JP2513896B2 - リパ―ゼの製造方法 - Google Patents

リパ―ゼの製造方法

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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はカビリパーゼ、特に、リゾプス(Rhizopus)
属の1.3位特異性を有するリパーゼをコードするDNAを組
み込んだ組換体DNAを含む酵母を用いる該リパーゼの製
造方法に関する。
従来の技術および課題 リパーゼはその多岐の触媒作用から、工業的に重要な
酵素である。特に、カビのリパーゼはトリグリセルドの
1,3位を特異的に分解または合成できるという特徴を有
しており、油脂の改質やエステル合成等への利用価値が
高い。
本発明者らは、先に、カビの一種であるリゾプス・ニ
ベウス(Rhizopus niveus)のリパーゼをコードするDNA
を単離し、そのDNAを組み込んだ組換体DNAを含む大腸菌
を培養したところ、大腸菌内にカビリパーゼが蓄積され
ることを見い出し、該DNAの配列、該DNA配列を連結した
ベクターおよび該ベクターを大腸菌に導入して発現させ
ることよりなるカビリパーゼの生産方法の発明を完成
し、既に特許出願した(特開昭64−80290号)。
この方法は、カビリパーゼの生産方法として非常に有
用なものであるが、リパーゼが大腸菌の菌内に蓄積され
るため、精製工程が複雑となり、工業的に大量生産する
には、さらに改良が望まれる。
そこで、本発明者らは、リパーゼが宿主菌体内に蓄積
されずに効率良く菌体外に分泌される生産系を目的と
し、宿主として酵母に着目して研究、開発に取り組ん
た。その結果、リパーゼをコードするDNA配列および発
現に適したプロモーターを連結した酵母形質転換用ベク
ターを構築することに成功し、本発明を完成するに至っ
た。
課題を解決するための手段 本発明は、リゾプス属の1.3位特異性を有するリパー
ゼをコードするDNAを組み込んだ組換体DNAを含む酵母を
培地に培養し、酵母の菌体外に該リパーゼを産生・蓄積
させ、該培養物から該リパーゼを採取することを特徴と
するリパーゼの製造方法を提供するものである。
本発明の製造方法を実施するには、まず、リパーゼを
コードするDNA配列(第2図に示した塩基配列を有す
る)を連結したベクターを酵母宿主に導入して発現させ
る。
かかるベクターの構築には、まず、常法に従い、固体
培養法または液体培養法によりカビを培養する。本発明
で用いるリゾプス属のカビの代表的なものとしては、リ
ゾプス・ニベウス(Rhizopus niveus)が挙げられる。
つぎに、培養したカビから、染色体DNAを調製する。
かかる調製は常法により、例えば、ハイネスらの方法
[ハイネス,エム・ジェイら、ネイチャー(Hynes,M.J.
et al.Nature),305,600(1983)]によって行うこと
ができる。
このように調製した染色体DNAから遺伝子ライブラリ
ーを作製し、これから目的遺伝子を含むDNA断片をクロ
ーニングする。これは、DNA断片を大腸菌に形質転換
し、例えば、コロニーハイブリダイゼーションによって
目的遺伝子を保持する形質転換菌を選択し、かかる形質
転換菌を増殖させることによって行うことができる。
得られたクローン化DNA断片を用いて発現ベクターを
構築する。構築はクローン化DNA断片を適当なベクター
に連結することにより行う。同時に連結する適当なプロ
モーターとしては、ホスホグリセリン酸キナーゼ(PG
K)、グリセルアルデヒド−3−リン酸脱水素酵素(GAP
DH)、酸性ホスファターゼ(PHO5)、トリプトファン合
成酵素(TRP1)、アルコール脱水素酵素(ADH)等のプ
ロモーターが挙げられる。構築は制限エンドヌクレアー
ゼ法などの常法に従って行うことができる。得られた発
現ベクターは常法により精製、増殖させることができ
る。
ついで、このように構築したベクターを宿主に導入
し、増殖させ発現させる。本発明では宿主として酵母を
用いる。例えば、サッカロミセス(Saccharomyces)
属、チゴサッカロミセス(Zygosaccharomyces)属など
を用いることができ、入手容易性等の観点より、ことに
サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisi
ae)が好ましい。
導入方法は、チモリアーゼなどで処理してプロトプラ
ストを作製する方法、あるいはアルカリ金属塩などで処
理する方法のような常法によって行うことができる。好
ましい導入方法は塩化リチウムで処理するリチウム法で
ある。
ベクターを導入した形質転換酵母の培養は、常法によ
り、例えば、振とう培養法、流加培養法などにより行う
ことができる。用いる培地は通常の酵母培養培地でよ
く、グルコース、シュクロース、フラクトース、ガラク
トースのような炭素源、硫酸アンモニウム、ペプトン、
大豆蛋白加水分解物のような窒素源、その他、ビタミ
ン、アミノ酸、無機塩、微量元素のような栄養成分を適
宜配合したpH3〜8のものが用いられる。通常、20〜35
℃で20〜100時間培養することにより、所望のカビリパ
ーゼが収率よく菌体外に分泌、蓄積される。
培養の後、遠心等の常法により培養物から菌体を分離
除去し、上清からUF濃縮や硫安沈澱等の常法によりリパ
ーゼを回収、精製する。
かくして、本発明の製造方法は、加水分解、エステル
交換反応等に利用できるカビリパーゼの生産に好適に適
用できる。特に、1,3位特異性(1,3位特異的水解性や1,
3位特異的にエステル交換性)を有するリパーゼの生産
に好適に適用できる。
実施例 以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明す
る。
実施例1 リゾプス由来リパーゼ遺伝子の取得 (1)染色体遺伝子ライブラリーの作製 ハイネスらの方法(前出)に従い、リパーゼ生産菌リ
ゾプス・ニベウス IFO4759株から染色体DNAを調製し
た。
続いて、この染色体DNA中のいずれの制限酵素の分解
によるDNA断片上にリパーゼ遺伝子が存在しているかを
調べるために、特開昭64−80290号に記載のごとく単離
したリゾプス・ニベウスのリパーゼcDNAをプローブとし
てサザンハイブリダイゼーションを行った。
その結果、制限酵素Pst1で分解を受けた約4.5kbのDNA
断片上にリパーゼ遺伝子が存在することが判明した。そ
こで、染色体DNAをPst1で切断し、アガロースゲル電気
泳動を行った後、4.0kb〜5.0kbの分解物DNA断片をゲル
から切り出し抽出・回収した。次いで、T4DNAリガーゼ
を用い、該回収したDNA断片をプラスミドベクターpUC18
のPst1部位に連結し、大腸菌JM109株に形質転換し、染
色体遺伝子ライブラリーを得た。
(2)遺伝子ライブラリーのスクリーニング 先に作製した約300個の遺伝子ライブラリーについ
て、(1)と同様に、リパーゼcDNAをプローブとしてコ
ロニーハイブリダイゼーションを行い、プラスミドcGPI
を持つ形質転換菌をポジティブクローンとして選択し
た。該pGPIはリゾプスに由来する4.3kbのPst1切断のDNA
片を有するものであり、その制限酵素切断地図を第1図
に示す。
このプラスミドは平成2年3月22日に工業技術院微生
物工業技術研究に受託番号FERMP−11367の下で寄託し
た。
(3)染色体リパーゼ遺伝子の構造 リパーゼcDNAをプローブとして行ったサザンハイブリ
ダイゼーションの結果、pGPIのEcoRI3.0kb DNA断片上
にリパーゼ遺伝子が存在していることが判明した。そこ
で、このDNA断片についてサンガーらの方法[サンガ
ー,エフ、サイエンス(Sanger,F.Science),214,1205
(1981)]に従って、その全塩基配列を決定した。その
結果、決定した塩基配列中に、既に明らかにしたリパー
ゼ cDNAの塩基配列(特開昭64−80290号参照)と全く
同一の配列が存在し染色体リパーゼ遺伝子の構造が明ら
かになった。
第2図に染色体リパーゼ遺伝子の構造遺伝子とその
5′側、3′側の塩基配列および塩基配列より推定され
るアミノ酸配列を示す。第2図から判るように、染色体
リパーゼ遺伝子はATG(Met)開始コドンから始まりTAA
の終止コドンで終わる、392個のアミノ酸をコードする1
176塩基対のフレームから構成される。
実施例2 リパーゼ遺伝子の発現 (1)発現プラスミドの構築 リパーゼ遺伝子を酵母内で発現させるために、第3図
に示す工程により、発現プラスミドpMA9124を構築し
た。
まず、pGPIのEcoRI−BamHI3.0kb DNA断片をアガロー
スゲル電気泳動法により抽出して単離し、DNAポリメラ
ーゼIおよびクレノウ断片を用い、該単離したDNAの両
端末を平滑化した。
平滑末端化した3.0kb EcoRI−BamHI DNA断片をベク
ターpUC18のHinc II部位にサブクローニングしてプラス
ミドpGPE3を得た。
pGPE3をBamHIおよびSacIの両制限酵素で切断し、エキ
ソヌクレアーゼIII及びマング・ビーン・ヌクレアーゼ
を用いて、BamHI部位側からリパーゼ遺伝子の5′側プ
ロモーター領域の欠失を行ってプラスミド pGPD24を得
た。
該pGPD24をEcoRIおよびSalIの両制限酵素で切断した
後、DNAポリメラーゼIおよびクレノウ断片によりDNA末
端を平滑化した。T4 DNAリガーゼによりBamHIリンカー
(5′GGGAATTCCC3′)を付加した後、発現ベクターpMA
91のBg1 II部位にクローニングして発現プラスミドpMA9
124を得た。
このプラスミドは、平成2年3月22日に工業技術院微
生物工業技術研究所に受託番号FERMP−11368の下で寄託
した。
なお、前記pMA91はJ.Mellor et al.Gene,24,1(198
3)に報告されている酵母用発現ベクターであり、Bg1 I
I部位の両側にはPGKプロモーターとPGKターミネーター
が保持されている。このpMA91の制限酵素切断地図を第
3図に示す。
前記のごとく構築した発現プラスミドpMA9124を、リ
チウム法[エイチ・イトーら、ジャーナル・オブ・バイ
オテクノロジー(H.Ito et al,J.Bacteriol.),153,16
3(1983)]に従ってサッカロミセス・セレビシエAH22
株に形質転換した。
(2)リパーゼ遺伝子の発現 pMA9124形質転換酵母の単一コロニーを終濃度50μg/m
lになるようにヒスチジンを添加したYNB培地(0.7%デ
ィフコ(Difco)社イースト・ナイトロジェン・ベース
(Yeast Nitrogen Base)、2%グルコース、pH5.6)
に植菌し、30℃で一晩振盪培養した。
0.25mlの培養液を50mlのYPD培地(1%酵母エキス、
2%ペプトン、2%グルコース)に加え、30℃にて48時
間振盪培養した。
培養終了後、遠心分離により菌体を除去し、培養上清
中のリパーゼ活性をオリーブ油乳化液を基質とした方法
(仲恭寛,薬剤学,45,341(1985)に従って測定した。
対照として、リパーゼ遺伝子が存在しないサッカロミ
セス・セレビシエAH22株に発現ベクターpMA91を導入し
た形質転換酵母を同様に培養し、培養上清中のリパーゼ
活性を調べた。
結果を第1表に示す。
第1表より、対照実験ではリパーゼが全く検出されな
かったが、本発明の方法による場合には、リパーゼが分
泌生産されていることが示される。このように、本発明
の製造方法においては、産生されるリパーゼが培地に分
泌されるので、特開昭64−80290号の製造方法よりも精
製が簡単となり、生産性が向上する。
発明の効果 本発明により、リゾプス属のリパーゼの工業的に有利
な効率良い製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図はプラスミドpGP1の制限酵素切断地図であり、第
2図はリゾプス属のリパーゼの塩基配列図であり、第3
図は宿主酵母に導入するベクターとして使用する組み換
え体プラスミドを構築する手順を示したフロー図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:845) (C12N 15/00 ZNAA C12R 1:845)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記配列表中に示す塩基配列を有するDNA
    を組み込んだ組換体DNAを含む酵母を培地に培養し、酵
    母の菌体外にリゾプス(Rhizopus)属の1,3位特異性を
    有するリパーゼを産生・蓄積させ、該培養物から該リパ
    ーゼを採取することを特徴とするリパーゼの製造方法。
  2. 【請求項2】酵母がサッカロミセス(Saccharomyces)
    属である請求項1記載の方法。
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