JP4173010B2 - Δ4−デサチュラーゼ遺伝子及びその使用 - Google Patents

Δ4−デサチュラーゼ遺伝子及びその使用 Download PDF

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本発明は、ポリ不飽和脂肪酸の合成に関与する酵素(例えば、Thraustochytrium aureumΔ4−デサチュラーゼ、Schizochytrium aggregatumΔ4−デサチュラーゼ及びIsochrysis galbanaΔ4−デサチュラーゼ)をコードする遺伝子の同定及び単離、並びにその使用に関する。特に、Δ4−デサチュラーゼは、アドレン酸(22:4n−6)のω6−ドコサペンタエン酸(22:5n−6)への変換やω3−ドコサペンタエン酸(22:5n−3)のドコサヘキサエン酸(22:6n−3)への変換のような変換を触媒する。変換により生じた生成物はその後他のポリ不飽和脂肪酸(PUFA)の生成における基質として使用され得る。生成物または他のポリ不飽和脂肪酸は医薬組成物、栄養組成物、動物飼料及び他の製品(例えば、化粧品)に添加され得る。
デサチュラーゼは多くの重要な機能を有する長鎖ポリ不飽和脂肪酸の生成において不可欠である。例えば、ポリ不飽和脂肪酸(PUFA)はリン脂質の形態で存在する細胞の血漿膜の重要な成分である。PUFAは、哺乳動物プロスタサイクリン、エイコサノイド、ロイコトリエン及びプロスタグランジンへの前駆体としても機能する。
更に、PUFAは発達中の乳児の脳の適切な発達や組織の形成及び修復のために必要である。PUFAの生物学的重要性にてらして、PUFA及びPUFAを製造するための中間体を効率的に生成することが試みられている。
多数の酵素がPUFA生合成に関与しており、中でもデサチュラーゼ及びエロンガーゼが注目されている(図1参照)。例えば、エロンガーゼ(elo)はγ−リノレン酸(GLA)のジホモ−γ−リノレン酸(DGLA)への変換及びステアリドン酸(18:4n−3)の(n−3)−エイコサテトラエン酸(20:4n−3)への変換を触媒する。リノール酸(LA,18:2n−9,12または18:2n−6)はΔ12−デサチュラーゼによりオレイン酸から生成される。GLA(18:3n−6,9,12)はΔ6−デサチュラーゼによりリノール酸から生成される。
動物はΔ9位以外を不飽和化できず、よってオレイン酸をリノール酸に変換できないことに注目すべきである。同様に、γ−リノレン酸(ALA,18:3n−9,12,15)は哺乳動物により合成され得ない。しかしながら、γ−リノレン酸は哺乳動物及び藻類においてΔ6−デサチュラーゼによりステアリドン酸(STA,18:4n−6,9,12,15)に変換され(国際特許出願公開第96/13591号パンフレット及びThe FASEB Journal,Abstracts,パート1,Abstract 3093,p.A532(カリフォルニア州サンフランシスコで1998年4月18日〜22日に開催されたExperimental Biology 98)、及び米国特許第5,552,306号明細書参照)、その後(n−3)−エイコサテトラエン酸(20:4n−8,11,14,17)に延長され得る。このポリ不飽和脂肪酸(すなわち、20:4n−8,11,14,17)はその後Δ5−デサチュラーゼによりエイコサペンタエン酸(EPA,20:5n−5,8,11,14,17)に変換され得る。また、EPA
はエロンガーゼによりω3−ドコサペンタエン酸に変換され得る。ω3−ドコサペンタエン酸のドコサヘキサエン酸(22:6n−3)への変換に関わる酵素またはそのコード化遺伝子の単離は未だ報告されていない。この変換に関して2つの経路が提案されている(図1及びH.Sprecher,Curr.Opin.Clin.Nutr.Metab.Care,2:135−138(1999)参照)。その1つの経路では本発明のデサチュラーゼのような単一酵素のΔ4−デサチュラーゼが関与する。n−6経路では、食事性リノール酸が哺乳動物において一連の不飽和化及び延長ステップを介してアドレン酸に変換され得る(図1参照)。アドレン酸からのω6−ドコサペンタエン酸の生成では上記したΔ6−デサチュラーセが媒介していると推定される。
真菌及び植物を含めた他の真核生物は炭素12(国際特許出願公開第94/11516号パンフレット及び米国特許第5,443,974号明細書参照)及び炭素15(国際特許出願公開第93/11245号パンフレット参照)で不飽和化する酵素を有する。従って、動物の主要なポリ不飽和脂肪酸は食餌から及び/またはリノール酸またはγ−リノレン酸の不飽和化及び延長から誘導される。これらの困難さから、元々これら脂肪酸を生成する種からPUFA合成に関与する遺伝子を単離し、前記遺伝子を1つ以上のPUFAを大量に生産するように改変され得る微生物、植物または動物系において発現させることは特に興味深い。
上記にてらして、Δ4−デサチュラーゼ酵素、この酵素をコードする各遺伝子及びこの酵素を産生するための組換え方法が明らかに必要とされている。更に、天然に存在する以上の量のPUFAを含む油及び新規PUFAを多く含む油が要望されている。こうした油はΔ4−デサチュラーゼ遺伝子を単離、発現させることにより作成され得る。
本明細書で挙げた米国特許明細書及び国際特許出願公開パンフレットは援用により本明細書に含まれるとする。
本発明はデサチュラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むかまたは前記ヌクレオチド配列に相補的な単離ヌクレオチド配列またはその断片を包含する。前記ポリペプチドのアミノ酸配列は、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号37、配列番号46及び配列番号55からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して少なくとも50%の同一性を有するアミノ酸配列を有する。特に、本発明はデサチュラーゼ活性を有し、配列番号55のアミノ酸配列に対して少なくとも30%の同一性を有するアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むかまたは前記ヌクレオチド配列に相補的な単離ヌクレオチド配列またはその断片を包含する。
更に、本発明は、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号36、配列番号45及び配列番号54からなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも50%の配列同一性を有するヌクレオチド配列を含むかまたは前記ヌクレオチド配列に相補的な単離ヌクレオチド配列またはその断片を包含する。特に、本発明は配列番号54のヌクレオチド配列に対して少なくとも40%の同一性を有するヌクレオチド配列からなるかまたは前記ヌクレオチド配列に相補的な単離ヌクレオチド配列またはその断片を包含する。
上記した配列はそれぞれ基質としてモノ不飽和またはポリ不飽和脂肪酸を用いる機能的に活性なデサチュラーゼをコードする。ヌクレオチド配列は例えば真菌また藻類から誘導され得る。特に、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17または配列番号45からなるヌクレオチド配列は、例えば真菌Thraustochytrium aureumから誘導され得る。配列番号36からなる配列は例えば真菌Schizochytrium aggregatumから誘導され得る。配列番号54からなる配列は例えば藻類Isochrysis galbanaから誘導される得る。本発明は上記ヌクレオチド配列によりコードされる精製タンパク質及びその断片も包含する。
特に、本発明は、炭素4でポリ不飽和脂肪酸を不飽和化し且つ配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号37、配列番号46及び配列番号55からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して少なくとも50%の同一性を有するアミノ酸配列を有する精製ポリペプチドが含まれる。特に、本発明は、炭素4でポリ不飽和脂肪酸を不飽和化し且つ配列番号55のアミノ酸配列に対して少なくとも30%の同一性を有するアミノ酸配列を有する精製ポリペプチドをも含む。
更に、本発明は、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号37、配列番号46及び配列番号55からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して少なくとも50%の同一性(または、配列番号55のアミノ酸配列に対して少なくとも30%の同一性)を有するアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードする、または配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号36、配列番号45及び配列番号54からなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも50%の配列同一性(または、特に配列番号54に対して少なくとも40%の配列同一性)を有する、ヌクレオチド配列を含むかまたは前記ヌクレオチド配列に相補的なヌクレオチド配列を単離するステップ;i)前記単離ヌクレオチド配列をii)プロモーターに作動的に結合して含んでいるベクターを構築するステップ;及びデサチュラーゼを発現させるのに十分な時間及び条件下で前記ベクターを宿主細胞に導入するステップを含むデサチュラーゼの生成方法を包含する。宿主細胞は、例えば真核細胞または原核細胞であり得る。特に、原核細胞は例えば大腸菌、シアノバクテリアまたは枯草菌であり得る。真核細胞は例えば哺乳動物細胞、昆虫細胞、植物細胞または真菌細胞、例えばSaccharomyces cerevisiaeSaccharomyces carlsbergensisCandida spp.Lipomyces starkeyYarrowia lipolyticaKluyveromyces spp.Hansenula spp.Trichoderma spp.またはPichia spp.のような酵母細胞であり得る。
更に、本発明は、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号37、配列番号46及び配列番号55からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して少なくとも50%のアミノ酸同一性(または、特に配列番号55に対して少なくとも30%のアミノ酸同一性)を有するアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードする、または配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号36、配列番号45及び配列番号54からなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも50%の配列同一性(または、特に配列番号54に対して少なくとも40%の同一性)を有する、ヌクレオチド配列を含むかまたは前記ヌクレオチド配列に相補的な単離ヌクレオチド配列及びこれに作動的に結合しているプロモーターを含むベクターも包含する。本発明はまた前記ベクターを含む宿主細胞をも包含する。宿主細胞は例えば真核細胞または原核細胞であり得る。好適な真核細胞及び原核細胞は上記した通りである。
更に、本発明は前記ベクターを含む植物細胞、植物または植物組織を包含し、該ベクターのヌクレオチド配列を発現させると前記した植物細胞、植物または植物組織によりポリ不飽和脂肪酸が生成される。ポリ不飽和脂肪酸は例えばω6−ドコサペンタエン酸及びドコサヘキサエン酸からなる群から選択される。本発明は、上記植物細胞、植物または植物組織により発現される1つ以上の植物油または酸をも包含する。
更に、本発明は上記ベクターを含むトランスジェニック植物を包含し、該ベクターのヌクレオチド配列を発現させるとトランスジェニック植物の種子においてポリ不飽和脂肪酸が生成される。
本発明はまた、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号37、配列番号46及び配列番号55からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して少なくとも50%のアミノ酸配列同一性(及び、特に配列番号55に対して少なくとも30%ののアミノ酸配列同一性)を有するアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードする、または配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号36、配列番号45及び配列番号54からなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも50%の配列同一性(及び、特に配列番号54に対して少なくとも40%の同一性)を有する、ヌクレオチド配列を含むかまたは前記ヌクレオチド配列に相補的なヌクレオチド配列を単離するステップ;前記した単離ヌクレオチド配列を含むベクターを構築するステップ;Δ4−デサチュラーゼを発現させるのに十分な時間及び条件下で前記ベクターを宿主細胞に導入するステップ;及び発現させたΔ4−デサチュラーゼを基質のポリ不飽和脂肪酸に接触させて、前記基質を生成物のポリ不飽和脂肪酸に変換させるステップ;を含むポリ不飽和脂肪酸の生成方法(第1方法)を包含する。基質のポリ不飽和脂肪酸は例えばアドレン酸またはω3−ドコサペンタエン酸であり得、生成物のポリ不飽和脂肪酸は例えばω6−ドコサペンタエン酸またはドコサヘキサエン酸であり得る。この方法は、更に生成物のポリ不飽和脂肪酸を別の酵素(例えば、Δ4−デサチュラーゼ、エロンガーゼまたは別のデサチュラーゼ)に接触させて、前記生成物のポリ不飽和脂肪酸を別のポリ不飽和脂肪酸に変換させるステップを含む(すなわち、第2方法)。追加ステップを含むこの方法(すなわち、第2方法)において、生成物のポリ不飽和脂肪酸は例えばω6−ドコサペンタエン酸であり得、別のポリ不飽和脂肪酸はドコサヘキサエン酸であり得る。
また、本発明は、基質のポリ不飽和脂肪酸をデサチュラーゼ及びエロンガーゼからなる群から選択される1つ以上の酵素と接触させて、前記基質を生成物のポリ不飽和脂肪酸に変換させるステップ;及び前記生成物のポリ不飽和脂肪酸を配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号37、配列番号46及び配列番号55からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むΔ4−デサチュラーゼに接触させて、前記生成物のポリ不飽和脂肪酸を最終生成物のポリ不飽和脂肪酸に変換させるステップ;を含むポリ不飽和脂肪酸の生成方法を包含する。
例えば、基質のポリ不飽和脂肪酸(例えば、エイコサペンタエン酸)をエロンガーゼまたはデサチュラーゼ(例えば、MELO4、生合成経路において有用な他のエロンガーゼまたはデサチュラーゼ)に接触させて、前記基質を生成物のポリ不飽和脂肪酸(例えば、ω3−ドコサペンタエン酸)に変換させ得る。生成物のポリ不飽和脂肪酸はその後本発明のΔ4−デサチュラーゼに接触させることにより“最終”生成物のポリ不飽和脂肪酸(例えば、ドコサヘキサエン酸)に変換され得る(図1参照)。よって、Δ4−デサチュラーゼは“最終”所望生成物を生成するために方法の最後のステップで使用される。別の例として、リノール酸をΔ6−デサチュラーゼに接触させるとγ−リノレン酸(GLA)が生成され、その後GLAをエロンガーゼ、次いでΔ5−デサチュラーゼに接触させるとアラキドン酸(AA)が生成され得る。AAをその後エロンガーゼに接触させるとアドレン酸に変換され得る。最後に、アドレン酸をΔ4−デサチュラーゼに接触させるとω6−ドコサペンタエン酸に変換され得る(図1参照)。よって、本発明の方法は所望の生成物を得るためにΔ4−デサチュラーゼに加えてリノール酸基質と一連のデサチュラーゼ及びエロンガーゼの使用を含む。同様の方法により、基質PUFAのγ−リノレン酸をドコサヘキサエン酸に変換させることができる。各種デサチュラーゼ及びエロンガーゼを使用すると最終的にω3−ドコサペンタエン酸が得られ、これを本発明の1つ以上のΔ4−デサチュラーゼに接触させるとドコサヘキサエン酸に変換される。考えられる基質には図1に示されているもの、例えばリノール酸、γ−リノレン酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、ジホモ−γ−リノレン酸、アドレン酸、エイコサペンタエン酸及びエイコサテトラエン酸が含まれる。
本発明は、上記方法により生成した生成物のポリ不飽和脂肪酸及び上記方法により生成した別の生成物のポリ不飽和脂肪酸からなる群から選択されるポリ不飽和脂肪酸を少なくとも1つ含む組成物をも包含する。生成物のポリ不飽和脂肪酸は例えばω6−ドコサペンタエン酸またはドコサヘキサエン酸であり得る。別のポリ不飽和脂肪酸は例えばドコサヘキサエン酸であり得る。
更に、本発明は、ポリ不飽和脂肪酸の摂取が不十分なために生ずる状態の予防または治療方法であって、患者に対して前記予防または治療に十分な量の組成物を投与することを含む前記方法を包含する。
(発明の詳細説明)
本発明は真菌Thraustochytrium aureum(BICC 7091)、真菌Schizochytrium aggregatum及び藻類Isochrysis galbana由来のΔ4−デサチュラーゼ遺伝子のヌクレオチド及び翻訳アミノ酸配列に関する。更に、本発明は前記遺伝子及びこの遺伝子によりコードされる酵素の使用を包含する。例えば、遺伝子及び対応酵素は医薬組成物、栄養組成物及び他の有用な製品に添加され得るポリ不飽和脂肪酸(例えば、ω6−ドコサペンタエン酸及び/またはドコサヘキサエン酸)の生成に使用され得る。
Δ4−デサチュラーゼ遺伝子及び酵素コード化治療
上記したように、本発明のΔ4−デサチュラーゼ遺伝子によりコードされる酵素は22炭素以上の長さを有する高級不飽和ポリ不飽和脂肪酸の生成において必須である。作成したプラスミド(実施例III参照)に基づいて異なっている単離Thraustochytrium aureumΔ4−デサチュラーゼのヌクレオチド配列を図3〜6に示し、対応の精製タンパク質のアミノ酸配列を図7〜10に示す。別の単離T.aureumヌクレオチド配列を図18に示し(実施例VII参照)、コード化アミノ酸配列を図19に示す。単離Schizochytrium aggregatumΔ4−デサチュラーゼ配列のヌクレオチド配列を図13及び16に示し、コード化アミノ酸配列を図14及び17に示す。また、単離Isochrysis galbanaΔ4−デサチュラーゼ配列のヌクレオチド配列を図20に示し、前記ヌクレオチドによりコードされるアミノ酸配列を図21に示す。
本発明の遺伝子の重要さの例として、単離Δ4−デサチュラーゼ遺伝子はアドレン酸をω6−ドコサペンタエン酸に、またはω3−ドコサペンチエン酸をドコサヘキサエン酸に変換する。
本発明が、いずれも本明細書に記載されている配列番号14、配列番号15、配列番号16または配列番号17(すなわち、Thraustochytrium aureum(ATCC 34304)のΔ4−デサチュラーゼ遺伝子のヌクレオチド配列)、配列番号36(すなわち、Schizochytrium aggregatum(ATCC 28209)のΔ4−デサチュラーゼ遺伝子のヌクレオチド配列)、配列番号45(すなわち、Thraustochytrium aureum(BICC 7091)のΔ4−デサチュラーゼ遺伝子のヌクレオチド配列)または配列番号54(すなわち、Isochrysis galbanaのΔ4−デサチュラーゼ遺伝子のヌクレオチド配列)に対して少なくとも約50%、好ましくは少なくとも約60%、より好ましくは少なくとも約70%、更に好ましくは少なくとも約80%、最も好ましくは少なくとも約90%の配列同一性からなる、対応する、同一または相補的な配列を有する単離ヌクレオチド配列(及び対応のコード化タンパク質)を包含することに注目すべきである。特にI.galbanaに関して、本発明は配列番号54のヌクレオチド配列の少なくとも40%、より好ましくは少なくとも60%、更に好ましくは少なくとも80%、最も好ましくは少なくとも約90%からなる、対応するまたは同一または相補的な配列を有するヌクレオチド配列(及び対応のコード化タンパク質)を包含する。同一%について40〜100%の範囲の整数はすべて本発明の範囲内であると見做される。前記配列は天然ソースから単離されるか、半合成経路により生成されるかまたは新規合成される任意のソースから誘導され得る。特に、前記配列は実施例に記載されている以外のソース(例えば、細菌、真菌、藻類、C.elegans、マウスまたはヒト)から単離または誘導され得る。
更に、本発明は本発明のヌクレオチド配列(すなわち、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号36、配列番号45または配列番号54)並びに他のソースから誘導され且つ上記相補性、同一性または対応を有する配列の断片及び誘導体をも包含する。完全長配列及び断片(すなわち、適切ならばΔ4−デサチュラーゼ活性を有する配列)の機能同等物も本発明に包含される。
本発明では、ヌクレオチド配列の「断片」は特定のヌクレオチド配列の領域に対応する大体約少なくとも6ヌクレオチド、好ましくは少なくとも約8ヌクレオチド、より好ましくは少なくとも約10ヌクレオチド、更に好ましくは少なくとも約15ヌクレオチドの隣接配列として定義される。
本発明は炭素4の位置でポリ不飽和脂肪酸を不飽和化し、上記ヌクレオチド配列によりコードされる上記タンパク質のアミノ酸配列[すなわち、(図7に示す)配列番号18、(図8に示す)配列番号19、(図9に示す)配列番号20、(図10に示す)配列番号21、(図17に示す)配列番号37、(図19に示す)配列番号46及び(図21に示す)配列番号55]に対して少なくとも約50%のアミノ酸類似性もしくは同一性、好ましくは少なくとも約60%のアミノ酸類似性もしくは同一性、より好ましくは少なくとも約70%のアミノ酸類似性もしくは同一性、更に好ましくは少なくとも約80%のアミノ酸類似性もしくは同一性、最も好ましくは少なくとも約90%のアミノ酸類似性もしくは同一性を有する精製ポレペプチドをも含む。特にI.galbanaΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列に関して、本発明は炭素4の位置でポリ不飽和脂肪酸を不飽和化し、配列番号55のアミノ酸配列(すなわち、図21に示すI.galbanaΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列)に対して少なくとも約30%のアミノ酸類似性もしくは同一性、好ましくは少なくとも約50%のアミノ酸類似性もしくは同一性、より好ましくは少なくとも約70%のアミノ酸類似性もしくは同一性、最も好ましくは少なくとも約90%のアミノ酸類似性もしくは同一性を有する精製ポリペプチドを含む。30〜100%同一または類似性の範囲の整数はすべて本発明の範囲内に含まれる。
用語「同一性」は、特定の比較窓またはセグメントの範囲でのヌクレオチド−ヌクレオチド基準での2つの配列の相関性を指す。よって、同一性は2つのDNAセグメント(または、2つのアミノ酸配列)の同じ鎖(センスまたはアンチセンス)間の同一、対応または同等の程度として定義される。「配列同一性の%」は、特定領域の範囲の2つの最適にアラインしている配列を比較し、両配列中に同一の塩基またはアミノ酸が存在する位置の数を調べて整合位置の数を求め、前記位置の数を比較するセグメント中の位置の総数で割り、結果に100を掛けることにより計算される。配列の適正アラインメントはSmith及びWaterman,Appl.Math.,2:482(1981)のアルゴリズム、Needleman及びWunsch,J.Mol.Biol.,48:443(1970)のアルゴリズム、Pearson及びLipman,Proc.Natl.Acad.Sci.(USA),85:2444(1988)の方法、及び関連アルゴリズム(例えば、Clustal Macaw Pileup(http://cmgm.stanford.edu/biochem218/11Multiple.pdf;Higginsら,CABIOS.,5L151−153(1989))、FASTDB(Intelligenetics)、BLAST(生物医学的情報の国立センター(National Center for Biomedical Information);Altschulら,Nucleic Acids Research,25:3389−3402(1997))、PILEUP(ウィスコンシン州マジソンに所在のGenetics Computer Group)、またはGAP、BESTFIT、FASTA及びTFASTA(ウィスコンシン州マジソンに所在のGenetic Computer Groupのウィスコンシン・ジェネティック・ソフトウェア・パッケージ・リリース(Wisconsin Genetics Software Package Release)7.0)を実行するコンピュータープログラムにより実施され得る。米国特許第5,912,120号明細書参照。
本発明において、「相補性」は2つのDNAセグメント間の相関度として定義される。1つのDNAセグメントのセンス鎖が適当な条件下で他のDNAセグメントのアンチセンス鎖とハイブリダイズして二重らせんを形成する能力を測定することにより決定される。「相補的」は標準的塩基対規則に基づいて所与配列に対して対をなす配列として定義される。例えば、1つのヌクレオチド鎖中の配列A−G−Tは他の鎖中のT−C−Aに相補的である。
二重らせんにおいて、アデニンは1つの鎖中に見られ、チミンは他の鎖中に見られる。同様に、グアニンが1つの鎖中に存在する場合シトシンが他の鎖中に存在する。2つのDNAセグメントのヌクレオチド配列間の相関度が高いほど、これら2つのDNAセグメントの鎖間でハイブリッド二重鎖を形成する能力が高い。
2つのアミノ酸配列間の「類似性」は両配列の一連の同一保存アミノ酸残基の存在として定義される。2つのアミノ酸配列間の類似度が高いほど、これら2つの配列の対応性、同一性または等価性が高い。2つのアミノ酸配列間の「同一性」は両配列中の一連のほぼ類似または不可変アミノ酸残基の存在として定義される。「相補性」、「同一性」及び「類似性」の定義は当業者に公知である。
「コードされる」はポリペプチド配列をコードする核酸配列を指し、前記ポリペプチド配列またはその一部は前記核酸配列によりコードされるポリペプチド由来の少なくとも3アミノ酸、より好ましくは少なくとも8アミノ酸、更に好ましくは少なくとも15アミノ酸のアミノ酸配列を含む。
本発明はまた、PUFAデサチュラーゼ活性をコードし、上記ヌクレオチド配列を含むかまたは上記ヌクレオチド配列に相補的なヌクレオチド配列を有する核酸に中程度のストリンジェント条件下でハイブリダイズし得る単離ヌクレオチド配列を包含する。核酸分子は、核酸分子の1本鎖形態が適正な温度及びイオン強度条件下で他の核酸分子にアニーリングし得るときに別の核酸分子にハイブリダイズし得る(Sambrookら,「分子クローニング:実験マニュアル(Molecular Cloning: A Laboratory Manual)」,第2版,ニューヨーク州コールドスプリングハーバーに所在のCold Spring Harbor Laboratory Press(1989年)発行参照)。温度及びイオン強度の条件はハイブリダイゼーションの「緊縮性」を決定する。「ハイブリダイゼーション」では、2つの核酸が相補配列を含むことが必要である。しかしながら、ハイブリダイゼーションの緊縮性に依存して、塩基間のミスマッチが生じ得る。核酸をハイブリダイズするための適当な緊縮性は核酸の長さ及び相補度に依存する。上記変数は当業界で公知である。より具体的には、2つのヌクレオチド配列間の類似または相同度が高いほど、前記配列を有する核酸のハイブリッドのTm値は高い。100以上のヌクレオチド長を有するハイブリッドについて、Tmを計算するための式は誘導されている(上掲のSambrookら参照)。より短い核酸とのハイブリダイゼーションでは、ミスマッチの位置がより重要となり、オリゴヌクレオチドの長さがその特異性を決定する(上掲のSambrookら参照)。
本明細書中、「単離核酸断片または配列」は場合により合成、非天然または改変ヌクレオチド塩基を含む一本鎖または二本鎖RNAまたはDNAのポリマーである。DNAポリマー形態の単離核酸断片はcDNA、ゲノムDNAまたは合成DNAの1つ以上のセグメントから構成され得る。特定ポリヌクレオチドの「断片」は、特定のヌクレオチド配列の領域に対して同一または相補的な大体少なくとも約6ヌクレオチド、好ましくは少なくとも約8ヌクレオチド、より好ましくは少なくとも約10ヌクレオチド、更に好ましくは少なくとも約15ヌクレオチド、最も好ましくは少なくとも約25ヌクレオチドの隣接配列を含むポリヌクレオチド配列を指す。(通常5’−モノホスフェートの形態で存在する)ヌクレオチドは以下のように1文字表記で表される:アデニレートまたはデオキシアデニレート(それぞれRNAまたはDNAに対して)を“A”、シチジレートまたはデオキシシチジレートを“C”、グアニレートまたはデオキシグアニレートを“G”、ウリジレートを“U”、デオキシチミジレートを“T”、プリン(AまたはG)を“R”、ピリミジン(CまたはT)を“Y”、GまたはTを“K”、A、CまたはTを“H”、イノシンを“I”、任意のヌクレオチドを“N”と略記する。
用語「機能的に同等である断片または細断片」及び「機能的に同等な断片または細断片」は本明細書中同義的に使用される。これらの用語は、断片または細断片が活性酵素をコードしてもしなくても遺伝子発現を変更する能力またはある表現型を発現する能力が保持されている単離核酸の配列またはその一部を指す。例えば、断片または細断片は所望表現型を形質転換植物において発現させるべくキメラ構築物の設計において使用され得る。キメラ構築物は活性酵素をコードしてもしなくても核酸断片またはその細断片を植物プロモーター配列に対して適当な方位で連結することにより共抑制またはアンチセンスに使用するために設計され得る。
用語「相同性」、「相同的な」、「実質的に類似」及び「実質的に対応」は本明細書中同義的に使用される。これらの用語は1つ以上のヌクレオチド塩基中の変化が核酸断片の遺伝子発現を媒介する能力またはある表現型を発現する能力に影響を与えない核酸断片を指す。これらの用語はまた、本発明の核酸断片の修飾、例えば生じる核酸断片の機能的特性を当初の非修飾断片に比して実質的に変えない1つ以上のヌクレオチドの欠失または挿入を指す。従って、当業者が自明のように、本発明は特定の例示配列より以上のものを包含すると理解されたい。
「遺伝子」は、コード配列の前(5’非コード配列)及び後(3’非コード配列)の調節配列を含む特定タンパク質を発現する核酸断片を指す。
「天然遺伝子」はそれ自身の調節配列を有する天然に存在する遺伝子を指す。対照的に、「キメラ構築物」は通常天然に存在しない核酸断片の組合せを指す。従って、キメラ構築物は異なるソースから誘導される調節配列及びコード配列からなるか、または同一ソースから誘導されるが天然には通常見られるものとは異なる様式で配列されている調節配列及びコード配列からなり得る。用語「単離」は配列が天然環境から除去されることを意味する。
「外来」遺伝子は宿主生物中に通常存在しないが、遺伝子移入により宿主生物に導入される遺伝子を指す。外来遺伝子は非天然生物に挿入される天然遺伝子またはキメラ構築物を含み得る。「導入遺伝子」は形質転換法によりゲノムに導入された遺伝子である。
「コード配列」は特定のアミノ酸配列をコードするDNA配列を指す。「調節配列」はコード配列の上流(5’非コード配列)、コード配列内またはコード配列の下流(3’非コード配列)に位置し、転写、RNAプロセッシングまたは安定性、或いは関連コード配列の翻訳に影響を及ぼすヌクレオチド配列を指す。調節配列には、プロモーター、翻訳リーダー配列、イントロン及びポリアデニル化認識配列を含み得るが、これらに限定されない。
「プロモーター」はコード配列または機能RNAの発現をコントロールし得るDNA配列を指す。プロモーター配列は近位及びより遠位の上流成分から構成され、後者の成分はしばしばエンハンサーと称される。したがって、「エンハンサー」はプロモーター活性を刺激し得るDNA配列であり、プロモーターの先天性成分またはプロモーターのレベルまたは組織特異性を高めるために挿入される異種成分であり得る。プロモーター配列は遺伝子の転写部分及び/または転写配列の下流にも位置し得る。プロモーターは天然遺伝子から完全に誘導され得、または天然に存在する各種プロモーターから誘導される各種成分から構成され得るかまたは合成DNAセグメントから構成され得る。当業者が理解しているように、各プロモーターは異なる組織または細胞型中、または異なる発達段階、または異なる環境条件に応答して遺伝子を発現させ得る。遺伝子を多くの宿主細胞タイプで高頻度で発現させるプロモーターは通常「構成的プロモーター」と称する。植物細胞において有用な各種タイプの新しいプロモーターが常に発見されている。多数の例がOkamuro及びGoldberg,Biochemistry of Plants,15:1−82(1989)に記載されている。更に、多くの場合調節配列の正確な境界が完全には規定されていないので、幾つかの変異のDNA断片は同一のプロモーター活性を有し得ることも認識されている。
「イントロン」はタンパク質配列の一部をコードしない遺伝子中の介在配列である。よって、その配列はRNAに転写されるが、その後切除も翻訳もされない。この用語は切除されたRNA配列に対しても使用される。「エクソン」は転写される遺伝子配列の一部であり、遺伝子から誘導される成熟メッセンジャーRNA中に存在するが必ずしも最終遺伝子産物をコードする配列の一部ではない。
「翻訳リーダー配列」は遺伝子のプロモーター配列とコード配列の間に位置するDNA配列を指す。翻訳リーダー配列は翻訳開始配列の上流の完全にプロセッシングされるmRNA中に存在する。翻訳リーダー配列は一次転写物のmRNAへのプロセッシング、mRNA安定性または翻訳効率に影響を与えることがある。翻訳リーダー配列は公知である(R.Turner及びG.D.Foster,Molecular Biotechnology,3:225(1995))。
「3’−非コード配列」はコード配列の下流に位置するDNA配列を指し、ポリアデニル化認識配列及びmRNAプロセッシングまたは遺伝子発現に影響を及ぼし得る調節シグナルをコードする他の配列を含む。前記ポリアデニル化シグナルは通常mRNA前駆体の3’末端へのポリアデニル酸トラックの付加に影響を及ぼすことにより特徴づけられる。異なる3’非コード配列の使用はIngelbrechtら,Plant Cell,1:671−680(1989)に例示されている。
「RNA転写物」はDNA配列のRNAポリメラーゼ触媒転写により生ずる産物を指す。RNA転写物がDNA配列の完全相補性コピーであるときには、一次転写物と称され、または一次転写物の転写後プロセッシングから誘導されるRNA配列であり得、これは成熟RNAと称される。「メッセンジャーRNA(mRNA)」はイントロンが存在せず、細胞によりタンパク質に翻訳され得るRNAを指す。「cDNA」はmRNA鋳型に対して相補的であり、逆転写酵素を用いてmRNA鋳型から合成されるDNAを指す。このcDNAは一本鎖であるかまたはDNAポリメラーゼIのクレノー断片を用いて二本鎖形態に変換され得る。「センス」RNAはmRNAを含み、細胞またはインビトロでタンパク質に転写され得るRNA転写物を指す。「アンチセンスRNA」は標的一次転写物またはmRNAの全部または一部に相補的であり、標的遺伝子の発現を阻止するRNA転写物を指す(米国特許第5,107,065号明細書)。アンチセンスRNAは特定遺伝子転写物の一部、すなわち5’非コード配列、3’非コード配列、イントロンまたはコード配列で相補性であり得る。「機能的RNA」はアンチセンスRNA、リボザイムRNA、または翻訳されないが細胞プロセスに影響を有する他のRNAを指す。用語「相補体」及び「逆相補体」はmRNA転写物に関して本明細書中同義的に使用され、メッセージのアンチセンスRNAを定義するための意味を有する。
用語「内在性RNA」は天然でも非天然(すなわち、組換え手段、突然変異等により導入される)でも本発明の組換え構築物での形質転換前に宿主のゲノム中に存在する核酸配列によりコードされるRNAを指す。
用語「非天然」は人造であり、通常天然に存在するものではないことを意味する。
用語「作動的に結合」は1つの核酸配列の機能が他の配列により調節されるように1つの核酸断片への核酸配列の結合を指す。例えば、プロモーターは、コード配列の発現を調節し得るとき(すなわち、コード配列はプロモーターの転写制御下にある)コード配列と作動的に結合している。コード配列は調節配列に対してセンスまたはアンチセンス方位で作動的に結合され得る。別の例で、本発明の相補的RNA領域は標的mRNAに対して5’に、標的mRNAに対して3’に、または標的mRNA内に作動的に結合され得、また第一相補領域が標的mRNAに対して5’、その祖補体は標的mRNAに対して3’である。
本明細書中、用語「発現」は機能最終産物の産生を指す。遺伝子の発現には、遺伝子の転写、mRNAの前駆体または成熟タンパク質への翻訳が含まれる。「アンチセンス抑制」は標的タンパク質の発現を抑え得るアンチセンスRNA転写物の産生を指す。「共抑制」は同一または実質的に同一の外来または内在性遺伝子の発現を抑制し得るセンスRNA転写物の産生を指す(米国特許第5,231,020号明細書)。
「成熟」タンパク質は翻訳後プロセッシングされたポリペプチド、すなわち一次翻訳産物中に存在するプレ−またはプロ−ペプチドを除去したものを指す。「前駆体」タンパク質はmRNAの翻訳の一次産物を指す。この場合、プレ−またはプロ−ペプチドが依然として存在する。プレ−またはプロ−ペプチドは細胞内局在化シグナルであり得、これに限定されない。
「安定的形質転換」は遺伝的に安定な遺伝物を生ずるような核酸断片の宿主生物のゲノムへの移入を指す。対照的に、「一過性形質転換」は組込みまたは安定な遺伝物なしに遺伝子発現するような宿主生物の核またはDNA含有オルガネラへの核酸断片の移入を指す。形質転換された核酸断片を含む宿主生物を「トランスジェニック」生物と称する。コメ、トウモロコシまたは他の単子葉植物の細胞形質転換の好ましい方法では、粒子促進すなわち“遺伝子銃”形質転換方法の使用(Kleinら,Nature(London),327:70−73(1987);米国特許第4,945,050号明細書)、または導入遺伝子を含む適当なTiプラスミドを用いるアグロバクテリウム媒介方法(Y.Ishida,Nature Biotech.,14:745−750(1996))である。本明細書中、用語「形質転換」は安定的形質転換及び一過性形質転換の両方を指す。
本明細書中で使用される一般的な組換えDNA及び分子クローニング方法は当業界で公知であり、J.Sambrook,E.F.Fritsch及びT.Maniatis,「分子クローニング:実験マニュアル(Molecular Cloning: A Laboratory Manual)」,コールドスプリングハーバーに所在のCold Spring Harbor Laboratory Press(1989年)発行(以下、Sambrookと呼ぶ)に詳しく記載されている。
用語「組換え体」は配列の2つのばらばらのセグメントの、例えば化学合成によるかまたは遺伝子工学技術による核酸の単離セグメントの操作により人工的に組合せたものを指す。
「PCR」または「ポリメラーゼ連鎖反応」は大量の特定DNAセグメントを合成する方法であり、一連の反復サイクルから構成される(コネチカット州ノアウォークに所在のPerkin Elmer Cetus Instruments)。通常、二本鎖DNAを熱変性し、標的セグメントの3’境界に相補的な2つのプライマーを低温度でアニーリングし、その後中間温度で延長する。前記した3つの連続ステップの1組を1サイクルと称する。
ポリメラーゼ連鎖反応(“PCR”)はDNAを短期間に鋳型の反復複製により数百万倍に増幅させるために使用される有力な方法である(Mullisら,Cold Spring Harbor Symp.Quant.Biol.,51:263−273(1986);Erlichらの欧州特許出願第50,424号明細書;欧州特許出願第84,796号明細書;欧州特許出願第258,017号明細書、欧州特許出願第237,362号明細書;Mullisの欧州特許出願第201,184号明細書;Mullisの米国特許第4,683,202号明細書;Erlichの米国特許第4,582,788号明細書;及びSaikiらの米国特許第4,683,194号明細書)。この方法は特定のインビトロ合成したオリゴヌクレオチドの組をDNA合成を始めるために使用する。プライマーの設計は分析したいDNA配列に依存する。前記方法は鋳型を高温で溶融し、プライマーを前記鋳型内で相補配列にアニーリングし、その後前記鋳型をDNAポリメラーゼを用いて複製する多くの(通常20〜25)サイクルにより実施する。
PCR反応の産物をアガロースゲル上で分離した後臭化エチジウム染色し、UV透視で可視化することにより分析する。或いは、放射性dNTPをPCRに添加して産物中に標識を取り込むこともできる。この場合、PCR産物はゲルをX線フィルムに曝すことにより可視化される。PCR産物を放射線標識する更なる利点は、各増幅産物の量を定量化し得ることである。
用語「組換え構築物」、「発現構築物」及び「組換え発現構築物」は本明細書中同義的に使用される。これらの用語は当業界で公知の一般的方法を用いて細胞のゲノムに挿入され得る遺伝子材料の機能単位を指す。前記構築物はそれ自体であってもよく、またはベクターと組み合わせて使用され得る。ベクターを使用するとき、ベクターは当業者に公知のように宿主植物を形質転換するために使用する方法に応じて選択される。例えば、プラスミドベクターを使用し得る。当業者は、本発明の単離核酸断片を含む宿主細胞をうまく形質転換し、選択し、増殖させるためにベクターに存在させなければならない遺伝子成分を知っている。当業者は異なる独立形質転換事象により発現のレベル及びパターンが異なり(Jonesら,EMBO J.,4:2411−2418(1985);De Almeidaら,Mol.Gen.Genetics,218:78−86(1989))、よって所望の発現レベル及びパターンを示す株を得るためには多数の事象をスクリーニングしなければならないことも認識している。前記スクリーニングはDNAのサザン分析、mRNA発現のノーザン分析、タンパク質発現のウェスタン分析または表現型分析により実施され得る。
Δ4−デサチュラーゼ酵素の産生
Δ4−デサチュラーゼ酵素をコードする遺伝子が単離されたら、該遺伝子はベクターまたは構築物を用いて原核または真核宿主細胞に導入され得る。ベクター(例えば、バクテリオファージ、コスミドまたはプラスミド)はΔ4−デサチュラーゼ酵素をコードするヌクレオチド配列、及び宿主細胞において機能し、前記ヌクレオチド配列によりコードされるデサチュラーゼの発現を引き出し得る調節配列(例えば、プロモーター)を含み得る。調節配列(例えば、プロモーター)は前記ヌクレオチド配列に作動可能に組み合わされているかまたは作動的に結合している。プロモーターがコード配列の転写または発現に影響を及ぼすならばプロモーターはコード配列に作動的に結合していると言われる。好適なプロモーターの例には、アルコールデヒドロゲナーゼ、グリセロアルデヒド−3−ホスフェートデヒドロゲナーゼ、ホスホグルコイソメラーゼ、ホスホグリセレートキナーゼ、酸ホスファターゼ、T7、TPI、ラクターゼ、メタロチオネイン、サイトメガロウイルス最初期、ホエー酸性タンパク質、グルコアミラーゼをコードする遺伝子由来のもの、及びガラクトース(例えば、GAL1及びGAL10)の存在下で活性化されるプロモーターが含まれる。他のタンパク質、オリゴサッカライド、脂質等をコードするヌクレオチド配列もベクター及び他の調節配列、例えばSV−40T−抗原、卵白アルブミンまたはウシ成長ホルモンのポリ−A−シグナルのようなポリアデニル化シグナルの中に含まれ得る。構築物中に存在させる配列は所望する発現産物及び宿主細胞の種類に応じて選択される。
上記したように、ベクターを構築したら、該ベクターは例えばトランスフェクション、形質転換及びエレクトロポレーションを含めた当業者に公知の方法により特定宿主細胞に導入され得る(Sambrookら,「分子クローニング:実験マニュアル(Molecular Cloning: A Laboratory Manual)」,第2版,Vol.1〜3,Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989年)発行参照)。その後、宿主細胞を遺伝子を発現させて所望のPUFAを生成し得る適当な条件下で培養する。生成したPUFAはその後回収、精製される。
好適な原核宿主細胞の例には細菌、例えばEscherichia coliBachillus subtilis、及びCyanobacteria、例えばSpirulina spp.(すなわち、藍藻)が含まれる。好適な真核宿主細胞の例には哺乳動物細胞、植物細胞、酵母細胞[例えば、Saccharomyces cerevisiaeSaccharomyces carlsbergensisLipomyces starkeyCandida spp.(例えば、Yarrowia(Candida)lipolytica)、Kluyveromyces spp.Pichia spp.Trichoderma spp.またはHansenula spp.]、真菌細胞[例えば、AspergillusNeurospora及びPenicilliumのような線状真菌細胞]が含まれる。好ましくは、Saccharomyces cerevisiae(ベーカー酵母)細胞を使用する。
宿主細胞での発現は一過的または安定的に実施され得る。一過性発現は、宿主細胞において機能的な発現シグナルを含むが宿主細胞において複製せずまたはまれにしか統合せず、宿主細胞を増幅させない導入構築物から生じ得る。一過性発現は、当該遺伝子に作動的に結合した調節可能なプロモーターの活性を誘導することによっても実施され得るが、前記した誘導システムは多くの場合低基礎レベルの発現しか示さない。好適な発現は、宿主ゲノムに組込まれ得るかまたは宿主細胞中で自律複製する構築物を導入することにより達成され得る。当該遺伝子の安定的発現は、発現構築物上に位置するかまたは発現構築物をトランスフェクトした選択マーカーを使用し、前記マーカーを発現する細胞を選択することにより選択され得る。組込みにより安定な発現が生ずるとき、構築物組込みの部位は宿主ゲノム内で無作為に生じ得、または宿主座との組換えを標的するのに十分な宿主ゲノムとの相同性領域を含む構築物を使用することにより標的され得る。構築物を内在性座に標的するとき、転写及び翻訳領域の全部または一部は内在性座によりもたらされ得る。
当該酵素(すなわち、Δ4−デサチュラーゼ)及び最終的には当該PUFAを発現させるためにトランスジェニック哺乳動物も使用され得る。より具体的には、上記構築物を作成したら、該構築物を胚の前核に挿入し得る。その胚はその後受容者の雌に移植され得る。或いは、核移植法も使用可能である(Schniekeら,Science,278:2130−2133(1997))。その後、妊娠及び誕生が起こり得る(例えば、米国特許第5,750,176号明細書及び同第5,700,671号明細書参照)。子孫の乳、組織または他の流体サンプルは非トランスジェニック動物中に通常存在するレベルとは異なるレベルのPUFAを含むべきである。後続の世代は、改変または向上したレベルのPUFAの産生及び所望デサチュラーゼ酵素をコードする遺伝子のゲノムへの組込みについてモニターされ得る。宿主として使用される哺乳動物は例えばマウス、ラット、家兎、ブタ、ヤギ、ヒツジ、ウマ及びウシからなる群から選択され得る。しかしながら、哺乳動物が当該酵素をコードするDNAをそのゲノムに組み込む能力を有するならば、いずれの哺乳動物も使用し得る。
デサチュラーゼポリペプチドを発現させるには、機能的転写及び翻訳開始及び停止領域をデサチュラーゼポリペプチドをコードするDNAに作動的に結合させる。転写及び翻訳開始及び停止領域は、発現させるDNA、所望系において発現され得ると公知かまたは疑われる遺伝子、発現ベクター、化学合成または宿主細胞中の内在性座を含めた各種の非特定ソースから誘導される。植物組織及び/または植物部分での発現はある効果を呈し、この効果は組織または部分が種子、葉、果実、花、根等のような前に収穫されるものの場合に特に見られる。発現は、米国特許第5,463,174号明細書、同第4,943,674号明細書、同第5,106,739号明細書、同第5,175,095号明細書、同第5,420,034号明細書、同第5,188,958号明細書及び同第5,589,379号明細書に記載されているような特定の調節配列を用いて植物のその位置に標的され得る。或いは、発現タンパク質は、直接的または更なる修飾時に宿主植物由来の流体フラクションに組み込まれ得る産物を産生する酵素であり得る。デサチュラーゼ遺伝子またはアンチセンスデサチュラーゼ転写物の発現により、植物部分及び/または植物組織中に存在する特定PUFAまたはその誘導体のレベルを変更し得る。デサチュラーゼポリペプチドコード領域は、高量の所望PUFAを含む組織及び/または植物部分を作成するためにそれ自体または他の遺伝子を用いて発現され得、PUFA組成はヒト母乳に非常に似ている(Prietoらの国際特許出願公開第95/24494号パンフレット)。停止領域は開始領域を導いた遺伝子の3’領域または異なる遺伝子から誘導され得る。多数の停止領域が公知であり、同一または異なる属及び種由来の各種宿主において満足であることが判明している。停止領域は通常特殊性よりもむしろ便利さを考慮して選択される。
上記したように、植物(例えば、Glycine Max(大豆)またはBrassica nups(カノラ))または植物組織も、ポリ不飽和脂肪酸の生成に利用され得るデサチュラーゼ酵素を発現させるために宿主または宿主細胞としても使用され得る。より具体的には、所望のPUFAを種子において発現させ得る。種子油の単離方法は当業界で公知である。すなわち、PUFAソースを提供することに加えて、栄養組成物、医薬組成物、動物飼料及び化粧品に添加することができる種子油を得るためにデサチュラーゼ遺伝子、恐らくは他のデサチュラーゼ遺伝子及びエロンガーゼ遺伝子を発現して種子油成分を操作し得る。プロモーターに作動的に結合したデサチュラーゼをコードするDNA配列を含むベクターを植物組織または植物にデサチュラーゼ遺伝子を発現させるのに十分な時間及び条件下で導入する。ベクターは他の酵素、例えばΔ5−デサチュラーゼ、エロンガーゼ、Δ12−デサチュラーゼ、Δ15−デサチュラーゼ、Δ17−デサチュラーゼ及び/またはΔ19−デサチュラーゼをコードする1つ以上の遺伝子をも含み得る。植物組織または植物は酵素が作用する関連する基質(例えば、アドレン酸またはω3−ドコサペンタエン酸)を生成し得、前記基質を産生する酵素をコードするベクターを植物組織、植物細胞または植物に導入し得る。更に、基質を適当な酵素を発現する植物組織に噴霧することもできる。こうした各種方法により、植物細胞、植物組織または植物を用いてPUFA(例えば、ω6−ドコサペンタエン酸のようなn−6不飽和脂肪酸、またはドコサヘキサエン酸のようなn−3脂肪酸)を生成し得る。本発明は上記ベクターを含むトランスジェニック植物をも包含し、該ベクターのヌクレオチド配列を発現させると例えばトランスジェニック植物の種子においてポリ不飽和脂肪酸が生成される。
単一植物プロトプラスト形質転換体または各種形質転換外植片からの植物の再生、発達及び栽培は当業界で公知である(Weissbach及びWeissbach,「植物分子生物学の方法(Methods for Plant Molecular Biology)」,カリフォルニア州サンジェゴに所在のAcademic Press,Inc.(1988年)発行)。この再生及び成長プロセスは通常形質転換細胞の選択、各細胞を通常の胚発達から根付いた小植物までの通常段階を経て培養するステップを含む。トランスジェニック胚及び種子も同様に再生される。生じたトランスジェニック根付いた根をその後土壌のような適当な植物成長培地に植える。
当該タンパク質をコードする外来の外因性遺伝子を含む植物の発達または再生は当業界で公知である。好ましくは、再生した植物を自家受粉すると、同型接合トランスジェニック植物が得られる。或いは、再生した植物から得た花粉を栽種的に重要な系の種子から成長させた植物と交配させる。逆に、再生植物を受粉するために前記した重要な系の植物からの花粉を用いる。所望のポリペプチドを含む本発明のトランスジェニック植物を当業界で公知の方法を用いて栽培する。
植物細胞から植物を再生するには多くの方法がある。特定の再生方法は出発の植物組織及び再生しようとする特定の植物種に依存する。
双子葉植物を主にAgrobacterium tumefaciensを用いて形質転換し、トランスジェニック植物を得る方法は、ワタ(米国特許第5,004,863号明細書;同第5,159,135号明細書;同第5,518,908号明細書)、大豆(米国特許第5,569,834号明細書;同第5,416,011号明細書;McCabeら,BioTechnology,6:923(1988);Christouら,Plant Physiol.,87:671−674(1988))、アブラナ(米国特許第5,463,174号明細書)、落花生(Chengら,Plant Cell Rep.,15:653−657(1996);McKentlyら,Plant Cell Rep.,14:699−703(1995))、パパイヤ及びエンドウ豆(Grantら,Plant Cell Rep.,15:254−258(1995))について公知である。
単子葉植物のエレクトロポレーション、微粒子銃及びアグロバクテリウムを用いる形質転換は既に報告されている。形質転換及び植物再生はアスパラガス(Bytebierら,Proc.Natl.Acad.Sci.(USA),84:5354(1987))、大麦(Wan及びLemaux,Plant Physiol.,104:37(1994))、トウモロコシ(Rhodesら,Science,240:204(1988);Gordon−Kammら,Plant Cell,2:603−618(1990);Frommら,BioTechnology,8:833(1990;,Kozielら,BioTechnology,11:194(1993);Armstrongら,Crop Science,35:550−557(1995))、オート麦(Somersら,BioTechnology,10:1589(1992))、カモガヤ(Hornら,Plant Cell Rep.,7:469(1988))、コメ(Toriyamaら,TheorAppl.Genet.,205:34(1986);Partら,Plant Mol.Biol.,32:1135−1148(1996);Abediniaら,Aust.J.Plant Physiol.,24:133−141(1997);Zhang及びWu,Theor.Appl.Genet.,76:835(1988);Zhangら,Plant Cell Rep.,7:379(1988);Battraw及びHall,Plant Sci.,86:191−202(1992);Christouら,Bio/Technology,9:957(1991))、ライムギ(De la Penaら,Nature,325:274(1987))、サトウキビ(Bower及びBirch,Plant J.,2:409(1992))、ヒロハノウシノケグサ(Wangら,BiolTechnology,10:691(1992))、及び小麦(Vasilら,BiolTechnology,10:667(1992;米国特許第5,631,152号明細書)において実施されている。
クローン化核酸構築物の一過性発現に基づく遺伝子発現のアッセイは、核酸分子をポリエチレングリコール処理、エレクトロポレーションまたは微粒子銃により植物細胞に導入することにより開発された(Marcotteら,Nature,335:454−457(1988);Marcotteら,Plant Cell,1:523−532(1989);McCartyら,Cell,66:895−905(1991);Hattoriら,Genes Dev.,6:609−618(1992);Goffら,EMBO J.,9:2517−2522(1990))。
一過性発現系は遺伝子構築物を機能的に分析するために使用され得る(包括的には、Maligaら,「植物分子生物学の方法(Methods in Plant Molecular Biology)」,Cold Spring Harbor Press(1995年)発行参照)。本発明の核酸分子は他の遺伝子成分(例えば、ベクター、プロモーター、エンハンサー等)と組み合わせて永久的または一過的に植物細胞に導入され得ると理解されたい。
上記した方法に加えて、実行者はマクロ分子(例えば、DNA分子、プラスミド等)の構築、操作及び単離、組換え生物の作成、及びクローンのスクリーニング及び単離についての特定条件及び方法を記載している一般資料に通じている(例えば、Sambrookら,「分子クローニング:実験マニュアル(Molecular Cloning: A Laboratory Manual)」,Cold Spring Harbor Press(1989年)発行;Maligaら,「植物分子生物学の方法(Methods in Plant Molecular Biology)」,Cold Spring Harbor Press(1995年)発行;Birrenら,「ゲノム分析:遺伝子の検出(Genome Analysis: Detecting Genes) 1」,ニューヨークに所在のCold Spring Harbor(1988年)発行;Birrenら,「ゲノム分析:DNAの分析(Genome Analysis: Analyzing DNA) 2」,ニューヨークに所在のCold Spring Harbor(1998年)発行;Clark編,「植物分子生物学:実験マニュアル(Plant Molecular Biology: A Laboratory Manual)」,ニューヨークに所在のSpringer(1997年)発行)。
天然またはトランスジェニックにより宿主細胞により産生され得る基質及びその後宿主細胞に導入されるベクター中に存在するDNA配列によりコードされ得る酵素を図1に示す。
Δ4−デサチュラーゼ遺伝子の使用及び酵素コード化治療
上記したように、単離したデサチュラーゼ遺伝子及び該遺伝子によりコードされるデサチュラーゼ酵素は多くの用途を有する。例えば、前記遺伝子及び対応の酵素はポリ不飽和脂肪酸の生成において直接的及び間接的に使用され得る。例えば、Δ4−デサチュラーゼはω6−ドコサペンタエン酸またはドコサヘキサエン酸を生成する際に使用され得る。「直接的」は酵素がある酸を組成物中に使用される別の酸に直接変換する(例えば、アドレン酸のω−ドコサペンタエン酸への変換)状況を包含することを意味する。「間接的」はデサチュラーゼによりある酸を別の酸(すなわち、経路の中間体)に変換し(例えば、アドレン酸のω6−ドコサペンタエン酸への変換)、その後後者の酸をデサチュラーゼまたは非デサチュラーゼ酵素を用いて別の酸へ変換する(例えば、Δ19−デサチュラーゼによるω6−ドコサペンタエン酸のドコサヘキサエン酸への変換)状況を包含することを意味する。また、本発明は、PUFAを非−Δ4−デサチュラーゼ酵素(例えば、エロンガーゼまたは別のデサチュラーゼ)により別のポリ不飽和脂肪酸に変換し、その後Δ4−デサチュラーゼを用いて最終生成物に変換する「間接的」状況をも含む。例えば、エイコサペンタエン酸をエロンガーゼによりω3−ドコサペンタエン酸に変換し、その後Δ4−デサチュラーゼによりドコサヘキサエン酸に変換してもよい。これらのポリ不飽和脂肪酸(すなわち、デサチュラーゼ酵素の活性により直接または間接的に生成されるもの)は、例えば栄養組成物、医薬組成物、化粧品及び動物飼料に添加され得、これらはすべて本発明に包含される。これらの使用を以下に詳記する。
栄養組成物
本発明は栄養組成物を包含する。本発明において、前記組成物には経腸または非経口消費を含めてヒトが消費するための食品または製剤が含まれ、これらは体内に取り込まれたとき(a)栄養を与えたり、組織を構築したり、エネルギーを補給するように機能する及び/または(b)適正な栄養状態または代謝機能を維持、回復または支持する。
本発明の栄養組成物は本発明に従ってデサチュラーゼ遺伝子を用いて直接または間接的に生成される油または酸の少なくとも1つを含み、固体または液体のいずれの形態であってもよい。また、前記組成物は食用多量栄養素、ビタミン及びミネラルを特定用途のために所望する量含み得る。前記成分の量は組成物がある代謝状態(例えば、代謝疾患)を伴う場合のような特殊な要求を有する正常で健康な乳児、小児または成人で使用するかに応じて異なる。
組成物に添加され得る多量栄養素の例には食用脂肪、炭水化物及びタンパク質が含まれるが、これらに限定されない。食用脂肪の例にはヤシ油、ルリヂサ油、真菌油(fungal oil)、クロフサスグリ油、大豆油、モノ−及びジグリセリドが含まれるが、これらに限定されない。炭水化物の例にはグルコース、食用ラクトース及び水解スターチが含まれるが、これらに限定されない。更に、本発明の栄養組成物中に使用し得るタンパク質の例には大豆タンパク質、電気透析ホエー、電気透析スキムミルク、乳漿またはこれらのタンパク質の加水分解物が含まれるが、これらに限定されない。
本発明の栄養組成物に添加され得るビタミン及びミネラルとしては、カルシウム、リン、カリウム、ナトリウム、クロリド、マグネシウム、マンガン、鉄、銅、亜鉛、セレン、ヨウ化物、並びにビタミンA、E、D、C及びB複合体が例示され得る。他のビタミン及びミネラルも添加され得る。
本発明の栄養組成物に使用される成分は半精製でも精製でもよい。半精製または精製とは、天然材料の精製または合成により製造された材料を意味する。
本発明の栄養組成物の例には調製乳、保健食品(dietary supplements)(例えば、成人栄養食品及び油)、代用食品(dietary substitutes)及び再水和組成物が含まれるが、これらに限定されない。特に興味深い栄養組成物には乳児に対して経腸及び非経口栄養補給するために使用されるもの、特殊な乳児用調製乳、高齢者向けサプリメント、及び胃腸障害及び/または吸収不良を有する患者に対するサプリメントが含まれるが、これらに限定されない。
本発明の栄養組成物は、食事の追加を必要としないときでも食物に添加してもよい。例えば、組成物を任意のタイプの食物に添加することができ、その食物の例にはマーガリン、改質バター、チーズ、ミルク、ヨーグルト、チョコレート、キャンディー、スナック、サラダ油、料理油、料理脂、肉、魚及び飲料が含まれるが、これらに限定されない。
本発明の好ましい実施態様では、栄養組成物は経腸栄養品、より好ましくは成人または小児用経腸栄養品である。この組成物はストレスを受けているかまたは慢性または急性の病状のために特殊な要求を有している成人または小児に投与され得る。前記組成物は本発明に従って生成されるポリ不飽和脂肪酸に加えて、上記した多量栄養素、ビタミン及びミネラルを含み得る。多量栄養素は人乳中に存在する多量栄養素に等しい量またはエネルギー基準(すなわち、カロリー基準)の量存在し得る。
液体または固体の経腸及び非経口栄養調製乳の調製方法は当業界で公知である(下記実施例も参照されたい)。
経腸調製乳は、例えば滅菌し、その後用時栄養補給(ready-to-feed,RTF)基準で使用されるかまたは濃縮液体または粉末の形で貯蔵される。粉末は上記したように調製した調製乳を噴霧乾燥し、濃縮物を再水和して再構成することにより調製され得る。成人及び小児栄養調製乳は当業界で公知であり、市販もされている(例えば、オハイオ州コロンブスに所在Abbott LaboratoriesのRoss Products Division製のSimilac(登録商標)、Ensure(登録商標)、Jevity(登録商標)及びAlimentum(登録商標))。本発明に従って生成される油及び酸はいずれの調製乳にも添加され得る。
本発明の栄養組成物のエネルギー密度は、液体形態のときには約0.6〜約3kcal/mlである。固体または粉末形態のときには、栄養サプリメントのエネルギー密度は約1.2〜9kcal/g以上、好ましくは約3〜7kcal/gである。通常、液体製品のオスモル濃度は700mOsm未満、より好ましくは660mOsm未満でなければならない。
栄養調製乳は本発明に従って生成されるPUFAに加えて、上記した多量栄養素、ビタミン及びミネラルを含み得る。前記追加成分の存在により、ヒトが前記成分の最低1日必要量を摂取するのを助ける。PUFAに加えて、亜鉛、銅、葉酸及び酸化防止剤を組成物に添加することも望ましいことがある。前記物質はストレスを受けた免疫系を増強し、組成物を服用しているヒトに対して更なる効果を与えるであろうと考えられる。医薬組成物は前記成分を補充してもよい。
より好ましい実施態様では、栄養組成物は酸化防止剤及び少なくとも1つのPUFAに加えて、少なくとも5重量%が非消化性オリゴサッカライドである炭水化物のソースを含む。より好ましい実施態様では、栄養組成物は更にタンパク質、タウリン及びカルニチンを含む。
上記したように、本発明に従って生成したPUFAまたはその誘導体は静脈栄養補給を受けている患者に対して、また栄養不良または他の状態もしくは病状を予防または治療するために代用食品またはサプリメント、特に乳児用調製乳に添加され得る。なお、ヒト母乳は約0.15〜約0.36%のDHA、約0.03〜約0.13%のEPA、約0.30〜約0.88%のAA、約0.22〜約0.67%のDGLA及び約0.27〜約1.04%のGLAからなる脂肪酸プロフィールを有することに注目すべきである。よって、本発明に従って生成されるAA、EPA及び/またはドコサヘキサエン酸(DHA)のような脂肪酸は例えば乳児用調製乳の組成を変化させてヒト母乳のPUFA含量をよりうまく模倣したりまたはヒト母乳以外のミルク中に通常存在するPUFAの存在を変化させるために使用され得る。特に、医薬品または保健食品、特に母乳代用品またはサプリメント中に使用される組成物が1つ以上のAA、DGLA及びGLAを含むことが好ましい。より好ましくは、油は約0.3〜30%のAA、約0.2〜30%のDGLA及び/または約0.2〜約30%のGLAを含む。
本発明には、トリグリセリド換算で約2〜約30重量%の脂肪酸を含む非経口栄養組成物が包含される。好ましい組成物は全PUFA組成物の約1〜約25重量%のGLAを含む(米国特許第5,196,198号明細書)。場合により、他のビタミン、特にビタミンA、D、E及びL−カルニチンのような脂溶性ビタミンを配合することができる。所望により、α−トコフェロールのような保存剤を約0.1重量%の量添加し得る。
更に、AA、DGLA及びGLAの比率は特定の所与最終用途に適合され得る。母乳代用品またはサプリメントとして調製する場合、1つ以上のAA、DGLA及びGLAはそれぞれ約1:19:30〜約6:1:0.2の比率で組成物中に存在させ得る。例えば動物の母乳の場合、AA:DGLA:GLAの比率は1:19:30〜6:1:0.2の範囲であり、この範囲には中間比も含まれ、好ましくは約1:1:1、1:2:1、1:1:4である。宿主細胞において一緒に産生されるとき、GLAやDGLAのような前駆体基質のAAへの変換率、変換%を調節することによりPUFA比を正確にコントロールできる。例えば、DGLAからAAの変換率を5〜10%とすると約1:19のAA:DGLA比が生じ、変換率を約75〜80%にすると約6:1のAA:DGLA比が生ずる。従って、細胞培養系でも宿主細胞でも、PUFAレベル及び比を調節するためにはデサチュラーゼ発現の時間、程度及び特異性並びに他のデサシュラーゼ及びエロンガーゼの発現の調節を使用することができる。その後、本発明に従って生成されるPUFA(例えば、AA及びEPA)は他のPUFA/酸(例えば、GLA)と所望の濃度及び比率で混合され得る。
加えて、本発明に従って生成されるPUFAまたはこれを含む宿主細胞は、動物の組織または乳の脂肪酸組成をヒトまたは動物が消費するのにより望ましい組成に変化させるために動物飼料としても使用され得る。
医薬組成物
本発明はまた、本明細書に記載されている方法に従ってデサチュラーゼを用いて得られる酸及び/または油の1つ以上を含む医薬組成物を包含する。より具体的には、前記医薬組成物は1つ以上の酸及び/または油に加えて一般的な公知の非毒性医薬的に許容され得る担体、助剤またはビヒクル、例えばリン酸緩衝食塩液、水、エタノール、ポリオール、植物油、湿潤剤またはエマルジョン(例えば、水/油エマルジョン)を含み得る。前記組成物は液体でも固体のいずれの形態もとり得る。例えば、組成物は錠剤、カプセル剤、摂取可能な液体または粉末、注射剤、または局所投与用軟膏またはクリームの形態をとり得る。適正な流動性は、例えば分散液の場合には必要な粒子サイズを維持したり、界面活性剤を使用することにより維持され得る。糖、塩化ナトリウム等の等張剤を配合することが望ましいことがある。不活性希釈剤に加えて、組成物は助剤、例えば湿潤剤、乳化懸濁剤、甘味剤、フレバー及びパフュームを配合することもできる。
懸濁液は、活性化合物に加えて懸濁剤(例えば、エトキシル化イソステアリルアルコール、ポリオキシエチレンソルビトール及びソルビタンエステル、微結晶セルロース、メタ水酸化アルミニウム、ベントナイト、寒天、トラガカントガム及びこれらの混合物)を含み得る。
錠剤やカプセル剤のような固体剤型は当業界で公知の方法を用いて製造され得る。例えば、本発明に従って生成したPUFAは慣用されている錠剤基材(例えば、ラクトース、スクロース及びコーンスターチ)と共に結合剤(例えば、アカシア、コーンスターチまたはゼラチン)、崩壊剤(例えば、ジャガイモ澱粉またはアルギン酸)及び滑沢剤(例えば、ステアリン酸またはステアリン酸マグネシウム)を用いて錠剤化され得る。カプセル剤は上記賦形剤を酸化防止剤及びPUFAと共にゼラチンカプセルに挿入することにより製造され得る。酸化防止剤及びPUFA成分は上記したガイドラインの範囲で適合しなければならない。
静脈投与の場合には、本発明に従って生成したPUFAまたはその誘導体を市販されている製剤(例えば、Intralipids(商標))中に配合し得る。典型的な成人正常血漿脂肪酸プロフィールは6.64〜9.46%のAA、1.45〜3.11%のDGLA及び0.02〜0.08%のGLAからなる。これらのPUFAまたはその代謝前駆体を単独でまたは他のPUFAと一緒に投与すると、患者において正常な脂肪酸プロフィールが達成される。所望により、製剤の各成分を一回または複数回使用するために個別にキットの形態で提供してもよい。特定の脂肪酸の典型的な用量は1日あたり0.1mg〜20g(最高100gまで)、好ましくは1日あたり10mg〜1,2,5または10gである。
本発明の医薬組成物の考えられる投与ルートの例には経腸(例えば、経口または直腸)及び非経口が含まれる。例えば、液体製剤は経口または直腸投与され得る。更に、均質混合物を水に完全に分散し、滅菌条件下で生理学的に許容され得る希釈剤、保存剤、緩衝剤または噴射剤と混合してスプレーまたは吸入剤を製造することができる。投与ルートは勿論所望する効果に依存する。例えば、組成物をザラザラした、乾燥したまたは老化した皮膚を治療したり病気または症状の影響を受けている皮膚または毛髪を治療するために使用するときには、該組成物を局所的に適用してもよい。
患者に投与する組成物の用量は当業者により決定され得、患者の体重、患者の年令、患者の免疫状態等のような各種因子に依存する。
組成物の剤型としては、液剤、分散液、乳濁液、またはその後再構成される滅菌粉末が例示され得る。
本発明は、本明細書に記載されている医薬及び/または栄養組成物を用いる各種疾患の治療をも包含する。特に、本発明の組成物は血管形成術後の再狭窄を治療するために使用され得る。更に、炎症、関節リウマチ、喘息及び乾癬の症状も本発明の組成物を用いて治療され得る。PUFAがカルシウム代謝に関与し得るという証拠もある。よって、本発明の組成物は恐らく骨粗しょう症、腎結石及び尿路結石を治療または予防するために使用され得る。
更に、本発明の組成物は癌の治療にも使用され得る。悪性細胞の脂肪酸組成が変化していることが分かっている。脂肪酸を添加すると、細胞の増殖を遅らせ、細胞死を引き起こし、化学療法剤に対する感受性を高めることが判明している。また、本発明の組成物は癌に関連する悪液質を治療するためにも有用であり得る。
本発明の組成物は糖尿病を治療するためにも使用され得る(米国特許第4,826,877号明細書及びHorrobinら,Am.J.Clin.Nutr.,57(Suppl.):732S−737S参照)。脂肪酸代謝及び組成の変化は糖尿病動物で立証されている。
また、デサシュラーゼ酵素を用いて直接または間接的に生成されるPUFAを含む本発明の組成物は湿疹の治療、血圧の低下及び数学試験の点数の向上にも使用され得る。更に、本発明の組成物は血小板凝集の抑制、血管拡張の誘導、コレステロールレベルの低下、血管壁平滑筋及び繊維組織の増殖の抑制(Brennerら,Adv.Exp.Med.Biol.,83:85−101(1976))、非ステロイド抗炎症薬の胃腸出血及び他の副作用の低下または予防(米国特許第4,666,701号明細書参照)、子宮内膜症及び月経前症候群の予防または治療(米国特許第4,758,592号明細書参照)、及びウイルス感染後の筋肉脳脊髄炎及び慢性疲労の治療(米国特許第5,116,871号明細書参照)に使用され得る。
本発明の組成物の更なる用途には、AIDS、多発性硬化症及び炎症性皮膚疾患の治療における使用及び総合的健康の維持のための使用が含まれる。
加えて、本発明組成物は化粧目的で使用され得る。混合物を形成するかまたは単一組成物として使用し得るように既存の化粧品組成物に添加することができる。
獣医用途
上記した医薬組成物及び栄養組成物は、動物はヒトと同じ要求及び状態を多く経験するので動物(すなわち、家畜及び家畜以外の動物)及びヒトに関連して使用され得ることに注目すべきである。例えば、本発明の油または酸は動物飼料サプリメント、動物飼料代用品、動物ビタミンまたは動物局所軟膏に使用され得る。
下記非限定的実施例を用いて本発明を説明する。
(実施例I)
Thraustochytrium aureum由来のデサチュラーゼを単離するための縮重オリゴヌクレオチドの設計及びcDNAライブラリーの構築
海生真菌Thraustochytrium aureumT.aureum)(ATCC 34304)の脂肪酸組成を分析して、ポリ不飽和脂肪酸(PUFA)の種類及び量を調べた。この真菌は大量の長鎖PUFA、例えばアラキドン酸(ARA,20:4n−6)及びエイコサペンタエン酸(EPA,20:5n−3)を含んでいた。しかしながら、T.aureumはアドレン酸(ADA,22:4n−6)、ω6−ドコサペンタエン酸(ω6−DPA,22:5n−6)、ω3−ドコサペンタエン酸(ω3−DPA,22:5n−3)のようなPUFAをも産生し、最高量の脂肪酸はドコサヘキサエン酸(DHA,22:6n−3)であった(図1参照)。よって、Δ6−、Δ5−及びΔ17−デサチュラーゼに加えて、T.aureumは多分、ADAをω3−DPAまたはω6−DPAをDHAに変換するΔ19−デサチュラーゼ及び/またはADAをω6−DPAまたはω3−DPAをDHAに不飽和化するΔ4−デサチュラーゼを含んでいる。従って、目的はT.aureumから予測デサチュラーゼ遺伝子を単離し、別の宿主における発現により酵素の機能性を証明することであった。
機能性デサチュラーゼ酵素をコードする遺伝子を単離するために、cDNAライブラリーを構築した。T.aureum(ATCC 34304)細胞をBY+Media(ミシガン州デトロイトに所在のDifcoの#790)中で光を当て、一定に撹拌(250rpm)しながら室温において4日間増殖させて、最大バイオマスを得た。前記細胞を5000rpmで10分間遠心して収集し、氷冷RNase非含有水を用いて濯いだ。次いで、前記細胞をFrenchプレスにおいて10,000psiで溶菌し、溶菌した細胞を直接TE緩衝フェノール中に集めた。細胞ライゼート由来のタンパク質をフェノール:クロロホルム(1:1,v/v)を用いる反復抽出後クロロホルム抽出することにより除去した。水性相からの核酸を−70℃において0.3M(最終濃度)酢酸ナトリウム(pH5.6)及び1容量のイソプロパノールを用いて30分間沈降させた。沈降した核酸を4℃において15,000rpmで30分間遠心することにより集め、5分間真空乾燥し、次いで室温において1X DNase緩衝液(20mM トリス−HCl(pH8.0),5mM MgCl)中DNaseI(RNase非含有)で15分間処理した。5mM EDTA(pH8.0)を用いて反応を停止し、RNAをQiagen RNeasy Maxiキット(カリフォルニア州バレンシアに所在のQiagen)を用いて製造業者のプロトコルに従って更に精製した。
全RNAからメッセンジャーRNAをオリゴdTセルロース樹脂を用いて単離し、pBluescript II XRライブラリー構築キット(カリフォルニア州ラホヤに所在のStratagene)を用いて2本鎖cDNAを合成し、その後pBluescript II SK(+)ベクター(カリフォルニア州ラホヤに所在のStratagene)に指向的にクローン化した(5’EcoRI/3’XhoI)。T.aureumライブラリーは約700bpの平均インサートサイズを有するクローンを約2.5×10個を含んでいた。培養物を液体窒素中で粉砕することによりPUFA産生T.aureum培養物由来のゲノムDNAを単離し、Qiagen Genomic DNA抽出キット(カリフォルニア州バレンシアに所在のQiagen)を用いて精製した。
採用したアプローチは公知のデサチュラーゼに保存されるアミノ酸モチーフを表す縮重オリゴヌクレオチド(プライマー)を設計することであった。その後、前記プライマーをPCR反応に用いて、真菌由来の予測デサチュラーゼ遺伝子中に保存領域を含む断片を同定した。今までに同定されている真菌デサチュラーゼはMortierella alpina由来のΔ5−及びΔ6−デサチュラーゼ遺伝子(それぞれ、Genbank受託番号AF067650及びAB020032)だけなので、植物及び動物由来のデサチュラーゼ配列を前記デサチュラーゼプライマーの設計中考慮した。特に、以下の生物由来の公知のΔ5−及びΔ6−デサチュラーゼ配列を縮重プライマーを設計するために使用した:クサレケカビ(Mortierella alpina)、ルリヂサ(Borago officinalis)、ヒマワリ(Helianthus annuus)、アブラナ(Brassica napus)、タマホコリカビ(Dictyostelium discoideum)、ドブネズミ(Rattus norvegicus)、ハツカネズミ(Mus musculus)、ヒト(Homo sapiens)、シーエレガンス(Caenorhabditis elegans)、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)及びヒマ(Ricinus communis)。使用した縮重プライマーは、CODEHOP Blockmakerプログラム(http://blocks.fhcrc.org/codehop.html)を用いて以下の通りであった:
Figure 0004173010
更に、2つ以上のプライマーを公知のΔ6−デサチュラーゼ中に存在する第2及び第3保存“ヒスチジン−ボックス”に基づいて設計した。これらは
Figure 0004173010
であった。
オリゴヌクレオチド配列の縮重コードは、B=C,G,T;H=A,C,T;S=C,G;R=A,G;V=A,C,G;Y=C,T;D=A,T,C;X=A,C,G,Tであった。
(実施例II)
真菌由来のデサチュラーゼを単離するための縮重オリゴヌクレオチドの使用
推定デサチュラーゼ遺伝子を単離するために、全RNAを塩化リチウム法(Hogeら,Exp.Mycol.,6:225−232(1982))を用いて単離した。約5μgをSuperScript Preamplificationシステム(メリーランド州ロックビルに所在のLifeTechnoligies)を用いて逆転写して、第1鎖cDNAを作成した。以下のプライマーの組合せを使用した:RO834/836、RO834/838、RO835/836、RO835/838及びRO753/754を60℃以下のアニーリング温度での異なる熱サイクルパラメーター及びTaqポリメラーゼを用いる幾つかのPCR反応で使用したが、バンドは生じなかった。
デサチュラーゼ断片を単離するための追加の試みにおいて、縮重プライマーRO834/838(ブロックメーカープログラムを用いて設計)及びRO753/754を50μlの反応で使用した。以下の成分:第1鎖cDNA鋳型(2μl)、20mM トリス−HCl(pH8.4)、50mM KCl、1.5mM MgCl、200μM 各デオキシリボヌクレオチドトリホスフェート、0.2pmol(最終濃度)各プライマー及びcDNAポリメラーゼ(カリフォルニア州パロアルトに所在のClonetech)を混合した。熱サイクルは次のように実施した:まず94℃×30秒間の変性後、94℃×30秒間の変性、60℃×30秒間のアニーリング及び72℃×1分間のサイクルを35サイクル。その後、72℃×7分間の最終伸長を行った。プライマーRO834/838を用いると約1000bpの2つのかすかなバンドが検出され、プライマー対RO753/754を用いたときには800〜900bpのかなり小さいがより強いバンドが検出された。反応物を1%アガロースゲルで分離し、除去し、QiaQuickゲル抽出キット(カリフォルニア州バレンシアに所在のQiagen)を用いて精製した。前記フラグメントの付着末端をT4 DNAポリメラーゼ(メリーランド州ロックビルに所在のLifeTechnologies)を製造業者の仕様書に従って用いて充填し、これらのDNA断片をPCR−ブラントベクター(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)にクローン化した。組換えプラスミドをTOP10超コンピテント細胞(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)に形質転換し、クローンを部分的に配列決定した。
その後、クローン30−3(RO834/838との反応)及びクローン17−1(RO753/754との反応)の配列が重複して1313bp断片を作成することが分かった。前記断片を翻訳し、Tfastaを用いてGenBankデーターベースを検索した。最高のマッチングは、Mortierella alpinaΔ5−デサチュラーゼ(Genbank受託番号#AF067654)(202アミノ酸において27%相同)、Spirulina platensisΔ6−デサチュラーゼ(Genbank受託番号X87094)(121アミノ酸において30%相同)、Dictyostelium discoideumΔ5−デサチュラーゼ(Genbank受託番号AB02931)(131アミノ酸において26%相同)及びM.alpinaΔ6−デサチュラーゼ(受託番号AF110510)(86アミノ酸において30%相同)であった。公知デサチュラーゼに対するアミノ酸相同度は合理的であるので、有力なデサチュラーゼをコードする完全長遺伝子を酵母で発現したときのその活性を調べるために探した。
(実施例III)
T.aureum(ATCC 34304)由来の完全長遺伝子配列の単離
完全長遺伝子を見つけるために、2の別々のPCR反応を実施して、cDNAライブラリー由来の推定デサチュラーゼの2つの末端を決定した。遺伝子の3’末端については、(pBluescript SK(+)ベクター(カリフォルニア州ラホヤに所在のStragene)の配列に基づいて設計した)RO898(配列番号7)(5’−CCCAGTCACGACGTTGTAAAACGACGGCCAG−3’)を遺伝子特異的プライマーRO930(配列番号8)(5’−GACGATTAACAAGGTGATTTCCCAGGATGTC)と一緒にPCR増幅反応に使用した。この場合、GCリッチ配列(1313bp断片に対して61%)で生ずるPCR増幅の問題を解消するためにAdvantage−GC cDNA PCRキット(カリフォルニア州パロアルトに所在のClonetech)を用いた。PCR熱サイクル条件は以下の通りであった:鋳型をまず94℃で3分間変性した後、94℃×30秒間、52℃×30秒間及び72℃×1分間を1サイクルとして30サイクル、最後に72℃×7分間の伸長サイクルを実施した。各プライマーは20pmol用いた。こうして得たPCR産物を1%アガロースゲルを用いて分離し、除去し、ゲルをQiagenゲル抽出キット(カリフォルニア州バレンシアに所在のQiagen)を用いて精製した。断片上の付着末端を、実施例IIに記載されているようにT4 DNAポリメラーゼ(メリーランド州ロックビルに所在のLifeTechnologies)を用いて製造業者の仕様書に従って充填し、PCR−ブラントベクター(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)にクローン化した。クローン93−3配列はオリジナル1313bp断片と重複しており、オープンリーディングフレーム、停止コドン及びポリA尾部を含むことが判明し、これが遺伝子の3’末端であった。2つのプライマーをクローン93−3配列に基づいて停止コドンの近くに次のように作成XhoI部位(下線)を有して設計した:RO973(配列番号9)(5’−GACTAACTCGAGTCACGTGGACCAGGCCGTGAGGTCCT−3’)及びRO974(配列番号10)(5’−GACTAACTCGAGTTGACGAGGTTTGTATGTTCGGCGGTTTGCTTG−3’)。停止コドンを含むRO973は高量(60%)のGCを有し、十分に増幅し得ないので、2つのプライマーを意図的に選択した。一方、停止コドンの下流のRO974は非常に少ない(48%)量のGCを有していた。
遺伝子の5’末端を単離するために上記と同じプロトコルに従って、(pBluescript SK(+)ベクターの配列に基づいて設計した)RO899(配列番号11)(5’−AGCGGATAACAATTTCACACAGGAAACAGC−3’)及び遺伝子特異的オリゴヌクレオチドRO1004(配列番号12)(5’−TGCCTACCGTCGTGCTGGATGCAAGTTCCG−3’)をcDNAライブラリーの増幅のために使用した。増幅は10pmolの各プライマー及びcDNAポリメラーゼキット(カリフォルニア州パロアルトに所在のClonetech)を用いて実施した。反応条件は、94℃×1分間の初期変性、94℃×30秒間及び68℃×3分間を1サイクルさして30サイクル、最後に68℃×5分間の伸長サイクルであった。こうして得たPCR産物をPCR−ブラントベクター(カリフォルニア州カールドバッドに所在のInvitrogen)に上記と同じプロトコルに従ってクローン化した。組換えプラスミドをTOP10超コンピテント細胞(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)に形質転換し、クローンを配列決定した。クローン1004−5はオープンリーディングフレーム及び数個の開始コドンを含み、本来の1313bp配列と重複しており、このことからこれが遺伝子の5’末端であることが分かる。
完全長遺伝子を単離するために、推定デサチュラーゼの5’末端のプライマーを次のように作成したEcoRI(下線)を有して設計した:RO1046(配列番号13)(5’−CGCATGGAATTCATGACGGTCGGGTTTGACGAAACGGTG−3’)。
完全長クローンを単離するために、RO1046/973及びRO1046/974をライブラリーから単離したcDNA及び標的としてのゲノムDNAと一緒に使用した。cDNAポリメラーゼ(カリフォルニア州パロアルトに所在のClonetech)及び−GC Advantageポリメラーゼ(カリフォルニア州パロアルトに所在のClonetech)を、各標的を10pmolのプライマーを以下の反応条件下で増幅させるために使用した:94℃×1分間の初期変性後、94℃×30秒間及び68℃×3分間を1サイクルとして30サイクル、最後に68℃×5分間の伸長サイクルを実施した。反応物をゲル精製し、EcoRI/XhoIで切断し、再環状化を防止するためにエビアルカリホスファターゼ(インディアナ州インディァナポリスに所在のRoche)で処理したEcoRI/XhoI作成酵母発現ベクターpYX242(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)にクローン化した。完全長配列の初期分析から、幾つかの塩基置換が認められた。クローン112−3及び112−5(それぞれ、pRTA7及び8と称する)は、プライマーRO1046/974を用いてゲノムDNA及び−GC Advantageポリメラーゼとの増幅から誘導した。クローン110−3(pRTA5と称する)はRO1046/973、ゲノムDNA標的及びcDNAポリメラーゼとの反応から誘導された。クローン111−1(pRTA6と称する)はRO1046/974、cDNA標的及び−GC Advantageポリメラーゼキットの反応から単離した。これら4つのプラスミド、すなわちpRTA5(配列番号14)、pRTA6(配列番号15)、pRTA7(配列番号16)及びpRTA8(配列番号17)の配列を図3〜6に示す。プラスミドpRTA7及びpRTA8はバージニア州マナサスに所在のBoulevard大学のアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(American Type Culture Collection)に2001年4月19日に寄託し、それぞれPTA−3301及びPTA−3300の受託番号を受けた。1548bp及び515アミノ酸の推定デサチュラーゼ(図7〜10及び配列番号18、19、20及び21参照)は公知のデサチュラーゼの多くの特徴を有していた。酵素の5’末端に相当するアミノ酸はシトクロムb5に相同である。以下のアミノ酸にヒスチジンボックスがある:178−183−(Q(HDGSH(配列番号59);213−219−(Q)HLVGHH(配列番号60);262−265−HPWH(配列番号61);271−275−HKFOH(配列番号62);452−457(H)QIEHH(配列番号63)。これらのヒスチジンボックスの3つの前に少なくともHまたはQがあるが、これは普通でない。Dictyostelium discoieum(Genbank受託番号AB029311)は2つの類似ボックス[(Q)HVIGHH(配列番号64)及び(H)QVVHH(配列番号65)]を有しており、M.alpina(Genbank受託番号AF067654)は(Q)HMLGHH(配列番号66)を有し、Synechocystis sp.だけは1つの(H)QVTHH(配列番号67)を有している。各種推定デサチュラーゼの配列は互いに違っていた。幾つかの塩基の変化から、図1に示すようにアミノ酸の変化が生じた。これらの違いは天然の変異体であるか、最終増幅中にPCRミスマッチにより導入され得るか、または初期cDNAを作成したときのPCRエラーであり得る。4つのプラスミドの間に7つのアミノ酸変化があるが、いずれも共有していなかった(図2A及びB参照、下線または太字のアミノ酸)。これらの違いによりコード化酵素の活性が変化するであろう。
Figure 0004173010
(実施例IV)
酵母における推定デサチュラーゼを含むプラスミドの発現
4つすべてのプラスミドをコンピテントなSaccharomyces cerevisiae菌株334に形質転換した。酵母形質転換はアルカリ−カチオン酵母形質転換キット(カリフォルニア州ビスタに所在のBIO 101)を用い、製造業者が特定する条件に従って実施した。形質転換体をロイシン欠乏媒体(DOB[−Leu])でロイシン栄養要求性について選択した。前記クローンの特定デサチュラーゼ活性を検出するために、形質転換体を50μMの以下に示す特定脂肪酸基質の存在下で増殖させた:
a.リノール酸(18:2n−6)(α−リノレン酸への変換はΔ15デサチュラーゼ活性を示し、γ−リノレン酸への変換はΔ6−デサチュラーゼ活性を示す)、
b.α−リノレン酸(18:3n−3)(ステアリドン酸への変換はΔ6デサチュラーゼ活性を示す)、
c.アラキドン酸(20:4n−6)(エイコサペンタエン酸への変換はΔ17−デサチュラーゼ活性を示す)、
d.アドレン酸(22:4n−6)(ω3−ドコサペンタエン酸への変換はΔ19−デサチュラーゼ活性を示し、ω6−ドコサペンタエン酸への変換はΔ4−デサチュラーゼ活性を示す)、
e.ω3−ドコサペンタエン酸(22:5n−3)(ドコサヘキサエン酸への変換はΔ4−デサチュラーゼ活性を示す)。
ネガティブコントロール菌株は未改変pYX242ベクターを含むS.cerevisiae 334であり、これを同様に増殖させた。
30℃において酵母ペプトンデキストロースブロス(YPD)中で単一コロニーを一晩増殖させたものを接種後、培養物を激しく(250rpm)撹拌し、24℃においてロイシン欠乏培地50ml中で50μM(最終濃度)の各種基質の存在下で48時間増殖させた。細胞をペレット化し、ペレットをメタノール中で撹拌し、クロロホルムをトリトリデカノイン(内部標準として)と共に添加した。混合物を室温において少なくとも1時間または4℃において一晩インキュベートした。クロロホルム層を抽出し、粒状物及び残留水を除去するために無水硫酸ナトリウム(1g)を用いてWhatman濾紙を介して濾過した。有機溶媒を窒素流中40℃において蒸発させた。次いで、ガスクロマトグラフィー分析(GC)のために、抽出した脂質を閉管にメタノール中0.5N 水酸化カリウム(2ml)を添加することにより脂肪酸メチルエステル(FAME)に誘導体化した。サンプルを95〜100℃に30分間加熱し、室温に冷却した。メタノール中14%ボロントリフロリド(約2ml)を添加し、加熱を繰り返した。抽出した脂質混合物を冷却後、水(2ml)及びヘキサン(1ml)を添加して、脂肪酸メチルエステル(FAME)を抽出した。これをGC分析のために使用した。変換率(%)を、生成した生成物を(生成した生成物+添加した基質)の合計で割り、100を掛けることにより算出した。
結果は、ω3−DPAのDHAへの変換及びADAのω6−DPAへの変換を示した。これはΔ4−デサチュラーゼ活性を表している(表2参照)。
Figure 0004173010
特に、これはΔ4−デサチュラーゼ遺伝子をインビボ発現データで初めて立証したものである。4つのクローンの変換率はADAからのω6−DOAの生成に関して3.91〜10.97%であり、ω3−DPAからのDHAの生成に関して10〜36.34%であった。クローンpRTA7について基質25μmの変換率が低下していることからわかるように(36.34%対10.97%)、酵素はω6−DPAよりもむしろDHAの産生においてより活性であると見られる。100μm濃度の各基質では、変換率(表2参照)及び生成した生成物の量(データなし)が低下し、このことからデサチュラーゼステップが基質によりフィードバック制御されることが分かる。導入ω3−DPA(22:5n−3)の量(総脂質の%として)はすべて4つのプラスミドで類似している(下表3参照)。しかしながら、全部の%としての生成量は2.74%(PRTA5)〜8.11%(PRTA7)の範囲で異なる。変換率及び生成率の違いは4つのプラスミドのコード化酵素の配列の違い、よってアミノ酸変異によるのであろう。
Figure 0004173010
このデータから、これらのプラスミドが実際ADAのω6−DPAへの変換よりもω3−DPAのDHAへの変換に対してより好ましい活性を有するΔ4−デサチュラーゼをコードすることが明白に分かる。
(実施例V)
酵母におけるΔ4−デサチュラーゼとマウスエロンガーゼの発現
(最高の変換率を有していた)プラスミドpRTA7及びpRTA8はそれぞれpRAE−84(援用により本明細書に含まれるとする米国特許出願第09/624,670号明細書)由来のマウスエロンガーゼを含むクローンであるpRMELO4と同時形質転換され得る。879塩基対のマウスエロンガーゼ(図11(配列番号22)及び図12(配列番号23)参照)はEcoRI/XhoI部位で酵母発現ベクターpYES2(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)においてEcoRI/XhoI断片としてクローン化され得る。この292アミノ酸のエロンガーゼはPUPA経路の幾つかの延長ステップ、特にAAのADAへのステップ及びEPAのω3−DPAへのステップを触媒する。ADA及びω3−DPAはΔ4−デサチュラーゼの基質である。酵母形質転換体は、Δ4−デサチュラーゼ(pRTA7またはpRTA8)及びpRMELO4(マウスエロンガーゼ)の選択のためにロイシン及びウラシル欠乏最小培地(DOB[−Leu−Ura])を用いて選択され得る。ロイシン及びウラシル欠乏2%ガラクトースを含む最小培地においてpRMELO4及びpRTA7またはpRTA8を含む酵母培養物を増殖、発現させると、外から付加したAAのADAへの延長及びω6−DPAへのΔ4不飽和化が生じ得る。更に、酵母最小培地にEPAを付加すると、図1に示すように、エロンガーゼによるω3−DPAへの延長が生じ得、ω3−DPAはその後Δ4−デサチュラーゼにより不飽和化されてDHAが生成され得る。このことは、AA及びEPAを生成するためにエロンガーゼ及び他のデサチュラーゼを用いて既に立証されており(国際特許出願公開第00/12720号パンフレット)、基質の延長及びその後の不飽和化が酵母や潜在的に他の生物のような生物においてインビボで起こり得ることを示す実験データも提示されている。更に、本発明のデータは、それぞれ前駆体AA及びEPAからω6−DPAまたはDHAのいずれかを生成するためのPUFA生合成経路において別の酵素と共に働くΔ4−デサチュラーゼの能力を立証している。
(実施例VI)
Schizochytrium aggregatum(ATCC 28209)由来のΔ4−デサチュラーゼの同族体
実施例IIと平行して、RNAをSchizochytrium aggregatumS.aggregatum)ATCC 28209から酸フェノール方法により単離した。簡単に説明すると、S.aggregatumのペレットを冷脱イオン水で洗浄し、300rpmで5分間再ペレット化した。ペレットを再懸濁するために約10mlのTBS(10mM トリス−HCl(pH7.5),10mM EDTA及び0.5% SDS)を使用した。次いで、酸フェノール(10ml)を添加し、65℃で1時間インキュベートした。ペレットを氷上で5分間置き、4℃において1000×gで5分間遠心し、水性相を新しい管に移した。水性相に酸フェノール(10ml)を更に添加し、前と同様に混合物を撹拌し、分離した。核酸を含む水性相を新しい管に移した。−70℃において一晩沈降させるために酢酸ナトリウムpH5.3(約1ml)及び氷冷エタノール(25ml)を添加した。翌日、管を4℃において14,000rpmで15分間遠心し、上清をデカントした。ペレットを70%エタノール(10ml)で洗浄し、上記ステップと同様に遠心した。ペレットを乾燥し、RNase非含有脱イオン水(500ul)に再懸濁した。RNAをQiagen RNeasy Maxiキット(カリフォルニア州バレンシアに所在のQiagen)を用いて製造業者のプロトコルに従って更に精製した。
cDNAを、SuperScript Preamplificationシステム(メリーランド州ロックビルに所在のLifeTechnologids)でS.aggregatum由来のRNA(5ug)及びオリゴdTを用いて作成した。S.aggregatumは大量のDHAを生成するので、DHA生成のためにはΔ4−デサチュラーゼが必要であろう。同一実験で、プライマーRO753(配列番号5)及びRO754(配列番号6)を実施例IIと同一反応において使用して、約800塩基対のバンドを得た。前記したように、PCR反応から作成したDNAを1%ゲルにて分離し、除去し、精製し、PCR−ブラントベクター(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)にクローン化した。クローンsaa9及びsaa5から作成したDNA配列は重複しており、配列saa.con(配列番号24及び図13)が生成した。pRTA7とアランインさせたアミノ酸配列(配列番号25及び図14)へのsaa.con DNA配列のオープンリーディングフレームの翻訳を図15に示す。クローンpRTA7由来のΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列は249アミノ酸にわたり翻訳されたsaa.con配列と79.1%同一性を有している。公知のΔ4−デサチュラーゼと高い同一性を有しているために、この配列は多分S.aggregatum由来のΔ4−デサチュラーゼの断片であろう。本実施例から、他の生物からΔ4−デサチュラーゼを単離するためにこの方法を使用し得るという証拠が与えられる。
(実施例VII)
Schizochytrium aggregatum(ATCC 28209)及びThraustochytrium aureum(BICC 7091)由来のΔ4−デサチュラーゼヌクレオチド配列の単離
5’末端及び3’末端を単離するために、実施例VIに示した単離S.aggregatum断片の内部配列に基づいて新しいプライマーを設計した。遺伝子の5プライム末端に対して、RO1240(配列番号26)(5’−CCC TCG ATG ATG TGG TTG ACG ATG AAC−3’)、その後5プライム入れ子プライマーRO1239(配列番号27)(5’−CGG AGC ATG GGG TAG GTG CTG AAG AC−3’)を使用した。3プライム末端に対して、遺伝子の他の末端を単離するための第2反応のためにRO1236(配列番号28)(5’−CCA ACT GCC GTT ACG CCA GCA AGT−3’)、その後3プライム入れ子プライマーRO1237(配列番号29)(5’−CAA GCT CTT CTT CAT CGC CCA CTT TTC G−3’)を使用した。RACE(cDNA末端の迅速増幅)レーディcDNAを反応の標的として使用した。この材料を作成するには、全RNA(約5μg)をDNA標的を作成するための逆転写のためにSuperscript II(商標)酵素(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)及びGeneRacer(商標)キット(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)と共に製造業者の指示に従って使用した。末端を最初に増幅するために、以下の熱サイクルプロトコルをPerkin Elmer 9600において使用した。94℃×2分間でまず溶融した後、94℃×30秒間及び72℃×3分間を1サイクルとして5サイクル、94℃×30秒間、70℃×30秒間及び72℃×3分間を1サイクルとして10サイクル、94℃×30秒間、68℃×30秒間及び72℃×3分間を1サイクルとして10サイクル、最後に72℃×10分間の伸長サイクルを実施した。第1のPCR反応を10pMolのRO1240及び30pMolのGeneRacer(商標)5プライムプライマー(配列番号30)(5’−CGA CTG GAG CAC GAG GAC ACT GA−3’)またはRO1236及びGeneRacer(商標)3プライムプライマー(配列番号31)(5’−GCT GTC AAC GAT ACG CTA CGT AAC G−3’)を用いて実施した。反応物は製造業者の指示に従ってMgSOを含むPlatinum Taq(商標)PCRx(カリフォルニア州パロアルトに所在のClonetch)を用い、最終容量50ul中に1ulのcDNAを含んでいた。1ulの入れ子反応を初期反応物、10pmolの入れ子プライマーRO1239、及び30pmolGeneRacer(商標)入れ子5プライムプライマー(配列番号32)(5’−GGA CAC TGA CAT GGA CTG AAG GAG TA−3’)またはGeneRacer(商標)入れ子3プライムプライマー(配列番号33)(5’−CGC TAC GTA ACG GCA TGA CAG TG−3’)及び入れ子プライマーRO1237を用いて第1反応と同一条件を用いて実施した。PCR産物のアガロースゲル分析は、5プライム反応で約800塩基対及び3プライム反応で約600塩基対のバンドを示した。その後、pCR−ブラント(カリフォルニア州カールズハッドに所在のInvitrogen)にクローン化し、Top10コンピテント細胞(カリフォルニア州カールズハッドに所在のInvitrogen)に形質転換し、配列決定すると、開始コドン及び停止コドンを含むオープンリーディングフレームが明らかとなった。クローニングのために付加した制限部位(それぞれ下線をつけたEcoRI及びHindIII)を有するプライマーRO1241(配列番号34)(5’−GAT ATC GAA TTC ATG ACG GTG GGC GGC GAT GAG G−3’)及びRO1242(配列番号34)(5’−GTA CTT AAG CTT TCA CTT GGA CTT GGG GTG GTC C−3’)を完全長遺伝子を単離するために使用した。上記したように、10pmolのプライマーRO1241及びRO1242を標的としてのcDNA(2ul)、製造業者のプロトコルに従ってMgSOを含むPlatinum Taq(商標)PCRx(カリフォルニア州パロアルトに所在のClonetach)と共に使用した。熱サイクルパラメーターは次の通りであった:まず94℃×2分間の溶融後、94℃×30秒間及び72℃×2分間を1サイクルとして5サイクル、94℃×30秒間及び70℃×2分間を1サイクルとして5サイクル、94℃×30秒間、65℃×30秒間及び68℃×2分間を1サイクルとして20サイクル、その後68℃×10分間の伸長サイクル。反応の大きな産物をQiaQuickゲル精製キット(カリフォルニア州バレンシアに所在のQiagen)を用いて精製し、EcoRI及びHindIIIで切断し、迅速結合キット(インディアナ州インディアナポリスに所在のRoche)を用いてpYX242 EcoRI/HindIII直線化DNAに連結し、pRSA−1と称した。クローンpRSA−1は1530bp(配列番号36,図16)の完全長遺伝子及び509アミノ酸(配列番号37,図17)のオープンリーディングフレームを含んでいた。プラスミドpRSA−1はバージニア州マナサスに所在のBoulevard大学のアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに2002年3月27日に寄託され、PTA−4186の受託番号を受けた。
第2Δ4−デサュラーゼを、実施例IIIに記載されているようにpRTA7(配列番号16)の配列に基づくRO1201(配列番号38)(5’−CGT GTT CGC TGC CTT TGT CGG AAC TTG CAT CC−3’)及びRO1202(配列番号39)(5’−TTG ACA ATA AAC ATG GAG GCG AGG ACC TCT CCG−3’)のプライマーの組合せを用いて単離した部分配列により同定した。ゲノムDNA(gDNA)をThraustochytrium aureum(BICC 7091)(インド国バンガロールに所在のBiocon India Ltd.)から実施例Iに記載されているように作成した。PCR増幅は、単離T7091 gDNA(5μl)、cDNAポリメラーゼ(カリフォルニア州パロアルトに所在のClonetech)(1.0U)及びプライマー(10pmol)を含む100μl容量中で製造業者のプロトコルに従って実施した。Perkin Elmer 9600での熱サイクル条件は次の通りであった:94℃×3分間の後、94℃×30秒間、60℃×30秒間及び72℃×1分間を1サイクルとして35サイクル。PCRの後に、72℃×7分間の伸長サイクルを実施した。600bp断片をゲル精製し、末端をT4DNAポリメラーゼ(メリーランド州ロックビルに所在のLifeTechnologies)を用いて充填し、pCR−ブラントベクター(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen Co.)にクローン化し、組換えプラスミドをTOP10超コンピテント細胞(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)に形質転換した。クローンの配列決定から、pRTA7との高い相同性(196アミノ酸において82.1%)が明らかとなった。
完全長遺伝子を単離するために、全RNAから単離したmRNA及びオリゴdTセルロース樹脂を用いてcDNAライブラリーを構築した。次いで、pBluescript II XRライブラ構築キット(カリフォルニア州ラホヤに所在のStratagene)を用いて二本鎖cDNAを合成し、これをpBluescript II KS(+)ベクターに指向的にクローン化した(5’NotI/3’EcoRI)。T.aureum(BICC 7091)ライブラリーは約1300bpの平均インサートサイズを有するクローンを約1.89×10個含んでいた。
5’配列及び3’配列を増幅するためにプライマーRO1210(配列番号40)(5’−GCT GGT TGG ACT TTG GAC ATG ATT GGA TCC−3’)及びRO1211(配列番号41)(5’−TAC ATT GGC AGG CCA ACC ATG TAG AGA ACG−3’)を設計した。RO1210/RO899(配列番号11)及びRO1211/RO898(配列番号7)を、本実施例においてオリジナル断片を単離するために上記したと同一の条件下でライブラリーからのcDNA(5ul)及びcDNAポリメラーゼ(カリフォルニア州パロアルトに所在のClonetech)を用いて作成した。断片のクローニング及び配列決定後、追加の内部プライマーRO1214(配列番号42)(5’−GGA TTC AAT CAT GTC CAA AGT CCA ACC AGC−3’)及びベクター由来のRO898を用いて遺伝子の5’末端を同定した。反応物(50μl)中に、各プライマー(10pmol)、標的としてのライブラリーDNA(5ul)及びMgSOを含むPlatinum Taq89PCRx(カリフォルニア州パロアルトに所在のClonetech)を製造業者のプロトコルに従って使用した。サイクルプロトコルは次の通りであった:まず94℃×5分間の溶融後、94℃×45秒間、55℃×30秒間及び68℃×2分間を1サイクルとして35サイクル、その後72℃×7分間の伸長サイクル。
T.aureuem(BICC 7091)由来の完全長Δ4−デサチュラーゼを、クローニング目的で加えた制限部位EcoRI及びXhoI(下線)を含む5’プライマーRO1233(配列番号43)(5’−TCT GAT GAA TTC ATG ACG GCC GGA TTT GAA GAA G−3’)及び3’プライマーRO1224(配列番号44)(5’−GTC TAG CTC GAG TTA GTT CTT GTC CCA GGC AGG CA−3’)を用いて単離した。反応物(50μl)中に、各プライマー(10pmol)、標的としてのライブラリーDNA(5ul)、製造業者のプロトコルに従ってMgSOを含むPlatinum Taq89PCRx(カリフォルニア州パロアルトに所在のClonetech)を使用した。サイクルプロトコルは次の通りであった:まず94℃×5分間の溶融後、94℃×45秒間、55℃×30秒間及び68℃×2分間を1サイクルとして35サイクル、その後72℃×7分間の伸長サイクル。1つのバンドがアガロースゲルで分離され、精製し、EcoRI及びXhoIで切断し、同一酵素で直線化したpYX242に結合した。pRTA11と称される完全長クローンの配列分析(図18)(配列番号45)から、513アミノ酸のタンパク質(図19)(配列番号46)をコードする1542塩基対のオープンリーディングフレームが明らかとなった。プラスミドpRTA11はバージニア州マナサスに所在のBoulevard大学のアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに2002年3月27日に寄託され、PTA−4187の受託番号を受けた。
(実施例VIII)
酵母における推定Δ4−デサチュラーゼpRSA1及びpRTA11の発現
両プラスミドをコンピテントなSaccharomyces cerevisiae菌株334に形質転換し、50μMのADAまたはω3−DPAと一緒に実施例IVに記載されているように増殖させた。表4に示すように、334(pRSA1)または(pRTA11)をADAまたはω3−DPAと一緒に増殖させたときにはΔ4−不飽和化の生成物であるω6−DPA及びDHAが生成された。
Figure 0004173010
基質の生成物への変換率%を表5に記載されているように計算すると、より高い変換率の点で好ましい基質はω3−DPAであり、これはDHAを生成する。このデータから、上記プラスミドもΔ4−デサチュラーゼをコードすることが明らかである。
Figure 0004173010
(実施例IX)
酵母におけるΔ4−デサチュラーゼ及びマウスエロンガーゼの同時発現
実施例Vに記載されているように、T.aureum(ATCC 34304)Δ4−デサチュラーゼを(プラスミドpRAE84からpYES2に再クローン化した)マウスエロンガーゼpRMELO4と共に同時形質転換した。
表6に、10μMの基質EPA(20:5n−3)を添加したとき、エロンガーゼはEPAに2つの炭素を付加してω3−DPAを生成することができ、デサチュラーゼはω3−DPAをDHAに変換させた。対照の形質転換334(pYX242/pYES2)ではDHAは生成しなかった。対照では少量のω3−DPAが見られたが、これは添加した基質EPAの汚染物質であった。よって、T.aureumΔ4−デサチュラーゼは異種発現系において生成物を生成し得たが、これは所望のPUFAを生成するためのPUFA生合成経路からの別の異種酵素(マウスエロンガーゼ)の生成物であった。このことから、Δ4−デサチュラーゼは実際酵母のような異種発現系においてPUFA経路中他の異種酵素と一緒に働き得ることが示される。
Figure 0004173010
(実施例X)
藻類Isochrysis galbana(CCMP 1323)からの新規デサチュラーゼ遺伝子の単離
藻類Isochrysis galbanaI.galbana)(CCMP 1323)の脂肪酸組成を調査して、この生物から産生されるポリ不飽和脂肪酸を調べた。この藻類は大量のω3−ドコサペンタエン酸(ω3−DPA,22:5n−3)及びドコサヘキサエン酸(DHAm22:6n−3)を含めた長鎖PUFAを示した。実際、DHAは総脂質の19%を占める高量で存在していた。よって、I.galbanaはω3−DPAをDHAに変換し得るΔ4−デサチュラーゼを有していると予想された。従って、目的はI.galbanaから予測Δ4−デサチュラーゼを単離し、別の宿主での発現により酵素の機能性を証明することであった。
I.galbanaの凍結ペレットをメイン州ウェスト・ブースベイに所在のProvasoli−Guillard国立海水植物プランクトン培養センター(Provasoli-Guillard National Center for Cultuer of Marine Phytoplankton;CCMP)から入手した。前記ペレットを液体窒素中で粉砕し、全RNAをI.galbanaからQiagen RNase Maxiキット(Qiagen)を用いて製造業者の指示に従って抽出した。この全RNAからmRNAをオリゴdTセルロース樹脂を用いて単離した後、これをpBluescript II XRライブラリー構築キット(カリフォルニア州ラホーラに所在のStratagene)を用いてcDNAライブラリーを構築するために使用した。こうして構築したcDNAをpBluescript II KS(+)ベクターに指向的にクローン化した。I.galbanaライブラリーは約1300bpの平均インサートサイズを有するクローンを約9.4×10個/μl含んでいた。このライブラリーからの2000個の一次クローンをM13前進プライマー(配列番号47)(5’−AGG GGA TAA CAA TTT CAC ACA GG−3’)を用いて5’末端から配列決定した。配列決定はABI BigDye配列決定キット(カリフォルニア州に所在のApplied Biosystems)及びMegaBase Capillary DNAシーケンサー(ニュージャージー州ピスカタウェーに所在のAmersham biosciences)を用いて実施した。
“iso25−A09”と称されるこの新規Δ4−デサチュラーゼの3’末端を含む647bpクローンを2000ライブラリークローンの配列決定から得た。この断片は他の公知のΔ5及びΔ6デサチュラーゼと〜30%のアミノ酸配列同一性を有していた。この断片は遺伝子の停止コドンを含んでいなかったので、この遺伝子の3’末端を含む別のクローンを、cDNAライブラリー(鋳型)を3’−末端ベクタープライマーRO899(配列番号11)及びRO1270(配列番号48)(5’−CAC CTG GCT CGA GTC GAC GAT GAT GG−3’)を用いてPCR増幅することにより得た。PCR増幅はPlatinum Taq(HF)DNAポリメラーゼ(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)を用いて実施した。増幅は、1μlのcDNAライブラリー連結混合物、20mM トリス−Cl(pH8.4),50mM KCl(最終濃度),200μM 各デオキシリボヌクレオチドトリホスフェート,10pmolの各プライマー,1.5mM MgSO及び0.5μlのPlatinum Taq(HF)DNAポリメラーゼを含有するPCR緩衝液を含む総量50μl中で実施した。増幅はPerkin Elmer 9600装置を用いて次のように実施した:94℃×2分間の溶融後、94℃×30秒間及び72℃×3分間を1サイクルとして5サイクル、94℃×30秒間、70℃×30秒間及び72℃×3分間を1サイクルとして10サイクル、94℃×30秒間、68℃×30秒間及び72℃×3分間を1サイクルとして20サイクル、最後に72℃×10分間の伸長サイクル。この増幅から、ライブラリー中の低量のこの遺伝子に相当するバンドは観察できなかった。よって、このPCR反応物(2μl)を、上記と同じPCR成分下でのPlatinum Taq (HF)DNAポリメラーゼを用いる第2PCR反応のための鋳型として使用した。しかしながら、今回の増幅は以下のように実施した:94℃×3分間の変性後、94℃×45秒間、55℃×30秒間及び68℃×2分間を1サイクルとして30サイクル。反応を4℃で停止した。こうして670bp PCRバンドを得、これをゲル精製し、PCR−ブラントベクター(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)にクローン化した。組換えプラスミドをTOP10超コンピテント細胞(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)に形質転換し、クローンを配列決定し、分析した。こうして得たクローン“iso25−A09−6”及び“iso25−A09−1”はTAA停止コドン及びポリA尾部と共に遺伝子の3’末端を含んでいた。このクローンはオリジナル“iso25−A09”断片と重複していた。
この遺伝子の5’末端を単離するために、RACE(cDNA末端の迅速増幅)レディcDNAを反応のための標的として使用した。この材料を作成すべく、全RNA(約5μg)をGeneRacer(商標)キット(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)及びSuperscript II(商標)酵素(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)を製造業者の指示に従って用いて逆転写して、cDNA標的を作成した。次いで、このcDNAを、30pmolのGeneRacer(商標)5’プライマー(配列番号30)(5’−CGA CTG GAG CAC GAG GAC ACT GA−3’)及び10pmolの以下の遺伝子特異的プライマーのいずれか1つ
Figure 0004173010
を含むPCR反応の鋳型として使用した。PCR増幅は、RACE−cDNA(1μl)、20mM トリス−Cl(pH8.4),50mM KCl(最終濃度),200μM 各デオキシリボ核酸トリホスフェート,1.5mM MgSO及びPlatinum Taq DNAポリメラーゼ(0.5μl)を含有するPCR緩衝液を含む総量50μl中でPlatinum Taq DNAポリメラーゼ(カリフォルニア州カールズバッドに所在のInvitrogen)を用いて実施した。増幅はPerkin Elmer 9600装置を用いて以下のように実施した:まず94℃×2分間の溶融後、94℃×30秒間及び72℃×3分間を1サイクルとして5サイクル、94℃×30秒間、70℃×30秒間及び72℃×3分間を1サイクルとして10サイクル、94℃×30秒間、68℃×30秒間及び72℃×3分間を1サイクルとして20サイクル、その後72℃×10分間の伸長サイクル。プライマーの組合せのすべてからバンドが生じ、このバンドをゲル精製し、T4−DNAポリメラーゼで充填し、PCR−ブラントベクターにクローン化し、TOP10超コンピテント細胞に形質転換した。“iso25−A09−33−5”、“iso25−A09−31−3”、“iso25−A09−30−1”及び“iso25−A09−32−3”のような上記クローンの配列決定から、この遺伝子の5’末端が“ATG”開始部位、シトクロムb5ドメイン及び2つのヒスチジンボックスを含むことが分かった。これらのクローンは相互に重複しており、第3のヒスチジンボックスを含むオリジナル“iso25−A09”断片とも重複していた。
この遺伝子の完全長を単離するために、ゲノムDNA及び(RACEから)得られたcDNAを以下のプライマーを用いるPCR反応において鋳型として使用した。
Figure 0004173010
(この前進プライマーは酵母発現ベクターpYX242にクローン化するのに適したEcoRI部位(下線)及び“ATG”開始部位(太字)を含んでいた)。
Figure 0004173010
(この逆プライマーはpYX242にクローン化するのに適したHindIII部位(下線)及び“TAA”停止部位(太字)を含んでいた)。PCR増幅は、RACE−cDNA(1μl)またはゲノムDNA(2μl)、40mM Tricine−KOH(pH9.2),15mM KOAc(最終濃度),3.5mM Mg(OAc),5% DMSO,3.75μg/mlのBSA,200μM 各デオキシリボ核酸トリホスフェート,1M GC−メルト及びAdvamtage−GC cDNAポリメラーゼ(1μl)を含有するPCR緩衝液を含む容量50μl中でAdvanced−GC cDNAポリメラーゼ(カリフォルニア州パロアルトに所在のClonetech)を用いて実施した。熱サイクルプロトコルは94℃×1分間の初期変性、94℃×30秒間の変性及び68℃×3分間のアニーリングを1サイクルとして30サイクル、68℃×5分間の最終伸長及び最後に4℃での停止を含めた。
〜1.35kbバンドを得、これをゲル精製し、制限酵素EcoRI/HindIIIを用いて2時間消化し、QiaQuick PCR精製キット(カリフォルニア州バレンシアに所在のQiagen)を用いて洗浄し、予めEcoRI/HindIIIで消化したpYX242酵母発現ベクター(ウィスコンシン州マジソンに所在のNovagen)にクローン化した。この構築物は標識pRIG6であり、RACE誘導cDNAから単離した“iso25−A09”完全長遺伝子及び及びpYX242ベクターから構成されていた。これを発現研究のために酵母SC334に形質転換した。
pRIG6中に存在する“iso25−A09”の完全長遺伝子は1302bp長(配列番号54)(図20)であり、433アミノ酸(配列番号55)(図21)のタンパク質をコードした。この遺伝子の推定タンパク質配列のtFastA検索により、該タンパク質がI.galbana由来のΔ5−デサチュラーゼ(援用により本明細書に含まれるとする米国特許出願第10/054,334号明細書)と30.6%同一性を有していることが分かった。また。この遺伝子の推定タンパク質はThraustochytrium aureum(ATCC 34304)由来のΔ4−デサチュラーゼに対して30.8%同一であった(図22)。更に、この遺伝子のDNA配列はT.aureum(ATCC 34304)Δ4−デサチュラーゼをコードするヌクレオチド配列に対して42.37%の配列同一性、S.aggregatum(ATCC 28209)Δ4−デサチュラーゼをコードするヌクレオチド配列に対して43%の同一性及びT.aureum(BICC 7091)Δ4−デサチュラーゼ配列をコードするヌクレオチド配列に対して39.7%の同一性を示すことが判明した。Δ5−及びΔ6−デサチュラーゼのようなすべての前端不飽和化酵素(front-end desaturating enzyme)遺伝子のように、この遺伝子はその配列の5’末端内にシトクロムb5ドメインを含んでいる。このシトクロムb5は不飽和化のための即時電子ドナーとして機能すると考えられ、NADH依存不飽和化を含めた多数の酸化−還元反応において機能している。この遺伝子はまた、すべて膜結合デサチュラーゼ中に存在する3つのヒスチジン−リッチモチーフを有していた。これらは、Nos.153〜158(HMGGH)(配列番号71)、Nos.188〜193(HNKHH)(配列番号72)及びNos.347〜352(QIEHH)(配列番号73)に存在している。これらのヒスチジン−リッチボックスは酵素活性部位でジ鉄−オキソ構造を配位すると考えられ、酵素活性のために必要である。これらの特徴は、この遺伝子産物がジ鉄−オキソタンパク質(3)の膜結合デサチュラーゼ/ヒドロキシラーゼ類のメンバーであり且つ前端不飽和化酵素であることと一致している。この遺伝子のG+C含量は64.2%である。
(実施例XI)
酵母におけるIsochrysis galbana(CCMP 1323)由来の新規デサチュラーゼであるpRIG6の発現
基質特異性及びI.galbama由来の新規デサチュラーゼにより触媒される反応の種類を調べるために、pRIG6構築物を下記するようにSaccharomyces cerevisiae(SC334)において異種発現させた。S.cerevisiaeはオレイン酸(OA,18:1n−9)以外の脂肪酸を合成できないので、OA以外の基質に対する酵素活性を測定するために使用するのに理想的である。なぜならば、バックグラウンド酵素活性は検出されないからである。よって、基質は宿主に対して外から供給され、細胞に吸収され、形質転換遺伝子の発現タンパク質により作用され得る。
pYX242にクローン化したI.galbana由来の完全長“iso−A09“デサチュラーゼから構成されるクローンpRIG6をアルカリ−カチオン酵母形質転換キット(カリフォルニア州ビスタに所在のBIO 101)を用いてSaccharomyces cerevisiae(SC334)に形質転換した。プラスミドpRIG6はバージニア州マナサスに所在のBoulevard大学のアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに2000年4月5日に寄託され、PTA−4209の受託番号を受けた。形質転換体をロイシン欠乏培地(DOB[−Leu])においてロイシン栄養要求性について選択した。前記クローンの特定デサチュラーゼ活性を検出するために、形質転換体を50μMの以下にリストした特定脂肪酸基質の存在下で増殖させた:
a.リノール酸(LA,18:2n−6);α−リノレン酸(ALA,18:3n−3)への変換はΔ15−デサチュラーゼ活性を示し、γ−リノレン酸への変換はΔ6−デサチュラーゼ活性を示す。
b.ジホモ−リノレン酸(20:3n−6);エイコサテトラエン酸(ETA,20:4n−3)への変換はΔ17デサチュラーゼ活性を示し、アラキドン酸(ARA,20:4n−6)への変換はΔ5デサチュラーゼ活性を示す。
c.ω6−エイコサジエン酸(20:2n−6);ジホモ−γ−リノレン酸(20:3n−6)への変換はΔ8−デサチュラーゼを示す。
d.アドレン酸(22:4n−6);ω6−ドコサペンタエン酸(22:5n−6)への変換はΔ4−デサチュラーゼ活性を示す。
e.ω3−ドコサペンタエン酸(22:5n−3);ドコサヘキサエン酸(22:6n−3)への変換はΔ4−デサチュラーゼ活性を示す。
ネガティブ対照菌株はpYX242ベクターを形質転換したS.cereviseaeであり、これらの培養物を同時に増殖し、分析した。
培養物を激しく(250rpm)撹拌し、50μM(最終濃度)の各種基質の存在下で24℃において48時間増殖させた(表7)。細胞を遠心沈殿し、蒸留水で1回洗浄し、ペレットをメタノール中で撹拌した。クロロホルムをトリデカノイン(内部標準として)と共に添加した。これらの混合物を室温において少なくとも1時間または4℃において一晩インキュベートした。クロロホルム層を抽出し、Whatman濾紙を介して無水硫酸ナトリウム(1g)を用いて濾過して、沈殿及び残留水を除去した。有機溶媒を窒素流下40℃において蒸発させた。次いで、抽出した脂質をガスクロマトグラフィー分析のために閉鎖管にメタノール中0.5N 水酸化カリウム(2ml)を添加することにより脂肪酸メチルエステル(FAME)に誘導体化した。サンプルを95〜100℃に30分間加熱し、室温に冷却した。メタノール中14% ボロントリフロリド(約2ml)を添加し、加熱を繰り返した。抽出した脂質混合物を冷却した後、水(2ml)及びヘキサン(1ml)を添加してFAMEを抽出し、これをGC分析に使用した。変換率%を式:
Figure 0004173010
を用いて算出した。
表7は、酵母において発現させた新規デサチュラーゼの基質特異性を示す。ここで、発現pRIG6クローンはω3−ドコサペンタエン酸(22:5n−3)の15.3%をドコサヘキサエン酸(22:5n−3)に変換させ得、このことから前記遺伝子がΔ4−デサチュラーゼであったことが分かる。更に、この酵素はアドレン酸(22:4n−3)の11%をω6−ドコサペンタエン酸(22:5n−6)に変換させ得、このこともΔ4−ドサュラーゼ活性を示していた。
脂肪酸は酵母から抽出した総脂質の%として表される。GC/MSを生成物を同定するために使用した。これらの条件下で、クローンは他のデサチュラーゼ活性を示さなかった。このことから、単離した遺伝子が新規Δ4−デサチュラーゼ遺伝子であることが確認された。ベクターを単独で使用したときにはバックグラウンド基質変換は検出されなかった。このデータから、この新規Δ−デサチュラーゼは異種系において発現され得、よってDHAを含有するトランスジェニック油の生成において有用であることが分かる。
Figure 0004173010
括弧内の数字は酵母由来の総脂質の%として脂肪酸を示す。
略号:
LA=リノール酸(18:2n−6)、
GLA=γ−リノレン酸(18:3n−6)、
DGLA=ジホモ−γ−リノレン酸(20:3n−6)、
AA=アラキドン酸(20:4n−6)、
ω6−EDA=ω−6エイコサジエン酸(20:2n−6)、
ADA=アドレン酸(22:4n−6)、
ω3−DPA=ω−3ドコサペンタエン酸(22:5n−6)、
ω6−DPA=ω−6ドコサペンタエン酸(22:5n−3)、
DHA=ドコサヘキサエン酸(22:6n−3)。
栄養組成物
詳細説明に記載されているPUFAは各種栄養サプリメント、乳児用製剤、栄養代用品及び他の栄養溶液中に使用され得る。
I.乳児用製剤
A.Isomil(登録商標)鉄入り調製豆乳:
使用:牛乳に対してアレルギーまたは感受性を有する乳幼児及び成人に対する飲料として。ラクトースが禁忌な疾患、すなわちラクターゼ欠乏、ラクトース不耐性及びガラクトース血症を有する患者に対する栄養補給。
特徴:牛乳タンパク質アレルギーまたは感受性の症状を避けるために大豆タンパク質単離物;ラクトース関連下痢を避けるためにラクトースを含まない製剤;浸透性下痢の危険を減らすために低オスモル濃度(240mOs/kg水);炭水化物吸収を高め、ダメージを受けている腸の吸収能力を超える危険を減らすように設計された2つの炭水化物(コーンシロップ及びスクロース);鉄欠乏の予防を助けるために1.8mg/100calの鉄(硫酸第一鉄として);推奨レベルのビタミン及びミネラル;推奨レベルの必須脂肪酸を与えるために植物油;乳白色でミルクに似たコンシステンシー及び気持ちのよい香り。
成分:(Pareve)水85%、コーンシロップ4.9%、糖(スクロース)2.6%、大豆油2.1%、大豆タンパク質単離物1.9%、ヤシ油1.4%、クエン酸カルシウム1.5%、第三リン酸カルシウム0.11%、クエン酸カリウム、第一リン酸カリウム、塩化カリウム、モノ−及びジグリセリド、大豆レシチン、カラゲナン、アスコルビン酸、L−メチオニン、塩化マグネシウム、第二リン酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化コリン、タウリン、硫酸第一鉄、m−イノシトール、α−トコフェリルアセテート、硫酸亜鉛、L−カルニチン、ニコチンアミド、パントテン酸カルシウム、硫酸第二銅、ビタミンAパルミテート、塩酸チアミン、リボフラビン、ピリドキシン塩酸塩、葉酸、硫酸マンガン、ヨウ化カリウム、フィロキノン、ビオチン、亜セレン酸ナトリウム、ビタミンD3及びシアノコバラミン。
B.下痢のためのIsomil(登録商標) DF調製豆乳:
使用:小児及び幼児における下痢の食事管理のための短期間栄養補給として。
特徴:特に下痢管理のために大豆繊維由来の食物繊維を追加添加するための主乳児用調製乳;臨床的に小児が中程度乃至重篤な下痢を起こしている間のゆるい水様便の期間を減らすことが判明している;乳児の栄養要求量を満たすために栄養的に完全である;L−メチオニンを添加した大豆タンパク質単離物はすべての必須アミノ酸についての乳児の要求量を満たすかまたは越える;ラクトース関連下痢を避けるためにラクトース非含有製剤;浸透性下痢の危険を減らすために低オスモル濃度(240mOsm/kg水);炭水化物吸収を高め、ダメージを受けている腸の吸収能力を超える危険を減らすように設計された2つの炭水化物(コーンシロップ及びスクロース);アメリカ小児科アカデミーの栄養委員会(Committee on Nutrition of the American Academy of Pediatrics)が推奨し、Infant Formula Actが要求しているビタミン及びミネラルレベルを満たすかまたは越える;鉄欠乏の予防を助けるために1.8mg/100calの鉄(硫酸第一鉄として);推奨レベルの必須脂肪酸を与えるために植物油。
成分:(Pareve)水86%、コーンシロップ4.8%、糖(スクロース)2.5%、大豆油2.1%、大豆タンパク質単離物2.0%、ヤシ油1.4%、大豆繊維0.77%、クエン酸カルシウム0.12%、第三リン酸カルシウム0.11%、クエン酸カリウム0.10%、塩化カリウム、第一リン酸カリウム、モノ−及びジグリセリド、大豆レシチン、カラゲナン、塩化マグネシウム、アスコルビン酸、L−メチオニン、第二リン酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化コリン、タウリン、硫酸第一鉄、m−イノシトール、α−トコフェリルアセテート、硫酸亜鉛、L−カルニチン、ニコチンアミド、パントテン酸カルシウム、硫酸第二銅、ビタミンAパルミテート、塩酸チアミン、リボフラビン、ピリドキシン塩酸塩、葉酸、硫酸マンガン、ヨウ化カリウム、フィロキノン、ビオチン、亜セレン酸ナトリウム、ビタミンD3及びシアノコバラミン。
C.Isomil(登録商標) SF スクロース非含有の鉄入り調製豆乳:
使用:牛乳タンパク質に対してアレルギーまたは感受性またはスクロースに対して不耐性を有する乳幼児及び成人に対する飲料として。ラクトース及びスクロースが禁忌な疾患を有する患者に対する栄養補給。
特徴:牛乳タンパク質アレルギーまたは感受性の症状を避けるために大豆タンパク質単離物;ラクトース関連下痢を避けるためにラクトースを含まない処方(炭水化物ソースはPolycose(登録商標) Glucose Polymerである);スクロースに耐性できない患者のためにスクロースを含まない;浸透性下痢の危険を減らすために低オスモル濃度(180mOsm/kg水);鉄欠乏の予防を助けるために1.8mg/100calの鉄(硫酸第一鉄として);推奨レベルのビタミン及びミネラル;推奨レベルの必須脂肪酸を与えるために植物油;乳白色でミルクに似たコンシステンシー及び気持ちのよい臭い。
成分:(Pareve)水75%、水解コーンスターチ11.8%、大豆油4.1%、大豆タンパク質単離物4.1%、ヤシ油2.8%、改質コーンスターチ1.0%、第三リン酸カルシウム0.38%、クエン酸カリウム0.17%、塩化カリウム0.13%、モノ−及びジグリセリド、大豆レシチン、塩化マグネシウム、アスコルビン酸、L−メチオニン、炭酸カルシウム、塩化ナトリウム、塩化コリン、カラゲナン、タウリン、硫酸第一鉄、m−イノシトール、α−トコフェリルアセテート、硫酸亜鉛、L−カルニチン、ニコチンアミド、パントテン酸カルシウム、硫酸第二銅、ビタミンAパルミテート、塩酸チアミン、リボフラビン、ピリドキシン塩酸塩、葉酸、硫酸マンガン、ヨウ化カリウム、フィロキノン、ビオチン、亜セレン酸ナトリウム、ビタミンD3及びシアノコバラミン。
D.Isomil(登録商標)鉄入り調製豆乳,用時栄養補給される,20Cal/fl oz:
使用:大豆栄養補給が所望されるとき。
成分:(Pareve)水85%、コーンシロップ3.6%、糖(スクロース)2.6%、大豆油2.1%、大豆タンパク質単離物1.9%、ヤシ油1.4%、クエン酸カルシウム0.15%、第三リン酸カルシウム0.11%、クエン酸カリウム、第一リン酸カリウム、塩化カリウム、モノ−及びジグリセリド、大豆レシチン、カラゲナン、アスコルビン酸、L−メチオニン、塩化マグネシウム、第二リン酸カリウム、塩化ナトリウム、タウリン、硫酸第一鉄、m−イノシトール、α−トコフェリルアセテート、硫酸亜鉛、L−カルニチン、ニコチンアミド、パントテン酸カルシウム、硫酸第二銅、ビタミンAパルミテート、塩酸チアミン、リボフラビン、ピリドキシン塩酸塩、葉酸、硫酸マンガン、ヨウ化カリウム、フィロキノン、ビオチン、亜セレン酸ナトリウム、ビタミンD3及びシアノコバラミン。
E.Similac(登録商標)乳児用調製乳:
使用:乳児用調製乳が必要な時;1才前に母乳の断乳を決断するとき、母乳への補充が必要なとき、または母乳を与えていないときの日常的な栄養補給として。
特徴:良好な成長のために適切な品質及び量のタンパク質;ミルクに関連する腸出血ロスの危険を減らすために熱変性;容易に吸収される必須リノール酸を与える(二重ホモジナイズした)植物油のブレンド由来の脂肪;母乳に類似の比率のラクトースとしての炭水化物;発達中の臓器に対するストレスを最小限とするために低腎溶質負荷(renal solute load);粉末、濃縮液体及び用時栄養補給形態。
成分:(−D)水、脱脂乳、ラクトース、大豆油、ヤシ油、モノ−及びジグリセリド、大豆レシチン、アスコルビン酸、カラゲナン、塩化コリン、タウリン、m−イノシトール、α−トコフェリルアセテート、硫酸亜鉛、ニコチンアミド、硫酸第一鉄、パントテン酸カルシウム、硫酸第二銅、ビタミンAパルミテート、塩酸チアミン、リボフラビン、ピリドキシン塩酸塩、葉酸、硫酸マンガン、フィロキノン、ビオチン、亜セレン酸ナトリウム、ビタミンD3及びシアノコバラミン。
F.未熟児用Similac(登録商標) NeoCare鉄入り調製乳:
使用:未熟児の退院後の特殊栄養要求量のため。Similac NeoCareは巻き返し成長を促進し、発達をサポートするために必要な追加のカロリー、タンパク質、ビタミン及びミネラルを未熟児に与えるように開発された栄養的に完全な調製乳である。
特徴:カロリー及びビタミン補給のための必要量を減らす。従来の調製乳(20Cal/fz oz)よりも高カロリー(22Cal/fz oz);未熟児の特殊な消化要求量を満たすのを助けるために中鎖トリグリセリド(MCToil)を含む高吸収脂肪ブレンド;栄養サポートを開始する入院を延長するために100カロリーあたり高レベルのタンパク質、ビタミン及びミネラル;改善された骨鉱化作用のためにより多くのカルシウム及びリン。
成分:−D コーンシロップ固体、脱脂乳、ラクトース、ホエータンパク質濃縮物、大豆油、高オレフィンサフラワー油、分画化ヤシ油(中鎖トリグリセリド)、ヤシ油、クエン酸カリウム、第三リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、アスコルビン酸、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、タウリン、硫酸第一鉄、m−イノシトール、塩化コリン、パルミチン酸アスコルビル、L−カルニチン、α−トコフェリルアセテート、硫酸亜鉛、ニコチンアミド、混合トコフェロール、クエン酸ナトリウム、パントテン酸カルシウム、硫酸第二銅、塩酸チアミン、ビタミンAパルミテート、β−カロテン、リボフラビン、ピリドキシン塩酸塩、葉酸、硫酸マンガン、フィロキノン、ビオチン、亜セレン酸ナトリウム、ビタミンD3及びシアノコバラミン。
G.Similac Natural Care低鉄含量の母乳強化剤,用時使用される,24Cal/fl oz:
使用:低出生時体重乳児に対して人乳と混合するかまたは人乳と一緒に供給するように設計。
成分:−D 水、脱脂乳、水解コーンスターチ、ラクトース、分画化ヤシ油(中鎖トリグリセリド)、ホエータンパク質濃縮物、大豆油、ヤシ油、第三リン酸カルシウム、クエン酸カリウム、塩化マグネシウム、クエン酸ナトリウム、アスコルビン酸、炭酸カルシウム、モノ−及びジグリセリド、大豆レシチン、カラゲナン、塩化コリン、m−イノシトール、タウリン、ニコチンアミド、L−カルニチン、α−トコフェリルアセテート、硫酸亜鉛、塩化カリウム、パントテン酸カルシウム、硫酸第一鉄、硫酸第二銅、リボフラビン、ビタミンAパルミテート、塩酸チアミン、ピリドキシン塩酸塩、ビオチン、葉酸、硫酸マンガン、フィロキノン、ビタミンD3、亜セレン酸ナトリウム及びシアノコバラミン。
本発明の各種PUFAは上記した乳児用調製乳及び当業界で公知の他の乳児用調製乳に置換及び/または添加され得る。
II.栄養製剤
A.ENSURE(登録商標):
使用:ENSUREは、代用食品として食事と一緒または食事の間に適量使用される経口栄養サプリメントとして主に設計された低残分液体食である。ENSUREは、ラクトースもグルテンも含まず、低コレステロール食を含めた調整食中に使用するのに適している。主として経口サプリメントであるが、経管栄養補給することもできる。
患者の条件:調整食を用いている患者;栄養的に危険な状態の高齢患者;不随意な体重減少を伴う患者;病気または手術からの回復期の患者;低残分食を必要とする患者。
成分:−D 水、糖(スクロース)、マルトデキストリン(コーン)、カゼイン酸カルシウム及びナトリウム、高オレインサフラワー油、大豆タンパク質単離物、大豆油、カノラ油、クエン酸カリウム、第三リン酸カルシウム、クエン酸ナトリウム、塩化マグネシウム、第二リン酸マグネシウム、人工香料、塩化ナトリウム、大豆レシチン、塩化コリン、アスコルビン酸、カラゲナン、硫酸亜鉛、硫酸第一鉄、α−トコフェリルアセテート、ゲランガム、ニコチンアミド、パントテン酸カルシウム、硫酸マンガン、硫酸第二銅、ビタミンAパルミテート、塩酸チアミン、ピリドキシン塩酸塩、リボフラビン、葉酸、モリブデン酸ナトリウム、塩化クロム、ビオチン、ヨウ化カリウム、セレン酸ナトリウム。
B.ENSURE(登録商標) BARS:
使用:ENSURE BARSは食事の間または食事と一緒に栄養補給の目的で使用される完全にバランスの取れた栄養物である。栄養分が高く、おいしく、他のスナックの代用品である。ENSURE BARSは<1g/バーのラクトースを含み、チョコレートファッジブラウニーフレバーはグルテンを含まない(ハニーグラハムクランチフレバーはグルテンを含む)。
患者の条件:過剰のカロリー、タンパク質、ビタミン及びミネラルを必要とする患者;十分なカロリー及び栄養分を摂取しない患者に対して特に有用;咀嚼及びえん下ができる患者;ピーナッツアレルギーやナッツに対してアレルギーを有する患者には使用不可。
成分:ハニーグラハムクランチ――高フルクトーンコーンシロップ、大豆タンパク質単離物、ブラウンシュガー、蜂蜜、マルトデキストリン(コーン)、クリスプライス[(粉砕したコメ)、糖(スクロース)、塩(塩化ナトリウム)及び麦芽]、オート麦ふすま、部分水素化綿実油及び大豆油、大豆ポリサッカライド、グリセリン、ホエータンパク質濃縮物、ポリデキストロース、フルクトース、カゼイン酸カルシウム、ココア粉末、人工フレーバー、カノラ油、高オレインサフラワー油、脱脂粉乳、ホエー粉末、大豆レシチン及びコーン油。ナッツ加工施設で製造。
ビタミン及びミネラル:第三リン酸カルシウム、第二リン酸カリウム、酸化マグネシウム、塩(塩化ナトリウム)、塩化カリウム、アスコルビン酸、o−リン酸第二鉄、α−トコフェニルアセテート、ニコチンアミド、酸化亜鉛、パントテン酸カルシウム、グルコン酸銅、硫酸マンガン、リボフラビン、β−カロテン、ピリドキシン塩酸塩、モノ硝酸チアミン、葉酸、ビオチン、塩化クロム、ヨウ化カリウム、セレン酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウム、フィロキノン、ビタミンD3及びシアノコバラミン。
タンパク質:ハニーグラハムクランチ――タンパク質ソースは74%の大豆タンパク質単離物及び26%の乳タンパク質の混合物である。
脂肪:ハニーグラハムクランチ――脂肪ソースは部分水素化綿実油及び大豆油76%、カノラ油8%、高オレインサフラワー油8%、コーン油4%及び大豆レシチン4%の混合物である。
炭水化物:ハニーグラハムクランチ――炭水化物ソースは高フルクトースコーンシロップ24%、ブラウンシュガー21%、マルトデキストリン12%、蜂蜜11%、クリスプライス9%、グリセリン9%、大豆ポリサッカライド7%及びオート麦ふすま7%の混合物である。
C.ENSURE(登録商標) HIGH PROTEIN:
使用:ENSURE HIGH PROTEINは、食事にカロリー、タンパク質、ビタミン及びミネラルを追加する必要がある患者に対して設計された濃厚な高タンパク質液体食である。代用食品として食事と一緒にまたは食事の間に適量経口栄養サプリメントとして使用され得る。ENSURE HIGH PROTEINはラクトロスもグルコースも含まず、通常の手術または股関節骨折からの回復期の患者及び圧迫潰瘍の危険のある患者が使用するのに適している。
患者の条件:カロリー、タンパク質、ビタミン及びミネラルを追加する必要がある患者、例えば通常の手術または股関節骨折からの回復期の患者;圧迫潰瘍の危険のある患者;及び低コレステロール食を使用している患者。
特徴:飽和脂肪が少ない;一人分あたり6gの総脂肪及び<5mgのコレステロール;リッチでクリーミーな味;タンパク質、カルシウム、及び他の必須アミノ酸及びミネラルの優れたソース;低コレステロール食;ラクトースを含まず、簡単に消化。
成分:
バニラシュプリーム:−D 水、糖(スクロース)、マルトデキストリン(コーン)、カゼイン酸カルシウム及びナトリウム、高オレインサフラワー油、大豆タンパク質単離物、大豆油、カノラ油、クエン酸カリウム、第三リン酸カルシウム、クエン酸ナトリウム、塩化マグネシウム、第二リン酸マグネシウム、人工フレーバー、塩化ナトリウム、大豆レシチン、塩化コリン、アスコルビン酸、カラゲナン、硫酸亜鉛、硫酸第一鉄、α−コフェリルアセテート、ゲランガム、ニコチンアミド、パントテン酸カルシウム、硫酸マンガン、硫酸第二銅、ビタミンAパルミテート、塩酸チアミン、ピリドキシン塩酸塩、リボフラビン、葉酸、モリブデン酸ナトリウム、塩化クロム、ビオチン、ヨウ化カリウム、亜セレン酸ナトリウム、フィロキノン、ビタミンD3及びシアノコバラミン。
タンパク質:タンパク質ソースは、2種の生物学的価値の高いタンパク質、すなわち85%のカゼイン酸ナトリウム及びカルシウム及び15%の大豆タンパク質単離物の混合物である。
脂肪:脂肪ソースは3種の油、すなわち40%の高オレインサフラワー油、30%のカノラ油及び30%の大豆油の混合物である。ENSURE HIGH PROTEIN中の脂肪レベルはアメリカン・ハート・アソシエーション(AHA)ガイドラインに適合している。ENSURE HIGH PROTEIN中の脂肪6gは総カロリーの24%にあたり、脂肪の2.6%は飽和脂肪酸、7.9%はポリ不飽和脂肪酸に由来する。これらの値は脂肪由来の総カロリーの<30%、飽和脂肪酸由来のカロリーの<10%、ポリ不飽和脂肪酸由来の総カロリーの<10%というAHAガイドラインの範囲内である。
炭水化物:ENSURE HIGH PROTEINはマルトデキストリン及びスクロースの組合せを含む。マイルドな甘味料及びフレーバー(バニラシュプレーム、チョコレートロイヤル、ワイルドベリー及びバナナ)に加えてペカン、チェリー、ストロベリー、レモン及びオレンジ中のVARI−FLAVORS(登録商標)Flavor Pacsはフレーバー疲労を予防するのを助け、患者コンプライアンスを助ける。
バニラ及び他の非チョコレートフレーバー:60%のスクロース及び40%のマルトデキストリン。
チョコレート:70%のスクロース及び30%のマルトデキストリン。
D.ENSURE(登録商標) LIGHT:
使用:ENSURE LIGHTは食事と一緒または食事の間に経口栄養サプリメントとして使用するように設計された低脂肪液体食である。ENSURE LIGHTはラクトースもグルテンも含まず、低コレステロール食を含めた調整食中に使用するのに適している。
患者の条件:50%未満の脂肪及びENSUREよりも20%少ないカロリーを含むサプリメント中に過度の栄養を必要としている正常体重及び過体重の患者;適正に摂食せず、過度の栄養を必要としている健康な成人。
特徴:脂肪及び飽和脂肪が少ない;一人分あたり3gの全脂肪及び<5mgのコレステロールを含む;リッチでクリーミーな味;カルシウム及び他の必須ビタミン及びミネラルの優れたソース;低コレステロール食;ラクトースを含まず、簡単に消化する。
成分:
フレンチバニラ:−D 水、マルトデキストリン(コーン)、糖(スクロース)、カゼイン酸カルシウム、高オレインサフラワー油、カノラ油、塩化マグネシウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、第二リン酸カリウム、第二リン酸マグネシウム、天然及び人工フレーバー、第三リン酸カルシウム、セルロースゲル、塩化コリン、大豆レシチン、カラゲナン、塩(塩化ナトリウム)、アスコルビン酸、セルロースガム、硫酸第一鉄、α−トコフェリルアセテート、硫酸亜鉛、ニコチンアミド、硫酸マンガン、パントテン酸カルシウム、硫酸第二銅、塩酸チアミン、ビタミンAパルミテート、ピリドキシン塩酸塩、リボフラビン、塩化クロム、葉酸、モリブデン酸ナトリウム、ビオチン、ヨウ化カリウム、セレン酸ナトリウム、フィロキノン、ビタミンD3及びシアノコバラミン。
タンパク質:タンパク質ソースはカゼイン酸カルシウム100%である。
脂肪:脂肪ソースは2種の油、すなわち高オレインサフラワー油70%及びカノラ油30%の混合物である。ENSURE LIGHT中の脂肪レベルはアメリカン・ハート・アソシエーション(AHA)ガイドラインに適合している。ENSURE LIGHT中の脂肪3gは総カロリーの13.5%にあたり、脂肪の1.4%は飽和脂肪酸、2.6%はポリ不飽和脂肪酸に由来する。これらの値は脂肪由来の総カロリーの<30%、飽和脂肪酸由来のカロリーの<10%、ポリ不飽和脂肪酸由来の総カロリーの<10%というAHAガイドラインの範囲内である。
炭水化物:ENSURE LIGHTはマルトデキストリン及びスクロースの組合せを含む。チョコレートフレバーはコーンシロップも含む。マイルドな甘味料及びフレーバー(フレンチバニラ、チョコレートシュプレーム、ストロベリースウィール)に加えてペカン、チェリー、ストロベリー、レモン及びオレンジ中のVARI−FLAVORS(登録商標)Flavor Pacsはフレーバー疲労を予防するのを助け、患者コンプライアンスを助ける。
バニラ及び他の非チョコレートフレーバー:スクロース51%及びマルトデキストリン49%。
チョコレート:スクロース47.0%、コーンシロップ26.5%及びマルトデキストリン26.5%。
ビタミン及びミネラル:一人分のENSURE LIGHT(8fl oz)は24個の主要ビタミン及びミネラルに関するRDIの少なくとも25%を与える。
カフェイン:カフェインフレーバーは8fl ozあたり2.1mgのカフェインを含む。
E.ENSURE PLUS(登録商標):
使用:ENSURE PLUSはタンパク質は正常濃度であるが過剰のカロリー及び栄養分が必要であるときに使用するための高カロリーの低残分液体食である。代用食品として食事と一緒または食事の間に適量使用する経口栄養サプリメントとして主に設計されている。ENSURE PLUSはラクトースもグルコースも含まない。主として経口栄養サプリメントあるが、経管栄養補給することもできる。
患者の条件:限られた容量でタンパク質は正常濃度であるが過剰のカロリー及び栄養分が必要である患者;健康体重を得るかまたは保持することが必要な患者。
特徴:リッチでクリーミーな味;必須ビタミン及びミネラルの良好なソース。
成分:
バニラ:−D 水、コーンシロップ、マルトデキストリン(コーン)、コーン油、カゼイン酸ナトリウム及びカルシウム、糖(スクロース)、大豆タンパク質単離物、塩化マグネシウム、クエン酸カリウム、第三リン酸カルシウム、大豆レシチン、天然及び人工フレーバー、クエン酸ナトリウム、塩化カリウム、塩化コリン、アスコルビン酸、カラゲナン、硫酸亜鉛、硫酸第一鉄、α−トコフェリルアセテート、ニコチンアミド、パントテン酸カルシウム、硫酸マンガン、硫酸第二銅、塩酸チアミン、ピリドキシン塩酸塩、リボフラビン、ビタミンAパルミテート、葉酸、ビオチン、塩化クロム、モリブデン酸ナトリウム、ヨウ化カリウム、セレン酸ナトリウム、フィロキノン、シアノコバラミン及びビタミンD3。
タンパク質:タンパク質ソースは2種の生物学的価値の高いタンパク質、すなわちカゼン酸ナトリウム及びカルシウム84%及び大豆タンパク質単離物16%の混合物である。 脂肪:脂肪ソースはコーン油100%である。
炭水化物:ENSURE PLUSはマルトデキストリン及びスクロースの組合せを含む。マイルドな甘味料及びフレーバー(バニラ、チョコレート、ストロベリー、コーヒー、バターピーカン及びエッグノッグ)に加えてペカン、チェリー、ストロベリー、レモン及びオレンジ中のVARI−FLAVORS(登録商標)Flavor Pacsはフレーバー疲労を予防するのを助け、患者コンプライアンスを助ける。
バニラ、ストロベリー、バターピーカン及びコーヒーフレーバー:コーンシロップ39%、マルトデキストリン38%及びスクロース23%。
チョコレート及びエッグノッグフレーバー:コーンシロップ36%、マルトデキストリン34%及びスクロース30%。
ビタミン及びミネラル:一人分のENSURE PLUS(8fl oz)は25個の主要ビタミン及びミネラルに関するRDIの少なくとも15%を与える。
カフェイン:チョコレートフレーバーは8fl ozあたり3.1mgのカフェインを含む。コーヒーフレーバーは微量のカフェインを含む。
F.ENSURE PLUS(登録商標) HN:
使用:ENSURE PLUS HNは高いカロリー及びタンパク質を必要とするかまたは限定量のトレランスを有する患者に対して設計された栄養的に完全な高カロリー/高窒素液体食である。経口栄養補給または経管による完全栄養サポートのために使用され得る。ENSURE PLUS HNはラクトースもグルテンも含まない。
患者の条件:術後か負傷後のような多量のカロリー及びタンパク質を必要とする患者;限定容量のトレランス及び早期満腹を有する患者。
特徴:栄養補給または完全栄養のため;経口または経管栄養補給;1.5CaVmL;高窒素;カロリー的に濃い。
成分:
バニラ:−D 水、マルトデキストリン(コーン)、カゼイン酸ナトリウム及びカルシウム、コーン油、糖(スクロース)、大豆タンパク質単離物、塩化マグネシウム、クエン酸カリウム、第三リン酸カルシウム、大豆レシチン、天然及び人工フレーバー、クエン酸ナトリウム、塩化コリン、アスコルビン酸、タウリン、L−カルニチン、硫酸亜鉛、硫酸第一鉄、α−トコフェリルアセテート、ニコチンアミド、カラゲナン、パントテン酸カルシウム、硫酸マンガン、硫酸第二銅、塩酸チアミン、ピリドキシン塩酸塩、リボフラビン、ビタミンAパルミテート、葉酸、ビオチン、塩化クロム、モリブデン酸ナトリウム、ヨウ化カリウム、亜セレン酸ナトリウム、フィロキノン、シアノコバラミン及びビタミンD3。
G.ENSURE(登録商標) POWDER:
使用:(水で再構成される)ENSURE POWDERは食事と一緒または食事の間に使用される経口栄養サプリメントとして主に設計された低残分液体食である。ENSURE POWDERはラクトースもグルテンも含まず、低コレステロール食を含めた調整食中に使用するのに適している。
患者の条件:調整食を食べている患者;栄養的に危険な状態にある高齢患者;病気/手術からの回復期の患者;低残分食を必要としている患者。
特徴:便利で簡単に混合される;飽和脂肪が少ない;一人分あたり9gの総脂肪及び<5mgのコレステロール;ビタミン及びミネラルが豊富;低コレステロール食;ラクトースを含まず、簡単に消化。
成分:−D コーンシロップ、マルトデキストリン(コーン)、糖(スクロース)、コーン油、カゼイン酸ナトリウム及びカルシウム、大豆タンパク質単離物、人工フレーバー、クエン酸カリウム、塩化マグネシウム、クエン酸ナトリウム、第三リン酸カルシウム、塩化カリウム、大豆レシチン、アスコルビン酸、塩化コリン、硫酸亜鉛、硫酸第一鉄、α−トコフェリルアセテート、ニコチンアミド、パントテン酸カルシウム、硫酸マンガン、塩酸チアミン、硫酸第二銅、ピリドキシン塩酸塩、リボフラビン、ビタミンAパルミテート、葉酸、ビオチン、モリブデン酸ナトリウム、塩化クロム、ヨウ化カリウム、セレン酸ナトリウム、フィロキノン、ビタミンD3及びシアノコバラミン。
タンパク質:タンパク質ソースは2種の生物学的価値の高いタンパク質、すなわちカゼン酸ナトリウム及びカルシウム84%及び大豆タンパク質単離物16%の混合物である。 脂肪:脂肪ソースはコーン油100%である。
炭水化物:ENSURE POWDERはコーンシロップ、マルトデキストリン及びスクロースの組合せを含む。ENSURE POWDERのマイルドな甘味料に加えてペカン、チェリー、ストロベリー、レモン及びオレンジ中のVARI−FLAVORS(登録商標)Flavor Pacsはフレーバー疲労を予防するのを助け、患者コンプライアンスを助ける。
バニラ:コーンシロップ35%、マルトデキストリン35%及びスクロース30%。
H.ENSURE(登録商標) PUDDING:
使用:ENSURE PUDDINGは食事と一緒または食事の間に使用される非液体形態でバランスのとれた栄養を与える栄養分に富むサプリメントである。コンシステンシー調整食(例えば、ソフト、ピューレまたは完全な液体)のため、またはえん下困難な患者のために適当である。ENSURE PUDDINGはグルテンを含まない。
患者の条件:コンシステンシー調整食(例えば、ソフト、ピューレまたは完全な液体)を使用している患者;えん下困難な患者。
特徴:リッチでクリーミーなおいしい味;必須ビタミン及びミネラルの良好なソース;冷凍する必要がなく便利;グルテンを含まない。
5ozあたりの栄養分プロフィール:カロリー250、タンパク質10.9%、全脂肪34.9%、炭水化物54.2%。
成分:−D 脱脂乳、水、糖(スクロース)、部分水素化大豆油、改質食用スターチ、硫酸マグネシウム、ナトリウムステアロイルラクチレート、第二リン酸ナトリウム、人工フレーバー、アスコルビン酸、硫酸亜鉛、硫酸第一鉄、α−トコフェリルアセテート、塩化コリン、ニコチンアミド、硫酸マンガン、パントテン酸カルシウム、FD&C イエロー#5、クエン酸カリウム、硫酸第二銅、ビタミンAパルミテート、塩酸チアミン、ピリドキシン塩酸塩、リボフラビン、FD&C イエロー#6、葉酸、ビオチン、フィロキノン、ビタミンD3及びシアノコバラミン。
タンパク質:タンパク質ソースは脱脂乳100%である。
脂肪:脂肪ソースは水素化大豆油100%である。
炭水化物:ENSURE PUDDINGはスクロース及び改質食用スターチの組合せを含む。マイルドな甘味料及びフレーバー(バニラ、チョコレート、バタースコッチ及びタピオカ)はフレーバー疲労を予防するのを助ける。製品は一人分あたり9.2gのラクトースを含む。
バニラ及び他の非チョコレートフレーバー:スクロース56%、ラクトース27%及び改質食用スターチ49%。
チョコレート:スクロース58%、ラクトース26%及び改質食用スターチ16%。
I.ENSURE WITH FIBER(登録商標):
使用:ENSURE WITH FIBERは食物繊維及び栄養分を多く取りたいヒトのために設計された繊維を含む栄養的に完全な液体食である。ENSURE WITH FIBERは低残分食を必要としないヒトに適している。経口または経管により栄養補給され得、規則的な食事への栄養補給としてまたは適量で代用食品として使用され得る。ENSURE WITH FIBERはラクトースもグルコースも含まず、低コレステロール食を含めた調整食中に使用するのに適している。
患者の条件:食物繊維及び栄養分を多く取りたい患者。
特徴:飽和脂肪が少量で、ビタミン及びミネラルが多い新しい調製乳;一人分あたり6gの全脂肪及び<5mgのコレステロールを含む;リッチでクリーミーな味;繊維の良好なソース;必須ビタミン及びミネラルの優れたソース;低コレステロール食;ラクトースもグルテンも含まない。
成分:−D 水、マルトデキストリン(コーン)、糖(スクロース)、カゼイン酸カルシウム、オート麦繊維、高オレフィンサフラワー油、カノラ油、大豆タンパク質単離物、コーン油、大豆繊維、第三リン酸カルシウム、塩化マグネシウム、クエン酸カリウム、セルロースガム、大豆レシチン、第二リン酸カリウム、クエン酸ナトリウム、天然及び人工フレーバー、塩化コリン、リン酸マグネシウム、アスコルビン酸、セルロースガム、塩化カリウム、カラゲナン、硫酸第一鉄、α−トコフェリルアセテート、硫酸亜鉛、ニコチンアミド、硫酸マンガン、パントテン酸カルシウム、硫酸第二銅、ビタミンAパルミテート、塩酸チアミン、ピリドキシン塩酸塩、リボフラビン、葉酸、塩化クロム、ビオチン、モリブデン酸ナトリウム、ヨウ化カリウム、セレン酸ナトリウム、フィロキノン、ビタミンD3及びシアノコバラミン。
タンパク質:タンパク質ソースは2種の生物学的価値の高いタンパク質、すなわちカゼイン酸ナトリウム及びカルシウム80%及び大豆タンパク質20%の混合物である。
脂肪:脂肪ソースは3種の油、すなわち高オレインサフラワー油40%、カノラ油40%及びコーン油20%の混合物である。ENSURE WITH FIBER中の脂肪レベルはアメリカン・ハート・アソシエーション(AHA)ガイドラインに適合している。ENSURE WITH FIBER中の脂肪6gは総カロリーの22%にあたり、脂肪の2.01%は飽和脂肪酸、6.7%はポリ不飽和脂肪酸に由来する。これらの値は脂肪由来の総カロリーの≦30%、飽和脂肪酸のカロリーの<10%、ポリ不飽和脂肪酸由来の総カロリーの≦10%というAHAガイドラインの範囲内である。
炭水化物:ENSURE WITH FIBERはマルトデキストリン及びスクロースの組合せを含む。マイルドな甘味料及びフレーバー(バニラ、チョコレート及びバターピカン)に加えてペカン、チェリー、ストロベリー、レモン及びオレンジ中のVARI−FLAVORS(登録商標)Flavor Pacsはフレーバー疲労を予防するのを助け、患者コンプライアンスを助ける。
バニラ及び他の非チョコレートフレーバー:マルトデキストリン66%、スクロース25%、オート麦7%及び大豆繊維2%。
チョコレート:マルトデキストリン55%、スクロース36%、オート麦繊維7%及び大豆繊維2%。
繊維:ENSURE WITH FIBER中に使用される繊維混合物はオート麦繊維及び大豆ポリサッカライドから構成される。この混合物により、8fl.ozカンあたり全部で約4gの食物繊維が与えられる。不溶性/溶解性性の比率は95:5である。
上記し、当業者に公知の各種栄養サプリメントを本発明により生成したPUFAで置換しても及び/または各種栄養サプリメントに本発明により生成したPUFAを補充してもよい。
J.Oxepa(商標)栄養品
OxepaはARDSの危険があるかまたはその状態にある患者の食事管理のために設計された低炭水化物でカロリー的に濃い経腸栄養品である。エイコサペンタエン酸(漁油由来のEPA)、γ−リノレン酸(ルリヂサ油由来のGLA)及び高い酸化防止剤レベルを含む油ブレンドを含めた諸成分のユニークな組合せを有する。
カロリー分布:
カロリー密度は、エネルギー必要量を満たすのに必要な容量を最小限とするために1.5Cal/ml(355Cal/8fl oz)ほど高い。Oxepa中のカロリー分布を表Aに示す。
Figure 0004173010
脂肪:Oxepaは一人分(8fl oz)あたり22.2gの脂肪を含む(93.7g/L);脂肪ソースはカノラ油31.8%、中鎖トリグリセリド(MCT)25%、ルリヂサ油20%、魚油20%及び大豆レシチン3.2%の油混合物である;Oxepaの典型的な脂肪酸プロフィールを表Bに示す;Oxepaは表Bに示すようにポリ不飽和、モノ不飽和及び飽和脂肪酸をバランスよく含む;脂肪ブレンドの25%を占める中鎖トリグリセリド(MCT)は胆汁酸により乳化されることなく腸管に吸収されるので胃内容物排泄を助ける。
Oxepa(商標)栄養品の各種脂肪酸成分を本発明により生成したPUFAで置換しても及び/または本発明により生成したPUFAを補充してもよい。
Figure 0004173010
脂肪酸は全脂肪の約95%に等しい。
Figure 0004173010
炭水化物:炭水化物含量は一人分(8fl oz)あたり25.0gである(105.5g/L);炭水化物ソースはマルトデキストリン(複雑な炭水化物)45%及びスクロース(単純な炭水化物)55%であり、これらはいずれも容易に消化、吸収される;Oxepaの高脂肪−低炭水化物含量は二酸化炭素(CO)発生を最小限とするように設計されている。高いCOレベルは人工呼吸器を付けている患者において人工呼吸器の離脱を悪化させる恐れがある;低レベルの炭水化物はストレスによる過血糖を発症している患者にも有用であり得る;Oxepaはラクトースを含まない。
食物炭水化物、タンパク質由来のアミノ酸及び脂肪のグリセロール部分は体内でグルコースに変換され得る。この過程で、グルコース依存組織(例えば、中枢神経系及び赤血球)の炭水化物要求量が満たされる。しかしながら、炭水化物を含まない食事はケトーシス、組織タンパク質の過剰異化作用、及び流体と電解質の損失を招くおそれがある。これらの影響は、カロリー摂取が十分ならば消化可能な炭水化物を1日50〜100g摂取することにより防ぐことができる。Oxepa中の炭水化物レベルはエネルギー要求量を満たしているならば糖新生を最小限とするのに十分でもある。
タンパク質:Oxepaは一人分(8fl oz)あたり14.8gのタンパク質を含む(62.5g/L);全カロリー/窒素比率(150:1)はストレスを受けている患者の要求量を満たす;Oxepaは同化作用及び呼吸器の問題を呈することなくやせた体を維持するのに十分なタンパク質を与える。高いタンパク質摂取は呼吸不全の患者には問題である。タンパク質はCO発生に対して殆ど影響を与えないが、高タンパク質食は換気ドライブを高める;Oxepaのタンパク質ソースはカゼイン酸ナトリウム86.8%及びカゼイン酸カルシウム13.2%である;Oxepa中のタンパク質系のアミノ酸プロフィールは国立科学アカデミー(National Academy of Sciences)が設定している高品質タンパク質の基準を満たすかまたはその基準を超えている。
Oxepaはグルテンを含まない。
脂肪酸生合成経路及びこの経路におけるΔ4−デサチュラーゼの役割を示す。 4種のプラスミド(配列番号18、配列番号19、配列番号20及び配列番号21)より産生されるΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸比較を示す。 4種のプラスミド(配列番号18、配列番号19、配列番号20及び配列番号21)より産生されるΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸比較を示す。 プラスミドpRTA5由来のThraustochytrium aureum(ATCC 34304)のΔ4−デサチュラーゼをコードするヌクレオチド配列(配列番号14)を示す。 プラスミドpRTA6由来のThraustochytrium aureum(ATCC 34304)のΔ4−デサチュラーゼをコードするヌクレオチド配列(配列番号15)を示す。 プラスミドpRTA7由来のThraustochytrium aureum(ATCC 34304)のΔ4−デサチュラーゼをコードするヌクレオチド配列(配列番号16)を示す。 プラスミドpRTA8由来のThraustochytrium aureum(ATCC 34304)のΔ4−デサチュラーゼをコードするヌクレオチド配列(配列番号17)を示す。 プラスミドpRTA5由来のThraustochytrium aureum(ATCC 34304)のΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列(配列番号18)を示す。 プラスミドpRTA5由来のThraustochytrium aureum(ATCC 34304)のΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列(配列番号18)を示す。 プラスミドpRTA6由来のThraustochytrium aureum(ATCC 34304)のΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列(配列番号19)を示す。 プラスミドpRTA6由来のThraustochytrium aureum(ATCC 34304)のΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列(配列番号19)を示す。 プラスミドpRTA7由来のThraustochytrium aureum(ATCC 34304)のΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列(配列番号20)を示す。 プラスミドpRTA7由来のThraustochytrium aureum(ATCC 34304)のΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列(配列番号20)を示す。 プラスミドpRTA8由来のThraustochytrium aureum(ATCC 34304)のΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列(配列番号21)を示す。 プラスミドpRTA8由来のThraustochytrium aureum(ATCC 34304)のΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列(配列番号21)を示す。 本明細書に記載のヌクレオチド及びアミノ酸配列を示す。 本明細書に記載のヌクレオチド及びアミノ酸配列を示す。 本明細書に記載のヌクレオチド及びアミノ酸配列を示す。 本明細書に記載のヌクレオチド及びアミノ酸配列を示す。 本明細書に記載のヌクレオチド及びアミノ酸配列を示す。 本明細書に記載のヌクレオチド及びアミノ酸配列を示す。 本明細書に記載のヌクレオチド及びアミノ酸配列を示す。 本明細書に記載のヌクレオチド及びアミノ酸配列を示す。 本明細書に記載のヌクレオチド及びアミノ酸配列を示す。 マウス由来のエロンガーゼ遺伝子MELO4によりコードされるアミノ酸配列を示す。 S.aggregatum(ATCC 28209)由来のクローンsaa9及びsaa5から作成した推定Δ4−デサチュラーゼssa.conのDNA配列(配列番号24)を示す(実施例VI参照)。 S.aggregatum(ATCC 28209)由来のssa.con DNA配列によりコードされる推定Δ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列(配列番号25)を示す(実施例VI参照)。 S.aggregatum(ATCC 28209)由来のssa.con DNAのオープンリーディングフレームの翻訳から誘導されるアミノ酸(配列番号25)とpRTA7(配列番号68)のアラインメントを示す(実施例VI参照)。 S.aggregatum(ATCC 28209)のpRSA1由来のΔ4−デサチュラーゼのDNA配列(配列番号36)を示す。 S.aggregatum(ATCC 28209)由来のpRSA1 SNA配列によりコードされるΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列(配列番号37)を示す。 T.aureum(BICC 7091)のpRTA11由来のΔ4−デサチュラーゼのDNA配列(配列番号45)を示す(実施例VII参照)。 T.aureum(BICC 7091)由来のpRTA11 DNA配列によりコードされる推定Δ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列(配列番号46)を示す(実施例VII参照)。 クローンpRIG6中に存在するIsochrysis galbana(CCMP 1323)由来のΔ4−デサチュラーゼのDNA配列(配列番号46)を示す(実施例IX参照)。 Isochrysis galbana(CCMP 1323)由来のpRIG6 DNA配列によりコードされるΔ4−デサチュラーゼのアミノ酸配列(配列番号55)を示す。 I.galbana(CCMP 1323)由来の新規Δ4−デサチュラーゼ(配列番号69)とThraustochytrium aureum(ATCC3 4304)由来のΔ4−デサチュラーゼ(配列番号70)の同一性%を示す。 I.galbana(CCMP 1323)由来の新規Δ4−デサチュラーゼ(配列番号69)とThraustochytrium aureum(ATCC3 4304)由来のΔ4−デサチュラーゼ(配列番号70)の同一性%を示す。
配列表
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Claims (23)

  1. デサチュラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むかまたは前記ヌクレオチド配列に相補的な単離ヌクレオチド配列であって、前記ポリペプチドのアミノ酸配列が配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号37、配列番号46及び配列番号55からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して少なくとも90%の同一性を有する前記単離ヌクレオチド配列。
  2. デサチュラーゼ活性を有するポリペプチドをコードし配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号36、配列番号45及び配列番号54からなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配を含むかまたは前記ヌクレオチド配列に相補的な単離ヌクレオチド配列。
  3. ノ不飽和またはポリ不飽和脂肪酸を基質として使用する機能的に活性なデサチュラーゼをコードする請求の範囲第1項または第2項に記載のヌクレオチド配列。
  4. 菌及び藻類からなる群から選択される生物由来の請求の範囲第1項または第2項に記載のヌクレオチド配列。
  5. 配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17及び配列番号45からなる群から選択され前記配列が真菌Thraustochytrium aureum由来であり、配列番号36からなる前記配列が真菌Schizochytrium aggregatum由来であり、配列番号54からなる前記配列が藻類Isochrysis galbana由来である請求の範囲第4項に記載のヌクレオチド配列。
  6. 請求の範囲第1項または第2項に記載のヌクレオチド配列によりコードされる精製ポリペプチド。
  7. ポリ不飽和脂肪酸を炭素4において不飽和化し、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号37、配列番号46及び配列番号55からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列を有する、精製ポリペプチド。
  8. (a)i)配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号37、配列番号46及び配列番号55からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードするフクレオチド配列、または
    ii)デサチュラーゼ活性を有するポリペプチドをコードし配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号36、配列番号45及び配列番号54からなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列
    を含むかまたは前記ヌクレオチド配列に相補的なヌクレオチド配列を単離するステップ、
    (b)i)前記単離ヌクレオチド配列をii)プロモーターに作動的に結合して含んでいるベクターを構築するステップ、
    (c)記ベクターを宿主細胞に導入し、デサチュラーゼを発現させるのに十分な時間及び条件下で維持するステップ
    を含むデサチュラーゼの作方法。
  9. (a)i)デサチュラーゼ活性を有し配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号37、配列番号46及び配列番号55からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
    ii)デサチュラーゼ活性を有するポリペプチドをコードし配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号36、配列番号45及び配列番号54からなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列
    を含むかまたは前記ヌクレオチド配列に相補的な単離ヌクレオチド配列及びこれに作動的に結合している
    (b)プロモーターを含むベクター。
  10. 請求の範囲第9項に記載のベクターを含む宿主細胞。
  11. 請求の範囲第9項に記載のベクターを含む植物細胞、植物または植物組織であって、前記ベクターのヌクレオチド配列を発現させると前記植物細胞、植物または植物組織によりポリ不飽和脂肪酸が生成される前記植物細胞、植物または植物組織。
  12. ポリ不飽和脂肪酸がω6−ドコサペンタエン酸及びドコサヘキサエン酸からなる群から選択される請求の範囲第11項に記載の植物細胞、植物または植物組織。
  13. ベクターのヌクレオチド配列を発現させるとトランスジェニック植物の種子においてポリ不飽和脂肪酸が生成される請求の範囲第9項に記載のベクターを含むトランスジェニック植物。
  14. (a)i)デサチュラーゼ活性を有し配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号37、配列番号46及び配列番号55からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
    ii)デサチュラーゼ活性を有するポリペプチドをコードし配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号36、配列番号45及び配列番号54からなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列
    を含むかまたは前記ヌクレオチド配列に相補的なヌクレオチド配列を単離するステップ、
    (b)前記した単離ヌクレオチド配列を含むベクターを構築するステップ、
    (c)記ベクターを宿主細胞に導入し、Δ4−デサチュラーゼを発現させるのに十分な時間及び条件下で維持するステップ、及び
    (d)発現させたΔ4−デサチュラーゼを基質のポリ不飽和脂肪酸に接触させて、前記基質を生成物のポリ不飽和脂肪酸に変換させるステップ
    を含むポリ不飽和脂肪酸の生成方法。
  15. 基質のポリ不飽和脂肪酸がアドレン酸またはω3−ドコサペンタエン酸であり、生成物のポリ不飽和脂肪酸がω6−ドコサペンタエン酸またはドコサヘキサエン酸である請求の範囲第14項に記載の方法。
  16. 更に、生成物のポリ不飽和脂肪酸をデサチュラーゼに接触させて、前記生成物のポリ不飽和脂肪酸を別のポリ不飽和脂肪酸に変換させるステップを含む請求の範囲第14項に記載の方法。
  17. 生成物のポリ不飽和脂肪酸がω6−ドコサペンタエン酸であり、別のポリ不飽和脂肪酸がドコサヘキサエン酸である請求の範囲第16項に記載の方法。
  18. (a)基質のポリ不飽和脂肪酸をデサチュラーゼ及びエロンガーゼからなる群から選択される1つ以上の酵素と接触させて、前記基質を生成物のポリ不飽和脂肪酸に変換させるステップ、及び
    (b)ステップ(a)の生成物のポリ不飽和脂肪酸を配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号37、配列番号46及び配列番号55からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むΔ4−デサチュラーゼに接触させて、前記生成物のポリ不飽和脂肪酸を最終生成物のポリ不飽和脂肪酸に変換させるステップ
    を含むポリ不飽和脂肪酸の生成方法。
  19. 基質のポリ不飽和脂肪酸がリノール酸、γ−リノレン酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、ジホモ−γ−リノレン酸、エイコサテトラエン酸、アドレン酸及びエイコサペンタエン酸からなる群から選択される請求の範囲第18項に記載の方法。
  20. 最終生成物のポリ不飽和脂肪酸がω6−ドコサペンタエン酸及びドコサヘキサエン酸からなる群から選択される請求の範囲第18項に記載の方法。
  21. デサチュラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列からなるかまたは前記ヌクレオチド配列に相補的な単離ヌクレオチド配列であって、前記ポリペプチドのアミノ酸配列が配列番号55のアミノ酸配列に対して少なくとも90%の同一性を有する前記単離ヌクレオチド配列。
  22. デサチュラーゼ活性を有するポリペプチドをコードし配列番号54のヌクレオチド配列に対して少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列からなるかまたは前記ヌクレオチド配列に相補的な単離ヌクレオチド配列。
  23. ポリ不飽和脂肪酸を炭素4において不飽和化し且つ配列番号55のアミノ酸配列に対して少なくとも90%の同一性を有する精製ポリペプチド。
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