JP6086614B2 - 生理活性分子の融合 - Google Patents

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Description

発明の詳細な説明
本発明は、本明細書において下で考察するように、付着性を有する微生物の適応特性に基づいて、動物の胃腸管内の滞留時間を増大させるためのポリペプチドおよび酵素を構築する、革新的な方法に関する。
特に、本発明は、参照ポリペプチドまたは酵素と比較して、動物飼料中で改善された能力を示す、例えば飼料用酵素などの新しいタイプのポリペプチドおよび酵素に関する。
[発明の背景]
例えばブタおよび家禽などの家畜は、どちらも飼料利用率を増大させるために、飼料用酵素が慣例的に補給される動物である。
例えばフィターゼは、動物飼料の栄養価を改善して、飼料への亜リン酸補給を低下させ、ひいては集約的家畜生産地域における環境汚染を低下させるために、単胃動物で一般に使用される飼料用酵素である。
あらゆる飼料用酵素について、生じる生成物量(ここでは亜リン酸)は、基質濃度(ここではフィチン酸)、酵素活性、および酵素が反応を触媒するのにかけられる時間の関数であるので、酵素製剤を改変することで、または新しいタイプの酵素を開発することで、飼料利用率および酵素活性を最適化することがなおも必要である。
[技術背景の簡単な説明]
乳酸桿菌属(Lactobacillus)の構成員、そしてその他の細菌、特にバチルス属(Bacillus)の構成員もまた、鳥類および哺乳類の胃腸管内に頻繁に見られる。細菌が、この開放流環境でコロニー形成できるためには、粘膜への付着が必要条件であると考察される。腸管の上皮細胞は、大型糖タンパク質ムチンを主成分とする、糖タンパク質と糖脂質の複合混合物である、粘液の保護層によって被覆される。粘膜にコロニー形成する細菌は、粘液層内に見られ、また上皮細胞に付着しても見られる。ほとんどの場合、付着はタンパク質によって媒介されることが報告されているが、乳酸桿菌細胞表面の糖類部分は、粘膜成分と相互作用することも記載されている。現在の知識を要約すると、胃腸成分に付着する微生物株の能力は、胃腸粘液またはその主成分ムチンに対する、および腸細胞の脱落によって粘液中に捕捉された、または上皮が損傷を受けた際にアクセスできる、コラーゲンに対する、それらの親和性に基づくことが知られている。(バチルス属(Bacillus)構成員をはじめとする)天然腸細菌は、バイオフィルムを形式して上皮細胞に付着し、バイオフィルムを生成できない細菌よりも顕著により長く腸内に残留できることもまた知られている。したがって自己生成細胞外バイオフィルムマトリックスもまた、微生物株が胃腸成分に付着する能力にとって重要な役割を果たす。
粘液結合タンパク質は、主に乳酸桿菌中で特性解析されている。ラクトバチルス・ロイテリー(Lactobacillis reuteri)1063からの遺伝子は、粘液成分に付着する、Mubと命名される細胞表面タンパク質をコードすることが知られている。Mubは、ムチン結合領域(MucBP、Pfam06458)として、細胞表面に共有結合的に付着する、大型の多ドメインタンパク質(357kDa)である。
コラーゲン結合ドメインは、2つのカテゴリーに分割し得る:
−その典型がスタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)(Pfam05738)からのプロテインAである、コラーゲンへの細菌付着を媒介するCna型タンパク質
−クロストリジウムコラゲナーゼの一部である、CBDドメイン。
TasAは、バチルス属(Bacillus)の構成員によって生成されるバイオフィルムの主要タンパク質成分である。TasAは、EPS(細胞外ポリマー物質)および胞子の双方と結合して検出されており、表面付着に必要と考えられている。
[発明の説明]
特に本発明は、好ましくは飼料用または食品用酵素である、ポリペプチドまたは酵素に連結する、腸表面結合ポリペプチド断片に関する。本発明はまた、酵素と腸表面結合ポリペプチド断片からなる融合タンパク質をコードするDNA、核酸コンストラクト、ベクター、およびDNAを含んでなる宿主細胞;ならびにそれらを生成する方法;ならびに例えば動物飼料と動物飼料添加剤におけるその使用にも関する。
本発明はまた、本発明に従った融合タンパク質を動物に投与するステップを含んでなる、動物において消化吸収率を高める方法にも関する。本発明はまた、融合タンパク質を含んでなる、飼料組成物またはプレミックスも提供する。
融合タンパク質、特に腸内滞留時間増大を示す酵素と連結する腸表面結合ポリペプチド断片を含んでなる融合酵素は、酵素が対応する反応を触媒するのにかけられる時間の増大をもたらし、それが飼料用酵素であれば、最終的に飼料利用率の改善をもたらす。
タンパク質相同性に基づいて、本発明者らは、候補株プロバイオティックバチルス・サブティリス(Bacillus subtilis)BSP1ゲノム上に、前述の付着現象に関与するコラーゲン結合タンパク質を同定した。このタンパク質は、以下に記載される腸表面結合ポリペプチド断片の最初の例である。さらに本発明に従って使用し得る腸表面結合ポリペプチド断片は、スタフィロコッカス・アウレウス(Staphyloccus aureus)に由来するコラーゲン結合領域である。これは、Cna(ProtA)として知られている。
本発明者らは、プロバイオティック株B.サブティリス(B.subtilis)BSP1の遺伝子bbsp1100およびbbsp1101からのコラーゲン結合ドメイン、または黄色ブドウ球菌(S.aureus)からのcna遺伝子の一部を含有する融合タンパク質を構築し、それはサイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter braakii)のフィターゼ遺伝子appAに融合された。
融合タンパク質のいくつかの実施形態では、コラーゲン結合ポリペプチド断片は、細菌コラーゲン結合ポリペプチド断片である。より具体的な実施形態では、それは、クロストリジウム属(Clostridium)コラーゲン結合ポリペプチド断片である。
本発明の別の実施形態では、コラーゲン結合ポリペプチド断片は、コラゲナーゼ、または細菌コラゲナーゼ、またはクロストリジウム属(Clostridium)コラゲナーゼの断片である。好ましくは断片はコラゲナーゼのほんの一部分であり、コラーゲン結合ポリペプチド断片はコラゲナーゼ活性を有しない。
本発明はまた、バチルス・サブティリス(Bacillus subtilis)に由来する間接的腸結合ペプチドとしての、バイオフィルム細胞外マトリックスからのTasAまたは別のタンパク質の使用にも関し、それは細菌バイオフィルムと腸内胞子の双方を標的とする。TasAタンパク質の配列は、下に示されるように、バチルス属(Bacillus)の構成員間で高度に保存されることが分かっている。
Figure 0006086614

バイオフィルム細胞外マトリックスからのTasA、または別のタンパク質をコードするDNA配列は、あらゆる分子対象(例えばペプチド、酵素)のカルボキシ末端またはアミノ末端部分で融合して、細菌バイオフィルムおよび腸内胞子に結合し得る。本発明者らは、サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter braakii)のフィターゼ遺伝子appAと融合した、プロバイオティック株B.サブティリス(B.subtilis)BSP1の遺伝子bbsp3753からのバイオフィルム結合ペプチドを含有する、融合タンパク質を構築した。
本発明は、実施例で開示される腸表面結合ポリペプチド断片と少なくとも90%の同一性を有する、腸表面結合ポリペプチド断片にも関する。
「融合タンパク質」、「融合ポリペプチド」または「融合酵素」という用語は、例えば腸表面結合ポリペプチド断片および酵素などの、2つの機能的部分を含んでなる単一ポリペプチド、好ましくは飼料用酵素ポリペプチド断片を指すのに使用されてもよい。融合タンパク質はいかなるサイズであってもよく、融合タンパク質の単一ポリペプチドは、例えば2つのモノマーの単一ポリペプチドへのシステインジスルフィド結合によって、その機能的状態にある多量体形式で存在してもよい。ポリペプチド断片は、合成ポリペプチドまたは天然ポリペプチドであってもよい。このようなポリペプチドは、ポリペプチドの部分であってもよく、または1つまたは複数の変異を含んでなってもよい。
「腸表面結合」という用語は、直接結合(コラーゲンへの、またはフィブロネクチン、フィブリノーゲン、ラミニンなどの細胞外マトリックス(ECM)への結合)、胃腸管が分泌する粘液(ムチンへの結合)とそれが腸細胞(コラーゲンおよびECM)脱落後に捕捉する分子とを通じた間接的結合、または微生物叢によって生成されて腸表面に付着するバイオフィルムまたは構造体を通じて、胃腸管表面に結合する、あらゆるタイプのポリペプチド配列を指すのに使用されてもよい。
本発明に従った好ましい酵素は、飼料または食品工業で使用される酵素から選択され、本明細書で「飼料用酵素」または「食品用酵素」とも称される。特に有用な酵素は、フィターゼ(EC 3.1.3.8または3.1.3.26)、キシラナーゼ(EC 3.2.1.8)、ガラクタナーゼ(EC 3.2.1.89)、α−ガラクトシダーゼ(EC 3.2.1.22)、プロテアーゼ(EC 3.4.)、ホスホリパーゼ、β−グルクロニダーゼ(EC 3.2.1.31)、アルカリホスファターゼ、例えばα−アミラーゼ(EC 3.2.1.1)などのアミラーゼ、β−グルカナーゼ(EC 3.2.1.4またはEC 3.2.1.6)またはセルラーゼから選択される。ホスホリパーゼの例は、ホスホリパーゼA1(EC 3.1.1.32)、ホスホリパーゼA2(EC 3.1.1.4)、リゾホスホリパーゼ(EC 3.1.1.5)、ホスホリパーゼC(EC 3.1.4.3)またはホスホリパーゼD(EC 3.1.4.4)である。
本発明のフィターゼは、あらゆる野生型または変異フィターゼの変種であってもよい。
本文脈では、フィターゼは、フィターゼ活性を有するポリペプチド、すなわちフィチン酸(ミオイノシトールヘキサキスリン酸)の(1)ミオイノシトールおよび/または(2)そのモノ−、ジ−、トリ−、テトラ−および/またはペンタ−リン酸、および(3)無機物への加水分解を触媒する酵素である。
インターネットの酵素サイト(http://www.expasy.ch/enzyme/)は、酵素命名法に関連する情報のリポジトリである。これは、主にNomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology(IUB−MB)の勧告に基づき、それに対してEC(Enzyme Commission)番号が提供されている、各タイプの特性解析された酵素を記載する(Bairoch A.The enzyme database,2000,Nucleic Acids Res 28:304−305。NC−IUBMBからのハンドブック、Enzyme Nomenclature 1992もまた参照されたい)。
酵素サイトによれば、異なる3つのフィターゼタイプが知られている:いわゆる3−フィターゼ(代替名1−フィターゼ;ミオイノシトール六リン酸3−ホスホヒドロラーゼ、EC 3.1.3.8)、いわゆる4−フィターゼ(代替名6−フィターゼ、1D番号付与体系でなく1L番号付与体系に基づく名称、EC 3.1.3.26)、およびいわゆる5−フィターゼ(EC 3.1.3.72)。本発明の目的で、全ての3つのタイプがフィターゼの定義に含まれる。
フィターゼの例は、例えば本発明のフィターゼをはじめとする、大腸菌(E.coli)、サイトロバクター属(Citrobacter)、およびハフニア属(Hafnia)フィターゼおよびその変種などのグラム陰性フィターゼなどの細菌フィターゼである。真菌発現宿主の例は、ピキア属(Pichia)、サッカロミセス属(Saccharomyces)、およびアスペルギルス属(Aspergillus)である。
本発明に従って腸表面結合部分に連結し得るポリペプチドは、抗菌性または抗真菌ペプチドである。
抗菌性ペプチド(AMP)の例は、国際公開第03/044049号パンフレットおよび国際公開第03/048148号パンフレットで開示される化合物およびポリペプチドをはじめとする、CAP18、ロイコシンA、トリトルプチシン、プロテグリン−1、タナチン、デフェンシン、ラクトフェリン、ラクトフェリシン、およびノビスピリンなどのオビスピリン(Robert Lehrer,2000)、プレクタシン、およびスタチン、ならびに抗菌性活性を保つ上記の変種または断片である。
抗真菌ポリペプチド(AFP)の例は、国際公開第94/01459号パンフレットおよび国際公開第02/090384号パンフレットで開示されるような、アスペルギルス・ギガンテウス(Aspergillus giganteus)、およびアスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)ペプチド、ならびに抗真菌活性を保つその変種および断片である。
[動物飼料中での能力]
特定の実施形態では、本発明の融合フィターゼは、動物の胃腸管内におけるその滞留時間を増大させることによって、参照酵素と比較して、動物中で改善された能力を有する。
好ましい実施形態では、本発明の架橋フィターゼは、酵素活性に関して参照酵素と比較して同様の能力を有する。酵素活性は、30%ダイズミールと70%トウモロコシミールから構成される飼料サンプルを調製し;それらを40℃およびpH3.0で30分間前保温し、ペプシン(3000U/g飼料)およびフィターゼの追加がそれに続き;サンプルを40℃およびpH3.0で60分間、それに続いてpH4.0で30分間インキュベートし;反応を停止させ;HClを最終濃度0.5Mに添加して、フィチン酸およびイノシトールリン酸を抽出し、40℃で2時間インキュベーションし、1回の凍結解凍サイクルと40℃で1時間のインキュベーションがそれに続き;高性能イオンクロマトグラフィーによって、フィチン酸およびイノシトールリン酸を分離し;残留フィチン酸リン(IP6−P)の量を測定し;フィターゼ処理と非フィターゼ処理空試験サンプルの間の残留IP6−Pの差(この差が分解IP6−Pである)を計算し;参照フィターゼの分解IP6−Pと比較して、本発明のフィターゼの分解IP6−Pを表すことにより、生体外モデル中で測定し得る。
本発明の融合フィターゼと、参照フィターゼは、もちろん同量で、好ましくはフィターゼ活性単位(FYT)に基づいて投与される。好ましい投与量は、125FYT/kg飼料である。さらに好ましい投与量は、250FYT/kg飼料である。フィターゼは、精製フィターゼの形態で、または発酵上清の形態で投与されてもよい。精製フィターゼは、SDS−PAGEによる測定で、好ましくは少なくとも95%の純度を有する。
好ましい実施形態では、参照フィターゼの分解IP6−P値と比較した、本発明の精製融合フィターゼの分解IP6−P値は、少なくとも90%、95%、98%であり、または少なくとも同等である。なおもさらに好ましい実施形態では、参照フィターゼの分解IP6−P値と比較した、本発明の精製融合フィターゼの分解IP6−P値は、少なくとも105%、110%である。
なおもさらなる特定の実施形態では、本発明の融合フィターゼの相対的能力は、参照フィターゼによって放出される亜リン酸量と比較した、本発明のフィターゼによって放出される亜リン酸の百分率として計算してもよい。
[核酸配列およびコンストラクト]
本発明はまた、本発明に従った融合タンパク質または融合ポリペプチド、好ましくは融合フィターゼをコードする核酸配列を含んでなる、核酸配列にも関する。
「単離核酸配列」という用語は、例えばアガロース電気泳動による測定で、少なくとも約20%純粋、好ましくは少なくとも約40%純粋、より好ましくは少なくとも約60%純粋、なおもより好ましくは少なくとも約80%純粋、および最も好ましくは少なくとも約90%純粋である、本質的にその他の核酸配列を含まない核酸配列を指す。例えば単離核酸配列は、その天然位置から、それが複製される異なる部位に、核酸配列を再配置させるために、遺伝子工学で使用される標準クローニング手順によって得られ得る。クローニング手順は、ポリペプチドをコードする核酸配列を含んでなる所望の核酸断片の切除と単離、断片のベクター分子への挿入、および核酸配列の複数コピーまたはクローンが複製される宿主細胞への組換えベクターの組み込みを伴ってもよい。核酸配列は、ゲノム、cDNA、RNA、半合成、合成起源、またはそれらのあらゆる組み合わせであってもよい。
[核酸コンストラクト]
核酸コンストラクトは、制御配列に適合する条件下において、適切な宿主細胞中でコード配列の発現を誘導する1つまたは複数の制御配列と作動可能に連結する、本発明の核酸配列を含んでなる。発現は、転写、転写後修飾、翻訳、翻訳後修飾、および分泌をはじめとするが、これに限定されるものではない、ポリペプチドの生成に関与する、あらゆるステップが含まれるものと理解される。
「核酸コンストラクト」という用語は、本明細書の用法では、天然遺伝子から単離された、またはそうでなければ天然には存在しない様式で核酸断片を含有するように修飾された、一本または二本鎖いずれかの核酸分子を指す。核酸コンストラクトが本発明のコード配列の発現に必要な制御配列を含有する場合、核酸コンストラクトという用語は、「発現カセット」という用語と同義である。
「制御配列」という用語は、本明細書で、本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現に、必要なまたは有利な全ての成分を含むと定義される。各制御配列は、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列にとって天然であっても、または外来性であってもよい。このような制御配列としては、リーダー、ポリアデニル化配列、プロペプチド配列、プロモーター、シグナルペプチド配列、および転写ターミネーターが挙げられるが、これに限定されるものではない。少なくとも制御配列には、プロモーターと、転写および翻訳停止シグナルとが含まれる。制御配列は、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列のコード領域と制御配列とのライゲーションを容易にする、特定の制限部位を導入する目的で、リンカーと共に提供されてもよい。
「作動可能に連結する」という用語は、本明細書において、その中で、制御配列がポリペプチドのコード配列の発現を誘導するように、制御配列がポリヌクレオチド配列のコード配列に対して、適切な位置に配置される立体配置を意味する。
本明細書で使用される場合、「コード配列」(CDS)という用語は、そのタンパク質生成物のアミノ酸配列を直接規定する、ヌクレオチド配列を意味する。コード配列の境界は、概して、通常はATG開始コドン、またはGTGおよびTTGなどの代替開始コドンで始まる読み取り枠によって判定される。コード配列は、DNA、cDNA、または組換えヌクレオチド配列であってもよい。
[発現ベクター]
「発現」という用語は、ポリペプチド、すなわち本発明の融合タンパク質または融合ポリペプチドの生成に関与する、転写、転写後修飾、翻訳、翻訳後修飾、および分泌をはじめとするが、これに限定されるものではない、あらゆるステップを含む。
「発現ベクター」という用語は、本明細書で、本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含んでなり、その発現を提供する追加的なヌクレオチドと作動可能に連結する、直鎖または環状DNA分子と定義される。
本発明の融合酵素をコードする核酸配列は、典型的に、プロモーターおよびオペレーターをコードする制御配列、リボソーム結合部位、翻訳開始シグナル、任意選択的に、リプレッサー遺伝子または様々な活性化遺伝子を含む、発現ベクターを使用して、発現させ得る。
本発明の融合フィターゼをコードするDNA配列を有する組換え発現ベクターは、好都合には組換えDNA手順を施してもよいあらゆるベクターであってもよく、ベクターの選択は、それが導入される宿主細胞に左右されることが多い。ベクターは、宿主細胞に導入されると、宿主細胞ゲノムに組み込まれて、それが組み込まれた染色体と共に複製されるものであってもよい。
[宿主細胞]
「宿主細胞」という用語は、本明細書の用法では、本発明のポリヌクレオチドを含んでなる核酸コンストラクトによる、形質転換、形質移入、形質導入などを受けやすいあらゆる細胞タイプを含む。
本発明はまた、本発明のポリヌクレオチドを含んでなる組換え宿主細胞にも関し、それは有利にはポリペプチドの組換え生産で使用される。本発明のポリヌクレオチドを含んでなるベクターは、前述のように、ベクターが、染色体の組み込み体として、または自己複製染色体外ベクターとして、維持されるように宿主細胞に導入される。「宿主細胞」という用語は、複製中に起きる変異のために、親細胞と同一でない、親細胞のあらゆる子孫を包含する。宿主細胞の選択は、大体において、ポリペプチドをコードする遺伝子とその起源に左右される。
宿主細胞は、例えば原核生物などの単細胞微生物、または例えば真核生物などの非単細胞微生物であってもよい。
有用な単細胞微生物は、例えばバチルス・アルカロフィルス(Bacillus alkalophilus)、バチルス・アミロリケファシエンス(Bacillus amyloliquefaciens)、バチルス・ブレビス(Bacillus brevis)、バチルス・サークランス(Bacillus circulans)、バチルス・クラウシイ(Bacillus clausii)、バチルス・コアグランス(Bacillus coagulans)、バチルス・ロータス(Bacillus lautus)、バチルス・レンタス(Bacillus lentus)、バチルス・リケニフォルミス(Bacillus licheniformis)、バチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium)、バチルス・ステアロサーモフィラス(Bacillus stearothermophilus)、バチルス・サブティリス(Bacillus subtilis)、およびバチルス・チューリンギエンシス(Bacillus thuringiensis)などのバチルス属(Bacillus)細胞;または例えばストレプトマイセス・リビダンス(Streptomyces lividans)およびストレプトマイセス・ムリヌス(Streptomyces murinus)などのストレプトマイセス属(Streptomyces)細胞をはじめとするが、これに限定されるものではないグラム陽性細菌、または大腸菌(E.coli)およびシュードモナス属(Pseudomonas)などのグラム陰性細菌などの細菌細胞である。好ましい態様では、細菌宿主細胞は、バチルス・レンタス(Bacillus lentus)、バチルス・リケニフォルミス(Bacillus licheniformis)、バチルス・ステアロサーモフィラス(Bacillus stearothermophilus)、またはバチルス・サブティリス(Bacillus subtilis)細胞である。別の好ましい態様では、バチルス属(Bacillus)細胞は、好アルカリ性バチルス属(Bacillus)である。
細菌宿主細胞へのベクターの導入は、例えばプロトプラスト形質転換によって(例えばChang and Cohen,1979,Molecular General Genetics 168:111−115を参照されたい)、コンピテント細胞(例えばYoung and Spizizen,1961,Journal of Bacteriology 81:823−829、またはDubnau and Davidoff−Abelson,1971,Journal of Molecular Biology 56:209−221を参照されたい)、電気穿孔(例えばShigekawa and Dower,1988,Biotechniques 6:742−751を参照されたい)、または接合(例えばKoehler and Thorne,1987,Journal of Bacteriology 169:5771−5278を参照されたい)を使用して、もたらされてもよい。
宿主細胞はまた、哺乳類、昆虫、植物、または真菌細胞などの真核生物であってもよい。
好ましい態様では、宿主細胞は真菌細胞である。「真菌」は、本明細書の用法では、子嚢菌門(Ascomycota)、担子菌門(Basidiomycota)、ツボカビ門(Chytridiomycota)、および接合菌門(Zygomycota)(Hawksworth et al.,In,Ainsworth and Bisby’s Dictionary of The Fungi,8th edition,1995,CAB International,University Press,Cambridge,UKによって定義される)、ならびに卵菌門(Oomycota)(Hawksworth et al.,1995,前出,page 171で言及される)、および全ての栄養胞子形成菌(Hawksworth et al.,1995,前出)を含む。
より望ましい態様では、真菌宿主細胞は酵母細胞である。「酵母」は、本明細書の用法では、子嚢菌類酵母(エンドミセス目(Endomycetales))、担子胞子形成酵母、および不完全菌類に属する酵母(不完全酵母菌類(Blastomycetes))を含む。酵母の分類は、将来変化することもあるので、本発明の目的では、酵母は、Biology and Activities of Yeast(Skinner,F.A.,Passmore,S.M.,and Davenport,R.R.,eds,Soc.App.Bacteriol.Symposium Series No.9,1980)に記載されるように定義されるものとする。
さらにより望ましい態様では、酵母宿主細胞は、カンジダ属(Candida)、ハンゼヌラ属(Hansenula)、クリヴェロミセス属(Kluyveromyces)、ピキア属(Pichia)、サッカロミセス属(Saccharomyces)、分裂酵母属(Schizosaccharomyces)、またはヤロウィア属(Yarrowia)細胞である。
最も望ましい態様では、酵母宿主細胞は、ピキア・パストリス(Pichia pastoris)、ピキア・メタノリカ(Pichia methanolica)、サッカロミセス・カールスベルゲンシス(Saccharomyces carlsbergensis)、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、サッカロミセス・ダイアスタティカス(Saccharomyces diastaticus)、サッカロミセス・ドウグラシ(Saccharomyces douglasii)、サッカロミセス・クリヴェリ(Saccharomyces kluyveri)、サッカロミセス・ノルベンシス(Saccharomyces norbensis)またはサッカロミセス・オビフォルミス(Saccharomyces oviformis)細胞である。別の最も望ましい態様では、酵母宿主細胞は、クリヴェロミセス・ラクチス(Kluyveromyces lactis)細胞である。別の最も望ましい態様では、酵母宿主細胞は、ヤロウィア・リポリティカ(Yarrowia lipolytica)細胞である。
[生産方法]
本発明は、(a)融合ポリペプチドまたは酵素の生産に寄与する条件下で、宿主細胞を培養するステップと;(b)融合ポリペプチドまたは酵素を回収するステップとを含んでなる、本発明の融合ポリペプチドまたは融合酵素を生産する方法にも関する。
本発明の生産方法では、細胞は、当該技術分野で周知の方法を使用して、融合ポリペプチドまたは酵素の生産に適する栄養培地中で培養される。例えば細胞は、ポリペプチド(または酵素)の発現および/または単離を可能にする条件下で、適切な培地中で実施される、振盪フラスコ培養によって、および実験室発酵槽または産業発酵槽内での(連続的、バッチ、流加、または固体状発酵をはじめとする)小規模または大規模発酵によって、培養されてもよい。培養は、当該技術分野で公知の手順を使用して、炭素および窒素源および無機塩を含んでなる、適切な栄養培地中で行われる。適切な培地は、販売元から入手でき、または(例えば米国微生物系統保存機関(American Type Culture Collection)のカタログで)公表された組成に従って調製されてもよい。栄養培地中にポリペプチドが分泌される場合、ポリペプチドは培地から直接回収し得る。ポリペプチドが分泌されない場合、それは細胞溶解産物から回収し得る。
得られた融合ポリペプチドまたは酵素は、当該技術分野で公知の方法を使用して回収してもよい。例えばポリペプチドまたは酵素は、遠心分離、濾過、抽出、噴霧乾燥、蒸発、または沈殿をはじめとするが、これに限定されるものではない、従来の手順によって、栄養培地から回収してもよい。
本発明の融合ポリペプチドまたは酵素は、クロマトグラフィー(例えばイオン交換、親和性、疎水性、クロマトフォーカシング、およびサイズ排除)、電気泳動手順(例えば分取用等電点電気泳動)、示差溶解度(例えば硫酸アンモニウム沈殿)、SDS−PAGE、または抽出をはじめとするが、これに限定されるものではない、当該技術分野で公知の多様な手順によって精製してもよい(例えばProtein Purification,J.−C.Janson and Lars Ryden,editors,VCH Publishers,New York,1989を参照されたい)。
[組成物および用途]
なおもさらなる態様では、本発明は、融合ポリペプチドまたは融合酵素、特に本発明の融合飼料用酵素を含んでなる組成物、ならびにこれらを使用する方法に関する。
組成物は、当該技術分野で公知の方法に従って調製されてもよく、液体または乾燥組成物の形態であってもよい。例えば組成物は、顆粒または微粒の形態であってもよい。組成物に含まれる融合酵素は、当該技術分野で公知の方法に従って安定化されてもよい。
したがって本発明の融合酵素の好ましい用途は、(ヒト用食品をはじめとする)動物飼料調製品中、またはこのような調製品のための添加剤中にある。
特定の実施形態では、動物飼料の栄養価を改善するために、本発明の融合酵素を使用し得る。(ヒト用食品をはじめとする)動物飼料の栄養価を改善する非限定的例は、次のようである:飼料消化吸収率を改善する;動物の成長を促進する;飼料利用率を改善する;タンパク質の生物学的利用能を改善する;可消化リン酸塩のレベルを増大させる;フィチン酸の放出および/または分解を改善する;微量ミネラルの生物学的利用能を改善する;多量ミネラルの生物学的利用能を改善する;補足的リン酸塩、微量ミネラル、および/または多量ミネラルの添加に対する必要性を排除または低下させる;および/または卵殻の質を改善する。したがって飼料の栄養価が増大され、動物の成長速度および/または体重増加および/または飼料要求率(すなわち体重増加と比較した摂取飼料重量)が改善されてもよい。
さらに堆肥のフィチン酸レベルを低下させるのに、本発明の融合酵素を使用し得る。
[動物、動物飼料、および動物飼料添加剤]
動物という用語は、ヒトをはじめとする全ての動物を含む。動物の例は、非反芻動物、および反芻動物である。反芻動物としては、例えばヒツジ、ヤギ、および畜牛、例えば肉牛や乳牛などのウシなどの動物が挙げられる。特定の実施形態では、動物は非反芻動物である。非反芻動物としては、例えば(子ブタ、育成ブタ、および雌ブタをはじめとするが、これに限定されるものではない)ブタ(pig)またはブタ(swine)などの単胃動物;シチメンチョウ、カモ、および(ブロイラーひよこ、産卵鶏をはじめとするが、これに限定されるものではない)ニワトリなどの家禽;(サケ、マス、イズミダイ、ナマズ、およびコイをはじめとするが、これに限定されるものではない)魚;および(エビおよびクルマエビをはじめとするが、これに限定されるものではない)甲殻類が挙げられる。
飼料または飼料組成物という用語は、動物による摂取に適する、またはそれを意図する、あらゆる化合物、調製品、混合物、または組成物を意味する。
本発明に従った使用において、融合酵素は、食餌の前、後、または同時に、動物に与え得る。同時に与えるのが好ましい。
特定の実施形態では、融合酵素は、それが飼料に添加され、または飼料添加剤に含まれる形態において、実質的に純粋である。特定の実施形態では、それは明確に定義される。「明確に定義される」という用語は、サイズ排除クロマトグラフィーによる測定で、酵素製剤が少なくとも50%純粋であることを意味する(国際公開第01/58275号パンフレットの実施例12を参照されたい)。その他の特定の実施形態では、酵素、例えばフィターゼ製品は、この方法による測定で、少なくとも60、70、80、85、88、90、92、94、または少なくとも95%純粋である。
酵素製剤は、(a)飼料に直接添加し得る(またはタンパク質処理工程で直接使用し得る)、または(b)引き続いて飼料に添加される(または処理工程で使用される)飼料添加剤またはプレミックスなどの1つまたは複数の中間組成物の製造において、使用し得る。上述の純度は、上の(a)または(b)に従って使用されるかどうかに関わらず、元のポリペプチド調製品の純度を指す。
本発明のさらなる態様は、動物飼料添加剤など、動物飼料で使用するための組成物、例えばプレミックスに関する。
通常、脂溶性および水溶性ビタミン、ならびに微量ミネラルが、飼料への添加を意図するいわゆるプレミックスの一部を形成するのに対し、多量ミネラルは、通常、飼料に別に添加される。これらの組成物タイプのどちらもが、本発明の酵素で強化されれば、本発明の動物飼料添加剤である。
脂溶性ビタミンの例は、ビタミンA、ビタミンD3、ビタミンE、および例えばビタミンK3などのビタミンKである。
水溶性ビタミンの例は、ビタミンB12、ビオチンおよびコリン、ビタミンB1、ビタミンB2、ビタミンB6、ナイアシン、葉酸、および例えばCa−D−パントテン酸(panthothenate)などのパントテン酸(panthothenate)である。
微量ミネラルの例は、マンガン、亜鉛、鉄、銅、ヨウ素、セレン、およびコバルトである。
多量ミネラルの例は、カルシウム、リン、およびナトリウムである。
さらに、任意選択の飼料添加剤成分は、例えばβ−カロテンなどのカロテノイド、アスタキサンチン、およびルテインなどの着色剤;芳香化合物;安定剤;抗菌性ペプチド;多価不飽和脂肪酸;反応性酸素発生種;および/またはフィターゼ(EC 3.1.3.8または3.1.3.26);ホスファターゼ(EC 3.1.3.1;EC 3.1.3.2;EC 3.1.3.39);キシラナーゼ(EC 3.2.1.8);ガラクタナーゼ(EC 3.2.1.89);α−ガラクトシダーゼ(EC 3.2.1.22);プロテアーゼ(EC 3.4.−.−)、ホスホリパーゼA1(EC 3.1.1.32);ホスホリパーゼA2(EC 3.1.1.4);リゾホスホリパーゼ(EC 3.1.1.5);ホスホリパーゼC(3.1.4.3);ホスホリパーゼD(EC 3.1.4.4);例えばα−アミラーゼ(EC 3.2.1.1)などのアミラーゼ;および/またはβ−グルカナーゼ(EC 3.2.1.4またはEC 3.2.1.6)から選択される、少なくとも1つのその他のポリペプチドである。
多価不飽和脂肪酸の例は、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸(docosohexaenoic acid)、エイコサペンタエン酸、およびγ−リノール酸などのC18、C20、およびC22多価不飽和脂肪酸である。
反応性酸素発生種の例は、過ホウ酸塩、過硫酸塩または過炭酸塩などの化学物質;およびオキシダーゼ、オキシゲナーゼまたはシンセターゼ(syntethase)などのポリペプチドである。
本発明は、動物飼料組成物にも関する。動物飼料組成物または食餌は、比較的高含量のタンパク質を有する。家禽およびブタの食餌は、国際公開第01/58275号パンフレットの2〜3欄の表Bに示されるように特徴付け得る。魚の食餌は、この表Bの4列に示されるように特徴付け得る。さらにこのような魚の食餌は、通常200〜310g/kgの粗製脂肪含量を有する。
本発明に従った動物飼料組成物は、50〜800g/kgの粗製タンパク質含量を有し、本明細書で特許請求される少なくとも1つの融合酵素をさらに含んでなる。
さらに、または(上で示される粗製タンパク質含量の)代案では、本発明の動物飼料組成物は、10〜30MJ/kgの代謝エネルギー含量;および/または0.1〜200g/kgのカルシウム含量;および/または0.1〜200g/kgの有効態リン含量;および/または0.1〜100g/kgのメチオニン含量;および/または0.1〜150g/kgのメチオニン+システイン含量;および/または0.5〜50g/kgのリジン含量を有する。
特定の実施形態では、代謝エネルギー、粗製タンパク質、カルシウム、リン、メチオニン、メチオニン+システイン、および/またはリジンの含量は、国際公開第01/58275号パンフレットの表Bの2、3、4または5(R.2〜5)のいずれか1つの範囲内である。
粗製タンパク質は、窒素(N)に計数6.25を乗じて計算され、すなわち粗製タンパク質(g/kg)=N(g/kg)×6.25である。窒素含量は、ケルダール法によって判定される(A.O.A.C.,1984,Official Methods of Analysis 14th ed.,Association of Official Analytical Chemists,Washington DC)。
代謝エネルギーは、NRC publication Nutrient requirements in swine,ninth revised edition 1988,subcommittee on swine nutrition,committee on animal nutrition,board of agriculture,national research council.National Academy Press,Washington,D.C.,pp.2−6、およびEuropean Table of Energy Values for Poultry Feed−stuffs,Spelderholt centre for poultry research and extension,7361 DA Beekbergen,The Netherlands.Grafisch bedrijf Ponsen & looijen bv,Wageningen.ISBN 90−71463−12−5に基づいて計算し得る。
完全動物食餌中のカルシウム、有効態リン、およびアミノ酸の含量は、Veevoedertabel 1997,gegevens over chemische samenstelling,verteerbaarheid en voederwaarde van voedermiddelen,Central Veevoederbureau,Runderweg 6,8219 pk Lelystad.ISBN 90−72839−13−7などの飼料表に基づいて計算される。
特定の実施形態では、本発明の動物飼料組成物は、少なくとも1つのタンパク質を含有する。タンパク質は、食肉および骨粉、および/または魚粉などの動物タンパク質であってもよく;またはそれは、植物性タンパク質であってもよい。植物性タンパク質という用語は、本明細書の用法では、変性タンパク質およびタンパク質誘導体をはじめとする、植物に由来するまたはそれから生じる、少なくとも1つのタンパク質を含む、あらゆる化合物、組成物、調製品または混合物を指す。特定の実施形態では、植物性タンパク質のタンパク質含量は、少なくとも10、20、30、40、50、または60%(w/w)である。
植物性タンパク質は、例えばダイズミール、ルピナスミール、およびナタネミールなど、マメ科(Fabaceae)(マメ科(Leguminosae))、アブラナ科(Cruciferae)(Cruciferaceae)、アカザ科(Chenopodiaceae)、およびイネ科(Poaceae)の植物からの材料などの、マメ類および穀類などの植物性タンパク質原料に由来してもよい。
なおもさらなる特定の実施形態では、本発明の動物飼料組成物は、0〜80%のトウモロコシ;および/または0〜80%のソルガム;および/または0〜70%のコムギ;および/または0〜70%のオオムギ;および/または0〜30%のオートムギ;および/または0〜40%のダイズミール;および/または0〜25%の魚粉;および/または0〜25%の食肉および骨粉;および/または0〜20%の乳清を含有する。
動物食餌は、例えば粉餌(非ペレット化)またはペレット化飼料または押出し飼料として製造し得る。典型的に、粉砕飼料は混合されて、当該動物種のための規格に従って、十分な量の必須ビタミンおよびミネラルが添加される。本発明に従った融合酵素は、固体または液体ポリペプチド調合物として添加され得る。例えば固体ポリペプチド調合物は、典型的に混合ステップの前または最中に添加され;液体ポリペプチド調製品は、典型的にペレット化ステップ後に添加される。
食餌中の最終融合酵素濃度は、例えば動物食餌1kgあたり5〜30mgのポリペプチドタンパク質の範囲内など、食餌1kgあたり0.01〜200mgのポリペプチドタンパク質の範囲内である。
融合酵素、特に本発明の融合フィターゼは、もちろん有効量で、すなわち可溶化を改善しおよび/または飼料栄養価を改善するのに適切な量で、適用されるべきである。現在のところ、ポリペプチドを以下の1つまたは複数の量で投与することが検討される(投与量範囲):0.01〜200;0.01〜100;0.5〜100;1〜50;5〜100;10〜100;0.05〜50;または0.10〜10。これらの範囲は全て、飼料1kgあたりの酵素またはフィターゼポリペプチドタンパク質のmg数(ppm)である。
飼料1kgあたりの酵素またはフィターゼポリペプチドタンパク質のmg数を判定するために、飼料組成物から酵素またはフィターゼを精製し、妥当なアッセイを使用して精製酵素の比活性を測定する。
[実施例]
本明細書で開示される特定の実施形態は、本発明のいくつかの態様の例証であることが意図されるので、本明細書で記載され特許請求される本発明の範囲は、これらの実施形態によって限定されない。あらゆる同等の実施形態は、本発明の範囲内であることが意図される。確かに、前述の記述から、当業者には、本明細書に示され記載されるものに加えて、本発明の様々な修正が明白になるであろう。このような修正もまた、添付の特許請求の範囲内であることが意図される。
[一般手法]
最初の段落では、一般手法を要約する。
[株およびプラスミド]
本発明のバチルス・サブティリス(Bacillus subtilis)株は、B.サブティリス(B.subtilis)168(trpC2)(GenBank AL009126)の原栄養株誘導体である、1A747株(Bacillus Genetic Stock Center,The Ohio State University,Columbus,Ohio 43210 USA)に由来する。
[培地]
B.サブティリス(B.subtilis)のための標準最少培地(MM)は、1×Spizizen塩、0.04%ナトリウムグルタミン酸、および0.5%グルコースを含有する。標準固体完全培地は、トリプトン血液寒天ブロス(TBAB、Difco)である。標準液体完全培地は、子牛肉浸出液−酵母抽出物ブロス(VY)である。これらの培地の組成について下で述べる。
TBAB培地:33gのDifcoトリプトン血液寒天ベース(カタログ番号0232)、1Lの水。高圧蒸気滅菌。
VY培地:25gのDifco子牛肉浸出液ブロス(カタログ番号0344)、5gのDifco酵母抽出物(カタログ番号0127)、1Lの水。高圧蒸気滅菌。
最少培地(MM):100mlの10×Spizizen塩;10mlの50%グルコース;1mlの40%グルタミン酸ナトリウム、水で1Lにする。
10×Spizizen塩:140gのKHPO;20gの(NHSO;60gのKHPO;10gのNaクエン酸・2HO;2gのMgSO・7HO;水で1Lにする。
10×VFB最少培地(10×VFBMM):2.5gのグルタミン酸Na;15.7gのKHPO;15.7gのKHPO;27.4gのNaHPO・12HO;40gのNHCl;1gクエン酸;68gの(NHSO;水で1Lにする。
微量成分溶液:1.4gのMnSO・HO;0.4gのCoCl・6HO;0.15gの(ΝΗΜo24・4ΗO;0.1gのAICl・6HO;0.075gのCuCl・2HO;水で200mlにする。
Fe溶液:0.21gのFeSO・7HO;水で10mlにする。
CaCl溶液:15.6gのCaCl・2HO;水で500mlにする。
Mg/Zn溶液:100gのMgSO・7HO;0.4gのZnSO・7HO;水で200mlにする。
VFB MM培地:100mlの10×VFBMM;10mlの50%グルコース;2mlの微量成分溶液;2mlのFe溶液;2mlのCaCl溶液;2mlのMg/Zn溶液;882mlの無菌蒸留水。
バイオフィルムの成長を促進するMSgg培地:2.5mMのKHPO、2.5mMのKHPO、100mMのMOPS、2mMのMgCl、700μΜのCaCl、50μΜのMnCl、1μΜのZnCl、50μΜのFeCl、2μΜのチアミン、0.5%グリセロール、0.5%グルタミン酸、50μg/mlのトリプトファン、50μg/mlのフェニルアラニン。
[分子および遺伝子技術]
標準遺伝子および分子生物学技術は、一般に当該技術分野で既知であり、以前記載されている。DNA形質転換、PBS1普遍形質導入、およびその他の標準B.サブティリス(B.subtilis)遺伝子技術もまた、一般に当該技術分野で既知であり、以前記載されている。(Harwood and Cutting,1992)。
[タンパク質精製]
VY培地中における37℃で24時間の培養に続いて、培養物を6000rpmで10分間遠心分離した。タンパク質を濃縮するために、His標識対象タンパク質を含有する上清に、4℃での緩慢な添加を通じて80%の硫酸アンモニウムを添加した。10,000rpmで15分間の遠心分離後、ペレットタンパク質を5mLの20mMのトリスHCl、20mMのイミダゾール、500mMのNaCl、pH7.4緩衝液中に回収してから、4℃において1Lの同一緩衝液中で2回連続透析した。濾過後、濃縮タンパク質をヒスチジン親和性クロマトグラフィーカラム(HisTrap Fast Flow、GE Healthcare)に注入した。His標識対象タンパク質を製造会社の推奨事項に従って、当業者によって知られているように精製した。SDS−PAGEを通じて同定された、対象タンパク質を含有する画分を透析して、微量のイミダゾールを除去した。
[フィターゼ活性試験]
Han Woo et al.(2003)によって記載されるように、サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter braakii)フィターゼ活性を50℃およびpH4で評価した。最初に、75μLのサンプルを、300μLの反応緩衝液、100mMのC、2mMのC1824、1mMのCaCl、pH4と共に、50℃でインキュベートした。30分後に375μLの15%トリクロロ酢酸(v/w)を添加して、酵素反応を停止させた。次に450μLの蒸留水と、500μLの600mMのHSO、100mMのCNaO、4mMの(NHMo24の溶液と共に、50μLの停止予備反応液を50℃で20分間インキュベートすることで、放出されたオルトリン酸塩を測定した。次に光学濃度を820nmで測定した。次に以下の式に従って、酵素活性を測定した:
活性(U/L)=[(ODsample−ODblank)×希釈係数]/(係数cat×30分間)
[ドットブロット結合アッセイ]
一次抗体である抗HisTag(Santa Cruz Biotechnologies)と、二次抗体であるペルオキシダーゼ共役抗ウサギ抗体(Sigma)とを使用して、ELISA手順に従って、I型およびIV型コラーゲンへの結合アッセイを実施した。製造会社の推奨事項に従って、ECL Plusキット(GE Healthcare)により顕色を行った。当業者に良く知られているドットブロット手順に従って、タンパク質を予備スポットしてブロットを形成した。
[バイオフィルム結合アッセイ]
「タンパク質精製」の節に記載されるように精製した後、バチルス・サブティリス(Bacillus subtilis)のバイオフィルム結合領域TasAと、サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter braakii)フィターゼのアミノ末端との融合物を、VY培地中で一晩調製されたバチルス・サブティリス(Bacillus subtilis)BSP1バイオフィルム形成株の前培養に混合した。同一手順に従って、しかしTasA_BSP1−Phy融合タンパク質をバチルス・サブティリス(Bacillus subtilis)BSP1の前培養に混合するのを省いて、対照を調製した。それぞれの混合物の100μLを、0.5%寒天を添加したMSgg培地の表面に注ぐ。静置培養物を22℃で5日間培養して、バイオフィルム形成を誘発した。次に無菌ループによってバイオフィルムを採取して、バチルス・サブティリス(Bacillus subtilis)BSP1バイオフィルムに組み込まれなかったTasA_BSP1−Phyタンパク質融合物を排除するために、20mMのトリス−HCl、300mMのNaCl、および1mMのCaClからできた溶液で3回洗浄した。次に「フィターゼ活性試験」の節に記載されるように、フィターゼ活性アッセイのために、バイオフィルムを反応緩衝液に懸濁した。
[実施例1−翻訳融合Cna_BSP1−phyのデザイン]
本実施例は、野生の有益な株B.サブティリス(B.subtilis)BSP1中で同定されたCna型コラーゲン結合領域と、サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter braakii)フィターゼのアミノ末端との融合物を過剰発現するようにデザインされた、合成遺伝子について記載する。
5’から3’方向で、構成はそれぞれ以下を含有する(表1):
−)B.サブティリス(B.sutbilis)amyQからのプロモーター領域
−)B.サブティリス(B.subtilis)ytwD遺伝子からのシグナルペプチド(32個の最初のAAをコードする)
−)3個の結合モチーフを潜在的に含有して、36個の最初のAA(シグナルペプチド)が欠失した、1076個のAA Cna−型コラーゲン結合タンパク質をコードするB.サブティリス(B.subtilis)BSP1遺伝子配列
−)10個のアラニンスペーサー(PvuII制限部位を含む)
−)最初の22個のAA(シグナルペプチド)が欠失した、コドンペア最適化サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter brakii)フィターゼ遺伝子appA
−)トロンビン(thrombine)切断部位、ヘキサヒスチジンタグ、2個の連続停止コドン、およびNhel切断部位をそれぞれ含有する、56個のbp配列。
表1.Cna_BSP1−phy翻訳融合物の配列。BamHI、SalI、PvuII、およびNhelクローニング部位は、太字で下線付きである。アラニンスペーサー領域は、下線付き大文字である。コドンペア最適化フィターゼ配列は、斜体の大文字である。Hisタグは、太字の小文字である。停止コドンは、太字の大文字である。ペプチドシグナルは、下線付き小文字である。プロモーターは、斜体の小文字である。
Figure 0006086614


Figure 0006086614


Figure 0006086614

[実施例2−翻訳融合Cna−phyのデザイン]
本実施例は、スタフィロコッカス・アウレウス(Staphyloccus aureus)コラーゲン結合領域Cnaと、サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter braakii)フィターゼのアミノ末端との融合物を過剰発現するようにデザインされた、合成遺伝子について記載する。
5’から3’方向で、構成はそれぞれ以下を含有する(表2):
−)B.サブティリス(B.sutbilis)amyQからのプロモーター領域
−)B.サブティリス(B.subtilis)ytwD遺伝子からのシグナルペプチド(32個の最初のAAをコードする)
−)30個の最初のAA(シグナルペプチド)が欠失した、313個のAAコラーゲン結合タンパク質をコードするスタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)cna配列
−)10個のアラニンスペーサー(PvuII制限部位を含む)
−)最初の22個のAA(シグナルペプチド)が欠失した、コドンペア最適化サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter brakii)フィターゼ遺伝子appA
−)トロンビン(thrombine)切断部位、ヘキサヒスチジンタグ、2個の連続停止コドン、およびNhel切断部位をそれぞれ含有する、56個のbp配列。
表2.Cna−phy翻訳融合物の配列。BamHI、SalI、PvuII、およびNhelクローニング部位は、太字で下線付きである。アラニンスペーサー領域は、下線付き大文字である。コドンペア最適化フィターゼ配列は、斜体の大文字である。Hisタグは、太字の小文字である。停止コドンは、太字の大文字である。ペプチドシグナルは、下線付き小文字である。プロモーターは、斜体の小文字である。
Figure 0006086614


Figure 0006086614

[実施例3−融合Cna_BSP1−phyを発現するB.サブティリス(B.subtilis)株の構築]
本実施例は、Cna_BSP1−phy融合物を過剰発現するようにデザインされた、B.サブティリス(B.subtilis)BSPB29株の構築について記載する。
Cna_BSP1−phy合成遺伝子は、当業者に知られているように、マルチコピープラスミドに挿入され、次にプロテアーゼ欠損B.サブティリス(B.subtilis)株に形質転換された。
[実施例4−融合Cna−phyを発現するB.サブティリス(B.subtilis)株の構築]
本実施例は、Cna−phyを過剰発現するようにデザインされた、B.サブティリス(B.subtilis)BSPB32株の構築について記載する。
Cna−phy合成遺伝子は、当業者に知られているように、マルチコピープラスミドに挿入され、次にプロテアーゼ欠損B.サブティリス(B.subtilis)株に形質転換された。
[実施例5−翻訳融合Cna Dd−amyのデザイン]
本実施例は、デニトロバクテリム・デトキシフィカンス(Denitrobacterium detoxificans)(Dr.Stanton,,National Animal Disease Ctr,USDA−Agricultural Research Service,Ames,Iowa,USAからの提供)のコラーゲン結合領域Cnaと、α−アミラーゼのアミノ末端との融合物を過剰発現するようにデザインされた、合成遺伝子について記載する。
5’から3’方向で、構成はそれぞれ以下を含有する(表3):
−)B.サブティリス(B.sutbilis)amyQからのプロモーター領域
−)B.サブティリス(B.subtilis)ytwD遺伝子からのシグナルペプチド(32個の最初のAAをコードする)
−)771個のAAコラーゲン結合タンパク質をコードする、デニトロバクテリム・デトキシフィカンス(Denitrobacterium detoxificans)Dd01g014920配列
−)10個のアラニンスペーサー(PvuII制限部位を含む)
−)最初の38個のAA(シグナルペプチド)が欠失した、バチルス・リケニフォルミス(Bacillus licheniformis)α−アミラーゼ遺伝子amyL
−)トロンビン(thrombine)切断部位、ヘキサヒスチジンタグ、2個の連続停止コドン、およびNhel切断部位をそれぞれ含有する、56個のbp配列。
表3.Cna_Dd−amy翻訳融合物の配列。BamHI、SalI、PvuII、およびNhelクローニング部位は、太字で下線付きである。アラニンスペーサー領域は、下線付き大文字である。B.リチェニホルミス(B.licheniformis)α−アミラーゼ配列は、小文字である。Hisタグは、太字の小文字である。停止コドンは、太字の大文字である。ペプチドシグナルは、下線付き小文字である。プロモーターは、斜体太字小文字である。
Figure 0006086614


Figure 0006086614


Figure 0006086614

[実施例6−Cna_BSP1−phv融合物のコラーゲン親和性結合]
本実施例は、精製Cna_BSP1−phy融合物のI型およびIV型コラーゲンへの生体外結合を実証する。
図1は、Cna_BSP1−phy融合物のドットブロットを示す。低下する異なる量のコラーゲンをメンブラン上にスポットしてから、一定量のCna_BSP1−phy融合物(5nM)と共に、インキュベートした。翻訳融合物のHisタグに対する一次抗体を使用して、ELISAによって顕色を行った。
[実施例7−Cna−phy融合のコラーゲン親和性結合]
本実施例は、精製Cna−phy融合物のI型およびIV型コラーゲンへの生体外結合を実証する。
図2は、Cna−phy融合物のドットブロットを示す。低下する異なる量のコラーゲンをメンブラン上にスポットしてから、一定量のCna−phy融合物(5nM)と共に、インキュベートした。翻訳融合物のHisタグに対する一次抗体を使用して、ELISAによって顕色を行った。
[実施例8−Cna_BSP1−phyの親和性スペクトル]
本実施例は、コラーゲン結合ドメインを含有する融合物が、生体外で、その他の細胞外マトリックス(ECM)タンパク質、すなわちラミニン、フィブロネクチン、およびフィブリノーゲンにもまた結合できることを実証する。
図3は、Cna_BSP1−phy融合物のドットブロットを示す。2つの異なる量の細胞外マトリックス(ECM)タンパク質をメンブラン上にスポットしてから、一定量のCna_BSP1−phy融合物(5nM)と共に、インキュベートした。翻訳融合のHisタグに対する一次抗体を使用して、ELISAによって顕色を行った。
[実施例9−コラーゲン結合Cna−phy融合物のフィターゼ活性]
本実施例は、コラーゲンに結合する融合物が、顕著なフィターゼ活性を示すことを実証する。
図4は、IおよびIV型コラーゲンに結合する、フィターゼ酵素活性のヒストグラムを示す。図4で言及される異なる量の標的コラーゲンをマイクロタイタープレートに塗布してから、一定の量のCna−phy融合物(50nM)と共にインキュベートした。洗浄後、一般手法に記載されるようにして、コラーゲン結合融合物のフィターゼ活性を評価した。コラーゲン結合フィターゼ活性は、BSA(10μg)で被覆されたウェル内のインキュベーション後に観察されたものよりも、顕著により高い。
[実施例10−翻訳融合物CBD−phyのデザイン]
本実施例は、クロストリジウム・ヒストリティカム(Clostridium histolyticum)コラゲナーゼのコラーゲン結合領域CBDと、サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter braakii)フィターゼのアミノ末端との融合物を過剰発現するようにデザインされた、合成遺伝子について記載する。
5’から3’方向で、構成はそれぞれ以下を含有する(表4):
−)B.サブティリス(B.sutbilis)amyQからのプロモーター領域
−)B.サブティリス(B.subtilis)ytwD遺伝子からのシグナルペプチド(32個の最初のAAをコードする)
−)colHのS2BおよびS3ドメインからの215個のAAをコードするクロストリジウム・ヒストリティカム(Clostridium histolyticum)配列(Yoshihara et al.,1994)
−)10個のアラニンスペーサー(PvuII制限部位を含む)
−)最初の22個のAA(シグナルペプチド)が欠失した、コドンペア最適化サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter brakii)フィターゼ遺伝子appA
−)トロンビン(thrombine)切断部位、ヘキサヒスチジンタグ、2個の連続停止コドン、およびNhel切断部位をそれぞれ含有する、56個のbp配列。
表4.CBD−phy翻訳融合物の配列。BamHI、SalI、PvuII、およびNhelクローニング部位は、太字で下線付きである。アラニンスペーサー領域は、下線付き大文字である。コドンペア最適化フィターゼ配列は、斜体の大文字である。Hisタグは、太字の小文字である。停止コドンは、太字の大文字である。ペプチドシグナルは、下線付き小文字である。プロモーターは、斜体の小文字である。
Figure 0006086614


Figure 0006086614

[実施例11−翻訳融合物MubBP(RI+RII)−phyのデザイン]
本実施例は、ラクトバチルス・ロイテリー(Lactobacillus reuteri)1063のムチン結合領域と、サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter braakii)フィターゼのアミノ末端との融合物を過剰発現するようにデザインされた、合成遺伝子について記載する。
5’から3’方向で、構成はそれぞれ以下を含有する(表5):
−)B.サブティリス(B.sutbilis)amyQからのプロモーター領域
−)B.サブティリス(B.subtilis)ytwD遺伝子からのシグナルペプチド(32個の最初のAAをコードする)
−)Genebank AF120104配列内の位置549と位置939の間のラクトバチルス・ロイテリー(Lactobacillus reuteri)1063Mub1(RI+RII反復)390AA(Roos and Jonsson,2002)
−)10個のアラニンスペーサー(PvuII制限部位を含む)
−)最初の22個のAA(シグナルペプチド)が欠失した、コドンペア最適化サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter brakii)フィターゼ遺伝子appA
−)トロンビン(thrombine)切断部位、ヘキサヒスチジンタグ、2個の連続停止コドン、およびNhel切断部位をそれぞれ含有する、56個のbp配列。
表5.MubBP(RI+RII)−phy翻訳融合物の配列。BamHI、SalI、PvuII、およびNhelクローニング部位は、太字で下線付きである。アラニンスペーサー領域は、下線付き大文字である。コドンペア最適化フィターゼ配列は、斜体の大文字である。Hisタグは、太字の小文字である。停止コドンは、太字の大文字である。ペプチドシグナルは、下線付き小文字である。プロモーターは、斜体の小文字である。
Figure 0006086614


Figure 0006086614

[実施例12−融合MubBP(RI+RII)−phyの生成]
本実施例は、MubBP(RI+RII)−phyを過剰発現するようにデザインされた、B.サブティリス(B.subtilis)BSPB33株の構築と、その精製について記載する。
MubBP(RI+RII)−phy合成遺伝子は、当業者に知られているように、マルチコピープラスミドに挿入され、次にプロテアーゼ欠損B.サブティリス(B.subtilis)株に形質転換された。一般手法の節に記載される手順に従った精製後、フィターゼ比活性が3500U/gであるMubBP(RI+RII)融合物が得られた。
[実施例13−MubBP(RI+RII)−phy融合物のムチン親和性結合]
本実施例は、精製MubBP(RI+RII)−phy融合物とムチンとの生体外結合を実証する。
図5は、MubBP(RI+RII)−phy融合物のドットブロットを示す。2つの異なる量のムチンをメンブラン上にスポットしてから、と一定量のMubBP(RI+RII)−phy融合物(30nM)と共に、インキュベートした。翻訳融合のHisタグに対する一次抗体を使用して、ELISAによって顕色を行った。
[実施例14−翻訳融合物MubBP(R5+R6)−phyのデザイン]
本実施例は、ラクトバチルス・ロイテリー(Lactobacillus reuteri)1063のムチン結合領域R5およびR6と、サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter braakii)フィターゼのアミノ末端との融合物を過剰発現するようにデザインされた、合成遺伝子について記載する。
5’から3’方向で、構成はそれぞれ以下を含有する(表6):
−)B.サブティリス(B.sutbilis)amyQからのプロモーター領域
−)B.サブティリス(B.subtilis)ytwD遺伝子からのシグナルペプチド(32個の最初のAAをコードする)
−)Genebank AF120104配列内の位置2105と位置2475の間のラクトバチルス・ロイテリー(Lactobacillus reuteri)1063のR5+R6反復370個のAA(Roos and Jonsson,2002)
−)10個のアラニンスペーサー(PvuII制限部位を含む)
−)最初の22個のAA(シグナルペプチド)が欠失した、コドンペア最適化サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter brakii)フィターゼ遺伝子appA
−)トロンビン(thrombine)切断部位、ヘキサヒスチジンタグ、2個の連続停止コドン、およびNhel切断部位をそれぞれ含有する、56個のbp配列。
表6.MubBP(R5+R6)−phy翻訳融合物の配列。BamHI、SalI、PvuII、およびNhelクローニング部位は、太字で下線付きである。アラニンスペーサー領域は、下線付き大文字である。コドンペア最適化フィターゼ配列は、斜体の大文字である。Hisタグは、太字の小文字である。停止コドンは、太字の大文字である。ペプチドシグナルは、下線付き小文字である。プロモーターは、斜体の小文字である。
Figure 0006086614


Figure 0006086614

[実施例15−翻訳融合SpaB−phyのデザイン]
本実施例は、ラクトバチルス・ラムノーサス(Lactobacillus rhamnosus)GGのSpaBからの付着領域と、サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter braakii)フィターゼのアミノ末端との融合物を過剰発現するようにデザインされた、合成遺伝子について記載する。
5’から3’方向で、構成はそれぞれ以下を含有する(表7):
−)B.サブティリス(B.sutbilis)amyQからのプロモーター領域
−)B.サブティリス(B.subtilis)ytwD遺伝子からのシグナルペプチド(32個の最初のAAをコードする)
−)配列LGG_00443の位置27と位置203の間のラクトバチルス・ラムノーサス(Lactobacillus rhamnosus)GG付着ドメイン177個のAA
−)10個のアラニンスペーサー(PvuII制限部位を含む)
−)最初の22個のAA(シグナルペプチド)が欠失した、コドンペア最適化サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter brakii)フィターゼ遺伝子appA
−)トロンビン(thrombine)切断部位、ヘキサヒスチジンタグ、2個の連続停止コドン、およびNhel切断部位をそれぞれ含有する、56個のbp配列。
表7.SpaB−phy翻訳融合物の配列。BamHI、SalI、PvuII、およびNhelクローニング部位は、太字で下線付きである。アラニンスペーサー領域は下線付き小文字の斜体である。コドンペア最適化フィターゼ配列は、斜体の大文字である。Hisタグは、太字の小文字である。停止コドンは、太字の大文字である。ペプチドシグナルは、下線付き小文字である。プロモーターは、斜体の小文字である。
Figure 0006086614


Figure 0006086614

[実施例16−翻訳融合物Msa−phyのデザイン]
本実施例は、ラクトバチルス・プランタルム(Lactobacillus plantarum)(Lactobacillus platarum)マンノース(manose)特異的付着MsaのconA様レクチンドメインと、サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter braakii)フィターゼのアミノ末端との融合物を過剰発現するようにデザインされた、合成遺伝子について記載する。
5’から3’方向で、構成はそれぞれ以下を含有する(表8):
−)B.サブティリス(B.sutbilis)amyQからのプロモーター領域
−)B.サブティリス(B.subtilis)ytwD遺伝子からのシグナルペプチド(32個の最初のAAをコードする)
−)ラクトバチルス・プランタルム(Lactobacillus plantarum)Msaからのコンカナバリン(concavalin)様レクチンドメイン:配列EHS83650内の位置263と位置517の間の257個のAA
−)10個のアラニンスペーサー(PvuII制限部位を含む)
−)最初の22個のAA(シグナルペプチド)が欠失した、コドンペア最適化サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter brakii)フィターゼ遺伝子appA
−)トロンビン(thrombine)切断部位、ヘキサヒスチジンタグ、2個の連続停止コドン、およびNhel切断部位をそれぞれ含有する、56個のbp配列。
表8.Msa−phy翻訳融合の配列。BamHI、SalI、PvuII、およびNhelクローニング部位は、太字で下線付きである。アラニンスペーサー領域は下線付き小文字の斜体である。コドンペア最適化フィターゼ配列は、斜体の大文字である。Hisタグは、太字の小文字である。停止コドンは、太字の大文字である。ペプチドシグナルは、下線付き小文字である。プロモーターは、斜体の小文字である。
Figure 0006086614


Figure 0006086614

[実施例17−翻訳融合物tasA BSP1−phyのデザイン]
本実施例は、野生の有益な株B.サブティリス(B.subtilis)BSP1のTasAタンパク質と、サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter braakii)フィターゼのアミノ末端との融合物を過剰発現するようにデザインされた、遺伝子配列について記載する。
5’から3’方向で、構成はそれぞれ以下を含有する(表9):
−)B.サブティリス(B.sutbilis)amyQからのプロモーター領域
−)B.サブティリス(B.subtilis)ytwD遺伝子からのシグナルペプチド(32個の最初のAAをコードする)
−)停止コドンが欠失した、(バイオフィルムマトリックスの主要構成要素をコードする)261個のAA TasAタンパク質をコードするB.サブティリス(B.subtilis)BSP1遺伝子配列
−)10個のアラニンスペーサー(PvuII制限部位を含む)
−)最初の22個のAA15(シグナルペプチド)が欠失した、コドンペア最適化サイトロバクター・ブラアキイ(Citrobacter brakii)フィターゼ遺伝子appA
−)トロンビン(thrombine)切断部位、ヘキサヒスチジンタグ、2個の連続停止コドン、およびNhel切断部位をそれぞれ含有する、56個のbp配列。
表9.tasA_BSP1−phy翻訳融合物の配列。BamHI、SalI、PvuII、およびNhelクローニング部位は、太字で下線付きである。アラニンスペーサー領域は、下線付き大文字である。コドンペア最適化フィターゼ配列は、斜体の大文字である。Hisタグは太字である。
Figure 0006086614

[実施例18−融合tasA_BSP1−phyを発現するB.サブティリス(B.subtilis)株の構築]
本実施例は、tasA_BSP1−phy融合物を過剰発現するようにデザインされた、B.サブティリス(B.subtilis)BSP1−28株の構築について記載する。
tasA_BSP1遺伝子は、SalI制限部位(5’−GCATGTCGACATGGGTATGAAAAAGAAATTGAG)を持つプライマーと、PvuII(5’−GCATCAGCTGCTGCATTTTTATCCTCGCTGTGCGCTTTTTC)を持つプライマーとを用いて、PCRによって増幅された。得られたPCR産物をSalIおよびPvuII制限酵素によって、二重消化した。ゲル精製後、SalIおよびPvuII制限酵素であらかじめ二重消化されたマルチコピープラスミド(実施例GS3に記載される)に、tasA_BSP1断片を挿入した。次に当業者に知られているように、tasA_BSP1−phy融合物を保有する組換えベクターをB.サブティリス(B.subtilis)168株に形質転換した。
[実施例19−バイオフィルム結合TasA_BSP1−Phy融合物のフィターゼ活性]
本実施例は、細菌バイオフィルムに結合する融合物が、顕著なフィターゼ活性を示すことを実証する。図6(TasA_BSP1−Phy融合タンパク質が添加された、B.サブティリス(B.subtilis)BSP1バイオフィルムのフィターゼ活性)は、B.サブティリス(B.subtilis)に結合する、フィターゼ酵素活性のヒストグラムを示す。洗浄後、バイオフィルム結合融合物のフィターゼ活性は、「一般手法」に記載されるように評価される。TasA_BSP1−Phy融合タンパク質をバチルス・サブティリス(Bacillus subtilis)BSP1バイオフィルム形成株の前培養に混合するのを省いて調製された対照は、B.サブティリス(B.subtilis)の内在性フィターゼ活性を示す。TasA_BSP1−Phy融合タンパク質(720U/mgの全タンパク質)と共にインキュベートされたバイオフィルム中でアッセイされたフィターゼ活性は、B.サブティリス(B.subtilis)BSP1の内在性フィターゼ活性よりも顕著に高い。この追加的な活性は、バイオフィルム結合フィターゼに起因する。フィターゼの1単位は、1分間で、ナトリウムフィチン酸から1μmolの無機リン酸塩を放出するのに要する、酵素量と規定された。
Cna_BSP1−phy融合物のドットブロットを示す。 Cna−phy融合物のドットブロットを示す。 Cna_BSP1−phy融合物のドットブロットを示す。 IおよびIV型コラーゲンに結合する、フィターゼ酵素活性のヒストグラムを示す。 MubBP(RI+RII)−phy融合物のドットブロットを示す。 B.サブティリス(B.subtilis)に結合する、フィターゼ酵素活性のヒストグラムを示す。

Claims (16)

  1. 酵素に連結した腸表面結合ポリペプチド断片を含んでなる融合タンパク質であって、
    前記腸表面結合ポリペプチド断片が、粘液結合タンパク質の断片である、融合タンパク質。
  2. 前記酵素が、フィターゼ、キシラナーゼ、ガラクタナーゼ、α−ガラクトシダーゼ、プロテアーゼ、ホスホリパーゼ、β−グルクロニダーゼ、アルカリホスファターゼ、アミラーゼ、α−アミラーゼ、β−グルカナーゼ及びセルラーゼからなる群より選択される、請求項1に記載の融合タンパク質。
  3. 前記酵素がフィターゼである、請求項1に記載の融合タンパク質。
  4. 前記粘液結合タンパク質が、ラクトバチルス由来である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の融合タンパク質。
  5. 前記粘液結合タンパク質の断片が、ラクトバチルス・ロイテリー1063のムチン結合領域、ラクトバチルス・プランタルムのマンノース特異的付着MsaのconA様レクチンドメイン、及びラクトバチルス・ラムノーサスGGのSpaBの付着領域からなる群より選択される、請求項1〜のいずれか一項に記載の融合タンパク質。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の融合タンパク質をコードする核酸配列を含んでなる単離核酸。
  7. 適切な発現宿主における融合タンパク質生成を誘導する、1つまたは複数の制御配列と作動可能に連結した、請求項6に記載の核酸配列を含んでなる核酸コンストラクト。
  8. 請求項7に記載の核酸コンストラクトを含んでなる、組換え発現ベクター。
  9. 請求項7に記載の核酸コンストラクトおよび/または請求項8に記載の発現ベクターを含んでなる、組換え宿主細胞。
  10. (a)請求項9に記載の宿主細胞を培養して、前記融合タンパク質を含んでなる上清を生成するステップと、
    (b)前記融合タンパク質を回収するステップと
    を含んでなる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の融合タンパク質を生成する方法。
  11. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の融合タンパク質を含んでなる、組成物。
  12. 顆粒または微粒の形態である、請求項11に記載の組成物。
  13. 請求項11に記載の組成物、または請求項1〜5のいずれか一項に記載の融合タンパク質の少なくとも1つと、
    (a)少なくとも1つの脂溶性ビタミン;
    (b)少なくとも1つの水溶性ビタミン;および/または
    (c)少なくとも1つの微量ミネラル
    を含んでなる動物飼料組成物。
  14. 請求項11に記載の組成物、または請求項1〜5のいずれか一項に記載の融合タンパク質の少なくとも1つが飼料に添加される、動物飼料の栄養価を改善する方法。
  15. 請求項11に記載の組成物、または請求項1〜5のいずれか一項に記載の融合タンパク質を動物に投与するステップを含んでなる、動物における飼料利用率を高める方法(但し、動物がヒトである方法を除く。)。
  16. 動物(但し、ヒトを除く。)における飼料利用率を高めるための、請求項11に記載の組成物、または請求項1〜5のいずれか一項に記載の融合タンパク質の使用。
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