を製造することができる。
このように、本発明のベクターを植物等の細胞に導入することにより、該細胞における疎水性化合物(例えば、ポリイソプレノイド)の生産量を向上させる方法もまた、本発明の1つである。
(ゴム製品の製造方法)
本発明のゴム製品の製造方法は、前記物質製造方法により(前記融合タンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換細胞を用いて)ポリイソプレノイドを製造するポリイソプレノイド製造工程、得られたポリイソプレノイドと、添加剤とを混練して混練物を得る混練工程、前記混練物から生ゴム製品を成形する生ゴム製品成形工程、及び前記生ゴム製品を加硫する加硫工程を含むゴム製品の製造方法である。
ゴム製品としては、本発明において上述したものと同様である。
ゴム製品が空気入りタイヤの場合、すなわち、本発明のゴム製品の製造方法が本発明の空気入りタイヤの製造方法の場合、前記生ゴム製品成形工程は、前記混練物から生タイヤを成形する生タイヤ成形工程に、前記加硫工程は、前記生タイヤを加硫する加硫工程に相当する。すなわち、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、前記物質製造方法により(前記融合タンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換細胞を用いて)ポリイソプレノイドを製造するポリイソプレノイド製造工程、得られたポリイソプレノイドと、添加剤とを混練して混練物を得る混練工程、前記混練物から生タイヤを成形する生タイヤ成形工程、及び前記生タイヤを加硫する加硫工程を含む空気入りタイヤの製造方法である。
<混練工程>
混練工程では、前記物質製造方法により(前記融合タンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換細胞を用いて)得られたポリイソプレノイドと、添加剤とを混練して混練物を得る。
前記融合タンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換細胞から得られるポリイソプレノイドは、前記形質転換細胞から油滴を採取し、採取した油滴を以下の固化工程に供することにより得られる。
なお、前記形質転換細胞からの油滴の採取方法は特に制限されず、通常行われる方法を採用することができるが、例えば、形質転換細胞の一部を切断し、切断した組織を粉砕し、有機溶媒を用いて抽出して採取したりすることができる。
<固化工程>
前記採取された油滴は、固化工程に供される。固化する方法としては、特に限定されず、エタノール、メタノール、アセトン等のポリイソプレノイド(天然ゴム)を溶解しない溶媒に油滴を添加する方法や油滴に酸を添加する方法等が挙げられる。固化工程を行うことにより、油滴からゴム(天然ゴム)を固形分として回収できる。得られたゴム(天然ゴム)は、必要に応じて乾燥してから使用すればよい。
添加剤としては特に限定されず、ゴム製品の製造に用いられる添加剤を使用できる。例えば、ゴム製品が空気入りタイヤの場合、例えば、前記油滴から得られたゴム以外のゴム成分、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルクなどの補強用充填剤、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、加工助剤、各種老化防止剤、オイルなどの軟化剤、ワックス、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤等が挙げられる。
混練工程における混練は、オープンロール、バンバリーミキサー、密閉式混練機などのゴム混練装置を用いて行えばよい。
<生ゴム製品成形工程(タイヤの場合は生タイヤ成形工程)>
生ゴム製品成形工程では、本発明において上述した工程と同様である。
<加硫工程>
加硫工程は、本発明において上述した工程と同様である。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
〔HeveaラテックスからのTotal RNA抽出〕
パラゴムノキのラテックスからホットフェノール法により、Total RNAを抽出した。ラテックス6mLに100mM酢酸ナトリウム緩衝液6mL、10%SDS溶液1mLを添加し、さらに65℃で予温しておいた水飽和フェノールを12mL添加した。65℃で5分間インキュベートしたのち、ボルテックスで撹拌し、室温、7000rpmで10分間遠心分離を行った。遠心後、上清を新しいチューブに移し、フェノール:クロロホルム(1:1)溶液12mLを添加し、2分間振盪撹拌した。撹拌後、再度、室温、7000rpmで10分間遠心分離を行った後、上清を新しいチューブに移し、クロロホルム:イソアミルアルコール(24:1)溶液12mLを添加し、2分間振盪撹拌した。撹拌後、再度、室温、7000rpmで10分間遠心分離を行った後、上清を新しいチューブに移し、3M酢酸ナトリウム溶液1.2mLとイソプロパノール13mLを添加し、ボルテックスで撹拌した。Total RNAを沈殿させるために、−20℃で30分間インキュベートした。インキュベート後、4℃、15000rpmで10分間遠心し、上清を取除くことでTotal RNAの沈殿を回収した。回収したTotal RNAは70%エタノールで2度洗浄したのち、RNase freeの水で溶解させた。
〔Total RNAからcDNAの合成〕
回収したTotal RNAをもとに、cDNAを合成した。cDNAの合成はPrimeScript II 1st strand cDNA Synthesis Kit(Takara)の説明書に従って行った。
〔cDNAからCPT、NgBR及びSRPP遺伝子の取得〕
作製した1st strand cDNAを鋳型にCPT、NgBR及びSRPP遺伝子の取得を行った。PCRはKOD−plus−Neo(TOYOBO)を使用し、説明書に従って行った。PCRは、98℃で10秒、58℃で30秒、68℃で1分を1サイクルとして、35サイクル行った。
CPT遺伝子の取得は、プライマーとして、
プライマー1:5’− tttggatccgatggaattatacaacggtgagagg−3’
プライマー2:5’− tttgcggccgcttattttaagtattccttatgtttctcc−3’
を使用した。
NgBR遺伝子の取得は、プライマーとして、
プライマー3:5’− tttctcgagatggatttgaaacctggagctg −3’
プライマー4:5’− tttctcgagtcatgtaccataattttgctgcac −3’
を使用した。
更にNgBRの1−81アミノ酸部分の遺伝子の取得は、先に取得したNgBr遺伝子を鋳型にプライマーとして、
プライマー33:5’− aaaactcgagatggatttgaaacctggagc −3’
プライマー34:5’− ttactagttcaagcttcttccactatctaccaca−3’
を使用して取得した。
SRPP遺伝子の取得は、プライマーとして、
プライマー5:5’− tttctcgagatggctgaagaggtggag−3’
プライマー6:5’− tttggatccttatgatgcctcatctcc−3’
を使用した。
上述の方法により、CPT遺伝子(HRT1)、NgBR遺伝子(HRBP遺伝子)及びSRPP遺伝子が得られた。得られた遺伝子について、その配列を同定し、全長の塩基配列及びアミノ酸配列を同定した。HRT1の塩基配列を配列番号1に示した。HRT1のアミノ酸配列を配列番号2に示した。また、HRBPの塩基配列を配列番号7に示した。HRBPのアミノ酸配列を配列番号6に示した。また、SRPPの塩基配列を配列番号12に示した。SRPPのアミノ酸配列を配列番号11に示した。
更に、配列番号6で表されるアミノ酸配列(HRBP)における1位から81位のアミノ酸配列(HRBP(1−81))に対応する塩基配列を有する遺伝子も取得した。
〔アボカドのcDNA合成〕
株式会社庄定から購入したメキシコ産のアボカド(Hass)を用いた。このアボカドは−80℃で保存していた。アボカドを液体窒素中で破砕し、TRIzol Reagent(Invitrogen)を用いてTotal RNAを抽出した。続いて糖沈殿を行った。100μlのRNA溶液に10μlの3M NaOAcを添加し、氷上で1時間静置した。その後、13,000×g、4℃で15分遠心し、上清を回収した。上清に250μlの100%エタノールを添加し、−30℃で1時間静置した。再び13,000×g、4℃で10分遠心し、上清を回収したのち70%エタノールを添加し、13,000×g、4℃で5分遠心した。上清を捨て、乾燥させたのちにDEPCを50μl添加した。このRNAをFast Gene Scriptase II(NIPPON Genetics EUROPE)を使用してcDNAを合成した。
〔LDAP1、LDAP2のクローニング〕
得られたcDNAを鋳型にKOD−Plus−Neo(TOYOBO)によるPCRを行い、LDAP1、LDAP2のDNA断片を増幅した。プライマーは下記の組み合わせで行った。
LDAP1遺伝子の場合は、プライマーとして、
プライマー7:5’− tcgaggatcccatggcagaagcagatgcaaaactgc−3’
プライマー8:5’− gcatactagttcaattgactacctcggatgtggtc−3’
を使用した。
LDAP2遺伝子の場合は、プライマーとして、
プライマー9:5’− tcgaggatcccatggcggaaaaagaaggaaggc−3’
プライマー10:5’− gcatactagttcattcagctgcaactgcaacg−3’
を使用した。
PCR増幅産物を0.8%アガロースゲル電気泳動により分離し、ゲルを切り出した後、Fast Gene TM ゲル/PCR抽出キット(Nippon GENETICS)を用いて精製した。精製したDNA断片に対し、TAクローニングを行うことでpGEM−T EASY Vectorに挿入した。続いて、大腸菌DH5αを形質転換した後、LB寒天培地に塗布して37℃で一晩培養し、青白判定を行った。白色コロニーを複数個選抜することで目的配列が導入されたシングルコロニーを単離し、Ampicillin (Amp)入りのLB液体培地(50μg/mL Amp)にて37℃で16時間培養した。培養後の菌体を集菌し、Fast GeneTM Plasmid Mini Kit(GENETICS)を用いてプラスミドを回収した。最後にDNAシークエンシングにより、塩基配列を確認した。
上述の方法により、LDAP遺伝子(LDAP1、LDAP2)が得られた。得られた遺伝子について、その配列を同定し、全長の塩基配列及びアミノ酸配列を同定した。LDAP1の塩基配列を配列番号8に示した。LDAP1のアミノ酸配列を配列番号4に示した。LDAP2の塩基配列を配列番号13に示した。LDAP2のアミノ酸配列を配列番号10に示した。
〔シロイヌナズナからのCPT遺伝子の取得〕
上述の方法と同様の手法により、シロイヌナズナから、CPT遺伝子(AtCPT5)が得られた。得られた遺伝子について、その配列を同定し、全長の塩基配列及びアミノ酸配列を同定した。AtCPT5の塩基配列を配列番号9に示した。AtCPT5のアミノ酸配列を配列番号3に示した。
〔コンストラクトの作製〕
〔〔無細胞系発現用LDAP1、LDAP2、SRPPコンストラクトの作製〕〕
前述で得られたLDAP1&2遺伝子、SRPP遺伝子を無細胞発現用プラスミドpEU−E01−His−TEV−MCS−N2 Vector (CellFree Science,Matsuyama,Japan)に導入した。LDAP1&2遺伝子は、マルチクローニングサイトのBamHI―SpeIサイトに、SRPP遺伝子は、XhoI−BamHIサイトに導入した。
〔〔無細胞発現用HRT1、HRBP(1−81)コンストラクトの作製〕〕
前述で得られたHRT1、HRBP(1−81)遺伝子を無細胞発現用プラスミドpEU−E01−His−TEV−MCS−N2 Vectorに導入した。HRT1遺伝子は、マルチクローニングサイトのBamHI−NotIサイトに、HRBP(1−81)はXhoI−SpeIサイトに導入した。
〔〔無細胞系発現用LDAP1−HRT1、LDAP2−HRT1、SRPP−HRT1コンストラクトの作製〕〕
HRT1のN末端側に油滴結合タンパク質を融合させた融合タンパク質のためのコンストラクトを作製するために、LDAP1&2とSRPPを以下のプライマーを用いてPCRをし直し、前述したpEU−E01−His−TEV−MCS−N2 VectorにHRT1を導入したpEU−His−N2−HRT1コンストラクトに導入した。LDAP1とSRPPはマルチクローニングサイトのEcoRV−BamHIサイトに、LDAP2はXhoI−BamHIサイトに導入した。これにより、HRT1のN末端側に油滴結合タンパク質を融合させた融合タンパク質のためのコンストラクトを作製できた。
HRT1と融合させるためのLDAP1遺伝子増幅の場合は、プライマーとして、
プライマー11:5’− agtcagatatctcatggcagaagcagatgcaaaac−3’
プライマー12:5’− tgactggatcctcattgactacctcggatgtggtc−3’
を使用した。
HRT1と融合させるためのLDAP2遺伝子増幅の場合は、プライマーとして、
プライマー13:5’− agtcactcgagatggcggaaaaagaaggaagg−3’
プライマー14:5’− tgactggatcctcttcagctgcaactgcaacgtc−3’
を使用した。
HRT1と融合させるためのSRPP遺伝子増幅の場合は、プライマーとして、
プライマー15:5’− agtcagatatctcatggctgaagaggtggaggaag−3’
プライマー16:5’− tgactggatcctctgatgcctcatctccaaacacc−3’
を使用した。
〔〔無細胞発現用LDAP1−AtCPT5、AtCPT5−LDAP1コンストラクトの作製〕〕
前述したLDAP1をpEU−His−N2−HRT1に導入したpEU−His−N2−LDAP1−HRT1をもとに、前述で獲得したAtCPT5遺伝子を以下のプライマーを用いてPCRし直し、BamHIとNotIで処理し、同様の酵素処理によりHRT1遺伝子を抜いたベクターに導入することで、LDAP1のC末端側にAtCPT5を導入した。(LDAP1−AtCPT5)
LDAP1と融合させるためのAtCPT5遺伝子増幅(LDAP1−AtCPT5順)の場合は、プライマーとして、
プライマー17:5’− AGTCAGGATCCCATGTTGTCATTCTCTCTTCTC−3’
プライマー18:5’− TGACTGCGGCCGCGTCAAACCCGACAGCCAAATC−3’
を使用した。
また、AtCPT5遺伝子の端にEcoRVとBamHIのサイトが、LDAP1遺伝子の端にBamHIとSpeIサイトが来るように以下のプライマーを用いてPCRし直し、同様の酵素処理したベクターに導入することで、LDAP1のN末端側にAtCPT5を導入した。(AtCPT5−LDAP1)
LDAP1と融合させるためのAtCPT5獲得時(AtCPT5‐LDAP1順)AtCPT5用には、プライマーとして、
プライマー19:5’− agtcagatatctcatgttgtctattctctcttctcttttat−3’
プライマー20:5’− tgactggatcctcaacccgacagccaaatcg−3’
を使用した。
LDAP1用には、上記プライマー7、プライマー8を使用した。
〔〔LDAP1−リンカー−AtCPT5、AtCPT5−リンカー−LDAP1コンストラクトの作製〕〕
東京工業大学大学院生命理工学研究科生体システム専攻の太田啓之教授よりNobusawa et al.(2017)3にて使用されたpGFP−L4HPBのプラスミドを戴き、そこに含まれるリンカー配列をPCRの鋳型として使用した。
ここで、そのリンカーはphmAG1−MCLinker vector(Medical & Biological Laboratories)に含まれていた配列を流用したものである。
LDAP1とリンカー配列は、Overlap extension PCR法を利用し、以下のプライマーを用いて結合させた(LDAP1−リンカー、リンカー−LDAP1)。
LDAP1−リンカー融合用(オーバーラップPCR)の場合、
LDAP1側では、プライマーとして、
プライマー21:5’− tcgaggatcccatggcagaagcagatgcaaaactgc−3’
プライマー22:5’− cggaattaccggtattgactacctc−3’
を使用し、
リンカー側では、プライマーとして、
プライマー23:5’− gaggtagtcaataccggtaattccg−3’
プライマー24:5’− tgactgcggccgcgccccttgggtcgatcctcc−3’
を使用し、LDAP1−リンカー融合配列を得た。
リンカー−LDAP1融合用(オーバーラップPCR)の場合、
LDAP1側では、プライマーとして、
プライマー25:5’− gacccaagggatggcagaag−3’
プライマー26:5’− gcatactagttcaattgactacctcggatgtggtc−3’
を使用し、
リンカー側では、プライマーとして、
プライマー27:5’− agtcagcggccgcaccggtaattccgctgacg−3’
プライマー28:5’− cttctgccatcccttgggtc−3’
を使用し、リンカー−LDAP1融合配列を得た。
LDAP1−リンカー−AtCPT5の順で結合する際は、前述したオーバーラップPCRで得たLDAP1−リンカー融合配列をpEU−E01−His−TEV−MCS−N2 VectorのBamHIとNotIのサイトに導入し、さらに、AtCPT5を以下のプライマーを用いてPCRし直し、AtCPT5をNotIとSpeIのサイトに導入した。
AtCPT5−リンカーLDAP1−の順で結合する際は、前述したオーバーラップPCRで得たリンカー‐LDAP1融合配列をpEU−E01−His−TEV−MCS−N2 VectorのNotIとSpeIのサイトに導入し、プライマー17と18を使用して増幅したAtCPT5をBamHIとNotIのサイトに導入した。
リンカー‐LDAP1にAtCPT5融合時にAtCPT5遺伝子を増幅する場合は、プライマーとして、
プライマー29:5’− agtcagcggccgcatgttgtctattctctcttcctcttttatc−3’
プライマー30:5’− tgactactagttcaaacccgacagccaaatc−3’
を使用した。
〔〔LDAP1−リンカー−HRT1、HRT1−リンカー−LDAP1コンストラクトの作製〕〕
これらは前述の方法と同様のやり方で作製した。なお、HRT1は以下のプライマーを用いてPCRし直して用いた。
LDAP1−リンカーにHRT1融合時にHRT1遺伝子を増幅する場合は、プライマーとして、
プライマー31:5’− agtcagcggccgcatggaattatacaacggtgagagg−3’
プライマー32:5’− tgactactagtttattttaagtattccttatgtttctcc−3’
を使用した。

リンカー−LDAP1と融合する際はpEU−E01−His−TEV−MCS−N2 VectorのBamHI−NotIにHRT1遺伝子を導入した前記ベクターのNotIとSpeIのサイトに前述したオーバーラップPCRで得たリンカー−LDAP1融合配列を融合することで作製した。
なお、リンカー配列としては、配列番号5で表されるアミノ酸配列を使用し、該アミノ酸配列に対応する塩基配列の遺伝子を使用した。
なお、作製した各コンストラクトにより、表6等に示すアミノ酸配列の組み合わせの各タンパク質を合成できることを確認した。
〔Lipid Droplet(LD、油滴)の調製〕
アボカド中果皮から油滴(LD)を抽出した。まず、アボカド(Persea americana)の中果皮10gをBuffer A 20mL(アボカドの2倍量)(下表)とともにブレンダーで破砕し、乳鉢を用いてさらに破砕した。破砕溶液をMiraclothでろ過し、ろ液を15,000×g、4℃で30分遠心分離した。上層に浮遊したFat padを回収し、再懸濁してBuffer B(下表)を5mL加え、15,000×g、4℃で30分遠心分離した。再度、Fat padを回収し、Buffer Bを加えて15,000×g、4℃で30分遠心分離した。続いて、LDの粒子径で分離するため、Fat padを回収し、1,000×g、4℃で10分遠心分離した後、シリンジを用いて、下層の溶液を回収した。この溶液を15,000×g、4℃で30分遠心分離し、下層を除去したのち、TD Buffer(下表)を60μL添加し、LD溶液とした。
〔無細胞発現系によるmRNA合成および抽出〕
WEPRO7240H Expression Kit(ENDEXT Technology, CellFree Science)を用いて、前記方法で作製したコンストラクトからmRNAを合成した。以下の組成で37℃、3時間反応させた。
反応後、エタノール沈殿を行った。最後は常温の1×DB Buffer(下表)を25 μL添加し、溶解させた。回収したmRNAは−80℃で保存した。
4×DB組成
〔無細胞発現系による翻訳反応による精製LD作製〕
前記方法で作製したmRNAを用いて各タンパク質を、前記方法で精製したLD上で発現させるため、コムギ胚芽由来無細胞タンパク質発現キットWEPRO7240H Expression Kit(ENDEXT Technology, CellFree Sciences)を用いて翻訳反応を行った。
はじめに前記方法で作製したmRNA 7.5μLに1×DB 15μLを加え、mRNA Premixを調製した。その後、以下の組成で翻訳反応溶液を調製した。
ここで、表6において補助酵素を使用した例では、補助酵素のmRNAも添加した。
翻訳反応組成
X:LDは12.5 μg分を調製
プラスチックチューブ(PP容器、4.5mL、5−094−02、アズワン)にSDWを650μL加え、その中に透析用カップ(MWCO12000、コスモ・バイオ株式会社)を透析膜に空気が入り込まないように入れ、10分以上静置した。その後、チューブ内のSDWを捨て、外液として1×DB Bufferを650μL、内液として透析カップ内に調製した翻訳反応用液を50μL加え、透析膜に空気が入り込まないように透析カップをプラスチックチューブに入れ、パラフィルムでカップを覆い、26℃で5時間反応させた。反応後、外液を新たな1×DBに入れ替え、内液にmRNA Premix 5μL追加し、さらに13時間反応を行った。反応終了後、反応溶液を回収し、そのうち50μLを1.5mL用チューブに移し、1×DBを50μL加え、15,000×g、4℃で20分遠心分離した。遠心分離により分離したLD層と水層を新たなチューブに移し、そこに、1×DBを50μL加え、15,000×g、4℃で20分遠心分離した。遠心分離溶液のうち、水層を注射器(テルモ注射針NN−2719S、TERUMO、1mL ツベルクリン用テルモシリンジ、SS−01T、TERUMO)で抜き取り、残りのLD層をTD Buffer 100μLで希釈し、これを精製LD溶液とした。また、LD層と水層を抜いたチューブにBuffer 100μLを加え再懸濁し、これをPellet溶液とした。
〔プレニル鎖延長酵素活性測定〕
前記方法で作製した精製LD溶液を[4−14C]IPP(NEC773、Perkin Elmer)を含む以下に示す反応組成で30℃、18時間浴槽内にて振とうした。ただし、精製LD溶液のアッセイに持ち込む量をそろえるため、Gene Specを用いてBradford法によりタンパク質濃度を測定し、タンパク質2μg相当分を持ち込んだ。また、バックグランドを測定するために精製LD溶液の代わりに超純水を加えたサンプルも調製し、同様に振とうした。
プレニル鎖延長酵素活性測定の反応組成
X:精製LDは2μg分を調製
反応後、飽和食塩水を200μL添加し撹拌することで、反応を停止した。飽和食塩水飽和n−ブタノールを1mL加え、1分間ボルテックスにより撹拌し、15,000rpm、室温で1分間遠心後に上層のブタノール層を回収することで、ポリイソプレノイドを抽出した。抽出液50μLをクリアゾル3mLに加え、液体シンチレーションカウンター(LD6500、BECKMAN COULTER)で放射活性を測定した。測定した値からバックグラウンドの値を引き、1mLのうち50μLを測定したため20倍することで、抽出物全体のカウント数を計算した。放射活性(dpm)が高いほど、ポリイソプレノイド(天然ゴム)が多く生産されており、ゴム合成活性が高いことを示す。
結果を表6に示す。
表6の上表より、リンカー配列を有する融合タンパク質は、リンカー配列を有さない融合タンパク質に比べて、活性が保持されることが分かった。
表6の下表より、単独では活性を示さず、HRBPと相互作用することで活性を示すHRT1においても油滴結合タンパク質との融合状態でもその性質を失わないことが分かった。すなわち、HRT1の活性発現に必要なHRBPの作用が、融合タンパク質の状態でも阻害されないこと、補助因子が必要な酵素であっても、融合タンパク質の状態でも活性を発現できることが分かった。
〔電気泳動試験〕
タンパク質発現後の反応溶液、その反応溶液を分画して得られた油滴画分に対してSDS−PAGEの電気泳動を行うことで、タンパク質の発現および精製LD上でタンパク質が発現していたかを確認した。サンプル2μLを2×SDSサンプルバッファー10μL、水8μLと混合したものを20μLずつアプライした。分離ゲルのアクリルアミド濃度は12%(w/v)もしくは15%(w/v)とし、染色にはCoomassie brilliant blue R−250を用いた。
結果を図6〜8に示す。
図6に示すLDAP1、LDAP2、SRPPの油滴結合力試験の結果より、LDAP1、LDAP2、SRPPが油滴に結合することが確認できた。
図7に示すLDAP1、LDAP2、SRPP融合タンパク質の油滴結合能力試験の結果より、LDAP1−HRT1、LDAP2−HRT1、SRPP−HRT1いずれの融合タンパク質も変わらず、油滴結合力を示すことが確認できた。これにより、いずれのLDAP1/SRPP Familyのタンパク質も他のタンパク質と融合した融合タンパク質の状態でも油滴に結合することが分かった。
図8に示すLDAP1−AtcPT5、LDAP1−リンカー−AtCPT5、AtCPT5−LDAP1、AtCPT5−LDAP1の油滴結合試験の結果より、LDAP1にHRT1以外のタンパク質(AtCPT5)を融合させても、油滴結合能力は保持されており、それはリンカーの存在や融合の向きによって失われることがないことが確認された。これによりLDAP1(油滴結合タンパク質)に結合する酵素(第2アミノ酸)配列は限定されず、また融合の向きも限定されないことが分かった。一方、LDAP1と融合していないAtCPT5は油滴と結合していないことが分かった。
上記結果より、油滴(lipid droplet)に結合可能なアミノ酸配列(第1アミノ酸配列)と、疎水性化合物を合成する酵素活性を有するアミノ酸配列(第2アミノ酸配列)とを有し、前記第1アミノ酸配列と第2アミノ酸配列とがリンカー配列(第3アミノ酸配列)を介して融合しており、第2アミノ酸配列の酵素活性が保持されている融合タンパク質は、第2アミノ酸配列が有する酵素活性により疎水性化合物(例えば、ポリイソプレノイド)を油滴内に蓄積させることができることが分かった。
また、精製LD溶液を用いた反応試験により酵素活性が得られていることから、また、電気泳動の結果からも、油滴に融合タンパク質が結合していることも裏付けられた。
(配列表フリーテキスト)
配列番号1:パラゴムノキ由来のHRT1をコードする遺伝子の塩基配列
配列番号2:パラゴムノキ由来のHRT1のアミノ酸配列
配列番号3:シロイヌナズナ由来のAtCPT5のアミノ酸配列
配列番号4:アボカド由来のLDAP1のアミノ酸配列
配列番号5:リンカー配列のアミノ酸配列
配列番号6:パラゴムノキ由来のHRBPのアミノ酸配列
配列番号7:パラゴムノキ由来のHRBPをコードする遺伝子の塩基配列
配列番号8:アボカド由来のLDAP1をコードする遺伝子の塩基配列
配列番号9:シロイヌナズナ由来のAtCPT5をコードする遺伝子の塩基配列
配列番号10:アボカド由来のLDAP2のアミノ酸配列
配列番号11:パラゴムノキ由来のSRPPのアミノ酸配列
配列番号12:パラゴムノキ由来のSRPPをコードする遺伝子の塩基配列
配列番号13:アボカド由来のLDAP2をコードする遺伝子の塩基配列
配列番号14:プライマー1
配列番号15:プライマー2
配列番号16:プライマー3
配列番号17:プライマー4
配列番号18:プライマー5
配列番号19:プライマー6
配列番号20:プライマー7
配列番号21:プライマー8
配列番号22:プライマー9
配列番号23:プライマー10
配列番号24:プライマー11
配列番号25:プライマー12
配列番号26:プライマー13
配列番号27:プライマー14
配列番号28:プライマー15
配列番号29:プライマー16
配列番号30:プライマー17
配列番号31:プライマー18
配列番号32:プライマー19
配列番号33:プライマー20
配列番号34:プライマー21
配列番号35:プライマー22
配列番号36:プライマー23
配列番号37:プライマー24
配列番号38:プライマー25
配列番号39:プライマー26
配列番号40:プライマー27
配列番号41:プライマー28
配列番号42:プライマー29
配列番号43:プライマー30
配列番号44:プライマー31
配列番号45:プライマー32
配列番号46:プライマー33
配列番号47:プライマー34

Claims (19)

  1. 油滴(lipid droplet)に結合可能なアミノ酸配列(第1アミノ酸配列)と、疎水性化合物を合成する酵素活性を有するアミノ酸配列(第2アミノ酸配列)とを有し、前記第1アミノ酸配列と第2アミノ酸配列とがリンカー配列(第3アミノ酸配列)を介して融合しており、第2アミノ酸配列の酵素活性が保持されている融合タンパク質。
  2. 前記第1アミノ酸配列が、油滴に結合可能なタンパク質かつ、ClassIIに属するタンパク質由来のアミノ酸配列である請求項1記載の融合タンパク質。
  3. 前記第2アミノ酸配列が、疎水性化合物を合成する酵素活性を有し、それ自体に油滴に結合する能力を有しない酵素由来のアミノ酸配列である請求項1又は2記載の融合タンパク質。
  4. 前記第1アミノ酸配列が、lipid−droplet associated protein(LDAP)/small rubber particle protein(SRPP)familyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列である請求項1記載の融合タンパク質。
  5. 前記第1アミノ酸配列が、植物由来のLDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列である請求項1記載の融合タンパク質。
  6. 前記第1アミノ酸配列が、Persea属、Hevea属、及びTaraxacum属からなる群より選択される少なくとも1種の属に属する植物由来のLDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列である請求項1記載の融合タンパク質。
  7. 前記第1アミノ酸配列が、アボカド、パラゴムノキ、及びロシアンタンポポからなる群より選択される少なくとも1種の植物由来のLDAP/SRPPfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列である請求項1記載の融合タンパク質。
  8. 前記第2アミノ酸配列が、プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列である請求項1〜7のいずれかに記載の融合タンパク質。
  9. 前記第2アミノ酸配列が、シス型プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列である請求項1〜7のいずれかに記載の融合タンパク質。
  10. 前記第2アミノ酸配列が、Hevea属又はTaraxacum属に属する植物由来のシス型プレニルトランスフェラーゼfamilyに属するタンパク質由来のアミノ酸配列である請求項1〜7のいずれかに記載の融合タンパク質。
  11. 前記第3アミノ酸配列が、4個以上のアミノ酸からなる配列である請求項1〜10のいずれかに記載の融合タンパク質。
  12. 前記第3アミノ酸配列が、20〜30個のアミノ酸からなる配列である請求項1〜10のいずれかに記載の融合タンパク質。
  13. 前記第3アミノ酸配列が、下記[1]〜[3]のいずれかのアミノ酸配列である請求項1〜10のいずれかに記載の融合タンパク質。
    [1]配列番号5で表されるアミノ酸配列
    [2]配列番号5で表されるアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列
    [3]配列番号5で表されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列
  14. 請求項1〜13のいずれかに記載の融合タンパク質を油滴(lipid droplet)に結合させ、第2アミノ酸配列が有する酵素活性により生成物を油滴内に蓄積させる物質製造方法。
  15. 請求項1〜13のいずれかに記載の融合タンパク質をコードする遺伝子を導入したベクター。
  16. 請求項1〜13のいずれかに記載の融合タンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換細胞。
  17. 請求項16記載の形質転換細胞を使用して、第2アミノ酸配列が有する酵素活性により生成物を細胞内の油滴内に蓄積させる物質製造方法。
  18. 請求項14又は17に記載の物質製造方法によりポリイソプレノイドを製造するポリイソプレノイド製造工程、得られたポリイソプレノイドと、添加剤とを混練して混練物を得る混練工程、前記混練物から生タイヤを成形する生タイヤ成形工程、及び前記生タイヤを加硫する加硫工程を含む空気入りタイヤの製造方法。
  19. 請求項14又は17に記載の物質製造方法によりポリイソプレノイドを製造するポリイソプレノイド製造工程、得られたポリイソプレノイドと、添加剤とを混練して混練物を得る混練工程、前記混練物から生ゴム製品を成形する生ゴム製品成形工程、及び前記生ゴム製品を加硫する加硫工程を含むゴム製品の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023037842A1 (ja) * 2021-09-10 2023-03-16 住友ゴム工業株式会社 トランス型ポリイソプレノイドの製造方法、ベクター、形質転換生物、空気入りタイヤの製造方法及びゴム製品の製造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021080204A (ja) * 2019-11-19 2021-05-27 住友ゴム工業株式会社 融合タンパク質、物質製造方法、ベクター、形質転換細胞、空気入りタイヤの製造方法及びゴム製品の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996021029A1 (en) * 1994-12-30 1996-07-11 University Technologies International, Inc. Oil body proteins as carriers of high value proteins
JP2004527227A (ja) * 2000-12-19 2004-09-09 セムバイオシス ジェネティクス インコーポレイテッド 多量体タンパク質の生産のための方法、および関連組成物
JP2015097523A (ja) * 2013-10-18 2015-05-28 国立大学法人 鹿児島大学 核小体ストレス応答を誘導する薬剤の探索のためのポリペプチドの組み合わせ及びスクリーニング方法
JP2015136296A (ja) * 2014-01-20 2015-07-30 住友ゴム工業株式会社 シス型プレニルトランスフェラーゼをコードする遺伝子、及び、NogoBreceptorをコードする遺伝子を宿主に導入することにより、該宿主において、シス型プレニルトランスフェラーゼ及びNogoBreceptorを発現させた形質転換体、並びに該形質転換体を用いたポリイソプレノイドの製造方法
WO2017002818A1 (ja) * 2015-06-30 2017-01-05 住友ゴム工業株式会社 ポリイソプレノイドの製造方法、ベクター、形質転換植物、空気入りタイヤの製造方法及びゴム製品の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE282692T1 (de) 1983-01-13 2004-12-15 Max Planck Gesellschaft Nichtonkogenisches ti-plasmidvektorsystem und für das einschleusen expressionsfähiger gene in pflanzengenomen verwendbare rekombinante dna- moleküle
NL8300698A (nl) 1983-02-24 1984-09-17 Univ Leiden Werkwijze voor het inbouwen van vreemd dna in het genoom van tweezaadlobbige planten; agrobacterium tumefaciens bacterien en werkwijze voor het produceren daarvan; planten en plantecellen met gewijzigde genetische eigenschappen; werkwijze voor het bereiden van chemische en/of farmaceutische produkten.
EP0164575B1 (de) 1984-05-11 1992-03-18 Novartis AG Transformation von Pflanzenerbgut
EP1983056A1 (en) 1992-07-07 2008-10-22 Japan Tobacco Inc. Method for transforming monocotyledons
JPH11127025A (ja) 1997-10-24 1999-05-11 Kobe Steel Ltd アンテナ装置
US7098383B2 (en) * 2000-12-19 2006-08-29 Sembiosys Genetics Inc. Methods for the production of multimeric immunoglobulins, and related compositions

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996021029A1 (en) * 1994-12-30 1996-07-11 University Technologies International, Inc. Oil body proteins as carriers of high value proteins
JP2004527227A (ja) * 2000-12-19 2004-09-09 セムバイオシス ジェネティクス インコーポレイテッド 多量体タンパク質の生産のための方法、および関連組成物
JP2015097523A (ja) * 2013-10-18 2015-05-28 国立大学法人 鹿児島大学 核小体ストレス応答を誘導する薬剤の探索のためのポリペプチドの組み合わせ及びスクリーニング方法
JP2015136296A (ja) * 2014-01-20 2015-07-30 住友ゴム工業株式会社 シス型プレニルトランスフェラーゼをコードする遺伝子、及び、NogoBreceptorをコードする遺伝子を宿主に導入することにより、該宿主において、シス型プレニルトランスフェラーゼ及びNogoBreceptorを発現させた形質転換体、並びに該形質転換体を用いたポリイソプレノイドの製造方法
WO2017002818A1 (ja) * 2015-06-30 2017-01-05 住友ゴム工業株式会社 ポリイソプレノイドの製造方法、ベクター、形質転換植物、空気入りタイヤの製造方法及びゴム製品の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HORN, P. J. ET AL.: ""Identification of a new class of lipid droplet-associated proteins in plants"", PLANT PHYSIOL., vol. 162, JPN6020031799, 2013, pages 1926 - 1936, XP055790297, ISSN: 0004462777, DOI: 10.1104/pp.113.222455 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023037842A1 (ja) * 2021-09-10 2023-03-16 住友ゴム工業株式会社 トランス型ポリイソプレノイドの製造方法、ベクター、形質転換生物、空気入りタイヤの製造方法及びゴム製品の製造方法

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