JP4235083B2 - Antimicrobial proteins derived from microorganisms - Google Patents

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Description

本発明は飲食品や医薬品、研究材料保存などの用途に有用な微生物由来の不凍タンパク質に関する。すなわち、低温微生物または低温微生物であるフラボバクテリウム(Flavobacterium)属由来の微生物由来の不凍タンパク質に関する。
また、本発明は熱ヒステリシス活性を有する不凍タンパク質を含有もしくは生産する微生物および該不凍タンパク質の製造方法に関する。
さらに、本発明は、微生物由来の不凍タンパク質を用いた氷結晶の成長抑制効果、水溶液の凝固点低下効果を利用する組成物および方法に関する。
The present invention relates to a microorganism-derived antifreeze protein useful for uses such as food and drink, pharmaceuticals, and research material storage. That is, the present invention relates to a cryogenic microorganism or an antifreeze protein derived from a microorganism derived from the genus Flavobacterium which is a cryogenic microorganism.
The present invention also relates to a microorganism containing or producing an antifreeze protein having thermal hysteresis activity and a method for producing the antifreeze protein.
Furthermore, the present invention relates to a composition and method that utilize the effect of suppressing the growth of ice crystals and the effect of reducing the freezing point of an aqueous solution using an antifreeze protein derived from a microorganism.

不凍タンパク質は植物や魚類、昆虫などが産生することが知られている。該不凍タンパク質は、氷の結晶表面を認識し、氷結晶表面に吸着し氷結晶の成長を抑制する。すなわち凍結保存や解凍中の氷の再結晶化を極力防止する。また、水の凍結温度の低下作用を有することが知られている物質である。不凍タンパク質の活性の程度は、熱ヒステリシス活性が指標として示される。通常、水の凍結温度と融解温度は同一であるが、不凍タンパク質が存在すると氷結晶と結合するため、水の凍結温度が通常より低下する。この時に生じる氷の融解温度と水の凍結温度の差を「熱ヒステリシス」といい、この数値が高い程、不凍タンパク質の活性が高いことを意味する。不凍タンパク質は、霜害防除、冷凍食品の品質向上、細胞・組織の保存、低温手術での利用などにおける有用性が指摘され、アイスクリームなどの氷菓子への添加(特許文献1参照)や、リポソームの膜安定化(特許文献2参照)が期待されている。不凍タンパク質は、冷凍する際に生じる氷結晶の成長から奏される舌触りの改良や、解凍後に生じるドリップの発生を抑える効果を持っているとされている。不凍タンパク質の熱ヒステリシス活性は、一般的に植物由来の不凍タンパク質が0.2〜0.5℃、魚由来の不凍タンパク質が0.7〜1.5℃であり、昆虫にも不凍タンパク質があることが知られている。特に微生物由来の不凍タンパク質は、ロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)、マイクロコッカス・クライオフィラス(Micrococcus cryophilus)を、3℃の低温順化した後に取得した粗精製品の不凍タンパク質で0.35±0.11℃、もしくは0.29±0.01℃の熱ヒステリシス活性を持つことが知られている(非特許文献1参照)。また、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)GR12-2についても5℃の低温順化した後に取得した粗精製品の不凍タンパク質で0.11±0.02℃であること(非特許文献2参照)が知られている。しかし、これらはいずれも熱ヒステリシス活性が低く、さらに高い活性が望まれている。   Antifreeze proteins are known to be produced by plants, fish, and insects. The antifreeze protein recognizes the ice crystal surface and adsorbs to the ice crystal surface to suppress the ice crystal growth. In other words, ice recrystallization during cryopreservation and thawing is prevented as much as possible. It is also a substance known to have an action of lowering the freezing temperature of water. The degree of activity of antifreeze protein is indicated by the thermal hysteresis activity as an index. Usually, the freezing temperature and the melting temperature of water are the same, but if antifreeze protein is present, it binds to ice crystals, so that the freezing temperature of water is lower than usual. The difference between the melting temperature of ice and the freezing temperature of water generated at this time is called “thermal hysteresis”, and the higher this value, the higher the activity of antifreeze protein. Antifreeze protein has been pointed out to be useful in controlling frost damage, improving the quality of frozen foods, preserving cells and tissues, and being used in cryosurgery. Addition to ice confectionery such as ice cream (see Patent Document 1) Liposome membrane stabilization (see Patent Document 2) is expected. Antifreeze protein is said to have the effect of improving the feel of the tongue produced from the growth of ice crystals that occur during freezing and suppressing the occurrence of drip after thawing. The anti-freeze protein thermal hysteresis activity is generally 0.2-0.5 ° C for plant-derived antifreeze protein and 0.7-1.5 ° C for fish-derived antifreeze protein, which is also not good for insects. It is known that there is frozen protein. In particular, antifreeze proteins derived from microorganisms are crude antifreeze proteins obtained after low-temperature acclimation at 3 ° C for Rhodococcus erythropolis and Micrococcus cryophilus. It is known to have thermal hysteresis activity of 35 ± 0.11 ° C. or 0.29 ± 0.01 ° C. (see Non-Patent Document 1). In addition, Pseudomonas putida GR12-2 is an antifreeze protein of a crude product obtained after acclimatization at a low temperature of 5 ° C. and is 0.11 ± 0.02 ° C. (see Non-Patent Document 2) It has been known. However, all of these have low thermal hysteresis activity, and higher activity is desired.

米国特許第472500号U.S. Pat. No. 4,725,500 米国特許第5869092号US Pat. No. 5,869,092 CRYOBIOLOGY 30:322-328(1993)CRYOBIOLOGY 30: 322-328 (1993) Can.J.Microbiol. 41:776-784(1995)Can.J.Microbiol. 41: 776-784 (1995)

前記のとおり、不凍タンパク質は様々な産業分野においての有用性が指摘されており、多くの試みがなされている。しかし、これまでに知られている植物、魚および微生物由来の不凍タンパク質は熱ヒステリシス活性が低く、安全性や生産性に問題があり実用化にまでは至っていない。
本発明の発明者らは、安全にしかも安価に、生産効率が高く製造可能な不凍タンパク質を取得するために、高い熱ヒステリシス活性を有する新規な不凍タンパク質と、その製造方法、および新規な不凍タンパク質の利用方法を提供することを目的としている。
As described above, antifreeze proteins have been pointed out to be useful in various industrial fields, and many attempts have been made. However, known antifreeze proteins derived from plants, fish and microorganisms have low thermal hysteresis activity and have problems in safety and productivity, and have not yet been put into practical use.
The inventors of the present invention have obtained a novel antifreeze protein having high thermal hysteresis activity, a method for producing the antifreeze protein, a novel method for producing the antifreeze protein, which can be produced safely and inexpensively with high production efficiency. The purpose is to provide usage of antifreeze protein.

本発明者らは、極めて解決困難な上記課題を解決すべく、極めて有効でかつ効果的な方法を提供するために鋭意研究を行った結果、フラボバクテリウム(Flavobacterium)属を含む低温微生物が、熱ヒステリシス活性が極めて高い微生物由来の不凍タンパク質を生産することを見いだした。   In order to solve the above-mentioned problems that are extremely difficult to solve, the present inventors have conducted extensive research to provide an extremely effective and effective method, and as a result, a low-temperature microorganism containing the genus Flavobacterium, It was found that antimicrobial proteins derived from microorganisms with extremely high thermal hysteresis activity were produced.

本発明は、0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質に関する。該不凍タンパク質を生産する微生物は、例えば、フラボバクテリウム(Flavobacterium)属に属する微生物を含む低温微生物である。
本発明は、該微生物を用いた熱ヒステリシス活性が極めて高い微生物由来の不凍タンパク質の製造方法に関する。先ず該微生物を20℃以下で培養することで熱ヒステリシス活性が極めて高い不凍タンパク質を製造し、例えば、微生物を20℃以下の温度環境下にて、不凍タンパク質を誘導もしくは蓄積せしめた後に0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質を取得する製造方法に関する。
本発明の熱ヒステリシス活性の高い微生物由来の不凍タンパク質の理化学的性質は、該不凍タンパク質濃度が1.0mg/ml以上のタンパク質溶液の熱ヒステリシス活性が0.5℃以上である。熱ヒステリシス活性は、アンモニウムイオンの共存下により増加する。さらに、pH8.0の水溶液の存在下、50℃で30分の熱処理後も、80%以上の残存活性率として耐熱性を有している。pHが7〜9の範囲で安定である。分子量は、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)−ポリアクリルアミドゲル電気泳動法により約19kDaである。
本発明は、熱ヒステリシス活性を有し、かつ配列番号1および/または配列番号2で表されるアミノ酸からなるポリペプチドを提供する。すなわち、本発明の熱ヒステリシス活性の高い微生物由来の不凍タンパク質は、ペプチド配列の一部または全部に、配列番号1および/または配列番号2で表されるアミノ酸からなるポリペプチド配列を有する。また、本発明の微生物由来の不凍タンパク質は、配列番号1および/または配列番号2で表されるアミノ酸からなるポリペプチド配列と80%以上の相同性を有するポリペプチド配列を有しかつ熱ヒステリシス活性を有するポリペプチドを含む。さらに、本発明は該ポリペプチドの製造方法を提供する。
本発明は、熱ヒステリシス活性を有し、かつ配列番号1および/または配列番号2で表されるアミノ酸からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列を提供する。すなわち、本発明は、微生物由来の不凍タンパク質のペプチド配列の一部または全部に、配列番号1および/または配列番号2で表されるアミノ酸からなるポリペプチド配列をコードするポリヌクレオチドに関する。また、本発明の微生物由来の不凍タンパク質のペプチド配列の一部または全部に、配列番号1および/または配列番号2で表されるアミノ酸からなるポリペプチド配列と80%以上の相同性を有するポリペプチド配列をコードするポリヌクレオチドに関し、かつ熱ヒステリシス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に関する。さらに、本発明は該ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを用いた微生物由来の不凍タンパク質の製造方法を提供する。
The present invention relates to a microorganism-derived antifreeze protein having a thermal hysteresis activity of 0.5 ° C. or higher. The microorganism producing the antifreeze protein is, for example, a low-temperature microorganism including a microorganism belonging to the genus Flavobacterium.
The present invention relates to a method for producing an antifreeze protein derived from a microorganism having a very high thermal hysteresis activity using the microorganism. First, an antifreeze protein having extremely high thermal hysteresis activity is produced by culturing the microorganism at 20 ° C. or lower. For example, after the microorganism is induced or accumulated in a temperature environment of 20 ° C. or lower, 0 The present invention relates to a production method for obtaining a microorganism-derived antifreeze protein having a thermal hysteresis activity of 5 ° C. or higher.
The physicochemical property of the antifreeze protein derived from a microorganism having high thermal hysteresis activity according to the present invention is that the thermal hysteresis activity of a protein solution having an antifreeze protein concentration of 1.0 mg / ml or higher is 0.5 ° C. or higher. Thermal hysteresis activity increases in the presence of ammonium ions. Furthermore, even after heat treatment at 50 ° C. for 30 minutes in the presence of an aqueous solution of pH 8.0, it has heat resistance as a residual activity rate of 80% or more. The pH is stable in the range of 7-9. The molecular weight is about 19 kDa by sodium dodecyl sulfate (SDS) -polyacrylamide gel electrophoresis.
The present invention provides a polypeptide having thermal hysteresis activity and consisting of amino acids represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 2. That is, the antifreeze protein derived from a microorganism having high thermal hysteresis activity of the present invention has a polypeptide sequence consisting of the amino acids represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 2 in a part or all of the peptide sequence. The antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention has a polypeptide sequence having 80% or more homology with the polypeptide sequence consisting of the amino acid represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 2, and thermal hysteresis. A polypeptide having activity is included. Furthermore, the present invention provides a method for producing the polypeptide.
The present invention provides a polynucleotide sequence encoding a polypeptide having thermal hysteresis activity and consisting of the amino acids represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 2. That is, the present invention relates to a polynucleotide encoding a polypeptide sequence consisting of the amino acid represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 2 in part or all of the peptide sequence of an antifreeze protein derived from a microorganism. Further, a part or all of the peptide sequence of the antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention has a polymorphism having 80% or more homology with the polypeptide sequence consisting of the amino acid represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 2. The present invention relates to a polynucleotide encoding a peptide sequence and to a polynucleotide encoding a polypeptide having thermal hysteresis activity. Furthermore, the present invention provides a method for producing a microorganism-derived antifreeze protein using a polynucleotide encoding the polypeptide.

本発明は、0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質を含有する組成物およびその使用方法に関する。すなわち、本発明は熱ヒステリシス活性の極めて高い微生物由来の不凍タンパク質を用いた組成物であり、氷結晶の成長抑制効果、水溶液の凝固点低下効果を有効に発揮できる微生物由来の不凍タンパク質を含有する組成物である氷結晶成長抑制剤およびその効果を利用した使用方法である氷結晶成長抑制方法ならびに凝固点低下方法などに関する。例えば、微生物由来の不凍タンパク質を含有する該氷結晶成長抑制剤の使用方法は、熱ヒステリシス活性の極めて高い微生物由来の不凍タンパク質を用いた、例えば臓器、組織、細胞、微生物などの生物もしくは生物材料の低温領域における保存方法に関し、また、飲料、食品、栄養食品などの飲食品の改質方法に関し、広く利用できるものである。   The present invention relates to a composition containing an antifreeze protein derived from a microorganism having a thermal hysteresis activity of 0.5 ° C. or higher and a method of using the same. That is, the present invention is a composition using an antifreeze protein derived from a microorganism having an extremely high thermal hysteresis activity, and contains an antifreeze protein derived from a microorganism that can effectively exhibit the effect of inhibiting the growth of ice crystals and the effect of reducing the freezing point of an aqueous solution. The present invention relates to an ice crystal growth inhibitor that is a composition to be used, an ice crystal growth suppression method that is a method of using the effect, and a freezing point lowering method. For example, the method for using the ice crystal growth inhibitor containing an antifreeze protein derived from a microorganism uses an antifreeze protein derived from a microorganism having extremely high thermal hysteresis activity, for example, an organism such as an organ, tissue, cell, or microorganism, or The present invention can be widely used for a method for preserving biological materials in a low temperature region, and a method for modifying foods and beverages such as beverages, foods, and nutritional foods.

本発明の微生物由来の不凍タンパク質は、0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質であればよく、該微生物由来の不凍タンパク質であれば、微生物の抽出物であっても、単離精製された該微生物由来の不凍タンパク質単独もしくは混合物であってもよい。本発明の微生物由来の不凍タンパク質は、少なくとも微生物由来の不凍タンパク質を使用し、生産する微生物菌株は1種単独もしくは2種以上を組合せて使用しても良い。本発明の0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質の製造方法は、タンパク質を生物から抽出、精製する通常の方法に順じて行えばよい。本発明の微生物由来の不凍タンパク質を含有する組成物としては、少なくとも本発明の0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質を含有すればよく、さらに熱ヒステリシス活性を増強するための増強物質、本発明の微生物由来の不凍タンパク質の安定剤、保護剤などを含めた物質と組合せても使用できる。また、本発明は、氷結晶の成長抑制、氷の再結晶化抑制、水溶液の凝固点の降下、凍結の阻害(例えば、霜害防除)、乳化の安定化、微生物の増殖抑制、変色防止、酸化防止などに最適な微生物由来の不凍タンパク質を含有する組成物が含まれる。   The antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention may be an antifreeze protein derived from a microorganism having a thermal hysteresis activity of 0.5 ° C. or higher, and if it is an antifreeze protein derived from the microorganism, it is an extract of the microorganism. Alternatively, the antifreeze protein derived from the microorganism isolated or purified may be used alone or as a mixture. The microorganism-derived antifreeze protein of the present invention may use at least a microorganism-derived antifreeze protein, and the microorganism strains to be produced may be used alone or in combination of two or more. The method for producing an antifreeze protein derived from a microorganism having a thermal hysteresis activity of 0.5 ° C. or higher according to the present invention may be performed in accordance with a normal method for extracting and purifying a protein from a living organism. The composition containing the antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention may contain at least the antifreeze protein derived from the microorganism having the thermal hysteresis activity of 0.5 ° C. or higher of the present invention, and further enhances the thermal hysteresis activity. In addition, it can also be used in combination with substances including a potentiating substance, an antifreeze protein stabilizer of the present invention, a protective agent, and the like. In addition, the present invention also suppresses ice crystal growth, ice recrystallization inhibition, lowering of the freezing point of aqueous solution, inhibition of freezing (for example, frost damage prevention), stabilization of emulsification, microbial growth inhibition, discoloration prevention, and antioxidant prevention. The composition containing the antifreeze protein derived from microorganisms that is optimal for the above is included.

本発明の微生物は、0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質を生産する微生物であれば良く、特に限定はない。例えば、20℃以下の低温領域でも増殖する微生物が挙げられ、特に低温微生物が好ましい。例えばフラボバクテリウム(Flavobacterium)属、シュードモナス(Pseudomonas)属、マイクロコッカス(Micrococcus)属、バチルス・グロビスポラス(Bacillus globis
porus)などのバチルス(Bacillus)属、カンジダ・エスピー(Candida sp.)、カンジダ・スコッチイ(Candida scottii)などのカンジダ(Candida)属、クラドスポリウム・ヘルバレム(Cladosporium herbarum)などのクラドスポリウム(Cladosporium)属などが好ましい。サイトファーガ(Cytophaga)属も好ましいが、遺伝子レベルなどの解析に基づいて、サイトファーガ(Cytophaga)属はフラボバクテリウム(Flavobacterium)属にも再分類されている(Int.J.Syst.Evol.Microbiol. 50:1055-1063(2000))。
The microorganism of the present invention is not particularly limited as long as it is a microorganism producing an antifreeze protein derived from a microorganism having a thermal hysteresis activity of 0.5 ° C. or higher. For example, microorganisms that grow even in a low-temperature region of 20 ° C. or lower can be mentioned, and cryogenic microorganisms are particularly preferable. For example, the genera Flavobacterium, Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus globis
porus), Candida sp., Candida scottii, Candida, Cladosporium herbarum, etc. And the like are preferred. Cytophaga genus is also preferred, but based on analysis such as gene level, Cytophaga genus is also reclassified as Flavobacterium genus (Int.J.Syst.Evol Microbiol. 50: 1055-1063 (2000)).

本発明の微生物は、フラボバクテリウム(Flavobacterium)属に属する低温微生物が好ましく、本発明のフラボバクテリウム(Flavobacterium)属は、好気性でセルロース、キチンなどの多糖類を分解して増殖する微生物である。本発明のフラボバクテリウム(Flavobacterium)属は、フラボバクテリウム・キサンタム(Flavobacterium xanthum)、フラボバクテリウム・ハイダティス(Flavobacterium hydatis)、フラボバクテリウム・コラムナレ(Flavobacterium columnare)、フラボバクテリウム・フレベンス(Flavobacterium flevense)、フラボバクテリウム・ペクチノボラム(Flavobacterium pectinovorum)、フラボバクテリウム・サイクロフィラム(Flavobacterium psychrophilum)、フラボバクテリウム・サッカロフィラム(Flavobacterium saccharophilum)、フラボバクテリウム・サクシニカンス(Flavobacterium succinicans)、フラボバクテリウム・ウリジノサム(Flavobacterium uliginosum)などが属する微生物であり、好ましくはフラボバクテリウム・キサンタム(Flavobacterium xanthum)が挙げられる。また、前記の0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質を生産する能力を有するフラボバクテリウム(Flavobacterium)属であれば全て使用することができる。例えば、IFO14958、IFO14960、IFO14905、IFO14962、IFO14972などの菌株は、受託番号でIFOやATCCに寄託されており、全て公知の分譲機関、法人より入手可能である。なお、本発明においては、上記菌株の変異株も使用できる。変異株は、紫外線、エックス線などの放射線または化学的変異剤(NTGなど)などの処理によって取得できる。   The microorganism of the present invention is preferably a low-temperature microorganism belonging to the genus Flavobacterium, and the genus Flavobacterium of the present invention is an aerobic microorganism that decomposes and grows polysaccharides such as cellulose and chitin. is there. The genus Flavobacterium of the present invention includes Flavobacterium xanthum, Flavobacterium hydatis, Flavobacterium columnare, Flavobacterium flevense. ), Flavobacterium pectinovorum, Flavobacterium psychrophilum, Flavobacterium saccharophilum, Flavobacterium succinicans, Flavobacterium succinicans, Flavobacterium succinicans Flavobacterium uliginosum) and the like, preferably Flavobacterium xanthum. In addition, any genus Flavobacterium having the ability to produce a microorganism-derived antifreeze protein having a thermal hysteresis activity of 0.5 ° C. or higher can be used. For example, strains such as IFO 14958, IFO 14960, IFO 14905, IFO 14962, and IFO 14972 have been deposited with IFO and ATCC under the accession numbers, and are all available from publicly known distribution agencies and corporations. In the present invention, mutant strains of the above strains can also be used. Mutant strains can be obtained by treatment with radiation such as ultraviolet rays and X-rays or chemical mutation agents (NTG, etc.).

本発明の微生物由来の不凍タンパク質は、上記の微生物から生産することが可能で熱ヒステリシス活性は、0.5℃以上、好ましくは1.0℃以上、より好ましくは3.0℃以上である。熱ヒステリシス活性は、アンモニウムイオンの共存下により増加する。また、20mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)の存在下、50℃で30分の熱処理後も、80%以上の残存活性率として耐熱性を有している。pHが7〜9の範囲で安定である。分子量は、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)−ポリアクリルアミドゲル電気泳動法により約19kDaである。例えばフラボバクテリウム・キサンタム(Flavobacterium xanthum)由来の不凍タンパク質は、1.0mg/ml濃度の場合の熱ヒステリシス活性が2.0〜5.0℃であり、クエン酸三ナトリウム二水和物で熱ヒステリシス活性が増強する。さらに、安定温度域は50℃以下であり、安定なpH範囲はpH7〜9である。   The antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention can be produced from the above-mentioned microorganism and has a thermal hysteresis activity of 0.5 ° C. or higher, preferably 1.0 ° C. or higher, more preferably 3.0 ° C. or higher. . Thermal hysteresis activity increases in the presence of ammonium ions. Further, even after heat treatment at 50 ° C. for 30 minutes in the presence of 20 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), it has heat resistance as a residual activity rate of 80% or more. The pH is stable in the range of 7-9. The molecular weight is about 19 kDa by sodium dodecyl sulfate (SDS) -polyacrylamide gel electrophoresis. For example, antifreeze protein derived from Flavobacterium xanthum has a thermal hysteresis activity of 2.0 to 5.0 ° C. at a concentration of 1.0 mg / ml, and is trisodium citrate dihydrate. Thermal hysteresis activity is enhanced. Furthermore, the stable temperature range is 50 ° C. or lower, and the stable pH range is pH 7-9.

本発明は、上述の熱ヒステリシス活性を有し、かつ配列番号1および/または配列番号2で表されるアミノ酸からなるポリペプチドが含まれる。
本発明の熱ヒステリシス活性の高い微生物由来の不凍タンパク質は、そのペプチド配列の一部または全部に、配列番号1および/または配列番号2で表されるアミノ酸からなるポリペプチド配列を有する。本発明のポリペプチドとしては、配列番号1および/または配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるポリペプチドであり、配列番号1および/または配列番号2で表されるアミノ酸配列において1以上のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加され、かつ配列番号1または2で表されるアミノ酸配列とBLAST(Basic local alignment search tool)やFASTA(Fast all)などを用いて計算したときに、少なくとも80%以上、特には95%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつ熱ヒステリシス活性を有するポリペプチドをあげることができる。欠失、置換もしくは付加されるアミノ酸の数は特に限定されないが、例えば部位特異的変異法などの周知の方法により欠失、置換もしくは付加できる程度の数であり、1個から数十個、好ましくは1〜5個である。
The present invention includes a polypeptide having the above-described thermal hysteresis activity and comprising an amino acid represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 2.
The antifreeze protein derived from a microorganism having high thermal hysteresis activity of the present invention has a polypeptide sequence consisting of the amino acid represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 2 in a part or all of the peptide sequence. The polypeptide of the present invention is a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 2, and one or more amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 2 At least 80% or more when calculated using the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 2, and BLAST (Basic local alignment search tool), FASTA (Fast all), etc. In particular, a polypeptide having an amino acid sequence having a homology of 95% or more and having thermal hysteresis activity can be mentioned. The number of amino acids to be deleted, substituted or added is not particularly limited, but is a number that can be deleted, substituted or added by a known method such as site-directed mutagenesis, for example, 1 to several tens, preferably Is 1-5.

本発明は、上述の熱ヒステリシス活性を有し、かつ配列番号1および/または配列番号2で表されるアミノ酸からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列が含まれる。
本発明の熱ヒステリシス活性の高い微生物由来の不凍タンパク質は、そのペプチド配列の一部または全部に、配列番号1および/または配列番号2で表されるアミノ酸からなるポリペプチド配列を含む限り、特に限定されるものではない。なお、本発明のポリヌクレオチドとは、DNAおよびRNAの両方が含まれる。本発明の該ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、例えば、配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードする塩基配列からなるDNAは、一般に1つのアミノ酸に対して複数種の遺伝暗号が存在するが、本発明のポリペプチドをコードしていれば本発明のDNAに含まれる。さらに本発明のDNAの塩基配列と相補的な塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列と80%以上の相同性を有する塩基配列を有し、かつ熱ヒステリシス活性を有するポリペプチドをコードするDNAも含まれる。ハイブリダイズ可能なDNAとして具体的には、BLAST(Basic local alignment search tool)やFASTA(Fast all)などを用いて計算したときに、配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードする塩基配列と少なくとも80%以上の相同性を有するDNA、好ましくは95%以上の相同性を有するDNAをあげることができる。本発明によるポリヌクレオチドは、例えば、天然由来であっても、全合成してもよい。更には、天然由来の一部を利用して合成を行なってもよい。本発明によるポリヌクレオチドの典型的な取得方法としては、例えば、遺伝子工学の分野で慣用されている方法、例えば、部分アミノ酸配列の情報を基にして作成した適当なDNAプローブを用いてスクリーニングを行なう方法などを挙げることができる。
さらに、本発明は、本発明のポリペプチドを有する熱ヒステリシス活性を有する不凍タンパク質の製造方法に関する。
The present invention includes a polynucleotide sequence that encodes a polypeptide having the above-described thermal hysteresis activity and consisting of the amino acid represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 2.
The antifreeze protein derived from a microorganism having a high thermal hysteresis activity of the present invention is not particularly limited as long as it includes a polypeptide sequence consisting of the amino acid represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 2 in part or all of the peptide sequence. It is not limited. The polynucleotide of the present invention includes both DNA and RNA. A polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention, for example, a DNA consisting of a base sequence encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, generally has a plurality of genetic codes for one amino acid. It exists, but is included in the DNA of the present invention if it encodes the polypeptide of the present invention. Furthermore, it has a base sequence having a homology of 80% or more with a base sequence that hybridizes under stringent conditions with a DNA having a base sequence complementary to the base sequence of the DNA of the present invention, and has thermal hysteresis activity. Also included is DNA encoding a polypeptide. Specifically, the hybridizable DNA encodes a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 when calculated using BLAST (Basic local alignment search tool), FASTA (Fast all), or the like. Examples thereof include DNA having at least 80% homology with the base sequence, preferably DNA having 95% or more homology. The polynucleotide according to the present invention may be derived from nature or may be totally synthesized, for example. Furthermore, you may synthesize | combine using a part derived from nature. A typical method for obtaining a polynucleotide according to the present invention is, for example, a method commonly used in the field of genetic engineering, for example, screening using an appropriate DNA probe prepared based on partial amino acid sequence information. The method etc. can be mentioned.
Furthermore, this invention relates to the manufacturing method of the antifreeze protein which has the thermal hysteresis activity which has the polypeptide of this invention.

本発明の0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質を取得するための製造方法は、上記の微生物が良く生育して目的とする熱ヒステリシス活性の高い微生物由来の不凍タンパク質を生産しうる条件で製造することが望ましく、微生物の性質により、培地のpH、培養期間などは適宜変更して行えば良い。例えば、培養方法としては液体培養、固体培養のいずれでも良く、好ましくは、液体培養が利用される。液体培養としては例えば、以下のようにして行うことができる。使用できる培地としては、熱ヒステリシス活性の高い微生物由来の不凍タンパク質を生産する微生物が生育可能な培地であれば、いかなるものでも良い。例えば、グルコース、シュクロース、グリセリン、デキストリン、糖蜜、有機酸などの炭素源、さらに硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、あるいは、ペプトン、酵母エキス、コーンスティープリカー、カゼイン加水分解物、肉エキスなどの窒素源、さらにカリウム塩、マグネシウム塩、ナトリウム塩、リン酸塩、マンガン塩、鉄塩、亜鉛塩などの無機塩を添加したものを用いることができる。培地のpHは例えば約3〜10、好ましくは約7〜8程度に調整し、培養温度は通常−20〜20℃程度、好ましくは約10℃以下、より好ましくは7℃以下で、1〜20日間、好ましくは3〜15日間程度好気的条件下で培養する。培養方法としては、例えば静置培養、振盪培養法、ジャーファーメンターによる好気的培養法が利用できる。本発明の微生物由来の不凍タンパク質は、本発明の上記の微生物を培養することで取得する培養液または/および培養微生物菌体内に生成し蓄積している。さらに、本発明の微生物由来の不凍タンパク質は、該培養液または/および培養微生物菌体内から通常の抽出方法、精製方法を利用し取得することができる。例えば、本発明の微生物由来の不凍タンパク質が培養微生物菌体内に蓄積する場合は、低温領域で微生物を培養後、培養液を遠心分離して培養微生物を取得する。ついで、適当な方法で該培養微生物を破砕し、破砕液から遠心分離などによって、熱ヒステリシス活性の高い微生物由来の不凍タンパク質を含有する抽出液を取得することができる。本抽出液を、そのまま本発明の微生物由来の不凍タンパク質として用いても良いが、さらに微生物由来の不凍タンパク質を単離精製し、例えば遠心分離、UF濃縮、塩析、透析、ゲル濾過クロマトグラフィー、イオン交換樹脂などの各種クロマトグラフィーを組み合わせ、常法により処理することで、本発明の熱ヒステリシスの高い微生物由来の不凍タンパク質の精製品を取得することができる。   The production method for obtaining an antifreeze protein derived from a microorganism having a thermal hysteresis activity of 0.5 ° C. or higher according to the present invention is the antifreeze derived from a microorganism having a high thermal hysteresis activity as a result of the above-mentioned microorganism growing well. It is desirable to produce the protein under conditions that allow it to be produced. Depending on the nature of the microorganism, the pH of the medium, the culture period, etc. may be appropriately changed. For example, the culture method may be either liquid culture or solid culture, and preferably liquid culture is used. For example, the liquid culture can be performed as follows. As the medium that can be used, any medium can be used as long as it can grow microorganisms that produce antifreeze proteins derived from microorganisms having high thermal hysteresis activity. For example, carbon sources such as glucose, sucrose, glycerin, dextrin, molasses, organic acids, ammonium sulfate, ammonium carbonate, ammonium phosphate, ammonium acetate, or peptone, yeast extract, corn steep liquor, casein hydrolyzate, meat Nitrogen sources such as extracts and further added with inorganic salts such as potassium salts, magnesium salts, sodium salts, phosphate salts, manganese salts, iron salts, zinc salts and the like can be used. The pH of the medium is adjusted to, for example, about 3 to 10, preferably about 7 to 8, and the culture temperature is usually about -20 to 20 ° C, preferably about 10 ° C or less, more preferably 7 ° C or less, and 1 to 20 The culture is carried out under aerobic conditions for a day, preferably about 3 to 15 days. As the culture method, for example, stationary culture, shaking culture, and aerobic culture using a jar fermenter can be used. The antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention is produced and accumulated in the culture solution obtained by culturing the above microorganism of the present invention and / or the cultured microorganism. Furthermore, the antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention can be obtained from the culture solution and / or the cultured microorganism by utilizing a normal extraction method and purification method. For example, when the antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention accumulates in the cultured microorganism, the microorganism is cultured in a low temperature region, and then the culture solution is centrifuged to obtain the cultured microorganism. Subsequently, the cultured microorganisms are crushed by an appropriate method, and an extract containing antifreeze proteins derived from microorganisms having high thermal hysteresis activity can be obtained from the crushed liquid by centrifugation or the like. The extract may be used as it is as the microorganism-derived antifreeze protein of the present invention, but the microorganism-derived antifreeze protein is further isolated and purified, for example, centrifugation, UF concentration, salting out, dialysis, gel filtration chromatography. The purified product of antifreeze protein derived from a microorganism with high thermal hysteresis according to the present invention can be obtained by combining various types of chromatography such as chromatography and ion exchange resin and processing by a conventional method.

本発明の微生物由来の不凍タンパク質の熱ヒステリシス測定は、水溶液の融解温度と凍結温度間の差を測定することを原理としており、DeVriesら(Methods Enzymol. 127, 293-303(1986))の方法に準じて行えばよい。つまり、該微生物由来の不凍タンパク質を含有する水溶液を徐々に冷却し、該水溶液の凝固点をモニターすることにより行われる。凍結点は、制御できない結晶成長か、あるいは結晶成長がおこる際のごくわずかの温度である。融解点は、一つの氷結晶が溶けずに安定な状態で留まっている最高温度である。   The thermal hysteresis measurement of the antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention is based on the principle of measuring the difference between the melting temperature and the freezing temperature of the aqueous solution. DeVries et al. (Methods Enzymol. 127, 293-303 (1986)). What is necessary is just to carry out according to the method. That is, it is performed by gradually cooling an aqueous solution containing the antifreeze protein derived from the microorganism and monitoring the freezing point of the aqueous solution. The freezing point is an uncontrollable crystal growth or a negligible temperature at which crystal growth occurs. The melting point is the highest temperature at which one ice crystal remains stable without melting.

本発明の0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質を含有する氷結晶成長抑制剤および氷結晶成長抑制方法は、0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質を少なくとも含有することで、溶媒の氷結晶の成長を抑制または/および阻害作用を有し、霜害防除剤、動物・植物などの細胞・組織、食品の保存などでの利用が挙げられる。本発明の氷結晶成長抑制剤は、該微生物由来の不凍タンパク質を溶液または粉末形態として製剤化することができ、あるいは添加対象とする製品の性状や工程などに合せて、溶液状やペースト状の最も効果が期待できる剤形に加工することができる。また、本発明の氷結晶成長抑制剤は、前記の本発明の微生物由来の不凍タンパク質と他の成分との混合形態であってもよい。そのような成分としては、該微生物由来の不凍タンパク質の上記効果を損なわないものを使用することができる。さらに、本発明の微生物由来の不凍タンパク質を含有してなる氷結晶成長抑制剤は、該微生物由来の不凍タンパク質は最適の濃度、pHなどの条件で、適宜選択して使用することができる。   The ice crystal growth inhibitor and method for inhibiting ice crystal growth containing an antifreeze protein derived from a microorganism having a thermal hysteresis activity of 0.5 ° C. or higher according to the present invention are derived from a microorganism having a thermal hysteresis activity of 0.5 ° C. or higher. By containing at least antifreeze protein, it has the effect of inhibiting or / and inhibiting the growth of ice crystals as a solvent, and it can be used for frost control agents, cells / tissues of animals / plants, food preservation, etc. . The ice crystal growth inhibitor of the present invention can be formulated as a solution or powder form of the antifreeze protein derived from the microorganism, or in the form of a solution or paste according to the properties or processes of the product to be added. It can be processed into a dosage form that can be expected to be most effective. The ice crystal growth inhibitor of the present invention may be a mixed form of the antimicrobial protein derived from the microorganism of the present invention and other components. As such a component, one that does not impair the above-described effects of the antifreeze protein derived from the microorganism can be used. Furthermore, the ice crystal growth inhibitor containing the microorganism-derived antifreeze protein of the present invention can be used by appropriately selecting the microorganism-derived antifreeze protein under conditions such as optimum concentration and pH. .

微生物由来の不凍タンパク質を用いてなる食品の改質方法は、例えば、果実、魚介類、麺類、グラタン、雑炊・リゾット等の米飯、ハンバーグ、パン、ピザ、スポンジケーキ、カステラ、ホットケーキ、たい焼き、たこ焼き、まんじゅう、団子、つくね、スープ、シチュー、ソース、豆腐、ブイヨン、調味料、調理済食品などの冷凍食品、また、例えばアイスクリームとそれを食す際に可食の器となるモナカの皮などを含めた冷菓類などを製造する際に、本発明の微生物由来の不凍タンパク質をそのまま使用したり、他の食品ないし食品成分と併用したりして適宜常法にしたがって使用することができる。本発明に係る食品は、固体状(粉末、顆粒状その他)、ペースト状、液状ないし懸濁状のいずれの飲食品の形態でもよい。本発明の不凍タンパク質を用いることにより、該冷凍食品を長期間冷凍保存したものであっても、良好な食感や美味しさを維持することができる。   Examples of methods for reforming foods using microorganism-derived antifreeze proteins include fruits, seafood, noodles, gratin, cooked rice such as risotto, hamburger, bread, pizza, sponge cake, castella, hot cake, Frozen foods such as grilled, takoyaki, manju, dumpling, tsukuyane, soup, stew, sauce, tofu, bouillon, seasoning, cooked food, etc., for example, ice cream and Monaca When manufacturing frozen confectionery including skin, etc., the antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention can be used as it is or in combination with other foods or food ingredients and used according to conventional methods. it can. The food according to the present invention may be in the form of any food or drink in the form of a solid (powder, granule, etc.), paste, liquid or suspension. By using the antifreeze protein of the present invention, even when the frozen food is stored frozen for a long period of time, a good texture and deliciousness can be maintained.

本発明の0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質を含有する水溶液の凝固点の低下剤および低下方法は、少なくとも0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質を含有することで、溶媒の凝固点の低下作用を有し、霜害防除剤、動物・植物などの細胞・組織、食品の保存などでの利用が挙げられる。本発明の水溶液の凝固点の低下剤は、該微生物由来の不凍タンパク質を溶液または粉末形態として製剤化することができ、あるいは添加対象とする製品の性状や工程などに合せて、溶液状やペースト状の最も効果が期待できる剤形に加工することができる。また、本発明の水溶液の凝固点の低下剤は、前記の本発明の微生物由来の不凍タンパク質と他の成分との混合形態であってもよい。そのような成分としては、微生物由来の不凍タンパク質の上記効果を損なわないものを使用することができる。さらに、本発明の微生物由来の不凍タンパク質を含有してなる水溶液の凝固点の低下剤は、該微生物由来の不凍タンパク質は最適の濃度、pHなどの条件で、適宜選択して使用することができる。   The reducing agent and method for reducing the freezing point of an aqueous solution containing an antifreeze protein derived from a microorganism having a thermal hysteresis activity of 0.5 ° C. or higher according to the present invention is not derived from a microorganism having a thermal hysteresis activity of at least 0.5 ° C. or higher. By containing frozen protein, it has the action of lowering the freezing point of the solvent, and it can be used for preservation of frost damage control agents, cells / tissues such as animals and plants, and foods. The agent for reducing the freezing point of the aqueous solution of the present invention can be formulated into a solution or a powder form of the antifreeze protein derived from the microorganism, or in the form of a solution or paste according to the properties or processes of the product to be added. It can be processed into a dosage form that can be expected to be most effective. The agent for reducing the freezing point of the aqueous solution of the present invention may be a mixed form of the antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention and other components. As such a component, one that does not impair the above-described effect of the antifreeze protein derived from microorganisms can be used. Furthermore, the agent for reducing the freezing point of an aqueous solution containing an antifreeze protein derived from a microorganism of the present invention can be used by appropriately selecting the antifreeze protein derived from the microorganism under conditions such as an optimal concentration and pH. it can.

本発明の0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質を含有する水溶液の凝固点の低下方法は、例えば微生物、動物、植物などの細胞や組織、血液や酵素などのタンパク質、ワクチン、または細胞性抽出物などの生物学的サンプル(生物材料)である生物の保存方法に係る。さらに、生物を含有する水溶液に、本発明の微生物由来の不凍タンパク質を添加し保存することで、水溶液の凝固点を低下させ、より該生物学的サンプルの生存性、機能性を維持し、保存期間を向上する作用を有する。例えば、本発明の生物の保存方法は、移植手術または病院への輸送時での使用が挙げられる。本発明の微生物由来の不凍タンパク質は、水溶液の凝固点を低下するばかりでなく、氷点以下の保存中に生じる氷結晶の成長を抑制する効果を有する。その効果を利用し、生物の分解や変性を最小化する上、氷結晶の成長に由来する細胞の損傷を抑制する。また、本発明の微生物由来の不凍タンパク質は細胞膜の安定化に寄与すると考えられ、細胞の保存性を向上させる。前記の保存される細胞としては、細菌、酵母を含む真菌、および特に高等真核生物細胞(例えば、ハイブリドーマ株または組織培養細胞株など)などが挙げられる。細胞性抽出物としては、インビトロタンパク質合成系、酵素調製物、および膜成分を含むサンプルなどが挙げられる。   The method for reducing the freezing point of an aqueous solution containing an antifreeze protein derived from a microorganism having a thermal hysteresis activity of 0.5 ° C. or higher according to the present invention includes, for example, cells and tissues such as microorganisms, animals and plants, proteins such as blood and enzymes, The present invention relates to a method for preserving an organism that is a biological sample (biological material) such as a vaccine or a cellular extract. Furthermore, the antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention is added to an aqueous solution containing organisms and stored, thereby reducing the freezing point of the aqueous solution and maintaining the viability and functionality of the biological sample. Has the effect of improving the period. For example, the method for preserving an organism of the present invention includes use during transplantation surgery or transport to a hospital. The microorganism-derived antifreeze protein of the present invention not only lowers the freezing point of an aqueous solution, but also has an effect of suppressing the growth of ice crystals that occur during storage below the freezing point. Utilizing this effect, it minimizes the degradation and denaturation of organisms and suppresses cell damage resulting from the growth of ice crystals. Moreover, it is thought that the antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention contributes to the stabilization of the cell membrane, and improves the storage stability of the cells. Such cells to be preserved include bacteria, fungi including yeast, and particularly higher eukaryotic cells (eg, hybridoma strains or tissue culture cell lines). Cellular extracts include in vitro protein synthesis systems, enzyme preparations, samples containing membrane components, and the like.

本発明により、0.5℃以上の熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質を提供することができる。該微生物由来の不凍タンパク質は、これまでに知られている植物、魚および微生物由来の不凍タンパク質に比べ、極めて高い熱ヒステリシス活性を有しているため、食品、医薬、研究用試薬など様々な産業分野において利用可能である。さらに、本発明の微生物由来の不凍タンパク質の製造方法により、安全性や生産性に優れ、生産効率が高く新規な微生物由来の不凍タンパク質を取得することが可能となった。   According to the present invention, a microorganism-derived antifreeze protein having a thermal hysteresis activity of 0.5 ° C. or higher can be provided. The antifreeze protein derived from microorganisms has an extremely high thermal hysteresis activity compared to the antifreeze proteins derived from plants, fish and microorganisms known so far, and therefore various anti-freeze proteins such as foods, pharmaceuticals, and research reagents can be used. It can be used in various industrial fields. Furthermore, by the method for producing a microorganism-derived antifreeze protein of the present invention, it has become possible to obtain a novel microorganism-derived antifreeze protein having excellent safety and productivity, high production efficiency, and the like.

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって限定されるものではない。本発明の実施例において、不凍活性の強さを比較する場合には熱ヒステリシスの測定を適用した。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by a following example. In the examples of the present invention, thermal hysteresis measurement was applied when comparing the strength of antifreeze activity.

フラボバクテリウム・キサンタム(Flavobacterium xanthum)IFO 14972の培養
TSB培地(DIFCO社製)(3.0%)をそれぞれ200ml容三角フラスコに30ml分注し、121℃、20分間殺菌して冷却したのち、フラボバクテリウム・キサンタム(Flavobacterium xanthum)IFO 14972を一白金耳ずつ接種し、5℃で1週間振盪培養して、種培養液を調製した。5L容量の培養ジャーに、上記TSB培地3Lを入れ、これを121℃で20分間殺菌して冷却したのち、上記の種培養液27mlを接種し、5℃で6日間、培養液に通気しながら撹拌培養を行った。培養終了後、遠心分離により菌体を回収した。
Cultivation of Flavobacterium xanthum IFO 14972 30 ml of TSB medium (manufactured by DIFCO) (3.0%) was dispensed into each 200 ml Erlenmeyer flask, sterilized at 121 ° C. for 20 minutes, cooled, Flavobacterium xanthum IFO 14972 was inoculated one platinum ear at a time and cultured with shaking at 5 ° C. for 1 week to prepare a seed culture solution. 3 L of the above TSB medium is put into a 5 L culture jar, sterilized at 121 ° C. for 20 minutes, cooled, then inoculated with 27 ml of the above seed culture solution, and aerated in the culture solution at 5 ° C. for 6 days. Stirring culture was performed. After completion of the culture, the cells were collected by centrifugation.

菌体からの熱ヒステリシス活性を有する抽出液の精製
以下のステップにより熱ヒステリシス活性を有する微生物由来の不凍タンパク質の抽出液を取得した。
1)無細胞抽出液の調製:
上記培養で取得した菌体をトリス・塩酸緩衝液(20mM、pH8)に懸濁したのち、氷浴中で冷却しつつ超音波破砕装置「INSONATOR 201M」(久保田商事株式会社製)で40分間破砕した。破砕液を遠心分離して菌体残渣を除き、無細胞抽出液を取得した。
Purification of extract having thermal hysteresis activity from bacterial cells An extract of a microorganism-derived antifreeze protein having thermal hysteresis activity was obtained by the following steps.
1) Preparation of cell-free extract:
The cells obtained in the above culture are suspended in Tris / HCl buffer (20 mM, pH 8) and then cooled in an ice bath for 40 minutes with an ultrasonic crusher “INSONATOR 201M” (manufactured by Kubota Corporation). did. The disrupted solution was centrifuged to remove the cell residue, and a cell-free extract was obtained.

2)硫安分画による精製:
前記無細胞抽出液に20%(w/v)飽和量となるように硫酸アンモニウムを加え、4℃で15時間緩やかに撹拌した。4℃、10,000g、20分間遠心分離することにより上澄液を回収した。上澄液に60%(w/v)飽和量となるよう硫酸アンモニウムを加え、4℃で7時間緩やかに撹拌した。4℃、10,000g、20分間遠心分離により沈殿を回収し、これをトリス-塩酸緩衝液(20mM、pH8)に溶解させて、抽出液として回収した。この抽出液をSpectrum社製の透析チューブ(分画分子量:3,500)に入れ、透析外液として使用した5Lのトリス・塩酸緩衝液(20mM、pH8)を3回交換することにより、66時間透析を行って抽出液を取得した。
2) Purification by ammonium sulfate fraction:
Ammonium sulfate was added to the cell-free extract so that the saturation amount was 20% (w / v), and the mixture was gently stirred at 4 ° C. for 15 hours. The supernatant was collected by centrifugation at 10,000 g for 20 minutes at 4 ° C. Ammonium sulfate was added to the supernatant to a saturation amount of 60% (w / v), and the mixture was gently stirred at 4 ° C. for 7 hours. The precipitate was collected by centrifugation at 4 ° C., 10,000 g for 20 minutes, dissolved in Tris-HCl buffer (20 mM, pH 8), and collected as an extract. This extract was put into a dialysis tube (fraction molecular weight: 3,500) manufactured by Spectrum, and 66 hours were obtained by exchanging 5 L of Tris / HCl buffer solution (20 mM, pH 8) used as an external solution for dialysis three times. Dialysis was performed to obtain an extract.

3)イオン交換クロマトグラフィーによる精製:
前記の抽出液を予めトリス塩酸緩衝液(20mM、pH8)で平衡化したDEAE-Cellulofineを充填したガラスカラム(直径1.0cm×高さ5.8cm)に通液して、同緩衝液で洗浄して、活性画分を集めた。この活性画分は、凍結乾燥機「EYELA FREEZE DRYER FD-1」(東京理化器械製)で濃縮を行い、蒸留水に溶解した。ここで取得した抽出液は、蛋白濃度1mg/mlで熱ヒステリシス活性が2.5〜4.7℃であった。上記熱ヒステリシス活性の測定については後記実施例3の方法で測定した。
3) Purification by ion exchange chromatography:
The extract was passed through a glass column (1.0 cm in diameter x 5.8 cm in height) packed with DEAE-Cellulofine previously equilibrated with Tris-HCl buffer (20 mM, pH 8) and washed with the same buffer. The active fraction was collected. This active fraction was concentrated with a freeze dryer “EYELA FREEZE DRYER FD-1” (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) and dissolved in distilled water. The extract obtained here had a protein concentration of 1 mg / ml and a thermal hysteresis activity of 2.5 to 4.7 ° C. The thermal hysteresis activity was measured by the method described in Example 3 below.

4)疎水クロマトグラフィーによる精製:
前記の抽出液に20%濃度となるよう硫安を加え、予め20%硫安を含むトリス塩酸緩衝液(20mM、pH7.5)で平衡化したButyl-Toyopearlを充填したガラスカラム(直径0.8cm×高さ5.4cm)に通液して、同緩衝液で洗浄後、硫安を含まないトリス塩酸緩衝液(20mM、pH7.5)への直線濃度勾配にて活性画分を集めた。さらに本活性画分をトリス塩酸緩衝液(5mM、pH8)で透析後、20%濃度となるよう硫安を加え、予め20%硫安を含むトリス塩酸緩衝液(20mM、pH7.5)で平衡化したButyl-Toyopearlを充填したガラスカラム(直0.8cm×高さ5.4cm)に通液して、同緩衝液で洗浄後、硫安を含まないトリス塩酸緩衝液(20mM、pH7.5)への直線濃度勾配にて活性画分を集めた。本活性画分をトリス塩酸緩衝液(5mM、pH8)で透析後、濃縮した。
4) Purification by hydrophobic chromatography:
A glass column (diameter 0.8 cm × diameter) packed with Butyl-Toyopearl, which was added with ammonium sulfate to a concentration of 20% and equilibrated with Tris-HCl buffer (20 mM, pH 7.5) containing 20% ammonium sulfate in advance. The solution was passed through a height of 5.4 cm), washed with the same buffer solution, and then the active fraction was collected by a linear concentration gradient to a tris-HCl buffer solution (20 mM, pH 7.5) containing no ammonium sulfate. Further, this active fraction was dialyzed with Tris-HCl buffer (5 mM, pH 8), added with ammonium sulfate to a concentration of 20%, and equilibrated in advance with Tris-HCl buffer (20 mM, pH 7.5) containing 20% ammonium sulfate. The solution was passed through a glass column filled with Butyl-Toyopearl (directly 0.8 cm × height 5.4 cm), washed with the same buffer solution, and then added to a tris-HCl buffer solution (20 mM, pH 7.5) containing no ammonium sulfate. Active fractions were collected in a linear concentration gradient. The active fraction was dialyzed against Tris-HCl buffer (5 mM, pH 8) and concentrated.

5)ゲル濾過クロマトグラフィーによる精製:
前記の濃縮液を0.2MのNaClを含むトリス塩酸緩衝液(50mM、pH7.5)に溶解し、予め同緩衝液で平衡化したゲル濾過クロマトグラフィー TSKgel G3000SW(カラムサイズ:直径0.75cm×長さ60cm)にかけ、同緩衝液にて溶出した。得られた活性画分を濃縮後、トリス塩酸緩衝液(5mM、pH8)で透析後、濃縮して不凍タンパク質溶液を得た。
5) Purification by gel filtration chromatography:
The concentrated solution was dissolved in Tris-HCl buffer (50 mM, pH 7.5) containing 0.2 M NaCl, and gel filtration chromatography TSKgel G3000SW (column size: diameter 0.75 cm × diameter previously equilibrated with the same buffer). Elution with the same buffer solution. The obtained active fraction was concentrated, dialyzed against Tris-HCl buffer (5 mM, pH 8), and concentrated to obtain an antifreeze protein solution.

熱ヒステリシス活性の測定
本発明の微生物由来の不凍タンパク質を含有する水溶液の熱ヒステリシスの測定は、該微生物由来の不凍タンパク質を含有する水溶液を徐々に冷却し、該水溶液の凝固点をモニターすることにより行われる。凍結点は、制御できない結晶成長か、あるいは結晶成長がおこる際のごくわずかの温度である。融解点は、一つの氷結晶が溶けずに安定な状態で留まっている最高温度である。本実施例においては、Devriesら(Methods Enzymol. 127, 293-303(1986))の方法に準じて行った。詳しくは、以下の方法によって熱ヒステリシスを測定した。直径16mm、厚さ0.12mmの円形ガラスに1μlのサンプルをのせた。温度制御顕微鏡ステージ(リンカム社製LK-600PM)にスライドをのせ、微細な氷をたくさん作るためにステージを50℃/分の速度で−40℃まで急速凍結した。氷結晶を顕微鏡でモニターしながら、ステージの温度を0.02℃/分の速度で緩やかに上昇させ、最後の結晶が消失した温度を融点とした。再び、ステージを50℃/分の速度で−40℃まで急速凍結し、微細な氷をたくさん作った。ステージの温度を0.02℃/分の速度で緩やかに上昇させて氷を融解し、一つの直径10μm程度の氷結晶核種ができる平衡温度に到達させた。その後、1℃/分の速度で温度を低下させ、氷結晶の大きさをモニターした。不凍タンパク質を含まないサンプルにおいては氷結晶が急激に成長し始め、それゆえ融解温度と凍結温度は同一となる。一方、不凍タンパク質が存在すると、温度低下時、氷結晶の大きさはしばらく一定を保ち、ヒステリシス凍結点において劇的に氷結晶は成長する。すなわち、融解温度と凍結温度との間に差が生じる。この熱ヒステリシスの温度差は不凍タンパク質の濃度と比活性に依存している。本発明においては3回測定した値の平均値を熱ヒステリシス値として採用した。
蛋白質濃度の測定は、BIO RAD株式会社製の蛋白質濃度測定用キットを使用して行った。測定においては0.2mg/mlのBSA溶液を標準液として用い、いずれも3回の測定値の平均値を用いた。
Measurement of thermal hysteresis activity The thermal hysteresis of the aqueous solution containing the antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention is measured by gradually cooling the aqueous solution containing the antifreeze protein derived from the microorganism and monitoring the freezing point of the aqueous solution. Is done. The freezing point is an uncontrollable crystal growth or a negligible temperature at which crystal growth occurs. The melting point is the highest temperature at which one ice crystal remains stable without melting. In the present Example, it carried out according to the method of Devries et al. (Methods Enzymol. 127, 293-303 (1986)). Specifically, thermal hysteresis was measured by the following method. A sample of 1 μl was placed on a circular glass having a diameter of 16 mm and a thickness of 0.12 mm. The slide was placed on a temperature-controlled microscope stage (LK-600PM manufactured by Linkham Co., Ltd.), and the stage was rapidly frozen to −40 ° C. at a rate of 50 ° C./min in order to make a lot of fine ice. While monitoring ice crystals with a microscope, the stage temperature was gradually increased at a rate of 0.02 ° C./min, and the temperature at which the last crystal disappeared was defined as the melting point. Again, the stage was snap frozen to −40 ° C. at a rate of 50 ° C./min to make a lot of fine ice. The stage temperature was gradually increased at a rate of 0.02 ° C./min to melt ice, and reached an equilibrium temperature at which one ice crystal nuclide having a diameter of about 10 μm was formed. Thereafter, the temperature was decreased at a rate of 1 ° C./min, and the size of ice crystals was monitored. In samples that do not contain antifreeze proteins, ice crystals begin to grow rapidly, so the melting and freezing temperatures are the same. On the other hand, when antifreeze protein is present, the size of the ice crystal remains constant for a while when the temperature drops, and the ice crystal grows dramatically at the hysteresis freezing point. That is, a difference occurs between the melting temperature and the freezing temperature. This temperature difference of thermal hysteresis depends on the concentration and specific activity of antifreeze protein. In this invention, the average value of the value measured 3 times was employ | adopted as a thermal hysteresis value.
The protein concentration was measured using a protein concentration measurement kit manufactured by BIO RAD Co., Ltd. In the measurement, a 0.2 mg / ml BSA solution was used as a standard solution, and the average value of three measurements was used for all.

菌体からの熱ヒステリシス活性を有する抽出液の性質試験
実施例2の5)で得られた精製不凍タンパク質溶液について、温度安定性、pH安定性、分子量、内部アミノ酸配列を調べた。また、有機酸、糖および塩の添加による熱ヒステリシス活性への影響を調べると共に、氷の再結晶化を阻害する効果を調べた。なお、微生物由来の不凍タンパク質の熱ヒステリシス活性の測定についても実施例3に示した方法に従って行った。
Characterization of extracts with thermal hysteresis activity from bacterial cells
The purified antifreeze protein solution obtained in 5) of Example 2 was examined for temperature stability, pH stability, molecular weight, and internal amino acid sequence. In addition, the effects of addition of organic acids, sugars and salts on thermal hysteresis activity were investigated, and the effect of inhibiting ice recrystallization was investigated. In addition, the measurement of the thermal hysteresis activity of the antifreeze protein derived from microorganisms was also performed according to the method shown in Example 3.

1.温度安定性:
実施例2の5)で取得した精製不凍タンパク質溶液について、温度安定性を測定した。
微生物由来の不凍タンパク質を含む精製液(蛋白濃度:10mg/ml)50μlを1.5ml容エッペンドルフチューブに入れた後、40、50、60、70℃の各温度で30分間保持する。各々の温度に保持した後、直ぐに氷冷し、微生物由来の不凍タンパク質の熱ヒステリシス活性を測定した。なお、熱処理をせず0℃で30分間保持した微生物由来の不凍タンパク質の熱ヒステリシス活性を100%とした場合の各温度の活性値から比率を算出し残存活性率として示し、本実施例の温度安定性として評価した。
その結果、該微生物由来の不凍タンパク質の温度安定性は、0〜50℃までの残存活性が約90%以上であり、60℃での残存活性はほとんどなかった。よって、本発明の微生物由来の不凍タンパク質は0℃〜50℃の温度まで安定であり、熱ヒステリシス活性を有効に維持すること可能な微生物由来の不凍タンパク質であることが示唆された。
1. Temperature stability:
The temperature stability of the purified antifreeze protein solution obtained in 5) of Example 2 was measured.
50 μl of a purified solution (protein concentration: 10 mg / ml) containing antifreeze protein derived from microorganisms is placed in a 1.5 ml Eppendorf tube, and then kept at 40, 50, 60, and 70 ° C. for 30 minutes. After maintaining at each temperature, the sample was immediately cooled on ice, and the thermal hysteresis activity of the antifreeze protein derived from the microorganism was measured. In addition, the ratio is calculated from the activity value at each temperature when the thermal hysteresis activity of the antifreeze protein derived from microorganisms kept at 0 ° C. for 30 minutes without heat treatment is 100%, and is shown as the residual activity rate. The temperature stability was evaluated.
As a result, regarding the temperature stability of the antifreeze protein derived from the microorganism, the residual activity from 0 to 50 ° C. was about 90% or more, and there was almost no residual activity at 60 ° C. Therefore, it was suggested that the antifreeze protein derived from the microorganism of the present invention is stable up to a temperature of 0 ° C. to 50 ° C. and is an antifreeze protein derived from a microorganism capable of effectively maintaining thermal hysteresis activity.

2.pH安定性:
実施例2の5)で取得した精製不凍タンパク質溶液について、pH安定性を測定した。
微生物由来の不凍タンパク質を含む抽出液(蛋白濃度:10mg/ml)に、酢酸緩衝液(pH4.1、あるいはpH5.0)、リン酸カリウム緩衝液(pH7.2)、またはグリシン-NaOH緩衝液(pH8.9、あるいは9.9)の5種類の緩衝液を用い、各々の緩衝液が最終濃度20mMとなるように添加した。各々のpH環境下の微生物由来の不凍タンパク質を含む溶液を4℃で11日間保存し、0時間、1日後、3日後、7日後、11日後と経時的に熱ヒステリシス活性を測定した。
その結果、該微生物由来の不凍タンパク質はpH7〜9で安定であることが示唆された。よって、このpH範囲の微生物由来の不凍タンパク質は、中性付近が安定であり熱ヒステリシス活性を有効に維持することが可能な微生物由来の不凍タンパク質であることが示唆された。
2. pH stability:
The pH stability of the purified antifreeze protein solution obtained in 5) of Example 2 was measured.
Extract containing microorganism-derived antifreeze protein (protein concentration: 10 mg / ml), acetic acid buffer (pH 4.1 or pH 5.0), potassium phosphate buffer (pH 7.2), or glycine-NaOH buffer Five types of buffer solutions (pH 8.9 or 9.9) were used, and each buffer solution was added to a final concentration of 20 mM. Solutions containing antifreeze proteins derived from microorganisms in each pH environment were stored at 4 ° C. for 11 days, and thermal hysteresis activity was measured over time, 0 hours, 1 day, 3 days, 7 days, and 11 days later.
As a result, it was suggested that the antifreeze protein derived from the microorganism is stable at pH 7-9. Therefore, it was suggested that the microorganism-derived antifreeze protein in this pH range is a microorganism-derived antifreeze protein that is stable in the vicinity of neutrality and can effectively maintain thermal hysteresis activity.

3.分子量(ゲル濾過法):
実施例2の5)で取得したゲル濾過後の精製された不凍タンパク質溶液について、分子量をゲル濾過クロマトグラフィーにより測定した。ここで、充填剤としてはTSKgel G3000SW(カラムサイズ:直径0.75cm×長さ60cm)を用い、0.2MのNaClを含むトリス塩酸緩衝液(50mM、pH7.5)を溶出液とした。標準蛋白として、ビタミンB12[ 分子量1,350]、馬ミオグロビン[ 分子量17,000]、鶏卵白アルブミン [ 分子量44,000]、ウシガンマグロブリン[ 分子量158,000]、チオグロブリン[ 分子量670,000]の蛋白を用いて検量線を作成した。その結果、実施例2の5)で取得した不凍タンパク質溶液は単一にまで精製されたことが分かった。この方法によりこの発明に係る不凍タンパク質の分子量は約38kDa と決定した。
3. Molecular weight (gel filtration method):
The molecular weight of the purified antifreeze protein solution after gel filtration obtained in 5) of Example 2 was measured by gel filtration chromatography. Here, TSKgel G3000SW (column size: diameter 0.75 cm × length 60 cm) was used as a packing material, and Tris-HCl buffer solution (50 mM, pH 7.5) containing 0.2 M NaCl was used as an eluent. As standard proteins, vitamin B12 [molecular weight 1,350], horse myoglobin [molecular weight 17,000], chicken egg white albumin [molecular weight 44,000], bovine gamma globulin [molecular weight 158,000], thioglobulin [molecular weight 670,000] A calibration curve was prepared using the protein. As a result, it was found that the antifreeze protein solution obtained in 5) of Example 2 was purified to single. By this method, the molecular weight of the antifreeze protein according to the present invention was determined to be about 38 kDa.

4.分子量(SDSポリアクリルアミド電気泳動):
実施例2の5)で取得したゲル濾過後の精製された不凍タンパク質溶液について、分子量をSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動にて測定した。分離ゲル「パジェルSPG-520L」(ATTO社製)を用いて電気泳動を行なった。ゲル中の緩衝液として、0.1%のSDSを含む25mMトリスヒドロキシメチルアミノメタン、192mMグリシン(pH8.6)を用いた。20mAで1.2時間電気泳動した後に、蛋白をCBB R-250にて染色した。約19kDaの位置に単一のバンドが確認された。前記の結果と併せて、この発明に係る不凍タンパク質は同一サブユニットの2量体であると分かった。
4. Molecular weight (SDS polyacrylamide electrophoresis):
The molecular weight of the purified antifreeze protein solution after gel filtration obtained in 5) of Example 2 was measured by SDS polyacrylamide gel electrophoresis. Electrophoresis was performed using a separation gel “Pagel SPG-520L” (manufactured by ATTO). As a buffer in the gel, 25 mM trishydroxymethylaminomethane and 192 mM glycine (pH 8.6) containing 0.1% SDS were used. After electrophoresis at 20 mA for 1.2 hours, the protein was stained with CBB R-250. A single band was confirmed at a position of about 19 kDa. Combined with the above results, the antifreeze protein according to the present invention was found to be a dimer of the same subunit.

5.内部アミノ酸配列:
実施例2の5)で取得したゲル濾過後の精製された不凍タンパク質溶液について、臭化シアン分解して断片化し、SDSポリアクリルアミド電気泳動にて各ペプチド断片を分画した。うち2つのペプチド断片をプロテインシークエンサーに供し、配列決定を行なった。決定された部分アミノ酸配列を以下に記す。なお、(N)はN端末、(C)はC端末を示す。
5. Internal amino acid sequence:
The purified antifreeze protein solution obtained after gel filtration obtained in 5) of Example 2 was fragmented by cyanogen bromide decomposition, and each peptide fragment was fractionated by SDS polyacrylamide electrophoresis. Two of the peptide fragments were subjected to a protein sequencer and sequenced. The determined partial amino acid sequence is shown below. Note that (N) indicates an N terminal, and (C) indicates a C terminal.

配列番号1;
(N)−Leu Glu Ala Gln Lys Gln Leu Asp Lys Leu Ser Thr Thr Tyr Asp Ala Asp −(C)
SEQ ID NO: 1;
(N) −Leu Glu Ala Gln Lys Gln Leu Asp Lys Leu Ser Thr Thr Tyr Asp Ala Asp − (C)

配列番号2;
(N)−Glu Glu Tyr Gln Gly Lys Lys Tyr Glu Ala Glu Ala Ala Thr Val Thr Glu Ala Val Asn Gly Glu −(C)
SEQ ID NO: 2;
(N) −Glu Glu Tyr Gln Gly Lys Lys Tyr Glu Ala Glu Ala Ala Thr Val Thr Glu Ala Val Asn Gly Glu − (C)

6.有機酸、糖、塩の添加による影響:
実施例2の5)で取得したゲル濾過後の精製された不凍タンパク質溶液について、熱ヒステリシス活性の増強作用について測定した。
微生物由来の不凍タンパク質を含む精製液(蛋白濃度:10mg/ml)に、クエン酸三ナトリウム二水和物、コハク酸一ナトリウム、酢酸ナトリウム一水和物、乳酸、硫酸アンモニウム、ソルビトール、シュークロース、L-グルタミン酸ナトリウム一水和物、L-アスパラギン酸ナトリウムを、それぞれの添加物を各々最終濃度が100mM、500mMまたは1Mとなるように調整し添加した。各々の条件下の熱ヒステリシス活性を測定した。なお、微生物由来の不凍タンパク質に蒸留水を添加しコントロールとして使用した。
その結果、添加物による該微生物由来の不凍タンパク質の熱ヒステリシス活性の増強効果が認められた。該増強効果は、各添加物により異なり、本実施例の微生物由来の不凍タンパク質の熱ヒステリシス活性に増強効果として、より高い影響を与えた添加物は、500mM クエン酸三ナトリウム二水和物、500mM コハク酸一ナトリウム、500mM L-グルタミン酸ナトリウム一水和物、1M ソルビトールであった。
6. Effects of adding organic acids, sugars and salts:
With respect to the purified antifreeze protein solution after gel filtration obtained in 5) of Example 2, the effect of enhancing thermal hysteresis activity was measured.
To a purified solution (protein concentration: 10 mg / ml) containing antifreeze protein derived from microorganisms, trisodium citrate dihydrate, monosodium succinate, sodium acetate monohydrate, lactic acid, ammonium sulfate, sorbitol, sucrose, Sodium L-glutamate monohydrate and sodium L-aspartate were added with each additive adjusted to a final concentration of 100 mM, 500 mM or 1 M, respectively. The thermal hysteresis activity under each condition was measured. In addition, distilled water was added to the antifreeze protein derived from microorganisms and used as a control.
As a result, an effect of enhancing the thermal hysteresis activity of the antifreeze protein derived from the microorganism by the additive was recognized. The enhancing effect varies depending on each additive, and the additive having a higher effect on the thermal hysteresis activity of the antifreeze protein derived from the microorganism of this example is 500 mM trisodium citrate dihydrate, 500 mM monosodium succinate, 500 mM sodium L-glutamate monohydrate, 1M sorbitol.

7.氷の再結晶化を阻害する効果:
実施例2の5)で取得したゲル濾過後の精製された不凍タンパク質溶液について、氷の再結晶化を阻害する効果について評価した。
水を含む不凍タンパク質サンプルをシュクロース濃度30%に調製し、直径16mmの円形ガラススライドに1μlのサンプルをのせた。その上に同形状のガラススライドをのせ、スライドの厚さを均一にするため200g重をサンプルにかけた。リンカムL-600A温度制御顕微鏡ステージにサンプルをのせ、小さい氷をたくさん作るためにステージを50℃/minの速度でマイナス40℃まで急速凍結した。ステージの温度をマイナス9℃まで急速に昇温し、温度を一定に保ち、顕微鏡で氷サイズを観察した。氷結晶を顕微鏡カメラで0分と10分、30分後に記録した。氷結晶の直径は0分後には全て5μm以下からスタートしたが、コントロールとして不凍タンパク質サンプルの代わりに水を用いた場合は、10ないし30分後には氷結晶が再結晶化し、平均直径が5μmを超え10μmに達するほどにまで成長した。一方、不凍タンパク質サンプルが1mg/ml含まれるシュクロース溶液を用いた場合は、氷結晶の平均直径は30分後でも5μm以下であった。
7. Effect of inhibiting ice recrystallization:
The purified antifreeze protein solution obtained after the gel filtration obtained in 5) of Example 2 was evaluated for the effect of inhibiting recrystallization of ice.
An antifreeze protein sample containing water was prepared to a sucrose concentration of 30%, and 1 μl of the sample was placed on a round glass slide having a diameter of 16 mm. A glass slide having the same shape was placed thereon, and a 200 g weight was applied to the sample in order to make the thickness of the slide uniform. The sample was placed on a Linkam L-600A temperature controlled microscope stage, and the stage was snap frozen at a rate of 50 ° C / min to minus 40 ° C in order to make a lot of small ice. The stage temperature was rapidly raised to minus 9 ° C., the temperature was kept constant, and the ice size was observed with a microscope. Ice crystals were recorded after 0, 10 and 30 minutes with a microscope camera. The diameters of the ice crystals started from 5 μm or less after 0 minutes. However, when water was used instead of the antifreeze protein sample as a control, the ice crystals recrystallized after 10 to 30 minutes and the average diameter was 5 μm. It grew to reach to 10 μm. On the other hand, when a sucrose solution containing 1 mg / ml of antifreeze protein sample was used, the average diameter of ice crystals was 5 μm or less even after 30 minutes.

以上の実施例の結果より、この発明に係る不凍タンパク質は氷の再結晶化を阻害することにより、氷結晶の成長を抑制することが示唆された。そのため、細胞や組織などを低温保存した場合に引き起こされる凍結濃縮や氷結晶の成長にともない生じる細胞死、また食品においては味質、歯ごたえ、鮮度の悪化、またはビタミンC、タンパク質などの栄養成分や葉緑素などの有用成分の分解など様々な問題が回避できることが期待される。   From the results of the above examples, it was suggested that the antifreeze protein according to the present invention inhibits ice crystal growth by inhibiting ice recrystallization. Therefore, cell death caused by freeze concentration and ice crystal growth caused by cryopreservation of cells and tissues, etc., and in foods, taste, crunchiness, deterioration of freshness, or nutritional components such as vitamin C and protein It is expected that various problems such as decomposition of useful components such as chlorophyll can be avoided.

Claims (9)

以下の理化学的性質を有してなるフラボバクテリウム(Flavobacterium)属に属する微生物由来の不凍タンパク質。
(1)熱ヒステリシス活性:0.5℃以上であり、
(2)pH8.0の水溶液の存在下、50℃で30分の熱処理後も、80%以上の残存活性率を有し、
(3)安定pH範囲:pHが7〜9の範囲で安定であり、
(4)分子量:ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)−ポリアクリルアミドゲル電気泳動法により約19kDaである。
Antifreeze proteins derived from microorganisms belonging to the genus Flavobacterium having the following physicochemical properties:
(1) Thermal hysteresis activity: 0.5 ° C. or higher,
(2) After the heat treatment at 50 ° C. for 30 minutes in the presence of an aqueous solution of pH 8.0, the residual activity rate is 80% or more,
(3) Stable pH range: pH is stable in the range of 7-9,
(4) Molecular weight: about 19 kDa by sodium dodecyl sulfate (SDS) -polyacrylamide gel electrophoresis.
フラボバクテリウム(Flavobacterium)属に属する微生物がフラボバクテリウム・キサンタム(Flavobacterium xanthum)である請求項1記載の微生物由来の不凍タンパク質。The antifreeze protein derived from a microorganism according to claim 1, wherein the microorganism belonging to the genus Flavobacterium is Flavobacterium xanthum. 配列番号1および/または配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるポリペプチドを含む請求項記載の微生物由来の不凍タンパク質SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO microbial antifreeze protein of claim 1 comprising a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by 2. 微生物由来の不凍タンパク質の製造方法であって、微生物を10℃以下、pH3〜10で培養する工程を用いてなる請求項記載の微生物由来の不凍タンパク質の製造方法。 A method of producing antifreeze proteins derived from microorganisms, a 10 ° C. or less, according to claim 1 antifreeze process for producing a protein derived from a microorganism according made using the process of culturing at pH 3-10. 請求項記載の微生物由来の不凍タンパク質を含有する氷結晶成長抑制剤。 An ice crystal growth inhibitor comprising the microorganism-derived antifreeze protein according to claim 1 . 請求項記載の微生物由来の不凍タンパク質を用いてなる氷結晶成長抑制方法。 A method for inhibiting ice crystal growth, comprising using the microorganism-derived antifreeze protein according to claim 1 . 請求項記載の微生物由来の不凍タンパク質を用いてなる水溶液の凝固点低下方法。 A method for lowering the freezing point of an aqueous solution using the antifreeze protein derived from a microorganism according to claim 1 . 請求項記載の微生物由来の不凍タンパク質を用いてなる生物の保存方法。 A method for preserving an organism using the microorganism-derived antifreeze protein according to claim 1 . 請求項記載の微生物由来の不凍タンパク質を用いてなる食品の改質方法。 A method for modifying a food comprising the antimicrobial protein derived from microorganisms according to claim 1 .
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