JP4931801B2 - ジペプチドの結晶およびその製造法 - Google Patents

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Description

本発明は、ジペプチドの結晶およびその製造法に関する。
一般的に医薬品等人体に摂取される化合物は、できる限り不純物、特に非天然化合物を除去することが求められている。例えば日米EU三極医薬品承認審査ハーモナイゼーション国際会議(ICH)の医薬品原薬ガイドラインでは不純物を0.05重量%以下にすべきことが記載されている。L−アラニル−L−グルタミンは輸液の成分など医薬品原料や化粧品などに用いられているジペプチドであり、医薬品原料等に用いる場合は当該規格が要求される。
化学合成法によるジペプチドの製造法、例えばL−アラニル−L−グルタミンの製造法としては、N−ベンジルオキシカルボニルアラニンを保護基が付加されたグルタミンと縮合し、脱保護して合成する方法(非特許文献1および非特許文献2)、N−ベンジルオキシカルボニルアラニンを保護基がないグルタミンと縮合し、脱保護して合成する方法(特許文献1)、N−(2−置換)−プロピオニルグルタミン誘導体をアンモニアと反応させて合成する方法(特許文献2および非特許文献3)などが知られている。
酵素または微生物を用いたD−アミノ酸を構成成分に含まないジペプチドの製造法としては、L−アミノ酸アミドとL−アミノ酸にL−アミノ酸アミドハイドロラーゼを作用させる方法(特許文献3)、L−アミノ酸エステルとL−アミノ酸に各種微生物を作用させる方法(特許文献4)、L−アミノ酸エステルとL−アミノ酸にプロリンイミノペプチダーゼを作用させる方法(特許文献5)、L−アミノ酸エステルまたはL−アミノ酸アミドとL−アミノ酸にエンペドバクター属またはスフィンゴバクテリウム属細菌由来の酵素を作用させる方法(特許文献6)、および1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を用いる方法(特許文献7)などが知られている。
これらの方法のうち、化学合成法はアミノ基の異性化やトリペプチドの副生が起こりやすく、例えば、非特許文献3には、再結晶を繰り返して得たL−アラニル−L−グルタミンの結晶中にはD−アラニル−L−グルタミンが0.19%残存していたと記載されている。またアミノ酸エステルやアミノ酸アミドを原料とした酵素合成法でも3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドの生成の可能性が示唆されている(特許文献6)。
このため、D−アミノ酸を構成成分として含むジペプチド、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドなどの不純物を含まない、ジペプチドの結晶、およびその製造法が望まれている。
Bull.Chem.Soc.Jpn.,34,739(1961) Bull.Chem.Soc.Jpn.,35,1966(1962) Org.Process Res.Dev.,4,147(2000) 米国特許第5,032,675号 特開平6−234715号 国際公開第03/010187号パンフレット 国際公開第03/010189号パンフレット 国際公開第03/010307号パンフレット 国際公開第2004/022733号パンフレット 国際公開第2004/058960号パンフレット
本発明の目的は、D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、およびトリペプチドを実質的に含まない、ジペプチドの結晶およびその製造法を提供することにある。
本発明は、以下の(1)〜(11)に関する。
(1)D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドを実質的に含まない、ジペプチドの結晶。
(2)D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドを実質的に含まない、L−アラニル−L−グルタミンの結晶。
(3)D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドがD−アラニル−L−グルタミンであり、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドがアラニルアラニルグルタミンである、上記(2)の結晶。
(4)アミノ酸アミドを実質的に含まない上記(1)〜(3)のいずれか1つの結晶。
(5)アミノ酸アミドがアラニンアミドである、上記(4)の結晶。
(6)L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力と、L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力とを有する微生物を培地に培養し、該培地中にジペプチドを生成、蓄積させる工程を含む上記(1)〜(5)のいずれか1つの結晶の製造法。
(7)L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質が以下の[1]〜[4]から選ばれる蛋白質である、上記(6)の製造法。
[1]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列を有する蛋白質
[2]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列と少なくとも65%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質
[3]配列番号1〜8のいずれか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、置換または付加したアミノ酸配列からなり、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質
[4]配列番号18で表されるアミノ酸配列と80%以上の相同性を有するアミノ酸配列を含み、かつジペプチドの合成活性を有する蛋白質
(8)L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸がL−アラニンまたはL−グルタミンであり、ジペプチドがL−アラニル−L−グルタミンである、上記(6)または(7)の製造法。
(9)L−アラニンまたはL−グルタミンを生産する能力、およびL−アラニンとL−グルタミンとからL−アラニル−L−グルタミンを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力を有する微生物を培地に培養し、培養物中にL−アラニル−L−グルタミンを生成、蓄積させた後、以下の[1]または[2]の工程を行うことを含む、上記(2)〜(5)のいずれか1つの結晶の製造法。
[1]L−アラニル−L−グルタミンを含む培養物、または該培養物から調製されるL−アラニル−L−グルタミンを含む溶液を加熱処理する工程
[2]L−アラニル−L−グルタミンを含む培養物からL−アラニル−L−グルタミンを含む溶液を調製し、該溶液にメタノールを添加することによりL−アラニル−L−グルタミンの結晶を晶析させる工程
(10)L−アラニンとL−グルタミンとからL−アラニル−L−グルタミンを生成する活性を有する蛋白質、該蛋白質を生産する能力を有する微生物の培養物、または該培養物の処理物を酵素源に用い、該酵素源、L−アラニンおよびL−グルタミンを水性媒体中に共存せしめ、該水性媒体中にL−アラニル−L−グルタミンを生成、蓄積させ、該水性媒体からL−アラニル−L−グルタミンを含有する溶液を調製した後、該溶液にメタノールを添加してL−アラニル−L−グルタミンの結晶を晶析させることを特徴とする上記(2)〜(5)のいずれか1つの結晶の製造法。
(11)L−アラニンとL−グルタミンとからL−アラニル−L−グルタミンを生成する活性を有する蛋白質が以下の[1]〜[4]から選ばれる蛋白質である、上記(10)の製造法。
[1]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列を有する蛋白質
[2]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列と少なくとも65%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつL−アラニル−L−グルタミンを生成する活性を有する蛋白質
[3]配列番号1〜8のいずれか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、置換または付加したアミノ酸配列からなり、かつL−アラニル−L−グルタミンを生成する活性を有する蛋白質
[4]配列番号18で表されるアミノ酸配列と80%以上の相同性を有するアミノ酸配列を含み、かつL−アラニル−L−グルタミンの合成活性を有する蛋白質
本発明により、D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドを実質的に含まない、ジペプチドの結晶を製造することができる。
1.本発明のジペプチドの結晶
本発明のD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドを実質的に含まないジペプチドの結晶としては、目的とするジペプチドの結晶を構成するアミノ酸のD体のアミノ酸を構成成分に含む1種または2種以上のジペプチド、並びに目的とするジペプチドの結晶を構成するアミノ酸および/もしくは該アミノ酸のD体のアミノ酸を構成成分に含む3個以上のアミノ酸からなる1種または2種以上のポリペプチド、好ましくは1種または2種以上のトリペプチドを実質的に含まないジペプチドの結晶をあげることができる。
本発明においてD-アミノ酸を構成成分に含むジペプチドとしては、D-アラニン(D-Ala)、D-グルタミン(D-Gln)、D-グルタミン酸(D-Glu)、D-バリン(D-Val)、D-ロイシン(D-Leu)、D-イソロイシン(D-Ile)、D-プロリン(D-Pro)、D-フェニルアラニン(D-Phe)、D-トリプトファン(D-Trp)、D-メチオニン(D-Met)、D-セリン(D-Ser)、D-スレオニン(D-Thr)、D-システイン(D-Cys)、D-アスパラギン(D-Asn)、D-チロシン(D-Tyr)、D-リジン(D-Lys)、D-アルギニン(D-Arg)、D-ヒスチジン(D-His)、D-アスパラギン酸(D-Asp)、D-α-アミノ酪酸(D-α-AB)、D-アザセリン(D- Azaserine)、D-テアニン(D-theanine)、4-ヒドロキシ-D-プロリン(4-D-HYP)、3-ヒドロキシ-D-プロリン(3-D-HYP)、D-オルニチン(D-Orn)、D-シトルリン(D-Cit)および6-ジアゾ-5-オキソ-D-ノルロイシン(6-diazo-5-oxo-D-norleucine)などから選ばれるD-アミノ酸を構成成分に含むジペプチドをあげることができる。
また、本発明において3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドとしては、アラニン(Ala)、グルタミン(Gln)、グルタミン酸(Glu)、バリン(Val)、ロイシン(Leu)、イソロイシン(Ile)、プロリン(Pro)、フェニルアラニン(Phe)、トリプトファン(Trp)、メチオニン(Met)、セリン(Ser)、スレオニン(Thr)、システイン(Cys)、アスパラギン(Asn)、チロシン(Tyr)、リジン(Lys)、アルギニン(Arg)、ヒスチジン(His)、アスパラギン酸(Asp)、α−アミノ酪酸(α−AB)、アザセリン(Azaserine)、テアニン(theanine)、4−ヒドロキシプロリン(4−HYP)、3−ヒドロキシプロリン(3−HYP)、オルニチン(Orn)、シトルリン(Cit)、D−6−ジアゾ−5−オキソノルロイシン(L−6−diazo−5−oxo−norleucine)、グリシン(Gly)およびβ−アラニン(β−Ala)などから選ばれる3個以上のアミノ酸からなるポリペプチド、好ましくはトリペプチドをあげることができる。
本発明のD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドを実質的に含まないジペプチドの結晶としては、上記したD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドを実質的に含まないジペプチドの結晶であれば、いずれのジペプチドの結晶でもよいが、好ましくはL−アラニン(L−Ala)、L−グルタミン(L−Gln)、L−グルタミン酸(L−Glu)、L−バリン(L−Val)、L−ロイシン(L−Leu)、L−イソロイシン(L−Ile)、L−プロリン(L−Pro)、L−フェニルアラニン(L−Phe)、L−トリプトファン(L−Trp)、L−メチオニン(L−Met)、L−セリン(L−Ser)、L−スレオニン(L−Thr)、L−システイン(L−Cys)、L−アスパラギン(L−Asn)、L−チロシン(L−Tyr)、L−リジン(L−Lys)、L−アルギニン(L−Arg)、L−ヒスチジン(L−His)、L−アスパラギン酸(L−Asp)、L−α−アミノ酪酸(L−α−AB)、L−アザセリン(L−Azaserine)、L−テアニン(L−theanine)、4−ヒドロキシ−L−プロリン(4−L−HYP)、3−ヒドロキシ−L−プロリン(3−L−HYP)、L−オルニチン(L−Orn)、L−シトルリン(L−Cit)、6−ジアゾ−5−オキソ−L−ノルロイシン(L−6−diazo−5−oxo−L−norleucine)、Glyおよびβ−Alaから選ばれる1種または2種のアミノ酸からなるジペプチドの結晶をあげることができる。
また、本発明のジペプチドの結晶としては、好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドとして、D−Ala、D−Met、D−Ser、D−Thr、D−Gln、D−Glu、D−Val、D−Leu、D−Ile、D−Pro、D−Phe、D−Trp、D−Cys、D−Asn、D−Tyr、D−Lys、D−Arg、D−His、D−Asp、D−α−AB、4−D−HYP、3−D−HYP、D−OrnおよびD−Citなどから選ばれるD−アミノ酸を構成成分に含む1種または2種以上のジペプチド、並びに3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドとして、Ala、Met、Ser、Thr、Gln、Glu、Val、Leu、Ile、Pro、Phe、Trp、Cys、Asn、Tyr、Lys、Arg、His、Asp、α−AB、4−HYP、3−HYP、Orn、Cit、Glyおよびβ−Alaなどから選ばれるアミノ酸を構成成分に含む3個以上のアミノ酸からなる1種または2種以上のポリペプチド、好ましくは1種または2種以上のトリペプチドを実質的に含まない、式(I)
−R (I)
[ただし、RがL−Ala、L−Met、L−Ser、L−Thrまたはβ−Alaであり、RがL−Gln、L−Glu、Gly、L−Val、L−Leu、L−Ile、L−Pro、L−Phe、L−Trp、L−Met、L−Ser、L−Thr、L−Cys、L−Asn、L−Tyr、L−Lys、L−Arg、L−His、L−Asp、L−α−AB、4−L−HYP、3−L−HYP、L−Orn、L−CitまたはGlyである]で表されるジペプチドの結晶をあげることができ、より好ましくは、D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドとして、D−Ala、D−Gln、D−Val、D−Leu、D−Ile、D−Phe、D−Trp、D−Met、D−Ser、D−Thr、D−Cys、D−Asn、D−Ttr、D−Lys、D−Arg、D−His、D−α−ABおよびD−Citなどから選ばれるD−アミノ酸を構成成分に含む1種または2種以上のジペプチド、並びに3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドとして、Ala、Gln、Val、Leu、Ile、Phe、Trp、Met、Ser、Thr、Cys、Asn、Tyr、Lys、Arg、His、α−AB、Cit、Glyおよびβ−Alaなどから選ばれるアミノ酸を構成成分に含む3個以上のアミノ酸からなる1種または2種以上のポリペプチド、好ましくは1種または2種以上のトリペプチドを実質的に含まない、式(II)
−R (II)
[ただし、RがL−Alaの場合は、RはL−Gln、Gly、L−Val、L−Leu、L−Ile、L−Phe、L−Trp、L−Met、L−Ser、L−Thr、L−Cys、L−Asn、L−Tyr、L−Lys、L−Arg、L−His、L−α−ABまたはL−Citであり、RがGlyの場合は、RはL−Gln、Gly、L−Phe、L−Trp、L−Met、L−Ser、L−Thr、L−Cys、L−Tyr、L−Lys、L−Arg、L−α−ABまたはL−Citであり、RがL−Metの場合は、RはL−Phe、L−Met、L−Cys、L−Tyr、L−LysまたはL−Hisであり、RがL−Serの場合は、RはL−Gln、Gly、L−Phe、L−Met、L−Ser、L−Thr、L−Tyr、L−HisまたはL−α−ABであり、RがL−Thrの場合は、RはL−Gln、L−Leu、L−Phe、L−Met、L−Ser、L−ThrまたはL−α−ABであり、RがL−Glnの場合は、RはL−PheまたはL−α−ABであり、RがL−Pheの場合は、RはL−Glnであり、RがL−Trpの場合は、RはGlyであり、RがL−Cysの場合は、RはL−Ala、L−Gln、GlyまたはL−Metであり、RがL−Lysの場合は、RはL−Ala、GlyまたはL−Metであり、RがL−Argの場合は、RはL−α−ABであり、RがL−Hisの場合は、RはL−Metであり、RがL−α−ABの場合は、RはL−Ala、L−Gln、Gly、L−Ser、L−Thr、L−ArgまたはL−α−ABであり、Rがβ−Alaである場合は、RはL−Hisである]で表されるジペプチドの結晶をあげることができる。
本発明のジペプチドの結晶としては、さらに好ましくは、D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドとして、D−Ala、D−Gln、D−Val、D−Leu、D−Ile、D−Phe、D−Trp、D−Met、D−Ser、D−Thr、D−Cys、D−Asn、D−Tyr、D−Lys、D−Arg、D−His、D−α−ABおよびD−Citなどから選ばれるD−アミノ酸のカルボキシル基とL−Ala、L−Gln、L−Val、L−Leu、L−Ile、L−Phe、L−Trp、L−Met、L−Ser、L−Thr、L−Cys、L−Asn、L−Tyr、L−Lys、L−Arg、L−His、L−α−ABおよびL−Citなどから選ばれるL−アミノ酸のアミノ基がペプチド結合したジペプチド、並びに3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドとして、L−Ala、L−Gln、L−Val、L−Leu、L−Ile、L−Phe、L−Trp、L−Met、L−Ser、L−Thr、L−Cys、L−Asn、L−Tyr、L−Lys、L−Arg、L−His、L−α−AB、L−Cit、Glyおよびβ−Alaなどから選ばれるアミノ酸を構成成分に含む3個以上のアミノ酸からなる1種または2種以上のポリペプチド、好ましくは1種または2種以上のトリペプチドを実質的に含まない、式(II)[ただし、RおよびRは、それぞれ上記と同義である]で表されるジペプチドの結晶をあげることがでる。
本発明のジペプチドの結晶としては、特に好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドとして、D−Ala−L−Gln、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドとして、アラニルアラニルグルタミン(Ala−Ala−Gln)を実質的に含まない、L−アラニル−L−グルタミンの結晶をあげることができる。
また、本発明のD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドを実質的に含まない、ジペプチドの結晶としては、上記の結晶に加え、さらにアミノ酸アミドを実質的に含まない結晶をあげることができる。アミノ酸アミドとしては、アラニンアミド(AlaNH)、グリシンアミドおよびアスパラギン酸−α−アミドから選ばれるアミノ酸アミドをあげることができ、好ましくは、AlaNHをあげることがでる。
本発明のジペプチドの結晶としては、好ましくは、D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドとして、D−Ala−L−Gln、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドとして、Ala−Ala−Gln、およびアミノ酸アミドとして、AlaNHを実質的に含まない、L−アラニル−L−グルタミンの結晶をあげることができる。
また、本発明のジペプチドの結晶はどのような結晶形でもよく、例えば針状結晶などをあげることができる。
D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドを実質的に含まないとは、本発明のジペプチドの結晶中における重量%が、
(a)D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.05重量%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.014重量%未満、好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.05重量%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.010重量%以下、より好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.05重量%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.005重量%以下、さらに好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.05重量%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.002重量%以下、またはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.004重量%未満であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.032重量%未満、好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.003重量%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.020重量%以下、より好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.002重量%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.010重量%以下、さらに好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.002重量%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.005重量%以下、特に好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.002重量%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.002重量%以下であること、をあげることができる。
D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチド、およびアミノ酸アミドを実質的に含まないとは、ジペプチドの結晶中の重量%が、
(b)D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.004重量%未満であり、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.032重量%未満であり、かつアミノ酸アミドは0.023重量%未満であること、好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.003重量%以下であり、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.020重量%以下であり、かつアミノ酸アミドは0.015重量%以下、より好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.002重量%以下であり、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.010重量%以下であり、かつアミノ酸アミドは0.012重量%以下、さらに好ましくは、D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.002重量%以下であり、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.002重量%以下であり、かつアミノ酸アミドは0.009重量%以下であること、をあげることができる。
また、D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドを実質的に含まないとは、本発明のジペプチドの結晶をHPLCで分析したときの本発明のジペプチドの結晶のピークに対するエリア%が、
(c)D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.05%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.018%未満、好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.05%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.013%以下、より好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.05%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.006%以下、さらに好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.05%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.003%以下であること、またはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.004%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.032%未満、好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.003%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.026%以下、より好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.002%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.018%以下、さらに好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.002%以下であり、かつ3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.013%以下であること、をあげることができる。
D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチド、およびアミノ酸アミドを実質的に含まないとは、ジペプチドの結晶をHPLCで分析したときのジペプチドの結晶のピークに対するエリア%が、
(d)D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.004%未満であり、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.041%未満であり、かつアミノ酸アミドは0.005%未満であること、好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.003%以下であり、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.026%以下であり、かつアミノ酸アミドは0.003%以下、より好ましくはD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.002%以下であり、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.013%以下であり、かつアミノ酸アミドは0.003%以下、さらに好ましくは、D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドは0.002%以下であり、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドは0.002%以下であり、かつアミノ酸アミドは0.002%以下であること、をあげることができる。
また、本発明のジペプチドの結晶としては、D-アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドを実質的に含まず、かつジペプチドの結晶全体に占める目的とするジペプチドのエリア%または重量%が好ましくは99.90%以上、より好ましくは99.91%以上、さらに好ましくは99.92%以上のジペプチドの結晶、並びにD-アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチド、およびアミノ酸アミドを実質的に含まず、かつエリア%または重量%が好ましくは99.90%以上、より好ましくは99.91%以上、さらに好ましくは99.92%以上のジペプチドの結晶をあげることができる。
本発明のジペプチドの結晶中のD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチド、アミノ酸アミド、および本発明のジペプチドの結晶の重量%の測定法としては、上記各成分の量を測定することができる方法であれば、いずれの方法であってもよく、例えば本発明のジペプチドの結晶に含まれる各種成分をHPLC等で分離し、各成分の量を、標準品のピーク面積と量に基づき、そのピーク面積から算出する方法が好適に用いられる。
また、本発明のジペプチドの結晶中のD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチド、およびアミノ酸アミドの本発明のジペプチドの結晶のピークに対するエリア%は、上記各成分をHPLCで分離し、本発明のジペプチドの結晶のピーク面積に対する各成分のピーク面積を計算することによって決定することができる。
HPLCの分析の条件としては、例えば下記の分析条件、
分析条件
カラム:Inertsil ODS−3V(GLサイエンス社製)
カラム温度:30℃
移動相:溶液A[0.01mol/lヘプタンスルホン酸ナトリウム、0.01mol/lリン酸一カリウム(pH2.5)]:メタノール=99:1
流量:1.2ml/min
検出:UV210nm
をあげることができるが、分析に供するジペプチドの試料中に含まれるD−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチド、およびアミノ酸アミドの種類に応じて、適宜、移動相の溶液組成の変更、複数の溶液を用いた濃度勾配溶液の使用、検出波長の変更等をすることができ、また試料中の物質をFMOC(fluorenylmethyl chloroformate)等で誘導体化し、その発光を検出する方法等もあげることができる
2.本発明のジペプチドの結晶の製造法
本発明の結晶は、i)L−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質、該蛋白質を生産する能力を有する微生物の培養物、または該培養物の処理物を酵素源に用い、該酵素源、並びにL−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸を水性媒体中に共存せしめ、該水性媒体中にジペプチドを生成、蓄積させ、該水性媒体からジペプチドの結晶を採取する方法、ii)L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生成、蓄積する能力、およびL−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力を有する微生物を培地に培養し、該培地中にジペプチドを生成、蓄積させ、該培地からジペプチドの結晶を採取する方法、などにより製造することができる。
(1)本発明の製造法に用いられる蛋白質
(a)本発明の製造法に用いられるL−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質としては、該活性を有する蛋白質であれば特に限定されないが、例えば以下の[1]〜[4]に記載の蛋白質、
[1]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列を有する蛋白質、
[2]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列と少なくとも65%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質、
[3]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列において、1個以上のアミノ酸が欠失、置換または付加したアミノ酸配列からなり、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質、
[4]配列番号18で表されるアミノ酸配列と少なくとも80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列を含み、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質、
などをあげることができる。
配列番号18で表されるアミノ酸配列は、配列番号1〜7で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質の間で保存されている領域であり、かつ各種微生物のAla-Ala リガーゼ活性を有する蛋白質のコンセンサス配列に対応する領域である。
よって、配列番号18で表されるアミノ酸配列と少なくとも80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列を含み、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質もまたジペプチドを生成する活性を有する蛋白質である。
配列番号18で表されるアミノ酸配列と少なくとも80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列を含む蛋白質が、ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質であるためには、該蛋白質のアミノ酸配列と配列番号1〜7のいずれかで表されるアミノ酸配列との相同性は、少なくとも65%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上の相同性を有していることが望ましい。
上記において、1個以上のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなり、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質は、Molecular Cloning,A Laboratory Manual,Thrid Edition,Cold Spring Harbor Laboratory Press(2001)(以下、モレキュラー・クローニング第3版と略す)、Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley& Sons(1987−1997)(以下、カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジーと略す)、Nucleic Acids Research,10,6487(1982)、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,79,6409(1982)、Gene,34,315(1985)、Nucleic Acids Research,13,4431(1985)、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,82,488(1985)等に記載の部位特異的変異導入法を用いて、例えば配列番号1〜8で表されるアミノ酸配列からなるジペプチドを生成する活性を有する蛋白質のいずれかの蛋白質をコードするDNAに部位特異的変異を導入することにより、取得することができる。
欠失、置換または付加されるアミノ酸の数は、上記の部位特異的変異法等の周知の方法により欠失、置換または付加できる程度の数であれば特に限定されないが、通常は1個から数十個、好ましくは1〜20個、より好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個である。
配列番号1〜8で表されるアミノ酸配列からなる蛋白質のいずれかにおいて1個以上のアミノ酸が欠失、置換または付加されたとは、同一配列中の任意の位置において、1個または複数のアミノ酸の欠失、置換または付加があってもよい。
欠失、置換または付加は同時に生じてもよく、置換または付加されるアミノ酸は天然型と非天然型とを問わない。天然型アミノ酸としては、L−アラニン、L−アスパラギン、L−アスパラギン酸、L−グルタミン、L−グルタミン酸、グリシン、L−アルギニン、L−ヒスチジン、L−イソロイシン、L−ロイシン、L−リジン、L−メチオニン、L−フェニルアラニン、L−プロリン、L−セリン、L−スレオニン、L−トリプトファン、L−チロシン、L−バリン、L−システインなどがあげられる。
以下に、相互に置換可能なアミノ酸の例を示す。同一群に含まれるアミノ酸は相互に置換可能である。
A群:ロイシン、イソロイシン、ノルロイシン、バリン、ノルバリン、アラニン、2−アミノブタン酸、メチオニン、O−メチルセリン、t−ブチルグリシン、t−ブチルアラニン、シクロヘキシルアラニン
B群:アスパラギン酸、グルタミン酸、イソアスパラギン酸、イソグルタミン酸、2−アミノアジピン酸、2−アミノスベリン酸
C群:アスパラギン、グルタミン
D群:リジン、アルギニン、オルニチン、2,4−ジアミノブタン酸、2,3−ジアミノプロピオン酸
E群:プロリン、3−ヒドロキシプロリン、4−ヒドロキシプロリン
F群:セリン、スレオニン、ホモセリン
G群:フェニルアラニン、チロシン
また、上記した1個以上のアミノ酸が欠失、置換または付加が導入される位置は、該変異が導入されたアミノ酸配列を有する蛋白質がジペプチドの合成活性を有する限り、特に限定されず、例えば配列番号1〜8で表されるアミノ酸配列を公知のアライメントソフトウェアを用いて比較したときに、すべてのアミノ酸配列において保存されていないアミノ酸をあげることができる。公知のアライメントソフトウェアとしては、例えば遺伝子解析ソフトウェアGenetyx(ソフトウェア開発株式会社)に含まれるアライメント解析ソフトをあげることができる。該解析ソフトの解析パラメータとしては、デフォルト値を用いることができる。
また、上記した1個以上のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなる蛋白質であり、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質としては、例えば配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列との相同性が、少なくとも65%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上の相同性を有する蛋白質をあげることができる。
上記において、アミノ酸配列や塩基配列の相同性は、Karlin and AltschulによるアルゴリズムBLAST[Pro.Natl.Acad.Sci.USA,90,5873(1993)]やFASTA[Methods Enzymol.,183,63(1990)]を用いて決定することができる。このアルゴリズムBLASTに基づいて、BLASTNやBLASTXとよばれるプログラムが開発されている[J.Mol.Biol.,215,403(1990)]。BLASTに基づいてBLASTNによって塩基配列を解析する場合には、パラメータは例えばScore=100、wordlength=12とする。また、BLASTに基づいてBLASTXによってアミノ酸配列を解析する場合には、パラメータは例えばscore=50、wordlength=3とする。BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合には、各プログラムのデフォルトパラメータを用いる。これらの解析方法の具体的な手法は公知である(http://www.ncbi.nlm.nih.gov.)。
(b)本発明のL−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質としては、該活性を有する蛋白質であれば特に限定されず、例えば以下の[5]〜[8]に記載の蛋白質、
[5]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列を有する蛋白質、
[6]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列と少なくとも65%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質、
[7]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列において、1個以上のアミノ酸が欠失、置換または付加したアミノ酸配列からなり、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質、
[8]配列番号18で表されるアミノ酸配列と少なくとも80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列を含み、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質、
などをあげることができる。
配列番号18で表されるアミノ酸配列は、上記(a)の特徴を有する配列である。
よって、配列番号18で表されるアミノ酸配列と少なくとも80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列を含み、かつジペプチド合成活性を有する蛋白質もまたジペプチドを生成する活性を有する蛋白質である。
配列番号18で表されるアミノ酸配列と少なくとも80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列を含む蛋白質が、ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質であるためには、該蛋白質のアミノ酸配列と配列番号1〜7のいずれかで表されるアミノ酸配列との相同性は、少なくとも65%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上の相同性を有していることが望ましい。
上記において、1個以上のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなり、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質は、上記(a)と同様、モレキュラー・クローニング第3版等に記載の方法で取得することができる。
欠失、置換または付加されるアミノ酸の数は、上記(a)と同様である。
配列番号1〜8で表されるアミノ酸配列からなる蛋白質のいずれかにおいて1個以上のアミノ酸が欠失、置換または付加されたとは、上記(a)と同意である。
欠失、置換または付加は同時に生じてもよく、置換または付加されるアミノ酸は上記(a)と同様である。
また、上記した1個以上のアミノ酸が欠失、置換または付加が導入される位置は、該変異が導入されたアミノ酸配列を有する蛋白質がジペプチドを生成する活性を有する限り、特に限定されず、上記(a)と同様の位置をあげることができる。
また、上記した1個以上のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなる蛋白質であり、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質としては、上記(a)と同様の蛋白質をあげることができる。
上記において、アミノ酸配列や塩基配列の相同性は、BLASTやFASTAを用いて決定することができる。
(2)本発明のジペプチドの結晶の製造に用いられる微生物
(a)本発明のL−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力を有する微生物としては、上記(1)の(a)の蛋白質を生産する能力を有する微生物であれば特に限定されないが、例えば上記(1)の(a)の[1]〜[4]のいずれかに記載の蛋白質を生産する能力を有する微生物をあげることができる。
L−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸としては、好ましくはL−Ala、L−Gln、L−Glu、L−Val、L−Leu、L−Ile、L−Pro、L−Phe、L−Trp、L−Met、L−Ser、L−Thr、L−Cys、L−Asn、L−Tyr、L−Lys、L−Arg、L−His、L−Asp、L−α−AB、L−Azaserine、L−theanine、4−L−HYP、3−L−HYP、L−Orn、L−Cit、L−6−diazo−5−oxo−L−norleucine、Glyおよびβ−Alaから選ばれる1種以上のアミノ酸、より好ましくはL−Ala、L−Gln、L−Glu、L−Val、L−Leu、L−Ile、L−Pro、L−Phe、L−Trp、L−Met、L−Ser、L−Thr、L−Cys、L−Asn、L−Tyr、L−Lys、L−Arg、L−His、L−Asp、L−α−AB、4−L−HYP、3−L−HYP、L−Orn、L−Cit、Glyおよびβ−Alaから選ばれる2種のアミノ酸、さらに好ましくはL−AlaおよびL−Glnをあげることができる。
上記(1)の(a)の[1]〜[4]のいずれかの蛋白質を生産する能力を有する微生物としては、例えばWO2004/058960号に記載されているバシリシン合成酵素遺伝子を有するバチルス(Bacillus)属に属する微生物、好ましくはバチルス・サチルス(Bacillus subtilis)、バチルス・アミロリケファシエンス(Bacillus amyloliquefaciens)、バチルス・コグランス(Bacillus coagulans)、バチルス・リケニフォルミス(Bacillus licheniformis)、バチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium)、バチルス・プミルス(Bacillus pumilus)、より好ましくはバチルス・サチリス(Bacillus subtilis)168株(ATCC23857)、バチルス・サチリス ATCC15245、バチルス・サチリス ATCC6633、バチルス・サチリス IAM1213、バチルス・サチリス IAM1107、バチルス・サチリス IAM1214、バチルス・サチリス ATCC9466、バチルス・サチリス IAM1033、バチルス・サチリス ATCC21555、バチルス・アミロリケファシエンス(Bacillus amyloliquefaciens)IFO3022および上記(1)の[1]〜[4]のいずれかの蛋白質をコードするDNAで形質転換された微生物をあげることができる。
上記(1)の[1]〜[4]の蛋白質をコードするDNAとしては、
[9]配列番号9〜17のいずれかで表される塩基配列を有するDNA、
[10]配列番号9〜17のいずれかで表される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し、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードするDNA、および
[11]配列番号19で表される塩基配列と少なくとも80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有する塩基配列を含み、かつ、ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードするDNA、
をあげることができる。
ここでいう「ハイブリダイズする」とは、特定の塩基配列を有するDNAまたは該DNAの一部にDNAがハイブリダイズする工程である。したがって、該特定の塩基配列を有するDNAまたは該DNAの一部の塩基配列は、ノーザンまたはサザンブロット解析のプローブとして有用であるか、またはPCR解析のオリゴヌクレオチドプライマーとして使用できる長さのDNAであってもよい。プローブとして用いるDNAとしては、少なくとも100塩基以上、好ましくは200塩基以上、より好ましくは500塩基以上のDNAをあげることができるが、少なくとも10塩基以上、好ましくは15塩基以上のDNAであってもよい。
DNAのハイブリダイゼーション実験の方法はよく知られており、例えば当業者であれば本願明細書に従い、ハイブリダイゼーションの条件を決定することができる。該ハイブリダイゼーションの条件は、モレキュラー・クローニング第2版、第3版(2001年)、Methods for General and Molecular Bacteriolgy,ASM Press(1994)、Immunology methods manual,Academic press(Molecular)に記載の他、多数の他の標準的な教科書に従っておこなうことができる。
上記のストリンジェントな条件とは、例えばDNAを固定化したフィルターとプローブDNAとを50%ホルムアミド、5×SSC(750mMの塩化ナトリウム、75mMのクエン酸ナトリウム)、50mMのリン酸ナトリウム(pH7.6)、5×デンハルト溶液、10%の硫酸デキストラン、および20μg/lの変性させたサケ精子DNAを含む溶液中で42℃で一晩、インキュベートした後、例えば約65℃の0.2×SSC溶液中で該フィルターを洗浄する条件をあげることができるが、より低いストリンジェント条件を用いることもできる。ストリンジェンな条件の変更は、ホルムアミドの濃度調整(ホルムアミドの濃度を下げるほど低ストリンジェントになる)、塩濃度および温度条件の変更により可能である。低ストリンジェント条件としては、例えば6×SSCE(20×SSCEは、3mol/lの塩化ナトリウム、0.2mol/lのリン酸二水素ナトリウム、0.02mol/lのEDTA、pH7.4)、0.5%のSDS、30%のホルムアミド、100μg/lの変性させたサケ精子DNAを含む溶液中で、37℃で一晩インキュベートした後、50℃の1×SSC、0.1%SDS溶液を用いて洗浄する条件をあげることができる。また、さらに低いストリンジェントな条件としては、上記した低ストリンジェント条件において、高塩濃度(例えば5×SSC)の溶液を用いてハイブリダイゼーションを行った後、洗浄する条件をあげることができる。
上記した様々な条件は、ハイブリダイゼーション実験のバックグラウンドを抑えるために用いるブロッキング試薬を添加、または変更することにより設定することもできる。上記したブロッキング試薬の添加は、条件を適合させるために、ハイブリダイゼーション条件の変更を伴ってもよい。
上記したストリンジェントな条件下でハイブリダイズ可能なDNAとしては、例えば上記したBLASTおよびFASTA等のプログラムを用いて、上記パラメータに基づいて計算したときに、上記したいずれかのDNAの塩基配列と少なくとも80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有するDNAをあげることができる。
塩基配列の相同性は、上記したBLASTまたはFASTA等のプログラムを用いて決定することができる。
上記したDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAが、ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードするDNAであることは、該DNAを発現する組換え体DNAを作製し、該組換え体DNAを宿主細胞に導入して得られる微生物を酵素源に用い、該酵素源、並びにL−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸を水性媒体中に存在せしめ、該水性媒体中にジペプチドが生成、蓄積するか否かをHPLC等により分析する方法によって確認することができる。
(b)本発明の製造法で用いられるL−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力と、L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力とを有する微生物としては、該能力を有する微生物であれば特に限定されないが、例えば上記(1)の(b)の[5]〜[8]のいずれかに記載の蛋白質を生産する能力を有する微生物であり、かつL−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力を有する微生物をあげることができる。
L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸としては、好ましくはL−Ala、L−Gln、L−Glu、L−Val、L−Leu、L−Ile、L−Pro、L−Phe、L−Trp、L−Met、L−Ser、L−Thr、L−Cys、L−Asn、L−Tyr、L−Lys、L−Arg、L−His、L−Asp、L−α−AB、4−L−HYP、3−L−HYP、L−Orn、L−CitおよびGlyから選ばれる1種以上のアミノ酸、より好ましくはL−Ala、L−Gln、L−Glu、L−Val、L−Leu、L−Ile、L−Pro、L−Phe、L−Trp、L−Met、L−Ser、L−Thr、L−Cys、L−Asn、L−Tyr、L−Lys、L−Arg、L−His、L−Asp、L−α−ABおよびGlyから選ばれる2種のアミノ酸、さらに好ましくはL−AlaおよびL−Glnをあげることができる。
L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力、およびL−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力を有する微生物としては、上記(1)の(b)の蛋白質を生産する能力、およびL−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力を有する微生物をあげることができる。該微生物としては、上記(1)の(b)の[5]〜[8]の蛋白質をコードするDNAで形質転換された微生物であり、かつL−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生成、蓄積する能力が強化された微生物をあげることができる。
(1)の(b)の[5]〜[8]の蛋白質をコードするDNAとしては、[12]配列番号9〜17のいずれかで表される塩基配列を有するDNA、
[13]配列番号9〜17のいずれかで表される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し、かつジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードするDNA、および
[14]配列番号19で表される塩基配列と少なくとも80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有する塩基配列を含み、かつ、ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードするDNA、
をあげることができる。
上記の「ハイブリダイズする」とは、上記(a)と同義である。
上記したDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAが、L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードするDNAであることは、該DNAを発現する組換え体DNAを作製し、該組換え体DNAを宿主細胞に導入して得られる微生物を酵素源に用い、該酵素源、L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を水性媒体中に存在せしめ、該水性媒体中にジペプチドが生成、蓄積するか否かをHPLC等により分析する方法によって確認することができる。
(c)本発明の製造法で用いられるL−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する微生物、並びにL−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力と、L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生産する能力とを有する微生物は、上記(a)または(b)の微生物であるとともに、1)1種以上のペプチダーゼおよび1種以上のペプチド取り込み活性を有する蛋白質(以下、ペプチド取込み蛋白質と略す)の活性が低下または喪失している微生物、または2)3種以上のペプチダーゼの活性が低下または喪失している微生物であってもよい。
1種以上のペプチダーゼおよび1種以上のペプチド取込み蛋白質の活性が低下または喪失している微生物としては、該微生物が正常に生育できる限りにおいて、任意の1種以上のペプチダーゼおよび任意の1種以上のペプチド取込み蛋白質の活性が低下または喪失している微生物をあげることができ、好ましくは1種以上9種以下、より好ましくは1種以上7種以下、さらに好ましくは1種以上4種以下のペプチダーゼの活性が低下または喪失しており、かつ好ましくは1種以上5種以下、より好ましくは1種以上3種以下、さらに好ましくは1種以上2種以下、特に好ましくは1種のペプチド取込み蛋白質の活性が低下または喪失している微生物をあげることができる。
該微生物としては、より具体的には、該微生物のゲノムDNA上に存在するペプチダーゼをコードする遺伝子(以下、ペプチダーゼ遺伝子と略す)およびペプチド取込み蛋白質をコードする遺伝子(以下、ペプチド取込み蛋白質遺伝子)のうち、1種以上のペプチダーゼ遺伝子の塩基配列および1種以上のペプチド取込み蛋白質遺伝子の塩基配列において、該塩基配列の全部または一部が欠失しているため、または該塩基配列中に塩基の置換または付加があるために該ペプチダーゼおよび該ペプチド取込み蛋白質の活性が低下または喪失している微生物をあげることができる。
ペプチダーゼの活性が低下しているとは、上記した塩基の欠失、置換または付加がないペプチダーゼに比べ、ペプチド分解活性が低くなっていればよく、好ましくは上記した塩基の欠失、置換または付加がない、野生型の遺伝子にコードされているようなペプチダーゼと比べたとき、ペプチダーゼ活性が少なくとも20%以上、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上、低下していることを意味する。
微生物のペプチド分解活性は、基質となるペプチドと微生物菌体とを水性媒体中に共存せしめ、ペプチド分解反応を行った後、残存しているペプチド量を公知の方法、例えばHPLCなどを用いた分析法によって定量することにより測定することができる。
上記ペプチダーゼとしては、ペプチド分解活性を有する蛋白質であればいずれでもよく、好ましくはジペプチド分解活性が高い蛋白質、より好ましくはジペプチダーゼをあげることができる。
より具体的なペプチダーゼとしては、例えばエシェリヒア・コリに存在する、配列番号20で表されるアミノ酸配列を有するPepA、配列番号21で表されるアミノ酸配列を有するPepB、配列番号22で表されるアミノ酸配列を有するPepD、配列番号23で表されるアミノ酸配列を有するPepN、PepP[GenBank accession no.(以下、GenBankと略す)AAC75946]、PepQ(GenBank AAC76850)、PepE(GenBank AAC76991)、PepT(GenBank AAC74211)、Dcp(GenBank AAC74611)およびIadA(GenBank AAC77284)など、バチルス・サチリスに存在するAmpS(GenBank AF012285)、PepT(GenBank X99339)、YbaC(GenBank Z99104)、YcdD(GenBank Z99105)、YjbG(GenBank Z99110)、YkvY(GenBank Z99111)、YqjE(GenBank Z99116)、YwaD(GenBank Z99123)など、コリネバクテリウム・グルタミカムに存在するBAB97732、BAB97858、BAB98080、BAB98880、BAB98892、BAB99013、BAB99598およびBAB99819(いずれも日本DNAデータバンクの登録番号)で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質など、サッカロマイセス・セレビシエに存在するOCT1(GenBank NC_001143)、SPC2(GenBank NC_003143)、SPY2[Saccharomyces genome database(http://www.yeastgenome.org/)accession no.L0002875]およびYIM1(GenBank NC_001145)などをあげることができ、ジペプチダーゼとしては、配列番号20〜23で表されるアミノ酸配列を有するPepA、PepB、PepDおよびPepN、並びにPepQ、PepE、IadAをあげることができる。また、配列番号20〜23のいずれかのアミノ酸配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有し、かつペプチダーゼ活性を有する蛋白質もジペプチド分解活性が高い蛋白質としてあげることができる。
アミノ酸配列の相同性は、上記したBLASTまたはFASTA等のプログラムを用いて決定することができる。
また、ペプチド取込み蛋白質の活性が低下しているとは、上記した塩基の欠損、置換または挿入がないDNAにコードされるペプチド取込み蛋白質に比べ、ペプチド取り込み活性が低くなっていればよく、好ましくは上記した塩基の欠失、置換または付加がない、野生型の遺伝子にコードされているようなペプチド取込み蛋白質と比べたとき、ペプチド取込み活性が少なくとも20%以上、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上、低下していることを意味する。
微生物のペプチド取り込み活性は、基質となるペプチドと微生物菌体とを水性媒体中に共存せしめ、ペプチド取り込み反応を行った後、水性媒体中に残存しているペプチド量を公知の方法、例えばHPLCなどを用いた分析法によって定量することにより測定することができる。
上記ペプチド取り込み蛋白質としては、染色体DNA上でオペロンを形成する遺伝子にコードされている蛋白質であり、細胞膜上で複合体を形成してジペプチド取り込み活性を発現する蛋白質、および単独の蛋白質としてペプチド取り込み活性を有する蛋白質など、微生物のペプチド取り込みに関与している蛋白質であればいずれでもよく、好ましくはペプチド取り込み活性が高い蛋白質をあげることができる。
より具体的なペプチド取り込み蛋白質としては、例えばエシェリヒア・コリに存在する配列番号24で表されるアミノ酸配列を有するDppA、配列番号25で表されるアミノ酸配列を有するDppB、配列番号26で表されるアミノ酸配列を有するDppC、配列番号27で表されるアミノ酸配列を有するDppD、配列番号28で表されるアミノ酸配列を有するDppF、OppA(GenBank AAC76569)、OppB(GenBank AAC76568)、OppC(GenBank AAC76567)、OppD(GenBank AAC76566)、OppF(GenBank AAC76565)、YddO(GenBank AAC74556)、YddP(GenBank AAC74557)、YddQ(GenBank AAC74558)、YddR(GenBank AAC74559)、YddS(GenBank AAC74560)、YbiK(GenBank AAC73915)、MppA(GenBank AAC74411)、SapA(GenBank AAC74376)、SapB(GenBank AAC74375)、SapC(GenBank AAC74374)、SapD(GenBank AAC74373)、およびSapF(GenBank AAC74372)など、バチルス・サチリスに存在するDppA(GenBank CAA40002)、DppB(GenBank CAA40003)、DppC(GenBank CAA40004)、DppD(GenBank CAA40005)、DppE(GenBank CAA40006)、OppA(GenBank CAA39787)、OppB(GenBank CAA39788)、OppC(GenBank CAA39789)、OppD(GenBank CAA39790)、OppF(GenBank CAA39791)、AppA(GenBank CAA62358)、AppB(GenBank CAA62359)、AppC(GenBank CAA62360)、AppD(GenBank CAA62356)、AppF(GenBank CAA62357)、YclF(GenBank CAB12175)およびYkfD(GenBank CAB13157)など、コリネバクテリウム・グルタミカムに存在するBAB99048、BAB99383、BAB99384、BAB99385、BAB99713、BAB99714、BAB99715、BAB99830、BAB99831、BAB99832(いずれも日本DNAデータバンクの登録番号)で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質など、サッカロマイセス・セレビシエに存在するOPT1(GenBank NP_012323)、OPT2(GenBank NP_015520)およびPTR2(GenBank CAA82172)などをあげることができ、また、ペプチド取り込み活性が高い蛋白質としては、配列番号24〜28で表されるアミノ酸配列を有するDppA、DppB、DppC、DppD、DppFおよびそれらいずれかのアミノ酸配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有する蛋白質もペプチド取り込み活性が高いペプチド取り込み蛋白質としてあげることができる。
アミノ酸配列の相同性は、上記したBLASTまたはFASTA等のプログラムを用いて決定することができる。
3種以上のペプチダーゼの活性が低下または喪失している微生物としては、該微生物が正常に生育できる限りにおいて、任意の3種以上のペプチダーゼの活性が低下または喪失している微生物をあげることができ、好ましくは3種以上9種以下、より好ましくは3種以上6種以下、さらに好ましくは3種または4種のペプチダーゼの活性が低下または喪失している微生物をあげることができる。
具体的なペプチダーゼとしては、上記したエシェリヒア・コリ、バチルス・サチリス、コリネバクテリウム・グルタミカムおよびサッカロマイセス・セレビシエに存在するペプチダーゼおよびジペプチダーゼをあげることができる。また、配列番号20〜23のいずれかのアミノ酸配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつペプチダーゼ活性を有する蛋白質もジペプチド分解活性が高い蛋白質としてあげることができる。
アミノ酸配列の相同性は、上記したBLASTやFASTA等のプログラムを用いて決定することができる。
(3)本発明の製造法に用いられる微生物の製造法
(a)L−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力を有する微生物の製造法
WO2004/058960号に記載されているバシリシン合成酵素遺伝子を有するバチルス・サチルス、バチルス・アミロリケファシエンス、バチルス・コグランス、バチルス・リケニフォルミス、バチルス・メガテリウム、バチルス・プミルス、具体的にはバチルス・サチリスATCC 23857、バチルス・サチリス ATCC15245、バチルス・サチリス ATCC6633、バチルス・サチリス IAM1213、バチルス・サチリス IAM1107、バチルス・サチリス IAM1214、バチルス・サチリス ATCC9466、バチルス・サチリス IAM1033、バチルス・サチリス ATCC21555、バチルス・アミロリケファシエンスIFO3022は、L−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力を有しているので、本発明の製造法に用いることができる。
また、L−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力を有する微生物は、該蛋白質をコードするDNAで宿主微生物を形質転換することにより取得することもできる。
[1]L−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードするDNAの調製法
L−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有するDNAは、WO2004/058960号記載の方法で調製することができ、例えば配列番号9〜17で表される塩基配列に基づき設計することができるプローブを用いた、微生物、好ましくはバチルス属に属する微生物の染色体DNAライブラリーに対するサザンハイブリダイゼーション、または配列番号9〜17で表される塩基配列に基づき設計することができるプライマーDNAを用いた、微生物、好ましくはバチルス属に属する微生物の染色体DNAを鋳型としたPCR[PCR Protocols,Academic Press(1990)]、および各種の遺伝子配列データベースに対して配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列をコードするDNAの塩基配列と75%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上の相同性を有する配列を検索し、該検索によって得られた塩基配列に基づき、該塩基配列を有する生物の染色体DNA、cDNAライブラリー等から上記した方法によりジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードするDNAを取得することもできる。
取得したDNAをそのまま、あるいは適当な制限酵素などで切断し、常法によりベクターに組み込み、得られた組換え体DNAを宿主細胞に導入した後、通常用いられる塩基配列解析方法、例えばジデオキシ法[Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,74,5463(1977)]あるいは373A・DNAシークエンサー(パーキン・エルマー社製)等の塩基配列分析装置を用いて分析することにより、該DNAの塩基配列を決定することができる。
塩基配列を決定した結果、取得されたDNAが部分長であった場合は、該部分長DNAをプローブに用いた、染色体DNAライブラリーに対するサザンハイブリダイゼーション法等により、全長DNAを取得することができる。
更に、決定されたDNAの塩基配列に基づいて、パーセプティブ・バイオシステムズ社製8905型DNA合成装置等を用いて化学合成することにより目的とするDNAを取得することもできる。
上記のようにして取得されるDNAとして、例えば、配列番号9〜17で表される塩基配列を有するDNAをあげることができる。
上記したDNAを組み込むベクターとしては、pBluescriptII KS(+)(ストラタジーン社製)、pDIRECT[Nucleic Acids Res.,18,6069(1990)]、pCR−Script Amp SK(+)(ストラタジーン社製)、pT7Blue(ノバジェン社製)、pCR II(インビトロジェン社製)およびpCR−TRAP(ジーンハンター社製)などをあげることができる。
上記宿主細胞としては、エシェリヒア属に属する微生物などをあげることができる。エシェリヒア属に属する微生物としては、例えば、エシェリヒア・コリ XL1−Blue、エシェリヒア・コリ XL2−Blue、エシェリヒア・コリ DH1、エシェリヒア・コリ MC1000、エシェリヒア・コリ ATCC 12435、エシェリヒア・コリ W1485、エシェリヒア・コリ JM109、エシェリヒア・コリ HB101、エシェリヒア・コリ No.49、エシェリヒア・コリ W3110、エシェリヒア・コリ NY49、エシェリヒア・コリ MP347、エシェリヒア・コリ NM522、エシェリヒア・コリ ME8415等をあげることができる。
組換え体DNAの導入方法としては、上記宿主細胞へDNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、カルシウムイオンを用いる方法[Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,69,2110(1972)]、プロトプラスト法(特開昭63−248394)、エレクトロポレーション法[Nucleic Acids Res.,16,6127(1988)]等をあげることができる。
[2]L−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードするDNAで形質転換された微生物の製造法
上記[1]の方法により取得したDNAをもとにして、必要に応じて、ジペプチド合成活性を有する蛋白質をコードする部分を含む適当な長さのDNA断片を調製する。また、該蛋白質をコードする部分の塩基配列を、宿主の発現に最適なコドンとなるように、塩基を置換することにより、該蛋白質の生産率を向上させることができる。
該DNA断片を適当な発現ベクターのプロモーターの下流に挿入することにより、組換え体DNAを作製する。
該組換え体DNAを、該発現ベクターに適合した宿主細胞に導入することにより、ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する形質転換体を得ることができる。
宿主細胞としては、細菌および酵母等、目的とする遺伝子を発現できる微生物であればいずれも用いることができる。
発現ベクターとしては、上記宿主細胞において自立複製可能ないしは染色体中への組込が可能で、ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードするDNAを転写できる位置にプロモーターを含有しているものが用いられる。
細菌等の原核生物を宿主細胞として用いる場合は、ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードするDNAを有する組換え体DNAは、原核生物中で自立複製可能であると同時に、プロモーター、リボソーム結合配列、ジペプチド合成活性を有する蛋白質をコードするDNA、転写終結配列より構成された組換え体DNAであることが好ましい。プロモーターを制御する遺伝子が含まれていてもよい。
発現ベクターとしては、pBTrp2、pBTac1、pBTac2(いずれもベーリンガーマンハイム社製)、pHelix1(ロシュ・ダイアグノスティクス社製)、pKK233−2(アマシャム・ファルマシア・バイオテク社製)、pSE280(インビトロジェン社製)、pGEMEX−1(プロメガ社製)、pQE−8(キアゲン社製)、pET−3(ノバジェン社製)、pKYP10(特開昭58−110600)、pKYP200[Agric.Biol.Chem.,48,669(1984)]、pLSA1[Agric.Biol.Chem.,53,277(1989)]、pGEL1[Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,82,4306(1985)]、pBluescriptII SK(+)、pBluescript II KS(−)(ストラタジーン社製)、pTrS30[エシェリヒア・コリ JM109/pTrS30(FERM BP−5407)より調製]、pTrS32[エシェリヒア・コリ JM109/pTrS32(FERM BP−5408)より調製]、pPAC31(WO98/12343)、pUC19[Gene,33,103(1985)]、pSTV28(宝酒造社製)、pUC118(宝酒造社製)、pPA1(特開昭63−233798)等を例示することができる。
プロモーターとしては、エシェリヒア・コリ等の宿主細胞中で機能するものであればいかなるものでもよい。例えば、trpプロモーター(P trp )、lacプロモーター(P lac )、Pプロモーター、Pプロモーター、PSEプロモーター等の、エシェリヒア・コリやファージ等に由来するプロモーター、SPO1プロモーター、SPO2プロモーター、penPプロモーター等をあげることができる。またPtrpを2つ直列させたプロモーター、tacプロモーター、lacT7プロモーター、let Iプロモーターのように人為的に設計改変されたプロモーター等も用いることができる。
プロモーターとしては、バチルス属細菌中で発現させるためのxylAプロモーター[Appl.Microbiol.Biotechnol.,35,594−599(1991)]やコリネバクテリウム属細菌中で発現させるためのP54−6プロモーター[Appl.Microbiol.Biotechnol.,53,674−679(2000)]なども用いることができる。
リボソーム結合配列であるシャイン−ダルガノ(Shine−Dalgarno)配列と開始コドンとの間を適当な距離(例えば6〜18核酸)に調節したプラスミドを用いることが好ましい。
ジペプチド合成活性を有する蛋白質をコードするDNAを発現ベクターに結合させた組換え体DNAにおいては、転写終結配列は必ずしも必要ではないが、構造遺伝子の直下に転写終結配列を配置することが好ましい。
このような組換え体DNAとしては、WO2004/058960号に記載されているpPE43をあげることができる。
宿主細胞として用いる原核生物としては、エシェリヒア属、バチルス属、またはコリネバクテリウム属などに属する微生物、例えば、エシェリヒア・コリ XL1−Blue、エシェリヒア・コリ XL2−Blue、エシェリヒア・コリDH1、エシェリヒア・コリDH5α、エシェリヒア・コリMC1000、エシェリヒア・コリ KY3276、エシェリヒア・コリ W1485、エシェリヒア・コリJM101、エシェリヒア・コリ JM109、エシェリヒア・コリ HB101、エシェリヒア・コリNo.49、エシェリヒア・コリ W3110、エシェリヒア・コリ NY49、エシェリヒア・コリMP347、エシェリヒア・コリ NM522、バチルス・サチリス ATCC33712、バチルス・メガテリウム、バチルス・エスピーFERM BP−6030、バチルス・アミロリケファシエンス、バチルス・コアギュランス、バチルス・リケニフォルミス、バチルス・プミルス、コリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13032、コリネバクテリウム・グルタミカム ATCC14297等をあげることができる。
組換え体DNAの導入方法としては、上記宿主細胞へDNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、カルシウムイオンを用いる方法[Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,69,2110(1972)]、プロトプラスト法(特開昭63−248394)、エレクトロポレーション法[Nucleic Acids Res.,16,6127(1988)]等をあげることができる。
サッカロマイセス属に属する菌株を宿主細胞として用いる場合には、発現ベクターとして、例えば、YEp13(ATCC37115)、YEp24(ATCC37051)、YCp50(ATCC37419)、pHS19、pHS15等を用いることができる。
プロモーターとしては、サッカロマイセス属に属する菌株中で機能するものであればいずれのものを用いてもよく、例えば、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、GAPプロモーター、ADHプロモーター、gal 1プロモーター、gal 10プロモーター、ヒートショックポリペプチドプロモーター、MFα1プロモーター、CUP 1プロモーター等のプロモーターをあげることができる。
宿主細胞としては、サッカロマイセス属等に属する菌株をあげることができ、具体的には、サッカロマイセス・セレビシエ等をあげることができる。
組換え体DNAの導入方法としては、酵母にDNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、エレクトロポレーション法[Methods Enzymol.,194,182(1990)]、スフェロプラスト法[Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,81,4889(1984)]、酢酸リチウム法[J.Bacteriol.,153,163(1983)]等をあげることができる。
[3]L−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質の製造法
L−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質は、上記の[1]の方法で調製することができる該蛋白質をコードするDNAで宿主細胞を形質転換して取得することができる形質転換体を培地に培養し、培養物から該蛋白質を分離、精製することにより製造することができる。
宿主細胞としては、細菌、酵母、動物細胞、昆虫細胞等、植物細胞等、該蛋白質をコードする遺伝子を発現できるものであればいずれも用いることができ、好ましくは細菌、より好ましくは原核生物、さらに好ましくはエシェリヒア属に属する原核生物をあげることができる。
上記形質転換体を培地に培養する方法、および培養物から該蛋白質を分離、精製する方法としては、公知の方法、例えばWO2004/058960号に記載の方法をあげることができる。
(b)L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力と、L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力とを有する微生物の製造法
本発明の製造法で用いられるL−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力と、L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力とを有する微生物は、微生物が元来L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力を有している場合は、該微生物をL−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードするDNAで形質転換する方法で取得することもできるが、例えば(i)L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力を有する微生物の、L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力を、公知の方法により人為的に強化する方法、
(ii)L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力が強化されている微生物株を、L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードするDNAで形質転換する方法、などにより取得することができる。
L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力を有する微生物は、上記(a)のL−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力を有する微生物の製造法と同様の方法で製造することができる。
L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力を有する微生物、並びに該アミノ酸を生産する能力が公知の方法により強化された微生物は、該アミノ酸を生成、蓄積するように、公知の方法により人為的に改変された微生物であってもよく、該公知の方法としては、
[1]L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸の生合成を制御する機構の少なくとも1つを緩和または解除する方法、
[2]該アミノ酸の生合成に関与する酵素の少なくとも1つを発現強化する方法、
[3]該アミノ酸の生合成に関与する酵素遺伝子の少なくとも1つのコピー数を増加させる方法、
[4]該アミノ酸の生合成経路から該アミノ酸以外の代謝産物へ分岐する代謝経路の少なくとも1つを弱化または遮断する方法、および
[5]野生型株に比べ、該アミノ酸のアナログに対する耐性度が高い細胞株を選択する方法、
などをあげることができ、上記公知の方法は単独または組み合わせて用いることができる。
上記[1]の具体的な方法は、Agric.Biol.Chem.,43,105−111(1979)、J.Bacteriol.,110,761−763(1972)およびAppl.Microbiol.Biotechnol.,39,318−323(1993)などに記載されている。上記[2]の具体的な方法は、Agric.Biol.Chem.,43,105−111(1979)およびJ.Bacteriol.,110,761−763(1972)などに記載されている。上記[3]の具体的な方法は、Appl.Microbiol.Biotechnol.,39,318−323(1993)およびAgric.Biol.Chem.,39,371−377(1987)などに記載されている。上記[4]の具体的な方法は、Appl.Environ.Micribiol.,38,181−190(1979)およびAgric.Biol.Chem.,42,1773−1778(1978)などに記載されている。上記[5]の具体的な方法は、Agric.Biol.Chem.,36,1675−168(1972)、Agric.Biol.Chem.,41,109−116(1977)、Agric.Biol.Chem.,37,2013−2023(1973)およびAgric.Biol.Chem.,51,2089−2094(1987)などに記載されている。上記文献等を参考に各種アミノ酸を生成、蓄積する能力を有する微生物を調製することができる。
さらに上記[1]〜[5]のいずれかまたは組み合わせた方法によるアミノ酸を生成、蓄積する能力を有する微生物の調製方法については、Biotechnology 2nd ed.,Vol.6,Products of Primary Metabolism(VCH Verlagsgesellschaft mbH,Weinheim,1996)section 14a,14bやAdvances in Biochemical Engineering/Biotechnology 79,1−35(2003)、アミノ酸発酵、学会出版センター、相田 浩ら(1986)に多くの例が記載されており、また上記以外にも具体的なアミノ酸を生成、蓄積する能力を有する微生物の調製方法は、特開2003−164297、Agric.Biol.Chem.,39,153−160(1975)、Agric.Biol.Chem.,39,1149−1153(1975)、特開昭58−13599、J.Gen.Appl.Microbiol.,,272−283(1958)、特開昭63−94985、Agric.Biol.Chem.,37,2013−2023(1973)、WO97/15673、特開昭56−18596、特開昭56−144092および特表2003−511086など数多くの報告があり、上記文献等を参照することによりL−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生成、蓄積する能力を有する微生物を製造することができる。
上記方法によって製造することができるアミノ酸を生産する能力を有する微生物としては、例えばL−グルタミン生産菌として、glnE遺伝子および/またはglnB遺伝子が欠損した微生物、L−アラニン生産菌として、アラニン脱水素酵素遺伝子(ald遺伝子)の発現が強化された微生物、L−プロリン生産微生物として、フェニルアラニンの脱感作型pheA遺伝子および/またはチロシンの脱感作型aroF遺伝子を発現する微生物などをあげることができる。
上記したアミノ酸を生産する能力を有する微生物としては、上記[1]〜[5]の方法が適用することができる微生物または上記遺伝的形質を有する微生物であればいずれの微生物であってもよく、好ましくは原核生物、より好ましくは細菌をあげることができる。
原核生物としては、エシェリヒア(Escherichia)属、セラチア(Serratia)属、バチルス属、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属、ミクロバクテリウム属(Microbacterium)、シュードモナス(Pseudomonas)属、アグロバクテリウム(Agrobacterium)属、アリシクロバチルス属(Alicyclobacillus)、アナベナ(Anabena)属、アナシスティス(Anacystis)属、アスロバクター(Arthrobacter)属、アゾトバクター(Azotobacter)属、クロマチウム(Chromatium)属、エルビニア(Erwinia)属、メチロバクテリウム(Methylobacterium)属、フォルミディウム(Phormidium)属、ロドバクター(Rhodobacter)属、ロドシュードモナス(Rhodopseudomonas)属、ロドスピリウム(Rhodospirillum)属、セネデスムス(Scenedesmus)属、ストレプトマイセス(Streptomyces)属、シネコッカス(Synechoccus)属、ザイモモナス(Zymomonas)属等に属する微生物、例えば、エシェリヒア・コリ、バチルス・サチリス(Bacillus subtilis)、バチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium)、バチルス・アミロリケファシエンス(Bacillus amyloliquefaciens)、バチルス・コアギュランス(Bacillus coagulans)、バチルス・リケニフォルミス(Bacillus licheniformis)、バチルス・プミルス(Bacillus pumilus)、ブレビバクテリウム・アンモニアゲネス(Brevibacterium ammoniagenes)、ブレビバクテリウム・イマリオフィルム(Brevibacterium immariophilum)、ブレビバクテリウム・サッカロリティカム(Brevibacterium saccharolyticum)、ブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacterium flavum)、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、コリネバクテリウム・アセトアシドフィルム(Corynebacterium acetoacidophilum)、ミクロバクテリウム・アンモニアフィルム(Microbacterium ammoniaphilum)、セラチア・フィカリア(Serratia ficaria)、セラチア・フォンチコラ(Serratia fonticola)、セラチア・リケファシエンス(Serratia liquefaciens)、セラチア・マルセッセンス(Serratia marcescens)、シュードモナス・エルギノーサ(Pseudomonas aeruginosa)、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)、アグロバクテリウム・ラジオバクター(Agrobacterium radiobacter)、アグロバクテリウム・リゾジーンズ(Agrobacterium rhizogenes)、アグロバクテリウム・ルビ(Agrobacterium rubi)、アナベナ・シリンドリカ(Anabaena cylindrica)、アナベナ・ドリオルム(Anabaena doliolum)、アナベナ・フロスアクア(Anabaena flos−aquae)、アースロバクター・オーレッセンス(Arthrobacter auresce ns)、アースロバクター・シトレウス(Arthrobacter citreus)、アースロバクター・グロブフォルミス(Arthrobacter globformis)、アースロバクター・ヒドロカーボグルタミカス(Arthrobacter hydrocarboglutamicus)、アースロバクター・ミソレンス(Arthrobacter mysorens)、アースロバクター・ニコチアナ(Arthrobacter nicotianae)、アースロバクター・パラフィネウス(Arthrobacter paraffineus)、アースロバクター・プロトフォルミエ(Arthrobacter protophormiae)、アースロバクター・ロセオパラフィナス(Arthrobacter roseoparaffinus)、アースロバクター・スルフレウス(Arthrobacter sulfureus)、アースロバクター・ウレアファシエンス(Arthrobacter ureafaciens)、クロマチウム・ブデリ(Chromatium buderi)、クロマチウム・テピダム(Chromatium tepidum)、クロマチウム・ビノサム(Chromatium vinosum)、クロマチウム・ワーミンギ(Chromatium warmingii)、クロマチウム・フルビアタティレ(Chromatium fluviatile)、エルビニア・ウレドバラ(Erwinia uredovora)、エルビニア・カロトバラ(Erwinia carotovora)、エルビニア・アナス(Erwinia ananas)、エルビニア・ヘリコラ(Erwinia herbicola)、エルビニア・パンクタタ(Erwinia punctata)、エルビニア・テレウス(Erwinia terreus)、メチロバクテリウム・ロデシアナム(Methylobacterium rhodesianum)、メチロバクテリウム・エクソトルクエンス(Methylobacterium extorquens)、フォルミディウム・エスピー(Phormidium sp.)ATCC29409、ロドバクター・カプスラタス(Rhodobacter capsulatus)、ロドバクター・スフェロイデス(Rhodobacter sphaeroides)、ロドシュードモナス・ブラスチカ(Rhodopseudomonas blastica)、ロドシュードモナス・マリナ(Rhodopseudomonas marina)、ロドシュードモナス・パルストリス(Rhodopseudomonas palustris)、ロドスピリウム・リブラム(Rhodospirillum rubrum)、ロドスピリウム・サレキシゲンス(Rhodospirillum salexigens)、ロドスピリウム・サリナラム(Rhodospirillum salinarum)、ストレプトマイセス・アンボファシエンス(Streptomyces ambofaciens)、ストレプトマイセス・オーレオファシエンス(Streptomyces aureofaciens)、ストレプトマイセス・アウレウス(Streptomyces aureus)、ストレプトマイセス・フンジシディカス(Streptomyces fungicidicus)、ストレプトマイセス・グリセオクロモゲナス(Streptomyces griseochromogenes)、ストレプトマイセス・グリセウス(Streptomyces griseus)、ストレプトマイセス・リビダンス(Streptomyces lividans)、ストレプトマイセス・オリボグリセウス(Streptomyces olivogriseus)、ストレプトマイセス・ラメウス(Streptomyces rameus)、ストレプトマイセス・タナシエンシス(Streptomyces tanashiensis)、ストレプトマイセス・ビナセウス(Streptomyces vinaceus)、ザイモモナス・モビリス(Zymomonas mobilis)等をあげることができ、好ましい原核生物としては、エシェリヒア属、セラチア属、バチルス属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属、シュードモナス属またはストレプトマイセス属等に属する細菌、例えば上記したエシェリヒア属、セラチア属、バチルス属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属、シュードモナス属またはストレプトマイセス属等に属する種をあげることができ、より好ましい細菌としてはエシェリヒア・コリ、コリネバクテリウム・グルタミクム、コリネバクテリウム・アンモニアゲネス、コリネバクテリウム・ラクトファーメンタム、コリネバクテイルム・フラバム、コリネバクテリウム・エフィカシス、バチルス・サチルス、バチルス・メガテリウム、セラチア・マルセッセンス、シュードモナス・プチダ、シュードモナス・エルギノーサ、ストレプトマイセス・セリカラーまたはストレプトミセス・リビダンスをあげることができ、特に好ましくはエシェリヒア・コリをあげることができる。
L−アラニンまたはL−グルタミンを生産する能力を有する微生物の具体例としては、L−グルタミン生産株として後述するエシェリヒア・コリ JGLE1およびエシェリヒア・コリ JGLBE1など、L−アラニン生産株としてald遺伝子発現プラスミドを保持するエシェリヒア・コリJM101株など、L−グルタミンおよびL−アラニン生産株としてald遺伝子発現プラスミドを保持するエシェリヒア・コリJGLE1およびエシェリヒア・コリ JGLBE1などをあげることができる。
L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生成、蓄積する能力を有する微生物の具体的例としては、L−グルタミン酸生産株としてFERM BP−5807およびATCC13032など、L−グルタミン生産株としてFERM P−4806およびATCC14751など、L−スレオニン生産株としてATCC21148、ATCC21277およびATCC21650など、L−リジン生産株としてFERM P−5084およびATCC13286など、L−メチオニン生産株としてFERM P−5479、VKPM B−2175およびATCC21608など、L−イソロイシン生産株としてFERM BP−3757およびATCC14310など、L−バリン生産株としてATCC13005およびATCC19561など、L−ロイシン生産株としてFERM BP−4704およびATCC21302など、L−アラニン生産株としてFERM BP−4121およびATCC15108など、L−セリン生産株としてATCC21523およびFERM BP−6576など、L−プロリン生産株としてFERM BP−2807およびATCC19224など、L−アルギニン生産株としてFERM P−5616およびATCC21831など、L−オルニチン生産株としてATCC13232など、L−ヒスチジン生産株としてFERM BP−6674およびATCC21607など、L−トリプトファン生産株としてDSM10118、DSM10121、DSM10123およびFERM BP−1777など、L−フェニルアラニン生産株としてATCC13281およびATCC21669など、L−チロシン生産株としてATCC21652など、L−システイン生産株としてW3110/pHC34(特表2003−511086記載)など、L−4−ヒドロキシプロリン生産株としてWO96/27669記載のエシェリヒア・コリSOLR/pRH71など、L−3−ヒドロキシプロリン生産株としてFERM BP−5026およびFERM BP−5409など、L−シトルリン生産株としてFERM P−5643およびFERM P−1645などをあげることができる。
なお、上記のFERM番号で表される菌株は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(日本)、ATCC番号で表される菌株は、American Type Culture Collection(米国)、VKPM番号で表される菌株は、Russian National Collection of Industrial Microorganisms(ロシア)、DSM番号で表される菌株はDeutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen(ドイツ)からそれぞれ入手することができる。
上記に代表されるL−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力を有する微生物株を、上記(a)の[1]の方法で取得できるDNAを用いて、上記(a)の[2]の方法で形質転換することにより、本発明の製造法で用いる微生物を製造することができる。
(c)ペプチダーゼおよびペプチド取り込み活性を有する蛋白質の活性が低下または喪失した微生物の製造法
本発明の製造法に用いられる微生物としては、上記(a)または(b)の方法により製造される微生物において、1種以上のペプチダーゼおよび1種以上のペプチド取り込み活性を有する蛋白質(以下、ペプチド取り込み蛋白質と略す)の活性が低下または喪失した微生物、または3種以上のペプチダーゼの活性が低下または喪失した微生物をあげることができる。
該微生物は、例えば(i)1種以上のペプチダーゼおよび1種以上のペプチド取り込み蛋白質の機能が低下または喪失した微生物、または3種以上のペプチダーゼの機能が低下または喪失した微生物に、上記(a)の方法によりジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力を付与する方法、(ii)上記(a)の方法により製造することができるジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力を有する微生物の、a)1種以上のペプチダーゼおよび1種以上のペプチド取り込み蛋白質、またはb)3種以上のペプチダーゼ、の機能を低下または喪失させる方法、(iii)1種以上のペプチダーゼおよび1種以上のペプチド取り込み蛋白質の機能が低下または喪失した微生物、または3種以上のペプチダーゼの機能が低下または喪失した微生物に、上記(b)の方法によりジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力、およびL−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生成、蓄積する能力を有する能力を付与する方法、並びに(iv)上記(b)の方法により製造することができるジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力、およびL−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生成、蓄積する能力を有する微生物の、a)1種以上のペプチダーゼおよび1種以上のペプチド取り込み蛋白質、またはb)3種以上のペプチダーゼ、の機能を低下または喪失させる方法、等により取得することができる。
ペプチダーゼおよびペプチド取り込み蛋白質の活性が低下または喪失した微生物は、該微生物を取得できる方法であれば、その取得方法に制限はないが、例えば以下に示す微生物の染色体DNAのペプチダーゼ遺伝子やペプチド取り込み蛋白質遺伝子に塩基の欠失、置換または付加を導入する方法により取得することができる。微生物の染色体DNAの遺伝子に塩基の欠失、置換または付加を導入する方法としては、相同組換えを利用した方法をあげることができる。一般的な相同組換えを利用した方法としては、塩基の欠失、置換または付加が導入された変異遺伝子を、塩基の欠失等を導入したい宿主細胞内では自立複製できない薬剤耐性遺伝子を有するプラスミドDNAと連結して作製できる相同組換え用プラスミドを用いる方法をあげることができる。
該相同組換え用プラスミドを常法により宿主細胞に導入した後、薬剤耐性を指標にして相同組換えによって染色体DNA上に該相同組換え用プラスミドが組込まれた形質転換株を選択する。得られた形質転換株を該薬剤を含有しない培地で数時間〜1日間培養した後、該薬剤含有寒天培地、および該薬剤非含有寒天培地に塗布し、前者の培地で生育せず、後者の培地で生育できる株を選択することで、染色体DNA上において2回目の相同組換えが生じた株を取得することができる。染色体DNA上の欠失等を導入した遺伝子が存在する領域の塩基配列を決定することで、染色体DNA上の目的遺伝子に塩基の欠失、置換または付加が導入されたことを確認することができる。
上記方法により、染色体DNA上の目的遺伝子に塩基の欠失、置換または付加を導入することができる微生物としては、例えばエシェリヒア属、バチルス属またはコリネバクテリウム属に属する微生物をあげることができる。
また、複数の遺伝子に効率よく塩基の欠失、置換または付加を導入する相同組換えを利用した方法としては、直鎖DNAを用いた方法をあげることができる。
具体的には、塩基の欠失、置換または付加を導入したい遺伝子を含有する直鎖DNAを細胞内に取り込ませ、染色体DNAと導入した直鎖DNAとの間で相同組換えが起こさせる方法である。本方法は、直鎖DNAを効率よく取り込む微生物であれば、いずれの微生物にも適用でき、好ましい微生物としてはエシェリヒア属またはバチルス属に属する微生物、より好ましくはエシェリヒア・コリ、さらに好ましくはλファージ由来の組換えタンパク質群(Red組換え系)を発現しているシェリヒア・コリをあげることができる。
λRed組換え系を発現しているエシェリヒア・コリとしては、λRed組換え系遺伝子を有するプラスミドDNAであるpKD46[エシェリヒア・コリ ジェネティック ストック センター(米国エール大学)より入手可能]を保有するエシェリヒア・コリ JM101株等をあげることができる。
相同組換えに用いられるDNAとしては、
[1]塩基の欠失、置換または付加の導入対象である染色体DNA上の領域の両外側に存在するDNAまたは該DNAと相同性を有するDNAを、薬剤耐性遺伝子の両端に有する直鎖DNA、
[2]塩基の欠失、置換または付加の導入対象である染色体DNA上の領域の両外側に存在するDNAまたは該DNAと相同性を有するDNAを直接連結した直鎖DNA、
[3]塩基の欠失、置換または付加の導入対象である染色体DNA上の領域の両外側に存在するDNAまたは該DNAと相同性を有するDNAを、薬剤耐性遺伝子およびネガティブセレクションに用いることができる遺伝子の両端に有する直鎖DNA、
[4]上記[1]の直鎖DNAにおいて、薬剤耐性遺伝子と染色体DNA上の領域の両外側に存在するDNAまたは該DNAと相同性を有するDNAの間に、さらに酵母由来のFlp recombinase[Proc.Natl.Acad.Sci.USA.,82,5875(1985)]が認識する塩基配列を有するDNA、
をあげることができる。
薬剤耐性遺伝子としては、宿主微生物が感受性を示す薬剤に対し、薬剤耐性を付与する薬剤耐性遺伝子であれば、いずれの薬剤耐性遺伝子も使用することができる。宿主微生物にエシェリヒア・コリを用いた場合は、薬剤耐性遺伝子としては、例えば、カナマイシン耐性遺伝子、クロラムフェニコール耐性遺伝子、ゲンタマイシン耐性遺伝子、スペクチノマイシン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子およびアンピシリン耐性遺伝子等をあげることができる。
ネガティブセレクションに用いることができる遺伝子とは、宿主微生物で該遺伝子を発現させたとき、一定培養条件下においては、該微生物に致死的である遺伝子のことをいい、該遺伝子としては例えば、バチルス属に属する微生物由来のsacB遺伝子[Appl.Environ.Microbiol.,59,1361−1366(1993)]、およびエシェリヒア属に属する微生物由来のrpsL遺伝子[Genomics,72,99−104(2001)]等をあげることができる。
上記の直鎖DNAの両末端に存在する、染色体DNA上の置換または欠失の導入対象となる領域の両端の外側に位置するDNAまたは該DNAと相同性を有するDNAは、直鎖DNAにおいて、染色体DNA上の方向と同じ方向に配置され、その長さは10bp〜100bp程度が好ましく、20bp〜50bp程度がより好ましく、30〜40bp程度がさらに好ましい。
酵母由来のFlp recombinaseが認識する塩基配列とは、該蛋白質が認識し、相同組換えを触媒する塩基配列であれば、特に限定されないが、好ましくは配列番号38で表される塩基配列を有するDNA、および該DNAにおいて1個〜数個の塩基が欠失、置換または付加された塩基配列を有し、かつ酵母由来のFlp recombinaseが認識し、相同組換えを触媒する塩基配列を有するDNAをあげることができる。
相同性を有するDNAとは、上記直鎖DNAが、染色体DNA上の目的とする領域において、相同組換えが起こる程度の同一性を有するDNAのことであり、具体的な相同性としては、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上、最も好ましくは100%の相同性を有するDNAをあげることができる。
上記塩基配列の相同性は、上記したBLASTやFASTA等のプログラムを用いて決定することができる。
上記直鎖DNA断片は、PCRにより作製することができる。また上記直鎖DNAを含むDNAをプラスミド上にて構築した後、制限酵素処理にて目的の直鎖DNAを得ることもできる。
微生物の染色体DNAに塩基の欠失、置換または付加を導入する方法としては、以下の方法1〜4があげられる。
方法1:上記[1]または[2]の直鎖DNAを宿主微生物に導入し、薬剤耐性を指標に該直鎖DNAが染色体DNA上に相同組換えにより挿入された形質転換株を選択する方法。
方法2:上記方法1により取得された形質転換株に、塩基の欠失、置換または付加の導入対象である染色体DNA上の領域の両外側に存在するDNAまたは該DNAと相同性を有するDNAを直接連結したDNAを導入し、該方法により染色体DNA上に挿入された薬剤遺伝子を削除することにより、微生物の染色体DNA上の領域を置換または欠失させる方法。
方法3:
a)上記[3]の直鎖DNAを宿主微生物に導入し、薬剤耐性を指標に該直鎖DNAが染色体DNA上に相同組換えにより挿入された形質転換株を選択する、
b)染色体DNA上の置換または欠失の対象領域の両端の外側に位置するDNAと相同性を有するDNAを、染色体DNA上における方向と同一の方向で連結したDNAを合成し、上記a)で得られた形質転換株に導入する、
c)ネガティブセレクションに用いることができる遺伝子が発現する条件下において、上記b)の操作を行った形質転換株を培養し、該培養において生育可能な株を、薬剤耐性遺伝子およびネガティブセレクションに用いることができる遺伝子が染色体DNA上から削除された株として選択する方法。
方法4:
a)上記[4]の直鎖DNAを宿主微生物に導入し、薬剤耐性を指標に該直鎖DNAが染色体DNA上に相同組換えにより挿入された形質転換株を選択する、
b)上記a)で得られた形質転換株にFlp recombinase遺伝子発現プラスミドを導入し、該遺伝子を発現させた後、上記a)で用いた薬剤に感受性である株を取得する方法。
上記方法で用いられる、直鎖DNAを宿主微生物に導入する方法としては、該微生物へDNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、カルシウムイオンを用いる方法[Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,69,2110(1972)]、プロトプラスト法(特開昭63−248394)、エレクトロポレーション法[Nucleic Acids Res.,16,6127(1988)]等をあげることができる。
方法2または方法3のb)で用いられるDNAにおいて、該DNAの中央部付近に、染色体DNA上に挿入したい任意の遺伝子を組み込こんだDNAを用いることにより、薬剤耐性遺伝子等を削除するのと同時に、任意の遺伝子を染色体DNA上に挿入することができる。
上記方法2〜4では、最終的に得られる形質転換株の染色体DNA上には薬剤耐性遺伝子およびネガティブセレクションに用いることができる遺伝子等の外来遺伝子を残さない方法であるため、該方法を用いることにより、同一の薬剤耐性遺伝子およびネガティブセレクションに用いることができる遺伝子を用いて、上記の操作を繰り返すことにより、容易に染色体DNA上の位置の異なる2以上の領域に塩基の欠失、置換または付加を有する微生物を製造することができる。
(4)本発明のジペプチドの結晶の製造法
(a)L−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質、該蛋白質を生産する能力を有する微生物の培養物、または該培養物の処理物を酵素源に用い、該酵素源、並びにL−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれる1種以上のアミノ酸を水性媒体中に共存せしめ、該水性媒体中にジペプチドを生成、蓄積させ、該水性媒体からジペプチドの結晶を採取することにより、本発明のジペプチドの結晶を製造することができる。
該微生物の培養物は、該微生物を培地に培養することにより取得することができ、培養方法は、微生物の培養に用いられる通常の方法に従って行うことができる。
すなわち、該微生物が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、該微生物の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれも用いることができる。
炭素源としては、該微生物が資化し得るものであればよく、グルコース、フラクトース、スクロース、これらを含有する糖蜜、デンプンあるいはデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、エタノール、プロパノール等のアルコール類等を用いることができる。
窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機酸もしくは有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びに、ペプトン、肉エキス、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、大豆粕および大豆粕加水分解物、各種発酵菌体、およびその消化物等を用いることができる。
無機塩としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウム等を用いることができる。
培養は、通常振盪培養または深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行う。培養温度は15〜40℃がよく、培養時間は、通常5時間〜7日間である。培養中pHは3.0〜9.0に保持する。pHの調整は、無機または有機の酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム、アンモニア等を用いて行う。
また、培養中必要に応じて、アンピシリンやテトラサイクリン等の抗生物質を培地に添加してもよい。
プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、lacプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド等を、trpプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。
上記製造法において、ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を酵素源に用いる場合、該酵素源は基質として用いるアミノ酸1mgあたり0.01〜100mg、好ましくは0.1mg〜10mg添加し、必要に応じてエネルギー源として0.5mmol〜10mol/Lの濃度のATPを反応液に加えてもよい。
上記製造法において、基質として用いるアミノ酸は、0.1〜500g/L、好ましくは0.2〜200g/Lの濃度になるように水性媒体中に初発または反応途中に添加する。
上記製造法で用いられる水性媒体としては、ジペプチドの生成反応を阻害しない限り、いかなる成分、組成の水性媒体であってもよく、例えば、水、りん酸塩、炭酸塩、酢酸塩、ほう酸塩、クエン酸塩、トリスなどの緩衝液などをあげることができる。また、メタノール、エタノールなどのアルコール類、酢酸エチルなどのエステル類、アセトンなどのケトン類、アセトアミドなどのアミド類を含有していてもよい。
また、微生物の培養物または該培養物の処理物を酵素源として用いる場合、水性媒体としては、上記の水性媒体に加え、酵素源として用いる微生物の培養液も用いることができ、ATPの供給源として、微生物が代謝してATPを生産し得る化合物、例えばグルコースのような糖類、エタノールのようなアルコール類、酢酸のような有機酸類などを水性媒体中に加えることができる。
さらに必要に応じて、水性媒体中に界面活性剤あるいは有機溶媒を添加してもよい。界面活性剤としては、ポリオキシエチレン・オクタデシルアミン(例えばナイミーンS−215、日本油脂社製)などの非イオン界面活性剤、セチルトリメチルアンモニウム・ブロマイドやアルキルジメチル・ベンジルアンモニウムクロライド(例えばカチオンF2−40E、日本油脂社製)などのカチオン系界面活性剤、ラウロイル・ザルコシネートなどのアニオン系界面活性剤、アルキルジメチルアミン(例えば三級アミンFB、日本油脂社製)などの三級アミン類など、ジペプチドの生成を促進するものであればいずれでもよく、1種または数種を混合して使用することもできる。界面活性剤は、通常0.1〜50g/lの濃度で用いられる。有機溶剤としては、キシレン、トルエン、脂肪族アルコール、アセトン、酢酸エチルなどがあげられ、通常0.1〜50ml/lの濃度で用いられる。
培養物または該培養物の処理物を酵素源として用いる場合、該酵素源の量は、当該酵素源の比活性等により異なるが、例えば、基質として用いるアミノ酸1mgあたり湿菌体重量として5〜1000mg、好ましくは10〜400mg添加する。
本発明の製造法に用いられる微生物の培養物の処理物としては、上記(2)の微生物を培養して得られる培養物の濃縮物、該培養物の乾燥物、該培養物を遠心分離、または濾過等して得られる菌体、該菌体の乾燥物、該菌体の凍結乾燥物、該菌体の界面活性剤処理物、該菌体の超音波処理物、該菌体の機械的摩砕処理物、該菌体の溶媒処理物、該菌体の酵素処理物、および該菌体の固定化物などの酵素源として該微生物と同様の機能を保持する生菌体を含んでいる培養物の処理物をあげることができる。
ジペプチドの生成反応は水性媒体中、pH5〜11、好ましくはpH6〜10、20〜65℃、好ましくは25〜55℃、より好ましくは30〜45℃の条件で通常1分間〜150時間、好ましくは3分間〜120時間、より好ましくは30分間〜100時間行う。
水性媒体中に生成、蓄積した本発明のジペプチドの結晶を採取する方法としては、D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドおよび3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドを実質的に含まないジペプチドの結晶、またはさらにアミノ酸アミドを実質的に含まないジペプチドの結晶が得られる限り特に限定されないが、例えば酵素源に蛋白質を用いた場合はそのまま、酵素源に培養物または該培養物の処理物を用いた場合は遠心分離または濾過によって菌体を除いた後、本発明のジペプチドを含む溶液を夾雑のアミノ酸やポリペプチドを分離するための合成吸着剤、陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂等のイオン交換樹脂、活性炭による処理、晶析処理、並びに特定の夾雑物を除去するための処理を必要に応じて単独または組み合わせて行った後、目的とするジペプチドを晶析する方法をあげることができる。
合成吸着剤としては、目的とするジペプチドと夾雑物とを分離できるものであれば特に限定されないが、例えば非極性で多孔質の吸着樹脂をあげることができ、具体的にはHP10、HP20等のダイアイオンHPシリーズ(三菱化学社製)、SP800、SP825等のダイアイオンSP800シリーズ(三菱化学社製)、SP205、SP207、SP207S等のダイアイオンSP200シリーズ(三菱化学社製)、およびXAD4、XAD1600等のアンバーライトXADシリーズ(ローム アンド ハース社製)等をあげることができる。
陽イオン交換樹脂としては、目的とするジペプチドと夾雑物とを分離できるものであれば特に限定されないが、強酸性陽イオン交換樹脂としては124Na、252Na等アンバーライトIRシリーズ(オルガノ社製)、マラソンC、XUS−40232.01等のダウエックス(ダウケミカル社製)等、弱酸性陽イオン交換樹脂としてはIRC50、IRC70等のアンバーライトIRCシリーズ(ローム アンド ハース社製)、WK40等のWKシリーズ(三菱化学社製)等をあげることができる。
陰イオン交換樹脂としては、目的とするジペプチドと夾雑物とを分離できるものであれば特に限定されないが、強塩基性陰イオン交換樹脂としてはPA306、PA312、PA412等のダイアイオンPAシリーズ(三菱化学社製)等、弱塩基性陰イオン交換樹脂としてはWA10、WA20、WA30等のダイアイオンWAシリーズ(三菱化学社製)等をあげることができる。
L-アラニル−L-グルタミンの結晶を採取する方法としては、例えば反応終了後、反応液に菌体が含まれている場合は菌体を遠心分離または濾過などにより除いた後、L-アラニル−L-グルタミンを含有する溶液を、強酸性陽イオン交換樹脂、例えばマラソンCに通塔し、L-アラニル−L-グルタミンが含まれる溶出画分を取得した後、該溶出画分を弱酸性陽イオン、例えばIRC50に通塔してL-アラニル−L-グルタミンが含まれる溶出画分を得、次に該溶出画分を強塩基性陰イオン交換樹脂(例えばPA412)に通塔して得られるL-アラニル−L-グルタミンが含まれる溶液を用いて、L-アラニル−L-グルタミンを結晶化する方法をあげることができる。
特定の夾雑物を除去するための処理としては、例えば基質として用いるL−アミノ酸、グリシンおよびβ−アラニンから選ばれるアミノ酸が水性媒体中に残存している場合、該残存したアミノ酸を除去するための処理をあげることができる。該処理としては、例えばL−グルタミンが残存する場合、L−グルタミンを除去できる処理ならば、いずれの処理でもよいが、好ましくはレジン処理、加熱処理、酸または塩基処理などL−グルタミンを分解除去できる処理、より好ましくは加熱処理をあげることができる。
具体的な熱処理方法としては、L−アラニンとL−グルタミンを基質に用いて水性媒体中にL−アラニル−L−グルタミンを生産させた後、該水性媒体を55℃〜120℃で5分間〜24時間、好ましくは70℃〜100℃で15分間〜6時間処理する方法をあげることができる。
ジペプチドを晶析する方法としては、目的とするジペプチドを晶析できる方法であれば特に限定されないが、メタノール、エタノールおよびプロパノール等の低級アルコール、アセトン等のケトン類、およびテトラヒドロフラン等の溶媒をジペプチドを含有する水溶液に添加する方法をあげることができる。
晶析条件は結晶を析出させることができる条件であれば特に限定されないが、20〜70℃で、晶析用の溶媒をジペプチドを含有する水溶液の2〜5倍容量添加し、必要があればその後溶液を10〜30℃まで冷却する条件をあげることができる。
例えば、L−アラニル−L−グルタミンを晶析する方法としては、L−アラニル−L−グルタミンを含む水溶液に、該水溶液の約2〜5倍容量、好ましくは3〜4倍容量のメタノールを、20〜70℃、好ましくは50〜70℃の温度下で該水溶液に添加した後、10〜30℃、好ましくは15〜25℃に冷却する方法をあげることができる。
また晶析時には、目的とするジペプチドの結晶を種晶としてジペプチド含有溶液に添加してもよく、例えばL−アラニル−L−グルタミンを晶析する場合、L−アラニル−L−グルタミンを含有する水溶液に該水溶液の0.3〜0.5倍容量のメタノールを添加した後、該水溶液に含まれるL−アラニル−L−グルタミンの1〜5重量%のL−アラニル−L−グルタミンの結晶を添加し、その後再び総計で元の水溶液の4倍容量になるまでメタノールを添加する方法をあげることができる。
(b)L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力と、L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力とを有する微生物を培地に培養し、該培地中にジペプチドを生成、蓄積させた後、該培地からジペプチドの結晶を採取することにより、本発明のジペプチドの結晶を取得することができる。
該微生物を培養する方法としては、上記(a)の方法をあげることができる。
ただし、該微生物の培養に用いる培地には、目的とするジペプチドを構成するアミノ酸が含まれる必要はないが、天然培地、またはアミノ酸要求性株を培養するための培地には該アミノ酸が含まれている場合もある。本発明の製造法に用いられる培地には、本発明で用いられる微生物が、その成育に必要とする量のアミノ酸が含まれていてもよい。すなわち、通常の培地に含まれるアミノ酸の量は、用いられる微生物によって生成、蓄積される該アミノ酸の量に比べ非常に少ないので、通常の培地に含まれる該アミノ酸の量は、該アミノ酸の有無により、本願発明により製造されるジペプチドの生産量が変わるほどの量ではなく、よって本発明の製造法に用いられる培地にはその程度の該アミノ酸が含まれていてもよい。
本発明に用いられる培地に含まれるアミノ酸量としては、例えば天然培地あれば通常は2.5g/L未満、好ましくは0.5g/L以下、より好ましくは0.1g/L以下、さらに好ましくは20mg/L以下の該アミノ酸、合成培地であれば通常は1g/l以下、好ましくは50mg/L以下、より好ましくは1mg/L以下、さらに好ましくは0.5mg/L以下の該アミノ酸は含まれていてもよい。ただし、本願発明の製造法により、2種の異なるアミノ酸からなるジペプチドを製造する場合であって、用いられる微生物が該ジペプチドを構成するアミノ酸うちの1種のアミノ酸を生産する能力しか有していない場合、本発明で用いられる培地に、該微生物が生成、蓄積することができない残りの1種のアミノ酸を添加してもよい。このとき添加するアミノ酸の量は、通常0.5g/L〜100g/L、好ましくは2g/L〜50g/Lである。
培地中に生成、蓄積した本発明のジペプチドの結晶を採取する方法としては、上記(a)の方法をあげることができる。具体的には培養物を遠心分離または濾過することなどにより培地から菌体を除いた後、上記(a)と同様の方法でジペプチドを晶析する方法をあげることができる。
また、L−アラニンまたはL−グルタミンを生産する能力と、L−アラニンとL−グルタミンとからL−アラニル−L−グルタミンを生成する能力とを有する微生物を培養し、培地中にL−アラニル−L−グルタミンを生成、蓄積させたとき、培地中に残存した夾雑物であるL−グルタミンを除去する方法としては、該培地を上記(a)の水性媒体と同様に処理する方法、好ましくは加熱処理する方法をあげることができる。
具体的な加熱処理方法としては、培地中にL−アラニル−L−グルタミンを生成、蓄積させた後、該培地を55℃〜120℃で5分間〜24時間、好ましくは70℃〜100℃で15分間〜6時間処理する方法をあげることができる。
ジペプチドを晶析する方法としては、上記(a)と同様の方法をあげることができる。
具体的には、L−アラニル−L−グルタミンを晶析する方法としては、L−アラニル−L−グルタミンを含む水溶液に、該水溶液の約2〜5倍容量、好ましくは3〜4倍容量のメタノールを、20〜70℃、好ましくは50〜70℃の温度下で該水溶液に添加した後、10〜30℃、好ましくは15〜25℃に冷却する方法をあげることができる。
また晶析時には、目的とするジペプチドの結晶を種晶としてジペプチド含有溶液に添加してもよく、例えば上記方法においてL−アラニル−L−グルタミンを晶析する場合、L−アラニル−L−グルタミンを含有する水溶液に該水溶液の0.3〜0.5培養量のメタノールを添加した後、該水溶液に含まれるL−アラニル−L−グルタミンの1〜5重量%のL−アラニル−L−グルタミンの結晶を添加し、その後再び総計で元の水溶液の4倍容量になるまでメタノールを添加する方法をあげることができる。
以下に、市販されているアラニルグルタミンの結晶に含まれる物質を分析した結果を参考例として示す。
参考例 市販のL−アラニル−L−グルタミン結晶の分析
下記表1は、以下の条件下で各市販試薬をHPLC分析した結果であり、上段にHPLC分析したときのエリア%、下段に該エリア%から算出される重量%を示した。
分析条件
カラム:Inertsil ODS−3V(GLサイエンス社製)
温度:30℃
移動相:溶液A[0.01mol/lヘプタンスルホン酸ナトリウム、0.01mol/lリン酸一カリウム(pH2.5)]:メタノール=99:1
流量:1.2ml/min
検出:UV210nm
Figure 0004931801
いずれの試薬も、DL体、アラニルアラニルグルタミンおよびアラニンアミドから選ばれる1以上の物質を実質的に含有していた。
以下に、L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸を生産する能力と、L−アミノ酸およびグリシンから選ばれる1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力とを有し、かつ1種以上のペプチダーゼおよび1種以上のペプチド取り込み蛋白質の活性が低下または喪失した微生物、または3種以上のペプチダーゼの活性が低下または喪失した微生物の製造法の実験例を示すが、該微生物の製造法は該実験例に限定されるものではない。
実験例1 pepD遺伝子、pepN遺伝子、pepB遺伝子、pepA遺伝子およびdppオペロン欠損株の作製
エシェリヒア・コリ染色体DNA上の特定遺伝子が欠損した菌株は、ラムダファージの相同組換え系を利用した方法[Proc.Natl.Acad.Sci.USA,97,6641−6645(2000)]に従って作製した。
以下に記載のプラスミドpKD46、pKD3およびpCP20は、エシェリヒア・コリ ジェネティック ストック センター(米国エール大学)から該プラスミドを保持するエシェリヒア・コリ株を入手し、該大腸菌から抽出したものを用いた。
(1)遺伝子欠損用DNA断片のクローニング
エシェリヒア・コリK12株の染色体DNA上に存在する配列番号29で表される塩基配列を有するpepD遺伝子、配列番号30で表される塩基配列を有するpepN遺伝子、配列番号31で表される塩基配列を有するpepB遺伝子、配列番号32で表される塩基配列を有するpepA遺伝子および配列番号33で表される塩基配列を有するdppA遺伝子、配列番号34で表される塩基配列を有するdppB遺伝子、配列番号35で表される塩基配列を有するdppC遺伝子、配列番号36で表される塩基配列を有するdppD遺伝子および配列番号37で表される塩基配列を有するdppF遺伝子を欠損させることを目的に、パーセプティブ・バイオシステムズ社製8905型DNA合成機を用い、エシェリヒア・コリK12株の染色体DNA上における各々の欠損標的遺伝子の上流および下流に位置する36bpからなる塩基配列と相同な塩基配列、および配列番号38で表される酵母由来Flp recombinaseが認識する塩基配列を有するDNAを合成した。ただし、dppA遺伝子、dppB遺伝子、dppC遺伝子、dppD遺伝子およびdppF遺伝子は、オペロンを形成しているので、該オペロンの上流および下流に位置する塩基配列と相同な塩基配列を有するDNAを合成した。
すなわち、pepD遺伝子欠損用DNA断片増幅用プライマーセットとして配列番号39および40、pepN遺伝子欠損用DNA断片増幅用プライマーセットとして配列番号41および42、pepA遺伝子欠損用DNA断片増幅用プライマーセットとして配列番号43および44、pepB遺伝子欠損用DNA断片増幅用プライマーセットとして配列番号45および46、dppオペロン欠損用DNA断片増幅用プライマーセットとして配列番号47および48で表される塩基配列からなるDNAをそれぞれ合成した。
次に、上記合成DNAをプライマーセットとして用い、pKD3DNAを鋳型としてPCRを行った。PCRは10ngのプラスミドDNA、0.5μmol/lの各プライマー、2.5unitsのPfu DNAポリメラーゼ(ストラタジーン社製)、4μlのPfu DNAポリメラーゼ用×10緩衝液(ストラタジーン社製)、200μmol/lの各deoxyNTP(dATP、dGTP、dCTPおよびTTP)を含む40μlの反応液を用い、94℃で1分間、55℃で2分間、72℃で3分間の工程を30回繰り返すことにより行った。
それぞれの反応液の1/10量をアガロースゲル電気泳動し、目的の断片が増幅していることを確認後、残りの反応液と等量のTE〔10mmol/l Tris−HCl(pH8.0)、1mmol/l EDTA〕飽和フェノール/クロロホルム(1vol/1vol)を添加し、混合した。
該混合液を遠心分離後、得られた上層に2倍容量の冷エタノールを加えて混合し、−80℃で30分間放置した。該溶液を遠心分離し、pepD遺伝子、pepN遺伝子、pepB遺伝子、pepA遺伝子およびdppオペロン欠損用クロラムフェニコール耐性遺伝子含有DNA断片を取得した。
(2)pepD遺伝子欠損エシェリヒア・コリJM101の作製
大腸菌JM101株をpKD46で形質転換し、100mg/lのアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布し、30℃で培養することで選択した。
プラスミドpKD46上にはλ Red recombinase遺伝子が挿入されており、またその発現はL−アラビノースにより誘導されるよう設計されている。よって、L−アラビノース存在下で生育させた大腸菌を、直鎖状DNAを用いて形質転換すると、高頻度で相同組換えが起こる。またpKD46は温度感受性の複製起点を有するために、42℃で生育させることにより、プラスミドを容易に脱落させることができる。
10mmol/lのL−アラビノースと50μg/mlのアンピシリンを添加して培養して得られた大腸菌JM101/pKD46に、電気パルス法により上記で取得したpepD遺伝子欠損用クロラムフェニコール耐性遺伝子含有DNA断片を導入し、大腸菌JM101の染色体DNA上にpepD遺伝子欠損用クロラムフェニコール耐性遺伝子含有DNA断片が相同組換えにより組込まれた形質転換株を25mg/lのクロラムフェニコールを含むLB寒天培地(バクトトリプトン 10g/l、バクトイーストエキストラクト 5g/l、塩化ナトリウム 5g/l、寒天 15g/l)に塗布し、30℃で培養することで選択した。
選択したクロラムフェニコール耐性株を、25mg/lのクロラムフェニコールを含むLB寒天培地に植菌し、42℃で14時間培養した後、単コロニー分離した。得られた各コロニーを25mg/lのクロラムフェニコールを含むLB寒天培地、及び100mg/lのアンピシリンを含むLB寒天培地にレプリカし、37℃で培養し、クロラムフェニコール耐性かつアンピシリン感受性を示すコロニーを選択することにより、pKD46脱落株を取得した。
次に上記で得られたpKD46脱落株をpCP20を用いて形質転換し、100mg/lのアンピシリンを含むLB寒天培地上で選択することにより、pCP20を保持するpKD46脱落株を取得した。
プラスミドpCP20には酵母由来Flp recombinase遺伝子が挿入されており、該遺伝子の発現は42℃で誘導されるよう設計されている。
また、上記で作製したpepD遺伝子、pepN遺伝子、pepB遺伝子、pepA遺伝子及びdppオペロン欠損用クロラムフェニコール耐性遺伝子含有DNA断片の、クロラムフェニコール耐性遺伝子の両端にはFlp recombinaseが認識する塩基配列が存在するため、Flp recombinaseが触媒する相同組換えにより容易に該耐性遺伝子を脱落させることができる。
さらに、pCP20は温度感受性の複製起点を有しているため、pCP20保持株を42℃で生育させることにより、Flp recombinaseの発現とpCP20の脱落を同時に誘導することができる。
上記で取得したpCP20保有pKD46脱落株を薬剤無添加のLB寒天培地に植菌し、42℃で14時間培養した後、単コロニー分離した。得られた各コロニーを薬剤無添加LB寒天培地、25mg/lのクロラムフェニコールを含むLB寒天培地および100mg/lのアンピシリンを含むLB寒天培地にレプリカして、30℃で培養し、クロラムフェニコール感受性かつアンピシリン感受性を示すコロニーを選択した。
上記で選択した各株からそれぞれ染色体DNAを常法(生物工学実験書、日本生物工学会編97〜98ページ、培風館、1992年)に従って調製した。欠損の標的遺伝子であるpepD遺伝子の内部塩基配列に基づいて設計した配列番号49および50で表される塩基配列を有するDNAをプライマーセットとして用い、染色体DNAを鋳型にしたPCRを行った。PCRは、0.1μgの染色体DNA、0.5μmol/lの各プライマー、2.5unitsのPfu DNAポリメラーゼ、4μlのPfu DNAポリメラーゼ用×10緩衝液、200μmol/lの各deoxyNTPを含む40μlの反応液を用い、94℃で1分間、55℃で2分間、72℃で3分間からなる工程を30回繰り返すことにより行った。
上記PCRにおいて、増幅DNA断片が検出されなかった株をpepD遺伝子欠損株とし、エシェリヒア・コリJPD1株と名づけた。
(3)エシェリヒア・コリJM101の染色体DNA上のpepD遺伝子およびpepN遺伝子が欠損した株の作製
上記(2)で得られたエシェリヒア・コリJPD1株をpKD46で形質転換し、100mg/lのアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布し、30℃で培養することにより選択した。得られた形質転換株(エシェリヒア・コリJPD1/pKD46)に、電気パルス法によりpepN遺伝子欠損用クロラムフェニコール耐性遺伝子含有DNA断片を導入し、エシェリヒア・コリJPD1/pKD46の染色体DNA上にpepN遺伝子欠損用クロラムフェニコール耐性遺伝子含有DNA断片が相同組換えにより組込まれた形質転換株を取得した。
次に、上記(2)と同様の操作を行うことにより、染色体DNA上からクロラムフェニコール耐性遺伝子が欠落した株を取得し、該株をエシェリヒア・コリJPDN2と名づけた。
(4)エシェリヒア・コリJM101の染色体DNA上のpepN遺伝子、pepA遺伝子、pepB遺伝子またはdppオペロンが欠損した株、および多重遺伝子欠損株の作製
pepN遺伝子、pepA遺伝子、pepB遺伝子またはdppオペロンの欠損株は、上記(1)で作製した各遺伝子またはオペロン欠損用クロラムフェニコール耐性遺伝子含有DNA断片を用い、上記(2)と同様の方法により作製した。
上記方法により各々の遺伝子欠損株が取得されたことは、各々の欠損遺伝子の内部塩基配列に基づき設計、合成した配列番号51〜58で表される塩基配列を有するDNAをプライマーセットとして用い、上記(2)と同様のPCRにより確認した。ここで、配列番号51および52で表される塩基配列からなるDNAはpepN遺伝子欠損確認用、配列番号53および54で表される塩基配列からなるDNAはpepA遺伝子欠損確認用、配列番号55および56で表される塩基配列からなるDNAはpepB遺伝子欠損確認用、配列番号57および58で表される塩基配列からなるDNAはdppオペロン欠損確認用プライマーセットである。
上記方法で取得されたdppオペロン欠損株をエシェリヒア・コリJDPP1株、pepN遺伝子欠損株をエシェリヒア・コリJPN1株、pepA遺伝子欠損株をエシェリヒア・コリJPA1株、pepB遺伝子欠損株をエシェリヒア・コリJPB7株と名付けた。
また、上記(3)の方法に準じて、pepD遺伝子、pepN遺伝子、pepA遺伝子、pepB遺伝子およびdppオペロンからなる群より選ばれる2以上の遺伝子またはオペロンの多重欠損株を作製した。多重欠損株が取得できたことの確認は、上記(2)と同様のPCRにより確認した。前記方法で取得されたpepD遺伝子およびdppオペロンが欠損した二重遺伝子欠損株をエシェリヒア・コリJPDP49株、pepB遺伝子、pepD遺伝子およびpepN遺伝子が欠損した三重遺伝子欠損株をエシェリヒア・コリJPDNB43株、pepD遺伝子、pepN遺伝子およびdppオペロンが欠損した三重遺伝子欠損株をエシェリヒア・コリJPNDDP36株、pepA遺伝子、pepD遺伝子、pepN遺伝子およびdppオペロンが欠損した四重遺伝子欠損株をエシェリヒア・コリJPNDAP5株、pepB遺伝子、pepD遺伝子、pepN遺伝子およびdppオペロンが欠損した四重遺伝子欠損株をエシェリヒア・コリJPNDBP7株と名づけた。表2は、各遺伝子欠損株における欠損遺伝子名を示す。
Figure 0004931801
実験例2 アミノ酸を生成、蓄積する能力を有し、かつジペプチダーゼおよびジペプチド取り込み蛋白質が欠損した微生物の作製
エシェリヒア・コリの染色体DNA上の特定遺伝子の欠損は、ラムダファージの相同組換え系を利用した方法[Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 97, 6641-6645(2000)]に従って行った。
(1)遺伝子欠損用薬剤耐性遺伝子断片のクローニング
エシェリヒア・コリK12株のL−グルタミンの生合成調節に関与するglnE遺伝子およびglnB遺伝子の塩基配列は既に明らかにされている[Science, 5331, 1453-1474(1997)]。
報告されている塩基配列に基づいてパーセプティブ・バイオシステムズ社製8905型DNA合成機を用いて、glnE遺伝子欠損用のプライマーDNAとして配列番号59および60で表される塩基配列からなるDNA、glnB遺伝子欠損用のプライマーDNAとして配列番号61および62で表される塩基配列からなるDNAを合成した。合成したプライマーDNAは、各々の欠失の標的遺伝子の上流と下流に位置する36bpからなる塩基配列に基づき設計した。
上記合成DNAをそれぞれプライマーセットとして用い、pKD3DNAを鋳型としてPCRを行った。PCRはプラスミドDNA 10ng、プライマー各0.5μmol/L、Pfu DNAポリメラーゼ2.5units、Pfu DNAポリメラーゼ用10緩衝液4μL、deoxyNTP各200μmol/Lを含む反応液40μLを用い、94℃で1分間、55℃で2分間、72℃で3分間からなる工程を30回繰り返すことにより行った。
該反応液の1/10量をアガロースゲル電気泳動し、目的の断片が増幅していることを確認後、残りの反応液と等量のTE飽和フェノール/クロロホルムを添加し、混合した。
該混合液を遠心分離後、得られた上層に2倍容量の冷エタノールを加えて混合し、-80℃に30分間放置した。該溶液を遠心分離してDNAを沈殿させた後、該DNAを20μLのTEに溶解した。上記操作により、glnE遺伝子、glnB遺伝子欠損用クロラムフェニコール耐性遺伝子断片を取得した。
(2)染色体DNA上のglnE遺伝子が欠損したエシェリヒア・コリJPNDDP36株の作製
上記(1)で取得したエシェリヒア・コリJPNDDP36株をpKD46で形質転換した後、100mg/lのアンピシリンを含むLB寒天培地上でpKD46を保持するエシェリヒア・コリJPNDDP36株(以下、エシェリヒア・コリJPNDDP36/pKD46と称す)を選択した。10mmol/Lの L-アラビノースと50μg/mlのアンピシリン存在下で培養したエシェリヒア・コリJPNDDP36/pKD46を、電気パルス法によりglnE遺伝子欠損用クロラムフェニコール耐性遺伝子断片を用いて形質転換し、JPNDDP36株の染色体DNA上のglnE遺伝子にクロラムフェニコール耐性遺伝子が挿入され、glnE構造遺伝子が欠損するように組換えられた株を25mg/Lのクロラムフェニコールを含むLB寒天培地上で選択した。
取得したクロラムフェニコール耐性株を、25mg/Lのクロラムフェニコールを含むLB寒天培地にレプリカし、42℃で保温した状態で単コロニー分離を実施した。得られた各コロニーを25mg/Lのクロラムフェニコールおよび100mg/Lのアンピシリンを含むLB寒天培地にレプリカし、クロラムフェニコール耐性かつアンピシリン感受性を示すコロニーを選択した。次にこのpKD46脱落株をpCP20で形質転換し、100mg/Lのアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布して、30℃で一晩培養した。
生育してきたアンピシリン耐性株を薬剤無添加のLB寒天培地にレプリカし、42℃で保温した状態で単コロニー分離を実施した。得られた各コロニーを薬剤無添加、および25mg/Lのクロラムフェニコールと100mg/Lのアンピシリンを含むLB寒天培地にそれぞれレプリカし、クロラムフェニコール感受性かつアンピシリン感受性を示すコロニーを選択した。ここで得られた各株からそれぞれ染色体DNAを常法(生物工学実験書、日本生物工学会編 97〜98ページ、培風館、1992年)により調製した。欠損の標的となるglnE遺伝子の内部配列を元に設計した、配列番号63および64で表される塩基配列からなるプライマーDNAを用いて、コロニーPCRを行った。コロニーPCRは、200μlのピペットチップをコロニーに触れさせることで取得した量の菌体、プライマー各0.5μmol/L、PfuDNAポリメラーゼ 2.5units、Pfu DNAポリメラーゼ用10緩衝液 4μL、deoxyNTP各200μmol/Lを含む反応液40μlを用い、94℃で1分間、55℃で2分間、72℃で3分間からなる工程を30回繰り返すことにより行った。PCRに供した株のうちで遺伝子増幅の見られなかった株は、glnE遺伝子欠損株であることを確認し、エシェリヒア・コリ JPNDDPGLE1と名づけた。
(3)染色体DNA上のglnE遺伝子およびglnB遺伝子が欠損したエシェリヒア・コリJPNDDP36株の作製
上記(2)で得られたエシェリヒア・コリ JPNDDPGLE1株をpKD46で形質転換した後、100mg/Lのアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布し、30℃で一晩培養することによりpKD46を保持するエシェリヒア・コリ JPNDDPGLE1株(以下、エシェリヒア・コリJPNDDPGLE1/ pKD46と称す)を取得した。エシェリヒア・コリJPNDDPGLE1/ pKD46glnB遺伝子欠損用クロラムフェニコール耐性遺伝子断片を用いて電気パルス法により形質転換し、染色体DNA上のglnB 遺伝子にクロラムフェニコール耐性遺伝子が挿入されglnB構造遺伝子が欠損するように組換えられた株を取得した。glnB遺伝子の内部配列を元に設計した、配列番号65および66で表される塩基配列からなるプライマーDNAを用いて、上記(2)の条件下でコロニーPCRを行った。該PCRにより遺伝子増幅が見られなかった株は、glnB遺伝子欠損株であることを確認し、エシェリヒア・コリ JPNDDPGBE1と命名した。
実験例4 L-アラニル−L-グルタミンを生成する活性を有する蛋白質を発現するプラスミドDNAの作製
パーセプティブ・バイオシステムズ社製8905型DNA合成機を用いて、配列番号67〜70に記載の配列を有するDNA(以下、それぞれプライマーA、プライマーB、プライマーC、プライマーD)を合成した。配列番号67の配列は、WO 2004/058960号に記載の方法で製造したプラスミドpQE60ywfEのywfE遺伝子のリボソーム結合配列であるシャイン−ダルガノ配列を含む領域について5'側にXhoI認識配列を含む配列を付加したものである。配列番号68の配列は、ywfE遺伝子の終始コドンを含む配列と相補的な配列の5'側にBamHI認識配列を含む配列を付加したものである。また配列番号69の配列は、trpプロモーターを含む発現ベクターpTrS30のtrpプロモーター領域の配列について5'側にEcoRI認識配列を含む配列を付加したものである。配列番号70の配列は、trpプロモーターを含む発現ベクターpTrS30のtrpプロモーター領域の配列と相補的な配列の5'側にXhoI認識配列を含む配列を付加したものである。
プラスミドpQE60ywfEを鋳型とし、ywfE遺伝子断片の増幅には上記のプライマーAおよびプライマーBを、trpプロモーター領域の断片の増幅にはプライマーCおよびプライマーDをそれぞれプライマーセットとして用いたPCRを行った。PCRは、10ngのpQE60ywfE、0.5μmol/Lの各プライマー、2.5unitsのPfu DNAポリメラーゼ、4μLのPfuDNAポリメラーゼ用×10緩衝液、200μmol/Lの各dNTPを含む40μLの反応液を調製し、94℃で1分間、55℃で2分間、72℃で3分間からなる工程を30回繰り返すことにより行った。
該反応液の1/10量をアガロースゲル電気泳動し、プライマーAおよびプライマーBを用いたPCRではywfE遺伝子断片に相当する約1.4kb、プライマーCおよびプライマーDを用いた反応ではtrpプロモーター領域の断片に相当する約0.3kbの断片がそれぞれ増幅していることを確認後、残りの反応液と等量のTE飽和フェノール/クロロホルム溶液を添加し、混合した。該溶液を遠心分離後、得られた上層に2倍容量の冷エタノールを加えて混合し、−80℃に30分間放置した。該溶液を遠心分離して得られたDNAを20μlのTEに溶解した。
上記で得られたそれぞれのDNA溶液5μlを用い、プライマーAおよびプライマーBで増幅したDNAを制限酵素XhoIおよびBamHIで、またプライマーCおよびプライマーDで増幅したDNAを制限酵素EcoRIおよびXhoIで切断し、アガロースゲル電気泳動によりDNA断片を分離した後、ジーンクリーンIIキットにより、それぞれywfE遺伝子を含む1.4kbおよびtrpプロモーター領域を含む0.3kbのDNA断片を回収した。
0.2μgのtrpプロモーターを含む発現ベクターpTrS30を制限酵素EcoRIおよびBamHIで切断後、アガロースゲル電気泳動によりDNA断片を分離し、同様に4.5kbのDNA断片を回収した。
上記で得られたywfE遺伝子を含む1.4kb断片、trpプロモーター領域を含む0.3kb断片および4.5kbの断片をライゲーションキットを用いて、16℃で16時間、連結反応を行った。
該反応液を用いてエシェリヒア・コリNM522株をカルシウムイオンを用いる方法によって形質転換した後、アンピシリン50μg/mlを含むLB寒天培地に塗布して、30℃で一晩培養した。
生育してきた形質転換体のコロニーより公知の方法に従ってプラスミドを抽出した。該プラスミドは、trpプロモーター下流にywfE遺伝子を有する発現プラスミドであることを制限酵素消化により確認し、pPE56と命名した。
発現プラスミドpPE56を基に、バチルス・サチルス由来のアラニン脱水素酵素遺伝子(ald遺伝子)を同時に構成的に発現する発現プラスミドを以下に示す方法により構築した。
パーセプティブ・バイオシステムズ社製8905型DNA合成機を用いて、配列番号71および配列番号72で表される塩基配列を有するDNA(以下、それぞれプライマーE、プライマーFと称す)を合成した。配列番号71で表される塩基配列は、ald遺伝子のリボソーム結合配列であるシャイン−ダルガノ配列を含む領域の5’側にBamHI認識配列を含む塩基配列を付加した配列である。配列番号72で表される塩基配列は、ald遺伝子の終始コドンを含む配列と相補的な配列の5’側にBamHI認識配列を含む配列を付加した配列である。
バチルス・サチルスの染色体DNAを鋳型とし、上記プライマーEおよびプライマーFをプライマーセットとして用いてPCRを行った。PCRは、0.1μgの染色体DNA、0.5μmol/Lの各プライマー、2.5unitsのPfu DNAポリメラーゼ、4μLのPfuDNAポリメラーゼ用×10緩衝液、200μmol/Lの各dNTPを含む反応液40μLを調製し、94℃で1分間、55℃で2分間、72℃で3分間からなる工程を30回繰り返すことにより行った。
該反応液の1/10量をアガロースゲル電気泳動し、ald遺伝子断片に相当する約1.2kbの断片が増幅していることを確認後、残りの反応液と等量のTE飽和フェノール/クロロホルムを添加し、混合した。該混合液を遠心分離後、得られた上層に2倍容量の冷エタノールを加えて混合し、−80℃に30分間放置した。該溶液を遠心分離してDNAの沈殿を取得し、20μLのTEに溶解した。
該溶解液5μLを用い、増幅したDNAを制限酵素BamHIで切断し、アガロースゲル電気泳動によりDNA断片を分離した後、ジーンクリーンIIキットにより、ald遺伝子を含む1.2kbのDNA断片を回収した。
pPE56 0.2μgを制限酵素BamHIで切断後、アガロースゲル電気泳動によりDNA断片を分離し、上記と同様の方法により6.3kbのDNA断片を回収した。該6.3kbのDNA断片の末端脱リン酸化を、60℃で30分間、アルカリホスファターゼ(E.coliC75、タカラバイオ社製)処理することにより行った。反応液と等量のTE飽和フェノール/クロロホルムを添加、混合して遠心分離した後、得られた上層に2倍容量の冷エタノールを加えて混合し、-80℃に30分間放置した。該溶液を遠心分離して得られたDNAの沈殿を20μLのTEに溶解した。
上記で得られたald遺伝子を含む1.2kbのDNA断片とアルカリホスファターゼ処理した6.3kbのDNA断片とをライゲーションキットを用いて、16℃で16時間反応させ連結した。
該反応液を用いてエシェリヒア・コリNM522株をカルシウムイオンを用いる方法によって形質転換した後、50μg/mLのアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布して、30℃で一晩培養した。
生育してきた形質転換体のコロニーから公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、ald遺伝子がywfE遺伝子と順向きに挿入されたプラスミドが取得されていることを制限酵素消化により確認し、該プラスミドをpPE86と命名した。
実験例5 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力、並びにL−アラニンおよびL−グルタミンを生成する能力を有し、かつジペプチダーゼおよびジペプチド取り込み遺伝子が欠損した微生物の作製
上記実験例2で取得したエシェリヒア・コリJPNDDPGBE1株を、上記実験例4で作製したpPE86で形質転換し、該プラスミドを保持するエシェリヒア・コリJPNDDPGBE1/pPE86を取得した。
以下に実施例を示すが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
L−アラニル−L−グルタミンの発酵生産
上記実験例5で取得したエシェリヒア・コリJPNDDPGBE1/pPE86を、50μg/mlのアンピシリンを含むLB培地(10g/lトリプトン、5g/l イーストエキストラクト、5g/l 塩化ナトリウム)を含む試験管に接種し、28℃で17時間培養した。得られた培養液をアンピシリン100μg/mlを含むTF培地(16g/l リン酸水素2ナトリウム、14g/l リン酸2水素カリウム、5g/l 硫酸アンモニウム、1g/l クエン酸、0.5g/l カザミノ酸、1g/l プロリン、2.5g/l アラニン、2.5g/l グルタミン、10mg/l ビタミンB1、25mg/l 硫酸マグネシウム、50mg/l 硫酸鉄、10g/l グルコース)に1%添加し、30℃で24時間培養した。
培養終了後の培養上清をF−moc化法で誘導体化した後HPLCにて分析した。HPLCによる分析には、分離カラムにODS−HG5(野村化学社製)を用い、溶離液としてA液(酢酸 6ml/l、20%(v/v)アセトニトリル、トリエチルアミンにてpH4.8に調整)およびB液(酢酸 6ml/l、70%(v/v)アセトニトリル、トリエチルアミンにてpH4.8に調整)を用い、分析開始5分まではA液:B液=8:2、5分〜20分までは、20分に達したときにA液:B液=1:1になるように
リニアーグラジエントをかける条件で分析を行った。その結果培養上清中には1g/lのアラニルグルタミンが蓄積していることを確認した。
L−アラニル−L−グルタミンの結晶の製造
エシェリヒア・コリJPNDDPGBE1/pPE86を、50μg/mlのアンピシリンを含むLB培地を含む三角フラスコに接種し、28℃で24時間培養した。得られた培養液50mlを1.95LのJF培地(6g/l リン酸1水素2ナトリウム、3g/l リン酸2水素1カリウム、5g/l 塩化ナトリウム、5g/l 酵母エキス、2g/l 硫酸マグネシウム、0.2g/l 硫酸第一鉄、0.01g/l 硫酸マンガン、1g/l 塩化アンモニウム、0.2g/l プロリン、0.01g/l チアミン塩酸塩、10g/l グルコース)を含む6L容のジャーに添加し、通気攪拌しつつ32℃で培養した。培養中適宜グルコース、L−グルタミンおよびL−アラニンを添加するとともにアンモニア水でpHを6.6−7.0に維持し、60時間培養し、L−アラニル−L−グルタミンを培養液中に蓄積させた。
上記で得られたL−アラニル−L−グルタミンを含む培養液に塩酸を加えてpH3とし、80℃で1時間加熱して、残存するグルタミンを分解した。室温まで冷却後、遠心分離によって菌体を除去した後、上清を強酸性陽イオン交換樹脂であるマラソンC(ダウケミカル社製)を充填したカラムに1.6ml上清/ml樹脂の負荷量で通塔し、L−アラニル−L−グルタミンを該樹脂に吸着させた。十分に水洗した後、0.7mol/lの水酸化ナトリウムを用いてL−アラニル−L−グルタミンを溶出し、L−アラニル−L−グルタミンを含む画分を分取した。
該画分を弱酸性陽イオン交換樹脂であるIRC50(ローム アンド ハース社製)を充填したカラムに10ml画分液/ml樹脂の負荷量で通塔し、L−アラニル−L−グルタミンを吸着させた後、水を通塔してL−アラニル−L−グルタミンを溶出させ、L−アラニル−L−グルタミンを含む画分を分取した。
該画分を強塩基性陰イオン交換樹脂であるPA412(三菱化学社製)を充填したカラムに23ml分画液/ml樹脂の負荷量で通塔し、L−アラニル−L−グルタミンを吸着させた後、水を通塔してL−アラニル−L−グルタミンを含む画分を分取した。
該画分を減圧濃縮し、濃度が約450g/lのL−アラニル−L−グルタミンの濃縮液を得た。塩酸でpHを5.7に調整した後、60℃で緩やかに攪拌しながらメタノールを添加した。メタノールの濃度が約33%になった時点で種晶としてL−アラニル−L−グルタミンの結晶を、濃縮液中に含まれるL−アラニル−L−グルタミンの2.5重量%量添加した後、さらにメタノール濃度が80%になるまでメタノールを添加した。該メタノール溶液を20℃まで冷却した後、生じた結晶を濾過により分別し、粗結晶を取得した。
次に該粗結晶を水に溶解し、弱塩基性陰イオン交換樹脂であるWA30(三菱化学社製)を充填したカラムに2800ml溶解液/ml樹脂の負荷量で通塔し、L−アラニル−L−グルタミンを吸着させた後、水を通塔してL−アラニル−L−グルタミンを溶出させ、L−アラニル−L−グルタミンを含む画分を分取した。
該画分を上記と同様に濃縮後、メタノールを添加して結晶を析出させた。得られた結晶を濾別後乾燥し、針状結晶のL−アラニル−L−グルタミンの精製標品を取得した。
結晶の分析結果を以下に示す。なお旋光度の測定には、HORIBA SEPA−200(堀場製作所社製)、粉末X線回折にはRAD−X(理学電機社製)を用い、測定は各機器の使用説明書に従って行った。
精製標品の旋光度(20℃):+9.7°
粉末X線回折[回折角(2θ°)、( )内は相対強度比(I/Iを示す)]:6.80(4),11.10(2),13.70(100),18.60(4),19.55(5),20.65(75),21.36(17),21.60(9),22.45(14),23.25(8),24.05(4),24.75(3),25.45(12),26.00(2),27.55(6),29.85(3),30.45(2),32.40(2),32.95(2),33.95(2),34.80(25),35.15(3),36.45(7),36.80(3),42.55(2),43.40(2)
上記で得られたL−アラニル−L−グルタミンの結晶に含まれる不純物を参考例と同様の方法で分析した。結果を表3に示す。
Figure 0004931801
表3に示すとおり、本発明のL−アラニル−L−グルタミンの結晶は、DL−体、アラニルアラニルグルタミンおよびアラニンアミドを含まないことがわかった。すなわち、D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドを実質的に含まない、ジペプチドの結晶が取得されたことがわかった。
メタノールの晶析効果
実施例2で得られたL−アラニル−L−グルタミンの粗結晶(アラニルアラニルグルタミンが0.111%含まれている)を実施例2と同様に水に溶解後、WA30樹脂を用いて分画してから濃縮した。得られた濃縮液を2つに分け、一方には実施例2と同様にメタノールを添加し、他方にはメタノールの変わりにエタノールを用い、エタノール濃度が75%になるまでエタノールを添加する以外は実施例2と同様の方法でL−アラニル−L−グルタミンの結晶を析出させた。
得られた結晶を乾燥後、参考例と同様の方法によりアラニルアラニルグルタミンの量を測定した。結果を表4に示す。
Figure 0004931801
表中の結晶化率は、[(溶媒添加前の溶液中のL−Ala−L−Gln量)−(晶析後の上清に残存するL−Ala−L−Gln量)]/(溶媒添加前の溶液中のL−Ala−L−Gln量)×100で計算された値を示す。
表4に示すとおり、メタノールを用いてL−アラニル−L−グルタミンを晶析することにより、L−アラニル−L−グルタミンの結晶からアラニルアラニルグルタミンを効率的に除去できることが明らかになった。
本発明により、D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドを実質的に含まない、ジペプチドの結晶を提供することができる。
配列番号38−人工配列の説明:合成DNA
配列番号39−人工配列の説明:合成DNA
配列番号40−人工配列の説明:合成DNA
配列番号41−人工配列の説明:合成DNA
配列番号42−人工配列の説明:合成DNA
配列番号43−人工配列の説明:合成DNA
配列番号44−人工配列の説明:合成DNA
配列番号45−人工配列の説明:合成DNA
配列番号46−人工配列の説明:合成DNA
配列番号47−人工配列の説明:合成DNA
配列番号48−人工配列の説明:合成DNA
配列番号49−人工配列の説明:合成DNA
配列番号50−人工配列の説明:合成DNA
配列番号51−人工配列の説明:合成DNA
配列番号52−人工配列の説明:合成DNA
配列番号53−人工配列の説明:合成DNA
配列番号54−人工配列の説明:合成DNA
配列番号55−人工配列の説明:合成DNA
配列番号56−人工配列の説明:合成DNA
配列番号57−人工配列の説明:合成DNA
配列番号58−人工配列の説明:合成DNA
配列番号59−人工配列の説明:合成DNA
配列番号60−人工配列の説明:合成DNA
配列番号61−人工配列の説明:合成DNA
配列番号62−人工配列の説明:合成DNA
配列番号63−人工配列の説明:合成DNA
配列番号64−人工配列の説明:合成DNA
配列番号65−人工配列の説明:合成DNA
配列番号66−人工配列の説明:合成DNA
配列番号67−人工配列の説明:合成DNA
配列番号68−人工配列の説明:合成DNA
配列番号69−人工配列の説明:合成DNA
配列番号70−人工配列の説明:合成DNA
配列番号71−人工配列の説明:合成DNA
配列番号72−人工配列の説明:合成DNA

Claims (7)

  1. D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチド、および3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドの含量がそれぞれ0.002重量%以下である、L−アラニル−L−グルタミンの結晶。
  2. D−アミノ酸を構成成分に含むジペプチドがD−アラニル−L−グルタミンであり、3個以上のアミノ酸からなるポリペプチドがアラニルアラニルグルタミンである、請求項記載の結晶。
  3. アミノ酸アミドの含量が0.002重量%以下である、請求項1または2記載の結晶。
  4. アミノ酸アミドがアラニンアミドである、請求項記載の結晶。
  5. L−アラニンまたはL−グルタミンを生産する能力と、以下の[1]〜[3]から選ばれる蛋白質を生産する能力とを有し、かつ、1種類以上のペプチダーゼおよび1種類以上のペプチド取り込み活性を有する蛋白質の活性が低下または喪失している微生物を培地に培養し、該培地中にL−アラニル−L−グルタミンを生成、蓄積させる工程を含む請求項1〜のいずれか1項に記載の結晶の製造法。
    [1]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列を含む蛋白質
    [2]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列と少なくとも95%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつL−アラニル−L−グルタミンを生成する活性を有する蛋白質
    [3]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列において、1〜20個のアミノ酸が欠失、置換または付加したアミノ酸配列からなり、かつL−アラニル−L−グルタミンを生成する活性を有する蛋白質
  6. L−アラニンまたはL−グルタミンを生産する能力、および以下の[1]〜[3]から選ばれる蛋白質
    [1]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列を含む蛋白質
    [2]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列と少なくとも95%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつL−アラニル−L−グルタミンを生成する活性を有する蛋白質
    [3]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列において、1〜20個のアミノ酸が欠失、置換または付加したアミノ酸配列からなり、かつL−アラニル−L−グルタミンを生成する活性を有する蛋白質
    を生産する能力を有し、かつ、1種類以上のペプチダーゼおよび1種類以上のペプチド取り込み活性を有する蛋白質の活性が低下または喪失している微生物を培地に培養し、培養物中にL−アラニル−L−グルタミンを生成、蓄積させた後、以下の[1]または[2]の工程を行うことを含む、請求項のいずれか1項に記載の結晶の製造法。
    [1]L−アラニル−L−グルタミンを含む培養物、または該培養物から調製されるL−アラニル−L−グルタミンを含む溶液を加熱処理する工程
    [2]L−アラニル−L−グルタミンを含む培養物からL−アラニル−L−グルタミンを含む溶液を調製し、該溶液にメタノールを添加することによりL−アラニル−L−グルタミンの結晶を晶析させる工程
  7. 以下の[1]〜[3]から選ばれる蛋白質、該蛋白質を生産する能力を有し、かつ、1種類以上のペプチダーゼおよび1種類以上のペプチド取り込み活性を有する蛋白質の活性が低下または喪失している微生物の培養物、または該培養物の処理物を酵素源に用い、該酵素源、L−アラニンおよびL−グルタミンを水性媒体中に共存せしめ、該水性媒体中にL−アラニル−L−グルタミンを生成、蓄積させ、該水性媒体からL−アラニル−L−グルタミンを含有する溶液を調製した後、該溶液にメタノールを添加してL−アラニル−L−グルタミンの結晶を晶析させることを特徴とする請求項のいずれか1項に記載の結晶の製造法。
    [1]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列を含む蛋白質
    [2]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列と少なくとも95%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつL−アラニル−L−グルタミンを生成する活性を有する蛋白質
    [3]配列番号1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列において、1〜20個のアミノ酸が欠失、置換または付加したアミノ酸配列からなり、かつL−アラニル−L−グルタミンを生成する活性を有する蛋白質
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