JP2022514083A - 非正準分枝鎖アミノ酸の誤取り込みを低減する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)目的のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを、ケトール酸レダクトイソメラーゼ(NADP(+))活性(EC1.1.1.86)、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(EC2.2.1.6)、アスパラギン酸キナーゼ活性(EC2.7.2.4)、ホモセリンデヒドロゲナーゼ活性(EC1.1.1.3)、およびL-スレオニンデヒドラターゼ活性(EC4.3.1.19)からなる群から選択される酵素活性が、改変されていない微生物宿主細胞における酵素活性と比較して、前記微生物宿主細胞において調節される(上昇するなど)ように改変された微生物宿主細胞に導入する工程、および
(b)前記微生物宿主細胞において、目的の前記ポリペプチドを発現させる工程
を含む方法に関する。
(a)ケトール酸レダクトイソメラーゼ(NADP(+))活性(EC1.1.1.86)、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(EC2.2.1.6)、アスパラギン酸キナーゼ活性(EC2.7.2.4)、ホモセリンデヒドロゲナーゼ活性(EC1.1.1.3)、およびL-スレオニンデヒドラターゼ活性(EC4.3.1.19)からなる群から選択される酵素活性を微生物宿主細胞において調節する(上昇させるなど)こと、
(b)前記微生物宿主細胞に目的のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを導入すること、および
(c)前記微生物宿主細胞において、目的の前記ポリペプチドを発現させること
を含む前記方法に関する。
(a)目的のポリペプチドをコードする組換えポリヌクレオチド、および
(b)ケトール酸レダクトイソメラーゼ(NADP(+))活性(EC1.1.1.86)、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(EC2.2.1.6)、アスパラギン酸キナーゼ活性(EC2.7.2.4)、ホモセリンデヒドロゲナーゼ活性(EC1.1.1.3)、およびL-スレオニンデヒドラターゼ活性(EC4.3.1.19)からなる群から選択される酵素活性を有するポリペプチドをコードする組換えポリヌクレオチド
を含む微生物宿主細胞、が本発明によってさらに想定される。
(R)-2,3-ジヒドロキシ-3-メチルブタノエート+NADP+⇔(S)-2-ヒドロキシ-2-メチル-3-オキソブタノエート+NADPH+H+
を触媒することができるものとする。
2ピルビン酸⇔2-アセト乳酸+CO2
を触媒することができるものとする。
ATP+L-アスパラギン酸⇔ADP+4-ホスホ-L-アスパラギン酸
を触媒することができるものとする。
L-ホモセリン+NAD(P)+⇔L-アスパラギン酸4-セミアルデヒド+NAD(P)H+H+
を触媒することができるものとする。
i)配列番号3に示される核酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有する核酸配列を含む、および/または
ii)配列番号4に示されるアミノ酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードする。
i)配列番号11に示される核酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有する核酸配列を含む、および/または
ii)配列番号12に示されるアミノ酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードする。
本発明の一実施形態では、前記第1のポリヌクレオチドは、
i)配列番号23に示される核酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有する核酸配列を含む、および/または
ii)アセトヒドロキシ酸シンターゼの大サブユニットをコードし、前記大サブユニットは、配列番号24に示されるアミノ酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、
ならびに、前記第2のポリヌクレオチドは、
i)配列番号25に示される核酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有する核酸配列を含む、および/または
ii)アセトヒドロキシ酸シンターゼの小サブユニットをコードし、前記小サブユニットは、配列番号26に示されるアミノ酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。
本発明の別の実施形態では、前記第1のポリヌクレオチドは、
i)配列番号5、27、または31に示される核酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有する核酸配列を含む、
ii)アセトヒドロキシ酸シンターゼの大サブユニットをコードし、前記大サブユニットは、配列番号6、28または32に示されるアミノ酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、
ならびに、前記第2のポリヌクレオチドは、
i)配列番号7、29、または33に示される核酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有する核酸配列を含む、および/または
ii)アセトヒドロキシ酸シンターゼの小サブユニットをコードし、前記小サブユニットは、配列番号8、30または34に示されるアミノ酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。
本発明の別の実施形態では、前記第1のポリヌクレオチドは、
i)配列番号13、35、39、または43に示される核酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有する核酸配列を含む、および/または
ii)アセトヒドロキシ酸シンターゼの大サブユニットをコードし、前記大サブユニットは、配列番号14、36、40または44に示されるアミノ酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、
ならびに、前記第2のポリヌクレオチドは、
i)配列番号15、37、41、または45に示される核酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有する核酸配列を含む、および/または
ii)アセトヒドロキシ酸シンターゼの小サブユニットをコードし、前記小サブユニットは、配列番号16、38、42または46に示されるアミノ酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。
i)配列番号17に示される核酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有する核酸配列を含む、および/または
ii)配列番号18に示されるアミノ酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードする。
・ilvC遺伝子は、ケトール酸レダクトイソメラーゼ(NADP(+)活性(EC1.1.1.86))を有するポリペプチドをコードする。
・ilvIHオペロンは、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(アセトヒドロキシ酸シンターゼアイソザイムIII)を有するポリペプチドをコードする、
・ilvBNオペロンは、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(アセトヒドロキシ酸シンターゼアイソザイムI)を有するポリペプチドをコードする、
・ilvGMオペロンは、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(アセトヒドロキシ酸シンターゼアイソザイムII)を有するポリペプチドをコードする、
・thrA遺伝子は、アスパラギン酸キナーゼ活性とホモセリンデヒドロゲナーゼ活性とを有する二機能性ポリペプチドをコードする、および
・ilvA遺伝子は、L-スレオニンデヒドラターゼ活性を有するポリペプチドをコードする。
本発明の一実施形態では、ノルロイシンの誤取り込みが低減される。
本発明の一実施形態では、β-メチルノルロイシンの誤取り込みが低減される。
本発明の一実施形態では、ノルバリンおよびノルロイシンの誤取り込みが低減される。
本発明の一実施形態では、ノルロイシンおよびβ-メチルノルロイシンの誤取り込みが低減される。
本発明の一実施形態では、ノルバリンおよびβ-メチルノルロイシンの誤取り込みが低減される。
本発明の一実施形態では、ノルバリン、ノルロイシンおよびβ-メチルノルロイシンの誤取り込みが低減される。
(a)ケトール酸レダクトイソメラーゼ(NADP(+))活性(EC1.1.1.86)、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(EC2.2.1.6)、アスパラギン酸キナーゼ活性(EC2.7.2.4)、ホモセリンデヒドロゲナーゼ活性(EC1.1.1.3)、およびL-スレオニンデヒドラターゼ活性(EC4.3.1.19)からなる群から選択される酵素活性を微生物宿主細胞において調節すること、
(b)前記微生物宿主細胞に目的のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを導入すること、および
(c)前記微生物宿主細胞において、目的の前記ポリペプチドを発現させること
を含む前記方法に関する。
(a)目的のポリペプチドをコードする組換えポリヌクレオチド、および
(b)ケトール酸レダクトイソメラーゼ(NADP(+))活性(EC1.1.1.86)、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(EC2.2.1.6)、アスパラギン酸キナーゼ活性(EC2.7.2.4)、ホモセリンデヒドロゲナーゼ活性(EC1.1.1.3)、およびL-スレオニンデヒドラターゼ活性(EC4.3.1.19)からなる群から選択される酵素活性を有するポリペプチドをコードする組換えポリヌクレオチド
を含む微生物宿主細胞、が本発明によってさらに想定される。
1.微生物宿主細胞において目的の組換えポリペプチドを産生する方法であって、
(a)目的のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを、ケトール酸レダクトイソメラーゼ(NADP(+))活性(EC1.1.1.86)、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(EC2.2.1.6)、アスパラギン酸キナーゼ活性(EC2.7.2.4)、ホモセリンデヒドロゲナーゼ活性(EC1.1.1.3)、およびL-スレオニンデヒドラターゼ活性(EC4.3.1.19)からなる群から選択される酵素活性が、改変されていない微生物宿主細胞における酵素活性と比較して、前記微生物宿主細胞において調節されるように改変された微生物宿主細胞に導入する工程、および
(b)前記微生物宿主細胞において、目的の前記ポリペプチドを発現させる工程
を含む方法。
i)ポリヌクレオチドは配列番号3に示される核酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有する核酸配列を含む、および/または
ii)ポリヌクレオチドは配列番号4に示されるアミノ酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードする、
または
(b)ポリヌクレオチドは、L-スレオニンデヒドラターゼ活性(EC4.3.1.19)を有するポリペプチドをコードし、
i)ポリヌクレオチドは配列番号11に示される核酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有する核酸配列を含む、および/または
ii)ポリヌクレオチドは配列番号12に示されるアミノ酸配列と少なくとも40%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードする、
実施形態6に記載の方法。
(a)ケトール酸レダクトイソメラーゼ(NADP(+))活性(EC1.1.1.86)、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(EC2.2.1.6)、アスパラギン酸キナーゼ活性(EC2.7.2.4)、ホモセリンデヒドロゲナーゼ活性(EC1.1.1.3)、およびL-スレオニンデヒドラターゼ活性(EC4.3.1.19)からなる群から選択される酵素活性を微生物宿主細胞において調節すること、
(b)前記微生物宿主細胞に目的のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを導入すること、および
(c)前記微生物宿主細胞において、目的の前記ポリペプチドを発現させること
を含む前記方法。
(a)目的のポリペプチドをコードする組換えポリヌクレオチド、
(b)ケトール酸レダクトイソメラーゼ(NADP(+))活性(EC1.1.1.86)、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(EC2.2.1.6)、アスパラギン酸キナーゼ活性(EC2.7.2.4)、ホモセリンデヒドロゲナーゼ活性(EC1.1.1.3)、およびL-スレオニンデヒドラターゼ活性(EC4.3.1.19)からなる群から選択される酵素活性を有するポリペプチドをコードする組換えポリヌクレオチド
を含む微生物宿主細胞。
ΔthrA、ΔilvA、ΔilvCのノックアウト
大腸菌K12BW25113、ならびにシングルノックアウト変異体である大腸菌K12 BW25113 ΔthrA、ΔilvA、およびΔilvCは、エール大学の大腸菌遺伝子保存センター(E.coli Genetic Stock Center、CGSC)から入手した。これらの変異株は、KEIOコレクションと呼ばれるものに属する(Baba,T.,Ara,T.,Hasegawa,M.,Takai,Y.,Okumura,Y.,Baba,M.& Mori,H.(2006). Construction of Escherichia coli K-12 in-frame,single-gene knockout mutants:the Keio collection.Molecular systems biology、2(1))。これらの菌株にはプラスミドpKD46(図8)と標的遺伝子に代わるカナマイシン耐性マーカーが含まれている。入手した各菌株のCGSC識別情報は以下の通りである。
ノックアウト株である大腸菌K12BW25113ΔilvIHとΔilvBNは入手せずに手動で作製した。「Datsenko,K.A.& Wanner,B.L.(2000)、One-step inactivation of chromosomal genes in Escherichia coli K-12 using PCR products. Proceedings of the National Academy of Sciences、97(12)、6640~6645」に記載の大腸菌ノックアウト変異体の作製手順を参考にした。大腸菌K12 BW25113細胞を温度感受性組換えヘルパープラスミドであるpKD46で形質転換した。次いで、pKD46を含むエレクトロコンピテント大腸菌K12 BW25113細胞を、あらかじめpKD3(図9)またはpKD4(図10)からPCRで得たそれぞれの欠失カセットで形質転換することにより、オペロンilvIHおよびilvBNのノックアウト変異体を作製した。欠失カセットのゲノムへの適切な組込みを調べるために、PCRによる検証を行った。プラスミドpKD46を精選し、それぞれのエレクトロコンピテント大腸菌K12 BW25113変異体を、フリッパーゼをコードする温度感受性プラスミドpCP20(図3)で形質転換した。プラスミドpCP20を精選し、変異体からの抗生物質耐性マーカーの除去を塩基配列決定により検証した。最終的に得られたそれぞれのエレクトロコンピテント大腸菌K12 BW25113変異体を、ミニプロインスリンをコードする高コピープラスミドであるpSW3_lacI+(図1)で形質転換した。
これまでノックアウトされていた研究対象遺伝子の制御を可能にするアラビノースベースの調整可能発現プラスミドは、3つの異なるDNAセグメントの接合によって得られた。フラグメント1は、araC-PBADプロモーター領域(Guzmanら、1995、Tight regulation, modulation, and high-level expression by vectors containing the arabinose PBAD promoter. Journal of bacteriology、177(14)、4121~4130)、UTR、T7ターミネーター、稀少制限酵素NheIとNotIによる遺伝子クローニングを可能にするクローニング部位、融合タンパク質の発現を可能にするC末端6×his-タグ配列を含む。フラグメント2にはクロラムフェニコール耐性カセットが、フラグメント3にはori2複製開始点とsopA、sopB、sopC、repEの遺伝子が含まれている。
研究用遺伝子(ilvA、ilvC、ilvIH、ilvBN、およびthrA)を、大腸菌K12 BW25113のゲノムDNAからPCRで増幅し、制限酵素NheIとNotIを用いて、先に作製した調整可能発現プラスミドにクローニングした(図5)。ilvGMを、ilvGが変異していない大腸菌株から増幅した。例として、得られたアラビノースで調整可能なプラスミドpACG_araBAD_ilvIHのプラスミドマップを図6に示す。
pSW3_lacI+を含む最終的なそれぞれのエレクトロコンピテント大腸菌K12 BW25113変異体を、対応する研究用遺伝子を発現する調整可能発現プラスミドで形質転換した。
・pSW3_lacI+およびpACG_araBAD_ilvCを発現する大腸菌K12 BW25113 ΔilvC
・pSW3_lacI+およびpACG_araBAD_ilvIHを発現する大腸菌K12 BW25113 ΔilvIH
・pSW3_lacI+およびpACG_araBAD_ilvBNを発現する大腸菌K12 BW25113 ΔilvBN
・pSW3_lacI+およびpACG_araBAD_thrAを発現する大腸菌K12 BW25113 ΔthrA
・pSW3_lacI+およびpACG_araBAD_ilvAを発現する大腸菌K12 BW25113 ΔilvA
・pSW3_lacI+およびpACG_araBAD_ilvGMを発現する大腸菌K12 BW25113
を作製した。
本実験の目的は、異なる濃度のL-アラビノースを添加することで、araBADプロモーターの制御下にある遺伝子の発現に及ぼす影響を評価し、その結果、作製された変異大腸菌株の細胞増殖に及ぼす影響を調べることである。
培養培地
大腸菌を、規定のミネラル塩培地:(1Lあたり)Na2SO4 0.67g、(NH4)2SO4 0.82g、NH4Cl 0.17g、K2HPO4 4.87g、NaH2PO4×2H2O 1.2g、(NH4)2-H-クエン酸塩 0.33gを含む、で培養した。この培地に0.67ml/Lの微量元素溶液と0.67ml/LのMgSO4溶液(1.0M)を添加した。微量元素溶液は、CaCl2×2H2O 0.5g、ZnSO4×7H2O 0.18g、MnSO4×H2O 0.1g、FeCl3×6H2O 16.7g、CuSO4×5H2O 0.16g、CoCl2×6H2O 0.18gを含んでいた(1Lあたり)。さらに、0.1M リン酸ナトリウムバッファーを用いて、培地のさらなる緩衝を行った。
対応する大腸菌株を含むクライオストック30μLを、5g/Lグルコース、100μg/mLアンピシリンおよび25μg/mLクロラムフェニコール(変異大腸菌株の場合のみ)を含む規定ミネラル塩添加培地30mLに接種して、前培養を作製した。各変異大腸菌株について、培地には、実施例5で事前に試験した非遺伝子操作菌株の細胞増殖を回復させるのに必要な最小L-アラビノース濃度も含まれていた。前培養液は、オービタルシェーカーを用いて37℃、220rpmで一晩インキュベートした。
前培養終了時のOD600nmを測定し、初期のOD600nmが0.4となるように、所与の容量を5mLの開始量のPall Micro24ミニバイオリアクター(Microreactor Technologies Inc.)に接種した。ミニリアクターの培地は、4g/Lグルコース、100μg/mLアンピシリン、25μg/mLクロラムフェニコール(変異大腸菌株のみ)、1μL/mLデスモフェン消泡剤を含む規定のミネラル塩添加培地からなっていた。培地には、異なる濃度のL-アラビノースも添加した。培養は37℃で行い、NH4OHとCO2による自動制御でpHを7に維持した。撹拌速度は800rpm、DOの設定値は25%に設定し、ミニリアクター内の酸素流量を自動的に増加させることで最後の状態を維持した。バッチ段階は約4時間継続した。バッチ段階が終了した後、400g/L EnPump 200溶液 1mLと3000U/Lアミラーゼ溶液 50μLを手動でミニリアクターに添加し、フェドバッチ段階を開始した。EnPump 200はグルコースポリマーであり、アミラーゼが存在すると、常にポリマーを加水分解するため、時間の経過とともに遊離のグルコース分子が生成され、グルコース制限のある発酵が保証される。フェドバッチ段階の開始から30分後、最終濃度0.5mMになるようにIPTGパルスを手動で添加し、組換えタンパク質の発現を誘導した。フェドバッチ段階は3.5時間有効であった。
細胞抽出液から「BugBuster Protein Extraction Reagent」キット(Merck、カタログ番号70584-4)のプロトコールにしたがって、細胞内可溶性タンパク質画分と封入体画分を単離した。単離した細胞内可溶性タンパク質画分 250μLを5M塩酸 750μLと混合した。単離した封入体ペレットをdH2O 200μLで再懸濁し、得られた封入体懸濁液100μLを5M塩酸 900μLと混合した。得られた溶液をスクリューキャップ付きのクリスタルバイアルに導入し、バイアルを密閉して80℃で24時間インキュベートして酸加水分解を行った。その後、バイアルを開けたまま、液体がすべて蒸発するまで回転させながら、65℃で16~24時間加熱ブロックに放置した。乾燥した加水分解試料からのアミノ酸の単離は、「GC-FIDによる遊離(生理的)アミノ酸分析用EZ:faast(商標)」キット(Phenomenex、カタログ番号KG0-7165)のプロトコールにしたがって行った。単離工程後、得られた上層の約120μLをGCバイアルに導入し、次いで2μLをGC分析装置に注入した。GCは、次のオーブン条件:平衡化時間0.5分、110℃で1分、30℃/分で320℃まで昇温し、次いで320℃で1分、にしたがって運転した。キャリアガスには窒素を用い、1.5mL/分の一定流量にした。注入は、250℃で1:15のスプリット比で行った。
以下の表は、異なる濃度のL-アラビノースにおける、各試験したタンパク質画分、ncBCAAおよび変異株の実験結果をまとめたものである。表中の太字のデータは、大腸菌BW25113 pSW3_lacI+対照株の所与のncBCAAの濃度に相当する。表中のパーセント表示のデータは、所与のL-アラビノース濃度下において変異株で得られたncBCAA濃度の、大腸菌BW25113 pSW3_lacI+対照株で得られたncBCAA濃度に対する変動率に相当する。
A)ノルバリン
A)ノルバリン
大規模リアクターでの発酵中、非効率な混合により基質、溶存酸素、pHなどのパラメータの勾配ゾーンが形成され、大腸菌細胞は、代謝を調節することによって、これらの環境変化に応答する(Schweder(1999)、Monitoring of genes that respond to process-related stress in large-scale bioprocesses. Biotechnology and bioengineering、65(2)、151~159)。例えば、大腸菌はグルコース過剰と酸素制限に応答して、酸化的呼吸から混酸発酵へと代謝を変化させ、オーバーフロー代謝を行う(Enforsら、(2001)、Physiological responses to mixing in large scale bioreactors. Journal of biotechnology、85(2)、175~185)。このような条件下では、混酸発酵産物だけでなく、ピルビン酸も蓄積される(Soini, J.ら、(2008)、Norvaline is accumulated after a down-shift of oxygen in Escherichia coli W3110.Microb. Cell Fact.7:1~14)。細胞内に存在するピルビン酸が過剰になると、leuオペロンにコードされた酵素の働きにより、ピルビン酸からα-ケトカプロン酸、α-ケト酪酸、α-ケト吉草酸へと順次ケト酸鎖が伸長し、ncBCAAの生合成にかかる代謝フラックスが増加する(Apostol,I.ら、(1997)、Incorporation of norvaline at leucine positions in recombinant human hemoglobin expressed in Escherichia coli. Journal of Biological Chemistry, 272(46)、28980~28988)。この仮説は、Soiniら(2011、Accumulation of amino acids deriving from pyruvate in Escherichia coli W3110 during fed-batch cultivation in a two-compartment scale-down bioreactor. Advances in Bioscience and Biotechnology、2(05)、336)が報告した観察結果からも支持されている:2区画のSTR-PFRスケールダウンバイオリアクターにおいて、酸素制限と一定のグルコース供給を組み合わせることで、組換え大腸菌培養のピルビン酸蓄積によるノルバリン生合成の促進に大きな影響を与えたことが報告されている。さらに、Soiniら(2008)は、グルコース過剰の状態で、撹拌機のダウンシフトにより酸素制限をかけた標準的なSTRフェドバッチ大腸菌培養において、ncBCAAであるノルロイシン、ノルバリン、ならびに、アラニン、バリンなどのピルビン酸ベースのアミノ酸が蓄積することを報告している。
大腸菌K-12 BW25113 pSW3_lacI+を含むクライオストック100μLを、5g/Lグルコースと100μg/mLアンピシリンとを含むミネラル塩添加培地500mLに接種して、前培養を作製した。ミネラル塩培地の組成は以下の通りである:2g/L Na2SO4、2.468g/L (NH4)2SO4、0.5g/L NH4Cl、14.6g/L K2HPO4、3.6g/L NaH2PO4.2H2Oおよび1g/L (NH4)2-H-クエン酸塩。次いでこのミネラル塩培地に、2mL/L MgSO4溶液(1.0M)と2mL/Lの微量元素溶液を添加した。微量元素溶液は、CaCl2×2H2O 0.5g、ZnSO4×7H2O 0.18g、MnSO4×H2O 0.1g、FeCl3×6H2O 16.7g、CuSO4×5H2O 0.16g、CoCl2×6H2O 0.18gを含んでいた(1Lあたり)。前培養は、初期のコールドスタート法を用いて、オービタルシェーカーで37℃、220rpmで12時間インキュベートした。前培養終了時のOD600nmを測定し、初期のOD600nmが0.4となるように、所与の容量を7Lの開始量のリアクターに接種した。リアクターの培地は、5g/Lグルコース、2mL消泡剤(Antifoam 2014、Sigma)および100μg/mLのアンピシリンを含むミネラル塩添加培地からなっていた。培養は37℃で行い、25%NH4OHによる自動制御でpHを7に維持した。気流は7vvm、DOの設定値は20%に設定し、カスケード制御で撹拌速度を変更して最後の状態を維持した(撹拌の初期速度は800rpmに設定した)。バッチ段階は、15℃で13時間のコールド段階を挟んで、4時間効果的に継続した。バッチ段階の終わりに、以下の式:
培養は、前節の標準的な培養方法と同様に行った。しかし、指数関数的なフェドバッチ段階の後、1g/L ピルビン酸パルスをリアクターに自動的に加えた。ピルビン酸溶液を、5分間、常にポンプで送った。その間、供給は追加されず、空気流量は一時的に0に設定され、DOカスケード制御は切断された。最初のピルビン酸パルスの後、最終濃度0.5mMになるようにIPTGを自動添加し、組換えミニプロインスリンの発現を誘導した。誘導時間は30分であった。誘導段階では、リアクターには供給せず、空気流量とDOカスケード制御を再確立した。誘導後、上記のように30分ごとに1g/L ピルビン酸パルスを連続して行い、合計4回のパルスを行った。パルスとパルスの間には、一定の流量が指数関数的供給段階で達成された最後の流量と等しくなるように、一定の供給段階を始動し、空気流量とDOカスケード制御を再確立した。一定の供給フェドバッチ段階は5~6時間有効であった。
培養操作は前節と同様であるが、ilvGM調整可能な大腸菌に適合させるために、若干の変更を行った。前培養培地とリアクター培地に、25μg/mL クロラムフェニコールを追加した。リアクター培地には、プラスミドpACG_araBAD_ilvGMに組み込まれた遺伝子ilvGMの発現を誘導するために必要な0.8% L-アラビノースが追加で含まれていた。また、供給溶液には25μg/mL クロラムフェニコールと0.8% L-アラビノースを追加で添加した。
培養操作は、前節と同様に行った。
実施例9の各試験菌株の培養時間経過に伴う細胞内可溶性タンパク質画分および封入体画分に存在するncBCAAの濃度をそれぞれ図11および図12に示す。
Claims (18)
- 微生物宿主細胞において目的の組換えポリペプチドを産生する方法であって、
(a)目的のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを、ケトール酸レダクトイソメラーゼ(NADP(+))活性(EC1.1.1.86)、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(EC2.2.1.6)、アスパラギン酸キナーゼ活性(EC2.7.2.4)、ホモセリンデヒドロゲナーゼ活性(EC1.1.1.3)、およびL-スレオニンデヒドラターゼ活性(EC4.3.1.19)からなる群から選択される酵素活性が、改変されていない微生物宿主細胞における酵素活性と比較して、前記微生物宿主細胞において調節されるように改変された微生物宿主細胞に導入する工程、および
(b)前記微生物宿主細胞において、目的の前記ポリペプチドを発現させる工程
を含む前記方法。 - 産生された目的のポリペプチドは、改変されていない微生物宿主細胞における発現によって産生されたポリペプチドと比較して、非正準分枝鎖アミノ酸の低い誤取り込みを示す、請求項1に記載の方法。
- 方法は、細胞からのポリペプチドの単離、およびポリペプチドの精製をさらに含む、請求項1または2のいずれか1項に記載の方法。
- 精製は、非正準分枝鎖アミノ酸を含まないポリペプチドの濃縮を含む、請求項3に記載の方法。
- 前記酵素活性は、前記酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを前記微生物宿主細胞に導入して発現させることによって上昇する、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記微生物宿主細胞は、前記酵素活性を有する内因性ポリペプチドを発現していない、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
- 目的のポリペプチドは治療用のペプチドまたはポリペプチドである、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
- 目的のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドおよび/または前記酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、誘導性プロモーターに動作可能に連結されている、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記微生物宿主細胞は大腸菌細胞である、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。
- 微生物宿主細胞で発現させた目的の組換えポリペプチドへの、少なくとも1つの非正準分枝鎖アミノ酸の誤取り込みを低減する方法であって、
(a)ケトール酸レダクトイソメラーゼ(NADP(+))活性(EC1.1.1.86)、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(EC2.2.1.6)、アスパラギン酸キナーゼ活性(EC2.7.2.4)、ホモセリンデヒドロゲナーゼ活性(EC1.1.1.3)、およびL-スレオニンデヒドラターゼ活性(EC4.3.1.19)からなる群から選択される酵素活性を微生物宿主細胞において調節すること、
(b)前記微生物宿主細胞に目的のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを導入すること、および
(c)前記微生物宿主細胞において目的の前記ポリペプチドを発現させること
を含む前記方法。 - 少なくとも1つの非正準分枝鎖アミノ酸は、ノルバリン、ノルロイシンおよびβ-メチルノルロイシンから選択される、請求項10に記載の方法。
- ケトール酸レダクトイソメラーゼ(NADP(+))活性(EC1.1.1.86)、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(EC2.2.1.6)、アスパラギン酸キナーゼ活性(EC2.7.2.4)、ホモセリンデヒドロゲナーゼ活性(EC1.1.1.3)、およびL-スレオニンデヒドラターゼ活性(EC4.3.1.19)からなる群から選択される酵素活性を有するポリペプチドの使用、または微生物宿主細胞で産生される目的の組換えポリペプチドへの少なくとも1つの非正準分枝鎖アミノ酸の誤取り込みを低減するための前記ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの使用。
- 目的の組換えポリペプチドを産生するための微生物宿主細胞の使用であって、微生物宿主細胞は、ケトール酸レダクトイソメラーゼ(NADP(+))活性(EC1.1.1.86)、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(EC2.2.1.6)、アスパラギン酸キナーゼ活性(EC2.7.2.4)、ホモセリンデヒドロゲナーゼ活性(EC1.1.1.3)、およびL-スレオニンデヒドラターゼ活性(EC4.3.1.19)からなる群から選択される酵素活性が、改変されていない微生物宿主細胞における酵素活性と比較して、前記微生物宿主細胞において調節されるように改変された、微生物宿主細胞の使用。
- 酵素活性は調節されている、請求項1~11のいずれか1項に記載の方法、または請求項12もしくは13に記載の使用。
- 目的のポリペプチドはプロインスリンである、請求項1~11または14のいずれか1項に記載の方法、または請求項12、13もしくは14に記載の使用。
- 微生物宿主細胞であって、
(a)目的のポリペプチドをコードする組換えポリヌクレオチド、および
(b)ケトール酸レダクトイソメラーゼ(NADP(+))活性(EC1.1.1.86)、アセトヒドロキシ酸シンターゼ活性(EC2.2.1.6)、アスパラギン酸キナーゼ活性(EC2.7.2.4)、ホモセリンデヒドロゲナーゼ活性(EC1.1.1.3)、およびL-スレオニンデヒドラターゼ活性(EC4.3.1.19)からなる群から選択される酵素活性を有するポリペプチドをコードする組換えポリヌクレオチド
を含む前記微生物宿主細胞。 - バイオリアクターであって、請求項16に記載の微生物宿主細胞を含む前記バイオリアクター。
- バイオリアクターは少なくとも10Lの体積を有する、請求項17に記載のバイオリアクター。
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