JP5752675B2 - フィトステロール/フィトスタノールリン脂質エステルの生産方法 - Google Patents

フィトステロール/フィトスタノールリン脂質エステルの生産方法 Download PDF

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Description

本発明は、脂質アシルトランスフェラーゼを用いてフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを生産するためのプロセスに関するものである。本発明はさらに、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを生産するための脂質アシルトランスフェラーゼの使用にも関する。
主として、フィトステロールエステルはコレステロール低減作用を有するため、これをマヨネーズ及びマーガリンのような食品に組み込むことが定着している。フィトステロールエステル又はフィトスタノールエステルを強化した食品は、しばしば、「機能性食品」(すなわち、強化マーガリン)と呼ばれる。フィトスタノールエステル及びフィトステロールエステルはまた、パーソナルケア製品(化粧品)産業において用いられている。ステロールエステル及び/又はスタノールエステルの方が安定であるため、食物及び他の用途において、遊離ステロール又は遊離スタノールよりも、ステロールエステル及び/又はスタノールエステルを用いる方が好ましい。
ステロールエステル及び/又はスタノールエステルは、従来、対応するステロール/スタノール化合物を脂肪酸で化学的にエステル化することによって生産されている。ステロールエステルを調製するための酵素的手順は知られているが、典型的には、有機溶媒及び/又は分子篩を必要とする。ステロールエステル及び/又はスタノールエステルを生産するための既知の方法において、それをある用途において、特に食物の用途において用い得るようにする前に、いくつかの精製ステップが必要であることが多い。
消費者及び企業は、持続可能で、化学物質及び有機溶媒系を用いるステロールエステル及び/又はスタノールエステルの生産と比較して環境に優しく、且つ効率的な製品及び生産プロセスを得るべく努力している。
したがって、本発明の1つの目的は、より持続可能で、環境に優しく、且つ効率的な、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを生産するためのプロセスを提供することである。
本発明の態様は、特許請求の範囲及び以下の説明において示される。
驚くべきことに、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを生産するための有効で効果的な方法が、少なくとも約10%〜約70%の植物リン脂質と少なくとも約5%の水とを包含するリン脂質組成物を、アシルトランスフェラーゼ並びにフィトステロール及び/又はフィトスタノールと組み合わせることによって、水性環境で脂質アシルトランスフェラーゼを用いることによって達成され得ることが明らかになった。
この方法は、持続可能で、環境に優しく、且つ効率的な、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを生産するためのプロセスを提供する。
本発明の第1の態様に従うと、
a)少なくとも約10%〜約70%の植物リン脂質を包含するリン脂質組成物と、脂質アシルトランスフェラーゼと、フィトステロール及び/又はフィトスタノールと、場合によって水とを混合することによって、少なくとも2%w/wの水を包含する反応組成物を調製する工程、並びに
b)少なくとも1つのフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを単離又は精製する工程
を包含する、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを生産する方法が提供される。
本発明の別の態様に従うと、
a)少なくとも約10%〜約70%の植物リン脂質及び少なくとも約2%の水を包含するリン脂質組成物と、脂質アシルトランスフェラーゼと、フィトステロール及び/又はフィトスタノールとを混合する工程、並びに
b)前記混合物から少なくとも1つのフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを単離又は精製する工程
を包含する、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを生産する方法が提供される。
本発明のさらなる態様は、a)少なくとも約10%〜約70%の植物リン脂質を包含するリン脂質組成物、b)少なくとも約2%の水、並びにc)添加されたフィトステロール及び/又はフィトスタノールを包含する反応組成物中でフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを生産するための、脂質アシルトランスフェラーゼの使用を提供する。
さらなる態様において、少なくとも約10%〜約70%の植物リン脂質及び少なくとも約5%の水を包含するリン脂質組成物においてフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを生産するための、脂質アシルトランスフェラーゼの使用が提供され、この使用において、フィトステロール及び/又はフィトスタノールが、前記リン脂質組成物に添加される。
本発明はさらに、別の態様において、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを包含する食料品を生産する方法を提供し、この方法は、本発明の方法及び/又は使用のいずれかによって得られたフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを食料品及び/又は食材に添加するステップを包含する。
さらなる実施形態において、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを包含するパーソナルケア製品(例えば、化粧品)を生産する方法が提供され、この方法は、本発明の方法及び/又は使用のいずれかによって得られたフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルをさらなるパーソナルケア製品(例えば、化粧品)の構成物に添加するステップを包含する。
本発明の別の態様は、本発明の方法及び/又は使用のいずれかによって得られたフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを包含する組成物を提供する。
本発明のさらなる態様において、本発明の方法及び/又は使用のいずれかによって得られたフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを包含する食料品が提供される。
本発明はさらに、本発明の方法及び/又は使用のいずれかによって得られるフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルと、場合によって化粧品用の希釈剤、賦形剤、又は担体とを包含するパーソナルケア製品(例えば、化粧品)組成物を提供する。
好ましくは、フィトステロール及び/又はフィトスタノールは、反応組成物、混合物全体、又は組成物全体の、少なくとも5%の量で添加される。
1つの実施形態において、好ましくは、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルは、食料品又は食物成分と混合される。
別の実施形態において、好ましくは、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルは、薬学的な希釈剤、担体、若しくは賦形剤、又は化粧品用の希釈剤、担体、若しくは賦形剤と混合される。
好ましくは、フィトステロール及び/又はフィトスタノールは、
i)3−β−ヒドロキシ基若しくは3−α−ヒドロキシ基、及び/又は
ii)cis位のA:B環、若しくはtrans位のA:B環、若しくはC−Cが飽和していない
という構造的特徴の1又は2以上を包含する。
1つの実施形態において、好ましくは、フィトステロールは、α−シトステロール、β−シトステロール、スチグマステロール、エルゴステロール、カンペステロール、5,6−ジヒドロステロール、ブラシカステロール、α−スピナステロール、β−スピナステロール、γ−スピナステロール、δ−スピナステロール、フコステロール、ディモステロール(dimosterol)、アスコステロール、セレビステロール、エピステロール、アナステロール、アベナステロール、クリオナステロール、ハイポステロール(hyposterol)、コンドリラステロール、デスモステロール、カリノステロール、ポリフェラステロール、クリオナステロール、ステロール配糖体、並びに他の天然又は合成の異性体及び誘導体の1又は2以上からなる群から選択される。
1つの実施形態において、好ましくは、フィトスタノールは、α−シトスタノール、β−シトスタノール、スチグマスタノール、エルゴスタノール、カンペスタノール、5,6−ジヒドロスタノール、ブラシカスタノール、α−スピナスタノール、β−スピナスタノール、γ−スピナスタノール、δ−スピナスタノール、フコスタノール、ディモスタノール(dimostanol)、アスコスタノール、セレビスタノール、エピスタノール、アナスタノール、アベナスタノール、クリオナスタノール、ハイポスタノール(hypostanol)、コンドリラスタノール、デスモスタノール、カリノスタノール、ポリフェラスタノール、クリオナスタノール、スタノール配糖体、並びに他の天然又は合成の異性体及び誘導体の1又は2以上からなる群から選択される。
適切には、本発明において用いるためのフィトスタノールは、ステロールの水素化から得ることができる(例えば、米国特許第6,866,837号明細書を参照されたい)。
1つの態様において、リン脂質組成物に添加されるか又は前記組成物と混合されるフィトステロール及び/又はフィトスタノールは、1若しくは2以上のフィトステロール、1若しくは2以上のフィトスタノール、又は少なくとも1つのフィトステロールと少なくとも1つのフィトスタノールとの混合物であり得る。
好ましくは、リン脂質組成物において、フィトステロール及び/又はフィトスタノールは外因性である(すなわち、天然に生じたのものではない)。言い換えると、フィトステロール及び/又はフィトスタノールは、リン脂質組成物に添加される。したがって、本明細書において用いられる「添加されたフィトステロール」又は「添加されたフィトスタノール」という用語は、フィトステロール及び/又はフィトスタノールが、リン脂質組成物内に天然に存在しない外因性のフィトステロール及び/又はフィトスタノールであることを意味する。いくつかのフィトステロール及び/又はフィトスタノールがリン脂質内に天然に存在しても、好ましくは、さらなる外因性のフィトステロール及び/又はフィトスタノールがリン脂質組成物に添加されるか又は前記組成物と混合される。適切には、1つの態様において、添加されるフィトステロール及び/又はフィトスタノールの量は、反応組成物、例えば、反応混合物及び/又は反応組成物が、植物リン脂質及びフィトステロール/フィトスタノールを1:1の比率で包含するようなものであり得る。このようにして、リン脂質もフィトステロール/フィトスタノールも、反応速度を制限するものとはならない。
好ましくは、フィトステロール及び/又はフィトスタノールは、反応組成物又は混合物全体又は組成物全体の少なくとも約5%(又は少なくとも約10%、又は少なくとも約15%、又は少なくとも約20%)の量で添加される。
1つの態様において、フィトステロール及び/又はフィトスタノールは、反応組成物又は混合物全体又は組成物全体の約30%未満、適切には約25%未満、適切には約21%未満の量で添加され得る。
1つの実施形態において、本発明の方法及び使用において用いられるフィトステロール及び/又はフィトスタノールは、例えば大豆油脱臭剤蒸留物(SODD、soybean oil deodorizer distillate)などの、フィトステロール及び/又はフィトスタノールの天然源であり得る。
好ましくは、リゾリン脂質もまた、本発明の方法又は使用において生産される。
リゾリン脂質も生産される場合、好ましくは、リゾリン脂質は精製又は単離される。
本発明に従った「リン脂質組成物」は、少なくとも約10%〜約70%の植物リン脂質を包含する、あらゆる組成物であり得る。
適切には、リン脂質組成物は、1又は2以上の植物リン脂質を包含し得る。1つの実施形態において、リン脂質組成物は、2以上の、好ましくは3以上の植物リン脂質の混合物である。
1つの実施形態において、リン脂質組成物は、約10%〜約65%の、又は約10%〜約50%の、又は約10%〜約40%の植物リン脂質を包含する。
1つの態様において、リン脂質組成物は、少なくとも約10%の植物リン脂質、少なくとも約20%の植物リン脂質、又は少なくとも約30%の植物リン脂質を包含する。
1つの態様において、リン脂質組成物は、最大約70%の植物リン脂質、最大約60%の植物リン脂質、又は最大約50%の植物リン脂質、又は最大約40%の植物リン脂質を包含する。
1つの実施形態において、本発明に従った「リン脂質組成物」は、少なくとも約10%〜約70%の植物リン脂質及び少なくとも約2%の水を包含する、あらゆる組成物であり得る。
1つの実施形態において、リン脂質組成物は、少なくとも5%の水、又は少なくとも10%の水、又は少なくとも20%の水を包含し得る。
1つの態様において、リン脂質組成物は、最大30%の水、又は最大40%の水、又は最大50%の水を包含し得る。
リン脂質及び水と同様に、リン脂質組成物は、例えばトリグリセリド(複数可)又は遊離脂肪酸などの、1又は2以上のさらなる構成物を包含し得る。
本明細書において用いられる「植物リン脂質」という用語は、植物から得られるか又は得ることができるリン脂質を意味する。適切には、植物リン脂質は、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルセリン、及びホスファチジルグリセロールからなる群から選択されるリン脂質の1又は2以上であり得る。
リン脂質組成物は、その構成要素を混合することによって調製することができる。
適切には、リン脂質組成物は、あらゆる植物又は植物油、例えば、大豆油、キャノーラ油、コーン油、綿実油、パーム油、ココナッツ油、ぬか油、ピーナッツ油、オリーブ油、べにばな油、パーム核油、菜種油、及びひまわり油の1又は2以上に由来する、植物リン脂質を包含し得る。
好ましくは、リン脂質組成物内の植物リン脂質は、大豆油、コーン油、ひまわり油、及び菜種油(キャノーラ油と呼ばれることがある)の1又は2以上から得られるか又は得ることができる。
より好ましくは、リン脂質組成物内の植物リン脂質は、大豆油、ひまわり油、又は菜種油の1又は2以上から得ることができるか又は得られる。
最も好ましくは、リン脂質組成物内の植物リン脂質は、大豆油から得ることができるか又は得られる。
本発明は、植物の処理の副産物を開始材料として利用し得るため、特に有利である。
例えば、本発明において用いられるリン脂質組成物は、粗植物油の脱ガムの副産物であり得、このプロセスにおいて、粗植物油は、脱ガムされた食用油及びガム相(副産物)を生産するための純化の前又は最中に脱ガムされる。このプロセスにおいて、粗油は脱ガムされて(例えば、化学的脱ガム、酵素的脱ガム、水による脱ガム、全脱ガム、及び超脱ガムの1又は2以上によって)、油からフォスファチド、すなわち、極性脂質(特にリン脂質)の混合物が除去され、したがって、ガム相は、極性脂質、特にリン脂質の混合物(例えば、水、トリグリセリド、及び遊離脂肪酸などの他の構成物との)である。ガム組成物(又はガム相)における水分含有量は、10〜40%w/wの範囲であり得る。ガム組成物(又はガム相)におけるリン脂質の含有量は、10〜70%w/wの範囲であり得る。したがって、1つの実施形態において、本発明に従ったリン脂質組成物は、植物油の脱ガムから得られるか又は得ることができる「ガム相」又は「ガム組成物」であり得る。
代替的に、又はさらに、本発明において用いられるリン脂質組成物は、粗植物油の純化の異なる副産物、すなわちソーダ油さいであり得る。ソーダ油さいは、酸及び/又はアルカリ(水酸化ナトリウムなど)で粗植物油を処理することによって得られる副産物である。典型的には、生じる混合物は、食用油及びソーダ油さいを単離するために遠心分離される。したがって、ソーダ油さいは、極性脂質、特にリン脂質の混合物(例えば、水、トリグリセリド、及び遊離脂肪酸の塩などの他の構成物との)である。ソーダ油さいにおける水分含有量は、10〜65%又は10〜70%w/wの範囲であり得る。ソーダ油さいにおけるリン脂質の含有量は、10〜70%の範囲であり得る。したがって、1つの実施形態において、本発明に従ったリン脂質組成物は、植物油の酸及びアルカリ処理から得られるか又は得ることができるソーダ油さいであり得る。
リン脂質組成物がガム組成物(すなわち、ガム相)又はソーダ油さいである場合、適切には、ガム組成物は又はソーダ油さいは、それを脂質アシルトランスフェラーゼ並びにフィトステロール及び/又はフィトスタノール、並びに場合によっては水と混合する前に、精製することができるか、又は乾燥することができるか、又は溶媒分画することができるか、又はその2以上の組合せであり得る。
いくつかの実施形態において、本明細書において用いられるリン脂質組成物は、水を包含しないか又はほとんど包含しない乾燥組成物である。このようなリン脂質組成物は、乾燥ガム相組成物又は乾燥ソーダ油さいを包含し得る。このような実施形態において、反応組成物に水を添加して、反応組成物に少なくとも2%、好ましくは少なくとも5%、好ましくは少なくとも10%、より好ましくは少なくとも20%の水を確実に包含させることができる。
他の実施形態において、リン脂質組成物は、それ自体(すなわち天然に)、いくらかの水を包含し得、例えば、リン脂質組成物は、少なくとも2%の水(好ましくは、少なくとも5%、好ましくは少なくとも10%、より好ましくは少なくとも20%の水)を包含し得る。このようなリン脂質組成物には、乾燥されていないガム相組成物及びソーダ油さい組成物が含まれる。このような実施形態において、リン脂質組成物自体に十分な水が存在して反応組成物内に少なくとも2%の水が存在する場合には、反応組成物にさらなる水を添加する必要がない場合がある。しかし、必要であれば、反応組成物の水分含有量を増大させるために、さらなる水を反応組成物に添加することができる。反応組成物は、少なくとも2%の水(好ましくは少なくとも5%、好ましくは少なくとも10%、より好ましくは少なくとも20%の水)を包含していなくてはならない。
適切には、リン脂質組成物は、リン脂質組成物を脂質アシルトランスフェラーゼ及び/又はフィトステロール若しくはフィトスタノールと混合する前に植物リン脂質及び水を含有する組成物からなる。1つの実施形態において、水は、リン脂質と酵素並びに/又はフィトステロール及び/若しくはフィトスタノールとの混合と同時に、又はその後に、リン脂質組成物を形成するためにリン脂質と混合され得る。
誤解を避けるために、本発明に従ったリン脂質組成物は、粗油、例えば粗植物油(典型的には、0.2%未満の水分含有量及び3%以下のリン脂質含有量を有する)でも、純化された食用油(典型的にはリン脂質を有さない−又は有していてもごくわずか、典型的には100ppm未満)でもない。
適切には、リン脂質組成物は、約30〜約70℃、好ましくは約40〜約60℃、好ましくは約40〜約50℃、好ましくは約40〜約45℃で、脂質アシルトランスフェラーゼと共にインキュベート(又は混合)することができる。
別の実施形態において、適切には、本発明に従ったプロセス及び/又は使用は、約60℃未満、好ましくは約65℃未満、好ましくは約70℃未満で実施することができる。
適切には、リン脂質組成物及び/又は反応組成物の温度は、酵素がそれと混合される場合には、所望の反応温度であり得る。
リン脂質組成物並びに/又はフィトステロール及び/若しくはフィトスタノール並びに/又は水は、酵素の添加の前及び/又は最中に、所望の温度まで加熱及び/又は冷却することができる。したがって、1つの実施形態において、本発明に従ったプロセスのさらなるステップが、リン脂質組成物並びに/又はフィトステロール及び/若しくはフィトスタノール並びに/又は水の冷却及び/又は加熱であり得ることが想定される。
好ましくは、本発明に従ったプロセスのための、又はリン脂質組成物若しくは反応組成物のための水分含有量は、少なくとも約2%w/wであり得る。1つの実施形態において、好ましくは、本発明に従った反応組成物又はリン脂質組成物のための水分含有量は、少なくとも約5%w/w、又は少なくとも約10%w/w、又は少なくとも約20%w/wであり得る。
いくつかの実施形態において、本発明に従ったプロセス、又はリン脂質組成物のための水分含有量は、約2%w/w〜約60%w/w、例えば約5%w/w〜約50%w/wであり得る。
適切には、好ましくは撹拌を伴う反応時間(すなわち、混合物が保持される時間)は、植物リン脂質の少なくとも1つのアシル基がフィトステロール及び/又はフィトスタノールに転移し、それによって1又は2以上のフィトスタノールエステル及び/又はフィトステロールエステルが生じるために十分な時間のものである。
好ましくは、反応時間は、少なくとも5%のトランスフェラーゼ活性、好ましくは少なくとも10%のトランスフェラーゼ活性、好ましくは少なくとも15%、20%、25%、26%、28%、30%、40%、50%、60%、75%、85%、又は95%のトランスフェラーゼ活性が生じることが確実となるように効果的である。トランスフェラーゼ活性%(すなわち、全酵素活性に対するパーセンテージとして示されるトランスフェラーゼ活性)は、以下に教示されるプロトコルによって決定することができる。
本発明におけるフィトステロールの変換%は、少なくとも1%、好ましくは少なくとも5%、好ましくは少なくとも10%、好ましくは少なくとも20%、好ましくは少なくとも30%、好ましくは少なくとも40%、好ましくは少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%、好ましくは少なくとも70%、好ましくは少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%である。
好ましくは、反応時間は、混合物又は反応組成物内のフィトステロール及び/又はフィトスタノールの少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%、より好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、さらに好ましくは少なくとも90%をエステル化するために十分な時間のものである。いくつかの実施形態において、好ましくは、反応時間は、混合物又は反応組成物内のフィトステロール及び/又はフィトスタノールの少なくとも95%又は少なくとも98%がエステル化されるものである。
1つの実施形態において、本発明におけるフィトステロールの変換%は、少なくとも5%、好ましくは少なくとも20%、好ましくは少なくとも50%、好ましくは少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%である。
適切には、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステル)を単離又は精製する前の、好ましくは撹拌を伴う反応時間(すなわち、反応組成物又は混合物が保持される時間)は、約10分間〜約6日間、適切には約12時間〜約5日間であり得る。
いくつかの実施形態において、反応時間は、約10分間〜約180分間、好ましくは約15分間〜約180分間、より好ましくは約15分間〜約60分間、さらに好ましくは約15分間〜約35分間、好ましくは約30分間〜約180分間、好ましくは約30分間〜約60分間であり得る。
1つの実施形態において、好ましくは、反応時間は、1日間(24時間)〜5日間であり得る。1つの実施形態において、プロセスは、好ましくは、約pH4.5超、約pH5超、又は約pH6超で実施される。
好ましくは、プロセスは、約pH4.6〜約pH10.0、より好ましくは約pH5.0〜約pH10.0、より好ましくは約pH6.0〜約pH10.0、より好ましくは約pH5.0〜約pH7.0、より好ましくは約pH5.0〜約pH6.5、さらに好ましくは約pH5.5〜pH6.0で実施される。
1つの実施形態において、プロセスは、約5.3〜8.3のpHで実施することができる。
1つの実施形態において、プロセスは、約6〜6.5、好ましくは約6.3のpHで実施することができる。
適切には、pHは、本発明の方法及び/又は使用では、中性(約pH5.0〜約pH7.0)であり得る。
1つの実施形態において、「単離する」という用語は、反応混合物及び/又は反応組成物における少なくとも1つの他の構成要素の少なくともいくつか(好ましくは全て)からフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを分離することを意味し得る。
1つの態様において、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルは、反応混合物又は反応組成物の他の構成物の1又は2以上から単離又は分離することができる。この点で、「単離された」又は「単離する」という用語は、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルが、反応混合物若しくは反応組成物中で見られる少なくとも1つの他の構成要素から少なくとも実質的に遊離されるか、又は、反応混合物若しくは反応組成物中で見られる少なくとも1つの他の構成要素から少なくとも実質的に遊離されるように処理されることを意味し得る。
1つの態様において、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルは、単離されているか、又は単離された形態である。
さらなる態様において、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルは、精製されているか、又は精製された形態であり得る。
1つの態様において、「精製する」という用語は、フィトスタノールエステル及び/又はフィトステロールエステルが、比較的純粋な状態、例えば、少なくとも約51%の純度、又は少なくとも約75%、又は少なくとも約80%、又は少なくとも約90%の純度、又は少なくとも約95%の純度、又は少なくとも約98%の純度となるように処理されることを意味する。
混合物の他の構成物からのフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルの単離又は精製は、あらゆる従来の方法によって実施することができる。好ましくは、単離又は精製は、抽出、pH調整、分画、洗浄、遠心分離、及び/又は蒸留の1又は2以上などの、異なる単位操作によって実施される。
1つの実施形態において、リン脂質組成物、酵素、並びにフィトステロール及び/又はフィトスタノールは、同時に又はほぼ同時に、ミキサーを介して流れの中に、そして保持タンク内に送り込むことができる。
適切には、酵素は、プロセスの最中及び/又は最後に不活化することができる。
酵素は、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルの分離(又は単離又は精製)の前又は後に不活化することができる。
適切には、酵素は、75〜85℃又は92℃超で10分間にわたり加熱することによって、熱不活性化することができる。
適切には、酵素は、リン脂質組成物1g当たり約0.01〜100TIPU−Kの範囲で投与することができ、適切には、酵素は、約0.05〜10TIPU−K/g、好ましくは、リン脂質組成物1g当たり約0.05〜1.5TIPU−Kの範囲、より好ましくは、リン脂質組成物1g当たり0.2〜1TIPU−Kで投与することができる。
脂質アシルトランスフェラーゼは、適切には、油1g当たり約0.01TIPU−K単位〜リン脂質組成物1g当たり5TIPU−K単位の範囲で投与することができる。1つの実施形態において、脂質アシルトランスフェラーゼは、リン脂質組成物1g当たり約0.1〜約1TIPU−K単位の範囲で投与することができ、より好ましくは、脂質アシルトランスフェラーゼは、リン脂質組成物1g当たり約0.1〜約0.5TIPU−K単位の範囲で投与することができ、より好ましくは、脂質アシルトランスフェラーゼは、リン脂質組成物1g当たり約0.1〜約0.3TIPU−K単位の範囲で投与することができる。
ホスホリパーゼ活性、TIPU−K:
基質:50mmのHepes(pH7.0)に溶解した、1.75%のL−植物ホスファチジルコリン95%(441601、Avanti Polar Lipids社製)、6.3%のTriton X-100(#T9284、Sigma社製)、及び5mMのCaCl
アッセイ手順:試料、較正、及び対照を、10mMのHEPES(pH7.0)、0.1%のTriton X-100(#T9284、Sigma社製)内に希釈した。分析は、Konelab Autoanalyzer(Thermo社製、フィンランド)を用いて実施した。アッセイは、30℃で実行した。34μLの基質を180秒間にわたりサーモスタットにかけ、その後、4μLの試料を添加した。酵素化を600秒間続けた。酵素化の間に遊離した遊離脂肪酸の量を、NEFA Cキット(999-75406、WAKO社製、独国)を用いて測定した。113μLのNEFA Aを添加し、混合物を300秒間にわたりインキュベートした。その後、56μLのNEFA Bを添加し、混合物を300秒間にわたりインキュベートした。次に、520nmでのODを測定した。酵素活性(μmol FFA/分・mL)を、標準酵素調製物に基づいて計算した。酵素活性TIPU−Kを、アッセイ条件下で1分当たりに生産された遊離脂肪酸(FFA、free fatty acid)のμmolとして計算した。
参照を容易にするために、本発明のこれらの及びさらなる態様を、以下の適切な節の見出しの元で論じる。しかし、各節の元での教示は、必ずしも、それぞれの特定の節に限定されるわけではない。
利点
本発明は、ステロールエステル及び/又はスタノールエステルを生産するための、持続可能で環境に優しい手段を提供する。
本発明の1つの利点は、反応が、ステロールエステル及び/又はスタノールエステルを生産するための従来の方法と比較して低い温度で生じるということである。
本発明の別の利点は、反応が、水性系(すなわち、水ベースの系)で生じることである。したがって、本発明のプロセスにおいては有機溶媒を用いる必要はない。これは、ステロールエステル及び/又はスタノールエステルを生産するための従来の方法と比較して、非常に有利である。特に、本発明の混合物は、それ自体、食物組成物若しくは餌組成物又はパーソナルケア製品(例えば、化粧品)組成物などの産業用組成物における直接的な使用に適していないと考えられる構成物を有していないことが多いため、水性系を用いることによって、過剰な精製及び単離(すなわち、全ての有機溶媒を除去すること)の必要性が低減される。したがって、本発明のプロセスは、ステロールエステル及びスタノールエステルが、使用の前に簡単に濃縮され得るという利点を有する。
本発明のさらなる利点は、プロセスが、他の植物処理の副産物を利用し得、したがって、廃棄物が低減され、価値の低い組成物から価値のあるステロールエステル及び/又はスタノールエステルが形成されることである。例えば、本発明において用いるためのリン脂質組成物は、ガム組成物又はソーダ油さい(共に、食用油の純化の副産物である)であり得る。さらに、又は代替的に、本発明において用いられるフィトステロール及び/又はフィトスタノールは、大豆油脱臭剤蒸留物(SODD)であり得る。
別の利点は、本発明によって、ステロールエステル及び/又はスタノールエステルの酵素的形成の際に有機溶媒を用いることなく、高収量及び産業規模の量のステロールエステル及びスタノールエステルの生産が可能になることである。
本発明のさらなる利点は、ステロールエステル又はスタノールエステルを生産するためのプロセスが、ステロールエステル又はスタノールエステルの従来の生産プロセスにおいて用いられる温度よりも低い温度で実施され得ることである。したがって、利点は、ステロール、ステロールエステル、スタノール、又はスタノールエステルが曝される酸化ストレスが、従来のプロセスで生産されるステロール、スタノール、ステロールエステル、又はスタノールエステルと比較して少ないということである。したがって、1つの利点は、本発明に従って生産されるステロールエステル及び/又はスタノールエステルが生産される際の、例えばステロール、ステロールエステル、スタノール、又はスタノールエステルの熱分解及び酸化的分解から生産される副産物が、化学的に触媒された反応と比較して少ないことである。この結果、精製及び単離プロセスが、より簡素化する。
脂質アシルトランスフェラーゼ
あらゆる脂質アシルトランスフェラーゼを本発明において用いることができる。
例えば、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、国際公開第2004/064537号パンフレット、国際公開第2004/064987号パンフレット、国際公開第2005/066347号パンフレット、国際公開第2006/008508号パンフレット、又は国際公開第2008/090395号パンフレットにおいて記載されているものであり得る。参照することによって、これらの文書を本明細書に組み込む。
本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、天然の脂質アシルトランスフェラーゼ又はバリアント脂質アシルトランスフェラーゼであり得る。
本明細書において用いられる「脂質アシルトランスフェラーゼ」という用語は、好ましくは、アシルトランスフェラーゼ活性(通常は、E.C.2.3.1.x、例えば2.3.1.43と分類される)を有する酵素を意味し、この活性によって、酵素は、脂質のアシル基を、アシル受容体分子であるステロール及び/又はスタノール、好ましくはフィトステロール及び/又はフィトスタノールに転移させ得る。
適切には、脂質アシルトランスフェラーゼは、酵素命名分類の元で分類されるもの(E.C.2.3.1.43)である。
好ましくは、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、リン脂質(本明細書において定義される)のアシル基をフィトステロール及び/又はフィトスタノールに転移させ得る脂質アシルトランスフェラーゼである。
好ましくは、本発明に従った「アシル受容体」は、水ではない。
適切には、アシル受容体のいくつかは、リン脂質組成物において天然に見ることができる。或いは(及び好ましくは)、アシル受容体は、リン脂質組成物に付加することができる(例えば、アシル受容体は、リン脂質組成物に対して外来性又は外因性であり得る)。このことは、アシル受容体の量がアシルトランスフェラーゼ反応の速度を制限するものである場合に、特に重要である。
好ましくは、脂質アシルトランスフェラーゼが作用する対象である脂質基質は、リン脂質、例えばレシチン、例えばホスファチジルコリン及び/又はホスファチジルエタノールアミンという脂質の、1又は2以上である。
この脂質基質は、本明細書において、「脂質アシル供与体」と呼ばれ得る。本明細書において用いられるレシチンという用語は、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルセリン、及びホスファチジルグリセロールを包含する。
本発明において用いるための好ましい脂質アシルトランスフェラーゼは、水性環境における、リン脂質に対する高いリン脂質トランスフェラーゼ活性などの、高い活性を有するものとして同定され、最も好ましくは、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、リン脂質からフィトステロール及び/又はフィトスタノールへの高いトランスフェラーゼ活性を有する。
本発明の方法及び/又は使用における使用に適した酵素は、以下の「トランスフェラーゼアッセイ(ステロール:リン脂質)(TrU)」を用いて決定される脂質アシルトランスフェラーゼ活性を有し得る。
トランスフェラーゼ活性の決定
「トランスフェラーゼアッセイ(ステロール:リン脂質)」(TrU)
基質:50mgのβ−シトステロール(Sigma社製、S5753)、及び450mgの大豆ホスファチジルコリン(PC、phosphatidylcholine)、Avanti社製、#441601を、クロロホルム内に溶解し、クロロホルムを真空下で40℃で蒸発させる。
300mgの、9:1のPC:β−シトステロールを、10mlの50mMのHEPES緩衝液(pH7)内に40℃で分散させる。
酵素化:
250μlの基質を、蓋を有するグラス内に40℃で添加する。
25μlの酵素溶液を添加し、40℃で10分間にわたり、撹拌しながらインキュベートする。
添加する酵素は、アッセイにおけるβ−シトステロールの2〜5%をエステル化するものでなくてはならない。
酵素溶液の代わりに25μlの水を有するブランクも分析する。
10分後、5mlの3:2のヘキサン:イソプロパノールを添加する。
β−シトステロールエステルの量を、較正のためにステアリン酸コレステリル(Sigma社製、C3549)標準を用いて、HPTLCによって分析する。
トランスフェラーゼ活性を、アッセイ条件下での1分間当たりのβ−シトステロールエステルの形成の量として計算する。
1トランスフェラーゼ単位(TrU、Transferase Unit)は、上記に記載されたトランスフェラーゼアッセイに従って40℃及びpH7で1分間当たりに生産された、β−シトステロールエステルのμmolとして定義される。
好ましくは、本発明の方法及び使用において用いられる脂質アシルトランスフェラーゼは、少なくとも酵素タンパク質1mg当たり25TrUの、酵素1mg当たりの特定のトランスフェラーゼ単位(TrU)を有する。
適切には、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、リン脂質組成物1g当たり0.05〜50TrUの量、適切にはリン脂質組成物1g当たり0.5〜5TrUの量で投与することができる。
より好ましくは、本発明の方法及び/又は使用における使用に適した酵素は、以下のプロトコルによって定義される脂質アシルトランスフェラーゼ活性を有する。
アシルトランスフェラーゼ活性%を決定するためのプロトコル:
本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼ(及びある量のステロール/スタノール)が添加されているリン脂質組成物は、2:1のCHCl:CHOHとの酵素反応後に抽出することができ、脂質材料を含有する有機相は、以下に詳述される手順に従って、GLC及びHPLCによって単離及び分析される。GLC及びHPLC分析から、遊離脂肪酸、及びステロール/スタノールエステルの1又は2以上の量が決定される。本発明に従った酵素が添加されていない対照リン脂質組成物は、同一の方法で分析される。
計算:GLC及びHPLC分析の結果から、遊離脂肪酸及びステロール/スタノールエステルの増大を計算することができる。
Δ脂肪酸%=脂肪酸(酵素)%−脂肪酸(対照)%、
Mv脂肪酸=脂肪酸の平均分子量、
A=Δステロールエステル%/Mvステロールエステル(式中、Δステロールエステル%=ステロール/スタノールエステル(酵素)%−ステロール/スタノールエステル(対照)%であり、Mvステロールエステル=ステロール/スタノールエステルの平均分子量である)。
トランスフェラーゼ活性は、全酵素活性に対するパーセンテージとして計算され、
トランスフェラーゼ活性%=A×100/(A+Δ脂肪酸%/(Mv脂肪酸))
アッセイでは、用いられる酵素投与量は、好ましくは、リン脂質組成物1g当たり0.2TIPU−K、より好ましくは、リン脂質組成物1g当たり0.08TIPU−K、好ましくは、油1g当たり0.01TIPU−Kである。リン脂質組成物内に存在するリン脂質のレベル及び/又はステロールの変換%は、好ましくは0.5、1、2、4、及び20時間後、より好ましくは20時間後に決定される。
好ましくは、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、「アシルトランスフェラーゼ活性%を決定するためのプロトコル」を用いて試験した場合、少なくとも15%、好ましくは少なくとも20%、好ましくは少なくとも30%、より好ましくは少なくとも40%のトランスフェラーゼ活性を有する。
リン脂質組成物におけるトランスフェラーゼ活性%の評価(上記)に加え、又はその代わりに、本発明の方法において用いるための最も好ましい脂質アシルトランスフェラーゼ酵素を同定するために、「脂質アシルトランスフェラーゼを同定するためのプロトコル」という表題の以下のアッセイを採用することができる。
脂質アシルトランスフェラーゼを同定するためのプロトコル
本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼは、
i)植物ステロール(1%)、水(1%)、及びホスファチジルコリン(2%)油を補った大豆油内に存在するリン脂質の除去(用いる方法:植物ステロール、水、及びホスファチジルコリンを、撹拌しながら95℃まで加熱することによって大豆油内に溶解した。次に油を40℃まで冷却し、酵素を添加した。試料を、磁気撹拌しながら40℃で維持し、試料を0.5、1、2、4、及び20時間後に採取し、TLCによって分析した)、
並びに/又は
ii)添加したステロールからステロールエステルへの変換(変換%)(上記のi)で教示される方法を用いる)
をもたらすものである。
アッセイでは、用いられる酵素投与量は、油1g当たり0.2TIPU−K、好ましくは、油1g当たり0.08TIPU−K、好ましくは、油1g当たり0.01TIPU−Kであり得る。油内に存在するリン脂質のレベル及び/又はステロールの変換(変換%)は、好ましくは0.5、1、2、4、及び20時間後、より好ましくは20時間後に決定される。
いくつかの態様において、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、GDSXモチーフ及び/又はGANDYモチーフを包含し得る。
好ましくは、脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、アシルトランスフェラーゼ活性を保有しアミノ酸配列モチーフGDSXを包含する酵素として特徴付けされ、前記モチーフにおいて、Xはアミノ酸残基L、A、V、I、F、Y、H、Q、T、N、M、又はSの1又は2以上である。
適切には、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列又は脂質アシルトランスフェラーゼは、エロモナス属(Aeromonas)、ストレプトミセス属(Streptomyces)、サッカロミセス属(Saccharomyces)、ラクトコッカス属(Lactococcus)、マイコバクテリウム属(Mycobacterium)、ストレプトコッカス属(Streptococcus)、ラクトバチルス属(Lactobacillus)、デスルフィトバクテリウム属(Desulfitobacterium)、バチルス属(Bacillus)、カンピロバクター属(Campylobacter)、ビブリオナセエ属(Vibrionaceae)、キシレラ属(Xylella)、スルフォロブス属(Sulfolobus)、アスペルギルス属(Aspergillus)、シゾサッカロミセス属(Schizosaccharomyces)、リステリア属(Listeria)、ナイセリア属(Neisseria)、メソリゾビウム属(Mesorhizobium)、ラルストニア属(Ralstonia)、ザントモナス属(Xanthomonas)、及びカンジダ属(Candida)の1又は2以上に属する生物から得ることができるか、又は好ましくは得られる。好ましくは、脂質アシルトランスフェラーゼは、エロモナス属に属する生物から得ることができるか、好ましくは得られる。
本発明の1つの態様において、脂質アシルトランスフェラーゼは、脂質アシルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドであり、このポリペプチドは、
a)配列番号49として示されるヌクレオチド配列を包含するヌクレオチド配列、若しくはそれと75%以上の同一性(好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%同一である)を有するヌクレオチド配列、
b)配列番号16で示されるポリペプチド配列若しくは配列番号68で示されるポリペプチド配列と少なくとも70%同一である(好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%同一である)前記ポリペプチドをコードする核酸、
c)中度の(又は高い)ストリンジェンシー条件下で、配列番号49として示されるヌクレオチド配列を包含する核酸プローブにハイブリダイズする核酸、又は
d)a)、b)、若しくはc)において特定された核酸配列の断片である核酸
を発現させることによって得ることができる。
1つの実施形態において、好ましくは、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、ヌクレオチド配列、特に配列番号49として本明細書において示されるヌクレオチド配列をバチルス・リケニフォルミス(Bacillus licheniformis)において発現させることによって得ることができるポリペプチドである。
1つの態様において、好ましくは、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、脂質アシルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドであり、このポリペプチドは、配列番号68、配列番号16、配列番号1、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号34、配列番号35として示されるアミノ酸配列又はそれと75%以上の同一性を有するアミノ酸配列のいずれか1つを包含する。
好ましい態様において、好ましくは、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、脂質アシルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドであり、このポリペプチドは、配列番号68若しくは配列番号16として示されるアミノ酸配列を包含するか、又は、それと少なくとも75%以上の同一性、好ましくはそれと少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、好ましくは少なくとも95%、好ましくは少なくとも98%の同一性を有するアミノ酸配列を包含する。
1つの実施形態において、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、配列番号49で示されるヌクレオチド配列によってコードされるか、又は、それと少なくとも75%の同一性、好ましくはそれと少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、好ましくは少なくとも95%、好ましくは少なくとも98%の同一性を有するヌクレオチド配列によってコードされる。
さらに、又は代替的に、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列は、配列番号68として示されるアミノ酸配列又はそれに対する75%以上の相同性を有するアミノ酸配列を包含し得る脂質アシルトランスフェラーゼをコードする。適切には、脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列は、配列番号68として示されるアミノ酸配列を包含し得る脂質アシルトランスフェラーゼをコードする。
1つの実施形態において、好ましくは、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、バチルス・リケニフォルミスを、配列番号49で示されるヌクレオチド配列又はそれと少なくとも75%(より好ましくはそれと少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも98%の同一性)を有するヌクレオチド配列で形質転換し、前記バチルス・リケニフォルミスを培養し、そこで生産された脂質アシルトランスフェラーゼ(複数可)を単離することによって、前記バチルス・リケニフォルミスにおいて発現される、脂質アシルトランスフェラーゼである。
本発明のいくつかの態様において、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列は、配列番号35として示されるエロモナス・サルモニシダ(Aeromonas salmonicida)の脂質アシルトランスフェラーゼのアミノ酸配列におけるN−80に対応する位置でアスパラギン酸残基を包含する脂質アシルトランスフェラーゼをコードする。
本発明のいくつかの態様において、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、配列番号35として示されるエロモナス・サルモニシダの脂質アシルトランスフェラーゼのアミノ酸配列におけるN−80に対応する位置でアスパラギン酸残基を包含する脂質アシルトランスフェラーゼである。
上記で詳述したように、本発明の方法における使用に適した他のアシルトランスフェラーゼは、pFam00657コンセンサス配列(配列番号2)のアラインメント及び/又はGDSXアシルトランスフェラーゼ、例えば配列番号16に対するアラインメントによってGDSX、GANDY、及びHPTブロックの存在を同定することによって同定することができる。本発明に対するそれらの適合性を評価するために、すなわち、全酵素活性の少なくとも5%、より好ましくは少なくとも10%、より好ましくは少なくとも20%、より好ましくは少なくとも30%、より好ましくは少なくとも40%、より好ましくは50%、より好ましくは少なくとも60%、より好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも98%のトランスフェラーゼ活性を有する酵素を同定するために、このようなアシルトランスフェラーゼを、上記で詳述した「アシルトランスフェラーゼ活性%を決定するためのプロトコル」アッセイを用いて試験する。
好ましくは、脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、
脂質アシル供与体の本来のエステル結合のアシル部分をアシル受容体に転移させて新たなエステルを形成するエステル転移活性と定義され得る、アシルトランスフェラーゼ活性を保有する酵素であること、及び
Xがアミノ酸残基L、A、V、I、F、Y、H、Q、T、N、M、又はSの1又は2以上である、アミノ酸配列モチーフGDSXを包含する酵素であること、
という基準を用いて特徴付けすることができる。
好ましくは、GDSXモチーフのXは、L又はYである。より好ましくは、GDSXモチーフのXはLである。したがって、好ましくは、本発明に従った酵素は、アミノ酸配列モチーフGDSLを包含する。
GDSXモチーフは、4つの保存されたアミノ酸からなる。好ましくは、モチーフ内のセリンは、脂質アシルトランスフェラーゼ酵素の触媒性セリンである。適切には、GDSXモチーフのセリンは、Brumlik & Buckley(Journal of Bacteriology Apr. 1996, Vol. 178, No. 7, p 2060-2064)において教示されている、エロモナス・ハイドロフィラ(Aeromonas hydrophila)の脂質アシルトランスフェラーゼ酵素におけるSer−16に対応する位置に存在し得る。
タンパク質が本発明に従ったGDSXモチーフを有しているかどうかを決定するために、配列は、好ましくは、参照することによって本明細書に組み込まれる国際公開第2004/064537号パンフレット又は国際公開第2004/064987号パンフレットにおいて教示されている手順に従って、pfamデータベースの隠しmarkovモデルプロフィール(HMMプロフィール、hidden markov modelプロフィール)と比較される。
好ましくは、脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、Pfam00657コンセンサス配列を用いてアラインすることができる(完全な説明については、国際公開第2004/064537号パンフレット又は国際公開第2004/064987号パンフレットを参照されたい)。
好ましくは、pfam00657ドメインファミリーの隠しmarkovモデルプロフィール(HMMプロフィール)との正の適合は、GDSLドメイン又はGDSXドメインが存在することを示す。
好ましくは、Pfam00657コンセンサス配列とアラインする場合、本発明の方法又は使用において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、GDSXブロック、GANDYブロック、HPTブロックの少なくとも1つの、好ましくは2以上の、好ましくは3以上を有し得る。適切には、脂質アシルトランスフェラーゼは、GDSXブロック及びGANDYブロックを有し得る。或いは、酵素は、GDSXブロック及びHPTブロックを有し得る。好ましくは、酵素は、少なくとも1つのGDSXブロックを包含する。さらなる詳細については、国際公開第2004/064537号パンフレット又は国際公開第2004/064987号パンフレットを参照されたい。
好ましくは、GANDYモチーフの残基は、GANDY、GGNDA、GGNDLから選択され、最も好ましくはGANDYである。
pfam00657のGDSXドメインは、このドメインを保有するタンパク質を他の酵素から区別する固有の同定要素である。
pfam00657コンセンサス配列は、図3において配列番号2として示される。これは、本明細書においてpfam00657.6とも呼ばれる、pfamファミリー00657、データベースバージョン6の同定に由来するものである。
コンセンサス配列は、pfamデータベースのさらなるリリースを用いることによってアップデートすることができる(例えば、国際公開第2004/064537号パンフレット又は国際公開第2004/064987号パンフレットを参照されたい)。
1つの実施形態において、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、
(i)脂質アシル供与体の本来のエステル結合のアシル部分をアシル受容体に転移させて新たなエステルを形成するエステル転移活性と定義され得る、アシルトランスフェラーゼ活性を保有する酵素であること、
(ii)Xがアミノ酸残基L、A、V、I、F、Y、H、Q、T、N、M、又はSの1又は2以上である、アミノ酸配列モチーフGDSXを包含する酵素であること、
(iii)図2及び4(配列番号1又は配列番号3)に示されるエロモナス・ハイドロフィラの脂質アシルトランスフェラーゼ酵素におけるHis−309に対応する位置にHis−309を包含する酵素であるか、又はヒスチジン残基を包含する酵素であること
という基準を用いて特徴付けされ得る脂質アシルトランスフェラーゼである。
好ましくは、GDSXモチーフのアミノ酸残基はLである。
配列番号3又は配列番号1において、最初の18個のアミノ酸残基は、シグナル配列を形成する。シグナル配列を含むタンパク質である完全長配列のHis−309は、タンパク質の成熟部分、すなわちシグナル配列を有さない配列の、His−291と同等である。
1つの実施形態において、本発明の方法及び使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、Ser−34、Asp−306、及びHis−309という触媒3残基(catalytic triad)を包含するか、又は、図4(配列番号3)若しくは図2(配列番号1)において示されるエロモナス・ハイドロフィラの脂質アシルトランスフェラーゼ酵素におけるSer−34、Asp−306、及びHis−309に対応する位置に、それぞれセリン残基、アスパラギン酸残基、及びヒスチジン残基を包含する、脂質アシルトランスフェラーゼである。上述したように、配列番号3又は配列番号1において示される配列において、最初の18個のアミノ酸残基は、シグナル配列を形成する。シグナル配列を含むタンパク質である完全長配列のSer−34、Asp−306、及びHis−309は、タンパク質の成熟部分、すなわちシグナル配列を有さない配列の、Ser−16、Asp−288、及びHis−291と同等である。pfam00657コンセンサス配列において、図3(配列番号2)において示されるように、活性部位の残基は、Ser−7、Asp−345、及びHis−348に対応する。
1つの実施形態において、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、
第1の脂質アシル供与体の本来のエステル結合のアシル部分をアシル受容体に転移させて新たなエステルを形成するエステル転移活性と定義され得る、アシルトランスフェラーゼ活性を保有する酵素であること、並びに
少なくともGly−32、Asp−33、Ser−34、Asp−134、及びHis−309を包含するか、又は、配列番号3若しくは配列番号1において示されるエロモナス・ハイドロフィラの脂質アシルトランスフェラーゼ酵素におけるGly−32、Asp−33、Ser−34、Asp−306、及びHis−309に対応する位置に、それぞれグリシン残基、アスパラギン酸残基、セリン残基、アスパラギン酸残基、及びヒスチジン残基を包含する酵素であること
という基準を用いて特徴付けされ得る脂質アシルトランスフェラーゼである。
適切には、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、
(a)配列番号36として示されるヌクレオチド配列、
(b)配列番号38として示されるヌクレオチド配列、
(c)配列番号39として示されるヌクレオチド配列、
(d)配列番号42として示されるヌクレオチド配列、
(e)配列番号44として示されるヌクレオチド配列、
(f)配列番号46として示されるヌクレオチド配列、
(g)配列番号48として示されるヌクレオチド配列、
(h)配列番号49として示されるヌクレオチド配列、
(i)配列番号50として示されるヌクレオチド配列、
(j)配列番号51として示されるヌクレオチド配列、
(k)配列番号52として示されるヌクレオチド配列、
(l)配列番号53として示されるヌクレオチド配列、
(m)配列番号54として示されるヌクレオチド配列、
(n)配列番号55として示されるヌクレオチド配列、
(o)配列番号56として示されるヌクレオチド配列、
(p)配列番号57として示されるヌクレオチド配列、
(q)配列番号58として示されるヌクレオチド配列、
(r)配列番号59として示されるヌクレオチド配列、
(s)配列番号60として示されるヌクレオチド配列、
(t)配列番号61として示されるヌクレオチド配列、
(u)配列番号62として示されるヌクレオチド配列、
(v)配列番号63として示されるヌクレオチド配列、
(w)又は、配列番号36、配列番号38、配列番号39、配列番号42、配列番号44、配列番号46、配列番号48、配列番号49、配列番号50、配列番号51、配列番号52、配列番号53、配列番号54、配列番号55、配列番号56、配列番号57、配列番号58、配列番号59、配列番号60、配列番号61、配列番号62、若しくは配列番号63として示される配列のいずれか1つと70%以上、好ましくは75%以上の同一性を有するヌクレオチド配列
というヌクレオチド配列の1つによってコードされ得る。
適切には、ヌクレオチド配列は、配列番号36、配列番号38、配列番号39、配列番号42、配列番号44、配列番号46、配列番号48、配列番号49、配列番号50、配列番号51、配列番号52、配列番号53、配列番号54、配列番号55、配列番号56、配列番号57、配列番号58、配列番号59、配列番号60、配列番号61、配列番号62、又は配列番号63として示される配列のいずれか1つと80%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%以上の同一性を有し得る。
適切には、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、
(i)配列番号68として示されるアミノ酸配列、
(ii)配列番号3として示されるアミノ酸配列、
(iii)配列番号4として示されるアミノ酸配列、
(iv)配列番号5として示されるアミノ酸配列、
(v)配列番号6として示されるアミノ酸配列、
(vi)配列番号7として示されるアミノ酸配列、
(vii)配列番号8として示されるアミノ酸配列、
(viii)配列番号9として示されるアミノ酸配列、
(ix)配列番号10として示されるアミノ酸配列、
(x)配列番号11として示されるアミノ酸配列、
(xi)配列番号12として示されるアミノ酸配列、
(xii)配列番号13として示されるアミノ酸配列、
(xiii)配列番号14として示されるアミノ酸配列、
(xiv)配列番号1として示されるアミノ酸配列、
(xv)配列番号15として示されるアミノ酸配列、
(xvi)配列番号16として示されるアミノ酸配列、
(xvii)配列番号17として示されるアミノ酸配列、
(xviii)配列番号18として示されるアミノ酸配列、
(xix)配列番号34として示されるアミノ酸配列、
(xx)配列番号35として示されるアミノ酸配列、又は
配列番号68、配列番号1、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、若しくは配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号34、若しくは配列番号35として示される配列のいずれか1つと75%、80%、85%、90%、95%、98%、若しくはそれ以上の同一性を有するアミノ酸配列
というアミノ酸配列の1又は2以上を包含する脂質アシルトランスフェラーゼであり得る。
1つの態様において、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、レシチン:コレステロールアシルトランスフェラーゼ(LCAT、lecithin:cholesterol acyltransferase)又はそのバリアント(例えば、分子の進化によって生じるバリアント)であり得る脂質アシルトランスフェラーゼである。
適切なLCATは、当技術分野において知られており、例えば哺乳動物、ラット、マウス、ニワトリ、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)、シロイヌナズナ及びオリザ・サティバ(Orysa sativa)を含む植物、線虫、真菌、並びに酵母という生物の1又は2以上から得ることができる場合がある。
本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、エロモナス属種(Aeromonas spp)、好ましくはエロモナス・ハイドロフィラ又はエロモナス・サルモニシダ、最も好ましくはエロモナス・サルモニシダから単離される脂質アシルトランスフェラーゼ、又はそのバリアントであり得る。
当業者には、アシルトランスフェラーゼのシグナルペプチドがトランスフェラーゼの発現の間に切断されていることが好ましいことが認識されよう。配列番号1、3、4、15、及び16のシグナルペプチドは、アミノ酸1〜18である。したがって、最も好ましい領域は、配列番号1及び配列番号3(エロモナス・ハイドロフィラ)ではアミノ酸19〜335であり、配列番号4、配列番号15、及び配列番号16(エロモナス・サルモニシダ)ではアミノ酸19〜336である。アミノ酸配列の相同性又は同一性を決定するために用いる場合、本明細書において記載されるアラインメントでは成熟配列を用いることが好ましい。
したがって、相同性(同一性)を決定するために最も好ましい領域は、配列番号1及び3(エロモナス・ハイドロフィラ)ではアミノ酸19〜335であり、配列番号4、15、及び16(エロモナス・サルモニシダ)ではアミノ酸19〜336である。配列番号34及び35はそれぞれ、エロモナス・ハイドロフィラ及びエロモナス・サルモニシダの脂質アシルトランスフェラーゼの成熟タンパク質配列であり、これは、さらなる翻訳後修飾を受けていてもいなくてもよい。
本発明の方法及び使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、サーモビフィダ(Thermobifida)、好ましくはサーモビフィダ・フスカ(T. fusca)からも単離され得る脂質アシルトランスフェラーゼであり得、最も好ましくは、配列番号27、28、38、40、若しくは47で示され得るか、又は、配列番号39若しくは48のヌクレオチド配列を包含する核酸によってコードされ得る。
本発明の方法及び使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、ストレプトミセス、好ましくはストレプトミセス・アベルミティリス(S. avermitis)からも単離され得る脂質アシルトランスフェラーゼであり得、最も好ましくは、配列番号32を包含し得る。本発明において用いるための、ストレプトミセスから得られる、他の考えられる酵素には、配列番号5、6、9、10、11、12、13、14、26、31、33、36、37、43、若しくは45として示される配列、又は配列番号52、53、56、57、58、59、60、若しくは61として示されるヌクレオチド配列によってコードされる配列を包含するものが含まれる。
本発明において用いるための酵素はまた、コリネバクテリウム(Corynebacterium)、好ましくはコリネバクテリウム・エフィシエンス(C. efficiens)からも単離され得、最も好ましくは、配列番号29若しくは配列番号41で示される配列を包含し得るか、又は、配列番号42で示されるヌクレオチド配列によってコードされ得る。
1つの実施形態において、本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼは、それぞれ受託番号NCIMB41226及びNCIMB41227で、2004年6月23日に、特許手続上の微生物の寄託の国際承認に関するブダペスト条約の下で、Danisco A/S、Langebrogade 1、DK-1001 Copenhagen K、デンマークによってNational Collection of Industrial, Marine and Food Bacteria (NCIMB)、23 St. Machar Street、Aberdeen、Scotland、英国に寄託された、ストレプトミセス株L130又はL131から得ることができる、好ましくは得られる、脂質アシルトランスフェラーゼであり得る。
1つの実施形態において、本発明に従った酵素は、好ましくは、E.C.3.1.1.32として分類されるホスホリパーゼA1又はE.C.3.1.1.4として分類されるホスホリパーゼA2などのホスホリパーゼ酵素ではない場合がある。
バリアント脂質アシルトランスフェラーゼ
好ましい実施形態において、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列は、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼである脂質アシルトランスフェラーゼをコードし得る。
増大した加水分解活性及び/又は増大したトランスフェラーゼ活性などの、リン脂質に対する増大した活性、好ましくはリン脂質に対する増大したトランスフェラーゼ活性を有するバリアントを用いることができる。
好ましくは、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、以上に定義した脂質アシルトランスフェラーゼの1又は2以上のアミノ酸修飾によって調製される。
適切には、本発明の方法及び使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼであり得る脂質アシルトランスフェラーゼであり得、このケースにおいて、酵素は、Xがアミノ酸残基L、A、V、I、F、Y、H、Q、T、N、M、又はSの1又は2以上である、アミノ酸配列モチーフGDSXを包含することで特徴付けされ得、バリアント酵素は、セット2又はセット4又はセット6又はセット7(国際公開第2005/066347号パンフレット及び以下に定義される)において定義されるアミノ酸残基のいずれか1又は2以上での、親配列と比較して1又は2以上のアミノ酸修飾を包含する。
例えば、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、Xがアミノ酸残基L、A、V、I、F、Y、H、Q、T、N、M、又はSの1又は2以上である、アミノ酸配列モチーフGDSXを包含する酵素であることによって特徴付けされ得、バリアント酵素は、親配列を本明細書において定義されるP10480の構造モデルと構造的にアラインすることによって同定される、セット2又はセット4又はセット6又はセット7(国際公開第2005/066347号パンフレット及び以下に定義される)において詳述されるアミノ酸残基のいずれか1又は2以上での、前記親配列と比較して1又は2以上のアミノ酸修飾を包含し、前記同定は、好ましくは、国際公開第2005/066347号パンフレット及び以下において定義されるように、P10480結晶構造の座標を、1IVN.PDB及び/又は1DEO.PDBと構造的にアラインすることによって得られる。
さらなる実施形態において、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、Xがアミノ酸残基L、A、V、I、F、Y、H、Q、T、N、M、又はSの1又は2以上である、アミノ酸配列モチーフGDSXを包含する酵素であることによって特徴付けされ得るバリアント脂質アシルトランスフェラーゼであり得、バリアント酵素は、セット2において教示されるアミノ酸残基のいずれか1又は2以上での、親配列と比較して1又は2以上のアミノ酸修飾を包含し、これは、国際公開第2005/066347号パンフレット及び以下において定義されるように、前記親配列をpfamコンセンサス配列(配列番号2−図3)に対してアラインし、P10480の構造モデルに従って修飾して、最良のフィットオーバーラップを確実なものにすることで同定される。
適切には、本発明の方法及び使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、配列番号34との配列アラインメントによって同定されるセット2又はセット4又はセット6又はセット7(国際公開第2005/066347号パンフレット及び以下において定義される)において定義されるアミノ酸残基のあらゆる1又は2以上での1又は2以上のアミノ酸修飾を除いて、配列番号34、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号1、配列番号15、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号32、配列番号33、又は配列番号35として示されるアミノ酸配列を包含し得る、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼであり得る。
或いは、脂質アシルトランスフェラーゼは、前記親配列を本明細書において定義されるP10480の構造モデルと構造的にアラインすることによって同定される、国際公開第2005/066347号パンフレット及び以下において定義されるセット2又はセット4又はセット6又はセット7において定義されるアミノ酸残基のあらゆる1又は2以上での1又は2以上のアミノ酸修飾を除いて、配列番号34、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号1、配列番号15、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号32、配列番号33、又は配列番号35として示されるアミノ酸配列を包含する、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼ酵素であり得、前記同定は、好ましくは、国際公開第2005/066347号パンフレット及び以下において教示されるように、P10480結晶構造の座標を、1IVN.PDB及び/又は1DEO.PDBと構造的にアラインすることによって得られる。
或いは、脂質アシルトランスフェラーゼは、セット2において教示されるアミノ酸残基のあらゆる1又は2以上での1又は2以上のアミノ酸修飾を除いて、配列番号34、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号1、配列番号15、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号32、配列番号33、又は配列番号35として示されるアミノ酸配列を包含する、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼ酵素であり得、これは、国際公開第2005/066347号パンフレット及び以下において教示されるように、前記親配列をpfamコンセンサス配列(配列番号2)に対してアラインし、P10480の構造モデルに従って修飾して、最良のフィットオーバーラップを確実なものにすることで同定される。
好ましくは、親酵素は、配列番号34及び/又は配列番号15及び/又は配列番号35として示されるアミノ酸配列を包含するか又は前記配列に相同である酵素である。
好ましくは、脂質アシルトランスフェラーゼは、国際公開第2005/066347号パンフレット及び以下において定義されるセット2又はセット4又はセット6又はセット7において定義されるアミノ酸残基のいずれかの1又は2以上での1又は2以上のアミノ酸修飾を除いて、配列番号34又は配列番号35として示されるアミノ酸配列を包含するバリアント酵素であり得る。
本発明の方法/使用において用いるための他の適切なバリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、PCT/IB2009/054535において記載されているものである。
脂質アシルトランスフェラーゼの三次構造によって、脂質アシルトランスフェラーゼをよりうまく操作することを可能にする、独特で興味深い構造が明らかにされている。特に、脂質アシルトランスフェラーゼの三次構造によって、穴(cave)構造や谷(canyon)構造が明らかにされており、これらの構造を形成する残基は以下に記載される。
穴領域における改変によって、(例えば)例えば酵素の基質鎖長特異性が改変され得る。
谷における改変(特に、いくつかの好ましい鍵となる修飾)が、例えば酵素の基質特異性の増強又は変化において重要であることが見出されている。
特に、本発明者らによって、谷には、順位が高く、且つ特性が向上した興味深いバリアントを生じさせる、多くの修飾が存在することが見出されており、これらは、31位、27位、85位、86位、119位、及び120位で見られ得る。いくつかの実施形態において、31位及び/又は27位が非常に好ましい。
これらのバリアント脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、親脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するヌクレオチド配列によってコードされ得、且つ、コードされるアミノ酸配列における、a)酵素の谷領域、及び/又はb)挿入部位1、及び/又はc)挿入部位2に位置するアミノ酸(複数可)に対応する位置(複数可)に、少なくとも1つの修飾(適切には、少なくとも2つの修飾)を包含し、酵素の谷領域、挿入部位1、及び/又は挿入部位2は、一次構造又は三次構造に基づいてアラインされた場合に、以下に記載される配列番号16又は配列番号68として本明細書において示される酵素の谷領域、挿入部位1、又は挿入部位2に対応する領域として定義される。
1つの実施形態において、好ましくは、谷及び/又は挿入部位1及び/又は挿入部位2に位置する一位置における修飾(複数可)は、コードされるアミノ酸配列における、谷領域及び/又は挿入部位1及び/又は挿入部位2の外側に位置するアミノ酸に対応する位置での、少なくとも1つの修飾と組み合わされる。
1つの実施形態において、脂質アシルトランスフェラーゼは、コードされるアミノ酸配列における、27位、31位、85位、86位、122位、119位、120位、201位、245位、232位、235位、及び/又は236位(好ましくは27位、31位、85位、86位、119位、及び/又は120位、より好ましくは27位及び/又は31位)に位置するアミノ酸(複数可)に対応する位置(複数可)での、少なくとも1つの修飾(適切には、少なくとも2つの修飾)を包含し、ここで、位置の番号付けは、一次構造又は三次構造に基づいてアラインされた場合に、配列番号16として本明細書において示される酵素の同一の位置に対応する位置として定義される。
さらなる実施形態において、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、少なくとも1つのさらなる修飾と組み合わされた、コードされるアミノ酸配列における、27位及び/又は31位に位置するアミノ酸(複数可)に対応する位置(複数可)での、少なくとも1つの修飾を包含し、ここで、位置の番号付けは、一次構造又は三次構造に基づいてアラインされた場合に、配列番号16として本明細書において示される酵素の同一の位置に対応する位置として定義される。
適切には、少なくとも1つのさらなる修飾は、85位、86位、122位、119位、120位、201位、245位、23位、81位、82位、289位、227位、229位、233位、33位、207位、130位の1又は2以上にあり得、ここで、位置の番号付けは、一次構造又は三次構造に基づいてアラインされた場合に、配列番号16として本明細書において示される酵素の同一の位置に対応する位置として定義される。
本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼのアミノ酸配列は、少なくとも1つの修飾(適切には、少なくとも2つの修飾)が、コードされるアミノ酸配列における、a)酵素の谷領域、及び/又はb)挿入部位1、及び/又はc)挿入部位2に位置するアミノ酸(複数可)に対応する位置(複数可)に生じるような、修飾された骨格を包含し得、酵素の谷領域、挿入部位1、及び/又は挿入部位2は、一次構造又は三次構造に基づいてアラインされた場合に、配列番号16又は配列番号68として本明細書において示される酵素のそれぞれ谷領域、挿入部位1、又は挿入部位2に対応する領域として定義される。
1つの実施形態において、好ましくは、谷及び/又は挿入部位1及び/又は挿入部位2の位置での修飾(複数可)は、コードされるアミノ酸配列における、谷領域及び/又は挿入部位1及び/又は挿入部位2の外側に位置するアミノ酸に対応する位置での、少なくとも1つの修飾と組み合わされる。
好ましくは、脂質アシルトランスフェラーゼのアミノ酸配列の骨格は、少なくとも1つの修飾(適切には、少なくとも2つの修飾)が、コードされるアミノ酸配列における、27位、31位、85位、86位、122位、119位、120位、201位、245位、232位、235位、及び/又は236位(好ましくは、27位、31位、85位、86位、119位、及び/又は120位、より好ましくは27位及び/又は31位)に位置するアミノ酸(複数可)に対応する位置(複数可)に生じるように、修飾されており、ここで、位置の番号付けは、一次構造又は三次構造に基づいてアラインされた場合に、配列番号16として本明細書において示される酵素の同一の位置に対応する位置として定義される。
さらに好ましい実施形態において、脂質アシルトランスフェラーゼのアミノ酸配列の骨格は、少なくとも1つのさらなる修飾と組み合わされた、コードされるアミノ酸配列における、27位、31位に位置するアミノ酸(複数可)に対応する位置(複数可)に少なくとも1つの修飾(適切には、少なくとも2つの修飾)を包含し、ここで、位置の番号付けは、一次構造又は三次構造に基づいてアラインされた場合に、配列番号16として本明細書において示される酵素の同一の位置に対応する位置として定義される。
適切には、少なくとも1つのさらなる修飾は、85位、86位、122位、119位、120位、201位、245位、23位、81位、82位、289位、227位、229位、233位、33位、207位、130位の1又は2以上にあり得、ここで、位置の番号付けは、一次構造又は三次構造に基づいてアラインされた場合に、配列番号16として本明細書において示される酵素の同一の位置に対応する位置として定義される。
さらに、配列番号16又は68として本明細書において示されるエロモナス・サルモニシダの脂質アシルトランスフェラーゼに少なくとも70%同一なアミノ酸配列を包含する、本発明において用いるための改変された脂質アシルトランスフェラーゼ又はバリアント脂質アシルトランスフェラーゼが提供され、前記改変された脂質アシルトランスフェラーゼの触媒3残基のAsp残基のN末端にすぐ接して存在する基質鎖長特異性決定セグメントは、配列番号16又は68として本明細書において示されるエロモナス・サルモニシダの前記脂質アシルトランスフェラーゼと比較して改変された長さを有する。
好ましくは、改変は、前記基質鎖長特異性決定セグメントにおけるアミノ酸の挿入又は欠失を包含し、例えば、前記親酵素の前記基質鎖長特異性決定セグメントが、異なる脂質アシルトランスフェラーゼの基質鎖長特異性決定セグメントで置換されて、前記改変された脂質アシルトランスフェラーゼが生産される。好ましくは、前記改変によって、前記脂質アシルトランスフェラーゼによって転移され得るアシル鎖の長さが増大する。
好ましくは、改変された脂質アシルトランスフェラーゼは、配列番号16又は68として本明細書において示されるエロモナス・サルモニシダの脂質アシルトランスフェラーゼに少なくとも90%同一なアミノ酸配列を包含する。
修飾前のバリアント脂質アシルトランスフェラーゼ酵素をコードするヌクレオチド配列は、配列番号69、配列番号49、配列番号50、配列番号51、配列番号62、配列番号63、若しくは配列番号24として本明細書において示されるヌクレオチド配列であるか、又は、配列番号69、配列番号49、配列番号50、配列番号51、配列番号62、配列番号63、若しくは配列番号24として本明細書において示されるヌクレオチド配列と少なくとも70%の同一性(好ましくは、少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%、さらに好ましくは少なくとも95%の同一性)を有するヌクレオチド配列であるか、又は、遺伝暗号の縮重により配列番号69、配列番号49、配列番号50、配列番号51、配列番号62、配列番号63、若しくは配列番号24に関連するヌクレオチド配列であるか、又は、中度のストリンジェンシー条件下若しくは高いストリンジェンシー条件下で、配列番号69、配列番号49、配列番号50、配列番号51、配列番号62、配列番号63、若しくは配列番号24として本明細書において示されるヌクレオチド配列にハイブリダイズするヌクレオチド配列である。
好ましい実施形態において、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、中度のストリンジェンシー条件下若しくは高いストリンジェンシー条件下で配列番号49若しくは配列番号69又は配列番号49若しくは配列番号69の相補配列のほぼ全長にわたりハイブリダイズする核酸(好ましくは、単離された又は組換えられた核酸)配列によってコードされ、コードされるポリペプチドは、31位のQ、H、N、T、F、Y、又はC、86位のR、Y、S、V、I、A、T、M、F、C、又はL、27位のR、G、H、K、Y、D、N、V、C、Q、L、E、S、又はF、85位のH、R、D、E、119位のT又はI、120位のK又はE、122位のS、L、A、F、W、Y、R、H、M、又はC、201位のR、245位のS、235位のA又はV、232位のG又はS、236位のG又はEから選択される1又は2以上のアミノ酸残基を包含し、位置は、配列番号16に関して同等なアミノ酸位置である。
バリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、脂質アシルトランスフェラーゼ活性を有し、且つ配列番号16又は68として示されるアミノ酸配列と少なくとも90%(好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも98%、より好ましくは少なくとも99%)同一であるアミノ配列を包含し、且つ27位、31位、85位、86位、122位、119位、120位、201位、245位、232位、235位、及び/又は236位(好ましくは27位、31位、85位、86位、119位、及び/又は120位、より好ましくは27位及び/又は31位)の位置の1又は2以上に1又は2以上の修飾を包含する、プロペプチド又はポリペプチドを包含し得る。
1つの実施形態において、バリアントは、脂質アシルトランスフェラーゼ活性を有し、且つ、27位、31位、85位、86位、122位、119位、120位、201位、245位、232位、235位、及び/又は236位(好ましくは27位、31位、85位、86位、119位、及び/又は120位、より好ましくは27位及び/又は31位)の位置の1又は2以上での1又は2以上の修飾を除き、配列番号16又は68として示されるアミノ酸配列を包含する、プロペプチド又はポリペプチドを包含する。
別の実施形態において、脂質アシルトランスフェラーゼは、脂質アシルトランスフェラーゼ活性を有し、且つ配列番号16又は68として示されるアミノ酸配列と少なくとも90%(好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも98%、より好ましくは少なくとも99%)同一であるアミノ配列を包含し、且つ少なくとも1つのさらなる修飾と組み合わされた、27位及び/又は31位での1又は2以上の修飾を包含する、プロペプチド又はポリペプチドを包含し、ここで、位置の番号付けは、一次構造又は三次構造に基づいてアラインされた場合に、配列番号6として本明細書において示される酵素の同一の位置に対応する位置として定義される。
適切には、少なくとも1つのさらなる修飾は、85位、86位、122位、119位、120位、201位、245位、23位、81位、82位、289位、227位、229位、233位、33位、207位、130位の1又は2以上にあり得、ここで、位置の番号付けは、一次構造又は三次構造に基づいてアラインされた場合に、配列番号16として本明細書において示される酵素の同一の位置に対応する位置として定義される。
好ましい実施形態において、脂質アシルトランスフェラーゼは、脂質アシルトランスフェラーゼ活性を有し、且つ、少なくとも1つのさらなる修飾と組み合わされた、27位及び/又は31位の1又は2以上での1又は2以上の修飾を除き、配列番号16又は68として示されるアミノ酸配列を包含する、プロペプチド又はポリペプチドを包含する。
適切には、少なくとも1つのさらなる修飾は、85位、86位、122位、119位、120位、201位、245位、23位、81位、82位、289位、227位、229位、233位、33位、207位、及び/又は130位の1又は2以上にあり得、ここで、位置の番号付けは、一次構造又は三次構造に基づいてアラインされた場合に、配列番号16として本明細書において示される酵素の同一の位置に対応する位置として定義される。
脂質アシルトランスフェラーゼは、成熟ペプチド、すなわち脂質アシルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドへのさらなる翻訳後修飾を受けるプロペプチドであり得る。例示に限定すると、配列番号68は、いくつかのアミノ酸、より具体的には38個のアミノ酸を除去するための翻訳後及び/又は転写後修飾を受けていることを除けば、配列番号16と同一である。したがって、配列番号16として本明細書において示されるポリペプチドは、いくつかの状況(すなわち、いくつかの宿主細胞)において、翻訳後及び/又は転写後修飾によって成熟ペプチドにさらにプロセシングされる、プロペプチドであると考えられ得る。翻訳後及び/又は転写後修飾に関する、詳細な修飾、例えば、切断部位(複数可)は、宿主の種に応じてわずかに変化し得る。いくつかの宿主種において、翻訳後及び/又は転写後修飾がない場合があり、その場合、プロペプチドは、成熟ペプチド(すなわち、脂質アシルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチド)に等しい。理論に束縛されるものではないが、切断部位(複数可)は、配列番号68と配列番号16との比較を参照することによって示されるように、数残基(例えば、1、2、又は3残基)分、切断部位と比較していずれかの方向にずれ得る。言い換えると、例えば235位−ATRから273位(RRSAS)での切断よりも、例えば残基232、233、234、235、236、237、又は238で切断が開始し得る。さらに、又は代替的に、切断は、例えば残基270、271、272、273、274、275、又は276で終了し得る。さらに、又は代替的に、切断は、約38個のアミノ酸の除去をもたらし得、いくつかの実施形態において、切断は、30〜45個の残基、例えば34〜42個の残基、例えば36〜40個の残基、好ましくは38個の残基の除去をもたらし得る。
いくつかの実施形態において、一次構造に対する相同性を確証するために、脂質アシルトランスフェラーゼのアミノ酸配列を、配列番号16又は68として本明細書において示される脂質アシルトランスフェラーゼ酵素の一次配列と、特に、配列が知られている全ての又はほとんどの脂質アシルトランスフェラーゼにおける、インバリアントであることが知られている残基のセットと、直接的に比較する。保存される残基をアラインして、アラインメントを維持するために必要な挿入及び欠失を可能にした(すなわち、無作為な欠失及び挿入を介した保存される残基の排除を避けた)後、配列番号16又は68の一次配列における特定のアミノ酸に同等な残基を定義する。好ましい実施形態において、保存される残基のアラインメントは、このような残基の100%を保存する。しかし、保存される残基の75%超、又はわずか50%のアラインメントもまた、同等の残基を定義するために適切である。好ましい実施形態において、触媒性セリン残基及びヒスチジン残基の保存が維持される。保存される残基は、他のエロモナス種及びあらゆる他の生物のものなどの、他の脂質アシルトランスフェラーゼにおける、配列番号16又は68として示される脂質アシルトランスフェラーゼの対応する同等なアミノ酸残基を定義するために用いられる。
親脂質アシルトランスフェラーゼを配列番号16又は配列番号68(参照配列)とアラインするために、ペアワイズアラインメントなどの配列アラインメントを用いることができる(http://www.ebi.ac.uk/emboss/align/index.html)。これによって、配列番号68又は配列番号16を基準にして定義されたアミノ酸の1又は2以上に対応する、別の親脂質アシルトランスフェラーゼポリペプチドにおける同等なアミノ酸を、決定及び修飾することができる。当業者には容易に理解されるように、embossペアワイズアラインメントを用いる場合、標準的な設定で通常は十分である。両配列の全長をカバーするアラインメントを行うためには、対応する残基は、「needle」を用いて同定することができる。しかし、「water」を用いて、2つの配列間の類似性の最良の領域を見出すことも可能である。
或いは、特に、親脂質アシルトランスフェラーゼが、配列番号16又は配列番号68と、低い一次配列相同性を有する場合には、配列番号16又は配列番号68を基準にして定義されるアミノ酸の1又は2以上に対応する、別の親脂質アシルトランスフェラーゼにおける対応するアミノ酸配列は、配列番号68又は配列番号16、好ましくは配列番号68の構造モデルとの構造的アラインメントによって決定することができる。
したがって、同等な残基は、三次構造がX線結晶学によって決定されている脂質アシルトランスフェラーゼに対して三次構造レベルで相同性を決定することによって定義することができる。これに関連して、「同等な残基」は、配列番号16又は68として本明細書において示される脂質アシルトランスフェラーゼの特定のアミノ酸残基の主鎖原子の2以上の原子座標が、アラインメント後に、0.13nm以内、好ましくは0.1nm以内である残基として定義される(Nに対してN、CAに対してCA、Cに対してC、及びOに対してO)。アラインメントは、配列番号16又は68として本明細書において示される脂質アシルトランスフェラーゼに対する、問題の脂質アシルトランスフェラーゼの水素以外のタンパク質原子の原子座標の最大のオーバーラップをもたらすように、最良モデルを方向付け及び位置決定することで達成される。当技術分野において知られているように、最良モデルは、利用可能な最大の分解能での実験的な回析データについて、最低のR因子をもたらす結晶学モデルである。配列番号16又は68として本明細書において示される脂質アシルトランスフェラーゼの特定の残基に機能的及び/構造的に類似である同等な残基は、タンパク質構造を改変、修飾、又は調節して基質の特徴に変化をもたらすような立体構造を選択的に採用する、脂質アシルトランスフェラーゼのアミノ酸として定義され、前記基質の特徴は、例えば、定義された様式の、且つ配列番号16又は68として本明細書において示される脂質アシルトランスフェラーゼの特定の残基に起因する、基質の結合及び/又は触媒である。さらに、これらの残基は、所与の残基の主鎖原子が、相同位置の占有に基づく同等性の基準を満たさなくても、残基の少なくとも2つの側鎖原子の原子座標が、配列番号16又は68として本明細書において示される脂質アシルトランスフェラーゼの対応する側鎖原子の0.13nm以内に存在するという範囲で、類似位置を占める、(三次構造がx線結晶学によって得られたケースにおける)脂質アシルトランスフェラーゼの残基である。
配列番号68として本明細書において示される脂質アシルトランスフェラーゼ(N80D突然変異を包含するエロモナス・サルモニシダの脂質アシルトランスフェラーゼである)の三次元構造の座標は、PCT/IB2009/054535において記載されており、三次構造のレベルで同等な残基の決定における使用が考えられる。
エロモナス・サルモニシダのアシルトランスフェラーゼにおいて、構造的に類似の大腸菌(E. coli)のチオエステラーゼと比較して、最後のβ鎖とASP−X−X_HISモチーフとの間に大きな挿入が存在する。この挿入によって、大きな空洞(以下、アシル酵素中間体の脂肪族鎖を結合する「穴」と呼ぶが生じる。この領域の配列及びサイズを調節することによって、アシル酵素中間体の脂肪族鎖、すなわち酵素によって転移するアシル鎖のための、より小さな又はより大きな「穴」又は空洞が生じる。したがって、このファミリーの酵素を操作して、異なる長さのアシル鎖が選択的に転移するようにすることができる。
大腸菌のチオエステラーゼと比較して、4つの挿入が、エロモナス・サルモニシダの脂質アシルトランスフェラーゼにおいて見られ(PDBエントリー1IVN)、これは、両方の構造に共通の、共通の二次構造エレメントを連結する。
配列番号68として本明細書において示される脂質アシルトランスフェラーゼにおけるこれらの挿入のアミノ酸座標を、以下の表に列挙する。
表:脂質アシルトランスフェラーゼにおける挿入
挿入 残基
挿入1 22〜36
挿入2 74〜88
挿入3 162〜168
挿入4 213〜281
PCT/IB2009/054535において詳述されているように、脂質アシルトランスフェラーゼにおいて、Ser16及びHis291によって分離されている2つの領域内に分けられ得る、基質が結合するための大きな表面が存在し、Ser16及びHis291は、Asp288と共に、特徴的な触媒3残基を形成する。これらの2つの領域は、分子内を貫く囲まれた空洞又は「谷」に通じる、深いチャネル又は「谷」(以下、「谷」と呼ぶ)であると特徴付けされ得る。
谷を形成する残基を、以下の表に列挙する。
表:谷の残基
挿入1 M23、M27、Y30、L31
セグメント1 F42、G67、G68
挿入2 D80、P81、K82、Q84、V85、I86
セグメント2a Y117、A119、Y120
挿入4 G229、Y230、V231
穴を形成する残基を、以下の表に列挙する。
表:穴の残基
セグメント1 D15、S16、L18
セグメント2 W111、A114、L115、L118
セグメント3 P156、D157、L158、Q160、N161
セグメント4 F206、A207、E208、M209、L210
セグメント5 M285、F286、V290、H291、P292、V295
セグメント3及び4は、それぞれ挿入3及び4の前にあり、セグメント5は挿入4の直後にある。挿入4及び5はまた、穴を生じさせる過剰な囲い込みに寄与し、したがって、挿入1及び2が谷の内側を形成する一方で挿入3及び4が覆い構造を形成するという点で、穴は谷と異なる。挿入3及び挿入4は穴を覆う。
1つの実施形態において、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、谷、穴、挿入1、挿入2、挿入3、又は挿入4の1又は2以上におけるアミノ酸残基を修飾することによって改変することができる。
1つの実施形態において、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、谷、挿入1、又は挿入2の1又は2以上におけるアミノ酸残基を修飾することによって改変することができる。
1つの実施形態において、脂質アシルトランスフェラーゼの、アシル鎖を結合する空洞の直径は、より大きな穴を形成する変化をアミノ酸残基にもたらすことによって改変することができる。これは、上記の二次構造の共通の特徴を連結する領域のサイズを調節することによって行うことができる。特に、穴のサイズは、酵素の最後の(5番目の)β鎖と、触媒3残基の一部を形成するAsp−X−X−Hisモチーフとの間の領域におけるアミノ酸を変化させることによって改変することができる。
脂質アシルトランスフェラーゼの基質鎖長特異性決定セグメントは、酵素のβ5β鎖と、酵素の触媒3残基のAsp残基(Asp残基は、Asp−Xaa−Xaa−Hisモチーフの一部である)との間に存在する連続するアミノ酸からなる領域である。
βシートが5つの平行な鎖からなる、三層のα/β/α特徴的構造をそれぞれ示す、エロモナス・サルモニシダの脂質アシルトランスフェラーゼ及び大腸菌チオエステラーゼ(受託番号1IVN_AとしてNCBIのGenbankデータベースとして寄託されている、GID:33357066)の三次構造によって、各脂質アシルトランスフェラーゼ酵素の基質鎖長特異性決定セグメントの決定が可能になる。
エロモナス・サルモニシダの脂質アシルトランスフェラーゼの基質鎖長特異性決定セグメントは、酵素の触媒3残基のAsp残基に対してN末端にすぐ接して存在する。しかし、基質鎖長特異性決定セグメントの長さは、Asp残基と酵素のβ5β鎖との間の距離に従って変化し得る。例えば、脂質アシルトランスフェラーゼの基質鎖長特異性決定セグメントは、それぞれ、約13アミノ酸長、19アミノ酸長、及び約70アミノ酸長である。このように、脂質アシルトランスフェラーゼに応じて、基質鎖長特異性決定セグメントは、10〜70アミノ酸長の範囲、例えば、10〜30アミノ酸長、30〜50アミノ酸長、又は50〜70アミノ酸長の範囲であり得る。
以下の表に、脂質アシルトランスフェラーゼ酵素の基質鎖長特異性決定セグメントについての例示的な配列を示す。
エロモナス・サルモニシダの脂質アシルトランスフェラーゼ(GCAT)
AEMLRDPQNFGLSDVENPCYDGGYVWKPFATRSV 配列番号73
STDRQLSASPQERLAIAGNPLLAQAVASPMARRSA
SPLNCEGKMF
ある実施形態において、基質鎖長特異性決定セグメントのアミノ酸配列は、野生型酵素のアミノ酸配列であってもなくてもよい。ある実施形態において、基質鎖長特異性決定セグメントは、野生型脂質アシルトランスフェラーゼの基質鎖長特異性決定セグメントに対して少なくとも70%、例えば少なくとも80%、少なくとも90%、又は少なくとも95%同一であるアミノ酸配列を有し得る。
適切には、バリアント酵素は、部位特異的突然変異誘発を用いて調製することができる。
好ましい修飾は、L031位、I086位、M027位、V085位、A119位、Y120位、W122位、E201位、F235位、W232位、A236位、及び/又はQ245位の1又は2以上に位置する。
特に、鍵となる修飾には、L31Q、H、N、T、F、Y、若しくはC (好ましくは、L31Q)、M27R、G、H、K、Y、D、N、V、C、Q、L、E、S、若しくはF(好ましくは、M27V)、V85H、R、D、若しくはE、I86R、Y、S、V、I、A、T、M、F、C、若しくはL(好ましくは、I86S又はA)、A119T若しくはI、Y120K若しくはE、W122S、L、若しくはA(好ましくは、W122L)、E201R、Q245S、F235A若しくはV、W232G若しくはS、及び/又はA236G若しくはEという修飾の1又は2以上が含まれる。
1つの実施形態において、少なくとも1つの修飾が谷において生じる場合、修飾(複数可)は、31位、27位、85位、86位、119位、120位の1又は2以上で生じる。
特に、谷における鍵となる修飾には、L31Q、H、N、T、F、Y、又はC(好ましくは、L31Q)、M27R、G、H、K、Y、D、N、V、C、Q、L、E、S、又はF(好ましくは、M27V)、V85H、R、D、又はE、I86R、Y、S、V、I、A、T、M、F、C、又はL(好ましくは、I86S又はA)、A119T又はI、Y120K又はEという修飾の1又は2以上が含まれ、これらは、互いに組み合わされ得、且つ/又はさらなる修飾と組み合わされ得る。
1つの実施形態において、好ましくは、修飾が挿入部位1において生じる場合、修飾は、1又は2以上の31位及び/又は27位で生じる。適切には、修飾は、L31Q、H、N、T、F、Y、若しくはC(好ましくは、L31Q)、及び/又はM27R、G、H、K、Y、D、N、V、C、Q、L、E、S、若しくはF(好ましくは、M27V)であり得る。
1つの実施形態において、好ましくは、修飾が挿入部位2において生じる場合、修飾は、085位、086位で生じる。適切には、修飾は、V85H、R、D、若しくはE、及び/又はI86R、Y、S、V、I、A、T、M、F、C、若しくはLであり得る。
1つの実施形態において、好ましくは、修飾が挿入部位4において生じる場合、修飾は、245位で生じる。適切には、修飾は、Q245Sであり得る。
1つの実施形態において、好ましくは、修飾は少なくとも挿入部位1において生じる。
別の実施形態において、好ましくは、修飾は、挿入部位2及び/若しくは4におけるさらなる修飾と組み合わされて、且つ/又は119位、120位、122位、201位、77位、130位、82位、120位、207位、167位、227位、215位、230位、289位の1若しくは2以上で、少なくとも挿入部位1において生じる。
さらなる実施形態において、好ましくは、修飾は、挿入部位4におけるさらなる修飾と組み合わされて、且つ/又は122位、201位、77位、130位、82位、120位、207位、167位、227位、215位、230位、289位の1若しくは2以上で、少なくとも谷領域において生じる。
好ましい修飾は、
R130R、V、Q、H、A、D、L、I、K、N、C、Y、G、S、F、T、若しくはM、
K82R、N、H、S、L、E、T、M、若しくはG、
G121S、R、G、E、K、D、N、V、Q、若しくはA、
Y74Y若しくはW、
Y83F若しくはP、
I77T、M、H、Q、S、C、A、E、L、Y、F、R若しくはV、
A207E、
Q167T、H、I、G、L若しくはM、
D227L、C、S、E、F、V、I、T、Y、P、G、R、D、H若しくはA、
N215G、
Y230A、G、V、R、I、T、S、N、H、E、D、Q、K、又は
N289P
という特定の部位で生じる。
31位、27位、85位、86位、119位、120位、122位、201位、245位、235位、232位、及び/又は236位での1又は2以上の修飾(例えば、修飾は、L31Q、H、N、T、F、Y、若しくはC(好ましくは、L31Q)、M27R、G、H、K、Y、D、N、V、C、Q、L、E、S、若しくはF(好ましくは、M27V)、V85H、R、D、若しくはE、I86R、Y、S、V、I、A、T、M、F、C、若しくはL(好ましくは、I86S又はA)、A119T若しくはI、Y120K若しくはE、W122S、L、若しくはA(好ましくは、W122L)、E201R、Q245S、F235A若しくはV、W232G若しくはS、及び/又はA236G若しくはEの1又は2以上であり得る)と組み合わせて、適切には、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、130位、82位、121位、74位、83位、77位、207位、167位、227位、215位、230位、289位の1又は2以上でさらに修飾され得(例えば、さらなる修飾は、R130R、V、Q、H、A、D、L、I、K、N、C、Y、G、S、F、T、若しくはM、K82R、N、H、S、L、E、T、M、若しくはG、G121S、R、G、E、K、D、N、V、Q、若しくはA、Y74Y若しくはW、Y83F若しくはP、I77T、M、H、Q、S、C、A、E、L、Y、F、R、若しくはV、A207E、Q167T、H、I、G、L、若しくはM、D227L、C、S、E、F、V、I、T、Y、P、G、R、D、H、若しくはA、N215G、Y230A、G、V、R、I、T、S、N、H、E、D、Q、K、及び/又はN289Pの1又は2以上であり得る)、好ましくは、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、130位、82位、77位、又は227位の少なくとも1又は2以上でさらに修飾され得る。
誤解を避けるために、脂質アシルトランスフェラーゼの骨格は、配列番号16として本明細書において示される脂質アシルトランスフェラーゼ酵素とアラインした場合(一次構造又は三次構造に基づいて)、好ましくは、80位にDを有する。したがって、本発明者らは、本明細書において教示される組合せの多くにおいて、N80Dを修飾として示している。N80Dが適切な修飾であると述べられておらず、親骨格が80位にDを包含しない場合には、バリアントが80位にDを包含することを確実にするために、N80Dのさらなる修飾がバリアント脂質アシルトランスフェラーゼに組み込まれなくてはならない。
骨格脂質アシルトランスフェラーゼ又は親脂質アシルトランスフェラーゼが既にN80D修飾を含有している場合、他の修飾は、N80D修飾を参照することなく表すことができ、すなわち、例えば、L31Q、N80D、W122Lは、L31Q、W122Lと表されていてよい。
しかし、N80D修飾が好ましい修飾であり、既に80位にアミノ酸Dを保有する骨格酵素又は親酵素が好ましくは用いられることに留意することは重要である。しかし、適切な位置にアミノ酸Dを含有しない骨格が用いられる場合(例えば配列番号1、3、4、15、34、又は35として本明細書において示される脂質アシルトランスフェラーゼの1又は2以上など)、好ましくは、さらなるN80Dの修飾が含まれる。
適切には、親配列と配列番号68又は配列番号16とのアラインメントによって同定される31位での置換は、Q、H、Y、及びFからなる群から選択されるアミノ酸残基への置換であり得、好ましくはQであり得る。
適切には、バリアントポリペプチドは、27位、77位、80位、82位、85位、85位、86位、121位、122位、130位、167位、207位、227位、230位、及び289位のアミノ酸残基位置のあらゆる1又は2以上で1又は2以上のさらなる修飾(複数可)を包含し、この位置は、親配列と配列番号68とのアラインメントによって同定される。適切には、1又は2以上のさらなる修飾(複数可)の少なくとも1つは、86位、122位、又は130位のアミノ酸残基位置であり得、この位置は、親配列と配列番号68とのアラインメントによって同定される。
適切には、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、I86(A、C、F、L、M、S、T、V、R、I、又はY)、W122(S、A、F、W、C、H、L、M、R、又はY)、R130A、C、D、G、H、I、K、L、M、N、Q、T、V、R、F、又はY)という置換の1若しくは2以上、又はそのあらゆる組合せを包含する。
バリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、
L31Q、N80D、I86S、W122F
L31Q、N80D、W122L
L31Q、N80D、I86V、W122L
L31Q、N80D、I86I、W122L
L31Q、N80D、I86S、R130R
L31Q、N80D、K82R、I86A
L31Q、N80D、I86S、W122W
L31Q、N80D、I86S、W122Y
M27V、L31Q、N80D
L31Q、N80D、I86A、W122L
L31Q、N80D、W122L
L31Q、N80D、I86S、G121S
L31Q、N80D、I86S
L31Q、N80D、K82R、I86S
L31Q、N80D、I86S、W122L、R130Y
L31Q、N80D、I86S、W122L、R130V
L31Q、N80D、I86S
L31Q、N80D、I86T、W122L
L31Q、N80D、I86S、W122L
L31Q、N80D、W122L、R130Q
L31Q、N80D、I86S、W122L、R130R
L31Q、N80D、I86S
L31Q、N80D、G121R
L31Q、N80D、I86A
M27C、L31Q、N80D
M27Q、L31Q、N80D
L31Q、N80D、G121S
L31Q、N80D、I86S、W122R
L31Q、N80D、R130Q
L31Q、N80D、I86S、W122H
L31Q、N80D、I86M、W122L
L31Q、N80D、R130N
L31Q、N80D、I86S、W122L
L31Q、N80D、K82N
L31Q、N80D、I86S、W122M
L31Q、N80D、W122L
L31Q、N80D、K82H
L31Q、N80D、R130H
L31Q、N80D、R130A
L31Q、N80D、G121S
L31Q、N80D、I86S、W122L、R130D
L31Q、N80D、I86M
L31Q、Y74Y、N80D
L31Q、N80D、R130L
L31Q、N80D、Y83F
L31Q、N80D、K82S
L31Q、I77T、N80D
L31Q、N80D、I86S、W122L、R130I
L31Q、N80D、I86S、W122L
L31Q、N80D、I86F、W122L
M27N、L31Q、N80D
L31Q、N80D、Y83P
L31Q、N80D、R130K
L31Q、N80D、K82R、I86S、W122L
L31Q、N80D、K82L
L31Q、N80D、I86S、G121G
L31Q、N80D、I86A、R130Q
M27H、L31Q、N80D
L31Q、N80D、W122L、A207E
L31Q、N80D、W122L、R130L
L31Q、N80D、K82E
L31Q、N80D、G121E
L31Q、N80D、W122L、R130R
L31Q、I77M、N80D
L31Q、N80D、K82T
L31Q、N80D、W122L
L31Q、N80D、W122H
L31Q、N80D、Q167T
L31Q、I77H、N80D
L31Q、N80D、G121K
L31Q、I77Q、N80D
L31Q、N80D、W122L、R130N
L31Q、N80D、W122L
L31Q、N80D、G121D
L31Q、N80D、R130T
L31Q、N80D、R130T
L31Q、N80D、K82M
L31Q、N80D、Q167H
L31Q、N80D、I86T
L31Q、N80D、Q167I
L31Q、N80D、I86C
L31Q、N80D、Q167G
M27L、L31Q、N80D
L31Q、N80D、I86S、G121R
L31Q、I77S、N80D
L31Q、I77C、N80D
L31Q、N80D、G121N
L31Q、I77A、N80D
L31Q、N80D、R130M
L31Q、N80D、W122F
M27G、L31Q、N80D
L31Q、N80D、K82G
L31Q、N80D、I86S、W122L、R130K
L31Q、N80D、R130A
L31Q、N80D、I86I
L31Q、I77E、N80D
L31Q、N80D、D227L
L31Q、N80D、V85H、N215G
L31Q、N80D、I86A、W122L、R130N
L31Q、I77R、N80D
L31Q、N80D、I86F
L31Q、N80D、I86Y、W122L
M27K、L31Q、N80D
L31Q、N80D、D227C
L31Q、N80D、R130L
L31Q、N80D、I86C、W122L
L31Q、N80D、Q167L
L31Q、N80D、V85H
L31Q、N80D、Q167M
M27D、L31Q、N80D
L31Q、N80D、I86L
L31Q、N80D、Y230A
L31Q、N80D、W122R
L31Q、N80D、Y230G
L31Q、N80D、D227S
L31Q、N80D、W122L、A207E、N289P
L31Q、N80D、W122Y
L31Q、N80D、I86L、W122L
L31Q、N80D、K82R、I86S、G121S、R130Q
L31Q、Y74W、N80D
L31Q、N80D、R130F
L31Q、N80D、G121V
L31Q、N80D、W122L、R130M
L31Q、N80D、R130V
L31Q、N80D、Y230V
L31Q、N80D、N215G
L31Q、N80D、I86S、W122L、R130N
L31Q、N80D、Y230R
M27E、L31Q、N80D
L31Q、N80D、Y230I
L31Q、N80D、I86S、W122L、R130S
L31Q、N80D、K82R
L31Q、N80D、D227E
L31Q、N80D、K82R、I86A、G121S
L31Q、N80D、R130G
L31Q、I77V、N80D
L31Q、N80D、G121G
L31Q、N80D、Y230T
L31Q、N80D、K82R、I86S、R130N
L31Q、N80D、D227F
L31Q、N80D、I86A、G121R
L31Q、N80D、I86S、R130N
L31Q、N80D、W122C
L31Q、N80D、Y230S
L31Q、N80D、R130Y
L31Q、N80D、R130C
L31Q、I77L、N80D
A119T、N80D
A199A、N80D
G67A、N80D、V85H
という修飾の組合せの1つを包含し得(親骨格は既に80位にアミノ酸Dを包含しており、修飾は、N80Dを参照することなく表すことができる)、
前記位置は、親配列と配列番号68又は配列番号16とのアラインメントによって同定される。
適切には、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、31位での修飾を除いて、場合によっては27位、77位、80位、82位、85位、85位、86位、121位、122位、130位、167位、207位、227位、230位、及び289位というアミノ酸残基位置のあらゆる1又は2以上での1又は2以上のさらなる修飾(複数可)を除いて、親脂質アシルトランスフェラーゼと同一であり得、前記位置は、親配列と配列番号68又は配列番号16とのアラインメントによって同定される。
適切には、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、31位での修飾を除いて、場合によっては86位、122位、又は130位というアミノ酸残基位置のあらゆる1又は2以上での1又は2以上のさらなる修飾(複数可)を除いて、親脂質アシルトランスフェラーゼと同一であり得、前記位置は、親配列と配列番号68又は配列番号16とのアラインメントによって同定される。
1つの実施形態において、親配列が配列番号16若しくは配列番号68である場合、又は親配列が配列番号49若しくは配列番号69によってコードされる場合、バリアントポリペプチドは、80位での修飾を除いて、上記に詳述した修飾のいずれか1つを有する。これに関して、前記位置が親配列と配列番号16とのアラインメントによって同定される場合、配列番号16、配列番号68、又は配列番号49若しくは配列番号69によってコードされるポリペプチドは既に、80位にアスパラギン酸を有している。
適切には、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼ又はバリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、親脂質アシルトランスフェラーゼと少なくとも75%の同一性を有し得、適切には、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、親脂質アシルトランスフェラーゼと少なくとも75%又は少なくとも80%又は少なくとも85%又は少なくとも90%又は少なくとも95%又は少なくとも98%の同一性を有し得る。
本発明はまた、脂質アシルトランスフェラーゼ活性を有するバリアントポリペプチドにも関するものであり、バリアントは、親脂質アシルトランスフェラーゼと比較して、少なくとも31位に修飾を包含し、31位は、配列番号68又は配列番号16とのアラインメントによって同定される。
1つの実施形態において、好ましくは、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、
− L31Q、N80D、W122L(これは、骨格酵素が既に80位にDを有している場合には、L31Q、W122Lと表すことができる)、
− M27V、L31Q、N80D(これは、骨格酵素が既に80位にDを有している場合には、N27V、L31Qと表すことができる)、
− L31Q、N80D、K82R、I86A(これは、骨格酵素が既に80位にDを有している場合には、L31Q、K82R、I86Aと表すことができる)、及び/又は
− L31Q、N80D、I86S、W122F(これは、骨格酵素が既に80位にDを有している場合には、L31Q、I86S、W122Fと表すことができる)
という修飾を有し、且つ/又は、この修飾は、本発明の方法で生じる。
向上した特性
本発明において用いるためのバリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、親(すなわち骨格)脂質アシルトランスフェラーゼ又は修飾されていない脂質アシルトランスフェラーゼと比較して、少なくとも1つの向上した特性を有する。
本明細書において用いられる「向上した特性」という用語には、a)脂質アシルトランスフェラーゼの改変した基質特異性、例えば、例にすぎないが、i)特定の化合物を受容体として用いる、酵素の改変された能力、例えば、炭水化物エステルを生産する酵素の能力を向上させるための、炭水化物を受容体分子として用いる、向上した能力)、又はii)飽和脂肪酸若しくは不飽和脂肪酸を基質として用いる、改変された能力、又はiii)バリアント脂質アシルトランスフェラーゼが脂質基質のSn1位若しくはSn2位の脂肪酸を選択的に利用するような、変化した特異性、又はiv)バリアント酵素における改変された基質鎖長特異性、b)酵素の改変された反応速度、及び/或いはc)アシルトランスフェラーゼ反応を実施する酵素の能力を維持又は増強する一方での、加水分解反応を実施する、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼの低下した能力が含まれ得る。
他の向上した特性は、例えば、pH及び/若しくは温度に対する安定性並びに/又は洗浄及び/若しくは酸化に対する安定性における向上並びに/又は変化に関連し得る。実際、これらの特徴(pH、温度、タンパク質分解に対する安定性、洗浄に対する安定性、及び/又は酸化に対する安定性)の1又は2以上において様々な程度の安定性を有する酵素が本発明に従って調製され得ると考えられる。
野生型(例えば、親脂質アシルトランスフェラーゼ)のタンパク質及び突然変異体(例えば、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼ)のタンパク質の特徴付けは、あらゆる適切な手段を介して行われ、好ましくは、所望の特性の評価に基づく。
いくつかの実施形態において、バリアント酵素は、親酵素と比較すると、増大したトランスフェラーゼ活性、及び同一の又は低下した加水分解活性を有し得る。言い換えると、適切には、バリアント酵素は、親酵素と比較して、高い、加水分解活性に対するトランスフェラーゼ活性(例えば、トランスフェラーゼ:加水分解活性)を有し得る。適切には、バリアント酵素は、脂質を単に加水分解するよりも、脂肪(リン脂質、ガラクト脂質、又はトリアシルグリセロールを含む)のアシル基をアシル受容体に選択的に転移させ得る。
適切には、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、親酵素と比較して、極性脂質、好ましくはリン脂質及び/又は糖脂質に対する増強した酵素活性を有するバリアントであり得る。好ましくは、このようなバリアントはまた、溶解極性脂質に対する低い活性を有するか、又は活性を有さない。極性脂質、好ましくはリン脂質及び/又は糖脂質に対する増強した活性は、加水分解及び/若しくはトランスフェラーゼ活性又は両者の組合せの結果であり得る。好ましくは、極性脂質に対する増強した活性は、トランスフェラーゼ活性の結果である。
本発明において用いるためのバリアント脂質アシルトランスフェラーゼは、親酵素と比較して、トリグリセリド及び/又はモノグリセリド及び/又はジグリセリドに対する低下した活性を有し得る。
適切には、バリアント酵素は、トリグリセリド及び/又はモノグリセリド及び/又はジグリセリドに対して活性を有さない場合がある。
セットの定義
アミノ酸のセット1:
アミノ酸のセット1(これらは1IVNにおけるアミノ酸であることに留意されたい−図53及び図54)
Gly8、Asp9、Ser10、Leu11、Ser12、Tyr15、Gly44、Asp45、Thr46、Glu69、Leu70、Gly71、Gly72、Asn73、Asp74、Gly75、Leu76、Gln106、Ile107、Arg108、Leu109、Pro110、Tyr113、Phe121、Phe139、Phe140、Met141、Tyr145、Met151、Asp154His157、Gly155、Ile156、Pro158
GDSx及び触媒性残基などの、高度に保存されたモチーフは、セット1から除外した(下線を引いた残基)。誤解を避けるために、セット1は、1IVNモデルの活性部位におけるグリセロールの中心炭素原子の10Å以内にあるアミノ酸残基を定義する。
アミノ酸のセット2:
アミノ酸のセット2(アミノ酸の番号付けは、P10480成熟配列におけるアミノ酸を参照することに留意されたい)
Leu17、Lys22、Met23、Gly40、Asn80、Pro81、Lys82、Asn87、Asn88、Trp111、Val112、Ala114、Tyr117、Leu118、Pro156、Gly159、Gln160、Asn161、Pro162、Ser163、Ala164、Arg165、Ser166、Gln167、Lys168、Val169、Val170、Glu171、Ala172、Tyr179、His180、Asn181、Met209、Leu210、Arg211、Asn215、Lys284、Met285、Gln289及びVal290。
セット2と比較した、セット1において選択された残基を表1に示す。
Figure 0005752675
Figure 0005752675
表1
アミノ酸のセット3:
アミノ酸のセット3はセット2と同一であるが、エロモナス・サルモニシダ(配列番号35)のコード配列を参照しており、すなわち、アミノ酸残基の番号は、セット3においては18大きく、これは、シグナル配列(配列番号4)を含むタンパク質と比較した、成熟タンパク質(配列番号35)におけるアミノ酸の番号付けの間の差を反映しているためである。
エロモナス・サルモニシダのGDSX(配列番号35)の成熟タンパク質及びエロモナス・ハイドロフィラのGDSX(配列番号34)の成熟タンパク質は、5つのアミノ酸が異なる。これらは、Thr3Ser、LYS182Gln、Glu309Ala、Thr310Asn、及びGly318−であり、ここでは、サルモニシダの残基が先に列挙され、ハイドロフィラの残基が最後に列挙される。ハイドロフィラのタンパク質は、わずか317アミノ酸長であり、318位の残基を欠く。エロモナス・サルモニシダのGDSXは、エロモナス・ハイドロフィラのタンパク質よりも、ガラクト脂質基質などの極性脂質に対して非常に高い活性を有する。部位スキャニングを全ての5つのアミノ酸位置で行った。
アミノ酸のセット4:
アミノ酸のセット4は、S3、Q182、E309、S310、及び−318である。
アミノ酸のセット5:
F13S、D15N、S18G、S18V、Y30F、D116N、D116E、D157N、Y226F、D228N、Y230F。
アミノ酸のセット6:
アミノ酸のセット6は、Ser3、Leu17、Lys22、Met23、Gly40、Asn80、Pro81、Lys82、Asn87、Asn88、Trp111、Val112、Ala114、Tyr117、Leu118、Pro156、Gln159、Gln160、Asn161、Pro162、Ser163、Ala164、Arg165、Ser166、Gln167、Lys168、Val169、Val170、Glu171、Ala172、Tyr179、His180、Asn181、Gln182、Met209、Leu210、Arg211、Asn215、Lys284、Met285、Gln289、Val290、Glu309、Ser310、−318である。
セット6におけるアミノ酸の番号付けは、P10480(配列番号3)におけるアミノ酸残基を参照しており、他の配列骨格における対応するアミノ酸は、P10480及び/又は1IVNに対する相同性アラインメント及び/又は構造アラインメントによって決定することができる。
アミノ酸のセット7:
アミノ酸のセット7は、Ser3、Leu17、Lys22、Met23、Gly40、Asn80、Pro81、Lys82、Asn87、Asn88、Trp111、Val112、Ala114、Tyr117、Leu118、Pro156、Gly159、Gln160、Asn161、Pro162、Ser163、Ala164、Arg165、Ser166、Gln167、Lys168、Val169、Val170、Glu171、Ala172、Tyr179、His180、Asn181、Gln182、Met209、Leu210、Arg211、Asn215、Lys284、Met285、Gln289、Val290、Glu309、Ser310、−318、Y30X(Xは、A、C、D、E、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、又はWから選択される)、Y226X(Xは、A、C、D、E、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、又はWから選択される)、Y230X(Xは、A、C、D、E、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、又はWから選択される)、S18X(Xは、A、C、D、E、F、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、T、W、又はYから選択される)、D157X(Xは、A、C、E、F、G、H、I、K、L、M、P、Q、R、S、T、V、W、又はYから選択される)である。
セット7におけるアミノ酸の番号付けは、P10480(配列番号3)におけるアミノ酸残基を参照しており、他の配列骨格における対応するアミノ酸は、P10480及び/又は1IVNへの相同性アラインメント及び/又は構造アラインメントによって決定することができる)。
適切には、バリアント酵素は、親酵素と比較して、
S3E、A、G、K、M、Y、R、P、N、T、又はG
E309Q、R、又はA、好ましくはQ又はR
−318Y、H、S、又はY、好ましくはY
というアミノ酸修飾の1又は2以上を包含する。
好ましくは、GDSXモチーフのXはLである。したがって、好ましくは、親酵素はアミノ酸モチーフGDSLを包含する。
適切には、前記第1の親脂質アシルトランスフェラーゼは、配列番号34、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号1、配列番号15、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号32、配列番号33、配列番号35というアミノ酸配列のいずれか1つを包含し得る。
適切には、前記第2の関連する脂質アシルトランスフェラーゼは、配列番号3、配列番号34、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号1、配列番号15、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号32、配列番号33、配列番号35というアミノ酸配列のいずれか1つを包含し得る。
バリアント酵素は、親酵素と比較して少なくとも1つのアミノ酸修飾を包含していなくてはならない。いくつかの実施形態において、バリアント酵素は、親酵素と比較して、少なくとも2つの、好ましくは少なくとも3つの、好ましくは少なくとも4つの、好ましくは少なくとも5つの、好ましくは少なくとも6つの、好ましくは少なくとも7つの、好ましくは少なくとも8つの、好ましくは少なくとも9つの、好ましくは少なくとも10個のアミノ酸修飾を包含し得る。
本明細書における特異的なアミノ酸残基を参照する場合、番号付けは、バリアント配列と配列番号34又は配列番号35として示される参照配列とのアラインメントから得られる。
1つの態様において、好ましくは、バリアント酵素は、
S3A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、T、V、W、若しくはY、及び/又は
L17A、C、D、E、F、G、H、I、K、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
S18A、C、D、E、F、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、T、W、若しくはY、及び/又は
K22A、C、D、E、F、G、H、I、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
M23A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
Y30A、C、D、E、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、若しくはW、及び/又は
G40A、C、D、E、F、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
N80A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
P81A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
K82A、C、D、E、F、G、H、I、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
N87A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
N88A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
W111A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
V112A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、W、若しくはY、及び/又は
A114C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
Y117A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、若しくはW、及び/又は
L118A、C、D、E、F、G、H、I、K、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
P156A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
D157A、C、E、F、G、H、I、K、L、M、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
G159A、C、D、E、F、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
Q160A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
N161A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
P162A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
S163A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、T、V、W、若しくはY、及び/又は
A164C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
R165A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
S166A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、T、V、W、若しくはY、及び/又は
Q167A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
K168A、C、D、E、F、G、H、I、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
V169A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、W、若しくはY、及び/又は
V170A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、W、若しくはY、及び/又は
E171A、C、D、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
A172C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
Y179A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、若しくはW、及び/又は
H180A、C、D、E、F、G、I、K、L、M、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
N181A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
Q182A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、R、S、T、V、W、若しくはY、好ましくはK、及び/又は
M209A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
L210A、C、D、E、F、G、H、I、K、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
R211A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
N215A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
Y226A、C、D、E、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、若しくはW、及び/又は
Y230A、C、D、E、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、若しくはW、及び/又は
K284A、C、D、E、F、G、H、I、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
M285A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
Q289A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
V290A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、W、若しくはY、及び/又は
E309A、C、D、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、及び/又は
S310A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、T、V、W、若しくはY
というアミノ酸置換の1又は2以上を包含する。
さらに、又は代替的に、1又は2以上のC末端伸長が存在し得る。好ましくは、さらなるC末端伸長は、1又は2以上の脂肪族アミノ酸、好ましくは無極性アミノ酸、より好ましくはI、L、V、又はGからなる。したがって、本発明はさらに、318I、318L、318V、318GというC末端伸長の1又は2以上を包含するバリアント酵素を提供する。
好ましいバリアント酵素は、ホスファチジルコリン(PC)などのリン脂質に対する、低下した加水分解活性を有し得、また、リン脂質からの増大したトランスフェラーゼ活性も有し得る。
好ましいバリアント酵素は、ホスファチジルコリン(PC)などのリン脂質からの増大したトランスフェラーゼ活性を有し得、これらはまた、リン脂質に対する、増大した加水分解活性も有し得る。
S3、D157、S310、E309、Y179、N215、K22、Q289、M23、H180、M209、L210、R211、P81、V112、N80、L82、N88、N87
という残基の1又は2以上の修飾によって、リン脂質に対する増大した完全なトランスフェラーゼ活性を有するバリアント酵素が生じ得る。
リン脂質からの向上したトランスフェラーゼ活性を有するバリアント酵素をもたらし得る、特定の好ましい修飾は、
S3A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、T、V、W、又はY、好ましくはN、E、K、R、A、P、又はM、最も好ましくはS3A、
D157A、C、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、又はY、好ましくはD157S、R、E、N、G、T、V、Q、K、又はC、
S310A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、T、V、W、又はY、好ましくはS310T、−318E、
E309A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、T、V、W、又はY、好ましくはE309R、E、L、R、又はA、
Y179A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、又はW、好ましくはY179D、T、E、R、N、V、K、Q、又はS、より好ましくはE、R、N、V、K、又はQ、
N215A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、P、Q、R、S、T、V、W、又はY、好ましくはN215S、L、R、又はY、
K22A、C、D、E、F、G、H、I、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、又はY、好ましくはK22E、R、C、又はA、
Q289A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、R、S、T、V、W、又はY、好ましくはQ289R、E、G、P、又はN、
M23A、C、D、E、F、G、H、I、K、L N、P、Q、R、S、T、V、W、又はY、好ましくはM23K、Q、L、G、T、又はS、
H180A、C、D、E、F、G、I、K、L、M、P、Q、R、S、T、V、W、又はY、好ましくはH180Q、R、又はK、
M209A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、V、W、又はY、好ましくはM209Q、S、R、A、N、Y、E、V、又はL、
L210A、C、D、E、F、G、H、I、K、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、又はY、好ましくはL210R、A、V、S、T、I、W、又はM、
R211A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、又はY、好ましくはR211T、
P81A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はY、好ましくはP81G、
V112A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、W、又はY、好ましくはV112C、
N80A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、P、Q、R、S、T、V、W、又はY、好ましくはN80R、G、N、D、P、T、E、V、A、又はG、
L82A、C、D、E、F、G、H、I、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、又はY、好ましくはL82N、S、又はE、
N88A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、P、Q、R、S、T、V、W、又はY、好ましくはN88C、
N87A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、P、Q、R、S、T、V、W、若しくはY、好ましくはN87M、又はG
の1又は2以上から選択することができる。
S3N、R、A、G
M23K、Q、L、G、T、S
H180R
L82G
Y179E、R、N、V、K、又はQ
E309R、S、L、又はA
という残基の1又は2以上の好ましい修飾によって、リン脂質に対する増大した完全なトランスフェラーゼ活性を有するバリアント酵素が生じる。
1つの好ましい修飾はN80Dである。これは特に、骨格として配列番号35の参照配列を用いるケースである。したがって、参照配列は、配列番号16であり得る。この修飾は、1又は2以上のさらなる修飾と組み合わせることができる。したがって、本発明の好ましい実施形態において、本発明の方法及び使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列は、配列番号35、又は配列番号35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、さらに好ましくは98%以上、若しくはさらに好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列を包含する脂質アシルトランスフェラーゼをコードし得る。
上述したように、本明細書における特定のアミノ酸残基を参照する場合、番号付けは、バリアント配列と配列番号34又は配列番号35として示される参照配列とのアラインメントから得られる。
好ましくは、本発明の方法及び使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列は、配列番号16として示されるアミノ酸配列、若しくは配列番号68として示されるアミノ酸配列、又は配列番号16若しくは配列番号68と70%以上、好ましくは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、さらに好ましくは98%以上、若しくはさらに好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列を包含する脂質をコードし得る。この酵素はバリアント酵素とされ得る。
好ましい実施形態において、バリアント酵素は、配列番号70、配列番号71、又は配列番号72の1つを包含する。
同一性の程度は、同一である配列エレメントの数に基づく。アミノ酸配列に対する、本発明に従った同一性の程度は、Vector NTI 10(Invitrogen Corp.社製)などの、当技術分野において知られているコンピュータプログラムによって適切に決定することができる。ペアワイズアラインメントでは、用いられるスコアは、好ましくは、10.0のギャップオープニングペナルティー及び0.1のギャップ伸長ペナルティーを有するBLOSUM62である。
適切には、アミノ酸配列に関する同一性の程度は、少なくとも20個の連続するアミノ酸にわたり、好ましくは少なくとも30個の連続するアミノ酸にわたり、好ましくは少なくとも40個の連続するアミノ酸にわたり、好ましくは少なくとも50個の連続するアミノ酸にわたり、好ましくは少なくとも60個の連続するアミノ酸にわたり決定される。
適切には、アミノ酸配列に関する同一性の程度は、配列全体にわたり決定することができる。
適切には、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列又は脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、エロモナス属、ストレプトミセス属、サッカロミセス属、ラクトコッカス属、マイコバクテリウム属、ストレプトコッカス属、ラクトバチルス属、デスルフィトバクテリウム属、バチルス属、カンピロバクター属、ビブリオナセエ属、キシレラ属、スルフォロブス属、アスペルギルス属、シゾサッカロミセス属、リステリア属、ナイセリア属、メソリゾビウム属、ラルストニア属、ザントモナス属、カンジダ属、サーモビフィダ属、及びコリネバクテリウム属の1又は2以上の属の生物から得ることができるか、好ましくは得られてよい。
適切には、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列又は脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、エロモナス・ハイドロフィラ、エロモナス・サルモニシダ、ストレプトミセス・セリカラー(Streptomyces coelicolor)、ストレプトミセス・リモーサス(Streptomyces rimosus)、マイコバクテリウム、化膿連鎖球菌(Streptococcus pyogenes)、乳酸連鎖球菌(Lactococcus lactis)、化膿連鎖球菌、ストレプトコッカス・サーモフィルス(Streptococcus thermophilus)、ストレプトミセス・サーモサッカリ(Streptomyces thermosacchari)、ストレプトミセス・アベルミティリス(Streptomyces avermitilis)、ラクトバチルス・ヘルベティカス(Lactobacillus helveticus)、デスルフィトバクテリウム・デハロゲナンス(Desulfitobacterium dehalogenans)、バチルス属種(Bacillus sp)、カンピロバクター・ジェジュニ(Campylobacter jejuni)、ビブリオ科(Vibrionaceae)、キシレラ・ファスティディオーサ(Xylella fastidiosa)、スルホロブス・ソルファタリカス(Sulfolobus solfataricus)、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、アスペルギルス・テレウス(Aspergillus terreus)、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)、リステリア・イノキュア(Listeria innocua)、リステリア・モノサイトゲネス(Listeria monocytogenes)、髄膜炎菌(Neisseria meningitidis)、メソリゾビウム・ロティ(Mesorhizobium loti)、ラルストニア・ソラナセラム(Ralstonia solanacearum)、ザントモナス・カンペストリス(Xanthomonas campestris)、ザントモナス・アクソノポディス(Xanthomonas axonopodis)、カンジダ・パラシローシス(Candida parapsilosis)、サーモビフィダ・フスカ(Thermobifida fusca)、及びコリネバクテリウム・エフィシエンス(Corynebacterium efficiens)という生物の1又は2以上から得ることができるか、好ましくは得られてよい。
1つの態様において、好ましくは、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列は、エロモナス属種、エロモナス・ハイドロフィラ、又はエロモナス・サルモニシダの1又は2以上から得ることができ、好ましくは、得られるか又は由来する。
1つの態様において、好ましくは、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼは、エロモナス属種、エロモナス・ハイドロフィラ、又はエロモナス・サルモニシダの1又は2以上から得ることができる、好ましくは、得られるか又は由来する、脂質アシルトランスフェラーゼ酵素である。
本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼとして機能する酵素は、通常、以下に教示されるアッセイを用いて同定することができる。
本明細書において用いられる「トランスフェラーゼ」という用語は、「脂質アシルトランスフェラーゼ」という用語とほぼ同じ意味で用いられる。
適切には、本明細書において定義される脂質アシルトランスフェラーゼは、エステル交換、エステル転移、アルコール分解、加水分解という反応の1又は2以上を触媒する。
「エステル交換」という用語は、脂質供与体と脂質受容体との間でのアシル基の酵素的に触媒される転移を言い、脂質供与体は、遊離アシル基ではない。
本明細書において用いられる「エステル転移」という用語は、脂質供与体(遊離脂肪酸以外)からアシル受容体(水以外)へのアシル基の酵素的に触媒される転移を意味する。
本明細書において用いられる場合、「アルコール分解」という用語は、アルコールROHとの反応によって酸誘導体の共有結合を酵素的に切断して、生成物の1つがアルコールのHと結合し、他の生成物がアルコールのOR基と結合することを言う。
本明細書において用いられる場合、「アルコール」という用語は、ヒドロキシル基を含有するアルキル化合物を言う。
本明細書において用いられる場合、「加水分解」という用語は、脂質から水分子のOH基へのアシル基の酵素的に触媒される転移を言う。
本明細書において用いられる、「遊離脂肪酸を増大させることなく又は実質的に増大させることなく」という用語は、好ましくは、本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼが100%のトランスフェラーゼ活性(すなわち、加水分解活性を伴わずに、アシル供与体からアシル受容体にアシル基の100%を転移させる)を有することを意味するが、酵素は、脂質アシル供与体に存在するアシル基の100%未満をアシル受容体に転移させる場合もある。このケースにおいて、好ましくは、アシルトランスフェラーゼ活性は、全酵素活性の少なくとも5%、より好ましくは少なくとも10%、より好ましくは少なくとも20%、より好ましくは少なくとも30%、より好ましくは少なくとも40%、より好ましくは50%、より好ましくは少なくとも60%、より好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%、そしてより好ましくは少なくとも98%を占める。トランスフェラーゼ活性%(すなわち、全酵素活性に対するパーセンテージとして示されるトランスフェラーゼ活性)は、上記の「トランスフェラーゼ活性についてのアッセイ」に従って決定することができる。
本発明のいくつかの態様において、本明細書において用いられる「遊離脂肪酸を実質的に増大させることなく」という用語は、本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼで処理された食用油における遊離脂肪酸の量が、本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼ以外の酵素を用いた場合に食用油内に生じる遊離脂肪酸の量よりも、例えば、従来のホスホリパーゼ酵素、例えば、Lecitase Ultra(商標)(Novozymes A/S社製、デンマーク)を用いた場合に生じる遊離脂肪酸の量と比較して、少ないことを意味する。
組合せ
本発明に従った使用のための酵素は、1又は2以上の他の適切な酵素と共に用いることができる。したがって、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼ酵素に加え、少なくとも1つの他の酵素が反応組成物内に存在することは、本発明の範囲内である。このようなさらなる酵素には、デンプン分解酵素、例えばエンドアミラーゼ又はエキソアミラーゼ、プルラナーゼ、脱分枝酵素、キシラナーゼ、セルラーゼ、オキシドレダクターゼを含むヘミセルラーゼ、例えばペルオキシダーゼ、フェノールオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、ピラノースオキシダーゼ、スルフィドリルオキシダーゼ、又は炭水化物オキシダーゼ、例えば、マルトースを酸化するもの、例えば、ヘキソースオキシダーゼ(HOX、hexose oxidase)、リパーゼ、ホスホリパーゼ、グリコリパーゼ、ガラクトリパーゼ、及びプロテアーゼが含まれる。
1つの実施形態において、脂質アシルトランスフェラーゼは、グリコリパーゼ活性(E.C.3.1.1.26、トリアシルグリセロールリパーゼ活性(E.C.3.1.1.3)、ホスホリパーゼA2活性(E.C.3.1.1.4)、又はホスホリパーゼA1活性(E.C.3.1.1.32)というリパーゼ活性の1又は2以上を有するリパーゼと組み合わせて存在する。適切には、脂肪分解酵素は、当技術分野において周知であり、これには、例えばLIPOPAN(登録商標)F、LIPOPAN(登録商標)XTRA、及び/又はLECITASE(登録商標)ULTRA (Novozymes A/S社製、デンマーク)、ホスホリパーゼA2(例えば、Biocatalysts社製のLIPOMOD(商標)22LのホスホリパーゼA2、Genencor社製のLIPOMAX(商標))、LIPOLASE(登録商標)(Novozymes A/S社製、デンマーク)、YIELDMAX(商標)(Chr. Hansen社製、デンマーク)、PANAMORE(商標)(DSM社製)、国際公開第03/97835号パンフレット、欧州特許第0977869号明細書、又は欧州特許第1193314号明細書において教示されているリパーゼという脂肪分解酵素が含まれる。
脂質アシルトランスフェラーゼの使用はまた、ホスホリパーゼA1、ホスホリパーゼA2、ホスホリパーゼB、ホスホリパーゼC、及び/又はホスホリパーゼDなどのホスホリパーゼの存在下であり得る。
脂質アシルトランスフェラーゼ及びもう1つの他の適切な酵素の使用は、連続的に又は同時に行うことができ、例えば、脂質アシルトランスフェラーゼでの処理は、もう1つの他の適切な酵素での酵素処理の前に、前記酵素処理と同時に、又は前記酵素処理の後に行うことができる。
連続的な酵素処理のケースでは、いくつかの実施形態において、用いる第1の酵素を、例えば熱不活性化によって、又は固定化酵素の使用によって、第2の(及び/又は第3などの)酵素での処理の前に除去することが有利であり得る。
さらなる酵素の存在が、酵素の意図的な添加の結果であり得ること、或いは、さらなる酵素が、リン脂質組成物が曝された事前のプロセスの結果生じる汚染物質として又は残留物のレベルで存在し得ることをさらに理解されたい。
転写後及び翻訳後修飾
適切には、本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼは、本明細書において教示されるヌクレオチド配列のいずれか1つによってコードされ得る。
用いられる宿主細胞に応じて、転写後及び/又は翻訳後修飾が生じ得る。本方法及び/又は使用において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼが、転写後及び/又は翻訳後修飾を受けている脂質アシルトランスフェラーゼを包含することが想定される。
例示にすぎないが、宿主細胞(例えばバチルス・リケニフォルミスなど)における、配列番号49(図45を参照されたい)として本明細書において示されるヌクレオチド配列の発現によって、転写後及び/又は翻訳後修飾が生じ、これによって、配列番号68として本明細書において示されるアミノ酸配列がもたらされる。
配列番号68は、いくつかのアミノ酸、より具体的には38個のアミノ酸を除去するための転写後及び/又は翻訳後修飾を受けていることを除いて、配列番号16と同一である。特に、分子のN末端部分及びC末端部分は、2つのシステイン間のS−S架橋によって共有結合している。配列番号38のアミノ酸残基236及び236は、翻訳後修飾の後に共有結合していない。形成された2つのペプチドは、1又は2以上のS−S架橋によって結びついている。
翻訳後及び/又は転写後修飾に関する詳細な切断部位(複数可)はわずかに変化し得、その結果、例示にすぎないが、除去される(配列番号16と比較した配列番号68において示されるように)38個のアミノ酸がわずかに変化し得る。理論に束縛されるものではないが、切断部位は、配列番号68と配列番号16との比較を参照することによって示されるように、数残基(例えば、1、2、又は3残基)分、切断部位と比較していずれかの方向にずれ得る。言い換えると、例えば235位−ATRから273位(RRSAS)での切断よりも、例えば残基232、233、234、235、236、237、又は238で切断が開始し得る。さらに、又は代替的に、切断は、約38個のアミノ酸の除去をもたらし得、いくつかの実施形態において、切断は、30〜45個の残基、例えば34〜42個の残基、例えば36〜40個の残基、好ましくは38個の残基の除去をもたらし得る。
単離
1つの態様において、脂質アシルトランスフェラーゼは、回収/単離された脂質アシルトランスフェラーゼである。したがって、生産される脂質アシルトランスフェラーゼは、単離された形態であり得る。
別の態様において、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列は、単離された形態であり得る。
「単離された」という用語は、配列又はタンパク質が、天然において配列又はタンパク質と関連している、また天然において見られるように配列又はタンパク質と関連している、少なくとも1つの他の構成要素から、少なくとも実質的に遊離していることを意味する。
1つの態様において、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルは、反応混合物又は反応組成物の他の構成物から単離又は分離され得る。これに関して、「単離された」又は「単離する」という用語は、フィトエステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルが、反応混合物若しくは反応組成物中で見られる少なくとも1つの他の構成要素)から少なくとも実質的に遊離しているか、又は、反応混合物若しくは反応組成物中で見られる少なくとも1つの他の構成要素から少なくとも実質的に遊離するように処理されることを意味する。
1つの態様において、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルは、単離された形態である。
精製
1つの態様において、脂質アシルトランスフェラーゼは、精製された形態であり得る。
別の態様において、本発明において用いるための脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列は、精製された形態であり得る。
さらなる態様において、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルは、精製された形態であり得る。
「精製された」という用語は、酵素又はフィトスタノールエステル若しくはフィトステロールエステルが、比較的純粋な状態、例えば、少なくとも約51%の純度、又は少なくとも約75%、又は少なくとも約80%、又は少なくとも約90%の純度、又は少なくとも約95%の純度、又は少なくとも約98%の純度であることを意味する。
1つの態様において、「精製する」という用語は、フィトスタノールエステル及び/又はフィトステロールエステルが、比較的純粋な状態、例えば、少なくとも約51%の純度、又は少なくとも約75%、又は少なくとも約80%、又は少なくとも約90%の純度、又は少なくとも約95%の純度、又は少なくとも約98%の純度となるように処理されることを意味する。
食料品
本明細書において用いられる「食料品」という用語は、ヒト及び/又は動物の摂取に適した物質を意味する。したがって、本明細書において用いられる「食物」又は「食料品」という用語には、「餌」及び「飼料」が含まれる。
適切には、本明細書において用いられる「食料品」という用語は、すぐ摂取できる形態である食料品を意味し得る。しかし、代替的に、又はさらに、本明細書において用いられる食料品という用語は、食料品の調製において用いられる1又は2以上の食材を意味し得る。例示にすぎないが、食料品という用語は、生地から生産される焼かれた食品、及び前記焼いた食品の調製において用いられる生地の両方を包含する。
好ましい態様において、本発明は、上記に定義した食料品を提供し、食料品は、卵、限定はしないがマヨネーズ、サラダ用ドレッシング、ソース、アイスクリーム、卵粉、加工された卵黄、及びそれから作られる製品を含む卵製品、パン、ケーキ、甘い生地製品、層状生地、液体バター、マフィン、ドーナッツ、ビスケット、クラッカー、及びクッキーを含む焼いた食品、チョコレート、キャンディー、キャラメル、ハラワ、無糖ガムと加糖ガムとを含むガム、バブルガム、ソフトバブルガム、チューイングガム、及びプリンを含む菓子、ソルベを含む冷凍食品、好ましくはアイスクリーム及びアイスミルクを含む冷凍乳製品、チーズ、バター、ミルク、コーヒークリーム、ホイップクリーム、カスタードクリーム、乳飲料、及びヨーグルトを含む乳製品、ムース、植物性ホイップクリーム、食肉加工品を含む食肉製品、食用油及び食用脂肪、空気を含ませた、及び空気を含ませていないホイップ製品、水中油型エマルジョン、油中水型エマルジョン、マーガリン、ショートニング、及び低脂肪及び超低脂肪のスプレッドを含むスプレッド、ドレッシング、マヨネーズ、ディップ、クリームベースのソース、クリームベースのスープ、飲料、スパイスエマルジョン、並びにソースの1又は2以上から選択される。
適切には、本発明に従った食料品は、ケーキ、ペストリー、菓子、チョコレート、ファッジなどを含む、「高付加価値食品」であり得る。
1つの態様において、本発明に従った食料品は、パンなどの生地製品又は焼いた製品、揚げ物、スナック、ケーキ、パイ、ブラウニー、クッキー、麺類、スナック品、例えば、クラッカー、グラハムクラッカー、プレッツェル、及びポテトチップス、並びにパスタであり得る。
さらなる態様において、本発明に従った食料品は、小麦粉、プレミックス、油、脂肪、ココアバター、コーヒー用クリーム、サラダ用ドレッシング、マーガリン、スプレッド、ピーナッツバター、ショートニング、アイスクリーム、料理用油などの、植物に由来する食品であり得る。
別の態様において、本発明に従った食料品は、バター、ミルク、クリーム、様々な形態の(細切りチーズ、ブロックチーズ、スライスチーズ、又は粉チーズを含む)ナチュラルチーズ、プロセスチーズ、及びイミテーションチーズなどのチーズ、クリームチーズ、アイスクリーム、フローズンデザート、ヨーグルト、ヨーグルトドリンク、バター脂肪、無水乳脂肪、他の乳製品などの乳製品であり得る。
別の態様において、本発明に従った食料品は、食肉加工品、料理用油、ショートニングなどの、動物由来の成分を含有する食品であり得る。
さらなる態様において、本発明に従った食料品は、飲料、果物、ミックスフルーツ、野菜、又はワインであり得る。いくつかのケースにおいて、飲料は、最大20g/lのさらなるフィトステロールエステルを含有し得る。
別の態様において、本発明に従った食料品は、動物用の餌であり得る。動物用の餌は、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステル、好ましくはβ−シトステロール/スタノールエステルを強化され得る。適切には、動物用の餌は、家禽用の餌であり得る。食料品が家禽用の餌である場合、本発明は、本発明に従った食料品を与えられた家禽によって産卵された卵のコレステロール含有量を下げるために用いることができる。
1つの態様において、食料品は、卵、マヨネーズ、サラダ用ドレッシング、ソース、アイスクリーム、卵粉、加工された卵黄、及びそれから作られる製品を含む卵製品の1又は2以上から選択することができる。
さらなる態様において、食料品は、好ましくは、マーガリン又はマヨネーズである。
本明細書において用いられる「食材」という用語は、食料品の少なくとも1つの構成要素又は少なくとも1つの成分を意味する。
パーソナルケア製品
フィトステロール及びフィトスタノールは、強力な皮膚科学的(抗炎症性及び抗紅斑性)活性及び生物学的(低コレステロール血症性)活性を有する化合物であり、皮膚用化粧品及び栄養製品として所望のものである。
本発明の方法及び使用によって調製されるフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルには、石鹸、スキンクリーム、フェースクリーム、フェースマスク、スキンクリーナー、歯磨き粉、リップスティック、香水、メイクアップ用化粧品、ファンデーション、頬紅、マスカラ、アイシャドー、日焼け止め用ローション、ヘアコンディショナー、及びヘアカラーを含む、ヒトへの使用のためのあらゆる化粧品又は化粧用エマルジョンが含まれる。
医薬組成物
本発明はまた、本発明の方法又は使用によって生産されるステロールエステル及び/又はスタノールエステルと薬学的に許容される担体、希釈剤、又は賦形剤(その組合せを含む)とを包含する薬学的組成物を提供する。
薬学的組成物は、ヒト用及び獣医用医薬品における、ヒト又は動物への利用のためのものであり得、典型的には、薬学的に許容される希釈剤、担体、又は賦形剤のあらゆる1又は2以上を包含する。治療的使用のための、許容される担体又は希釈剤は、薬学的分野において周知であり、例えば、Remington's Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Co. (A. R. Gennaro edit. 1985)において記載されている。医薬担体、賦形剤、又は希釈剤の選択肢は、意図された投与経路及び標準的な薬学的慣例に関して選択することができる。薬学的組成物は、担体、賦形剤、若しくは、希釈剤として、又はそれに加えて、適切な結合剤(複数可)、潤滑剤(複数可)、懸濁剤(複数可)、被覆剤(複数可)、可溶化剤(複数可)を包含し得る。
保存料、安定剤、着色料、及びさらに香料を薬学的組成物に加えることもできる。保存料の例には、安息香酸ナトリウム、ソルビン酸、及びp−ヒドロキシベンゼン酸のエステルが含まれる。防腐剤及び懸濁剤もまた用いることができる。
異なる送達系に応じて、異なる組成物/製剤の要件が存在し得る。例えば、本発明の薬学的組成物は、例えば吸入のための鼻腔用スプレー若しくはエアロゾル又は摂取可能な溶液として、小型ポンプを用いて、又は粘膜経路によって送達されるように、或いは、非経口的に送達されるように製剤することができ、後者の場合、組成物は、例えば静脈内経路、筋肉内経路、又は皮下経路によって送達されるように、注射可能な形態によって製剤される。或いは、製剤は、両経路によって送達されるように設計することができる。
作用物質が、胃腸粘膜を通って粘膜から送達される場合、作用物質は、胃腸管を通過する間に安定であり続けられなくてはならず、例えば、作用物質は、タンパク質分解による分解に対して耐性であり、酸性のpHで安定であり、且つ胆汁の洗浄効果に対して耐性でなくてはならない。
可能であれば、薬学的組成物は、吸入によって、坐剤若しくはペッサリーの形態で、ローション、溶液、クリーム、軟膏、若しくは散布剤の形態で局所的に、皮膚パッチを用いて、デンプン若しくは乳糖などの賦形剤を含有する錠剤の形態で経口的に、単独で若しくは賦形剤と混合してカプセル若しくは卵形剤で経口的に、香料若しくは着色料を含有するエリキシル、溶液、若しくは懸濁液の形態で、投与することができるか、又は、非経口的に、例えば、静脈内、筋肉内、又は皮下に注射することができる。非経口投与では、組成物は、他の物質、例えば、溶液を血液と等張にするために十分な塩又は単糖を含有し得る、無菌の水性溶液の形態で、最良に使用することができる。口腔投与又は舌下投与では、組成物は、従来の様式で製剤することができる錠剤又はトローチの形態で投与することができる。
好ましくは、薬学的組成物は、経口送達に適した形態である。
本発明に従ったポリペプチドをコードするヌクレオチド配列のクローニング
本明細書において定義される特定の特性を有するポリペプチド又は修飾に適したポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、前記ポリペプチドを生産するあらゆる細胞又は生物から単離することができる。ヌクレオチド配列を単離するための様々な方法が、当技術分野内で周知である。
例えば、ゲノムDNA及び/又はcDNAライブラリーを、ポリペプチドを生産する生物の染色体DNA又はメッセンジャーRNAを用いて構築することができる。ポリペプチドのアミノ酸配列が知られている場合、標識されたオリゴヌクレオチドプローブを合成し、生物から調製されたゲノムライブラリーからポリペプチドをコードするクローンを同定するために用いることができる。或いは、別の既知のポリペプチド遺伝子に相同な配列を含有する、標識されたオリゴヌクレオチドプローブを、ポリペプチドをコードするクローンを同定するために用いることができた。後者のケースでは、低いストリンジェンシーでのハイブリダイゼーション及び洗浄の条件が用いられる。
或いは、ポリペプチドをコードするクローンは、プラスミドなどの発現ベクター内にゲノムDNAの断片を挿入し、得られたゲノムDNAライブラリーで酵素陰性細菌を形質転換し、次に、形質転換された細菌を、ポリペプチドによって阻害される酵素を含有する寒天上に播種し、それによってポリペプチドを発現するクローンの同定を可能にすることによって同定することができた。
さらなる代替において、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、確立された標準的な方法、例えば、Beucage S.L. et al (1981) Tetrahedron Letters 22, p 1859-1869によって記載されているホスホロアミダイト法、又はMatthes et al (1984) EMBO J. 3, p 801-805によって記載されている方法によって、合成によって調製することができる。ホスホロアミダイト法では、オリゴヌクレオチドは、例えば自動DNA合成装置において合成され、精製され、アニーリングされ、ライゲーションされ、且つ適切なベクター内にクローニングされる。
ヌクレオチド配列は、標準的な技術に従って合成由来、ゲノム由来、又はcDNA由来(必要に応じて)の断片をライゲーションすることによって調製される、ゲノム由来と合成由来との混合、合成由来とcDNA由来との混合、又はゲノム由来とcDNA由来との混合であり得る。それぞれのライゲーションされた断片は、全ヌクレオチド配列の様々な部分に対応する。DNA配列はまた、例えば米国特許第4,683,202号明細書又はSaiki R K et al (Science (1988) 239, pp 487-491)において記載されているように、特異的プライマーを用いるポリメラーゼ連鎖反応(PCR、polymerase chain reaction)によって調製することができる。
ヌクレオチド配列
本発明はまた、本明細書において定義される特定の特性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を包含する。本明細書において用いられる「ヌクレオチド配列」という用語は、オリゴヌクレオチド配列又はポリヌクレオチド配列、並びにそのバリアント、ホモログ、断片、及び誘導体(その部分など)を言う。ヌクレオチド配列は、センス鎖に相当してもアンチセンス鎖に相当しても、二本鎖又は一本鎖であり得る、ゲノム由来又は合成由来又は組換え由来のものであり得る。
本発明に関連する「ヌクレオチド配列」という用語には、ゲノムDNA、cDNA、合成DNA、及びRNAが含まれる。好ましくは、前記用語は、DNAを意味し、より好ましくは、コード配列のためのcDNAを意味する。
好ましい実施形態において、本明細書において定義される特定の特性を有するポリペプチドを自らがコードするヌクレオチド配列は、自らの天然に関連する配列(複数可)に連結し、そしてこの天然に関連する配列もまた自らの天然の環境にある場合には、自らの天然の環境にある天然のヌクレオチド配列を網羅しない。参照を簡単にするために、この好ましい実施形態を「非天然のヌクレオチド配列」と呼ぶことにする。これに関して、「天然のヌクレオチド配列」という用語は、自らの天然の環境にあり且つ自らが天然に関連するプロモーター全体に機能可能に連結している場合のヌクレオチド配列全体を意味し、前記プロモーターもまた自らの天然の環境にある。したがって、本発明のポリペプチドは、自らの天然の生物内にあるヌクレオチド配列によって発現され得るが、このヌクレオチド配列は、その生物内の、このヌクレオチド配列が天然に関連するプロモーターの制御下にはない。
好ましくは、ポリペプチドは、天然のポリペプチドではない。これに関して、「天然のポリペプチド」という用語は、自らの天然の環境にあり且つ自らの天然のヌクレオチド配列によって発現されている場合のポリペプチド全体を意味する。
典型的には、本明細書において定義される特定の特性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、組換えDNA技術を用いて調製される(すなわち、組換えDNA)。しかし、本発明の別の実施形態において、ヌクレオチド配列は、全体又は一部が、当技術分野において周知の化学的方法を用いて合成され得る(Caruthers MH et al (1980) Nuc Acids Res Symp Ser 215-23、及びHorn T et al (1980) Nuc Acids Res Symp Ser 225-232を参照されたい)。
分子の進化
酵素をコードするヌクレオチド配列が単離されると、又は推定される、酵素をコードするヌクレオチド配列が単離されると、選択されたヌクレオチド配列を修飾することが望ましい場合があり得、例えば、本発明に従った酵素を調製するために配列を突然変異させることが望ましい場合がある。
突然変異は、合成オリゴヌクレオチドを用いて導入することができる。これらのオリゴヌクレオチドは、所望の突然変異部位に隣接するヌクレオチド配列を含有する。
適切な方法は、Morinaga et al (Biotechnology (1984) 2, p646-649)において開示されている。酵素をコードするヌクレオチド配列に突然変異を導入する別の方法は、Nelson and Long (Analytical Biochemistry (1989), 180, p 147-151)において記載されている。
上記のような部位特異的突然変異生成の代わりに、例えばStratagene社製のGeneMorph PCR突然変異生成キット又はClontech社製の多様化PCRランダム突然変異生成キットなどの市販のキットを用いて、ランダムに突然変異を導入することができる。欧州特許第0583265号明細書は、PCRに基づいた突然変異生成を最適化する方法に言及しており、これはまた、欧州特許第0866796号明細書において記載されているような変異原性DNAアナログの使用と組み合わせることができる。変異性PCR技術は、好ましい特徴を有する脂質アシルトランスフェラーゼのバリアントの生産に適している。国際公開第0206457号パンフレットは、リパーゼの分子進化に言及している。
新規な配列を得るための第3の方法は、あらゆる数の制限酵素又はDnase Iなどの酵素を用い、機能的タンパク質をコードする完全なヌクレオチド配列を再構築することによって、同一でないヌクレオチド配列を断片化することである。或いは、1又は2以上の同一でないヌクレオチド配列を用い、完全なヌクレオチド配列の再構築の間に突然変異を導入することができる。DNAシャッフリング技術及びファミリーシャッフリング技術は、好ましい特徴を有する脂質アシルトランスフェラーゼのバリアントの生産に適している。「シャッフリング」を行うための適切な方法は、欧州特許第0752008号明細書、欧州特許第1138763号明細書、欧州特許第1103606号明細書において見ることができる。シャッフリングはまた、米国特許第6,180,406号明細書及び国際公開第01/34835号パンフレットにおいて記載されているような、他の形態のDNA突然変異生成と組み合わせることができる。
したがって、インビボ又はインビトロで、ヌクレオチド配列内に多くの部位特異的突然変異又はランダム突然変異を生じさせること、及び、その後、様々な手段によって、コードされるポリペプチドの向上した機能性についてスクリーニングすることが可能である。例えば、インシリコでの、及び外部で仲介される組換え方法(国際公開第00/58517号パンフレット、米国特許第6,344,328号明細書、米国特許第6,361,974号明細書を参照されたい)を用いることで、生産されたバリアントが既知の酵素又はタンパク質に対して非常に低い相同性を維持する分子進化が行われ得る。このようにして得られたこのようなバリアントは、既知のトランスフェラーゼ酵素に対して顕著な構造的類似性を有し得るが、非常に低いアミノ酸配列相同性を有する。
非限定的な例として、さらに、ポリヌクレオチドの突然変異又は天然のバリアントを野生型又は他の突然変異若しくは天然のバリアントと組換えて、新たなバリアントを生じさせることができる。このような新たなバリアントもまた、コードされるポリペプチドの向上した機能性についてスクリーニングすることができる。
上記の適用及び同様の分子進化法によって、タンパク質の構造又は機能について事前の知識を全く有さずに、好ましい特徴を有する本発明の酵素のバリアントを同定及び選択すること、並びに、予測不可能であるが有益な突然変異又はバリアントを生じさせることが可能になる。当技術分野において、酵素活性を最適化又は改変するための、分子進化の適用の多くの例が存在し、このような例には、限定はしないが、好ましい環境条件、例えば、温度、pH、基質における、宿主細胞又はインビトロでの最適化された発現及び/又は活性、増大した酵素活性、改変した基質及び/又は生成物の特異性、増大又は低下した酵素的又は構造的安定性、改変した酵素活性/特異性の1又は2以上が含まれる。
当業者には明らかであろうが、分子進化ツールを用いて、酵素を改変して酵素の機能性を向上させることができる。
適切には、本発明において用いられる脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列は、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼをコードし得、すなわち、脂質アシルトランスフェラーゼは、親酵素と比較して、少なくとも1つのアミノ酸の置換、欠失、又は付加を含有し得る。バリアント酵素は、親酵素と少なくともの1%、2%、3%、5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、97%、99%の同一性を維持する。適切な親酵素には、エステラーゼ又はリパーゼ活性を有するあらゆる酵素が含まれ得る。好ましくは、親酵素は、pfam00657コンセンサス配列にアラインする。
好ましい実施形態において、バリアント脂質アシルトランスフェラーゼ酵素は、GDSX、GANDY、及びHPTブロックにおいて見られるpfam00657コンセンサス配列のアミノ酸残基の少なくとも1又は2以上を維持するか又は組み込む。
水性環境において脂質アシルトランスフェラーゼ活性を有さないか又は低い脂質アシルトランスフェラーゼ活性を有するリパーゼなどの酵素を、分子進化ツールを用いて突然変異させて、トランスフェラーゼ活性を組み込むか又は増強させ、それによって本発明の組成物及び方法における使用に適した顕著なトランスフェラーゼ活性を有する脂質アシルトランスフェラーゼ酵素を生産することができる。
適切には、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列は、親酵素と比較した場合、極性脂質、好ましくはリン脂質に対する増強した酵素活性を有するバリアントであり得る、脂質アシルトランスフェラーゼをコードし得る。
或いは、バリアント酵素は、増大した熱安定性を有し得る。
脂質アシルトランスフェラーゼのバリアントは知られており、このようなバリアントの1又は2以上が、本発明に従った方法及び使用における使用、並びに/又は本発明に従った酵素組成物における使用に適し得る。例示にすぎないが、Hilton & Buckley J Biol. Chem. 1991 Jan 15: 266 (2): 997-1000、Robertson et al J. Biol. Chem. 1994 Jan 21; 269(3):2146-50、Brumlik et al J. Bacteriol 1996 Apr; 178 (7): 2060-4、Peelman et al Protein Sci. 1998 Mar; 7(3):587-99において記載されている脂質アシルトランスフェラーゼのバリアントを、本発明に従って用いることができる。
アミノ酸配列
本発明はまた、本発明の方法及び/又は使用のいずれか1つにおいて用いるための脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列によってコードされるアミノ酸配列の使用を包含する。
本明細書において用いられる場合、「アミノ酸配列」という用語は、「ポリペプチド」という用語及び/又は「タンパク質」という用語と同義である。いくつかの場合において、「アミノ酸配列」という用語は、「ペプチド」という用語と同義である。
アミノ酸配列は、適切な源から調製/単離することができるか、又は合成により作製することができるか、又は組換えDNA技術の使用によって調製することができる。
適切には、アミノ酸配列は、標準的な技術によって、本明細書において教示される単離されたポリペプチドから得ることができる。
単離されたポリペプチドからアミノ酸配列を決定するための1つの適切な方法は、以下のものである。
精製されたポリペプチドは、凍結乾燥することができ、100μgの凍結乾燥した材料は、8Mの尿素及び0.4Mの炭酸水素アンモニウム(pH8.4)の混合物50μlに溶解することができる。溶解されたタンパク質は、窒素で覆い、45mMのジチオトレイトール5μlを添加した後、50℃で15分間にわたり変性及び還元することができる。室温まで冷却した後、100mMのヨードアセトアミド5μlを添加して、窒素下の暗所で、室温で15分間にわたり、システイン残基を誘導体化することができる。
135μlの水、及び5μlの水中の5μgのエンドプロテイナーゼLys−Cを、上記の反応混合物に添加することができ、24時間にわたり窒素下で、37℃で消化を行うことができる。
得られたペプチドを、溶媒A:水中の0.1%TFA及び溶媒B:アセトニトリル内の0.1%TFAを用いて、VYDAC C18カラム(0.46×15cm、10μm、The Separation Group社製、California、USA)上で、逆相HPLCによって分離することができる。選択されたペプチドを、同一の溶媒系を用いて、Develosil C18カラム上で再びクロマトグラフィーにかけ、その後、N末端の配列決定を行うことができる。配列決定は、製造者の指示に従って、パルス化液体高速サイクルを用いて、Applied Biosystems 476Aシーケンサーを用いて行うことができる(Applied Biosystems社製、California、USA)。
配列同一性又は配列相同性
ここで、「ホモログ」という用語は、対象アミノ酸配列及び対象ヌクレオチド配列と一定の相同性を有するものを意味する。ここで、「相同性」という用語は、「同一性」と等しく扱われ得る。
相同なアミノ酸配列及び/又はヌクレオチド配列は、酵素の機能的活性を維持し、且つ/又は酵素の活性を増強する、ポリペプチドを提供し、且つ/又はコードしなくてはならない。
この関連において、相同な配列は、対象配列に少なくとも75、85、又は90%同一であり得る、好ましくは少なくとも95又は98%同一であり得るアミノ酸配列を含むようにされる。典型的には、ホモログは、対象アミノ酸配列と同一の活性部位などを包含する。相同性はまた、類似性の観点から考えることもできるが(すなわち、類似の化学的特性/機能を有するアミノ酸残基)、本発明の関連においては、配列同一性の観点から相同性を表すことが好ましい。
この関連において、相同配列は、本発明のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列(対象配列)に少なくとも75、85、又は90%同一であり得る、好ましくは少なくとも95又は98%同一であり得るヌクレオチド配列を含むようにされる。典型的には、ホモログは、対象配列と同一の、活性部位などをコードする配列を包含する。相同性はまた、類似性の観点から考えることもできるが(すなわち、類似の化学的特性/機能を有するアミノ酸残基)、本発明の関連においては、配列同一性の観点から相同性を表すことが好ましい。
相同性の比較は、目視によって、又はより一般的には、容易に利用可能な配列比較プログラムを用いて行うことができる。これらの市販されているコンピュータプログラムは、2つ以上の配列間の相同性%を計算することができる。
相同性%は、連続する配列にわたって計算することができ、すなわち、1残基ずつ、1つの配列を他の配列とアラインし、1つの配列内の各アミノ酸を他の配列内の対応するアミノ酸と直接的に比較する。これは、「ギャップのない」アラインメントと呼ばれる。典型的には、このようなギャップのないアラインメントは、比較的少ない数の残基にわたってのみ行われる。
これは非常に単純で着実な方法であるが、この方法は、例えば、1つの挿入又は欠失が、それ以外は同一な配列対において、それ以降のアミノ酸残基をアラインメントから除外し、その結果、全体的なアラインメントが行われた場合に相同性%が大きく低減する可能性があるということを、考慮することができない。そのため、ほとんどの配列比較法は、全体的な相同性スコアに不当に不利益をもたらすことなく、考えられる挿入及び欠失を考慮して最適なアラインメントをもたらすように設計されている。これは、局所的な相同性を最大にするようにするために、配列のアラインメントに「ギャップ」を挿入することによって達成される。
しかし、これらのより複雑な方法は、アラインメントにおいて生じる各ギャップに「ギャップペナルティー」を割り当て、その結果、同数の同一アミノ酸では、可能な限り少ないギャップを有する(このことは、2つの比較される配列間に、より高い関連性があることを反映する)配列アラインメントが、多くのギャップを有するものよりも高いスコアとなる。ギャップの存在に比較的高いコストを課し、ギャップ内のそれぞれのその後の残基については小さめのペナルティーを課す、「アフィンギャップコスト」が、典型的に用いられる。これは、最も一般的に用いられるギャップスコアリング系である。高いギャップペナルティーは、当然のことながら、より少ないギャップを有する最適なアラインメントをもたらす。ほとんどのアラインメントプログラムは、ギャップペナルティーを変更することが可能である。しかし、このようなソフトウェアを配列の比較に用いる場合は、デフォルトの値を用いることが好ましい。
したがって、最大の相同性%の計算には、第1に、ギャップペナルティーを考慮して、最適なアラインメントをもたらすことが必要である。このようなアラインメントを実施するための、適切なコンピュータプログラムは、Vector NTI Advance(商標)11(Invitrogen Corp.社製)である。配列の比較を行い得る他のソフトウェアの例には、限定はしないが、BLASTパッケージ(Ausubel et al 1999 Short Protocols in Molecular Biology, 4th Ed - Chapter 18を参照されたい)、及びFASTA(Altschul et al 1990 J. Mol. Biol. 403-410)が含まれる。BLAST及びFASTAは共に、オフライン及びオンラインでの検索に利用可能である(Ausubel et al 1999, pages 7-58 to 7-60を参照されたい)。しかし、いくつかの適用では、Vector NTI Advance(商標)11プログラムを用いることが好ましい。BLAST 2配列と呼ばれる新たなツールもまた、タンパク質配列及びヌクレオチド配列を比較するために利用可能である(FEMS Microbiol Lett 1999 174(2): 247-50、及びFEMS Microbiol Lett 1999 177(1): 187-8を参照されたい)。
最終的な相同性%は、同一性に関して測定することができるが、アラインメントプロセス自体は、典型的には、全か無かの対比較に基づくものではない。その代わり、化学的類似性又は進化距離に基づいてスコアを各ペアワイズ比較に割り当てる、スケーリングされた類似性スコアのマトリクスが、通常用いられる。一般的に用いられるこのようなマトリクスの例は、プログラムのBLASTパッケージソフトのデフォルトのマトリクスである、BLOSUM62マトリクスである。Vector NTIプログラムは通常、公開されているデフォルト値、又は提供されている場合には特別な記号比較表を用いる(さらなる詳細については、ユーザマニュアルを参照されたい)。いくつかの適用では、Vector NTI Advance(商標)11パッケージにデフォルトの値を用いることが好ましい。
或いは、相同性パーセンテージは、CLUSTAL(Higgins DG & Sharp PM (1988), Gene 73(1), 237-244)に類似したアルゴリズムに基づいて、Vector NTI Advance(商標)11(Invitrogen Corp.社製)において複数のアラインメント特徴を用いて計算することができる。
ソフトウェアが最適なアラインメントを生じさせると、相同性%、好ましくは配列同一性%を計算することが可能である。ソフトウェアは、典型的には、配列比較の一部としてこれを行い、数値的な結果を生じさせる。
配列同一性を決定する場合にギャップペナルティーを用いる場合、好ましくは、ペアワイズアランメントに、プログラムのデフォルトのパラメータを用いる。例えば、以下のパラメータが、BLAST2でのペアワイズアラインメントのための現在のデフォルトのパラメータである。
Figure 0005752675
1つの実施形態において、好ましくは、ヌクレオチド配列及び/又はアミノ酸配列についての配列同一性は、上記に定義したスコアリングパラメータのセットを用いて、BLAST2(blastn)を用いて決定することができる。
本発明の目的では、同一性の程度は、同一である配列エレメントの数に基づく。アミノ酸配列に対する、本発明に従った同一性の程度は、Vector NTI Advance(商標)11(Invitrogen Corp.社製)などの、当技術分野において知られているコンピュータプログラムによって適切に決定することができる。ペアワイズアラインメントでは、用いられるスコアリングパラメータは、好ましくは、11のギャップ存在ペナルティー及び1のギャップ伸長ペナルティーを有するBLOSUM62である。
適切には、ヌクレオチド配列に関する同一性の程度は、少なくとも20個の連続するヌクレオチドにわたり、好ましくは少なくとも30個の連続するヌクレオチドにわたり、好ましくは少なくとも40個の連続するヌクレオチドにわたり、好ましくは少なくとも50個の連続するヌクレオチドにわたり、好ましくは少なくとも60個の連続するヌクレオチドにわたり、好ましくは少なくとも100個の連続するヌクレオチドにわたり決定される。
適切には、ヌクレオチド配列に関する同一性の程度は、配列全体にわたり決定することができる。
配列はまた、サイレントな変化をもたらし、機能的に同等な物質を生じさせる、アミノ酸残基の欠失、挿入、又は置換を有し得る。意図的なアミノ酸の置換は、物質の二次的な結合活性が維持される限りにおいて、残基の極性、電荷、溶解度、疎水性、親水性、及び/又は両親媒性の性質における類似性に基づいて行うことができる。例えば、負に帯電したアミノ酸には、アスパラギン酸及びグルタミン酸が含まれ、正に帯電したアミノ酸には、リジン及びアルギニンが含まれ、類似の親水性値を有する帯電していない極性頭部基を有するアミノ酸には、ロイシン、イソロイシン、バリン、グリシン、アラニン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、フェニルアラニン、及びチロシンが含まれる。
保存的な置換は、例えば以下の表に従って生じ得る。第2欄の同一のブロックにおける、好ましくは第3欄の同一の列におけるアミノ酸が、互いに置換され得る。
Figure 0005752675
本発明はまた、生じ得る相同な置換(置換及び置換除去は共に、本明細書において、既存のアミノ酸残基を別の残基と交換することを意味するために用いられる)、すなわち、塩基性には塩基性、酸性には酸性、極性には極性などの、同種置換も包含する。非相同な置換、すなわち、1つのクラスの残基から別の残基への置換、或いは、オルニチン(以下、Zと呼ぶ)、ジアミノ酪酸オルニチン(以下、Bと呼ぶ)、ノルロイシンオルニチン(以下、Oと呼ぶ)、ピリイルアラニン、チエニルアラニン、ナフチルアラニン、及びフェニルグリシンなどの、非天然アミノ酸の含有も伴う置換も生じ得る。
置換除去はまた、非天然アミノ酸によってもなされ得る。
バリアントアミノ酸配列には、グリシン残基又はβ−アラニン残基などのアミノ酸スペーサーに加え、メチル基、エチル基、又はプロピル基などのアルキル基を含む、配列のあらゆる2つのアミノ酸残基の間に挿入され得る適切なスペーサー基が含まれ得る。ペプトイド形態の1又は2以上のアミノ酸残基の存在を伴う、変形のさらなる形態は、当業者に良く理解されよう。誤解を避けるために、「ペプトイド形態」は、α炭素置換基が残基のα炭素ではなく窒素原子上にある、バリアントアミノ酸残基を言うために用いられる。ペプトイド形態のペプチドを調製するためのプロセスは、当技術分野、例えば、Simon RJ et al., PNAS (1992) 89(20), 9367-9371、及びHorwell DC, Trends Biotechnol. (1995) 13(4), 132-134において知られている。
本発明において用いるためのヌクレオチド配列、又は本明細書において定義される特定の特性をするポリペプチドをコードするヌクレオチド配列には、合成ヌクレオチド又は修飾ヌクレオチドが含まれ得る。オリゴヌクレオチドに対する、多くの異なるタイプの修飾が、当技術分野において知られている。これらには、メチルホスホン酸及びホスホロチオエート骨格、並びに/又は分子の3’及び/若しくは5’末端でのアクリジン鎖若しくはポリリジン鎖の付加が含まれる。本発明の目的では、本明細書において記載されるヌクレオチド配列は、当技術分野において利用可能なあらゆる方法によって修飾することができることを理解されたい。このような修飾は、ヌクレオチド配列のインボでの活性又は寿命を増強させるために行うことができる。
本発明はまた、本明細書において論じられる配列に対して相補的なヌクレオチド配列、又はそのあらゆる誘導体、断片、若しくは誘導体の使用も包含する。配列が、その断片に相補的である場合、その配列は、他の生物などにおける類似のコード配列を同定するためのプローブとして用いることができる。
本発明の配列に100%相同ではないが本発明の範囲内にあるポリヌクレオチドは、多くの手段で得ることができる。本明細書において記載される配列の他のバリアントは、例えば、広範な個体、例えば、異なる集団に由来する個体から作製されるDNAライブラリーを探査することによって得ることができる。さらに、他のウイルス性/細菌性、又は細胞性のホモログ、特に哺乳動物細胞(例えば、ラット、マウス、ウシ、及び霊長類の細胞)において見られる細胞性のホモログを得ることができ、このようなホモログ及びその断片は通常、本明細書における配列表において示される配列に選択的にハイブリダイズすることができる。このような配列は、他の動物種から作製されるcDNAライブラリー又は他の動物種に由来するゲノムDNAライブラリーを探査することによって、及び中度から高いストリンジェンシーの条件下で、添付の配列表の配列のいずれか1つの全て又は一部を包含するプローブを用いてこのようなライブラリーを探査することによって、得ることができる。類似の考慮が、本発明のポリペプチド配列又はヌクレオチド配列の種ホモログ及び対立遺伝子バリアントの取得に当てはまる。
バリアント及び株/種ホモログはまた、本発明の配列内の保存されたアミノ酸配列をコードするバリアント及びホモログ内の配列を標的化するように設計されたプライマーを用いる縮重PCRを用いて得ることができる。保存された配列は、例えば、いくつかのバリアント/ホモログのアミノ酸配列をアラインすることによって予測することができる。配列のアラインメントは、当技術分野において知られているコンピュータソフトウェアを用いて行うことができる。例えば、GCG Wisconsin PileUpプログラムが広く用いられている。
縮重PCRにおいて用いられるプライマーは、1又は2以上の縮重位置を含有し、既知の配列に対する単一の配列プライマーを用いる配列のクローニングに用いられるものよりも低いストリンジェンシー条件で用いられる。
或いは、このようなポリヌクレオチドは、特徴付けされた配列の部位特異的突然変異生成によって得ることができる。これは、例えば、ポリヌクレオチド配列を発現させようとしている特定の宿主細胞に対してコドン選択性を最適化するために、サイレントなコドン配列の変化が必要である場合に、有用であり得る。制限ポリペプチド認識部位を導入するため、又はポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドの特性若しくは機能を改変するためには、他の配列の変化が望ましい場合がある。
本発明のポリヌクレオチド(ヌクレオチド配列)は、プライマー、例えば、PCRプライマー、別の増幅反応のためのプライマー、プローブ、例えば、放射性若しくは非放射性標識を用いる従来の手段によって顕示標識で標識されたプローブを生産するために用いることができるか、又は、ポリヌクレオチドをベクター内にクローニングすることができる。このようなプライマー、プローブ、及び他の断片は、少なくとも15ヌクレオチド長、好ましくは少なくとも20クレオチド長、例えば、少なくとも25、30、又は40ヌクレオチド長であり、また、本明細書において用いられる本発明のポリヌクレオチドという用語によって包含される。
本発明に従ったDNAポリヌクレオチドなどのポリヌクレオチド及びプローブは、組換えによって、合成によって、又は当業者が利用可能なあらゆる手段によって生産することができる。それらはまた、標準的な技術によってクローニングすることができる。
通常、プライマーは、1ヌクレオチドずつ所望の核酸配列を段階的に製造することを伴う合成手段によって生産される。自動化された技術を用いる、これを達成するための技術は、当技術分野において容易に利用可能である。
より長いポリヌクレオチドは、通常、例えばPCR(ポリメラーゼ連鎖反応)クローニング技術を用いる、組換え手段を用いて生産される。これは、クローニングしたい脂質標的化配列の一領域に隣接するプライマー対(例えば、約15〜30ヌクレオチドのもの)を作製し、プライマーを動物細胞又はヒト細胞から得られたmRNA又はcDNAと接触させ、所望の領域の増幅をもたらす条件下でポリメラーゼ連鎖反応を行い、増幅された断片を単離し(例えば、アガロースゲル上で反応混合物を精製することにより)、そして増幅されたDNAを回収することを伴う。プライマーは、適切な制限酵素認識部位を含有するように設計することができ、その結果、増幅されたDNAは、適切なクローニングベクター内にクローニングされ得る。
ハイブリダイゼーション
本発明はまた、本発明の配列に相補的な配列又は本発明の配列若しくはそれに相補的な配列にハイブリダイズし得る配列の使用を包含する。
本明細書において用いられる「ハイブリダイゼーション」という用語には、「塩基対合を介して核酸の鎖を相補鎖と結びつけるプロセス」及びポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術において実施される増幅のプロセスが含まれる。
本発明はまた、本明細書において論じられる対象配列に相補的な配列、又はそのあらゆる誘導体、断片、若しくは誘導体にハイブリダイズし得るヌクレオチド配列の使用を包含する。
本発明はまた、本明細書において論じられるヌクレオチド配列にハイブリダイズし得る配列に相補的な配列を包含する。
ハイブリダイゼーション条件は、Berger and Kimmel (1987, Guide to Molecular Cloning Techniques, Methods in Enzymology, Vol. 152, Academic Press, San Diego CA)において教示されているような、ヌクレオチド結合複合体の融解温度(Tm)に基づくものであり、以下に説明するような定義された「ストリンジェンシー」をもたらす。
最大のストリンジェンシーは、典型的には、約Tm−5℃(プローブのTmの5℃下)で生じ、高いストリンジェンシーはTmの約5℃〜10℃下で生じ、中度のストリンジェンシーは約10℃〜20℃下で生じ、低いストリンジェンシーはTmの約20〜25℃下で生じる。当業者には理解されるように、最大のストリンジェンシーでのハイブリダイゼーションは、同一なヌクレオチド配列を同定又は検出するために用いることができ、一方、中度(又は低い)ストリンジェンシーでのハイブリダイゼーションは、類似の又は関連するポリヌクレオチド配列を同定又は検出するために用いることができる。
好ましくは、本発明は、本明細書において定義される特定の特性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に高いストリンジェンシー条件下又は中度のストリンジェンシー条件下でハイブリダイズし得る配列に相補的な配列の使用を包含する。
より好ましくは、本発明は、本明細書において定義される特定の特性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に高いストリンジェンシー条件(例えば、65℃及び0.1×SSC{1×SSC=0.15MのNaCl、0.015Mのクエン酸Na、pH7.0})下でハイブリダイズし得る配列に相補的な配列の使用を包含する。
本発明はまた、本明細書において論じられるヌクレオチド配列にハイブリダイズし得るヌクレオチド配列(本明細書において論じられるものの相補的配列を含む)の使用に関する。
本発明はまた、本明細書において論じられるヌクレオチド配列にハイブリダイズし得る配列に相補的なヌクレオチド配列(本明細書において論じられるものの相補的配列を含む)の使用に関する。
また、本発明の範囲には、中度から最大のストリンジェンシー条件下で本明細書において論じられるヌクレオチド配列にハイブリダイズし得るポリヌクレオチド配列の使用が含まれる。
好ましい態様において、本発明は、ストリンジェントな条件(例えば、50℃及び0.2×SSC)下で本明細書において論じられるヌクレオチド配列又はその相補配列にハイブリダイズし得るヌクレオチド配列の使用を網羅する。
より好ましい態様において、本発明は、高いストリンジェンシー条件(例えば、65℃及び0.1×SSC)下で本明細書において論じられるヌクレオチド配列又はその相補配列にハイブリダイズし得るヌクレオチド配列の使用を網羅する。
ポリペプチドの発現
本発明において用いるための、又は本明細書において定義される特定の特性を有するポリペプチドをコードするためのヌクレオチド配列を、組換え複製ベクター内に組み込むことができる。ベクターは、適合する宿主細胞内で、及び/又は前記宿主細胞から、ヌクレオチド配列をポリペプチド形態で複製及び発現させるために用いることができる。発現は、プロモーター/エンハンサー及び他の発現調節シグナルを含む制御配列を用いて制御することができる。原核細胞のプロモーター及び真核細胞において機能的なプロモーターを用いることができる。組織特異的又は刺激特異的なプロモーターを用いることができる。上記の2以上の異なるプロモーターの配列エレメントを包含するキメラプロモーターもまた用いることができる。
ヌクレオチド配列の発現によって宿主組換え細胞により生産されたポリペプチドは、用いられる配列及び/若しくはベクターに応じて、分泌され得るか、又は細胞内に含有され得る。コード配列は、物質をコードする配列の、特定の原核細胞膜又は真核細胞膜を介する分泌を指示する、シグナル配列を用いて設計することができる。
構築物
「コンジュゲート」、「カセット」、及び「ハイブリッド」などの用語と同義である、「構築物」という用語には、プロモーターに直接的又は間接的に付着した、本発明に従った使用のための、本明細書において定義される特定の特性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列が含まれる。間接的な付着の例は、プロモーターと本発明のヌクレオチド配列との間に介在する、Sh1−イントロン又はADHイントロンなどのイントロン配列などの、適切なスペーサー基の提供である。同一のことが、直接的又は間接的な付着を含む、本発明に関する「融合された」という用語にも当てはまる。いくつかのケースにおいて、この用語は、ヌクレオチド配列が、野生型の遺伝子プロモーターに通常関連するタンパク質をコードし、そして前記ヌクレオチド配列と遺伝子プロモーターとが共にその天然の環境にある場合には、前記ヌクレオチド配列の天然の組合せは網羅しない。
構築物は、遺伝子構築物の選択を可能にするマーカーをさらに含有し得るか又は発現し得る。
いくつかの適用では、好ましくは、構築物は、本発明の少なくとも1つのヌクレオチド配列、又はプロモーターに機能可能に連結した、本明細書において定義される特定の特性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を包含する。
生物
本発明に関連する「生物」という用語には、本発明に従ったヌクレオチド配列、若しくは本明細書において定義される特定の特性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、及び/又はそれから得られる生成物を包含し得る、あらゆる生物が含まれる。
本発明に関連する「トランスジェニック生物」という用語には、本明細書において定義される特定の特性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、及び/若しくはそれから得られる生成物を包含するあらゆる生物が含まれ、且つ/又は、プロモーターは、生物内における、本明細書において定義される特定の特性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現を可能にし得る。好ましくは、ヌクレオチド配列は、生物のゲノム内に組み込まれている。
「トランスジェニック生物」という用語は、天然のヌクレオチドコード配列が、自らの天然の環境にある、前記コード配列の天然のプロモーターの制御下にある場合、自らの天然の環境にある前記コード配列は網羅しない。
したがって、本発明のトランスジェニック生物には、本明細書において定義される特定の特性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、本明細書において定義される構築物、本明細書において定義されるベクター、本明細書において定義されるプラスミド、本明細書において定義される細胞、又はその生成物の、いずれか1つ、又はその組合せを包含する生物が含まれる。例えば、トランスジェニック生物はまた、天然の脂質アシルトランスフェラーゼをコードする配列に関連しないプロモーターの制御下にある、本明細書において定義される特定の特性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を包含し得る。
宿主細胞
脂質アシルトランスフェラーゼは、宿主生物におけるヌクレオチド配列の発現によって生産することができ、宿主細胞は、原核生物又は真核生物であり得る。
本発明の1つの実施形態において、本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼは、宿主細胞、例えば細菌細胞、例えばバチルス属種、例えばバチルス・リケニフォルミス宿主細胞において発現する(参照することによって本明細書に組み込まれる、国際公開第2008/090395号パンフレットにおいて教示されている)。
別の宿主細胞は、例えば、真菌、酵母、又は植物であり得る。
宿主細胞/生物の形質転換
宿主生物は、原核生物又は真核生物であり得る。
適切な原核宿主の例には、大腸菌及びバチルス・リケニフォルミスなどの細菌が含まれ、好ましくはバチルス・リケニフォルミスである。脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列でのバチルス・リケニフォルミスの形質転換は、参照することによって本明細書に組み込まれる、国際公開第2008/090395号パンフレットにおいて教示されている。
他の原核宿主の形質転換についての教示は、当技術分野において多く文献に記載されており、例えば、Sambrook et al (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd edition, 1989, Cold Spring Harbor Laboratory Press)を参照されたい。原核宿主が用いられる場合、ヌクレオチド配列は、形質転換の前に、イントロンの除去などによって、適切に修飾される必要があり得る。
別の実施形態において、トランスジェニック生物は、酵母であり得る。
糸状菌細胞を、プロトプラストを形成し、プロトプラストを形質転換し、その後、既知の様式で細胞壁を再生することを伴うプロセスなどの、当技術分野において知られている様々な方法を用いて形質転換することができる。宿主微生物としてのアスペルギルスの使用は、欧州特許第0238023号明細書において記載されている。
別の宿主生物は、植物であり得る。植物を形質転換するために用いられる一般的な技術の概説は、Potrykus(Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol [1991] 42:205-225)及びChristou(Agro-Food-Industry Hi-Tech March/April 1994 17-27)による記事で見ることができる。植物の形質転換についてのさらなる教示は、欧州特許公開第0449375号公報において見ることができる。
以下、以下の図面及び実施例を参照して本発明を説明するが、これは例示にすぎない。
Asn80Asp(特に、アミノ酸80は成熟配列内にある)の突然変異を有する突然変異体エロモナス・サルモニシダの成熟脂質アシルトランスフェラーゼ(GCAT)のアミノ酸配列を示す図である(配列番号16)。 エロモナス・ハイドロフィラ(ATCC#7965)の脂質アシルトランスフェラーゼのアミノ酸配列を示す図である(配列番号1)。 データベースバージョン6のpfam00657コンセンサス配列を示す図である(配列番号2)。 生物エロモナス・ハイドロフィラから得られたアミノ酸配列(配列番号3)(P10480、GI:121051)を示す図である。 生物エロモナス・サルモニシダから得られたアミノ酸配列(配列番号4)(AAG098404、GI:9964017)を示す図である。 生物ストレプトミセス・セリカラーA3(2)から得られたアミノ酸配列(配列番号5)(Genbank受託番号NP_631558)を示す図である。 生物ストレプトミセス・セリカラーA3(2)から得られたアミノ酸配列(配列番号6)(Genbank受託番号:CAC42140)を示す図である。 生物サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)から得られたアミノ酸配列(配列番号7)(Genbank受託番号P41734)を示す図である。 生物ラルストニアから得られたアミノ酸配列(配列番号8)(Genbank受託番号:AL646052)を示す図である。 配列番号9を示す図である。Scoe1 NCBIタンパク質受託コードCAB39707.1 GI:4539178の保存された仮想タンパク質[ストレプトミセス・セリカラーA3(2)]。 配列番号10として示されるアミノ酸を示す図である。Scoe2 NCBIタンパク質受託コードCAC01477.1 GI:9716139の保存された仮想タンパク質[ストレプトミセス・セリカラーA3(2)]。 アミノ酸(配列番号11)を示す図である。Scoe3 NCBIタンパク質受託コードCAB88833.1 GI:7635996の推定分泌タンパク質[ストレプトミセス・セリカラーA3(2)]。 アミノ酸(配列番号12)を示す図である。Scoe4 NCBIタンパク質受託コードCAB89450.1 GI:7672261の推定分泌タンパク質[ストレプトミセス・セリカラーA3(2)]。 アミノ酸(配列番号13)を示す図である。Scoe5 NCBIタンパク質受託コードCAB62724.1 GI:6562793の推定リポタンパク質[ストレプトミセス・セリカラーA3(2)]。 アミノ酸(配列番号14)を示す図である。Srim1 NCBIタンパク質受託コードAAK84028.1 GI:15082088のGDSL−リパーゼ[ストレプトミセス・リモーサス]。 エロモナス・サルモニシダ亜種サルモニシダ(Aeromonas salmonicida subsp. Salmonicida)(ATCC#14174)の脂質アシルトランスフェラーゼのアミノ酸配列(配列番号15)を示す図である。 配列番号19を示す図である。Scoe1 NCBIタンパク質受託コードCAB39707.1 GI:4539178の保存された仮想タンパク質[ストレプトミセス・セリカラーA3(2)]。 エロモナス・ハイドロフィラの脂質アシルトランスフェラーゼ遺伝子の突然変異生成に用いられる融合構築物のアミノ酸配列(配列番号25)を示す図である。下線を引いたアミノ酸はキシラナーゼシグナルペプチドである。 ストレプトミセスの脂質アシルトランスフェラーゼ酵素のポリペプチド配列を示す図である(配列番号26)。 サーモビフィダの脂質アシルトランスフェラーゼ酵素のポリペプチド配列を示す図である(配列番号27)。 サーモビフィダの脂質アシルトランスフェラーゼ酵素のポリペプチド配列を示す図である(配列番号28)。 コリネバクテリウム・エフィシエンスGDSxの脂質アシルトランスフェラーゼ酵素の300個のアミノ酸のポリペプチドを示す図である(配列番号29)。 ノボスフィンゴビウム・アロマチシボラン(Novosphingobium aromaticivorans)GDSxの脂質アシルトランスフェラーゼ酵素の284個のアミノ酸のポリペプチドを示す図である(配列番号30)。 ストレプトミセス・セリカラーGDSxの脂質アシルトランスフェラーゼ酵素の269個のアミノ酸のポリペプチドを示す図である(配列番号31)。 ストレプトミセス・アベルミティリス\GDSxの脂質アシルトランスフェラーゼ酵素の269個のアミノ酸のポリペプチドを示す図である(配列番号32)。 ストレプトミセスの脂質アシルトランスフェラーゼ酵素のポリペプチドを示す図である(配列番号33)。 生物エロモナス・ハイドロフィラから得られたアミノ酸配列(配列番号34)(P10480、GI:121051)(特に、これは成熟配列である)を示す図である。 突然変異体生物エロモナス・サルモニシダ成熟脂質アシルトランスフェラーゼ(GCAT)のアミノ酸配列(配列番号35)(特に、これは成熟配列である)を示す図である。 ストレプトミセス・サーモサッカリのヌクレオチド配列(配列番号36)を示す図である。 ストレプトミセス・サーモサッカリのアミノ酸配列(配列番号37)を示す図である。 サーモビフィダ・フスカ/GDSxの548個のアミノ酸のアミノ酸配列(配列番号38)を示す図である。 サーモビフィダ・フスカのヌクレオチド配列(配列番号39)を示す図である。 サーモビフィダ・フスカ/GDSxのアミノ酸配列(配列番号40)を示す図である。 コリネバクテリウム・エフィシエンス/GDSxの300個のアミノ酸のアミノ酸配列(配列番号41)を示す図である。 コリネバクテリウム・エフィシエンスのヌクレオチド配列(配列番号42)を示す図である。 ストレプトミセス・セリカラー/GDSxの268個のアミノ酸のアミノ酸配列(配列番号43)を示す図である。 ストレプトミセス・セリカラーのヌクレオチド配列(配列番号44)を示す図である。 ストレプトミセス・アベルミティリスのアミノ酸配列(配列番号45)を示す図である。 ストレプトミセス・アベルミティリスのヌクレオチド配列(配列番号46)を示す図である。 サーモビフィダ・フスカ/GDSxのアミノ酸配列(配列番号47)を示す図である。 サーモビフィダ・フスカ/GDSxのヌクレオチド配列(配列番号48)を示す図である。 L131とストレプトミセス・アベルミティリス及びサーモビフィダ・フスカのホモログとのアラインメントを示す図であり、これは、GDSxモチーフ(L131及びストレプトミセス・アベルミティリス及びサーモビフィダ・フスカにおけるGDSY)、GGNDA又はGGNDLのいずれかであるGANDYボックス、及びHPTブロック(保存された触媒性ヒスチジンであると考えられる)の保存を説明する。これらの3つの保存されたブロックが強調されている。 カンジダ・パラシローシスの脂質アシルトランスフェラーゼのアミノ酸配列である配列番号17を示す図である。 カンジダ・パラシローシスの脂質アシルトランスフェラーゼのアミノ酸配列である配列番号18を示す図である。 シグナル配列(preLAT−1〜87位)を含む、エロモナス・サルモニシダのヌクレオチド配列(配列番号49)を示す図である。 生物エロモナス・ハイドロフィラから得られた、本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列(配列番号50)を示す図である。 生物エロモナス・サルモニシダから得られた、本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列(配列番号51)を示す図である。 生物ストレプトミセス・セリカラーA3(2)から得られた、本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列(配列番号52)(Genbank受託番号NC_003888.1:8327480..8328367)を示す図である。 生物ストレプトミセス・セリカラーA3(2)から得られた、本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列(配列番号53)(Genbank受託番号AL939131.1:265480..266367)を示す図である。 生物サッカロミセス・セレビシエから得られた、本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列(配列番号54)(Genbank受託番号Z75034)を示す図である。 生物ラルストニアから得られた、本発明に従った脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列(配列番号55)を示す図である。 NCBIタンパク質受託コードCAB39707.1 GI:4539178の保存された仮想タンパク質[ストレプトミセス・セリカラーA3(2)]をコードする、配列番号56として示されるヌクレオチド配列を示す図である。 Scoe2 NCBIタンパク質受託コードCAC01477.1 GI:9716139の保存された仮想タンパク質[ストレプトミセス・セリカラーA3(2)]をコードする、配列番号57として示されるヌクレオチド配列を示す図である。 Scoe3 NCBIタンパク質受託コードCAB88833.1 GI:7635996の推定分泌タンパク質[ストレプトミセス・セリカラーA3(2)]をコードする、配列番号58として示されるヌクレオチド配列を示す図である。 Scoe4 NCBIタンパク質受託コードCAB89450.1 GI:7672261の推定分泌タンパク質[ストレプトミセス・セリカラーA3(2)]をコードする、配列番号59として示されるヌクレオチド配列を示す図である。 Scoe5 NCBIタンパク質受託コードCAB62724.1 GI:6562793の推定リポタンパク質[ストレプトミセス・セリカラーA3(2)]をコードする、配列番号60として示されるヌクレオチド配列を示す図である。 Srim1 NCBIタンパク質受託コードAAK84028.1 GI:15082088のGDSL−リパーゼ[ストレプトミセス・リモーサス]をコードする、配列番号61として示されるヌクレオチド配列を示す図である。 エロモナス・ハイドロフィラ(ATCC#7965)の脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列(配列番号62)を示す図である。 エロモナス・サルモニシダ亜種サルモニシダ(ATCC#14174)の脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列(配列番号63)を示す図である。 キシラナーゼシグナルペプチドを含むエロモナス・ハイドロフィラの酵素をコードするヌクレオチド配列(配列番号24)を示す図である。 Asn80Asp(特に、アミノ酸80は成熟配列である)の突然変異を有し、且つ翻訳後修飾を受けた後の、突然変異体エロモナス・サルモニシダ成熟脂質アシルトランスフェラーゼ(GCAT)のアミノ酸配列(配列番号68)を示す図であり、配列番号68のアミノ酸残基235及び236は、翻訳後修飾の後に共有結合していない。形成される2つのペプチドは、1又は2以上のS−S架橋によって結びついている。配列番号68におけるアミノ酸236は、本明細書において示される配列番号16のアミノ酸残基番号274に対応する。 ステロールガム相の反応生成物のTLC分析を示す図である。 エロモナス・サルモニシダの脂質アシルトランスフェラーゼをコードするヌクレオチド配列(配列番号69)を示す図である。 配列番号16として本明細書において示されるAsn80Asp(特に、アミノ酸80は成熟配列である)の突然変異を有し、且つ配列番号70として翻訳後修飾を受けた後の突然変異体エロモナス・サルモニシダ成熟脂質アシルトランスフェラーゼ(GCAT)のアミノ酸配列を示す図であり、配列番号70のアミノ酸残基235及び236は、翻訳後修飾の後に共有結合しておらず、形成される2つのペプチドは、1又は2以上のS−S架橋によって結びついており、配列番号70におけるアミノ酸236は、本明細書において示される配列番号16のアミノ酸残基番号275に対応する。 配列番号16として本明細書において示されるAsn80Asp(特に、アミノ酸80は成熟配列である)の突然変異を有し、且つ配列番号71として翻訳後修飾を受けた後の突然変異体エロモナス・サルモニシダ成熟脂質アシルトランスフェラーゼ(GCAT)のアミノ酸配列を示す図であり、配列番号71のアミノ酸残基235及び236は、翻訳後修飾の後に共有結合しておらず、形成される2つのペプチドは、1又は2以上のS−S架橋によって結びついており、配列番号71におけるアミノ酸236は、本明細書において示される配列番号16のアミノ酸残基番号276に対応する。 配列番号16として本明細書において示されるAsn80Asp(特に、アミノ酸80は成熟配列である)の突然変異を有し、且つ配列番号72として翻訳後修飾を受けた後の突然変異体エロモナス・サルモニシダ成熟脂質アシルトランスフェラーゼ(GCAT)のアミノ酸配列を示す図であり、配列番号72のアミノ酸残基235及び236は、翻訳後修飾の後に共有結合しておらず、形成される2つのペプチドは、1又は2以上のS−S架橋によって結びついており、配列番号72におけるアミノ酸236は、本明細書において示される配列番号16のアミノ酸残基番号277に対応する。 活性部位にグリセロールを有する、1IVN.PDB結晶構造のリボン状の描写を示す図である。この図は、Deep View Swiss-PDBビューアーを用いて作製した。 活性部位にグリセロールを有する、Deep View Swiss-PDBビューアーを用いた、1IVN.PDB結晶構造の側面図を示す図であり、活性部位のグリセロールから10Å以内の残基は黒く色付けされている。 活性部位にグリセロールを有する、Deep View Swiss-PDBビューアーを用いた、1IVN.PDB結晶構造の上面図を示す図であり、活性部位のグリセロールから10Å以内の残基は黒く色付けされている。 アラインメント1を示す図である。 アラインメント2を示す図である。 P10480に対する1IVNのアラインメントを示す図であり(P10480は、エロモナス・ハイドロフィラ酵素についてのデータベース配列である)、このアラインメントは、PFAMデータベースから得、モデル構築プロセスにおいて用いた。 P10480に対する1IVNのアラインメントを示す図であり(P10480は、エロモナス・ハイドロフィラ酵素についてのデータベース配列である)、このアラインメントは、PFAMデータベースから得、モデル構築プロセスにおいて用いた。 P10480がエロモナス・ハイドロフィラについてのデータベース配列である、アラインメントを示す図である。この配列は、モデル構築及び部位選択に用いられる(完全なタンパク質(配列番号25)が描写されており、成熟タンパク質(配列番号34に同等)が残基19で開始することに留意されたい。A.salはエロモナス・サルモニシダ(配列番号4)GDSXリパーゼであり、A.hydはエロモナス・ハイドロフィラ(配列番号34)GDSXリパーゼであり、コンセンサス配列は、列挙される配列間で異なる位置でを含有する)。
フィトステロールエステル及びフィトスタノールエステルは、産業においていくつかの用途があり、これには、コレステロールを低下させる効果を有する機能的成分としての食品産業における用途が含まれる。
化学触媒によるフィトステロールエステル及びフィトスタノールエステルの合成は、有機溶媒を用いて行われることが多く且つ形成されたエステルを単離するいくつかの精製ステップを必要とすることが多い場合、非常に複雑である。
本発明者らは、脂質アシルトランスフェラーゼを、フィトステロールからのフィトステロールエステルの合成及びフィトスタノールからフィトスタノールエステルの合成のための酵素触媒として用いることができることを見出した。
脂質供与体は、リン脂質組成物である。適切には、リン脂質組成物は、水による大豆油の脱ガムから得られるガム相であり得る。好ましくは、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルは、反応組成物又は反応混合物から単離又は精製され、単離されたフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルとして用いられる。しかし、特に、反応組成物又は反応混合物は、有害な構成物(有機溶媒など)を典型的には包含しておらず、したがって、フィトステロールエステル又はフィトスタノールエステルの複雑な精製及び/単離の必要性が避けられ得る。
材料及び方法:
− KLM3’−グリセロリン脂質コレステロールアシルトランスフェラーゼ(FoodPro LysoMax Oil)(KTP08015)−活性1300LATU/g(Danisco A/S社から入手可能)
− ブラジル産の大豆(オルフスのSolae社からSYPと呼ばれる)の水による脱ガムから得られるガム相
− 乾燥ガム相、回転蒸発器で乾燥させたSYP
− フィトステロール−独国のHenkel社のGenerol 122 N
HPLC分析
フィトステロール及びフィトステロールエステルの試料を、HPTLCを用いて分析した。
アプリケーター:自動TLCサンプラー4、CAMAG
HPTLCプレート:20×10cm、Merck社番号1.05641。使用する前に、160℃で10分間活性化する。
適用:
ガムとフィトステロールとの0.2gの反応混合物を、3mlの3:2のヘキサン:イソプロパノール内に溶解した。
0.3又は0.5又は1μlの試料をHPTLCプレートにアプライした。
0.1%オレイン酸、0.1%コレステロール、及び0.1%コレステロールエステルを含有する標準溶液(17番)をアプライし(0.1、0.3、0.5、0.8、及び1.5μl)、反応混合物内のフィトステロール及びフィトステロールエステルを計算するために用いた。
TLCアプリケーター
ランニングバッファー5番:70:30:1のP−エーテル:メチルTertブチルケトン:酢酸
溶出:プレートを、Camag社製のAutomatic Developing Chamber ADC2を用いて7cm溶出した。
展開:
プレートを、Camag社製のTLC Plate Heater IIIで、160℃で6分間にわたり乾燥させ、冷却し、16%HPO内の6%酢酸銅内に浸した。160℃で10分間さらに乾燥し、直接的に評価した。
TLCプレート上の構成要素の密度を、Camag社製のTLC Scanner 3によって分析した。
実験:
フィトステロールエステルの酵素的合成を、表1に示す分量で行った。
表1 ステロールエステルを合成するための分量
Figure 0005752675
ガム相及びGenerol 122Nのそれぞれを共に混合した。試料1において、フィトステロールのほとんどは溶解した。試料2において、フィトステロールは部分的に可溶化しただけであった。酵素(及び、添加する場合には水)を添加し、試料を55℃でインキュベートし、試料を1日後及び4日後に採取した。4日後、試料1は、フィトステロールを含まない均質な液体であった。試料2もまたほぼ均質であったが、液体ではなかった。
試料1の反応混合物内の全水分含有量は、約2.2%W/Wの水であり、試料2の反応混合物内の全水分含有量は、約28.5%W/Wの水であった。
試料をTLCによって分析し、フィトステロールの変換を計算し、その結果を表2及び図62に示す。
表2 反応時間に応じたエステル化されたフィトステロールの%
Figure 0005752675
図62は、フィトステロールのガム相の反応生成物のTLC分析を示す。
表2の結果は、脂質アシルトランスフェラーゼ(例えば、KLM3’)が、両試料において、フィトステロールからフィトステロールエステルへの非常に高い変換をもたらすことを裏付けるものである。90%を超える変換が試料1において観察され、生成物は、全てのステロールエステルが可溶化された均質な液体生成物となる。フィトステロールからフィトステロールエステルへの良好な変換はまた、試料2においても観察された。
酵素投与量の適切な調節によって、さらに高い変換及び短いインキュベート時間とすることが可能である。
ステロールエステルは、あらゆる従来の単離又は精製方法を用いて単離又は精製することができる。その後、ステロールエステルは、当技術分野において知られている食品組成物若しくは食料品又はパーソナルケア製品において用いることができる。
いくつかの実施形態において、100℃への熱処理を用いて酵素を不活化することができ、ステロールエステルリン脂質試料を、ステロールの強化のために、食品用途又はパーソナルケア製品において直接的に用いることができる(例えば、単離又は精製を全く伴わずに)。
結論:
実験によって、脂質アシルトランスフェラーゼによって触媒される酵素反応によって、フィトステロール及びリン脂質組成物(例えば、水による油の脱ガムから得られるガム相)からフィトステロールエステルを生産することが可能であることが示された。フィトステロールからフィトステロールエステルへの90%を超える変換が可能である。
Figure 0005752675
水による脱ガムから得られるガム相を55℃まで加熱する。樹木から単離された植物スタノールを、撹拌しながら添加する。脂質アシルトランスフェラーゼ(KLM3’)を添加し、反応混合物を撹拌しながら55℃でインキュベートする。20時間後、反応混合物を95℃まで加熱して、酵素を不活化し、試料をスタノール及びスタノールエステルについてHPTLCによって分析する。試料番号1及び3において、スタノールの50%超がエステル化され、試料番号2においては、スタノールエステルは形成されなかった。
上記の明細書において述べられた全ての刊行物は、参照することによって本明細書に組み込まれる。本発明の範囲及び趣旨から逸脱することのない、本発明の記載された方法及び系の様々な修飾及び変更は、当業者に明らかであろう。本発明は、特定の好ましい実施形態に関して記載されてきたが、特許請求の範囲に記載された発明は、このような特定の実施形態に不当に限定されるわけではないことを理解されたい。実際、生化学及びバイオテクノロジー並びに関連の分野における当業者には自明の、本発明を実施するための記載された方法の様々な修飾は、以下の特許請求の範囲内にあるものとする。

Claims (22)

  1. a)少なくとも20%〜70%の植物リン脂質を含むリン脂質組成物と、脂質アシルトランスフェラーゼと、フィトステロール及び/又はフィトスタノールと、任意で水とを混合することによって、少なくとも2%w/wの水を含む反応組成物を調製する工程、並びに
    b)少なくとも1つのフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを単離又は精製する工程
    を含前記フィトステロール及び/又はフィトスタノールが、反応混合物全体の少なくとも10%の量で添加される、フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを生産する方法。
  2. フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルが、食料品又は食物成分と混合される、請求項に記載の方法。
  3. フィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルが、薬学的な希釈剤、担体、若しくは賦形剤、又は化粧品用の希釈剤、担体、若しくは賦形剤と混合される、請求項に記載の方法。
  4. a)少なくとも20%〜70%の植物リン脂質を含むリン脂質組成物、b)少なくとも2%の水、並びにc)添加されたフィトステロール及び/又はフィトスタノールを含む反応組成物中でフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを生産するための、脂質アシルトランスフェラーゼの使用であって、前記フィトステロール及び/又はフィトスタノールが、反応混合物全体の少なくとも10%の量で添加される使用
  5. フィトステロール及び/又はフィトスタノールが、
    i)3−β−ヒドロキシ基若しくは3−α−ヒドロキシ基、及び/又は
    ii)cis位のA:B環、若しくはtrans位のA:B環、若しくはC−Cが飽和していない
    という構造的特徴の1又は2以上を含む、請求項1〜のいずれかに記載の方法、又は請求項に記載の使用。
  6. フィトステロールが、α−シトステロール、β−シトステロール、スチグマステロール、エルゴステロール、カンペステロール、5,6−ジヒドロステロール、ブラシカステロール、α−スピナステロール、β−スピナステロール、γ−スピナステロール、δ−スピナステロール、フコステロール、ディモステロール、アスコステロール、セレビステロール、エピステロール、アナステロール、ハイポステロール、コンドリラステロール、デスモステロール、カリノステロール、ポリフェラステロール、クリオナステロール、ステロール配糖体、並びに他の天然又は合成の異性体及び誘導体からなる群から選択される1又は2以上である、請求項1〜若しくはのいずれかに記載の方法、又は請求項4若しくは5に記載の使用。
  7. リゾリン脂質もまた生産される、請求項1〜若しくは6のいずれかに記載の方法、又は請求項のいずれかに記載の使用。
  8. リゾリン脂質が精製又は単離される、請求項に記載の方法又は使用。
  9. 脂質アシルトランスフェラーゼが、GDSXモチーフ及び/又はGANDYモチーフを含む、請求項1〜若しくはのいずれかに記載の方法、或いは請求項のいずれかに記載の使用。
  10. 脂質アシルトランスフェラーゼが、アシルトランスフェラーゼ活性を保有しアミノ酸配列モチーフGDSXを含む酵素として特徴付けされ、前記モチーフにおいて、Xが、以下のアミノ酸残基L、A、V、I、F、Y、H、Q、T、N、M、又はSの1又は2以上である、請求項1〜若しくはのいずれかに記載の方法、又は請求項のいずれかに記載の使用。
  11. 脂質アシルトランスフェラーゼが、「アシルトランスフェラーゼ活性%を決定するためのプロトコル」を用いて試験された場合に少なくとも15%のトランスフェラーゼ活性を有する、請求項1〜若しくは10のいずれかに記載の方法、又は請求項10のいずれかに記載の使用であって、
    前記アシルトランスフェラーゼ活性%を決定するためのプロトコルの条件が、
    反応組成物の、リン脂質組成物とフィトステロール及び/又はフィトスタノールと脂質アシルトランスフェラーゼとを含む、プロトコル反応組成物を調製すること、
    前記反応組成物及び前記プロトコル反応組成物の、リン脂質組成物とフィトステロール及び/又はフィトスタノールとを含み、かつ脂質アシルトランスフェラーゼを含まない、プロトコル対照組成物を調製すること、
    前記プロトコル反応組成物及び前記プロトコル対照組成物の各々から有機相を抽出すること、
    前記プロトコル反応組成物及び前記プロトコル対照組成物の各々において、遊離脂肪酸とステロールエステル及び/又はスタノールエステルとの量を決定すること、並びに
    トランスフェラーゼ活性を、全酵素活性に対するパーセンテージとして計算することを含むものであって、
    トランスフェラーゼ活性%=A×100/(A+Δ脂肪酸%)/(Mv脂肪酸)であり、
    Δ脂肪酸%=脂肪酸(プロトコル反応組成物)%−脂肪酸(プロトコル対照組成物)%であり、
    Mv脂肪酸=前記プロトコル反応組成物及び前記プロトコル対照組成物中の脂肪酸の平均分子量であり、
    A=ステロールエステル%/Mvステロールエステルであり、
    ステロールエステル%=ステロールエステル及び/又はスタノールエステル%(プロトコル反応組成物)−ステロールエステル%及び/又はスタノールエステル(プロトコル対照組成物)であり、並びに
    Mvステロールエステル=ステロールエステル及び/又はスタノールエステルの平均分子量である、
    方法又は使用
  12. 脂質アシルトランスフェラーゼが、バチルス・リケニフォルミスにおけるヌクレオチド配列の発現によって得られ得るポリペプチドである、請求項1〜若しくは11のいずれかに記載の方法、又は請求項11のいずれかに記載の使用。
  13. リン脂質組成物が、食用油又は食用原油の脱ガムによって得られるガム相である、請求項1〜若しくは12のいずれかに記載の方法、又は請求項12のいずれかに記載の使用。
  14. 食用油又は食用原油の脱ガムが、化学的脱ガム、酵素的脱ガム、全脱ガム、超脱ガム、水による脱ガム、又はその2以上の組合せである、請求項13に記載の方法又は使用。
  15. リン脂質組成物が、酸及び/又はアルカリで食用原油又は食用油を処理する工程、並びにソーダ油さい画分を単離する工程によって得られるソーダ油さいである、請求項1〜若しくは14のいずれかに記載の方法、或いは請求項14のいずれかに記載の使用。
  16. アルカリが水酸化ナトリウムである、請求項15に記載の方法又は使用。
  17. ガム相又はソーダ油さいが、それを脂質アシルトランスフェラーゼ並びにフィトステロール及び/又はフィトスタノール、並びに任意で水と混合する前に、精製、乾燥、又は溶媒分画されるか、又はその2以上の組合せである、請求項1316のいずれかに記載の方法又は使用。
  18. 請求項1〜若しくは17のいずれかに記載の方法、又は請求項17のいずれかに記載の使用によって得られるフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステル、並びに任意で化粧品用の希釈剤、賦形剤、又は担体を含む、パーソナルケア組成物。
  19. 化粧品である、請求項18に記載のパーソナルケア組成物。
  20. 少なくとも1つのフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを食料品及び/又は食材に添加し、それによりフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルを含む食品を製造するステップを含む、請求項1〜3又は5〜17のいずれかに記載の方法。
  21. 少なくとも1つのフィトステロールエステル及び/又はフィトスタノールエステルをさらなるパーソナルケア製品の成分に添加し、それによりパーソナルケア製品を製造するステップを含む、請求項1〜3又は5〜17のいずれかに記載の方法。
  22. パーソナルケア製品が化粧品である、請求項21に記載の方法。
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