JP6750630B2 - リナロール組成物の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、リナロール組成物およびその製造方法に関する。
芳香物質として知られるリナロールは、ラベンダーやオレンジをはじめ、様々な植物の精油中に含まれるモノテルペンアルコールの一種である。リナロールは、香水、化粧品、シャンプーや石鹸といった香粧品に使われる他に、食品や飲料へのフレーバー付加のための添加物としても利用されている。また、リナロールは、他のモノテルペン系香料の原料になるほか、ビタミンAやEの中間体としても重要な化合物である。リナロールにはエナンチオマーが存在し、(3R)−(−)−linalool((3R)−3,7−ジメチルオクタ−1,6−ジエン−3−オール、R−リナロール)、及び(3S)−(+)−linalool((3S)−3,7−ジメチルオクタ―1,6−ジエン−3−オール、S−リナロール)はそれぞれリカレオール、コリアンドロールと呼ばれている。リカレオールとコリアンドロールは異なる香りを呈することが知られており、リカレオールはウッディーなラベンダー様香気を、コリアンドロールはプチグレンに近い甘い柑橘系の香気を呈するとされている(非特許文献1及び2参照)。2つのエナンチオマーは香気の性質に加えて匂いの閾値も異なり、リカレオールはコリアンドロールの9倍程度低い閾値を示すとされる(例えば、非特許文献3を参照)。リナロールは最もその機能の研究が進んでいる香気成分の一つであり、鎮静作用、抗炎症作用、抗酸化作用など、比較的多くの生物活性を有することが明らかとなってきている。近年、健康志向の高まりから機能性の植物由来素材が添加された食品及び飲料のニーズが高まってきており、リナロールを添加することでリナロールが有する機能を訴求した商品の開発も行われている。今後もこのような食品や飲料のニーズが高まると予想され、それに伴いリナロールの需要も高まることが考えられることから、効率的にリナロールを生産できる製法の確立が望まれている。
リナロールはリナロールシンターゼによって、モノテルペンの共通前駆体であるゲラニル二リン酸(GPP)より合成される。GPPはイソペンテニル二リン酸(IPP)、及びその異性体であるジメチルアリル二リン酸(DMAPP)の縮合によって生成する。IPPやDMAPPの生合成経路として、メバロン酸経路、及び非メバロン酸経路(MEP経路)の存在が知られている。メバロン酸経路は植物、動物、酵母などの真核生物や一部の放線菌や古細菌に存在している。一方、MEP経路はバクテリアや植物のプラスチドに存在している。従来、リナロールをはじめとした植物の精油成分は様々な抽出法によって植物から抽出することで製造されている。抽出法として例えば特許文献1には水蒸気蒸留法が、特許文献2には減圧蒸留法が、それぞれ記載されている。また、特許文献3には植物材料と溶媒の混合物を超高温処理することで植物成分を抽出する方法の記載がある。一方で、化学合成による製法も確立されており、例えば、非特許文献4にはα−ピネンを原料に触媒を利用した化学合成によるリナロールの製造法が記載されている。さらに近年では遺伝子組換え技術を用いて酵母や大腸菌でのリナロール生産が報告されている(例えば、特許文献4、及び非特許文献5〜8を参照)。しかしながら、遺伝子組換え酵母によるリナロール生産量は非常に微量なレベルに止まっており、必ずしも効率的な生産方法とはいえない。
リナロールには、上述のとおりR−リナロール、S−リナロールのエナンチオマーが存在し、R−リナロールはラベンダーの香り、S−リナロールはオレンジ様の香りがし、用途が異なることからそれぞれ高い鏡像体過剰率で取得されることが好ましい。化学合成法によりαピネンより製造されるリナロールは、ほぼラセミ体である。また、化学合成による光学活性リナロールの製造法が幾つか知られているが、高価な試薬や複雑な工程を必要とし、実用的とは言えない(非特許文献9及び10、特許文献5)。リパーゼを用いた不斉加水分解法が知られているが、ラセミ体のリナロールから脂肪酸エステルを調整後に不斉加水分解を行うため、基質の調整に複雑な工程を要する(特許文献6)。一方植物から抽出した場合は、一般的にR−及びS−リナロール混合物として抽出されるものが多く(非特許文献11)、そのため、高い鏡像体過剰率で片方のエナンチオマーを得る為には光学分割等の高度な精製技術が要求されることが多い。また、植物由来抽出物には酢酸リナリル、リモネン、カリオフィレン等のイソプレノイド化合物が不純物として多く抽出され、揮発性成分(香気成分)中の目的成分の含有量が少ないといった課題があった。
鏡像体過剰率の高いリナロールは、不斉を提供できることから化学合成や医薬品の原料として使用される。また、食品、酒類等のフレーバーや、化粧品及び香水、防虫剤に至る工業製品にまで、幅広く利用されている。
特開2005−298580号公報 特開2006−291007号公報 特表2011−506713号公報 中国特許出願公開第102071155号明細書 特開平5−170682号公報 特開平9−000278号公報
Alejandro Carrasco,Ramiro Martinez−Gutierrez,Virginia Tomas,Jose Tudela,Planta Medica 2016;82:163−170 Melliou Eleni,Michaelakis Antonios,Koliopoulos George,Skaltsounis Alexios−Leandros and Magiatis Prokopios,Molecules 2009,14(2),839−849 Ana Clara Aprotosoaie, Monica Hancianu, Irina−Iuliana Costache Anca Miron,Flavour and Fragrance Journal,2014,29,193−219 V.A.Semikolenov,I.I.Ilyna,and I.L.Simakova, Applied Catalysis A,General,2001,211:91−107 Sun MX, Liu JD, Du GC,Zhou J,and Chen J.,Chin J Biotech,2013,29(6): 751−759 Herrero O,Ramon D,and Orejas M,,Metab Eng,2008,10,78−86 Rico J,Pardo E,and Orejas M,Appl Environ Microbiol,2010,76, 6449−6454 Ratana Thanasomboon,Dujduan Waraho,Supapon Cheevadhanarak,and Asawin Meechaia,Procedia Computer Science 11(2012)88−95 Richard Barner, and Josef Hubscher,Helv.Chim.Acta,Vol.66,pp.880−890(1983) Masaki Ohwa,Tetsuo Kogure,and Ernest L.Eliel,J.Org.Chem.,Vol.51,pp.2599−2601(1986) Temel Ozek,Nurhayat Tabanca,Fatih Demirci,David E.Wedge and K.Husnu Can Baser,Records of Natural Products 2010,4(4),180−192
しかしながら、従来の方法で得られるリナロールは、R−及びS−リナロールの混合物であり、またその他のイソプレノイド系不純物も多く含まれていたため、鏡像体過剰率の高いR−リナロール、S−リナロール等のリナロールを含み、リナロール含有率の高い組成物及びその製造方法は知られていなかった。本発明は、リナロール組成物、及びその製造方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
〔1〕リナロールを含有し、組成物中の揮発性成分の合計含量中のリナロール含量が60%以上であり、
かつR−リナロール又はS−リナロールの鏡像体過剰率が50%以上である組成物。
〔2〕前記揮発性成分が3−メチル−2−ブテン−1−オールを含む、〔1〕記載の組成物。
〔3〕組成物中の揮発性成分の合計含量中の3−メチル−2−ブテン−1−オール含量が40%未満である、〔2〕記載の組成物。
〔4〕R−リナロール又はS−リナロールの鏡像体過剰率が80%以上である、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項記載の組成物。
〔5〕組成物中の揮発性成分の合計含量中のR−リナロール含量が60%以上である〔1〕〜〔4〕のいずれか1項記載の組成物。
〔6〕組成物中の揮発性成分の合計含量中のS−リナロール含量が60%以上である〔1〕〜〔4〕のいずれか1項記載の組成物。
〔7〕組成物中のリナロール含量が200mg/L以上である、〔1〕〜〔6〕のいずれか1項記載の組成物。
〔8〕前記揮発性成分が酢酸リナリル、リモネン、カリオフィリン、3−メチル−1−ブタノール、β−シトロネロール、及びゲラニオールからなる群より選択される1又は2以上の成分を含む、〔1〕〜〔7〕のいずれか1項記載の組成物。
〔9〕リナロールシンターゼを発現する微生物を培地中で培養し、該培地中に〔1〕〜〔8〕のいずれか1項記載の組成物を蓄積させる、
〔1〕〜〔8〕記載のいずれか1項の組成物の製造方法。
〔10〕リナロールシンターゼは、アミノ酸配列中に以下の式で表されるモチーフ:
DDX1[FY][DY]X23
(式中、Dはアスパラギン酸を示し、Fはフェニルアラニンを示し、Yはチロシンを示し、Gはグリシンを示し、X1、X2及びX3はそれぞれ独立して任意のアミノ酸を示し、[FY]はF又はYを示し、[DY]はD又はYを示す。)
を少なくとも1つ有する
〔9〕記載の方法。
〔11〕前記リナロールシンターゼが、アラビドプシス属、ミカン属、シソ属、ブドウ属、メンタ属、メボウキ属、ラベンデュラ属、トウヒ属、ナス属、リンゴ属、バクホウシア属、アクチニジア属、サンジソウ属、又はヨモギ属に属する植物、若しくは放線菌に由来する、〔9〕又は〔10〕記載の方法。
〔12〕放線菌は、ストレプトマイセス属に属する微生物である、〔11〕記載の方法。
〔13〕前記植物が、アラビドプシス・タリアナ、シトラス・ウンシュウ、マルス・ドメスティカ、ペリラ・フルテセンス・バー・クリスパ、ビティス・ビニフェラ、ラベンデュラ・アングスティフォリア、メンタ・シトラータ、オシマム・バシリカム、クラルキア・ブリュワリ、アクチニジア・アルグータである、〔11〕記載の方法。
〔14〕前記微生物が、腸内細菌科、酵母、コリネ型細菌、及び藍藻からなる群より選択される微生物である、〔9〕〜〔13〕のいずれか1項記載の方法。
〔15〕前記微生物は、エシェリヒア属、パントエア属、シネコシスティス属、又はコリネバクテリウム属に属する細菌である、〔9〕〜〔14〕のいずれか1項記載の方法。
〔16〕前記微生物は、エシェリヒア・コリ、パントエア・アナナティス、シネコシスティス sp.、又はコリネバクテリウム・グルタミカムである、〔9〕〜〔15〕のいずれか1項記載の方法。
〔17〕前記微生物は、リナロールシンターゼをコードするポリヌクレオチド及びそれに作動可能に連結されたプロモーターを含む異種発現単位を含む、〔9〕〜〔16〕のいずれか1項記載の方法。
〔18〕ポリヌクレオチドは、以下の(a1)〜(c20)からなる群より選ばれる1又は2以上のポリヌクレオチドである、〔17〕記載の方法:
(a1)(i1)配列番号2で表される塩基配列、もしくは(ii1)配列番号3で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b1)前記(i1)もしくは(ii1)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c1)前記(i1)もしくは(ii1)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a2)(i2)配列番号62で表される塩基配列もしくは(ii2)配列番号63で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b2)前記(i2)もしくは(ii2)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c2)前記(i2)もしくは(ii2)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a3)(i3)配列番号65で表される塩基配列もしくは(ii3)配列番号66で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b3)前記(i3)もしくは(ii3)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c3)前記(i3)もしくは(ii3)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a4)(i4)配列番号68で表される塩基配列もしくは(ii4)配列番号69で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b4)前記(i4)もしくは(ii4)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c4)前記(i4)もしくは(ii4)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a5)(i5)配列番号71で表される塩基配列もしくは(ii5)配列番号72で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b5)前記(i5)もしくは(ii5)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c5)前記(i5)もしくは(ii5)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a6)(i6)配列番号74で表される塩基配列もしくは(ii6)配列番号75で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b6)前記(i6)もしくは(ii6)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c6)前記(i6)もしくは(ii6)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a7)(i7)配列番号79で表される塩基配列、(ii7)配列番号79で表される塩基配列中の79〜1725番目のヌクレオチド残基からなる塩基配列、もしくは(iii7)配列番号80で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b7)前記(i7)、(ii7)もしくは(iii7)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c7)前記(i7)、(ii7)もしくは(iii7)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a8)(i8)配列番号85(M1)で表される塩基配列、もしくは(ii8)配列番号98(M14)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b8)前記(i8)もしくは(ii8)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c8)前記(i8)もしくは(ii8)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a9)(i9)配列番号86(M2)で表される塩基配列、もしくは(ii9)配列番号100(M16)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b9)前記(i9)もしくは(ii9)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c9)前記(i9)もしくは(ii9)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a10)(i10)配列番号87(M3)で表される塩基配列、もしくは(ii10)配列番号102(M18)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b10)前記(i10)もしくは(ii10)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c10)前記(i10)もしくは(ii10)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a11)(i11)配列番号88(M4)で表される塩基配列、もしくは(ii11)配列番号104(M20)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b11)前記(i11)もしくは(ii11)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c11)前記(i11)もしくは(ii11)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a12)(i12)配列番号89(M5)で表される塩基配列、もしくは(ii12)配列番号106(M22)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b12)前記(i12)もしくは(ii12)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c12)前記(i12)もしくは(ii12)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a13)(i13)配列番号90(M6)で表される塩基配列、もしくは(ii13)配列番号108(M24)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b13)前記(i13)もしくは(ii13)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c13)前記(i13)もしくは(ii13)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a14)(i14)配列番号91(M7)で表される塩基配列、もしくは(ii14)配列番号110(M26)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b14)前記(i14)もしくは(ii14)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c14)前記(i14)もしくは(ii14)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a15)(i15)配列番号92(M8)で表される塩基配列、もしくは(ii15)配列番号112(M28)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b15)前記(i15)もしくは(ii15)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c15)前記(i15)もしくは(ii15)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a16)(i16)配列番号93(M9)で表される塩基配列、もしくは(ii16)配列番号114(M30)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b16)前記(i16)もしくは(ii16)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c16)前記(i16)もしくは(ii16)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a17)(i17)配列番号94(M10)で表される塩基配列、もしくは(ii17)配列番号116(M32)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b17)前記(i17)もしくは(ii17)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c17)前記(i17)もしくは(ii17)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a18)(i18)配列番号95(M11)で表される塩基配列、もしくは(ii18)配列番号118(M34)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b18)前記(i18)もしくは(ii18)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c18)前記(i18)もしくは(ii18)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
(a19)(i19)配列番号96(M12)で表される塩基配列、もしくは(ii19)配列番号120(M36)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b19)前記(i19)もしくは(ii19)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c19)前記(i19)もしくは(ii19)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a20)(i20)配列番号97(M13)で表される塩基配列、もしくは(ii20)配列番号122(M38)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b20)前記(i20)もしくは(ii20)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;及び
(c20)前記(i20)もしくは(ii20)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
〔19〕リナロールシンターゼは、以下の(A1)〜(C28)からなる群より選ばれる1又は2以上のタンパク質である、〔9〕〜〔18〕のいずれか1項記載の方法:
(A1)(i1’)配列番号1で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B1)前記(i1’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C1)前記(i1’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A2)(i2’)配列番号61で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B2)前記(i2’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C2)前記(i2’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A3)(i3’)配列番号64で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B3)前記(i3’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C3)前記(i3’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A4)(i4’)配列番号67で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B4)前記(i4’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C4)前記(i4’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A5)(i5’)配列番号70で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B5)前記(i5’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C5)前記(i5’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A6)(i6’)配列番号73で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B6)前記(i6’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C6)前記(i6’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A7)(i7’)配列番号78で表される全長アミノ酸配列、もしくは(ii7’)配列番号1で表されるアミノ酸配列中の27〜574番目のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列を含むタンパク質;
(B7)前記(i7’)もしくは(ii7’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C7)前記(i7’)もしくは(ii7’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A8)(i8’)配列番号99(M15)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B8)前記(i8’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C8)前記(i8’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A9)(i9’)配列番号101(M17)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B9)前記(i9’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C9)前記(i9’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A10)(i10’)配列番号103(M19)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B10)前記(i10’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C10)前記(i10’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A11)(i11’)配列番号105(M21)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B11)前記(i11’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C11)前記(i11’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A12)(i12’)配列番号107(M23)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B12)前記(i12’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C12)前記(i12’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A13)(i13’)配列番号109(M25)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B13)前記(i13’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C13)前記(i13’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A14)(i14’)配列番号111(M27)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B14)前記(i14’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C14)前記(i14’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A15)(i15’)配列番号113(M29)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B15)前記(i15’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C15)前記(i15’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A16)(i16’)配列番号115(M31)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B16)前記(i16’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C16)前記(i16’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A17)(i17’)配列番号117(M33)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B17)前記(i17’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C17)前記(i17’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A18)(i18’)配列番号119(M35)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B18)前記(i18’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C18)前記(i18’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A19)(i19’)配列番号121(M37)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B19)前記(i19’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C19)前記(i19’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A20)(i20’)配列番号123(M39)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B20)前記(i20’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C20)前記(i20’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A21)(i21’)配列番号157で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B21)前記(i21’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C21)前記(i21’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A22)(i22’)配列番号158で表される全長アミノ酸配列列を含むタンパク質;
(B22)前記(i22’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C22)前記(i22’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A23)(i23’)配列番号159で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B23)前記(i23’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C23)前記(i23’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A24)(i24’)配列番号160で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B24)前記(i24’)ものアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C24)前記(i24’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A25)(i25’)配列番号161で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B25)前記(i25’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C25)前記(i25’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A26)(i26’)配列番号162で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B26)前記(i26’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C26)前記(i26’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A27)(i27’)配列番号163で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B27)前記(i27’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C27)前記(i27’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A28)(i28’)配列番号164で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B28)前記(i28’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;及び
(C28)前記(i28’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質。
〔20〕微生物は、さらにゲラニル二リン酸シンターゼを発現する細菌である〔9〕〜〔19〕のいずれか1項記載の方法。
〔21〕微生物が、メチルエリスリトールリン酸経路によるジメチルアリル二リン酸の合成能を有する、〔9〕〜〔20〕のいずれか1項記載の方法。
〔22〕微生物が、メバロン酸経路によるジメチルアリル二リン酸の合成能を有する、〔9〕〜〔21〕のいずれか1項記載の方法。
〔23〕前記微生物は、2−ケトグルコン酸生成経路が遮断されている微生物である、〔9〕〜〔22〕のいずれか1項記載の方法。
〔24〕2−ケトグルコン酸生成経路が、グルコース脱水素酵素活性の低減により遮断されている、〔9〕〜〔23〕のいずれか1項記載の方法。
〔25〕前記微生物において、グルコース脱水素酵素遺伝子であるポリヌクレオチドが破壊されている、〔24〕記載の方法。
〔26〕前記ポリヌクレオチドは、以下の(x)〜(z)からなる群より選ばれる1又は2以上のポリヌクレオチドである、〔25〕記載の方法。
(x)〔i〕配列番号9で表される塩基配列、もしくは〔ii〕配列番号9で表される塩基配列中301〜2691番目のヌクレオチド残基からなる塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(y)前記〔i〕もしくは〔ii〕の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;又は
(z)前記〔i〕もしくは〔ii〕の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
〔27〕前記グルコース脱水素酵素は、以下の(X)〜(Z)からなる群より選ばれる1又は2以上のタンパク質である、〔24〕〜〔26〕のいずれか1項記載の方法。
(X)配列番号10で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(Y)配列番号10で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質;及び
(Z)配列番号10で表されるアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質。
本発明の好ましい態様は、以下のとおりである。
[1−1]R−リナロールを含有し、R−リナロールの鏡像体過剰率が1%以上である、微生物発酵液由来のリナロール組成物。
[1−2]前記鏡像体過剰率が10%以上である、[1−1]記載の組成物。
[1−3]前記鏡像体過剰率が50%以上である、[1−1]又は[1−2]記載の組成物。
[1−4]1種以上の香気成分をさらに含み、リナロールと香気成分の合計含量中のR−リナロール含量が90%以上である、[1−1]〜[1−3]のいずれか1項記載の組成物。
[1−5]前記香気成分の含量が、植物抽出物中の香気成分と比べて少量である、[1−4]記載の組成物。
[1−6]前記香気成分が、酢酸リナリル、リモネン、及びカリオフィリンからなる群より選択され1種以上である、[1−4]又は[1−5]記載の組成物。
[1−7]前記微生物発酵液が、リナロールシンターゼを発現する微生物を培養培地中で培養して得られる培養液である、[1−1]〜[1−6]のいずれか1項記載の組成物。
[1−8]前記リナロールシンターゼが、R−リナロールシンターゼである、[1−7]記載の組成物。
[1−9]前記リナロールシンターゼが、植物または微生物由来の酵素である、[1−7]又は[1−8]記載の組成物。
[1−10]前記リナロールシンターゼが、アラビドプシス属、シソ属、ブドウ属、メンタ属、メボウキ属、又はラベンデュラ属に属する植物、若しくは放線菌由来の酵素である、[1−7]〜[1−9]のいずれか1項記載の組成物。
[1−11]放線菌は、ストレプトマイセス属に属する微生物である、[1−10]記載の組成物。
[1−12]前記微生物発酵液が、腸内細菌科、酵母、コリネ型細菌、及び藍藻からなる群より選択される微生物の発酵液である、[1−1]〜[1−11]のいずれか1項記載の組成物。
[1−13]前記微生物発酵液は、エシェリヒア属、パントエア属、シネコシスティス属、又はコリネバクテリウム属に属する細菌由来の発酵液である、[1−12]記載の組成物。
[1−14]リナロールシンターゼを発現する微生物を培養培地中で培養して、R−リナロールを含み、R−リナロールの鏡像体過剰率が1%以上である、微生物発酵液由来のリナロール組成物を生成することを含む、リナロール組成物の製造方法。
[1−15]前記微生物は、前記リナロールシンターゼをコードするポリヌクレオチド及びそれに作動可能に連結されたプロモーターを含む異種発現単位を含む、[1−14]記載の方法。
[1−16]前記リナロールシンターゼが、植物又は微生物由来である、[1−14]又は[1−15]記載の方法。
[1−17]前記リナロールシンターゼは、アラビドプシス属、シソ属、ブドウ属、メンタ属、メボウキ属、又はラベンデュラ属に属する植物由来の、若しくは放線菌由来の酵素である、[1−14]〜[1−16]のいずれか1項記載の方法。
[1−18]放線菌は、ストレプトマイセス属に属する微生物である、[1−17]記載の方法。
[1−19]前記ポリヌクレオチドは、以下の(a1)〜(c6)、(a9)〜(c9)、(a14)〜(c14)、(a16)〜(c16)及び(a18)〜(c19)からなる群より選ばれる1又は2以上のポリヌクレオチドである、[1−18]記載の方法:
(a1)(i1)配列番号2で表される塩基配列、もしくは(ii1)配列番号3で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b1)前記(i1)もしくは(ii1)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c1)前記(i1)もしくは(ii1)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a2)(i2)配列番号62で表される塩基配列もしくは(ii2)配列番号63で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b2)前記(i2)もしくは(ii2)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c2)前記(i2)もしくは(ii2)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a3)(i3)配列番号65で表される塩基配列もしくは(ii3)配列番号66で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b3)前記(i3)もしくは(ii3)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c3)前記(i3)もしくは(ii3)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a4)(i4)配列番号68で表される塩基配列もしくは(ii4)配列番号69で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b4)前記(i4)もしくは(ii4)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c4)前記(i4)もしくは(ii4)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a5)(i5)配列番号71で表される塩基配列もしくは(ii5)配列番号72で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b5)前記(i5)もしくは(ii5)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c5)前記(i5)もしくは(ii5)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a6)(i6)配列番号74で表される塩基配列もしくは(ii6)配列番号75で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b6)前記(i6)もしくは(ii6)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c6)前記(i6)もしくは(ii6)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a9)(i9)配列番号86(M2)で表される塩基配列、もしくは(ii9)配列番号100(M16)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b9)前記(i9)もしくは(ii9)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c9)前記(i9)もしくは(ii9)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a14)(i14)配列番号91(M7)で表される塩基配列、もしくは(ii14)配列番号110(M26)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b14)前記(i14)もしくは(ii14)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c14)前記(i14)もしくは(ii14)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a16)(i16)配列番号93(M9)で表される塩基配列、もしくは(ii16)配列番号114(M30)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b16)前記(i16)もしくは(ii16)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c16)前記(i16)もしくは(ii16)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a18)(i18)配列番号95(M11)で表される塩基配列、もしくは(ii18)配列番号118(M34)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b18)前記(i18)もしくは(ii18)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c18)前記(i18)もしくは(ii18)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a19)(i19)配列番号96(M12)で表される塩基配列、もしくは(ii19)配列番号120(M36)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b19)前記(i19)もしくは(ii19)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;及び
(c19)前記(i19)もしくは(ii19)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
[1−20]前記リナロールシンターゼは、以下の(A1)〜(C6)、(A9)〜(C9)、(A14)〜(C14)、(A16)〜(C16)、(A18)〜(C19)、(A21)〜(C21)及び(A23)〜(C24)からなる群より選ばれる1又は2以上のタンパク質である、[1−14]〜[1−19]のいずれか1項記載の方法:
(A1)(i1’)配列番号1で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B1)前記(i1’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C1)前記(i1’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A2)(i2’)配列番号61で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B2)前記(i2’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C2)前記(i2’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A3)(i3’)配列番号64で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B3)前記(i3’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C3)前記(i3’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A4)(i4’)配列番号67で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B4)前記(i4’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C4)前記(i4’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A5)(i5’)配列番号70で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B5)前記(i5’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C5)前記(i5’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A6)(i6’)配列番号73で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B6)前記(i6’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C6)前記(i6’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A9)(i9’)配列番号101(M17)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B9)前記(i9’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C9)前記(i9’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A14)(i14’)配列番号111(M27)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B14)前記(i14’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C14)前記(i14’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A16)(i16’)配列番号115(M31)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B16)前記(i16’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C16)前記(i16’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A18)(i18’)配列番号119(M35)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B18)前記(i18’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C18)前記(i18’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A19)(i19’)配列番号121(M37)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B19)前記(i19’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C19)前記(i19’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A21)(i21’)配列番号157で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B21)前記(i21’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C21)前記(i21’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A23)(i23’)配列番号159で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B23)前記(i23’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C23)前記(i23’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A24)(i24’)配列番号160で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B24)前記(i24’)ものアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;及び
(C24)前記(i24’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質。
[1−21]前記微生物は、さらにゲラニル二リン酸シンターゼを発現する細菌である[1−15]〜[1−20]のいずれか1項記載の方法。
[1−22]前記微生物が、メチルエリスリトールリン酸経路によるジメチルアリル二リン酸の合成能を有する、[1−15]〜[1−21]のいずれか1項記載の方法。
[1−23]前記微生物が、メバロン酸経路によるジメチルアリル二リン酸の合成能を有する、[1−14]〜[1−22]のいずれか1項記載の方法。
[1−24]前記微生物は、腸内細菌科又はラン藻に属する微生物である、[1−14]〜[1−23]のいずれか1項記載の方法。
[1−25]前記微生物は、エシェリヒア属、パントエア属、シネコシスティス属、又はコリネバクテリウム属に属する細菌である、[1−24]記載の方法。
[1−26]前記微生物は、エシェリヒア・コリ、パントエア・アナナティス、又はシネコシスティス sp.、又はコリネバクテリウム・グルタミカムである、[1−25]記載の方法。
[1−27]前記微生物は、2−ケトグルコン酸生成経路が遮断されている微生物である、[1−14]〜[1−26]のいずれか1項記載の方法。
[1−28]2−ケトグルコン酸生成経路が、グルコース脱水素酵素活性の低減により遮断されている、[1−14]〜[1−27]のいずれか1項記載の方法。
[1−29]前記微生物において、グルコース脱水素酵素遺伝子であるポリヌクレオチドが破壊されている、[1−28]記載の方法。
[1−30]前記ポリヌクレオチドは、以下の(x)〜(z)からなる群より選ばれる1又は2以上のポリヌクレオチドである、[1−29]記載の方法。
(x)〔i〕配列番号9で表される塩基配列、もしくは〔ii〕配列番号9で表される塩基配列中301〜2691番目のヌクレオチド残基からなる塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(y)前記〔i〕もしくは〔ii〕の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;又は
(z)前記〔i〕もしくは〔ii〕の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
[1−31]前記グルコース脱水素酵素は、以下の(X)〜(Z)からなる群より選ばれる1又は2以上のタンパク質である、[1−29]又は[1−30]記載の方法。
(X)配列番号10で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(Y)配列番号10で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質;及び
(Z)配列番号10で表されるアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質。
〔2−1〕S−リナロールを含み、S−リナロールの鏡像体過剰率が1%以上である、微生物発酵液由来のリナロール組成物。
〔2−2〕前記鏡像体過剰率が10%以上である、〔2−1〕記載の組成物。
〔2−3〕前記鏡像体過剰率が50%以上である、〔2−1〕又は〔2−2〕記載の組成物。
〔2−4〕1種以上の香気成分を更に含み、リナロールと香気成分の合計含量中のS−リナロール含量が90%以上である、〔2−1〕〜〔2−3〕のいずれか1項記載の組成物。
〔2−5〕前記香気成分の含量が、植物抽出物中の香気成分の含量と比べて少量である、〔2−1〕〜〔2−4〕のいずれか1項記載の組成物。
〔2−6〕前記香気成分が、酢酸リナリル、リモネン、及びカリオフィリンからなる群より選択される1種以上の物質である、〔2−1〕〜〔2−5〕のいずれか1項記載の組成物。
〔2−7〕前記微生物発酵液が、リナロールシンターゼを発現する微生物を培養培地中で培養して得られる培養液である、〔2−1〕〜〔2−6〕のいずれか1項記載の組成物。
〔2−8〕前記リナロールシンターゼが、S−リナロールシンターゼである、〔2−7〕記載の組成物。
〔2−9〕前記リナロールシンターゼが、植物又は微生物由来の酵素である、〔2−7〕又は〔2−8〕記載の組成物。
〔2−10〕前記リナロールシンターゼが、アクチニジア属に属する植物由来の酵素である、〔2−7〕〜〔2−9〕のいずれか1項記載の組成物。
〔2−11〕前記植物が、アクチニジア・アルグータである、〔2−10〕記載の組成物。
〔2−12〕前記微生物発酵液が、腸内細菌科、酵母、コリネ型細菌、及び藍藻からなる群より選択される微生物の発酵液である、〔2−1〕〜〔2−11〕のいずれか1項記載の組成物。
〔2−13〕前記微生物発酵液は、エシェリヒア属、パントエア属、シネコシスティス属、又はコリネバクテリウム属に属する細菌由来の発酵液である、〔2−12〕記載の組成物。
〔2−14〕前記組成物が、フレーバー及び/又はフレグランス組成物である、〔2−1〕〜〔2−13〕のいずれか1項記載の組成物。
〔2−15〕リナロールシンターゼを発現する微生物を培養培地中で培養して、S−リナロールを含み、S−リナロールの鏡像体過剰率が1%以上である、微生物発酵液由来のリナロール組成物を生成することを含む、リナロール組成物の製造方法。
〔2−16〕前記微生物は、前記リナロールシンターゼをコードするポリヌクレオチド及びそれに作動可能に連結されたプロモーターを含む異種発現単位を含む、〔2−15〕記載の方法。
〔2−17〕前記リナロールシンターゼが、植物又は微生物由来である、〔2−15〕又は〔2−16〕記載の方法。
〔2−18〕前記リナロールシンターゼが、アクチニジア属に属する植物由来の酵素である、〔2−15〕〜〔2−17〕のいずれか1項記載の方法。
〔2−19〕前記植物が、アクチニジア・アルグータである、〔2−18〕記載の方法。
〔2−20〕前記ポリヌクレオチドは、以下の(a7)〜(c8)、(a13)〜(c13)、(a15)〜(c15)及び(a20)〜(c20)からなる群より選ばれる1又は2以上のポリヌクレオチドである、〔2−15〕〜〔2−19〕のいずれか1項記載の方法:
(a7)(i7)配列番号79で表される塩基配列、(ii7)配列番号79で表される塩基配列中の79〜1725番目のヌクレオチド残基からなる塩基配列、もしくは(iii7)配列番号80で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b7)前記(i7)、(ii7)もしくは(iii7)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c7)前記(i7)、(ii7)もしくは(iii7)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a8)(i8)配列番号85(M1)で表される塩基配列、もしくは(iii8)配列番号98(M14)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b8)前記(i8)もしくは(ii8)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c8)前記(i8)もしくは(ii8)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a13)(i13)配列番号90(M6)で表される塩基配列、もしくは(ii13)配列番号108(M24)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b13)前記(i13)もしくは(ii13)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c13)前記(i13)もしくは(ii13)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a15)(i15)配列番号92(M8)で表される塩基配列、もしくは(ii15)配列番号112(M28)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b15)前記(i15)もしくは(ii15)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c15)前記(i15)もしくは(ii15)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a20)(i20)配列番号97(M13)で表される塩基配列、もしくは(ii20)配列番号122(M38)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b20)前記(i20)もしくは(ii20)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;及び
(c20)前記(i20)もしくは(ii20)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
〔2−21〕前記リナロールシンターゼは、以下の(A7)〜(C8)、(A13)〜(C13)、(A15)〜(C15)、(A20)〜(C20)及び(A25)〜(C28)からなる群より選ばれる1又は2以上のタンパク質である、〔2−15〕〜〔2−20〕のいずれか1項記載の方法:
(A7)(i7’)配列番号78で表される全長アミノ酸配列、もしくは(ii7’)配列番号78で表されるアミノ酸配列中の27〜574番目のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列を含むタンパク質;
(B7)前記(i7’)もしくは(ii7’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C7)前記(i7’)もしくは(ii7’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A8)(i8’)配列番号99(M15)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B8)前記(i8’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C8)前記(i8’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A13)(i13’)配列番号109(M25)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B13)前記(i13’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C13)前記(i13’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A15)(i15’)配列番号113(M29)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B15)前記(i15’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C15)前記(i15’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A20)(i20’)配列番号123(M39)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B20)前記(i20’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C20)前記(i20’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A25)(i25’)配列番号161で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B25)前記(i25’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C25)前記(i25’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A26)(i26’)配列番号162で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B26)前記(i26’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C26)前記(i26’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A27)(i27’)配列番号163で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B27)前記(i27’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C27)前記(i27’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A28)(i28’)配列番号164で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B28)前記(i28’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;及び
(C28)前記(i28’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質。
〔2−22〕前記微生物は、さらにゲラニル二リン酸シンターゼを発現する細菌である〔2−15〕〜〔2−21〕のいずれか1項記載の方法。
〔2−23〕前記微生物が、メチルエリスリトールリン酸経路によるジメチルアリル二リン酸の合成能を有する、〔2−15〕〜〔2−22〕のいずれか1項記載の方法。
〔2−24〕前記微生物が、メバロン酸経路によるジメチルアリル二リン酸の合成能を有する、〔2−15〕〜〔2−23〕のいずれか1項記載の方法。
〔2−25〕前記微生物は、腸内細菌科又はラン藻に属する微生物である、〔2−15〕〜〔2−24〕のいずれか1項記載の方法。
〔2−26〕前記微生物は、エシェリヒア属、パントエア属、又はシネコシスティス属、若しくはコリネバクテリウム属に属する細菌である、〔2−25〕記載の方法。
〔2−27〕前記微生物は、エシェリヒア・コリ、パントエア・アナナティス、シネコシスティス sp.、又はコリネバクテリウム・グルタミカムである、〔2−26〕記載の方法。
〔2−28〕前記微生物は、2−ケトグルコン酸生成経路が遮断されている微生物である、〔2−15〕〜〔2−27〕のいずれか1項記載の方法。
〔2−29〕2−ケトグルコン酸生成経路が、グルコース脱水素酵素活性の低減により遮断されている、〔2−28〕記載の方法。
〔2−30〕前記微生物において、グルコース脱水素酵素遺伝子であるポリヌクレオチドが破壊されている、〔2−28〕又は〔2−29〕記載の方法。
〔2−31〕前記ポリヌクレオチドは、以下の(x)〜(z)からなる群より選ばれる1又は2以上のポリヌクレオチドである、〔2−30〕記載の方法。
(x)〔i〕配列番号9で表される塩基配列、もしくは〔ii〕配列番号9で表される塩基配列中301〜2691番目のヌクレオチド残基からなる塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(y)前記〔i〕もしくは〔ii〕の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつグルコ及びース脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;及び
(z)前記〔i〕もしくは〔ii〕の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
〔2−32〕前記グルコース脱水素酵素は、以下の(X)〜(Z)からなる群より選ばれる1又は2以上のタンパク質である、〔2−29〕〜〔2−31〕のいずれか1項記載の方法。
(X)配列番号10で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(Y)配列番号10で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質;及び
(Z)配列番号10で表されるアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質。
本発明によれば、鏡像体過剰率の高いリナロール組成物およびそれらの製造方法が提供され、中でも、鏡像体過剰率の高いR−リナロールを含むリナロール組成物、鏡像体過剰率の高いS−リナロールを含むリナロール組成物、リナロール含有率の高いリナロール組成物、及びそれらの製造方法が提供される。
図1は、E.coli Paraプロモーター及びリプレッサー遺伝子araCの制御下にあるE.faecalis由来mvaESオペロンを保有するpAH162−Para−mvaESプラスミドを示す図である。 図2は、pAH162−mvaESのマップを示す図である。 図3は、pAH162−MCS−mvaES染色体固定用プラスミドを示す図である。 図4は、(A)PlldD、(B)PphoC、又は(C)PpstSの転写制御下にあるmvaES遺伝子を保持する染色体固定用プラスミドのセットを示す図である。 図5は、pAH162−λattL−Km−λattRベクターの構築の概要を示す図である。 図6は、pAH162−Ptac染色体固定用発現ベクターを示す図である。 図7は、化学合成により得られたKDyIオペロン中のコドン最適化を示す図である。 図8は、コドン最適化したKDyIオペロンを保持する、(A)pAH162−Tc−Ptac−KDyI、及び(B)pAH162−Km−Ptac−KDyIの染色体固定プラスミドを示す図である。 図9は、M.paludicola由来のメバロン酸キナーゼ遺伝子を保持する染色体固定プラスミドを示す図である。 図10は、(A)ΔampC::attBphi80、(B)ΔampH::attBphi80、及び(C)Δcrt::attBphi80のゲノム改変体のマップを示す図である。 図11は、(A)Δcrt::pAH162−Ptac−mvk(X)、及び(B)Δcrt::Ptac−mvk(X)のゲノム改変物のマップを示す図である。 図12は、(A)ΔampH::pAH162−Km−Ptac−KDyI、(B)ΔampC::pAH162−Km−Ptac−KDyI、及び(C)ΔampC::Ptac−KDyIの染色体改変物のマップを示す図である。 図13は、(A)ΔampH::pAH162−Px−mvaES、及び(B)ΔampC::pAH162−Px−mvaESの染色体改変物のマップを示す図である。 図14は、R−とS−リナロールの混合リナロール標準液のクロマトグラムを示す図である。 図15は、R−リナロールの標準液のクロマトグラムを示す図である。 図16は、S.clavuligerus由来リナロールシンターゼ発現株より生成されたリナロールサンプルのクロマトグラムを示す図である。 図17は、C.sativum由来リナロールシンターゼ発現株より生成されたリナロールサンプルのクロマトグラムを示す図である。 図18は、R−とS−リナロールの混合リナロール標準液のトータルイオンクロマトグラムを示す図である。 図19は、S.clavuligerus由来リナロールシンターゼ発現株より生成されたリナロールサンプルのトータルイオンクロマトグラムを示す図である。 図20は、R−とS−リナロールの混合リナロール標準液のクロマトグラムを示す図である。 図21は、R−リナロールの標準液のクロマトグラムを示す図である。 図22は、A.arguta由来リナロールシンターゼ発現株より生成されたリナロールサンプルのクロマトグラムを示す図である。 図23は、C.sativum由来リナロールシンターゼ発現株より生成されたリナロールサンプルのクロマトグラムを示す図である。 図24は、R−とS−リナロールの混合リナロール標準液のトータルイオンクロマトグラムを示す図である。 図25は、A.arguta由来リナロールシンターゼ発現株より生成されたリナロールサンプルのトータルイオンクロマトグラムを示す図である。 図26は、モチーフ1のシーケンスロゴを示す図である。 図27は、モチーフ2のシーケンスロゴを示す図である。 図28は、モチーフ3のシーケンスロゴを示す図である。 図29は、モチーフ4のシーケンスロゴを示す図である。 図30は、モチーフ5のシーケンスロゴを示す図である。 図31は、モチーフ1のアラインメントを示す図である。 図32は、モチーフ2のアラインメントを示す図である。 図33は、モチーフ3のアラインメントを示す図である。 図34は、モチーフ4のアラインメントを示す図である。 図35は、モチーフ5のアラインメントを示す図である。 図36は、モチーフ1〜5の入力配列における分布を示す図である。 図37は、テルペンシンターゼ14(配列番号99(M15))におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図38は、At2g24210、テルペンシンターゼ10(TPS10)(配列番号101(M17))におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図39は、リナロールシンターゼ(配列番号103(M19))におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図40は、リナロールシンターゼ(配列番号105(M21))におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図41は、リナロールシンターゼ(配列番号107(M23))におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図42は、リナロールシンターゼ(配列番号109(M25))におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図43は、リナロールシンターゼ(配列番号111(M27))におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図44は、(3S)−リナロール/(E)−ネロリドールシンターゼ(配列番号113(M29))におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図45は、(3R)−リナロールシンターゼ(配列番号115(M31))におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図46は、リナロールシンターゼ(配列番号117(M33))におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図47は、リナロールシンターゼ(配列番号119(M35))におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図48は、R−リナロールシンターゼ(配列番号121(M37))におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図49は、S−リナロールシンターゼ(配列番号123(M39))におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図50は、R−リナロールシンターゼ(配列番号157)におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図51は、リナロールシンターゼ(配列番号158)におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図52は、(3R)―リナロールシンターゼ(配列番号159)におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図53は、(3R)―リナロールシンターゼ(配列番号160)におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図54は、S−リナロールシンターゼ(配列番号161)におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図55は、S−リナロールシンターゼ(配列番号162)におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図56は、S−リナロールシンターゼ(配列番号163)におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図57は、S−リナロールシンターゼ(配列番号164)におけるモチーフ1の分布を示す図である。 図58は、リナロール添加試験の結果を示す図である。 図59は、リナロール蓄積の経時変化の結果を示す図である。 図60は、O.D.620nmの経時変化の結果を示す図である。
本発明は、リナロール組成物及びその製造方法を提供する。
本発明のリナロール組成物は、リナロールを含む。
リナロールは、C1018Oで表されるイソプレノイド化合物の1種である。CAS番号78−70−6で表され、R−リナロールは126−91−0、S−リナロールは126−90−9で表記される。リナロールはエナンチオマーを有し、植物由来のリナロールは、通常、R−リナロール、S−リナロールから構成される。
本発明のリナロール組成物は、リナロールのみから構成されていてもよいし、リナロール以外の成分を含んでいてもよい。斯かる他の成分としては例えば、揮発性成分が挙げられる。本発明において揮発性成分とは、揮発性を有する有機化合物(揮発性有機化合物、VOC)であり、2種以上の組み合わせであってもよい。揮発性を有する有機化合物とは、沸点の下限が0℃〜5℃かつ上限が100℃の高揮発性有機化合物、沸点の下限が50℃〜100℃かつ上限が240℃〜260℃の揮発性有機化合物、293.15Kで0.01kPa以上の蒸気圧を持つ有機化合物、及び特定の使用条件下で前記の何れかの化合物と同等の揮発性を有する有機化合物からなる群から選ばれる有機化合物を意味する。有機化合物の蒸気圧は、気体流通法、静止法、沸点法等の一般的な手法により測定可能である(第5版 実験化学講座6 温度・熱、圧力 日本化学会 編 丸善出版(株)〔ISBNコード〕978−4−621−07305−6 〔発行年月〕2005年07月)。
揮発性成分としては、例えば、3−メチル−1−ブタノール、1−ペンタノール、3−メチル−2−ブテン−1−オール、β−シトロネロール、(R)−(+)−β−シトロネロール、ゲラニオール、ネロール、トランス−ネロリドール、ネロリジル酢酸、酢酸リナリル、リモネン、カリオフィリン等の揮発性成分(香気成分)が挙げられる。本発明のリナロール組成物は、これらのうち、3−メチル−2−ブテン−1−オール、酢酸リナリル、リモネン、カリオフィリン、3−メチル−1−ブタノール、β−シトロネロール、及びゲラニオールからなる群より選ばれる1以上を含むことが好ましく、少なくとも3−メチル−2−ブテン−1−オールを含むことがより好ましく、3−メチル−2−ブテン−1−オールと酢酸リナリル、リモネン、カリオフィリン、3−メチル−1−ブタノール、β−シトロネロール、及びゲラニオールからなる群より選択される成分とを含むことがより好ましい。
リナロール組成物中の揮発性成分の合計含量中のリナロールの含量は、通常は60%以上、好ましくは70%以上又は80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは88%以上である。上限は特に限定されず、リナロール組成物がリナロール以外の揮発性成分を含まない場合には100%であってもよい。
リナロール組成物中の揮発性成分の合計含量中の3−メチル−2−ブテン−1−オール含量は、40%以下が好ましく、10%以下がより好ましく、5%以下がさらに好ましい。下限は特に限定はなく、0%(含まない)でもよい。リナロール組成物中の3−メチル−2−ブテン−1−オール含量が上記範囲外である場合、調整してもよい。調整(例えば低減)方法としては、例えば、精密蒸留、カラムクロマトグラフィー等の一般的な精製方法が挙げられる。カラムクロマトグフィーによる低減の場合の実施条件(例えば、カラムの充填剤の種類、充填剤の重量割合、精製時間)は特に限定されないが、例示すると以下のとおりである。カラムの充填剤(固相)としては、例えば、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、モレキュラーシーブ、還元銅等が挙げられる。リナロールに対する充填剤の重量割合は、0.1〜2.0が好ましく、0.5〜1.0がより好ましい。精製時間は、2〜8時間が好ましく、4〜6時間がより好ましい。
リナロール組成物中のリナロール含量は特に限定されないが、200mg/L以上であることが好ましく、500mg/L以上であることがより好ましい。リナロールはリナロールを生産する微生物に対して通常毒性を示し、多量にリナロールが蓄積した条件ではほとんど生育ができない。一方、本発明では、培地中にリナロールが蓄積していてもよく、蓄積量が200mg/L以上、又は500mg/L以上であっても、細菌は生育することができる。本発明の方法においては、リナロール組成物中のリナロール含量が200mg/L以上又は500mg/L以上、好ましくは600mg/L以上、さらに好ましくは625mg/L、700mg/L以上蓄積していてもよく、むしろ高い濃度で蓄積していることが好ましい。培養培地に含まれてもよい成分の例等、培養条件については後段にて説明する。
リナロール組成物中の揮発性成分の合計含量とは、組成物に含まれる揮発性有機化合物の総重量を意味する。リナロール組成物中のリナロール含量とは、リナロール組成物1Lあたりのリナロールの含量(mg)を意味する。リナロール組成物に含まれる揮発性有機化合物及びリナロールの同定、定量方法としては、例えば、ガスクロマトグラフィー、ヘッドスペース法が挙げられる。
ヘッドスペース法は、一般的に揮発性成分を分析するのに広く使用されている方法である(長井 裕美、酒類の香気成分分析におけるヘッドスペースGC法の改良、日本食品工業学会誌、39(3),264−270,1992)。ヘッドスペース法によりリナロール組成物中の揮発性成分の合計含量を測定する場合、例えば以下の手順で行えばよい。リナロール組成物を含む溶液をヘッドスペースバイアルに封入し、一定条件の下で加温の後、ガスクロマトグラフにより分離、質量分析によりその種類を同定する。同定された化合物について検量線を作成することにより、溶液中に含まれる濃度に換算することができ、そこから、揮発性成分の合計含量と、各成分の構成比を求めることができる。このようにして、組成物中の揮発性成分の合計含量を測定することができる。
ガスクロマトグラフィーによりリナロール組成物中の揮発性成分の合計含量を測定する場合、例えば以下の手順で行えばよい。揮発性成分を、例えば、Tenax TA(登録商標)吸着剤(ジーエルサイエンス株式会社)を用いてサンプリングし、水素炎イオン化検出器又は質量分析計を用いて無極性のキャピラリーカラムでn−ヘキサンとn−ヘキサデカンの範囲で溶出及び検出される、クロマトグラムピーク面積の合計をトルエン相当量に換算する方法(日本工業規格JIS A 1965)等が知られている。
本発明のリナロール組成物は、植物抽出物と比べてリナロール以外の少なくとも1つの揮発性成分の含量、好ましくは、酢酸リナリル、リモネン及びカリオフィリンから選ばれる1種以上の揮発性成分の含量が少ない又は実質的に含まれないことが好ましい。なお、2種以上の揮発性成分が選択される場合、それぞれの揮発性成分含量が植物抽出物と比べて少ない又は実質的に含まれないことが好ましい。少ない又は実質的に含まれないとは、組成物中の上記成分の含量が、植物抽出物の対応する成分の含量と比較して少ないことを意味し、通常はリナロールの含量に対する不純物の含量の比率に対し、例えば40%以下、30%以下、20%以下または10%以下、好ましくは7%以下、6%以下、5%以下、4%以下、3%以下、2%以下、又は1%以下、より好ましくは0.5%以下、0.3%以下、0.1%以下、検出不能または0%である。植物抽出物とは、通常、ラベンダー(Lavandula angustifolia)を蒸留して得られる抽出物(例えば、Planta Med 2016;82(01/02):163−170に記載の方法で得られるラベンダー精油)、またはベルガモット果実(Citrus aurantium subsp.Bergamia)を蒸溜して得られる抽出物(例えば、Molecules 2009,14(2),839−849に記載のベルガモット精油)である。
本発明のリナロール組成物は、フレーバー及び/又はフレグランス組成物として使用できる。
本発明のリナロール組成物は、R−リナロールを含有し、R−リナロールの鏡像体過剰率が1%以上であるリナロール組成物(以下、R−リナロール組成物という)か、又はS−リナロールを含有し、S−リナロールの鏡像体過剰率が1%以上であるリナロール組成物(以下、S−リナロール組成物という)であることが好ましい。
R−リナロール組成物は、R−リナロールの鏡像体過剰率(Enantiomeric Excess:e.e.)が1%以上である。鏡像体過剰率は、例えば10%以上、20%以上、40%以上、又は50%以上であり、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、更に好ましくは74%以上、更により好ましくは80%以上、84%以上、86%以上、又は88%以上、とりわけ好ましくは90%以上であり、更にとりわけ好ましくは100%である。これにより、組成物は、鏡像体過剰率の高いR−リナロールを含む組成物となり得る。
本発明においてR−リナロールの鏡像体過剰率(Enantiomeric Excess:e.e.)は、e.e.=(AR−AS)/(AR+AS)により定義される。ここでARはR−リナロールのモル分率、ASはS−リナロールのモル分率を表す。キラルカラムを用いるガスクロマトグラフィーにおけるR−リナロール、及びS−リナロールそれぞれのピークのエリア面積比はモル比とほぼ同義で扱うことができる。合計面積を100%とし、R−とS−リナロールのそれぞれのピークのエリア面積比がモル分率に相当する。
R−リナロール組成物中のR−リナロールとS−リナロールのモル比率は、R−リナロールがS−リナロールより高いこと、すなわちラセミ体ではないことが好ましい。モル比率は、キラルカラムを用いたガスクロマトグラフィーによって得られたR−リナロール、及びS−リナロールそれぞれのピークのエリア面積比(百分率)から算出される。クロマトグラムの各ピークの面積値は、物質量に比例するため、各ピークのエリア面積比は、R−リナロール、及びS−リナロールの重量比とも言い換えられる。また、モル比率は、組成物に含まれるリナロールの旋光度からも求めることができる。
R−リナロール組成物において、R−リナロールの含量の、リナロールと揮発性成分の総含量に占める比率は、好ましくは60%以上、70%以上又は80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは88%以上である。
S−リナロール組成物は、S−リナロールの鏡像体過剰率(Enantiomeric Excess:e.e.)が1%以上である。鏡像体過剰率は、例えば10%以上、20%以上、40%以上、又は50%以上であり、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、更に好ましくは75%以上、更により好ましくは80%以上、84%以上、86%以上、又は88%以上、とりわけ好ましくは90%以上であり、更にとりわけ好ましくは100%である。これにより、組成物は、鏡像体過剰率の高いS−リナロールを含む組成物となり得る。
本発明においてS−リナロールの鏡像体過剰率(Enantiomeric Excess:e.e.)は、e.e.=(AS−AR)/(AR+AS)により定義される。符号は、R−リナロールの鏡像体過剰率の定義において説明したのと同様である。
S−リナロール組成物中のR−リナロールとS−リナロールのモル比率は、S−リナロールがR−リナロールより高いこと、すなわちラセミ体ではないことが好ましい。モル比率は、キラルカラムを用いたガスクロマトグラフィーによって得られたR−リナロール、及びS−リナロールそれぞれのピークのエリア面積比(百分率)から算出される。クロマトグラムの各ピークの面積値は、物質量に比例するため、各ピークのエリア面積比は、R−リナロール、及びS−リナロールの重量比とも言い換えられる。また、モル比率は、組成物に含まれるリナロールの旋光度からも求めることができる。
S−リナロール組成物において、S−リナロールの含量の、リナロールと揮発性成分の総含量に占める比率は、好ましくは60%以上、70%以上又は80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは88%以上である。
R−リナロール組成物中のR−リナロール含量、及びS−リナロール組成物中のS−リナロール含量の測定方法としては例えば、上述したリナロール含量の測定方法の具体例として挙げた方法と、上述したモル比率の測定方法の具体例として挙げた方法との組み合わせが挙げられる。
本明細書における「フレーバー組成物」とは、経口投与および経口消費に適した溶媒と組み合わせたときに、所望のテイストを与えるような1種または複数の化合物(例えば、香料原料)を含む組成物を指す。
本発明における「フレグランス組成物」とは、1種または複数のフレグランス成分(いかなる形態のものであってもよい)、および1種または複数の溶媒または香料原料を含む混合物を指す。当業者には公知のように、フレグランス組成物には、1種または複数のフレグランス成分(例えば、香料原料)が含まれていて、それが添加された組成物(例えば、家庭用洗剤、パヒューム、またはその他の市販の商品)に香気を与える。
本発明のリナロール組成物は、単独または他の共存成分との組合せで、フレグランス組成物、フレーバー組成物、溶媒、媒体などの中に採用することができる。例えば以下の組成物との組み合わせで採用することができ、例えば、:ロウソク;エアフレッシュナー;パヒューム;コロン;パーソナルケア製品たとえば、セッケン、デオドラント、シャンプー、コンディショナー、シャワージェル、およびシェービングローション;化粧料たとえば、ローションおよび化粧クリーム;さらには洗剤;ファブリックケア製品および家庭用洗剤/クリーニング剤。そのような化合物の使用は、フレーバー産業の中の広く各種の製品に適用することが可能であるが、そのような製品としてはたとえば以下のものが挙げられる(これらに限定される訳ではない):食料品たとえば、焼き菓子、乳製品、デザートなど;飲料たとえば、ジュース、ソーダ水、茶飲料、フレーバーウォーター、フルーツベースの「スムージー(smoothy)」飲料、ミルクベースの飲料など;菓子類たとえば、スイーツ、ハードキャンディ、ガム;ならびにゼリー状物、スナック、医薬品、オーラルケア製品などが挙げられる。
本発明のリナロール組成物は、通常、微生物発酵液から製造されるか、あるいは微生物発酵液から精製されて製造され得る。微生物発酵液とは、微生物の発酵産物であり、通常は液状である。発酵とは、微生物が有機化合物を資化することであり、これにより、エネルギーを得るとともにR−リナロール、S−リナロール等のリナロールが生成され得る。
微生物は、リナロールを含む微生物発酵液を生産できる微生物であればよく、細菌又は真菌であり得る。細菌は、グラム陽性菌であってもグラム陰性菌であってもよい。微生物としては例えば、腸内細菌科に属する微生物及びラン藻を含む後述する微生物が挙げられ、腸内細菌科又はラン藻がより好ましい。
グラム陽性細菌としては、例えば、バシラス(Bacillus)属細菌、リステリア(Listeria)属細菌、スタフィロコッカス(Staphylococcus)属細菌、ストレプトコッカス(Streptococcus)属細菌、エンテロコッカス(Enterococcus)属細菌、クロストリジウム(Clostridium)属細菌、コリネ型細菌(コリネバクテリウム(Corynebacterium)属細菌)、ストレプトマイセス(Streptomyces)属細菌等が挙げられ、バシラス(Bacillus)属細菌、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属細菌が好ましい。
バシラス(Bacillus)属細菌としては、例えば、枯草菌(Bacillus subtilis)、炭疽菌(Bacillus anthracis)、セレウス菌(Bacillus cereus)等が挙げられ、枯草菌(Bacillus subtilis)がより好ましい。
コリネバクテリウム(Corynebacterium)属細菌としては、例えば、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、コリネバクテリウム・エフィシエンス(Corynebacterium efficiens)、コリネバクテリウム・カルナエ(Corynebacterium callunae)等が挙げられ、コリネバクテリウム・グルタミカムがより好ましい。
グラム陰性細菌としては、例えば、エシェリヒア(Escherichia)属細菌、パントエア(Pantoea)属細菌、サルモネラ(Salmonella)属細菌、ビブリオ(Vivrio)属細菌、セラチア(Serratia)属細菌、エンテロバクター(Enterobacter)属細菌、ラン藻(Cyanobacteria)等が挙げられ、エシェリヒア(Escherichia)属細菌、パントエア(Pantoea)属細菌、エンテロバクター(Enterobacter)属細菌、ラン藻(Cyanobacteria)が好ましい。
エシェリヒア(Escherichia)属細菌としては、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)が好ましい。例えば、エシェリヒア・コリMG1655、エシェリヒア・コリW3110等が挙げられる。
パントエア(Pantoea)属細菌としては、例えば、パントエア・アナナティス(Pantoea ananatis)、パントエア・スチューアルティ(Pantoea stewartii)、パントエア・アグロメランス(Pantoea agglomerans)、パントエア・シトレア(Pantoea citrea)等が挙げられ、パントエア・アナナティス(Pantoea ananatis)、パントエア・シトレア(Pantoea citrea)が好ましい。また、パントエア属細菌としては、欧州特許出願公開第0952221号明細書に例示された株を使用してもよい。パントエア属細菌の代表的な株としては、例えば、欧州特許出願公開第0952221号明細書に開示されるパントエア・アナナティスAJ13355株(FERM BP−6614)及びパントエア・アナナティスAJ13356株(FERM BP−6615)、パントエア・アナナティスSC17株(FERM BP−11091)、パントエア・アナナティスSC17(0)株(Katashkina JI et al.,BMC Mol Biol.,2009;10:34 VKPM B−9246)が挙げられる。
エンテロバクター(Enterobacter)属細菌としては、例えば、エンテロバクター・アグロメランス(Enterobacter agglomerans)、エンテロバクター・アエロゲネス(Enterobacter aerogenes)等が挙げられ、エンテロバクター・アエロゲネス(Engerobacter aerogenes)が好ましい。また、エンテロバクター属細菌としては、欧州特許出願公開第0952221号明細書に例示された菌株を使用してもよい。エンテロバクター属細菌の代表的な株としては、例えば、エンテロバクター・アグロメランスATCC12287株、エンテロバクター・アエロゲネスATCC13048株、エンテロバクター・アエロゲネスNBRC12010株(Biotechnol Bioeng. 2007 Mar 27;98(2):340−348)、エンテロバクター・アエロゲネスAJ110637(FERM BP−10955)株等が挙げられる。エンテロバクター・アエロゲネスAJ110637株は、2007年8月22日付で独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター(〒305−8566 日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6;現在は、独立行政法人製品評価技術基盤機構 バイオテクノロジーセンター 特許生物寄託センター(NITE−IPOD)(〒292−0818 日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8 120号室))に受託番号FERM P−21348として寄託され、2008年3月13日にブダペスト条約に基づく国際寄託に移管され、FERM BP−10955の受領番号が付与されている。
ラン藻(Cyanobacteria)としては、例えば、アナベナ(Anabaena)属ラン藻、アルスロスピラ(Arthrospira)属ラン藻、シアノテーセ(Cyanothece)属ラン藻、ノストック(Nostoc)属ラン藻、プロクロロコッカス(Prochlorococcus)属ラン藻、シネココッカス(Synechococcus)属ラン藻、サーモシネココッカス(Thermosynechococcus)属ラン藻等が挙げられ、シネコシスティス(Synechocystis)属ラン藻が好ましい。
シネコシスティス(Synechocystis)属細菌としては、例えば、Synechocystis. sp.(例:Synechocystis. sp. PCC6803、PCC6701、PCC6714、PCC6902、PCC7008等が挙げられ、Synechocystis sp.PCC6803が好ましい。シネコシスティス(Synechocystis)属細菌の代表的な株としては、Synechocystis sp.PCC6803 GT株(国際公開第2014/142051A1号)が挙げられる。
Synechocystis sp.PCC6803はフランスのパスツール研究所、あるいはATCC27184はAmerican Type Culture Collectionから入手でき、Synechocystis sp. PCC6803 GT株等の株は、Qinglong D.,et al.Int.J.Mol.Sci.2015,16,24081−24093に記載の方法に基づき前記PCC6803株から派生させ得る。
真菌としては、例えば、サッカロミセス(Saccharomyces)属、シゾサッカロミセス(Schizosaccharomyces)属、ヤロウイア(Yarrowia)属、トリコデルマ(Trichoderma)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、フザリウム(Fusarium)属、ムコール(Mucor)属の微生物等が挙げられ、サッカロミセス(Saccharomyces)属、シゾサッカロミセス(Schizosaccharomyces)属、ヤロウイア(Yarrowia)属、又はトリコデルマ(Trichoderma)属の微生物が好ましい。
サッカロミセス(Saccharomyces)属の微生物としては、例えば、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・セレビシエー(Saccharomyces cerevisiae)、サッカロミセス・ディアスタティクス(Saccharomyces diastaticus)、サッカロミセス・ドウグラシー(Saccharomyces douglasii)、サッカロミセス・クルイベラ(Saccharomyces kluyveri)、サッカロミセス・ノルベンシス(Saccharomyces norbensis)、サッカロミセス・オビフォルミス(Saccharomyces oviformis)が挙げられ、サッカロミセス・セレビシエー(Saccharomyces cerevisiae)が好ましい。
シゾサッカロミセス(Schizosaccharomyces)属の微生物としては、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)が好ましい。
ヤロウイア(Yarrowia)属の微生物としては、ヤロウィア・リポリティカ(Yarrowia lipolytica)が好ましい。
トリコデルマ(Trichoderma)属の微生物としては、例えば、トリコデルマ・ハルジアヌム(Ttichoderma harzianum)、トリコデルマ・コニンギー(Trichoderma koningii)、トリコデルマ・ロンギフラキアム(Trichoderma longibrachiatum)、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)、トリコデルマ・ビリデ(Trichoderma viride)が挙げられ、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)が好ましい。
上述の微生物は、リナロールシンターゼを発現する微生物であることが好ましく、リナロールシンターゼ遺伝子を増幅させた微生物であることが好ましい。リナロールシンターゼによっては、下述するとおり他の酵素と共に微生物中で発現させることが好ましい。
リナロールシンターゼとは、ゲラニル二リン酸(GPP)からのリナロールの合成に関与する1つ以上の酵素をいう。リナロールシンターゼ活性は、本発明のリナロール組成物がR−リナロール組成物の場合、好ましくはR−リナロール、及びS,R−リナロールの混合物からなる群より選ばれる少なくとも1つを生成する活性、より好ましくは、R−リナロールの鏡像体過剰率が例えば1%以上、10%以上、20%以上、40%以上、50%以上、60%以上、70%以上、74%以上、80%以上、84%以上、86%以上、88%以上、90%以上、又は100%以上であるリナロールを生成する活性、さらに好ましくは、R−リナロールシンターゼ活性、すなわち、実質的にR−リナロールのみを生成する活性をいう。実質的にR−リナロールのみを生成する活性とは、生成するリナロールに占めるR−リナロールの鏡像体過剰率が、通常は80%以上、好ましくは84%以上、より好ましくは86%以上、更に好ましくは88%以上、更により好ましくは90%以上である。
リナロールシンターゼ活性は、本発明のリナロール組成物がS−リナロール組成物の場合、好ましくはS−リナロール、及びS,R−リナロールの混合物からなる群より選ばれる少なくとも1つを生成する活性、より好ましくは、S−リナロールの鏡像体過剰率が例えば1%以上、10%以上、20%以上、40%以上、50%以上、60%以上、70%以上、75%以上、80%.以上、80%以上、84%以上、86%以上、88%以上、90%以上、又は100%.以上であるリナロールを生成する活性、さらに好ましくは、S−リナロールシンターゼ活性、すなわち、実質的にS−リナロールのみを生成する活性をいう。実質的にS−リナロールのみを生成する活性とは、生成するリナロールに占めるS−リナロールの鏡像体過剰率が、通常は80%以上、好ましくは84%以上、より好ましくは86%以上、更に好ましくは88%以上、更により好ましくは90%以上である。
リナロールシンターゼは例えば、以下の式で表されるモチーフ:
DDX1[FY][DY]X23
を少なくとも1つ有するリナロールシンターゼであってもよい。
式中、Dはアスパラギン酸を示す。[FY]はフェニルアラニン(F)又はチロシン(Y)を示す。[DY]はD又はYを示す。X1、X2、X及びX3はそれぞれ独立して任意のアミノ酸を示す。X1としては例えば、イソロイシン(I)、バリン(V)、メチオニン(M)、Fが挙げられ、I又はVが好ましい。X2としては例えば、V、I、アラニン(A)、トレオニン(T)が挙げられ、Vが好ましい。X3としては例えば、Y、システイン(C)、ヒスチジン(H)、グルタミン酸(E)、Fが挙げられ、Yが好ましい。
リナロールシンターゼは、前記モチーフを1つ、または複数有するリナロールシンターゼでもよいが、1つ有するリナロールシンターゼが好ましい。
前記モチーフとしては例えば、以下のものが挙げられる:
・X1がI、[FY]がF、[DY]がD、X2がV、X3がYの組み合わせ;
・X1がI、[FY]がF、[DY]がD、X2がV、X3がYの組み合わせ;
・X1がI、[FY]がF、[DY]がD、X2がV、X3がHの組み合わせ;
・X1がI、[FY]がF、[DY]がD、X2がT、X3がYの組み合わせ;
・X1がI、[FY]がF、[DY]がY、X2がV、X3がCの組み合わせ;
・X1がI、[FY]がY、[DY]がD、X2がI、X3がYの組み合わせ;
・X1がI、[FY]がY、[DY]がD、X2がA、X3がYの組み合わせ;
・X1がI、[FY]がY、[DY]がD、X2がV、X3がYの組み合わせ;
・X1がV、[FY]がY、[DY]がD、X2がI、X3がYの組み合わせ;
・X1がV、[FY]がY、[DY]がD、X2がV、X3がFの組み合わせ;
・X1がM、[FY]がY、[DY]がD、X2がI、X3がYの組み合わせ;及び
・X1がF、[FY]がF、[DY]がD、X2がV、X3がEの組み合わせ。
リナロールシンターゼはどの生物に由来するものであってもよい。リナロールシンターゼを有する生物としては、例えば、アクチニジア属、コリアンドラム属、ヨモギ属、フラガリア属、サンジソウ属、アラビドプシス属(シロイヌナズナ属)、ミカン属、シソ属、メンタ属、ラベンデュラ属、トウヒ属、ナス属、ブドウ属、リンゴ属、メボウキ属、バクホウシア属に属する植物、放線菌が挙げられる。本発明のリナロール組成物がR−リナロール組成物の場合、リナロールシンターゼは、上述のR−リナロールシンターゼ活性を有するもの(R−リナロールシンターゼ)が好ましく、例えばアラビドプシス属(シロイヌナズナ属)、シソ属、ブドウ属、メンタ属、ナス属、ラベンデュラ属、メボウキ属に属する植物、放線菌由来のリナロールシンターゼがより好ましく、アラビドプシス属、シソ属、ブドウ属、メンタ属、メボウキ属植物、又は放線菌由来のリナロールシンターゼがさらに好ましい。本発明のリナロール組成物がS−リナロール組成物の場合、リナロールシンターゼは、上記のS−リナロールシンターゼ活性を有するもの(S−リナロールシンターゼ)が好ましく、例えば、アクチニジア属、サンジソウ属、シロイヌナズナ属、リンゴ属、ブドウ属又はシソ属に属する植物由来のリナロールシンターゼがより好ましく、アクチニジア属、アラビドプシス属、シソ属、リンゴ属、サンジソウ属植物由来のリナロールシンターゼがさらに好ましい。
アクチニジア属に属する植物としては例えば、サルナシ(アクチニジア・アルグータ;Actinidia arguta)、マタタビ(Actinidia polygama)が挙げられ、サルナシが好ましい。コリアンドラム属に属する植物としては例えば、コリアンダー(コリアンドラム・サティバム;Coriandrum sativum)が挙げられる。ヨモギ属に属する植物としては例えば、クソニンジン(Artemisia annua)が挙げられる。バクホウシア属に属する植物としては例えば、レモンマートル(Backhousia citriodora)が挙げられる。フラガリア属に属する植物としては例えば、イチゴ(Fragaria x ananassa)が挙げられる。サンジソウ属に属する植物としては例えば、サンジソウ(Clarkia breweri)が挙げられる。シロイヌナズナ属に属する植物としては例えば、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)が挙げられる。ミカン属に属する植物としては例えば、ウンシュウミカン(Citrus unshiu)が挙げられる。シソ属に属する植物としては例えば、シソ(Perilla hirtella;Perilla setoensis;Perilla frutescens var.crispa;Perilla frutescens var.hirtella)が挙げられ、Perilla frutescens var.crispaが好ましい。メンタ属に属する植物としては例えば、ベルガモットミント(Mentha citrata)、ウォーターミント(Mentha aquatica)が挙げられ、ベルガモットミントが好ましい。ラベンデュラ属に属する植物としては例えば、ラベンダー(Lavandula angustifolia)が挙げられる。トウヒ属に属する植物としては例えば、ベイトウヒ(Picea sitchensis)、ドイツトウヒ(Picea abies)が挙げられる。ナス属に属する植物としては例えばトマト(Solanum lycopersicum)が挙げられる。リンゴ属に属する植物としては例えば、リンゴ(Malus domestica)が挙げられる。ブドウ属に属する植物としては例えばヨーロッパブドウ(Vitis vinifera)が挙げられる。メボウキ属に属する植物としては例えばバジリコ(Ocimum basilicum)が挙げられる。
放線菌としては例えば、Streptomyces属、Kitasatospora属、Streptacidiphilus属、Pseudonocardia属、Actinoalloteichus属、Actinokineospora属、Actinomycetospora属、Actinophytocola属、Actinosynnema属、Alloactinosynnema属、Allokutzneria属、Amycolatopsis属、Crossiella属、Goodfellowiella属、Haloechinothrix属、Kibdelosporangium属、Kutzneria属、Labedaea属、Lechevalieria属、Lentzea属、Longimycelium属、Prauserella属、Saccharomonospora属、Saccharopolyspora属、Saccharothrix属、Sciscionella属、Streptoalloteichus属、Tamaricihabitans属、Thermobispora属、Thermocrispum属、Thermotunica属、Umezawaea属、Yuhushiella属等の微生物が挙げられ、好ましくはStreptomyces属微生物(例:Streptomyces clavuligerus、Streptomyces griseus、Streptomyces antibioticus、Streptomyces avermitilis、Streptomyces verticillus、Streptomyces peuceticus、Streptomyces tsukubaensis、Stereptomyces hygroscopicus var.limoneus)である。
リナロールシンターゼを発現する微生物は、例えば、上記モチーフを有するリナロールシンターゼ、上記生物由来のリナロールシンターゼ、又は上記モチーフを有する上記生物由来のリナロールシンターゼをコードするポリヌクレオチド及びそれに作動可能に連結されたプロモーターを含む異種発現単位を含む発現ベクターで微生物を形質転換することにより得ることができる。
遺伝子、プロモーター等の核酸配列、又はタンパク質等のアミノ酸配列について本明細書中で用いられる語句「由来」は、微生物により天然又はネイティブに合成される、あるいは天然又は野生型の微生物から単離され得るヌクレオチド配列又はアミノ酸配列を意味し得る。
リナロールシンターゼをコードするポリヌクレオチドとしては、例えば以下の(a1)〜(c20)からなる群より選ばれる1以上のポリヌクレオチドが挙げられる。本発明のリナロール組成物がR−リナロール組成物の場合、(a1)〜(c6)、(a9)〜(c9)、(a14)〜(c14)、(a16)〜(c16)、(a18)〜(c19)からなる群より選ばれる1以上のポリヌクレオチドが好ましく、(a1)〜(c1)、(a8)〜(a8)、(a13)〜(c13)、(a15)〜(c16)、(a18)〜(c18)からなる群より選ばれる1以上のポリヌクレオチドがより好ましい。本発明のリナロール組成物がS−リナロール組成物の場合、(a7)〜(c8)、(a13)〜(c13)、(a15)〜(c15)及び(a20)〜(c20)からなる群より選ばれる1以上のポリヌクレオチドが好ましい。
(a1)(i1)配列番号2で表される塩基配列、もしくは(ii1)配列番号3で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b1)前記(i1)もしくは(ii1)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c1)前記(i1)もしくは(ii1)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a2)(i2)配列番号62で表される塩基配列もしくは(ii2)配列番号63で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b2)前記(i2)もしくは(ii2)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c2)前記(i2)もしくは(ii2)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a3)(i3)配列番号65で表される塩基配列もしくは(ii3)配列番号66で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b3)前記(i3)もしくは(ii3)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c3)前記(i3)もしくは(ii3)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a4)(i4)配列番号68で表される塩基配列もしくは(ii4)配列番号69で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b4)前記(i1)もしくは(ii4)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c4)前記(i4)もしくは(ii4)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a5)(i5)配列番号71で表される塩基配列もしくは(ii)配列番号72で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b5)前記(i5)もしくは(ii5)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c5)前記(i5)もしくは(ii5)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a6)(i6)配列番号74で表される塩基配列もしくは(ii6)配列番号75で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b6)前記(i6)もしくは(ii6)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c6)前記(i6)もしくは(ii6)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a7)(i7)配列番号79で表される塩基配列、(ii7)配列番号79で表される塩基配列中の79〜1725番目のヌクレオチド残基からなる塩基配列、もしくは(iii2)配列番号80で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b7)前記(i7)、(ii7)もしくは(iii7)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c7)前記(i7)、(ii7)もしくは(iii7)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a8)(i8)配列番号85(M1)で表される塩基配列、もしくは(ii8)配列番号98(M14)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b8)前記(i8)もしくは(ii8)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c8)前記(i8)もしくは(ii8)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a9)(i9)配列番号86(M2)で表される塩基配列、もしくは(ii9)配列番号100(M16)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b9)前記(i9)もしくは(ii9)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c9)前記(i9)もしくは(ii9)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a10)(i10)配列番号87(M3)で表される塩基配列、もしくは(ii10)配列番号102(M18)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b10)前記(i10)もしくは(ii10)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c10)前記(i10)もしくは(ii10)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a11)(i11)配列番号88(M4)で表される塩基配列、もしくは(ii11)配列番号104(M20)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b11)前記(i11)もしくは(ii11)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c11)前記(i11)もしくは(ii11)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a12)(i12)配列番号89(M5)で表される塩基配列、もしくは(ii12)配列番号106(M22)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b12)前記(i12)もしくは(ii12)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c12)前記(i12)もしくは(ii12)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a13)(i13)配列番号90(M6)で表される塩基配列、もしくは(ii13)配列番号108(M24)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b13)前記(i13)もしくは(ii13)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c13)前記(i13)もしくは(ii13)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a14)(i14)配列番号91(M7)で表される塩基配列、もしくは(ii14)配列番号110(M26)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b14)前記(i14)もしくは(ii14)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c14)前記(i14)もしくは(ii14)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a15)(i15)配列番号92(M8)で表される塩基配列、もしくは(ii15)配列番号112(M28)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b15)前記(i15)もしくは(ii15)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c15)前記(i15)もしくは(ii15)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a16)(i16)配列番号93(M9)で表される塩基配列、もしくは(ii16)配列番号114(M30)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b16)前記(i16)もしくは(ii16)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c16)前記(i16)もしくは(ii16)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a17)(i17)配列番号94(M10)で表される塩基配列、もしくは(ii17)配列番号116(M32)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b17)前記(i17)もしくは(ii17)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c17)前記(i17)もしくは(ii17)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a18)(i18)配列番号95(M11)で表される塩基配列、もしくは(ii18)配列番号118(M34)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b18)前記(i18)もしくは(ii18)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c18)前記(i18)もしくは(ii18)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a19)(i19)配列番号96(M12)で表される塩基配列、もしくは(ii19)配列番号120(M36)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b19)前記(i19)もしくは(ii19)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c19)前記(i19)もしくは(ii19)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(a20)(i20)配列番号97(M13)で表される塩基配列、もしくは(ii20)配列番号122(M38)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b20)前記(i20)もしくは(ii20)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;及び
(c20)前記(i20)もしくは(ii20)の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
配列番号2で表される塩基配列は、ストレプトマイセス・クラブリゲルス由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号2で表される塩基配列は、配列番号1で表されるアミノ酸配列をコードし、成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列のコーディング領域を含み得る。配列番号3で表される塩基配列は、配列番号2で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。なお、ストレプトマイセス・クラブリゲルスのリナロールシンターゼには、推定上の葉緑体移行シグナルは存在しない。
配列番号62で表される塩基配列は、アラビドプシス・タリアナ(シロイヌナズナ)由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号62で表される塩基配列は、配列番号61で表されるアミノ酸配列をコードし、成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列のコーディング領域を含み得る。配列番号63で表される塩基配列は、配列番号62で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。なお、配列番号61〜63で表される各配列には、推定上の葉緑体移行シグナルに対応する配列部分は含まれていない。
配列番号65で表される塩基配列は、ペリラ・フルテセンス・バー・クリスパ(シソ)由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号65で表される塩基配列は、配列番号64で表されるアミノ酸配列をコードし、成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列のコーディング領域を含み得る。配列番号66で表される塩基配列は、配列番号65で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。なお、配列番号64〜66で表される配列には、推定上の葉緑体移行シグナルに対応する配列部分は含まれていない。
配列番号68で表される塩基配列は、ビティス・ビニフェラ(ヨーロッパブドウ)由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号68で表される塩基配列は、配列番号67で表されるアミノ酸配列をコードし、成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列のコーディング領域を含み得る。配列番号69で表される塩基配列は、配列番号68で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。なお、配列番号67〜69で表される配列には、推定上の葉緑体移行シグナルに対応する配列部分は含まれていない。
配列番号71で表される塩基配列は、メンタ・シトラータ(ベルガモットミント)由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号71で表される塩基配列は、配列番号70で表されるアミノ酸配列をコードし、成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列のコーディング領域を含み得る。配列番号72で表される塩基配列は、配列番号71で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。なお、配列番号70〜72で表される配列には、推定上の葉緑体移行シグナルに対応する配列部分は含まれていない。
配列番号74で表される塩基配列は、オシマム・バシリクム(バジリコ)由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号74で表される塩基配列は、配列番号73で表されるアミノ酸配列をコードし、成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列のコーディング領域を含み得る。配列番号75で表される塩基配列は、配列番号74で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。なお、配列番号73〜75で表される配列には、推定上の葉緑体移行シグナルに対応する配列部分は含まれていない。
配列番号79で表される塩基配列は、サルナシ由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長の塩基配列である。配列番号79で表される塩基配列は、配列番号78で表されるアミノ酸配列をコードし、1〜78番目のヌクレオチド残基からなる塩基配列は、推定上の葉緑体移行シグナルをコードし、79〜1725(1722)番目のヌクレオチド残基からなる塩基配列は、成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列をコードし得る。配列番号80で表される塩基配列は、配列番号79で表される塩基配列における79〜1725(1722)番目のヌクレオチド残基からなる塩基配列にあるコドンが改変されており、さらに5’末端にメチオニンコドンが付加されているヌクレオチド配列からなる。
配列番号85(M1)で表される塩基配列は、シロイヌナズナ由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号85(M1)で表される塩基配列は、配列番号99(M15)で表される成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列をコードし得る。配列番号98(M14)で表される塩基配列は、配列番号85(M1)で表される塩基配列における70〜1644(1641)番目のヌクレオチド残基からなる塩基配列にあるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。
配列番号86(M2)で表される塩基配列は、シロイヌナズナ由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号86(M2)で表される塩基配列は、配列番号101(M17)で表される成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列をコードし得る。配列番号100(M16)で表される塩基配列は、配列番号86(M2)で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。
配列番号87(M3)で表される塩基配列は、ウンシュウミカン由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号87(M3)で表される塩基配列は、配列番号103(M19)で表される成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列をコードし得る。配列番号102(M18)で表される塩基配列は、配列番号87(M3)で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。
配列番号88(M4)で表される塩基配列は、ウンシュウミカン由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号88(M4)で表される塩基配列は、配列番号105(M21)で表される成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列をコードし得る。配列番号104(M20)で表される塩基配列は、配列番号88(M4)で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。
配列番号89(M5)で表される塩基配列は、ウンシュウミカン由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号89(M5)で表される塩基配列は、配列番号107(M23)で表される成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列をコードし得る。配列番号106(M22)で表される塩基配列は、配列番号89(M5)で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。
配列番号90(M6)で表される塩基配列は、リンゴ由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号90(M6)で表される塩基配列は、配列番号109(M25)で表される成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列をコードし得る。配列番号108(M24)で表される塩基配列は、配列番号90(M6)で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。
配列番号91(M7)で表される塩基配列は、シソ由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号91(M7)で表される塩基配列は、配列番号111(M27)で表される成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列をコードし得る。配列番号110(M26)で表される塩基配列は、配列番号91(M7)で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。
配列番号92(M8)で表される塩基配列は、ヨーロッパブドウ由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号92(M8)で表される塩基配列は、配列番号113(M29)で表される成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列をコードし得る。配列番号112(M28)で表される塩基配列は、配列番号92(M8)で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。
配列番号93(M9)で表される塩基配列は、ヨーロッパブドウ由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号93(M9)で表される塩基配列は、配列番号115(M31)で表される成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列をコードし得る。配列番号114(M30)で表される塩基配列は、配列番号93(M9)で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。
配列番号94(M10)で表される塩基配列は、ラベンダー由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号94(M10)で表される塩基配列は、配列番号117(M33)で表される成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列をコードし得る。配列番号116(M32)で表される塩基配列は、配列番号94(M10)で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。
配列番号95(M11)で表される塩基配列は、ベルガモットミント由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号95(M11)で表される塩基配列は、配列番号119(M35)で表される成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列をコードし得る。配列番号118(M34)で表される塩基配列は、配列番号95(M11)で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。
配列番号96(M12)で表される塩基配列は、バジリコ由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号96(M12)で表される塩基配列は、配列番号121(M37)で表される成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列をコードし得る。配列番号120(M36)で表される塩基配列は、配列番号96(M12)で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。
配列番号97(M13)で表される塩基配列は、サンジソウ由来リナロールシンターゼ遺伝子の完全長である。配列番号97(M13)で表される塩基配列は、配列番号123(M39)で表される成熟リナロールシンターゼのアミノ酸配列をコードし得る。配列番号122(M38)で表される塩基配列は、配列番号97(M13)で表される塩基配列におけるコドンが改変されたヌクレオチド配列からなる。
塩基配列との同一性%は、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%以上であってもよい。
塩基配列の同一性%及び後述するようなアミノ酸配列の同一性%は、例えばKarlin及びAltschulによるアルゴリズムBLAST(Pro.Natl.Acad.Sci.USA,90,5873(1993))、PearsonによるFASTA(MethodsEnzymol.,183,63(1990))を用いて決定することができる。このアルゴリズムBLASTに基づいて、BLASTP、BLASTNとよばれるプログラムが開発されているので(http://www.ncbi.nlm.nih.gov参照)、これらのプログラムをデフォルト設定で用いて、塩基配列及びアミノ酸配列の同一性%を計算してもよい。また、アミノ酸配列の相同性としては、例えば、Lipman−Pearson法を採用している株式会社ゼネティックスのソフトウェアGENETYX Ver7.0.9を使用し、ORFにコードされるポリペプチド部分全長を用いて、Unit Size to Compare=2の設定でSimilarityをpercentage計算させた際の数値を用いてもよい。塩基配列及びアミノ酸配列の同一性%として、これらの計算で導き出される値のうち、最も低い値を採用してもよい。
「ストリンジェントな条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。このような条件を明確に数値化することは困難であるが、一例を示せば、高い同一性を有する実質的に同一のポリヌクレオチド同士、例えば上述した同一性%を有するポリヌクレオチド同士がハイブリダイズし、それより低い相同性を示すポリヌクレオチド同士がハイブリダイズしない条件である。具体的には、このような条件としては、6×SSC(塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム)中、約45℃でのハイブリダイゼーション、続いて、0.2×SSC、0.1%SDS中、50〜65℃での1又は2回以上の洗浄が挙げられる。ハイブリッドが形成されるDNAの同一性は、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%以上であってもよい。
上記(a1)〜(c20)のポリヌクレオチドは、DNAであっても、チミン塩基をウラシル塩基に置換することにより対応するDNAから得られるRNAであってもよいが、DNAであることが好ましい。
リナロールシンターゼは、以下の(A1)〜(C28)からなる群より選ばれる1以上のタンパク質であることが好ましい。本発明のリナロール組成物がR−リナロール組成物の場合、(A1)〜(C6)、(A9)〜(C9)、(A14)〜(C14)、(A16)〜(C16)、(A18)〜(C19)、(A21)〜(C21)、(A23)〜(C24)からなる群より選ばれる1以上のタンパク質が好ましく、(A1)〜(C6)、(A9)〜(C9)、(A14)〜(C14)、(A16)〜(C16)、(A18)〜(C19)からなる群より選ばれる1以上のポリヌクレオチドがより好ましい。本発明のリナロール組成物がS−リナロール組成物の場合、(A7)〜(C7)、(A8)〜(C8)、(A13)〜(C13)、(A15)〜(C15)、(A20)〜(C20)及び(A25)〜(C28)からなる群より選ばれる1以上のポリヌクレオチドが好ましく、(A7)〜(C7)、(A8)〜(C8)、(A13)〜(C13)、(A15)〜(C15)及び(A20)〜(C20)からなる群より選ばれる1以上のポリヌクレオチドがより好ましい。
(A1)(i1’)配列番号1で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B1)前記(i1’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C1)前記(i1’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A2)(i2’)配列番号61で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B2)前記(i2’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C2)前記(i2’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A3)(i3’)配列番号64で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B3)前記(i3’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C3)前記(i3’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A4)(i4’)配列番号67で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B4)前記(i4’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C4)前記(i4’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A5)(i5’)配列番号70で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B5)前記(i5’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C5)前記(i5’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A6)(i6’)配列番号73で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B6)前記(i6’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C6)前記(i6’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A7)(i7’)配列番号78で表される全長アミノ酸配列、もしくは(ii7’)配列番号78で表されるアミノ酸配列中の27〜574番目のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列を含むタンパク質;
(B7)前記(i7’)もしくは(ii7’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C7)前記(i7’)もしくは(ii7’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A8)(i8’)配列番号99(M15)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B8)前記(i8’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C8)前記(i8’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A9)(i9’)配列番号101(M17)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B9)前記(i9’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;又は
(C9)前記(i9’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A10)(i10’)配列番号103(M19)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B10)前記(i10’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;又は
(C10)前記(i10’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A11)(i11’)配列番号105(M21)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B11)前記(i11’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;又は
(C11)前記(i11’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A12)(i12’)配列番号107(M23)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B12)前記(i12’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;又は
(C12)前記(i12’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A13)(i13’)配列番号109(M25)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B13)前記(i13’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;又は
(C13)前記(i13’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A14)(i14’)配列番号111(M27)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B14)前記(i14’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;又は
(C14)前記(i14’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A15)(i15’)配列番号113(M29)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B15)前記(i15’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;又は
(C15)前記(i15’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質。
(A16)(i16’)配列番号115(M31)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B16)前記(i16’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;又は
(C16)前記(i16’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A17)(i17’)配列番号117(M33)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B17)前記(i17’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;又は
(C17)前記(i17’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A18)(i18’)配列番号119(M35)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B18)前記(i18’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;又は
(C18)前記(i18’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A19)(i19’)配列番号121(M37)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B19)前記(i19’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;又は
(C19)前記(i19’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A20)(i20’)配列番号123(M39)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B20)前記(i20’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C20)前記(i20’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A21)(i21’)配列番号157で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B21)前記(i21’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C21)前記(i21’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A22)(i22’)配列番号158で表される全長アミノ酸配列列を含むタンパク質;
(B22)前記(i22’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;又は
(C22)前記(i22’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A23)(i23’)配列番号159で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B23)前記(i23’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;又は
(C23)前記(i23’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A24)(i24’)配列番号160で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B24)前記(i24’)ものアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C24)前記(i24’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A25)(i25’)配列番号161で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B25)前記(i25’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C25)前記(i25’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A26)(i26’)配列番号162で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B26)前記(i26’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C26)前記(i26’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A27)(i27’)配列番号163で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B27)前記(i27’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(C27)前記(i27’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;
(A28)(i28’)配列番号164で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(B28)前記(i28’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質;及び
(C28)前記(i28’)のアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質。
配列番号1、61、64、67、70及び73で表される全長アミノ酸配列は、それぞれ、ストレプトマイセス・クラブリゲラス(放線菌)、アラビドプシス・タリアナ(シロイヌナズナ)、ペリラ・フルテセンス・バー・クリスパ(シソ)、ビティス・ビニフェラ(ヨーロッパブドウ)、メンタ・シトラータ(ベルガモットミント)及びオシマム・バシリクム(バジリコ)由来の成熟リナロールシンターゼを含み得る。
配列番号78で表されるアミノ酸配列中の1〜26番目のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列は、推定上の葉緑体移行シグナルを含み得る。27〜574番目のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列は、成熟リナロールシンターゼを含み得る。微生物で成熟リナロールシンターゼの発現を実施する際には、通常、N末端にメチオニン残基を付与した配列を用いる。
配列番号99および101(M15、M17)で表される全長アミノ酸配列はそれぞれ、アラビドプシス・タリアナ(シロイヌナズナ)由来の成熟リナロールシンターゼ(配列番号M15はテルペンシンターゼ14、配列番号M17はテルペンシンターゼ10)を含み得る。配列番号103、105及び107(M19、M21及びM23)で表されるアミノ酸配列はそれぞれ、シトラス・ウンシュウ(ウンシュウミカン)由来の成熟リナロールシンターゼを含み得る。配列番号109(M25)で表されるアミノ酸配列は、マルス・ドメスティカ(リンゴ)由来の成熟リナロールシンターゼを含み得る。配列番号111(M27)で表されるアミノ酸配列は、ペリラ・フルテセンス・バー・クリスパ(シソ)由来の成熟リナロールシンターゼを含み得る。配列番号113及び115(M29及びM31)で表されるアミノ酸配列はそれぞれ、ビティス・ビニフェラ(ヨーロッパブドウ)由来の成熟リナロールシンターゼ(それぞれ(3S)−リナロール/(E)−ネロリドールシンターゼ、(3R)−リナロールシンターゼ)の成熟アミノ酸配列を含み得る。配列番号117(M33)で表されるアミノ酸配列は、ラベンデュラ・アングスティフォリア(ラベンダー)の成熟リナロールシンターゼを含み得る。配列番号119(M35)で表されるアミノ酸配列は、メンタ・シトラータ(ベルガモットミント)の成熟リナロールシンターゼを含み得る。配列番号121(M37)で表されるアミノ酸配列は、オシマム・バシリカム(バジリコ)の成熟リナロールシンターゼ(R−リナロールシンターゼ)を含み得る。配列番号123(M39)で表されるアミノ酸配列は、クラルキア・ブリュワリ(サンジソウ)の成熟リナロールシンターゼ(S−リナロールシンターゼ)を含む。配列番号157のアミノ酸配列は、ソラナム・リコペルシクム(トマト)の成熟リナロールシンターゼ(R−リナロールシンターゼ)を含み得る。配列番号158のアミノ酸配列は、バクホウシア・シトリオドーラ(レモンマートル)の成熟リナロールシンターゼを含み得る。配列番号159及び160のアミノ酸配列は、アルテミシア・アヌア(クソニンジン)の成熟リナロールシンターゼを含み得る。配列番号161のアミノ酸配列は、アクチニジア・アルグータ(サルナシ)の成熟リナロールシンターゼ(S−リナロールシンターゼ)を含み得る。配列番号162のアミノ酸配列は、アクチニジア・ポリガマ(マタタビ)の成熟リナロールシンターゼ(S−リナロールシンターゼ)を含む。配列番号163のアミノ酸配列は、ペリラ・フルテセンス・バー・ヒルテラ(シソ)の成熟アミノ酸シンターゼ(S−リナロールシンターゼ)を含み得る。配列番号164のアミノ酸配列は、ペリラ・セトエンシス(シソ)の成熟アミノ酸シンターゼ(S−リナロールシンターゼ)を含み得る。
配列番号99、101、103、105、107、109、111、113、115、117、119、121、123(M15、M17、M19、M21、M23、M25、M27、M29、M31、M33、M35、M37、M39)及び157〜164のアミノ酸配列は、それぞれ式DDX1[FY][DY]X23Gで表されるモチーフを有する。
アミノ酸配列との同一性%は、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%以上であってもよい。
アミノ酸残基の変異としては、例えば、アミノ酸残基の欠失、置換、付加及び挿入が挙げられる。1個もしくは数個のアミノ酸残基の変異は、アミノ酸配列中の1つの領域に導入されてもよいが、複数の異なる領域に導入されてもよい。用語「1個もしくは数個」は、タンパク質の立体構造や活性を大きく損なわない範囲を示すものである。タンパク質の場合における用語「1もしくは数個」が示す数は、例えば、1〜100個、好ましくは1〜80個、より好ましくは1〜50個、1〜30個、1〜20個、1〜10個又は1〜5個である。上記のタンパク質は、N末端に開始メチオニン残基を有していてもよい。上記のタンパク質は、C末端にヒスチジンタグ等の精製用タグを有していてもよい。
(B1)及び(C1)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A1)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B2)及び(C2)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A2)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B3)及び(C3)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A3)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B4)及び(C4)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A4)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B5)及び(C5)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A5)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B6)及び(C6)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A6)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。
(B2)及び(C2)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(i2’)もしくは(ii2’)のいずれか一つのアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。
(B7)及び(C7)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A7)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B8)及び(C8)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A8)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B9)及び(C9)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A9)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B10)及び(C10)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A10)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B11)及び(C11)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A11)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B12)及び(C12)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A12)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B13)及び(C13)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A13)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B14)及び(C14)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A14)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B15)及び(C15)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A15)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B16)及び(C16)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A16)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B17)及び(C17)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A17)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B18)及び(C18)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A18)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B19)及び(C19)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A19)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B20)及び(C20)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A20)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B21)及び(C21)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A21)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B22)及び(B22)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A22)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B23)及び(C23)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A23)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B24)及び(C24)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A24)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B25)及び(C25)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A25)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。(B26)及び(C26)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A26)のアミノ酸配列を含むタンパク質のリナロールシンターゼ活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上の活性を有することが好ましい。
上記タンパク質は、目的活性を保持し得る限り、触媒ドメイン中の部位、及び触媒ドメイン以外の部位に変異が導入されていてもよい。目的活性を保持し得る、タンパク質中の変異が導入されてもよいアミノ酸残基の位置は、当業者に自明である。具体的には、当業者は、1)同種の活性を有する複数のタンパク質のアミノ酸配列(例、配列番号1又は4により表されるアミノ酸配列、及び他のリナロールシンターゼのアミノ酸配列)を比較し、2)相対的に保存されている領域、及び相対的に保存されていない領域を明らかにし、次いで、3)相対的に保存されている領域及び相対的に保存されていない領域から、それぞれ、機能に重要な役割を果たし得る領域及び機能に重要な役割を果たし得ない領域を予測できるので、構造・機能の相関性を認識できる。したがって、当業者は、リナロールシンターゼのアミノ酸配列において変異が導入されてもよいアミノ酸残基の位置を特定できる。
アミノ酸残基が置換により変異される場合、アミノ酸残基の置換は、保存的置換であってもよい。本明細書中で用いられる場合、用語「保存的置換」とは、所定のアミノ酸残基を、類似の側鎖を有するアミノ酸残基で置換することをいう。類似の側鎖を有するアミノ酸残基のファミリーは、当該分野で周知である。例えば、このようなファミリーとしては、塩基性側鎖を有するアミノ酸(例、リジン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性側鎖を有するアミノ酸(例、アスパラギン酸、グルタミン酸)、非荷電性極性側鎖を有するアミノ酸(例、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン)、非極性側鎖を有するアミノ酸(例、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、β位分岐側鎖を有するアミノ酸(例、スレオニン、バリン、イソロイシン)、芳香族側鎖を有するアミノ酸(例、チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)、ヒドロキシル基含有側鎖(例、アルコール、フェノキシ基含有側鎖)を有するアミノ酸(例、セリン、スレオニン、チロシン)、及び硫黄含有側鎖を有するアミノ酸(例、システイン、メチオニン)が挙げられる。好ましくは、アミノ酸の保存的置換は、アスパラギン酸とグルタミン酸との間での置換、アルギニンとリジンとヒスチジンとの間での置換、トリプトファンとフェニルアラニンとの間での置換、フェニルアラニンとバリンとの間での置換、ロイシンとイソロイシンとアラニンとの間での置換、及びグリシンとアラニンとの間での置換であってもよい。
リナロールシンターゼを発現する微生物は、ゲラニル二リン酸シンターゼも発現してもよく、導入されるリナロールシンターゼによっては発現することが好ましい。ジメチルアリル二リン酸(DMAPP、dimethylallyl diphosphate)は、ペプチドグリカンや電子受容体(メナキノン等)の前駆体であり、微生物の増殖に必須であることが知られている(Fujisaki et al.,J.Biochem.,1986;99:1137−1146)。ゲラニル二リン酸シンターゼ活性とは、IPP及びDMAPPからゲラニル二リン酸を生成する活性をいう。ゲラニル二リン酸シンターゼとしては、例えば、エシェリヒア・コリ由来のゲラニル二リン酸シンターゼが挙げられる。もしくは、バチルス・ステアロサーモフィラス(Bacillus stearothermophilus)(例えば、特開2000−245482号公報)、パントエア・アナナティス(Pantoea ananatis)(例えば、国際公開第2007/029577A1号)由来、放線菌(Streptomyces sp.)(例えば、国際公開第2007/029577A1号)、ゲオバチルス・ステアロサーモフィルス(Geobacillus stearothermophilus)等の微生物由来のゲラニル二リン酸シンターゼが挙げられる。また、アメリカオオモミ(Abies grandis)、ペパーミント(Mentha × piperita)、オウシュウトウヒ(Picea abies)、ニチニチソウ(Catharanthus roseus)、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)、キンギョソウ(Antirrhinum majus)由来、ホップ(Humulus lupulus)等の植物由来のゲラニル二リン酸シンターゼが挙げられる。
ゲラニル二リン酸シンターゼをコードするポリヌクレオチドは、以下の〔p〕、〔q〕及び〔r〕からなる群より選ばれる1以上のポリヌクレオチドであることが好ましい。
〔p〕〔xi〕配列番号7で表される塩基配列、もしくは〔xii〕配列番号8で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
〔q〕前記〔xi〕、もしくは〔xii〕の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつゲラニル二リン酸シンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;又は
〔r〕前記〔xi〕、もしくは〔xii〕の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつゲラニル二リン酸シンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
配列番号7で表される塩基配列は、エシェリヒア・コリ由来ファルネシル二リン酸/ゲラニル二リン酸シンターゼ遺伝子の塩基配列である。配列番号7で表される塩基配列は、配列番号76で表されるアミノ酸配列をコードし、成熟ファルネシル二リン酸/ゲラニル二リン酸シンターゼ遺伝子のコーディング領域を含み得る。配列番号8で表される塩基配列は、配列番号7で表される塩基配列にあるコドンが改変されており、配列番号73で表されるタンパク質の80番目のセリンをコードするコドンがフェニルアラニンをコードするコドンに変異している(S80F変異)。すなわち、配列番号8で表される塩基配列は、配列番号77で表されるアミノ酸配列をコードし、配列番号77で示されるタンパク質は、配列番号76で表されるタンパク質の80番目のセリン残基がフェニルアラニン残基に置換されている(S80F)変異タンパク質である。このS80F変異を有するファルネシル二リン酸シンターゼは、ゲラニル二リン酸シンターゼとしての機能が向上していることが知られている(Reiling KK et al.(2004) Biotechnol Bioeng.87(2) 200−212)。ゲラニル二リン酸シンターゼをコードするポリヌクレオチドは上記〔q〕または〔r〕でもよいことから、上記のS80F変異に限らず、同様の効果が得られる変異を有していてもよく、変異はS80F変異に限定されるものではない。また、ファルネシル二リン酸シンターゼ遺伝子の由来はエシェリヒア・コリに限定されるものではなく、例えばバチルス・ステアロサーモフィルス由来のファルネシル二リン酸シンターゼにおいて、菌体内のゲラニル二リン酸の濃度を高める変異が明らかにされている(Narita K.,et al.(1999) J Biochem 126(3) 566−571.)。また、ファルネシル二リン酸シンターゼ遺伝子への変異導入によって得られるゲラニル二リン酸シンターゼに限らず、本来ゲラニル二リン酸シンターゼとして機能する遺伝子を用いてもよい。例えば、ニチニチソウ由来ゲラニル二リン酸シンターゼ遺伝子(Rai A.,et al.(2013)Mol Plant.6(5)1531−49)、シロイヌナズナ由来ゲラニル二リン酸シンターゼ遺伝子(Camara B,.(2000)Plant J.24(2),241−252)、放線菌由来ゲラニル二リン酸シンターゼ遺伝子(国際公開第2007/029577A1号)等を用いてもよい。ファルネシル二リン酸シンターゼ活性とは、ゲラニル二リン酸(GPP)、及びIPPからファルネシル二リン酸を生成する活性をいう。塩基配列の同一性、ストリンジェントな条件、ポリヌクレオチドの定義は、上記(a1)〜(c20)のポリヌクレオチドにて説明したのと同様である。
ゲラニル二リン酸シンターゼは、以下の〔P〕〜〔R〕からなる群より選ばれる1以上のタンパク質であることが好ましい。
〔P〕配列番号76又は77で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
〔Q〕前記アミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつゲラニル二リン酸シンターゼ活性を有するタンパク質;及び
〔R〕前記アミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつゲラニル二リン酸シンターゼ活性を有するタンパク質。
配列番号76で表されるアミノ酸配列は、成熟ファルネシル二リン酸/ゲラニル二リン酸シンターゼを含み得る。配列番号77で表されるアミノ酸配列は、変異型成熟ファルネシル二リン酸/ゲラニル二リン酸シンターゼを含み得る。〔Q〕及び〔R〕のタンパク質は、同一条件で測定された場合、配列番号76又は77で表されるアミノ酸配列を含むタンパク質のゲラニル二リン酸シンターゼ活性の、好ましくはゲラニル二リン酸シンターゼ活性及びファルネシル二リン酸シンターゼ活性の、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上または95%以上の活性を有することが好ましい。欠失、置換、付加もしくは挿入の定義、アミノ酸の同一性等については、(A1)〜(C28)のタンパク質にて説明したのと同様である。
本発明で用いられる微生物が含み得る発現単位では、所望のタンパク質をコードするポリヌクレオチド、及びプロモーターの一方は、宿主細胞に固有のものではない。したがって、発現単位は、異種発現単位であり得る。好ましくは、リナロールシンターゼをコードするポリヌクレオチド、及びプロモーターの双方が、宿主細胞に固有のものではない。プロモーターは、所望のタンパク質をコードするポリヌクレオチドに対して同種であっても異種であってもよい。発現単位はさらに、ターミネーター、リボソーム結合部位、及び薬物耐性遺伝子等のさらなるエレメントを含んでいてもよい。発現単位はDNAであってもRNAであってもよいが、好ましくはDNAである。異種発現単位は、リナロールシンターゼをコードするポリヌクレオチド以外のタンパク質をコードする遺伝子を含んでもよい。斯かるタンパク質としては、例えば、リナロールシンターゼ、メバロン酸経路に関与する1以上の酵素、イソプレンシンターゼ、及びメチルエリスリトールリン酸経路に関与する1以上の酵素が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明で用いられる微生物は、例えば、以下の発現ベクターで形質転換することにより得ることができる:リナロールシンターゼをコードするポリヌクレオチド及びそれに作動可能に連結されたプロモーターを含む発現単位を含む発現ベクター;リナロールシンターゼをコードするポリヌクレオチド、ゲラニル二リン酸シンターゼをコードするポリヌクレオチド及びそれに作動可能に連結されたプロモーターを含む発現単位を含む発現ベクター;リナロールシンターゼをコードするポリヌクレオチド及びそれに作動可能に連結されたプロモーターを含む第1の発現単位と、ゲラニル二リン酸シンターゼをコードするポリヌクレオチド及びそれに作動可能に連結されたプロモーターを含む第2の発現単位とを含む発現ベクター;及び、リナロールシンターゼをコードするポリヌクレオチド及びそれに作動可能に連結されたプロモーターを含む第1の発現ベクターと、ゲラニル二リン酸シンターゼをコードするポリヌクレオチド及びそれに作動可能に連結されたプロモーターを含む発現単位を含む第2の発現ベクターの組み合わせ。発現ベクターは、組込み型(integrative)ベクターであっても、非組込み型ベクターであってもよい。発現ベクターにおいて、前記リナロールシンターゼをコードする遺伝子は、構成型プロモーター、又は誘導型プロモーターの制御下に配置され得る。構成型プロモーターとしては、例えば、tacプロモーター、lacプロモーター、trpプロモーター、trcプロモーター、T7プロモーター、T5プロモーター、T3プロモーター、及びSP6プロモーターが挙げられる。誘導型プロモーターとしては、例えば、後述の増殖促進剤逆依存プロモーターが挙げられる。用語「作動可能に連結された」とは、調節領域のヌクレオチド配列が核酸分子又は遺伝子(すなわち、ポリヌクレオチド)のヌクレオチド配列にポリヌクレオチドの発現(例、増強された、向上された、構成的な、基礎的な、抗転写終結の、弱毒化された、調節解除された、減少した、又は抑制された、発現)が可能な形式で連結しており、これによりヌクレオチド配列によりコードされるポリヌクレオチドの発現産物が生産されることを意味する。
リナロールシンターゼを発現する微生物は、効率的なリナロールの製造のためのIPP及びDMAPPの供給の観点から、ジメチルアリル二リン酸供給経路によるジメチル二リン酸の合成能を有することが好ましい。ジメチルアリル二リン酸供給経路としては、例えば、メチルエリスリトールリン酸(MEP)経路及びメバロン酸(MVA)経路が挙げられる。
メチルエリスリトールリン酸(MEP)経路とは、非メバロン酸経路とも呼ばれ、リナロールの前駆体であるイソペンテニル二リン酸(IPP)とジメチルアリル二リン酸(DMAPP)の生合成経路である。メチルエリスリトールリン酸(MEP)経路に関与する酵素としては、例えば、1−デオキシ−D−キシルロース−5−リン酸シンターゼ(EC:2.2.1.7、例1、Dxs、ACCESSION ID NP_414954;例2、AT3G21500、ACCESSION ID NP_566686;例3、AT4G15560、ACCESSION ID NP_193291;例4、AT5G11380、ACCESSION ID NP_001078570)、1−デオキシ−D−キシルロース−5−リン酸リダクトイソメラーゼ(EC:1.1.1.267;例1、Dxr、ACCESSION ID NP_414715;例2、AT5G62790、ACCESSION ID NP_001190600)、4−ジホスホシチジル−2−C−メチル−D−エリスリトールシンターゼ(EC:2.7.7.60;例1、IspD、ACCESSION ID NP_417227;例2、AT2G02500、ACCESSION ID NP_565286)、4−ジホスホシチジル−2−C−メチル−D−エリスリトールキナーゼ(EC:2.7.1.148;例1、IspE、ACCESSION ID NP_415726;例2、AT2G26930、ACCESSION ID NP_180261)、2−C−メチル―D−エリスリトール−2,4−シクロ二リン酸シンターゼ(EC:4.6.1.12;例1、IspF、ACCESSION ID NP_417226;例2、AT1G63970、ACCESSION ID NP_564819)、1−ヒドロキシ−2−メチル−2−(E)−ブテニル−4−二リン酸シンターゼ(EC:1.17.7.1;例1、IspG、ACCESSION ID NP_417010;例2、AT5G60600、ACCESSION ID NP_001119467)、4−ヒドロキシ−3−メチル−2−ブテニル二リン酸レダクターゼ(EC:1.17.1.2;例1、IspH、ACCESSION ID NP_414570;例2、AT4G34350、ACCESSION ID NP_567965)が挙げられる。
メバロン酸(MVA)経路に関与する酵素としては、例えば、メバロン酸キナーゼ(EC:2.7.1.36;例1、Erg12p、ACCESSION ID NP_013935;例2、AT5G27450、ACCESSION ID NP_001190411)、ホスホメバロン酸キナーゼ(EC:2.7.4.2;例1、Erg8p、ACCESSION ID NP_013947;例2、AT1G31910、ACCESSION ID NP_001185124)、ジホスホメバロン酸デカルボキシラーゼ(EC:4.1.1.33;例1、Mvd1p、ACCESSION ID NP_014441;例2、AT2G38700、ACCESSION ID NP_181404;例3、AT3G54250、ACCESSION ID NP_566995)、アセチル−CoA−C−アセチルトランスフェラーゼ(EC:2.3.1.9;例1、Erg10p、ACCESSION ID NP_015297;例2、AT5G47720、ACCESSION ID NP_001032028;例3、AT5G48230、ACCESSION ID NP_568694)、ヒドロキシメチルグルタリル−CoAシンターゼ(EC:2.3.3.10;例1、Erg13p、ACCESSION ID NP_013580;例2、AT4G11820、ACCESSION ID NP_192919;例3、MvaS、ACCESSION ID AAG02438)、ヒドロキシメチルグルタリル−CoAリダクターゼ(EC:1.1.1.34;例1、Hmg2p、ACCESSION ID NP_013555;例2、Hmg1p、ACCESSION ID NP_013636;例3、AT1G76490、ACCESSION ID NP_177775;例4、AT2G17370、ACCESSION ID NP_179329、EC:1.1.1.88、例、MvaA、ACCESSION ID P13702)、アセチル−CoA−C−アセチルトランスフェラーゼ/ヒドロキシメチルグルタリル−CoAリダクターゼ(EC:2.3.1.9/1.1.1.34、例、MvaE、ACCESSION ID AAG02439)が挙げられる。
リナロールの材料であるIPP及びDMAPPは、上記のとおり通常、微生物が固有又はネイティブに有するメチルエリスリトールリン酸経路又はメバロン酸経路のいずれかにより生合成される。したがって、効率的なR−リナロール又はS−リナロールの製造のためのIPP及びDMAPPの供給の観点から、本発明で用いられる微生物は、メチルエリスリトールリン酸経路及び/又はメバロン酸経路が強化されていてもよい。
このような強化のため、本発明で用いられる微生物は、リナロールシンターゼに加えて、メバロン酸経路又はメチルエリスリトールリン酸経路の酵素、例えばメバロン酸キナーゼをさらに発現していてもよい。したがって、リナロールシンターゼを発現する微生物は、メバロン酸経路又はメチルエリスリトールリン酸経路に関与する1以上の酵素が導入されていてもよい。言い換えれば、メバロン酸経路又はメチルエリスリトールリン酸経路に関与する1以上の酵素をコードする遺伝子及びそれに作動可能に連結されたプロモーターを含む発現単位を含んでいてもよい。メバロン酸キナーゼ遺伝子としては、例えば、メタノサルシナ・マゼイ(Methanosarcina mazei)等のメタノサルシナ(Methanosarcina)属、メタノセラ・パルディコラ(Methanocella paludicola)等のメタノセラ(Methanocella)属、コリネバクテリウム・ヴァリアビル(Corynebacterium variabile)等のコリネバクテリウム(Corynebacterium)属、メタノセタ・コンキリ(Methanosaeta concilii)等のメタノセタ(Methanosaeta)属、及びニトロソプミラス・マリチマス(Nitrosopumilus maritimus)等のニトロソプミラス(Nitrosopumilus)属に属する微生物の遺伝子が挙げられる。
リナロールシンターゼを発現する微生物は、メバロン酸経路又はメチルエリスリトールリン酸経路に関与する1以上の酵素発現ベクターにより形質転換されていてもよい。発現ベクターは、組込み型(integrative)ベクターであっても、非組込み型ベクターであってもよい。発現ベクターにおいて、メバロン酸キナーゼをコードする遺伝子は、構成型プロモーター、又は誘導型プロモーター(例、増殖促進剤逆依存プロモーター)の制御下に配置され得る。具体的には、メバロン酸キナーゼをコードする遺伝子は、構成型プロモーターの制御下に配置され得る。構成型プロモーターとしては、例えば、tacプロモーター、lacプロモーター、trpプロモーター、trcプロモーター、T7プロモーター、T5プロモーター、T3プロモーター、及びSP6プロモーターが挙げられる。誘導型プロモーターとしては、例えば、後述の増殖促進剤逆依存プロモーターが挙げられる。
発現ベクターはさらに、メバロン酸経路及び/又はメチルエリスリトールリン酸経路に関与する複数の酵素(例、1種、2種、3種又は4種以上)を一緒又は個別に発現するものであってもよく、例えば、ポリシストロニックmRNAの発現ベクターであってもよい。
メバロン酸経路及び/又はメチルエリスリトールリン酸経路に関与する1以上の酵素の由来は、宿主に対して同種であってもよいし、異種であってもよい。メバロン酸経路及び/又はメチルエリスリトールリン酸経路に関与する酵素の由来が宿主に対して異種である場合、例えば、宿主が上述したような細菌(例、大腸菌)であり、かつ、メバロン酸経路に関与する酵素が真菌(例、サッカロミセス・セレビシエ)に由来するものであってもよい。また、宿主が、メチルエリスリトールリン酸経路に関与する酵素を固有に産生するものである場合、宿主に導入される発現ベクターは、メバロン酸経路に関与する酵素を発現するものであってもよい。
発現ベクターにおいて、メバロン酸(MVA)経路及び/又はメチルエリスリトールリン酸(MEP)経路に関与する1以上の酵素をコードする遺伝子は、増殖促進剤逆依存プロモーターの制御下に配置されてもよい。
また、メチルエリスリトールリン酸経路及び/又はメバロン酸経路強化のため、イソペンテニル二リン酸(IPP)からジメチルアリル二リン酸(DMAPP)への変換能を有するイソペンテニル二リン酸デルタイソメラーゼが、微生物に導入されてもよい。
イソペンテニル二リン酸デルタイソメラーゼ(EC:5.3.3.2)としては、例えば、Idi1p(ACCESSION ID NP_015208)、AT3G02780(ACCESSION ID NP_186927)、AT5G16440(ACCESSION ID NP_197148)、及びIdi(ACCESSION ID NP_417365)が挙げられる。発現ベクターにおいて、イソペンテニル二リン酸デルタイソメラーゼをコードする遺伝子は、増殖促進剤逆依存プロモーターの制御下に配置されてもよい。
発現ベクターによる宿主の形質転換は、1以上の公知の方法を用いて行うことができる。このような方法としては、例えば、カルシウム処理された菌体を用いるコンピテント細胞法や、エレクトロポレーション法等が挙げられる。また、プラスミドベクター以外にもファージベクターを用いて、菌体内に感染させ導入する方法によってもよい。
リナロールシンターゼ(例えば、アラビドプシス属、シソ属、ブドウ属、メンタ属、メボウキ属、ラベンデュラ属、トウヒ属、ナス属、リンゴ属、バクホウシア属、アクチニジア属、サンジソウ属に属する植物、若しくは放線菌由来のリナロールシンターゼ)を発現する微生物は、ジメチルアリル二リン酸供給経路を有し、かつ2−ケトグルコン酸生成経路が遮断されていることが好ましい。
本発明で用いる微生物は、2−ケトグルコン酸生成経路が遮断されている微生物であることが好ましい。2−ケトグルコン酸生成経路においては、グルコースがグルコース脱水素酵素により酸化されてグルコン酸が生成され、次いでグルコン酸がグルコン酸2−ケト脱水素酵素により酸化されてNADPHと2−ケトグルコン酸が生成される。よって、2−ケトグルコン酸生成経路が遮断されている微生物は、グルコース脱水素酵素(GCD)及びグルコン酸2−ケト脱水素酵素からなる群より選ばれる1以上の酵素の活性を低減させることにより得ることができる。好ましくは、2−ケトグルコン酸生成経路は、酵素活性の低減により遮断される。すなわち、本発明で用いる微生物は、グルコースデヒドロゲナーゼ及びグルコン酸2−ケト−デヒドロゲナーゼからなる群より選ばれる1以上の酵素の酵素活性が低減しており、これにより微生物内で2−ケトグルコン酸生成経路が遮断されている。
微生物における酵素活性の低減は、例えば、酵素活性の低下及び完全消失を含む。また、微生物における酵素活性の低減は、例えば、微生物における酵素の発現の低下及び完全消失を含む。微生物における酵素の発現の低下又は完全消失は、微生物が保有する活性の低下又は完全消失につながるためである。微生物における酵素活性の低減は、例えば、酵素をコードする遺伝子、酵素の発現又は活性を調節し得る因子をコードする遺伝子、又はこれらの遺伝子の上流に位置する転写調節領域、翻訳調節領域等の発現調節領域(例、プロモーター、シャインダルガルノ(SD)配列)、非翻訳領域を破壊することにより達成することができる。上記の遺伝子又は領域の破壊は、酵素の発現又は活性を低下又は完全消失させるように、上記の遺伝子又は領域に対応するゲノム領域を改変することにより行うことができる。このような改変としては、例えば、上記ゲノム領域の一部又は全ての欠失、上記ゲノム領域へのポリヌクレオチドの挿入、及び上記ゲノム領域の別のポリヌクレオチドへの交換が挙げられるが、これらに限定されない。
リナロールシンターゼを発現する微生物は、ピロロキノリンキノン(PQQ)を合成する能力のある、あるいは、培養環境中に含まれるPQQを利用する能力のある微生物であることが好ましい。
リナロールシンターゼを発現する微生物は、グルコース脱水素酵素の活性が低減していることが好ましく、PQQを補酵素として利用するグルコース脱水素酵素の活性が低減していることがより好ましい。
リナロールシンターゼを発現する微生物が、リナロールシンターゼの発現ベクターで、本来的に2−ケトグルコン酸経路を有している腸内細菌科に属する微生物等の宿主を形質転換して得られる微生物である場合には、該微生物は2−ケトグルコン酸経路を遮断するための改変がなされることが好ましい。
例えば、エシェリヒア・コリ等の腸内細菌科に属する微生物はグルコースデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を持ち、GCDアポ酵素を産生するが、PQQ産生能を有していないため、PQQ非添加ではGCD活性を有しない。しかしながらある外来遺伝子を菌体内で発現させるとPQQを代替する物質が生成し、GCD活性を発現することが知られている(国際公開第2006/133898号)。GCD活性を後天的に獲得した上述の腸内細菌科に属する微生物等の微生物は、本発明における「本来的に2−ケトグルコン酸経路を有する微生物」に含まれる。
2−ケトグルコン酸生成経路を遮断するための改変は、グルコース脱水素酵素活性を低減するための改変であることが好ましく、PQQを補酵素として利用するグルコース脱水素酵素活性を低減するための改変であることが好ましい。改変は、微生物の細胞あたりのGCD活性が、非改変株、例えば野生型の腸内細菌科に属する菌株よりも低くなるように行い得る。例えば、改変株の細胞あたりのGCDの分子数、又は分子あたりのGCD活性が、野生株のそれよりも低下すればよい。細胞あたりのGCD活性の比較は、例えば、同じ条件で培養した改変株と野生株の細胞抽出液に含まれるGCD活性を比較することによって、行うことができる。比較の対照となり得る野生型のパントエア属細菌としては、例えば、パントエア・アナナティスAJ13355株(FERM BP−6614)、パントエア・アナナティスSC17株(FERM BP−11091)、パントエア・アナナティス SC17(0)株(Katashkina JI et al.,BMC Mol Biol.,2009;10:34 VKPM B−9246)が挙げられる。
PQQを補酵素とするGCDの活性は、下記反応を触媒する活性をいう。
β−D−グルコース+酸化型PQQ→D−δ−グルコノラクトン+還元型PQQ
GCD活性は、例えば、以下の反応を介した還元型DCPIPの生成を600nmの吸光度を測定による検出に基づき、測定することができる(特開2007−129965号公報)。
D−グルコース+酸化型PMS→D−グルコノ−1,5−ラクトン+還元型PMS
還元型PMS+酸化型DCPIP→酸化型PMS+還元型DCPIP
PMS:フェナジンメトサルフェート
DCPIP:2,6−ジクロロフェノール−インドフェノール
GCDの活性は、GCDをコードする遺伝子(gcd遺伝子)、GCDの発現又は活性を調節し得る因子をコードする遺伝子、又はこれらの遺伝子の上流に位置する転写調節領域を破壊することにより低減させることができる。
gcd遺伝子としては、以下の(x)〜(z)からなる群より選ばれる1以上のポリヌクレオチドであることが好ましい。
(x)〔i〕配列番号9で表される塩基配列、もしくは〔ii〕配列番号9で表される塩基配列中301〜2691番目のヌクレオチド残基からなる塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(y)前記〔i〕もしくは〔ii〕の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつGCD活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;又は
(z)前記〔i〕もしくは〔ii〕の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつGCD活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
配列番号9に示す塩基配列は、パントエア・アナナティスのgcd遺伝子の完全長の塩基配列である。配列番号9で表される塩基配列は、配列番号10で表されるアミノ酸配列をコードし、301〜2691(2688)番目のヌクレオチド残基からなる塩基配列は、成熟GCDのアミノ酸配列をコードし得る。塩基配列の同一性、ストリンジェントな条件、ポリヌクレオチドの定義は、上記(a1)〜(c20)のポリヌクレオチドにて説明したのと同様である。
GCDは、以下の(X)〜(Z)からなる群より選ばれる1以上のタンパク質であることが好ましい。
(X)配列番号10で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
(Y)配列番号10で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつGCD活性を有するタンパク質;及び
(Z)配列番号10で表されるアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつGCD活性を有するタンパク質。
配列番号10で表されるアミノ酸配列は、成熟GCDを含み得る。(Y)及び(Z)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、配列番号10で表されるアミノ酸配列を含むタンパク質のGCD活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上または95%以上の活性を有することが好ましい。欠失、置換、付加もしくは挿入の定義、アミノ酸の同一性等については、(A1)〜(C28)のタンパク質にて説明したのと同様である。
gcd遺伝子は、これらの配列に基づき、オリゴヌクレオチドを合成し、パントエア・アナナティスの染色体を鋳型としてPCR反応を行うことによってクローニングすることができる。gcd遺伝子の破壊は、相同組換えにより行ってもよい。この場合、染色体上のgcd遺伝子と一定以上の相同性、例えば、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上の相同性を有する遺伝子を用いてもよい。また、染色体上のgcd遺伝子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズする遺伝子を用いてもよい。ストリンジェントな条件としては、例えば、60℃、1×SSC、0.1%SDS、好ましくは、0.1×SSC、0.1%SDSに相当する塩濃度で、1回より好ましくは2〜3回洗浄する条件が挙げられる。
gcd遺伝子の破壊は、例えば、染色体上の標的遺伝子の上下流の配列を含めた標的遺伝子全体の欠失、gcd遺伝子の不活化は、染色体上のgcd遺伝子のコード領域にアミノ酸置換(ミスセンス変異)の導入、終始コドンの導入(ナンセンス変異)、あるいは一〜二塩基付加・欠失するフレームシフト変異の導入によっても達成出来る(Journal of Biological Chemistry 272:8611−8617(1997),Proceedings of the National Academy of Sciences,USA 95 5511−5515(1998),Journal of Biological Chemistry 266,20833−20839(1991))。
各遺伝子の破壊は、遺伝子組換えにより行われることが好ましい。遺伝子組換えによる方法としては例えば、相同組換えを利用して、染色体上の標的遺伝子の発現調節配列(例、プロモーター領域、又はコード領域、もしくは非コード領域)の一部又は全部を欠失させること、又はこれらの領域にポリヌクレオチドを挿入することが挙げられる。
発現調節配列の破壊は、好ましくは1塩基以上、より好ましくは2塩基以上、更に好ましくは3塩基以上につき行われる。また、コード領域を欠失させる場合は、各遺伝子が産生するタンパク質の機能が低減するのであれば、欠失させる領域は、N末端領域、内部領域、C末端領域のいずれの領域であってもよく、コード領域全体であってもよい。通常、欠失させる領域は長い方が確実に標的遺伝子を破壊することができる。欠失させる領域の上流と下流のリーディングフレームは一致しないことが好ましい。
コード領域にポリヌクレオチドを挿入する場合、挿入位置は、標的遺伝子のいずれの領域であってもよいが、挿入する配列は長い方が、確実に標的遺伝子を破壊することができる。挿入部位の前後の配列は、リーディングフレームが一致しないことが好ましい。ポリヌクレオチドとしては、標的遺伝子によりコードされるタンパク質の機能を低減させるものであれば特に制限されないが、例えば、抗生物質耐性遺伝子を又はL−アミノ酸生産に有用な遺伝子を搭載したトランスポゾン等が挙げられる。
染色体上の標的遺伝子を上記のように改変する方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。まず、標的遺伝子の部分配列を欠失し、正常に機能するタンパク質を産生できない変異遺伝子を作製する。次に、該遺伝子を含むDNAで細菌を形質転換して、変異遺伝子と染色体上の標的遺伝子とで相同組換えを起こさせることにより、染色体上の標的遺伝子を変異遺伝子に置換する。得られる欠失型標的遺伝子によってコードされるタンパク質は、生成したとしても、野生型タンパク質とは異なる立体構造を有し、その活性が低減する。このような相同組換えを利用した遺伝子置換による遺伝子破壊は既に確立している。例えば、「Redドリブンインテグレーション(Red−driven integration)」と呼ばれる方法(Datsenko,K.A,and Wanner,B.L.Proc.Natl.Acad.Sci.USA.97:6640−6645(2000))、又は、Redドリブンインテグレーション法とλファージ由来の切り出しシステム(Cho,E.H.,Gumport,R.I.,Gardner,J.F.J.Bacteriol.184:5200−5203(2002))とを組み合わせた方法(国際公開第2005/010175号)等の直鎖状DNAを用いる方法や、温度感受性複製起点を含むプラスミド、接合伝達能力を有するプラスミドを用いる方法、宿主内で複製起点を持たないスイサイドベクターを利用する方法などが挙げられる(米国特許第6303383号明細書、又は特開平05−007491号公報)。
標的遺伝子の転写が低下するか否かの確認は、標的遺伝子から転写されるmRNAの量を野生株、あるいは非改変株と比較することによって行うことが出来る。mRNAの量を評価する方法としては、ノーザンハイブリダイゼーション、RT−PCR等が挙げられる(Molecular cloning(Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor(USA),2001))。転写量は、野生株あるいは非改変株のいずれかと比較して低下していればよいが、例えば野生株、非改変株と比べて少なくとも75%以下、50%以下、25%以下、又は10%以下に低下していることが好ましく、全く発現していないことがより好ましい。
標的遺伝子がコードするタンパク質の量が低下したことの確認は、同タンパク質に結合する抗体を用いてウェスタンブロットによって行うことが出来る(Molecular cloning(Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor(USA),2001))。タンパク質量の低下は、野生株あるいは非改変株と比較して、低下していればいずれでもよいが、例えば、野生株あるいは非改変株と比べて少なくとも75%以下、50%以下、25%以下、又は10%以下に減少していることが好ましく、全くタンパク質を産生していない(完全に活性が消失している)ことがより好ましい。
GCDの活性を低下させるには、上述の遺伝子操作法以外に、例えば、パントエア属に属する細菌等の腸内細菌科に属する微生物を紫外線照射又は、N−メチル−N'−ニトロ−N−ニトロソグアニジン(NTG)もしくは亜硝酸等の通常変異処理に用いられている変異剤によって処理し、GCDの活性が低下した菌株を選択する方法が挙げられる。
GCDの活性は、PQQの合成能の低減によっても低減させることができる。PQQの合成能は、例えば、PQQ生合成に必要なオペロンであるpqqABCDEFの一部又は全部を欠失させることによって、低下させることができる(J.S.Velterop,P.W.Postma,J.Bacteriology 177(17):5088−5098(1995))。
本発明の方法は、以下の工程1)〜3)を含むことが好ましい。
1)十分な濃度の増殖促進剤の存在下でリナロールシンターゼを発現する微生物を培養して、リナロールを含む生成微生物を増殖させること;
2)増殖促進剤の濃度を減少させて、前記微生物によるリナロールの生成を誘導すること;及び
3)前記微生物を培養してリナロールを生成すること。
効率的なリナロール組成物(例えば、R−リナロール組成物、S−リナロール組成物)の製造の観点から、微生物の増殖期に対応する上記工程1)、及びリナロールの生成期に対応する上記工程3)が分離される。また、上記工程2)は、微生物の増殖期からリナロールの生成期に移行させるため、リナロール生成の誘導期に対応する。
増殖促進剤とは、微生物により消費され得る、微生物の増殖に必須の因子又は微生物の増殖の促進作用を有する因子であって、微生物により消費され培地中の量が減少すると微生物の増殖が喪失又は低減するものをいう。例えば、ある量の増殖促進剤を用いた場合、その量の増殖促進剤が消費されるまで微生物は増殖し続けるが、一旦増殖促進剤が全て消費されると、微生物は増殖し得ず、又は増殖速度が低下し得る。したがって、増殖促進剤により、微生物の増殖の程度を調節することができる。このような増殖促進剤としては、例えば、酸素(ガス)等の物質;鉄、マグネシウム、カリウム、カルシウムのイオン等のミネラル;リン酸(例、モノリン酸、二リン酸、ポリリン酸)又はその塩等のリン化合物;アンモニア、硝酸、亜硝酸、尿素等の窒素化合物(ガス);硫酸アンモニウム、チオ硫酸等の硫黄化合物;ビタミン(例、ビタミンA、ビタミンD、ビタミンE、ビタミンK、ビタミンB1、ビタミンB2、ビタミンB6、ビタミンB12、ナイアシン、パントテン酸、ビオチン、アスコルビン酸)、及びアミノ酸(例、アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、ヒスチヂン、ロイシン、イソロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、スレオニン、トリプトファン、チロシン、バリン、セレノシステイン)等の栄養素が挙げられるが、これらに限定されない。本発明の方法では、1種の増殖促進剤を用いてもよいし、2種以上の増殖促進剤を組み合わせて用いてもよい。
本発明の方法が上記工程1)〜3)を含む場合、リナロールシンターゼを発現する微生物は、増殖促進剤に依存して増殖する能力、及び増殖促進剤逆依存プロモーターに依存してリナロールを生成する能力を有する、酵素反応によるリナロール合成能を付与された微生物であることが好ましい。斯かる微生物は、微生物の増殖に十分な濃度の増殖促進剤の存在下で、増殖できる。ここで、「十分な濃度」とは、微生物の増殖に有効な濃度で増殖促進剤が用いられることをいい得る。表現「増殖促進剤逆依存プロモーターに依存してリナロールを生成する能力」とは、相対的に高い濃度の増殖促進剤の存在下では、リナロールを少しも生成できず、又はリナロールの生成効率が低いが、相対的に低い濃度の増殖促進剤の存在下又は増殖促進剤の不在下では、リナロールを生成できること、若しくはR−リナロール又はS−リナロールの生成効率が高いことを意味し得る。したがって、本発明で好ましく用いられる微生物は、十分な濃度の増殖促進剤の存在下では、良好に増殖し得るが、リナロールを生成できず、若しくはR−リナロール又はS−リナロールの生成効率が低い。本発明で用いられる微生物はまた、不十分な濃度の増殖促進剤の存在下又は増殖促進剤の不在下では、良好に増殖し得ないが、リナロールを生成でき、又はリナロールの生成効率が高いことが好ましく、R−リナロールを生成でき、又はR−リナロールの生成効率が高いこと、若しくはS−リナロールを生成でき、又はS−リナロールの生成効率が高いことがより好ましい。
本発明の方法が上記工程1)〜3)を含む場合、リナロールシンターゼを発現する微生物のリナロールシンターゼ遺伝子は、増殖促進剤逆依存プロモーターの制御下にあり得る。表現「増殖促進剤逆依存プロモーター」とは、相対的に高い濃度の増殖促進剤の存在下では、転写活性を有しない、又は低い転写活性を有するが、相対的に低い濃度の増殖促進剤の存在下又は増殖促進剤の不在下では、転写活性を有する、又は高い転写活性を有するプロモーターを意味し得る。したがって、増殖促進剤逆依存プロモーターは、微生物の増殖に十分な濃度の増殖促進剤の存在下では、リナロールシンターゼ遺伝子の発現を抑制でき、一方、微生物の増殖に不十分な濃度の増殖促進剤の存在下では、前記リナロールシンターゼ遺伝子の発現を促進できる。具体的には、微生物は、増殖促進剤逆依存プロモーターの制御下にある。
例えば、増殖促進剤がリン化合物である場合、リン欠乏誘導型プロモーターを利用することができる。表現「リン欠乏誘導型プロモーター」とは、低濃度のリン化合物で下流遺伝子の発現を促進できるプロモーターをいい得る。低濃度のリン化合物とは、(遊離)リン濃度100mg/L以下の条件をいい得る。表現「リン」は、表現「リン化合物」と同義であり、それらは交換可能な様式で使用され得る。総リン濃度は、溶液中の全種のリン化合物を、強酸あるいは酸化剤によってオルトリン酸態リンに分解して定量可能である。リン欠乏条件下の総リン濃度は、100mg/L以下、50mg/L以下、10mg/L以下、5mg/L以下、1mg/L以下、0.1mg/L以下、又は0.01mg/L以下であってもよい。リン欠乏誘導型プロモーターとしては、例えば、アルカリフォスファターゼをコードする遺伝子(例、phoA)のプロモーター、酸性フォスファターゼをコードする遺伝子(例、phoC)のプロモーター、センサーヒスチジンキナーゼをコードする遺伝子(例、phoR)のプロモーター、レスポンスレギュレーターをコードする遺伝子(例、phoB)のプロモーター、及びリン取り込み担体をコードする遺伝子(例、pstS)のプロモーターが挙げられる。
上記工程1)では、リナロールシンターゼを発現する微生物が、十分な濃度の増殖促進剤の存在下で増殖される。より具体的には、リナロールシンターゼを発現する微生物の増殖は、十分な濃度の増殖促進剤の存在下で、培地中でリナロールシンターゼを発現する微生物を培養することにより行うことができる。
例えば、リン化合物が増殖促進剤として用いられる場合、リナロールシンターゼを発現する微生物は、十分な濃度のリン化合物の存在下で良好に増殖することができるので、リン化合物は、増殖促進剤として作用することができる。増殖促進剤がリン化合物である場合、1)において、増殖に十分なリン化合物の濃度は、特に限定されないが、例えば200mg/L以上、300mg/L以上、500mg/L以上、1000mg/L以上、又は2000mg/L以上であってもよい。増殖のためのリン化合物の濃度はまた、例えば20g/L以下、10g/L以下、又は5g/L以下であってもよい。
上記工程2)では、微生物によるリナロールの生成の誘導が、増殖促進剤の濃度を減少させることにより行われる。より具体的には、増殖促進剤の濃度の減少は、培地中への増殖促進剤の供給量を低下させることにより、行うことができる。増殖促進剤の濃度の減少はまた、培地中への増殖促進剤の供給量を工程1)及び2)を通じて一定にした場合であっても、微生物の増殖を利用して行うことができる。工程1)における微生物の増殖の初期では、微生物が十分に増殖しておらず、培地中の微生物数が少ないため、微生物による増殖促進剤の消費も相対的に少ない。したがって、増殖の初期では、培地中の増殖促進剤の濃度は、相対的に高い。一方、工程1)における微生物の増殖の後期では、微生物が十分に増殖しており、培地中の微生物数が多いため、微生物による増殖促進剤の消費も相対的に多い。したがって、増殖の後期では、培地中の増殖促進剤の濃度は、相対的に低くなる。このように、一定量の増殖促進剤を、工程1)及び2)を通じて培地中に供給し続けた場合、微生物の増殖と反比例して、培地中の増殖促進剤の濃度は減少する。この減少した濃度をトリガーとして、微生物によるリナロールの生成を誘導することができる。
例えば、リン化合物又はアミノ酸が増殖促進剤として用いられる場合、微生物によるリナロールの生成を誘導できる培地中のリン化合物又はアミノ酸の培地中の濃度は、例えば100mg/L以下、50mg/L以下、又は10mg/L以下であり得る。
上記工程3)では、リナロールの生成が、微生物を培養することにより行われる。より具体的には、R−リナロール又はS−リナロールの生成は、増殖促進剤の濃度が減少した工程2)の条件下において培地中で微生物を培養することにより行うことができる。培地中の増殖促進剤の濃度は、微生物によるR−リナロール又はS−リナロールの生成を可能にするため、工程2)で上述したような濃度に維持され得る。
本発明の方法では、工程3)における微生物の培養期間を、工程1)のその期間よりも長く設定することも可能である。誘導剤を利用する従来の方法では、より多量のリナロールを得るためには、リナロールの生成期において誘導剤を用いて微生物を長期培養する必要があった。しかし、長期培養すると誘導剤が分解することから、微生物がR−リナロール又はS−リナロールの生産能を維持できなくなる。そのため、誘導剤を継続的に培養培地に添加する必要があるが、誘導剤は高価であり得、リナロール製造費が上昇し得る。したがって、リナロールの生成期において誘導剤を用いる微生物の長期培養は、その培養期間の長さに応じて、リナロールの製造費が上昇し得るという問題があった。一方、工程3)において誘導剤等の特定物質を用いない本発明の方法では、当該特定物質の分解を考慮する必要がなく、リナロールの生成期における長期培養がリナロール製造費の上昇を引き起こすという従来の問題も生じない。したがって、本発明の方法は、誘導剤を用いる従来の方法とは異なり、工程3)の期間を長く設定し易い。本発明の方法では、工程3)の期間を長く設定すればするほど、より多量のR−リナロール又はS−リナロールを製造することができる。
本発明の方法は、リナロールの生成量をさらに向上させる観点等から、他の方法と併用されてもよい。このような方法としては、例えば、光(Pia Lindberg,Sungsoon Park,Anastasios Melis,Metabolic Engineering 12(2010):70−79)又は温度(Norma A Valdez−Cruz,Luis Caspeta,Nestor O Perez,Octavio T Ramirez,Mauricio A Trujillo−Roldan,Microbial Cell Factories 2010,9:1)等の環境因子を利用する方法、pHの変化(欧州特許公開第1233068A2号明細書)、界面活性剤の添加(特開平11−009296A号公報)、自己誘導法(国際公開第2013/151174号)が挙げられる。
本発明の方法で用いられる培地は、リナロール生成のための炭素源を含んでいてもよい。炭素源としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類、多糖類等の炭水化物;ショ糖を加水分解した転化糖;グリセロール;メタノール、ホルムアルデヒド、ギ酸塩、一酸化炭素、二酸化炭素等の炭素数が1の化合物(以下、C1化合物という。);コーン油、パーム油、大豆油等のオイル;アセテート;動物油脂;動物オイル;飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸等の脂肪酸;脂質;リン脂質;グリセロ脂質;モノグリセライド、ジグリセライド、トリグリセライド等のグリセリン脂肪酸エステル;微生物性タンパク質、植物性タンパク質等のポリペプチド;加水分解されたバイオマス炭素源等の再生可能な炭素源;酵母エキス;又はこれらを組み合わせたものが挙げられる。窒素源としては、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機アンモニウム塩、大豆加水分解物などの有機窒素、アンモニアガス、アンモニア水等を用いることができる。有機微量栄養源としては、ビタミンB1、L−ホモセリンなどの要求物質又は酵母エキス等を適量含有させることが好ましい。これらの他に、必要に応じて、リン酸カリウム、硫酸マグネシウム、鉄イオン、マンガンイオン等が少量添加される。なお、本発明で用いる培地は、炭素源、窒素源、無機イオン及び必要に応じてその他の有機微量成分を含む培地であれば、天然培地、合成培地のいずれでもよい。
単糖類としては、ケトトリオース(ジヒドロキシアセトン)、アルドトリオース(グリセルアルデヒド)等のトリオース;ケトテトロース(エリトルロース)、アルドテトロース(エリトロース、トレオース)等のテトロース;ケトペントース(リブロース、キシルロース)、アルドペントース(リボース、アラビノース、キシロース、リキソース)、デオキシ糖(デオキシリボース)等のペントース;ケトヘキソース(プシコース、フルクトース、ソルボース、タガトース)、アルドヘキソース(アロース、アルトロース、グルコース、マンノース、グロース、イドース、ガラクトース、タロース)、デオキシ糖(フコース、フクロース、ラムノース)等のヘキソース;セドヘプツロース等のヘプトースが挙げられ、フルクトース、マンノース、ガラクトース、グルコース等のC6糖;キシロース、アラビノース等のC5糖の炭水化物が好ましい。
二糖類としては、スクロース、ラクトース、マルトース、トレハロース、ツラノース、セロビオース等が挙げられ、スクロース、ラクトースが好ましい。
オリゴ糖類としては、ラフィノース、メレジトース、マルトトリオース等の三糖類;アカルボース、スタキオース等の四糖類;フラクトオリゴ糖(FOS)、ガラクトオリゴ糖(GOS)、マンナンオリゴ糖(MOS)等のその他のオリゴ糖類が挙げられる。
多糖類としては、グリコーゲン、デンプン(アミロース、アミロペクチン)、セルロース、デキストリン、グルカン(β−1,3−グルカン)が挙げられ、デンプン、セルロースが好ましい。
微生物性タンパク質としては、酵母又は細菌由来のポリペプチドが挙げられる。
植物性タンパク質としては、大豆、コーン、キャノーラ、ジャトロファ、パーム、ピーナッツ、ヒマワリ、ココナッツ、マスタード、綿実、パーム核油、オリーブ、紅花、ゴマ、亜麻仁由来のポリペプチドが挙げられる。
脂質としては、C4以上の飽和、不飽和脂肪酸を1以上含む物質が挙げられる。
オイルとしては、C4以上の飽和、不飽和脂肪酸を1以上含み、室温で液体の脂質であり得、大豆、コーン、キャノーラ、ジャトロファ、パーム、ピーナッツ、ヒマワリ、ココナッツ、マスタード、綿実、パーム核油、オリーブ、紅花、ゴマ、亜麻仁、油性微生物細胞、ナンキンハゼ、又はこれらの2以上の組み合わせからなるものが挙げられる。
脂肪酸としては、式RCOOH(「R」は2以上の炭素原子を有する炭化水素基を表す。)で表される化合物が挙げられる。
不飽和脂肪酸は、上記の基「R」における2つの炭素原子間に少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有する化合物であり、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、パルミテライジン酸、アラキドン酸等が挙げられる。
飽和脂肪酸は、「R」が飽和脂肪族基である化合物であり、ドコサン酸、イコサン酸、オクタデカン酸、ヘキサデカン酸、テトラデカン酸、ドデカン酸等が挙げられる。
中でも、脂肪酸としては、1以上のC2からC22の脂肪酸が含まれるものが好ましく、C12脂肪酸、C14脂肪酸、C16脂肪酸、C18脂肪酸、C20脂肪酸、C22脂肪酸が含まれるものがより好ましい。
また、炭素源としては、これら脂肪酸の塩、誘導体、誘導体の塩も挙げられる。塩としては、リチウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩等が挙げられる。
また、炭素源としては、脂質、オイル、油脂、脂肪酸、グリセロール脂肪酸エステルとグルコース等の炭水化物との組み合わせが挙げられる。
再生可能な炭素源としては、加水分解されたバイオマス炭素源が挙げられる。
バイオマス炭素源としては、木、紙、及びパルプの廃材、葉状植物、果肉等のセルロース系基質;柄、穀粒、根、塊茎等の植物の一部分が挙げられる。
バイオマス炭素源として用いられる植物としては、コーン、小麦、ライ麦、ソルガム、トリティケイト、コメ、アワ、大麦、キャッサバ、エンドウマメ等のマメ科植物、ジャガイモ、サツマイモ、バナナ、サトウキビ、タピオカ等が挙げられる。
バイオマス等の再生可能な炭素源を細胞培地に添加する際には、炭素源は、前処理され得る。前処理としては、酵素的前処理、化学的前処理、酵素的前処理と化学的前処理の組み合わせが挙げられる。
再生可能な炭素源を細胞培地に添加する前に、その全部又は一部を加水分解することが好ましい。
また、炭素源としては、酵母エキス、又は酵母エキスと、グルコース等の他の炭素源との組み合わせが挙げられ、酵母エキスと、二酸化炭素やメタノール等のC1化合物との組み合わせが好ましい。
本発明の方法では、リナロールシンターゼを発現する微生物を生理食塩水と栄養源を含む標準的培地で培養することが好ましい。
培養培地としては、特に限定されず、Luria Bertani(LB)ブロス、Sabouraud Dextrose(SD)ブロス、Yeast medium(YM)ブロス等の一般的に市販されている既成の培地が挙げられる。特定の宿主細胞の培養に適した培地を適宜選択して用いることができる。
培地には適切な炭素源の他に、適切なミネラル、塩、補助因子、緩衝液、及び培養に適していること、リナロール(好ましくは、R−リナロール及びS−リナロールのいずれか)の産出を促進することが当業者にとって公知の成分が含まれていることが好ましい。
微生物の培養条件としては、標準的な培養条件を用いることができる。
培養温度としては、20℃〜40℃であり得、pHが、約4.5〜約9.5であり得る。
また、微生物の宿主の性質に応じて好気性、無酸素性、又は嫌気性条件下で培養を行うことが好ましい。培養方法としては、バッチ培養法、流加培養法、連続培養法等の公知の発酵方法を適宜用いることができる。
なお、R−リナロール及びS−リナロールは水に対する溶解度が低く、培地中に有機層を形成させ、二相で培養することにより、有機層に溶解させて回収することができる。有機層を形成させるために添加する物質としては例えば、ドデカン、オレイン酸メチル、オレイルアルコール、フタル酸ジブチル、又はイソプロピルミリステート等を使用することができる。
本発明のリナロール組成物は、リナロールを豊富に含むことから、そのまま、又は必要に応じて精製して、フレーバー及び/又はフレグランス組成物として利用することができる。
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
実施例1:リナロールシンターゼ発現プラスミドの構築
1−1)Streptomyces clavuligerus由来リナロールシンターゼ遺伝子の取得
Streptomyces clavuligerus由来リナロールシンターゼ(ScLINS)遺伝子の塩基配列(GenBank accession number:DS570692)、及びアミノ酸配列(GenPept accession number:EDY52263)は既に知られている(Nakano C et al.(2011)ChemBioChem.Volume 12,Issue 16,pages 2403−2407)。Streptomyces clavuligerus由来リナロールシンターゼタンパク質のアミノ酸配列、及び遺伝子の塩基配列を配列番号1、及び配列番号2に示す。ScLINS遺伝子を効率的に発現させる為、コドンを最適化し、これをopt_ScLINSと名付けた。opt_ScLINSの塩基配列を配列番号3に示す。opt_ScLINS遺伝子にtacプロモーター領域(deBoer,et al.,(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,80,21−25)を付加したDNAは化学合成された後、pMW119(株式会社ニッポンジーン製)にクローニングされ、得られたプラスミドをpMW119−Ptac−opt_ScLINSと名付けた。
1−2)Escherichia coli由来変異型ファルネシル二リン酸シンターゼ遺伝子の取得
Escherichia coliのファルネシル二リン酸シンターゼは、ispA遺伝子(配列番号7)によりコードされている(Fujisaki S., et al.(1990) J.Biochem.(Tokyo) 108:995−1000.)。Bacillus stearothermophilus由来のファルネシル二リン酸シンターゼにおいて、菌体内のゲラニル二リン酸の濃度を高める変異が明らかにされている(Narita K.,et al.(1999) J Biochem 126(3):566−571.)。本知見を基にEscherichia coliのファルネシル二リン酸シンターゼにおいても、同様の変異体が作出されている(Reiling KK et al.(2004) Biotechnol Bioeng.87(2) 200−212.)。ゲラニル二リン酸生成活性の高いispA変異体(S80F)遺伝子を効率的に発現させるため、コドンを最適化した配列を設計し、これをispA*と名付けた。ispA*の塩基配列を配列番号8に示す。ispA遺伝子は化学合成された後、pMW119(株式会社ニッポンジーン製)にクローニングされ、得られたプラスミドをpMW119−ispA*と名付けた。
1−3)opt_ScLINS、及びispA遺伝子の同時発現プラスミドの構築
配列番号14に示したプライマーと配列番号11に示したプライマーを用いてpMW119−Ptac−opt_ScLINSを鋳型にPCRを行い、Ptac−opt_ScLINS断片を得た。さらに、配列番号12に示したプライマーと配列番号15に示したプライマーを用いてpMW119−ispAを鋳型にPCRを行い、ispA断片を得た。精製したPtac−opt_ScLINS断片、及びispA断片を制限酵素PstIとScaIで消化したpACYC177(株式会社ニッポンジーン製)にIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pACYC177−Ptac−opt_ScLINS−ispAを構築した。
1−4)Coriandrum sativum(コリアンダー)由来リナロールシンターゼ遺伝子の取得
Coriandrum sativum由来リナロールシンターゼ(CsLINS)遺伝子の塩基配列(GenBank accession number:KF700700)、及びアミノ酸配列(GenPept accession number: AHC54051)は既に知られている(Galata M et al.,(2014)Phytochemistry,102,64−73)。Coriandrum sativum由来リナロールシンターゼタンパク質のアミノ酸配列、及び遺伝子配列を配列番号4、及び配列番号5に示す。CsLINS遺伝子を効率的に発現させる為、コドンを最適化し、さらに葉緑体移行シグナルが切断されたCsLINS遺伝子を設計し、これをopt_CsLINSと名付けた。opt_CsLINSの塩基配列を配列番号6に示す。opt_CsLINS遺伝子にtacプロモーター領域(deBoer, et al.,(1983) Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,80,21−25)を付加したDNAは化学合成された後、pMW119(株式会社ニッポンジーン製)にクローニングされ、得られたプラスミドをpMW119−Ptac−opt_CsLINSと名付けた。
1−5)opt_CsLINS、及びispA*遺伝子の同時発現用プラスミドの構築
配列番号14に示したプライマーと配列番号16に示したプライマーを用いてpMW119−Ptac−opt_CsLINSを鋳型にPCRを行い、Ptac−opt_CsLINS断片を得た。さらに、配列番号17に示したプライマーと配列番号15に示したプライマーを用いてpMW119−ispA*を鋳型にPCRを行い、ispA断片を得た。精製したPtac−opt_CsLINS断片、及びispA断片を制限酵素PstIとScaIで消化したpACYC177(株式会社ニッポンジーン製)にIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pACYC177−Ptac−opt_CsLINS−ispA*を構築した。
1−6)発現量を至適化したopt_CsLINS、及びispA遺伝子の同時発現プラスミドの構築
配列番号13に示したプライマーと配列番号15に示したプライマーを用いて1−5で構築したpACYC177−Ptac−opt_CsLINS−ispAを鋳型にPCRを行い、CsLINS上流の配列が一部変更されたopt_CsLINS−ispA*断片を得た。精製したCsLINS上流の配列が一部変更されたopt_CsLINS−ispA断片を制限酵素PstIとScaIで消化したpACYC177(株式会社ニッポンジーン製)にIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、構築されたopt_CsLINS−ispA発現プラスミドをpACYC177−Ptac2−opt_CsLINS−ispAと名付けた。
参考実施例1:微好気誘導型イソプレノイド化合物生成微生物(SWITCH−Plld/IspSM)及びリン酸欠乏誘導型イソプレノイド化合物生成微生物(SWITCH−PphoC/IspSM,SWITCH−PpstS/IspSM)、アラビノース誘導型イソプレノイド化合物生成微生物(SWITCH−Para/IspSM)の構築
1−1)pMW−Para−mvaES−Ttrpの構築
1−1−1)Enterococcus faecalis由来mvaE遺伝子の化学合成
acetyl−CoA acetyltransferaseとhydroxymethlglutaryl−CoAreductaseをコードするEnterococcus faecalis由来mvaEの塩基配列、及びアミノ酸配列はすでに知られている(塩基配列のACCESSION番号:AF290092.1、(1479..3890)、アミノ酸配列のACCESSION番号:AAG02439)(J.Bacteriol.182(15),4319−4327(2000))。Enterococcus faecalis由来mvaEタンパク質のアミノ酸配列、及び遺伝子の塩基配列を配列番号22、及び配列番号23にそれぞれ示す。mvaE遺伝子をE.coliで効率的に発現させるためにE.coliのコドン使用頻度に最適化したmvaE遺伝子を設計し、これをEFmvaEと名付けた。この塩基配列を配列番号24に示す。mvaE遺伝子は化学合成された後、pUC57(GenScript社製)にクローニングされ、得られたプラスミドをpUC57−EFmvaEと名付けた。
1−1−2)Enterococcus faecalis由来mvaS遺伝子の化学合成
hydroxymethylglutaryl−CoA synthaseをコードするEnterococcus faecalis由来mvaSの塩基配列、及びアミノ酸配列はすでに知られている(塩基配列のACCESSION番号:AF290092.1、complement(142..1293)、アミノ酸配列のACCESSION番号:AAG02438)(J.Bacteriol.182(15),4319−4327(2000))。Enterococcus faecalis由来mvaSタンパク質のアミノ酸配列、及び遺伝子の塩基配列を配列番号25、及び配列番号26にそれぞれ示す。mvaS遺伝子をE.coliで効率的に発現させるためにE.coliのコドン使用頻度に最適化したmvaS遺伝子を設計し、これをEFmvaSと名付けた。この塩基配列を配列番号27に示す。mvaS遺伝子は化学合成された後、pUC57(GenScript社製)にクローニングされ、得られたプラスミドをpUC57−EFmvaSと名付けた。
1−1−3)アラビノース誘導型mvaES発現ベクターの構築
アラビノース誘導型メバロン酸経路上流遺伝子発現ベクターは次の手順で構築した。プラスミドpKD46を鋳型として配列番号28と配列番号29に示す合成オリゴヌクレオチドをプライマーとしたPCRによりE.coli由来araCとaraBADプロモーター配列からなるParaを含むPCR断片を得た。プラスミドpUC57−EFmvaEを鋳型として配列番号30と配列番号31に示す合成オリゴヌクレオチドをプライマーとしたPCRによりEFmvaE遺伝子を含むPCR断片を得た。プラスミドpUC57−EFmvaSを鋳型として配列番号32と配列番号33に示す合成オリゴヌクレオチドをプライマーとしたPCRによりEFmvaS遺伝子を含むPCR断片を得た。プラスミドpSTV−Ptac−Ttrp(国際公開第2013/069634A1号)を鋳型として配列番号34と配列番号35に示す合成オリゴヌクレオチドをプライマーとしたPCRによりTtrp配列を含むPCR断片を取得した。これら4つのPCR断片を得るためのPCRにはPrime Starポリメラーゼ(タカラバイオ株式会社製)を用いた。反応溶液はキットに添付された組成に従って調製し、98℃にて10秒、55℃にて5秒、72℃にて1分/kbの反応を30サイクル行った。精製したParaを含むPCR産物とEFmvaE遺伝子を含むPCR産物を鋳型として配列番号28と配列番号31に示す合成オリゴヌクレオチドを、精製したEFmvaS遺伝子を含むPCR産物とTtrpを含むPCR産物を鋳型として配列番号32と配列番号35に示す合成オリゴヌクレオチドをプライマーとしてPCRを行った。その結果、ParaとEFmvaE遺伝子、EFmvaSとTtrp含むPCR産物を取得した。プラスミドpMW219(株式会社ニッポンジーン製)は常法に従ってSmaI消化した。SmaI消化後pMW219と精製したParaとEFmvaE遺伝子を含むPCR産物、EFmvaS遺伝子とTtrpを含むPCR産物はIn−Fusion HD Cloning Kit(Clontech社製)を用いて連結した。得られたプラスミドは、pMW−Para−mvaES−Ttrpと命名した。
1−2)メバロン酸経路の上流及び下流遺伝子を保有する組込み型コンディショナル複製プラスミドの構築
1−2−1)異なるプロモーターの制御下にあるmvaES遺伝子を含むプラスミドの構築
メバロン酸経路の上流及び下流遺伝子を保有する組込み型プラスミドを構築するため、pAH162−λattL−TcR−λattR vector(Minaeva NI et al.,BMC Biotechnol.2008;8:63)を用いた。
pMW−Para−mvaES−TtrpのKpnI−SalIフラグメントを、pAH162−λattL−TcR−λattRのSphI−SalI認識部位中にクローニングした。その結果、E.coli Paraプロモーター及びリプレッサー遺伝子araCの制御下にあるE.faecalis由来mvaESオペロンを保有するpAH162−Para−mvaESプラスミドを構築した(図1)。
オペロンのプロモーター欠損バリアントを得るために、pMW219−Para−mvaES−TtrpのEcl136II−SalIフラグメントを、同じ組込み型ベクター中にサブクローニングした。得られたプラスミドのマップを、図2に示す。
異なるプロモーターの制御下にあるmvaES遺伝子を保持する染色体固定用プラスミドのセットを構築した。この目的のために、I−SceI、XhoI、PstI及びSphI認識部位を含むポリリンカーを、mvaES遺伝子の上流に位置する唯一のHindIII認識部位中に挿入した。この目的を達成するために、プライマー1及び2(表1)とポリヌクレオチドキナーゼを用いてアニーリングを行った。得られた二本鎖DNAフラグメントを、ポリヌクレオチドキナーゼで5’リン酸化し、得られたリン酸化フラグメントをHindIIIにて切断したpAH162−mvaESプラスミドにライゲーション反応により挿入した。得られたpAH162−MCS−mvaESプラスミド(図3)は、mvaES遺伝子の前で所望の配向性を保ちながらプロモーターをクローニングするのに都合が良いものである。lldD、phoC及びpstS遺伝子の調節領域を保持するDNAフラグメントを、P.ananatis SC17(0)株(Katashkina JI et al.,BMC Mol Biol.,2009;10:34)のゲノムDNAを鋳型として、ならびにプライマー3及び4、プライマー5及び6、ならびにプライマー7及び8(表1)をそれぞれ用いて、PCRにより生成し、pAH162−MCS−mvaESの適切な制限酵素認識部位中にクローニングした。得られたプラスミドを、図4に示す。クローニングされたプロモーターフラグメントの配列決定を行い、予想されるヌクレオチド配列に正確に対応することを確認した。
1−2−2)pAH162−Km−Ptac−KDyI染色体固定用プラスミドの構築
tetAR遺伝子を含むpAH162−λattL−Tc−λattR(Minaeva NI et al.,BMC Biotechnol.,2008;8:63)のAatII−ApaIフラグメントを、プライマー9及び10(表1)、ならびにpUC4Kプラスミド(Taylor LA及びRose RE.,Nucleic Acids Res.,16,358,1988)を鋳型として用いたPCRで得られたDNAフラグメントと置換した。その結果、pAH162−λattL−Km−λattRが得られた(図5)。
Ptacプロモーターを、pAH162−λattL−Tc−λattRベクター(Minaeva NI et al.,BMC Biotechnol.,2008;8:63)のHindIII−SphI認識部位に挿入した。その結果、染色体固定用発現ベクターpAH162−Ptacが構築された。クローニングしたプロモーターフラグメントの配列を決定し、設計通りの配列であることを確認した。pAH162−Ptacのマップを、図6に示す。
ATG Service Gene(ロシア)により化学合成された、レアコドンを同義コドンに置換したS.cerevisiae由来PMK、MVD及びyIdI遺伝子を保持するDNAフラグメント(図7)を、染色体固定用ベクターpAH162−PtacのSphI−KpnI制限酵素認識部位中にサブクローニングした。化学合成されたKDyIオペロンを含むDNA配列を配列番号60に示す。Ptac−KDyI発現カセットを保持する得られたプラスミドpAH162−Tc−Ptac−KDyIを、図8(A)に示す。その後、薬剤耐性マーカー遺伝子を置換する目的でtetAR遺伝子を保持するpAH162−Tc−Ptac−KDyIのNotI−KpnIフラグメントを、pAH162−λattL−Km−λattRにて対応するフラグメントにより置換した。その結果、カナマイシン耐性遺伝子kanをマーカーとするpAH162−Km−Ptac−KDyIプラスミドを得た(図8(B))。
古典的SD配列に連結された、メタノセラ・パルディコラ(Methanocella paludicola)株であるSANAE[完全ゲノム配列については、GenBankアクセッション番号AP011532を参照]由来の推定mvk遺伝子のコーディング部分を含む化学合成DNAフラグメントを、上記組込み型発現ベクターpAH162−PtacのPstI−KpnI認識部位中にクローニングした。mvk遺伝子を保持する染色体固定プラスミドのマップを、図9に示す。
1−3)レシピエント株SC17(0) ΔampC::attBphi80 ΔampH::attBphi80 Δcrt::Ptac−mvk(M.paludicola)の構築
attLphi80及びattRphi80に隣接したkan遺伝子、ならびに標的染色体部位に相同な40bp配列を含むPCR増幅DNAフラグメントのλRed依存的な組込み(Katashkina JI et al.,BMC Mol Biol.,2009;10:34)、続いて、カナマイシン耐性マーカーのファージphi80 Int/Xis依存的な除去(Andreeva IG et al.,FEMS Microbiol Lett.,2011;318(1):55−60)を含む2段階の手法を用いて、ΔampH::attBphi80及びΔampC::attBphi80染色体改変を、P.ananatis SC17(0)株に段階的に導入した。SC17(0)は、P.ananatis AJ13355のλRed耐性誘導体である(Katashkina JI et al.,BMC Mol Biol.,2009;10:34);P.ananatis AJ13355の注釈付完全ゲノム配列は、PRJDA162073又はGenBankアクセッション番号AP012032.1及びAP012033.1として利用可能である。pMWattphiプラスミド[Minaeva NI et al.,BMC Biotechnol.,2008;8:63]を鋳型として用いて、プライマー11及び12、ならびにプライマー13及び14(表1)をプライマーとして用いて、それぞれampH及びampC遺伝子領域への組込みに使用されるDNAフラグメントを生成した。プライマー15及び16、ならびにプライマー17及び18(表1)を、得られた染色体改変物のPCR検証に用いた。
並行して、P.ananatis AJ13355ゲノムの一部である、pEA320 320kbメガプラスミド上に位置するcrtオペロンの代わりにphi80ファージのattB部位を保持するP.ananatis SC17(0)の誘導体を構築した。この株を得るために、ゲノム中の標的部位に相同な40bp領域に隣接したattLphi80−kan−attRphi80を保持するPCR増幅DNAフラグメントのλRed依存的な組込みを、以前に記載された手法(Katashkina JI et al.,BMC Mol Biol.,2009;10:34)にしたがって行った。attLphi80−kan−attRphi80によるcrtオペロンの置換に用いられるDNAフラグメントを、プライマー19及び20(表1)を用いる反応で増幅した。pMWattphiプラスミド(Minaeva NI et al.,BMC Biotechnol.,2008;8:63)を、この反応で鋳型として用いた。得られた組込み体を、SC17(0)Δcrt::attLphi80−kan−attRphi80と名付けた。プライマー21及び22(表1)を、SC17(0)Δcrt::attLphi80−kan−attRphi80.の染色体構造のPCR検証に用いた。構築株からのカナマイシン耐性マーカーの除去を、既報の手法に従いpAH129−catヘルパープラスミドを用いて行った(Andreeva IG et al.,FEMS Microbiol Lett.,2011;318(1):55−60)。オリゴヌクレオチド21及び22を、得られたSC17(0)Δcrt::attBphi80株のPCR検証に用いた。得られたΔampC::attBphi80、ΔampH::attBphi80及びΔcrt::attBphi80ゲノム改変物のマップをそれぞれ、図10(A)、(B)及び(C)に示す。
上記pAH162−Ptac−mvk(M.paludicola)プラスミドを、既報のプロトコル(Andreeva IG et al.,FEMS Microbiol Lett.,2011;318(1):55−60)にしたがってSC17(0)Δcrt::attBphi80のattBphi80部位に組み込んだ。プラスミドの組込みを、プライマー21及び23、ならびにプライマー22及び24(表1)を用いたポリメラーゼ連鎖反応で確認した。その結果、SC17(0)Δcrt::pAH162−Ptac−mvk(M.paludicola)株を得た。Δcrt::pAH162−Ptac−mvk(M.paludicola)改変物のマップを、図11(A)に示す。
その後、ゲノムDNAエレクトロポレーション手法(Katashkina JI et al.,BMC Mol Biol.,2009;10:34)を介してSC17(0)Δcrt::pAH162−Ptac−mvk(M.paludicola)の遺伝形質をSC17(0) ΔampC::attBphi80 ΔampH::attBphi80へ移行させた。得られた株はテトラサイクリン耐性遺伝子tetRAをマーカーとして利用している。tetRAマーカー遺伝子を含むpAH162−Ptac−mvk(M.paludicola)組込み型プラスミドのベクター部分を、既報のpMW−intxis−catヘルパープラスミド[Katashkina JI et al.,BMC Mol Biol.,2009;10:34]を用いて除去した。その結果、マーカー遺伝子欠損株SC17(0) ΔampH::attBφ80 ΔampC::attBφ80 Δcrt::Ptac−mvk(M.paludicola)を得た。Δcrt::Ptac−mvk(M.paludicola)ゲノム改変物のマップを、図11(B)に示す。
1−4)SWITCH株のセットの構築
pAH162−Km−Ptac−KDyIプラスミドを、既報のプロトコル(Andreeva IG et al. FEMS Microbiol Lett. 2011;318(1):55−60)にしたがい、SC17(0)ΔampH::attBφ80 ΔampC::attBφ80 Δcrt::Ptac−mvk(M.paludicola)/pAH123−cat株の染色体に組み込んだ。50mg/Lカナマイシンを含むLBアガー上に細胞を撒いた。増殖したKmクローンを、プライマー11及び15、ならびにプライマー11及び17(表1)を用いたPCR反応で試験した。ΔampH::attBφ80又はΔampC::attBφ80mに組み込まれたpAH162−Km−Ptac−KDyIプラスミドを保持する株を選択した。ΔampH::pAH162−Km−Ptac−KDyI、ΔampC::pAH162−Km−Ptac−KDyI、ΔampC::Ptac−KDyI染色体改変物のマップを、図12(A)、(B)及び(C)に示す。
pAH162−Px−mvaES(ここで、Pxは、以下の調節領域のうちの一つである:araC−Para(E.coli)、PlldD、PphoC、PpstS)を、既報のプロトコル[Andreeva IG et al.,FEMS Microbiol Lett.,2011;318(1):55−60]にしたがってpAH123−catヘルパープラスミドを用いてSC17(0) ΔampC::pAH162−Km−Ptac−KDyI ΔampH::attBphi80 Δcrt::Ptac−mvk(M.paludicola)及びSC17(0) ΔampC::attBphi80 ΔampH::pAH162−Km−Ptac−KDyI Δcrt::Ptac−mvk(M.paludicola)レシピエント株のattBphi80部位に挿入した。その結果、SWITCH−Px−1及びSWITCH−Px−2とそれぞれ名付けられた2セットの株を得た。ΔampH::pAH162−Px−mvaES及びΔampC::pAH162−Px−mvaES染色体改変物のマップを図13に示す。
Figure 0006750630
実施例2:SC17(0)ΔgcdとSWITCH−PphoCΔgcdの構築
P.アナナティスのgcd遺伝子は、グルコースデヒドロゲナーゼをコードしており、P.アナナティスは好気性増殖中にグルコン酸を蓄積することが知られている(Andreeva IGら,FEMS Microbiol Lett.2011 May;318(1):55−60)。
プライマーgcd−attL及びgcd−attR(表2)及び鋳型としてpMW118−attL−kan−attRプラスミドを用いるPCRで得られたDNAフラグメントのλRed依存的な組込み(Minaeva NIら,BMC Biotechnol.2008;8:63)を用いて、gcd遺伝子が破壊されたSC17(0)Δgcd株を構築する。組込み体を確認するため、プライマーgcd−t1及びgcd−t2(表2)を用いる。
SC17(0)Δgcd株のゲノムDNAを、Wizard Genomic DNA Purification Kit(プロメガ)を用いて単離し、既報の方法〔Katashkina JIら,BMC Mol Biol.2009;10:34〕にしたがってSWITCH−PphoC株のマーカーを含まない誘導体中に電気形質転換する。その結果、SWITCH−PphoC−Δgcd(Km)株を得る。プライマーgcd−t1及びgcd−t2(表2)を、得られた組込み体のPCR解析に用いる。カナマイシン耐性マーカー遺伝子を、標準的なλInt/Xis媒介手法〔Katashkina JIら,BMC Mol Biol.2009;10:34〕にしたがって得る。得られた株を、SWITCH−PphoC Δgcd株と命名する。
Figure 0006750630
実施例3:SWITCH−PphoC Δgcd株由来リナロールシンターゼ発現株のリナロール生産能の評価
3−1)SWITCH−PphoC Δgcd株へのリナロールシンターゼ発現プラスミドの導入
実施例2で得られたSWITCH−PphoC Δgcd株のコンピテントセルを調製し、エレクトロポレーション法により実施例1で構築したpACYC177−Ptac−opt_ScLINS−ispA、pACYC177−Ptac2−opt_CsLINS−ispA、あるいはpACYC177を導入した。得られた株をそれぞれ、SWITCH−PphoC Δgcd/ScLINS−ispA株、SWITCH−PphoC Δgcd/Ptac2−CsLINS−ispA株、及びSWITCH−PphoC Δgcd/pACYC177株と命名した。
上記で得られた株を50mg/Lのカナマイシンを含むLBプレートにて34℃、16時間培養した後、プレート上の菌体をイノキュレーティングループ10μL(Thermo Fisher Scientific社製)を用いて適当量掻き取り、20%グリセロール溶液に懸濁し、適当量ずつ分注した上で−80℃に保存した。
3−2)SWITCH−PphoC Δgcd株由来リナロールシンターゼ発現株のリナロール生産能の評価
SWITCH−PphoC Δgcd/ScLINS−ispA株、SWITCH−PphoC Δgcd/Ptac2−CsLINS−ispA株、及びSWITCH−PphoC Δgcd/pACYC177株のグリセロールストックを融解し、各株の菌体懸濁液50μLを50mg/Lのカナマイシンを含むLBプレートに均一に塗布し、34℃にて16時間培養した。得られたプレート上の菌体を、イノキュレーティングループ10μL(Thermo Fisher Scientific社製)のループ部分1/4程度の量を掻き取り、AGCテクノグラス株式会社製試験管(直径×長さ×肉厚(mm)=25×200×1.2)中の、50mg/Lのカナマイシンを含む以下に記載の発酵培地(表3)5mLに接種し、往復振とう培養装置で30℃、120rpmの条件にて24時間培養した。ミリスチン酸イソプロピル添加条件の発酵用培地を表3に示し、ミリスチン酸イソプロピル無添加条件の発酵培地組成を表4に示す。
Figure 0006750630
Figure 0006750630
滅菌完了後に上記A区、B区、C区を混合した。試験管に分注した5mLの発酵培地に対して、植菌後に1mLのミリスチン酸イソプロピル(東京化成工業株式会社製)を添加した。一方で、ミリスチン酸イソプロピル無添加の条件での培養も合わせて行った。
培養開始から24時間後に、ミリスチン酸イソプロピル、及び培養上清中のリナロール濃度をガスクロマトグラフGC−2025AF(株式会社島津製作所製)を用いて以下の条件にて測定した。カラムはDB−5(アジレント・テクノロジー株式会社製 長さ30m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)を使用し、リナロール標準液は試薬リナロール(和光純薬工業株式会社製)を用いて調製した。測定用のサンプルは適宜エタノール(和光純薬工業株式会社製)で希釈した。
気化室温度 360.0℃
注入量 1.0μL
注入モード スプリット 1:10
キャリアガス He
制御モード 線速度
圧力 125.5kPa
全流量 20.5mL/min
カラム流量 1.59mL/min
線速度 36.3cm/sec
パージ流量 3.0mL/min
カラムオーブン温度プログラム 合計時間 21.5min
レート(℃/min) 温度(℃) ホールド時間(min)
65.0 5.0
5.0 105.0 0.5
35.0 297.5 2.5
検出器温度 375.0℃
検出器 FID
メイクアップガス He(30.0mL/min)
水素流量 40.0mL/min
空気 400.0mL/min
リナロールは発酵液中の蓄積濃度に換算した値として示す。ミリスチン酸イソプロピル添加条件の試験管2本の結果の平均値を表5に示し、ミリスチン酸イソプロピル無添加条件の結果を表6に示す。
Figure 0006750630
Figure 0006750630
実施例4:SWITCH−PphoC Δgcd株由来リナロールシンターゼ発現株によって生産されたリナロールの光学異性体分割カラムを用いたGC分析
実施例3で得られたSWITCH−PphoC Δgcd/ScLINS−ispA株、SWITCH−PphoC Δgcd/Ptac2−CsLINS−ispA株によって生産されたリナロールの鏡像異性体の分析を実施した。分析にはミリスチン酸イソプロピル添加条件の培養サンプルを使用した。ガスクロマトグラフGC−2025AF(株式会社島津製作所製)を用いて以下の条件にて測定した。カラムは光学異性体分割カラムであるRt(登録商標)−bDEXsm(RESTEK社製 長さ30m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)を使用し、R−とS−の混合リナロール標準液は和光純薬工業株式会社製の試薬リナロール(カタログコード:126−00993)を用い、R−リナロールの標準液はシグマアルドリッチ社製の試薬リナロール(カタログコード:62139−25ML)を用いて調整した。S−リナロールの試薬は入手可能な物が存在しなかったため、R−とS−の混合リナロール標準液とR−リナロールの標準液のクロマトグラムを比較することでS−リナロールのピークを同定した。測定用のサンプルは適宜エタノール(和光純薬工業株式会社製)で希釈した。
気化室温度 350.0℃
注入量 1.0μL
注入モード スプリット 1:10
キャリアガス He
制御モード 線速度
圧力 153.3kPa
全流量 21.5mL/min
カラム流量 1.68mL/min
線速度 40cm/sec
パージ流量 3.0mL/min
カラムオーブン温度プログラム 合計時間 30.0min
レート(℃/min) 温度(℃) ホールド時間(min)
115.0 10.0
10.0 225.0 9.0
検出器温度 365.0℃
検出器 FID
メイクアップガス He(30.0mL/min)
水素流量 40.0mL/min
空気 400.0mL/min
R−とS−の混合リナロール標準液、及びR−リナロールの標準液のクロマトグラムをそれぞれ図14、15に示す。S.clavuligerus、及びC.sativum由来リナロールシンターゼ発現株より生成されたリナロールサンプルのクロマトグラムをそれぞれ図16、17に示す。
S.clavuligerus由来リナロールシンターゼによって生成されたリナロールはR−リナロールのピークのみが検出された。S.clavuligerus由来リナロールシンターゼを利用する事によりリナロールとしてR−リナロールのみを得られることが示された。この時のR−リナロールの鏡像体過剰率(Enantiomeric Excess)は100%e.e.であった。一方で、C.sativum由来リナロールシンターゼより生成されたリナロールはR−、S−リナロールのいずれのピークも検出された。それぞれのピーク面積から大まかな生成比を算出すると、C.sativum由来リナロールシンターゼではR−:S−=1:7の比であった。
実施例5:SWITCH−PphoC Δgcd株由来リナロールシンターゼ発現株によって生産されたリナロールのヘッドスペース(HS)−GC/MS分析
実施例3で得られたSWITCH−PphoC Δgcd/ScLINS−ispA株のミリスチン酸イソプロピル無添加条件の培養サンプルを用いて、それぞれの培養液中の揮発性成分におけるリナロール純度をHS−GC/MSによって測定した。分析にはミリスチン酸イソプロピル無添加条件の培養サンプルを使用した。ガスクロマトグラフ質量分析計GCMS−TQ8030(株式会社島津製作所製)を用いて以下の条件にて測定した。カラムはHP-5ms(アジレント・テクノロジー株式会社製 長さ30m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)を使用し、リナロール標準液は試薬リナロール(カタログコード:126−00993)を用いて調整した。HS用バイアルは窒素置換した上で使用し、測定用の試薬標準液、及び培養サンプルは適宜超純水で希釈した。
[GC条件]
気化室温度 200.0℃
注入量 1mL
注入モード スプリット 1:30
キャリアガス He
制御モード 線速度
圧力 53.5kPa
全流量 34.0mL/min
カラム流量 1.0mL/min
線速度 36.3cm/sec
パージ流量 3.0mL/min
平衡時間 3.0min
カラムオーブン温度プログラム 合計時間 33.0min
レート(℃/min) 温度(℃) ホールド時間(min)
50.0 10.0
10.0 230.0 5.0
[MS条件]
イオン源温度 250.0℃
インターフェイス温度 280℃
溶媒溶出時間 2.0min
開始m/z 50
終了m/z 200
[HS条件]
バイアル加温温度 80.0℃
バイアル加温時間 1800sec
シリンジ加温温度 95.0℃
シリンジコンディショニング 240sec
サイクルタイム 2580sec
R−とS−の混合リナロール標準液のトータルイオンクロマトグラム(TIC)を図18に示し、同定された物質を表7に示す。標品を分析したリナロール以外はフラグメントイオンピークから推定された物質名を示した。また、S.clavuligerusの培養サンプルのTICを図19に示し、同定された化合物を表8に示す。比較対象として、ラベンダー由来(Planta Med 2016;82(01/02):163−170)、ベルガモット由来(Molecules 2009,14(2),839−849;)の精油成分中のリナロール、及び比較的多く含まれているリナロール以外の物質の精油成分中の割合を表9に示した。
Figure 0006750630
Figure 0006750630
Figure 0006750630
(表9の脚注)
a)Lavandula angustifolia由来抽出物(Planta Med 2016;82(01/02):163−170)
b)Citrus aurantium subsp.Bergamia由来抽出物((Molecules 2009,14(2),839−849;)
以上の結果より、発酵液に含まれる揮発性成分(香気成分)の面積百分率法による含量について、R−リナロールが89.5%と非常に高い事が明らかとなった。また、酢酸リナリル、リモネン、カリオフィリンはリナロールを含む植物由来の抽出物に含まれる事が知られている。発酵液に含まれる揮発性成分(香気成分)として、酢酸リナリル、リモネン、カリオフィリンの生成は検出されなかった。このことから、本発明による製法を利用する事により、揮発性成分(香気成分)中でR−リナロールの純度の高いリナロール組成物を生産できることが明らかになった。
本結果より、S.clavuligerus由来リナロールシンターゼ発現株は、その揮発成分において面積比率で85%以上の高い比率でリナロールを生成していることが示された。また、本結果は、放線菌由来リナロールシンターゼを発現する微生物を培養することにより、鏡像体過剰率が高く、発酵液の揮発成分中のリナロール純度が高いR−リナロールを得ることができることを示している。
実施例6:リナロールシンターゼ発現プラスミドの構築
6−1)Actinidia arguta(サルナシ)由来リナロールシンターゼ遺伝子の取得
Actinidia arguta由来リナロールシンターゼ(AaLINS)遺伝子の塩基配列(GenBank accession number:GQ338153)、及びアミノ酸配列(GenPept accession number: ADD81294)は既に知られている(Chen,X.et al.,(2010)Functional Plant Biology,37,232−243)。Actinidia arguta由来リナロールシンターゼタンパク質のアミノ酸配列、及び遺伝子の塩基配列を配列番号78、及び配列番号79に示す。AaLINS遺伝子を効率的に発現させる為、コドンを最適化し、さらに葉緑体移行シグナルが切断されたAaLINS遺伝子を設計し、これをopt_AaLINSと名付けた。opt_AaLINSの塩基配列を配列番号3に示す。opt_AaLINS遺伝子にtacプロモーター領域(deBoer,et al.,(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,80,21−25)を付加したDNAは化学合成された後、pMW119(株式会社ニッポンジーン製)にクローニングされ、得られたプラスミドをpMW119−Ptac−opt_AaLINSと名付けた。
6−2)opt_AaLINS、及びispA*遺伝子の同時発現プラスミドの構築
配列番号81に示したプライマーと配列番号82に示したプライマーを用いてpMW119−Ptac−opt_AaLINSを鋳型にPCRを行い、Ptac−opt_AaLINS断片を得た。さらに、配列番号83に示したプライマーと配列番号84に示したプライマーを用いてpMW119−ispA*を鋳型にPCRを行い、ispA断片を得た。精製したPtac−opt_AaLINS断片、及びispA*断片を制限酵素PstIとScaIで消化したpACYC177(株式会社ニッポンジーン製)にIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pACYC177−Ptac−opt_AaLINS−ispA*を構築した。
実施例7:SWITCH−PphoC Δgcd株由来リナロールシンターゼ発現株のリナロール生産能の評価
7−1)SWITCH−PphoC Δgcd株へのリナロールシンターゼ発現プラスミドの導入
実施例2で得られたSWITCH−PphoC Δgcd株のコンピテントセルを調製し、エレクトロポレーション法により実施例6で構築したpACYC177−Ptac−opt_AaLINS−ispA、実施例1で構築したpACYC177−Ptac2−opt_CsLINS−ispA*x、pACYC177−Ptac2−opt_CsLINS、あるいはpACYC177を導入した。得られた株をそれぞれ、SWITCH−PphoC Δgcd/AaLINS−ispA株、SWITCH−PphoC Δgcd/Ptac2−CsLINS−ispA株、及びSWITCH−PphoC Δgcd/pACYC177株と命名した。
上記で得られた株を50mg/Lのカナマイシンを含むLBプレートにて34℃、16時間培養した後、プレート上の菌体をイノキュレーティングループ10μL(Thermo Fisher Scientific社製)を用いて適当量掻き取り、20%グリセロール溶液に懸濁し、適当量ずつ分注した上で−80℃に保存した。
7−2)SWITCH−PphoC Δgcd株由来リナロールシンターゼ発現株のリナロール生産能の評価
SWITCH−PphoC Δgcd/AaLINS−ispA株、SWITCH−PphoC Δgcd/Ptac2−CsLINS−ispA株、SWITCH−PphoC Δgcd/Ptac2−CsLINS株、及びSWITCH−PphoC Δgcd/pACYC177株のグリセロールストックを融解し、各株の菌体懸濁液50μLを50mg/Lのカナマイシンを含むLBプレートに均一に塗布し、34℃にて16時間培養した。得られたプレート上の菌体を、イノキュレーティングループ10μL(Thermo Fisher Scientific社製)のループ部分1/4程度の量を掻き取り、AGCテクノグラス株式会社製試験管(直径×長さ×肉厚(mm)=25×200×1.2)中の、50mg/Lのカナマイシンを含む実施例3に記載の発酵培地(組成は表3に記載)5mLに接種し、実施例3と同様にして往復振とう培養装置で30℃、120rpmの条件にて24時間培養した。
培養開始から24時間後に、ミリスチン酸イソプロピル、及び培養上清中のリナロール濃度をガスクロマトグラフGC−2025AF(株式会社島津製作所製)を用いて実施例3に記載の条件にて測定した。
リナロールは発酵液中の蓄積濃度に換算した値として示す。ミリスチン酸イソプロピル添加条件の試験管2本の結果の平均値を表10に示し、ミリスチン酸イソプロピル無添加条件の結果を表11に示す。
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実施例8:SWITCH−PphoC Δgcd株由来リナロールシンターゼ発現株によって生産されたリナロールの光学異性体分割カラムを用いたGC分析
実施例7で得られたSWITCH−PphoC Δgcd/AaLINS−ispA株、SWITCH−PphoC Δgcd/Ptac2−CsLINS−ispA株によって生産されたリナロールの鏡像異性体の分析を実施した。分析にはミリスチン酸イソプロピル添加条件の培養サンプルを使用した。ガスクロマトグラフGC−2025AF(株式会社島津製作所製)を用いて実施例4に記載の条件にて測定した。
R体とS体の混合リナロール標準液、R−リナロールの標準液のクロマトグラムをそれぞれ図20、21に示す。A.arguta、及びC.sativum由来リナロールシンターゼ発現株より生成されたリナロールサンプルのクロマトグラムをそれぞれ図22、23に示す。
A.arguta由来リナロールシンターゼによって生成されたリナロールはS体のピークのみが検出された。A.arguta由来リナロールシンターゼを利用することによりリナロールとしてS−リナロールのみを得られることが示された。このときのS体の鏡像過剰率(Enantiomeric Excess)は100%である。一方で、C.sativum由来リナロールシンターゼより生成されたリナロールはR体、S体いずれのピークも検出された。それぞれのピーク面積から大まかな生成比を算出すると、R体:S体=1:7の比であった。
実施例9:SWITCH−PphoC Δgcd株由来リナロールシンターゼ発現株によって生産されたリナロールのヘッドスペース(HS)−GC/MS分析
実施例7で得られたSWITCH−PphoC Δgcd/AaLINS−ispA株のミリスチン酸イソプロピル無添加条件の培養サンプルを用いて、それぞれの培養液中の揮発性成分におけるリナロール純度を、HS−GC/MSによって測定した。ガスクロマトグラフ質量分析計GCMS−TQ8030(株式会社島津製作所製)を用いて実施例5に記載の条件にて測定した。カラムはHP−5ms(アジレント・テクノロジー株式会社製 長さ30m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)を使用し、リナロール標準液は試薬リナロール(カタログコード:126−00993)を用いて調整した。HS用バイアルは窒素で置換して使用し、測定用の試薬標準液、及び培養サンプルは適宜超純水で希釈した。
R−とS−の混合リナロール標準液のトータルイオンクロマトグラム(TIC)を図24に示し、同定された物質を表12に示す。標品を分析したリナロール以外はフラグメントイオンピークから推定された物質名を示した。また、A. arguta由来リナロールシンターゼ発現株の培養サンプルのTICを図25に示し、同定された化合物を表13に示す。比較対象として、ラベンダー由来(Planta Med 2016;82(01/02):163−170)、ベルガモット由来(Molecules 2009,14(2),839−849;)の精油成分中のリナロール、及び比較的多く含まれているリナロール以外の物質の精油成分中の割合を表14に示した。
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(表14の脚注)
a)Lavandula angustifolia由来抽出物(Planta Med 2016;82(01/02):163−170)
b)Citrus aurantium subsp.Bergamia由来抽出物((Molecules 2009,14(2),839−849;)
以上の結果より、発酵液に含まれる揮発性成分(香気成分)の面積百分率法による含量について、S−リナロールが96.45%と非常に高い事が明らかとなった。また、酢酸リナリル、リモネン、カリオフィリンはリナロールを含む植物由来の抽出物に含まれることが知られている。発酵液に含まれる揮発性成分(香気成分)として、酢酸リナリル、リモネン、カリオフィリンの生成は検出されなかった。この事から、本発明による製法を利用する事により、揮発性成分(香気成分)中でS−リナロールの純度の高いリナロール組成物を生産できることが明らかになった。
本結果より、A.arguta由来リナロールシンターゼ発現株は、その揮発成分において面積比率で95%以上の高い比率でリナロールを生成していることが示された。また、本結果は、A.arguta由来リナロールシンターゼを発現する微生物を培養することにより、鏡像体過剰率が高く、発酵液の揮発成分中のリナロール純度が高いS−リナロールを得ることができることを示している。
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実施例10:リナロールシンターゼのデータベース検索
サルナシ由来リナロールシンターゼ(GenPept accession number ADD81294.1)のアミノ酸配列を問い合わせ配列とし、BLASTPプログラム(Altschul,S.F.et al.,"Basic local alignment search tool."J.Mol.Biol.215,403−410,1990)によりnon redundantデータベースに対して相同性検索を行った。また、Essential oilデータベース(Kumari S.et al.,“EssOilDB:a database of essential oils reflecting terpene composition and variability in the plant kingdom”Database,2014,1−12 doi:10.1093/database/bau120)よりリナロールを産生する事が報告されている植物名を検索した。二つの結果を照らし合わせる事で、リナロール生産能が知られた植物種よりリナロールシンターゼの候補を抽出した。更に、候補となる配列の参照文献を確認し、リナロールシンターゼとしての機能が期待された13種の酵素を抽出した(表17)。これら13種の酵素のアミノ酸配列について、葉緑体移行シグナル配列をSignalPあるいは表18に記載のある文献情報に従い調査した。シグナル配列の存在が示唆されるものについては、予想されるシグナル配列を除き、成熟体のアミノ酸配列を得た。これらのアミノ酸配列をコードする遺伝子配列を配列番号85〜97(M1〜M13)に示す(表17)。これらについて、コドン利用をPantoea ananatisに最適化した配列に基づき遺伝子合成を行った。コドン利用最適化後のDNA配列を配列番号98、100、102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122(M14,M16,M18,M20,M22,M24,M26,M28,M30,M32,M34,M36,M38)に示す(表18)。これらのDNA配列に対し、表18に示す遺伝子名を付与した。これらのDNA配列によりコードされるアミノ酸配列を配列番号99、101、103、105、107、109、111、113、115、117、119、121及び123(M15,M17,M19,M21,M23,M25,M27,M29,M31,M33,M35,M37,M39)に示す(表18)。コドン利用最適化後の各遺伝子のDNAを化学合成により得た後、pUC57にクローニングした。得られたプラスミドの名称を表19に記す。
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実施例11:各種リナロールシンターゼ発現プラスミドの構築
11−1)At1LINS、及びispA*遺伝子の同時発現プラスミドの構築
プライマーQ28(配列番号124)とプライマーQ29(配列番号125)に示したを用いて、表19に記載のpUC57−At1LINSを鋳型にPCRを行い、At1LINS断片を得た。さらにプライマーQ46(配列番号142)とプライマーQ47(配列番号143)を用いて、実施例6で構築したプラスミドpACYC177−Ptac−opt_AaLINS−ispA*を鋳型にPCRを行い、pACYC177とtacプロモーター領域(deBoer,et al.,(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,80,21−25)およびispA*を含むDNA断片を得た。これら2種のDNA断片をIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pACYC177−At1LINS−ispA*を構築した。
11−2)At2LINS、及びispA*遺伝子の同時発現プラスミドの構築
プライマーQ30(配列番号126)とプライマーQ31(配列番号127)を用いて、表19に記載のpUC57−AT2LINSを鋳型にPCRを行い、At2LINS断片を得た。さらにプライマーQ46(配列番号142)とプライマーQ47(配列番号143)を用いて、実施例1で構築したプラスミドpACYC177−Ptac−opt_AaLINS−ispA*を鋳型にPCRを行い、pACYC177とtacプロモーター領域(deBoer,et al.,(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,80,21−25)およびispA*を含む断片を得た。これら2種のDNA断片をIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pACYC177−At2LINS−ispA*を構築した。
11−3)MdLINS、及びispA*遺伝子の同時発現プラスミドの構築
プライマーQ32(配列番号128)とプライマーQ33(配列番号129)に示したを用いて、表19に記載のpUC57−MdLINSを鋳型にPCRを行い、MdLINS断片を得た。さらにプライマーQ46(配列番号142)とプライマーQ47(配列番号143)を用いて、実施例6で構築したプラスミドpACYC177−Ptac−opt_AaLINS−ispA*を鋳型にPCRを行い、pACYC177とtacプロモーター領域(deBoer,et al.,(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,80,21−25)およびispA*を含む断片を得た。これら2種のDNA断片をIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pACYC177−MdLINS−ispA*を構築した。
11−4)PfLINS、及びispA*遺伝子の同時発現プラスミドの構築
プライマーQ34(配列番号130)とプライマーQ35(配列番号131)を用いて、表19に記載のpUC57−PfLINSを鋳型にPCRを行い、PfLINS断片を得た。さらにプライマーQ46(配列番号142)とプライマーQ47(配列番号143)を用いて、実施例6で構築したプラスミドpACYC177−Ptac−opt_AaLINS−ispA*を鋳型にPCRを行い、pACYC177とtacプロモーター領域(deBoer,et al.,(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,80,21−25)およびispA*を含む断片を得た。これら2種のDNA断片をIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pACYC177−PfLINS−ispA*を構築した。
11−5)Vv1LINS、及びispA*遺伝子の同時発現プラスミドの構築
プライマーQ36(配列番号132)とプライマーQ37(配列番号133)を用いて、表19に記載のpUC57−Vv1LINSを鋳型にPCRを行い、Vv1LINS断片を得た。さらにプライマーQ46(配列番号142)とプライマーQ47(配列番号143)を用いて、実施例6で構築したプラスミドpACYC177−Ptac−opt_AaLINS−ispA*を鋳型にPCRを行い、pACYC177とtacプロモーター領域(deBoer,et al.,(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,80,21−25)およびispA*を含む断片を得た。これら2種のDNA断片をIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pACYC177−Vv1LINS−ispA*を構築した。
11−6)Vv2LINS、及びispA*遺伝子の同時発現プラスミドの構築
プライマーQ38(配列番号134)とプライマーQ39(配列番号135)を用いて、表19に記載のpUC57−Vv2LINSを鋳型にPCRを行い、Vv2LINS断片を得た。さらにプライマーQ46(配列番号142)とプライマーQ47(配列番号143)を用いて、実施例6で構築したプラスミドpACYC177−Ptac−opt_AaLINS−ispA*を鋳型にPCRを行い、pACYC177とtacプロモーター領域(deBoer,et al.,(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,80,21−25)およびispA*を含む断片を得た。これら2種のDNA断片をIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pACYC177−Vv2LINS−ispA*を構築した。
11−7)McLINS、及びispA*遺伝子の同時発現プラスミドの構築
プライマーQ40(配列番号136)とプライマーQ41(配列番号137)を用いて、表19に記載のpUC57−McLINSを鋳型にPCRを行い、McLINS断片を得た。さらにプライマーQ46(配列番号142)とプライマーQ47(配列番号143)を用いて、実施例6で構築したプラスミドpACYC177−Ptac−opt_AaLINS−ispA*を鋳型にPCRを行い、pACYC177とtacプロモーター領域(deBoer,et al.,(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,80,21−25)およびispA*を含む断片を得た。これら2種のDNA断片をIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pACYC177−McLINS−ispA*を構築した。
11−8)ObLINS、及びispA*遺伝子の同時発現プラスミドの構築
プライマーQ42(配列番号138)とプライマーQ43(配列番号139)を用いて、表19に記載のpUC57−ObLINSを鋳型にPCRを行い、ObLINS断片を得た。さらにプライマーQ46(配列番号142)とプライマーQ47(配列番号143)を用いて、実施例6で構築したプラスミドpACYC177−Ptac−opt_AaLINS−ispA*を鋳型にPCRを行い、pACYC177とtacプロモーター領域(deBoer,et al.,(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,80,21−25)およびispA*を含む断片を得た。これら2種のDNA断片をIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pACYC177−ObLINS−ispA*を構築した。
11−9)CbLINS、及びispA*遺伝子の同時発現プラスミドの構築
プライマーQ44(配列番号140)とプライマーQ45(配列番号141)を用いて、表19に記載のpUC57−CbLINSを鋳型にPCRを行い、CbLINS断片を得た。さらにプライマーQ46(配列番号142)とプライマーQ47(配列番号143)を用いて、実施例6で構築したプラスミドpACYC177−Ptac−opt_AaLINS−ispA*を鋳型にPCRを行い、pACYC177とtacプロモーター領域(deBoer,et al.,(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,80,21−25)およびispA*を含む断片を得た。これら2種のDNA断片をIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pACYC177−CbLINS−ispA*を構築した。
実施例12:SWITCH−PphoC Δgcd株由来リナロールシンターゼ発現株のリナロール生産能の評価
12−1)SWITCH−PphoC Δgcd株へのリナロールシンターゼ発現プラスミドの導入
実施例2で得られたSWITCH−PphoC Δgcd株のコンピテントセルを調製し、エレクトロポレーション法により実施例11で構築したpACYC177−At1LINS−ispA*、pACYC177−At2LINS−ispA*、pACYC177−MdLINS−ispA*、pACYC177−PfLINS−ispA*、pACYC177−Vv1LINS−ispA*、pACYC177−Vv2LINS−ispA*、pACYC177−McLINS−ispA*、pACYC177−ObLINS−ispA*、pACYC177−CbLINS−ispA*あるいはpACYC177を導入した。得られた株をそれぞれ、SWITCH−PphoC Δgcd/At1LINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/At2LINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/MdLINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/PfLINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/Vv1LINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/Vv2LINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/McLINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/ObLINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/CbLINS−ispA*株、及びSWITCH−PphoC Δgcd/pACYC177株と命名した。
上記で得られた株を50mg/Lのカナマイシンを含むLBプレートにて34℃、16時間培養した後、プレート上の菌体をイノキュレーティングループ10μL(Thermo Fisher Scientific社製)を用いて適当量掻き取り、20%グリセロール溶液に懸濁し、適当量ずつ分注した上で−80℃に保存した。
12−2)SWITCH−PphoC Δgcd株由来リナロールシンターゼ発現株のリナロール生産能の評価
SWITCH−PphoC Δgcd/At1LINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/At2LINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/MdLINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/PfLINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/Vv1LINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/Vv2LINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/McLINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/ObLINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/CbLINS−ispA*株、及びSWITCH−PphoC Δgcd/pACYC177株のグリセロールストックを融解し、各株の菌体懸濁液50μLを50mg/Lのカナマイシンを含むLBプレートに均一に塗布し、34℃にて16時間培養した。得られたプレート上の菌体を、イノキュレーティングループ10μL(Thermo Fisher Scientific社製)のループ部分1/4程度の量を掻き取り、AGCテクノグラス株式会社製試験管(直径×長さ×肉厚(mm)=25×200×1.2)中の、50mg/Lのカナマイシンを含む実施例3で用いた発酵培地(表3)5mLに接種し、往復振とう培養装置で30℃、120rpmの条件にて24時間培養した。発酵培地は滅菌完了後に上記A区、B区、C区を混合して調製した。試験管に分注した5mLの発酵培地に対して、植菌後に1mLのミリスチン酸イソプロピル(東京化成工業株式会社製)を添加した。
培養開始から24時間後に、ミリスチン酸イソプロピル、及び培養上清中のリナロール濃度をガスクロマトグラフGC−2025AF(株式会社島津製作所製)を用いて実施例3に記載の条件にて測定した。
リナロールは発酵液中の蓄積濃度に換算した値として示す。ミリスチン酸イソプロピル添加条件の試験管2本の結果の平均値を表20に示す。
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実施例13:SWITCH−PphoC Δgcd株由来リナロールシンターゼ発現株によって生産されたリナロールの光学異性体分割カラムを用いたGC分析
実施例12で得られたSWITCH−PphoC Δgcd/At1LINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/At2LINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/MdLINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/PfLINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/Vv1LINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/Vv2LINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/McLINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/ObLINS−ispA*株、SWITCH−PphoC Δgcd/CbLINS−ispA*株によって生産されたリナロールの鏡像異性体の分析を実施した。分析には実施例12と同条件の培養サンプルを使用した。ガスクロマトグラフGC−2025AF(株式会社島津製作所製)を用いて実施例4と同条件にて測定した。
それぞれの株の培養サンプルで検出されたS−リナロールのピーク面積とR−リナロールのピーク面積の和に対するS−リナロールのピーク面積、またはR−リナロールのピーク面積の割合を表21に示す。
Figure 0006750630
Malus x domestica由来リナロールシンターゼによって生成されたリナロールはS体のピークのみが検出された。Malus x domestica由来リナロールシンターゼを利用することによりS体の鏡像体過剰率が100%のリナロールを得られることが示された。Ocimum basilicum由来リナロールシンターゼによって生成されたリナロールはR体のピークのみが検出された。Ocimum basilicum由来リナロールシンターゼを利用することによりR体の鏡像体過剰率が100%のリナロールを得られることが示された。それ以外のリナロールシンターゼより生成されたリナロールはR体、S体いずれのピークも検出された。
実施例14:リナロールシンターゼ発現プラスミドの構築
コリネ型細菌としてCorynebacterium glutamicum(C.glutamicum)2256株(ATCC13869)を利用した(Okumura et al.,1962,Santamaria et al.,1984,Tsuchida et al.,1986)。C.glutamicumでopt_AaLINS遺伝子とispA遺伝子を発現させる為のプラスミドは次の手順で構築した。配列番号144及び145に示したプライマー814と815を用いて、実施例1で取得したpACYC177−Ptac−optAaLINS−ispA*を鋳型にPCRを行い、optAaLINS−ispA*断片を取得した。次にElongation Factor Tuのプロモーター配列(以下、P0480)(国際公開2013/179722A1号)を取得する目的でC.glutamicum 2256株の染色体DNAを鋳型として、配列番号146及び147に示したプライマー812と813を用いてPCRを行い、P0480断片を取得した。続いてC.glutamicumとE.coliのシャトルベクター・pVK9(国際公開2013/179722A1号)を制限酵素XbaI(タカラバイオ社製)にて消化した(Miwa et al.,1985)。精製したoptAaLINS−ispA*断片と、P0480のPCR産物、XbaIにて消化後精製したpVK9を、In−Fusion HD Cloning Kit(Clontech社製)を用いて連結した。得られたoptAaLINS−ispA*遺伝子発現用プラスミドをpVK9−P0480−optAaLINS−ispA*と命名し、このプラスミドの配列情報をそれぞれ配列番号148に示した。
実施例15:C.glutamicum 2256株におけるリナロール生産
15−1)C.glutamicum 2256株へのopt_AaLINS−ispA*遺伝子発現プラスミドの導入
C.glutamicum 2256株を既報に従い形質転換を行った(国際公開2013/179722A1号)。pVK9、pVK9−P0480−optAaLINS−ispA*の各プラスミドDNAを導入し、カナマイシン25μg/mlを含むCM−Dexプレート培地(国際公開2013/179722A1号)に塗布し、30℃にて48時間培養した。培養後のプレートから、カナマイシン耐性を示す形質転換体を取得し、C.glutamicum 2256株にpVK9が導入された株を2256/pVK9株、pVK9−P0480−optAaLINS−ispA*が導入された株を2256/pVK9−P0480−optAaLINS−ispA*と命名した。
15−2)C.glutamicum 2256株由来リナロールシンターゼ発現株のリナロール生産能の評価
2256/pVK9株、2256/pVK9−P0480−optAaLINS−ispA*株を、25(mg/L)のカナマイシンを含むCM−Dexプレートに均一に塗布し、30℃にて約18時間培養した。培養後のプレートから、1/6プレート分の菌体を25(mg/L)のカナマイシンを含むコリネ_リナロール生産用培地(表22)5mlを張り込んだ太試験管に接種し、30℃にて24時間培養した。
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太試験管に分注した5mLのコリネ_リナロール生産用培地(表22)に対して1mLのミリスチン酸イソプロピル(東京化成工業社製)を添加した。
培養開始から24時間後に、培養液およびミリスチン酸イソプロピルに含まれるリナロール濃度をガスクロマトグラフGC−2025AF(島津製作所社製)を用いて実施例3と同じ条件にて測定した。カラムはDB−5(アジレント社製、長さ30m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)を使用し、リナロール標準液は試薬リナロール(和光純薬社製)を用いて調整した。
リナロール濃度は培地量に換算した値として示す。太試験管3本の結果の平均値を表23に示す。対照株の2256/pVK9株ではリナロール生産は認められなかったが、2256/pVK9−P0480−optAaLINS−ispA*株においてリナロール生産が確認された(表23)。
Figure 0006750630
実施例16:リナロールシンターゼ発現プラスミドの構築
16−1)Synechocystis sp. PCC6803 GT株へ形質転換可能なプラスミド
Synechocystis sp. PCC6803は自然形質転換が可能であることは既に知られている。プラスミドpTKHT0846−slr0846、pUC57−slr0846には、sll0822、slr0846、sll0821のコーディング領域の一部の配列、カナマイシン耐性遺伝子の配列等が含まれており、slr0846、sll0821のコーディング領域を相同配列とすることでSynechocystis sp. PCC6803株のゲノム組換えが可能である(Midorikawa T.,et al.(2012)Plant Cell Physiol.53(1):164−172)。pTKHT0846−slr0846のプラスミドは東京大学大学院総合文化研究科の池内昌彦教授から分譲いただき、pUC57−slr0846はGenScript社製に全合成を依頼した。
16−2)opt_AaLINS遺伝子発現プラスミドの構築
配列番号149に示したプライマー671と配列番号150に示したプライマー691を用いて、実施例6で取得されたpMW119−Ptac−opt_AaLINSを鋳型にPCRを行い、Ptac−opt_AaLINS断片を得た。精製したPtac−opt_AaLINS断片及び制限酵素AatIIとHpaIで消化したpTKHT0846−slr0846にIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pTKHT0846−Ptac−opt_AaLINSを構築した。
16−3)opt_AaLINS−ispA遺伝子発現用プラスミドの構築
配列番号151に示したプライマー719と配列番号152に示したプライマー721を用いて、実施例6で取得されたpACYC177−Ptac−opt_AaLINS−ispA*を鋳型にPCRを行い、opt_AaLINS−ispA断片を得た。精製したopt_AaLINS−ispA断片及び制限酵素NheIで消化したpUC57−slr0846−PpsbA2にIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pUC57−slr0846−PpsbA2−opt_AaLINS−ispAを構築した。
実施例17:Synechocystis sp. PCC6803 GT株におけるリナロール生産
17−1)Synechocystis sp. PCC6803 GT株へのopt_AaLINS遺伝子発現プラスミドの導入
Synechocystis sp. PCC6803 GT株を既報に従い形質転換を行った(国際公開2015/115520A1号)。Synechocystis sp. PCC6803 GT株のO.D730=0.5〜1.0の培養液1mLに対し、構築したプラスミドpTKHT0846−Ptac−opt_AaLINSを1〜2μg混合し、これを細胞−DNA混合液とした。O.D.値は96穴プレートリーダー(Molecular Devices Spectra Max M2e)によって720nmで測定した。以下、Synechocystis sp. PCC6803 GT株を用いた培養のO.D.値は本機器で測定した。薬剤無添加のBG−11寒天培地(表24)にニトロセルロース膜(ミリポア、界面活性剤フリー、孔径0.2μm、型番:HATF08250)をのせ、細胞−DNA混合液を塗布した。18〜24時間、34℃、CO濃度1%、光強度50μE/m/sの条件で培養した後、カナマイシンが20mg/L添加されたBG−11寒天培地(表24)にニトロセルロース膜を移した。その後2〜4週間、34℃、CO濃度1%、光強度50μE/m2/sの条件で培養し、出現したコロニーを新しいカナマイシンが20mg/L添加されたBG−11寒天培地(表24)へ植え継いだ。この植え継ぎ操作を3〜4回繰り返し、得られたコロニーについて、配列番号153に示したプライマー683と配列番号154に示したプライマー684を用いてコロニーPCRを行った。ゲノム中の目的の場所に目的の大きさのDNA断片が挿入されていることを確認し、得られた株をGT0846K−Ptac−AaLINS株と命名した。
上記で得られた株を、カナマイシンが20mg/L添加されたBG−11寒天培地(表24)で生育させた。LED光照射ユニット(LC−LED 450W(白色))を設置した旋回振とう培養装置(タイテック株式会社 NR−20あるいはNR−30)で60rpm、34℃、CO2濃度1%、光強度50μE/m2/sの条件で約3日間培養した。その培養液約1mLを7000rpm、5min、室温で遠心して集菌し、上清を除去しBG−11液体培地(表24)にジメチルスルホキシドを終濃度5%になるように加えて調製したストック溶液を添加し懸濁した後、適当量ずつ分注し、フリーズストックとして−80℃に保存した。
Figure 0006750630
液体培地は、II液を50mL、III液を2mL、IV液を1mL、A6液を1mL,1M TES−KOH(pH8.2)を20mL,RO水を926mL混合し、AC121℃、20分し、同じくAC121℃、20分したI液を2mL混合した。
寒天培地は、I液を1mL、II液を25mL、III液を1mL、IV液を0.5mL、A6液を0.5mL、チオ硫酸ナトリウム(無水)を1.5g、1M TES−KOH(pH 7.8)を10mL、RO水を261mL混合し、AC121℃、20分した溶液と、同じくAC121℃、20分したBactoAgar(日本ベクトン・ディッキンソン株式会社製)7.5gとRO水200mLの混合液を全量混合した。
17−2)Synechocystis sp. PCC6803 GT株へのopt_AaLINS−ispA遺伝子発現プラスミドの導入
17−1と同様の方法で形質転換を行った。pUC57−slr0846−PpsbA2−opt_AaLINS−ispAが導入された形質転換体の選抜のための薬剤としてカナマイシン20mg/Lが添加された培地(表24)を使用した。得られたコロニーについて、配列番号153に示したプライマー683と配列番号154に示したプライマー684を用いてコロニーPCRを行った。ゲノム中の目的の場所に目的の大きさのDNA断片が挿入されていることを確認し、得られた株をGT0846K−PpsbA2−AaLINS−ispA株と命名した。
上記で得られた株を、カナマイシンが20mg/L添加されたBG−11寒天培地(表24)で生育させた。17−1に記載した方法でフリーズストックを作製し、−80℃に保存した。
17−3)Synechocystis sp. PCC6803 GT株由来リナロールシンターゼ発現株のリナロール生産能の評価
Synechocystis sp. PCC6803 GT株、GT0846K−Ptac−AaLINS株、GT0846K−PpsbA2−AaLINS−ispA株について、リナロール生産能の評価を行った。すなわちフリーズストックを融解し、50μLを必要な薬剤を含むBG−11寒天培地(表24)に均一に塗布し、34℃、CO濃度1%、光強度50μE/m/sの条件で約7日間培養した。Synechocystis sp. PCC6803 GT株は薬剤無添加で培養し、GT0846K−Ptac−AaLINS株、GT0846K−PpsbA2−AaLINS−ispA株はカナマイシンを20mg/L添加した上で培養を実施した。得られた寒天培地上の菌体を、イノキュレーティングループ1μL(Thermo Fisher Scientific社製)のループを用いて適当量掻き取り、6穴プレート(コーニング社製、型番:351146)中の必要な薬剤を含むBG−11液体培地(表24)5mLへ接種した。培養条件は、LED光照射ユニット(LC−LED 450W(白色))を設置した旋回振とう培養装置(タイテック株式会社 NR−20あるいはNR−30)で60rpm、30℃、CO濃度1%、光強度50μE/m/sとし、約3日間培養した。この培養液を用いてO.D730=0.05になるように50mL容三角フラスコ(HARIO)中の必要な薬剤を含む培養用BG−11液体培地(表24)10mLへ接種し、LED光照射ユニット(LC−LED 450W(白色))を設置した旋回振とう培養装置(タイテック株式会社 NR−20あるいはNR−30)で60rpm、30℃、CO濃度1%、光強度100μE/m/sの条件で約6日間培養した。
三角フラスコに分注した10mLの培養用BG−11液体培地(表24)に対して2mLのミリスチン酸イソプロピル(東京化成工業株式会社製)を添加した。
培養開始から約6日後に、ミリスチン酸イソプロピルのリナロール濃度をガスクロマトグラフGC−2025AF(株式会社島津製作所製)を用いて実施例3に記載の条件にて測定した。カラムはDB−5(アジレント・テクノロジー株式会社製、長さ30m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)を使用し、リナロール標準液は試薬リナロール(和光純薬工業株式会社製)を用いて調製した。
リナロールは培養液中の蓄積濃度に換算した値として示す。三角フラスコ3本の結果の平均値を表25に示す。対照株のSynechocystis sp. PCC6803 GT株ではリナロール生産は認められなかったが、GT0846K−Ptac−AaLINS株、GT0846K−PpsbA2−AaLINS−ispA株においてリナロール生産が確認された。
Figure 0006750630
実施例18:酵母からのActinidia arguta(サルナシ)由来リナロールシンターゼ発現プラスミド導入株の構築
18−1)酵母でActinidia arguta由来リナロールシンターゼを発現するプラスミドの構築
プライマーQ48(配列番号155)とプライマーQ49(配列番156)を用いて、実施例6で構築したプラスミドpACYC177−Ptac−opt_AaLINS−ispA*を鋳型にPCRを行い、AaLINS−ispA断片を得た。精製したAaLINS−ispA*断片を制限酵素KpnIとBamHIで消化したベクターpYES2(Invitrogen製)にIn−Fusion HD cloning kit(クロンテック社製)を用いて連結し、pYES2−Ptac−opt_AaLINS−ispA*を構築した。
18−2)酵母へのActinidia arguta由来リナロール発現プラスミド導入
特許第5857973号公報に記載があるSaccharomyces cerevisiaeS288C ura3Δ0株にpYES2−Ptac−opt_AaLINS−ispA*を導入した。
S288C ura3Δ0株は、YPD液体培地に植菌して30℃で16時間培養した後に、その培養液0.6mlを10mlに植え継いでさらに30℃で2時間培養した後に全量を集菌してFrozen−EZ Yeast Transformation IITMキット(ZYMO RESEARCH CORP.製)を用いてコンピテントセルを調製した。作製したコンピテントセルをpYES2−Ptac−opt_AaLINS−ispA*で形質転換し、SD−Uraプレートに塗布した後に30℃で3日間培養して形質転換体を得た。得られた株はS288C ura3Δ0/pYES2−Ptac−opt_AaLINS−ispA*と命名した。YPD培地の組成を表26に、SD−Ura培地の組成を表27に示す。
Figure 0006750630
Figure 0006750630
実施例19:酵母におけるリナロール生産
実施例18で得られたS288C ura3Δ0/pYES2−Ptac−opt_AaLINS−ispA*株を、表33に組成を示したSD−Uraプレートに均一に塗布し、30℃にて約24時間培養する。得られたプレート上の菌体を、イノキュレーティングループ10μL(Thermo Fisher Scientific社製)のループ部分1/2程度の量を掻き取り、AGCテクノグラス株式会社製試験管(直径×長さ×肉厚(mm)=25×200×1.2)中のSD−Ura−Gal培地5mLに接種し、往復振とう培養装置で30℃、120rpmの条件にて48時間培養することでリナロールを得ることができる。SD−Ura−Gal培地の組成を表28に示す。
Figure 0006750630
試験管に分注した5mLのSD−Ura−Gal培地に対して、植菌後に1mLのミリスチン酸イソプロピル(東京化成工業株式会社製)を添加する。
実施例20:SWITCH−PphoC Δgcd由来リナロールシンターゼ発現株の培養液に含まれる揮発性成分中のリナロールの割合(%)
実施例7で構築したSWITCH−PphoC Δgcd/AaLINS−ispA株、実施例3で構築したSWITCH−PphoC Δgcd/Ptac2−CsLINS−ispA*株、及び実施例3で構築したSWITCH−PphoC Δgcd/ScLINS−ispA*株を実施例3表4に記載のミリスチン酸イソプロピル無添加条件で培養を行った。フィルター除菌後の培養サンプルと表29に示す試薬標準液を用いて実施例5に記載の条件で分析を実施し、得られた試薬標準液のピーク面積値より検量線を作成した。試薬標準液より作成された検量線を利用して培養サンプルで検出されたピークの定量を行った。検出されたリナロール、及び培養サンプル中のリナロール以外の揮発性の副生物のうち、ピーク面積値が大きく、主要成分といえるものについては、揮発性成分全体に対するそれぞれの含量を%で示し、その結果を表30に示した。
Figure 0006750630
Figure 0006750630
実施例21:リナロールシンターゼに局所的に保存されたアミノ酸配列モチーフの探索
遺伝子合成をおこなった13種のリナロールシンターゼを入力配列とし、局所的に保存されている配列を見出すことができるMEME(Timothy L.Bailey and Charles Elkan,"Fitting a mixture model by expectation maximization to discover motifs in biopolymers",Proceedings of the Second International Conference on Intelligent Systems for Molecular Biology,pp.28−36,AAAI Press,Menlo Park,California,1994、http://meme−suite.org.)を用い、モチーフ探索を行った。MEMEの検索オプションとして、部位の分布(site distribution)条件は各配列に類似のモチーフが一つ存在する(One occurrence(of a contributing motif site)per sequence)、という条件を採用し、これ以外はデフォルト条件を利用して検索を行った。その結果、5つのモチーフを出力として得た(図26〜30)。各モチーフ配列を構成するアラインメントを図31〜35に示す。13種のリナロールシンターゼにおいて、各モチーフの分布位置を図36に示す。
続いて、見いだされたモチーフを文字列として規定する為に、モチーフを構成するアミノ酸残基が一意に決まる残基、或いは二種類のアミノ酸のみで規定される残基とそれ以外の残基に分類した。その後、モチーフ長が8から20アミノ酸となるように規定し、表31に示す6種のアミノ酸配列モチーフを得た。
これら6種類のアミノ酸配列モチーフについて検出感度を調べた。偽陰性の調査として、GenPeptデータベースより”linalool synthase”のキーワード検索で抽出された168種のアミノ酸配列に対して6種のアミノ酸モチーフ配列の保存性をfuzzproにより調べた。偽陽性の調査として、GenPeptデータベースより”limonene synthase”のキーワード検索で抽出された151種のアミノ酸配列に対して6種のアミノ酸モチーフ様配列が保存されているかをfuzzproにより調べた(表31)。
Figure 0006750630
リナロールシンターゼのキーワード検索により抽出された配列のうちのいくつかは、極端に配列が短い、あるいは、実際にはリナロールシンターゼとは異なる酵素がおよそ10から20含まれる。一方表18に示す各リナロールシンターゼは、DDx[FY][DY]xxGモチーフを含むことが明らかとなった(図37〜49)。表18には示していない他のリナロールシンターゼ(表32)においても、DDx[FY][DY]xxGモチーフが観察された(図50〜57)。これらのことから、今回得られたDDx[FY][DY]xxGはリナロールシンターゼを検出可能なアミノ酸配列モチーフであることがわかった。一方、偽陽性が86/161(57%)と高いことから、DDx[FY][DY]xxGモチーフを有することだけではリナロールシンターゼのみを的確に予測することはできない。Lxx[FL][TA]x(4)[RN]W[DE]、[EV]Yxxx[AG]xx[ST]、R[LI]x[DN]D[LI]x[ST]xxxExxxGについても、偽陽性が多い点ではDDx[FY][DY]xxGと同様の特徴があると言える。
テルペンシンターゼに分布しているモチーフとして、DDxxDモチーフ、NSEモチーフ、DxDDモチーフが知られている(Chen et al.,The Plant Journal(2011)66,212−229)。今回見出されたDDx[FY][DY]xxGモチーフは、DDxxDモチーフを含むが、それに限定されず、より細かく配列を規定することのできるモチーフである。
Figure 0006750630
Figure 0006750630
Figure 0006750630
参考例1:リナロール添加試験
実施例2で構築したSWITCH−PphoC Δgcd株を市販のプラスミドベクターpSTV28(タカラバイオ株式会社製)にて形質転換したSWITCH−PphoC Δgcd/pSTV28株のグリセロールストックを融解し、菌体懸濁液50μLを60mg/Lのクロラムフェニコールを含むLBプレートに均一に塗布し、34℃にて18時間静置培養した。得られたプレート上の菌体を回収し、60mg/Lのクロラムフェニコールを含む以下に記載の培地4mLを注入した小型L型培養管(型式:TV100030、アドバンテック東洋株式会社製)に開始O.D.が0.01から0.02の範囲になるように植菌し、キャップ式のシリコ栓を培養栓として用いた。生育培地は最少培地とし、表35記載の10×M9 salts 50mLに対して、別殺菌(AC 120℃、20分、1M CaCl2はフィルトレーション)した20%(w/v)グルコース10mL、1M CaCl2 0.05mL、1M MgSO4 1.0mLを冷却後(50℃以下)添加し、滅菌水で500mLになるよう混合調製した。培養温度を34℃、振盪速度を70rpmとし、小型振盪培養装置TVS062CA(アドバンテック東洋株式会社製)を用いて23時間培養し、15分毎に5.0sec振盪を停止し、O.D.値を自動計測した。
Figure 0006750630
培養開始後、O.D.値が0.6−0.7に達した時点で、それぞれ培地中の試薬リナロール濃度が1251、837、626、417mg/Lとなるようリナロール溶液を各小型L型培養管に添加した。リナロール溶液は試薬リナロール(和光純薬工業株式会社製)を15%、10%、7.5%、5.0%、0.0%(v/v)となるようエタノール(和光純薬工業株式会社製)で希釈し、各小型L型培養管に40μL添加した。培地中のリナロール濃度は試薬リナロールの比重0.86(20/4℃)(引用文献:和光純薬工業株式会社実績値)から算出した。
TVS062CA通信ソフト(TV100070、アドバンテック東洋株式会社製)を用いて測定した培養経時のO.D.値の経時変化のグラフを図58に示す。
一般的に、リナロールをはじめとした複数種のモノテルペノイドは抗菌性を示すことが知られている(Park SN et al.,Anaerobe,18(3),369−372,2012)。SWITCH−PphoC Δgcd/pSTV28株において、培地へ626mg/L以上のリナロールを添加することによってO.D.値の減少が認められた(図58)。これらの結果は、菌体生育の阻害を抑制するためには培地中のリナロール濃度が626mg/L未満であることが好ましいことを示している。
実施例22:ジャーファーメンターを用いたミリスチン酸イソプロピル無添加条件(単相条件)でのリナロール発酵
実施例3で構築したSWITCH−PphoC Δgcd/pACYC177株、実施例7で構築したSWITCH−PphoC Δgcd/AaLINS−ispA株、及び実施例3で構築したSWITCH−PphoC Δgcd/ScLINS−ispA株を試験に用いた。グリセロールストックを融解し、各株の菌体懸濁液50μLを50mg/Lのカナマイシンを含むLBプレートに均一に塗布し、34℃にて18時間培養した。得られた菌体をプレートより回収した。続いて、50mg/Lのカナマイシンを含む以下に記載の発酵培地(表20)300mLを1L容積のジャーファーメンターに注入した。そして、開始O.D.が0.1になるように植菌した。発酵培地は滅菌完了後に表36に記載のA区、B区を混合した。培養温度を30℃、通気量を1vvmとし、撹拌により溶存酸素濃度を6%以上に、アンモニアガスを用いて培養pHを6.5に制御しながら30時間培養した。
Figure 0006750630
培養開始後、適宜サンプリングし、O.D.値とリナロールの分析を実施した。リナロール濃度はガスクロマトグラフGC−2025AF(株式会社島津製作所製)を用いて実施例8に記載の条件にて測定した。カラムはDB−5(アジレント・テクノロジー株式会社製 長さ30m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)を使用し、リナロール標準液は試薬リナロール(和光純薬工業株式会社製)を用いて調製した。測定用のサンプルは適宜エタノール(和光純薬工業株式会社製)で希釈した。
培養終了時のリナロール濃度とO.D.値を表37に示し、経時変化のグラフをそれぞれ図59及び図60に示す。
Figure 0006750630
表37、図59及び60(ジャー培養の結果)からSWITCH−PphoC Δgcd株に対して生育阻害を起こす626mg/Lのリナロール濃度に達してもリナロール発酵は可能であることが示された。参考例1において培地中のリナロールを625mg/L以下に抑えて培養することが好ましいことが示唆されていたが、SWITCH−PphoC Δgcd/AaLINS−ispA*株は宿主に毒性を与える濃度以上のリナロールを蓄積し、十分な生育を伴いながら培養が可能であった。これらの結果は、培養条件に拘らず生育阻害が起きにくく、効率的なリナロール発酵が可能であることを示している。
その好ましい実施形態を参照して本発明を詳細に記述したが、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更が為され得ること、及び均等物が採用され得ることは、当業者に明らかである。本明細書中の全ての引用文献は、本願の一部として参照により援用される。
本発明によれば鏡像体過剰率の高いリナロール組成物、中でも鏡像体過剰率の高いR−リナロールを含むリナロール組成物、鏡像体過剰率の高いS−リナロールを含むリナロール組成物を製造できる。そのため、リナロール、中でもR−リナロール又はS−リナロールを用いる分野、例えば香料、化粧料、食品、医薬等の化学産業の分野において有用である。

Claims (25)

  1. リナロールシンターゼを発現し、グルコース脱水素酵素及びグルコン酸2−ケト脱水素酵素からなる群より選ばれる1以上の酵素の活性が低減されている微生物を培地中で培養し、該培地中に、
    リナロールを含有し、組成物中の揮発性成分の合計含量中のリナロール含量が60%以上であり、
    かつR−リナロール又はS−リナロールの鏡像体過剰率が50%以上である
    組成物を蓄積させる、
    前記組成物の製造方法
  2. 前記揮発性成分が3−メチル−2−ブテン−1−オールを含む、請求項1記載の方法
  3. 組成物中の揮発性成分の合計含量中の3−メチル−2−ブテン−1−オール含量が40%未満である、請求項2記載の方法
  4. R−リナロール又はS−リナロールの鏡像体過剰率が80%以上である、請求項1〜3のいずれか1項記載の方法
  5. 組成物中の揮発性成分の合計含量中のR−リナロール含量が60%以上である請求項1〜4のいずれか1項記載の方法
  6. 組成物中の揮発性成分の合計含量中のS−リナロール含量が60%以上である請求項1〜4のいずれか1項記載の方法
  7. 組成物中のリナロール含量が200mg/L以上である、請求項1〜6のいずれか1項記載の方法
  8. 前記揮発性成分が酢酸リナリル、リモネン、カリオフィリン、3−メチル−1−ブタノール、β−シトロネロール、及びゲラニオールからなる群より選択される1又は2以上の成分を含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の方法
  9. リナロールシンターゼは、アミノ酸配列中に以下の式で表されるモチーフ:
    DDX1[FY][DY]X23
    (式中、Dはアスパラギン酸を示し、Fはフェニルアラニンを示し、Yはチロシンを示し、Gはグリシンを示し、X1、X2及びX3はそれぞれ独立して任意のアミノ酸を示し、[FY]はF又はYを示し、[DY]はD又はYを示す。)
    を少なくとも1つ有する
    請求項1〜8のいずれか1項記載の方法。
  10. 前記リナロールシンターゼが、アラビドプシス属、ミカン属、シソ属、ブドウ属、メンタ属、メボウキ属、ラベンデュラ属、トウヒ属、ナス属、リンゴ属、バクホウシア属、アクチニジア属、サンジソウ属、又はヨモギ属に属する植物、若しくは放線菌に由来する、請求項1〜9のいずれか1項記載の方法。
  11. 放線菌は、ストレプトマイセス属に属する微生物である、請求項10記載の方法。
  12. 前記リナロールシンターゼが、アラビドプシス・タリアナ、シトラス・ウンシュウ、マルス・ドメスティカ、ペリラ・フルテセンス・バー・クリスパ、ビティス・ビニフェラ、ラベンデュラ・アングスティフォリア、メンタ・シトラータ、オシマム・バシリカム、クラルキア・ブリュワリ、アクチニジア・アルグータ、バクホウシア・シトリオドーラ、アルテミシア・アヌア、又はストレプトマイセス・クラブリゲルスに由来する、請求項1〜10のいずれか1項記載の方法。
  13. 前記微生物が、腸内細菌科、酵母、コリネ型細菌、及び藍藻からなる群より選択される微生物である、請求項1〜12のいずれか1項記載の方法。
  14. 前記微生物は、エシェリヒア属、パントエア属、シネコシスティス属、又はコリネバクテリウム属に属する細菌である、請求項13のいずれか1項記載の方法。
  15. 前記微生物は、エシェリヒア・コリ、パントエア・アナナティス、シネコシスティス sp.、又はコリネバクテリウム・グルタミカムである、請求項14のいずれか1項記載の方法。
  16. 前記微生物は、リナロールシンターゼをコードするポリヌクレオチド及びそれに作動可能に連結されたプロモーターを含む異種発現単位を含む、請求項15のいずれか1項記載の方法。
  17. ポリヌクレオチドは、以下の(a1)〜(20)からなる群より選ばれる1又は2以上のポリヌクレオチドである、請求項16記載の方法:
    (a1)(i1)配列番号2で表される塩基配列、もしくは(ii1)配列番号3で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b1)前記(i1)もしくは(ii1)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a2)(i2)配列番号62で表される塩基配列もしくは(ii2)配列番号63で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b2)前記(i2)もしくは(ii2)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a3)(i3)配列番号65で表される塩基配列もしくは(ii3)配列番号66で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b3)前記(i3)もしくは(ii3)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a4)(i4)配列番号68で表される塩基配列もしくは(ii4)配列番号69で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b4)前記(i4)もしくは(ii4)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a5)(i5)配列番号71で表される塩基配列もしくは(ii5)配列番号72で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b5)前記(i5)もしくは(ii5)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a6)(i6)配列番号74で表される塩基配列もしくは(ii6)配列番号75で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b6)前記(i6)もしくは(ii6)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a7)(i7)配列番号79で表される塩基配列、(ii7)配列番号79で表される塩基配列中の79〜1725番目のヌクレオチド残基からなる塩基配列、もしくは(iii7)配列番号80で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b7)前記(i7)、(ii7)もしくは(iii7)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a8)(i8)配列番号85(M1)で表される塩基配列、もしくは(ii8)配列番号98(M14)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b8)前記(i8)もしくは(ii8)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a9)(i9)配列番号86(M2)で表される塩基配列、もしくは(ii9)配列番号100(M16)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b9)前記(i9)もしくは(ii9)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a10)(i10)配列番号87(M3)で表される塩基配列、もしくは(ii10)配列番号102(M18)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b10)前記(i10)もしくは(ii10)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a11)(i11)配列番号88(M4)で表される塩基配列、もしくは(ii11)配列番号104(M20)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b11)前記(i11)もしくは(ii11)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a12)(i12)配列番号89(M5)で表される塩基配列、もしくは(ii12)配列番号106(M22)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b12)前記(i12)もしくは(ii12)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a13)(i13)配列番号90(M6)で表される塩基配列、もしくは(ii13)配列番号108(M24)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b13)前記(i13)もしくは(ii13)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a14)(i14)配列番号91(M7)で表される塩基配列、もしくは(ii14)配列番号110(M26)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b14)前記(i14)もしくは(ii14)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a15)(i15)配列番号92(M8)で表される塩基配列、もしくは(ii15)配列番号112(M28)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b15)前記(i15)もしくは(ii15)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a16)(i16)配列番号93(M9)で表される塩基配列、もしくは(ii16)配列番号114(M30)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b16)前記(i16)もしくは(ii16)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a17)(i17)配列番号94(M10)で表される塩基配列、もしくは(ii17)配列番号116(M32)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b17)前記(i17)もしくは(ii17)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a18)(i18)配列番号95(M11)で表される塩基配列、もしくは(ii18)配列番号118(M34)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b18)前記(i18)もしくは(ii18)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a19)(i19)配列番号96(M12)で表される塩基配列、もしくは(ii19)配列番号120(M36)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
    (b19)前記(i19)もしくは(ii19)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
    (a20)(i20)配列番号97(M13)で表される塩基配列、もしくは(ii20)配列番号122(M38)で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;及び
    (b20)前記(i20)もしくは(ii20)の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
  18. リナロールシンターゼは、以下の(A1)〜(28)からなる群より選ばれる1又は2以上のタンパク質である、請求項17のいずれか1項記載の方法:
    (A1)(i1’)配列番号1で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B1)前記(i1’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A2)(i2’)配列番号61で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B2)前記(i2’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A3)(i3’)配列番号64で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B3)前記(i3’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A4)(i4’)配列番号67で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B4)前記(i4’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A5)(i5’)配列番号70で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B5)前記(i5’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A6)(i6’)配列番号73で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B6)前記(i6’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A7)(i7’)配列番号78で表される全長アミノ酸配列、もしくは(ii7’)配列番号1で表されるアミノ酸配列中の27〜574番目のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B7)前記(i7’)もしくは(ii7’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A8)(i8’)配列番号99(M15)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B8)前記(i8’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A9)(i9’)配列番号101(M17)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B9)前記(i9’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A10)(i10’)配列番号103(M19)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B10)前記(i10’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A11)(i11’)配列番号105(M21)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B11)前記(i11’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A12)(i12’)配列番号107(M23)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B12)前記(i12’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A13)(i13’)配列番号109(M25)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B13)前記(i13’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A14)(i14’)配列番号111(M27)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B14)前記(i14’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A15)(i15’)配列番号113(M29)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B15)前記(i15’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A16)(i16’)配列番号115(M31)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B16)前記(i16’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A17)(i17’)配列番号117(M33)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B17)前記(i17’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A18)(i18’)配列番号119(M35)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B18)前記(i18’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A19)(i19’)配列番号121(M37)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B19)前記(i19’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A20)(i20’)配列番号123(M39)で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B20)前記(i20’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A21)(i21’)配列番号157で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B21)前記(i21’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A22)(i22’)配列番号158で表される全長アミノ酸配列列を含むタンパク質;
    (B22)前記(i22’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A23)(i23’)配列番号159で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B23)前記(i23’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A24)(i24’)配列番号160で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B24)前記(i24’)ものアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A25)(i25’)配列番号161で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B25)前記(i25’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A26)(i26’)配列番号162で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B26)前記(i26’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A27)(i27’)配列番号163で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;
    (B27)前記(i27’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
    (A28)(i28’)配列番号164で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;及び
    (B28)前記(i28’)のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつリナロールシンターゼ活性を有するタンパク質
  19. 微生物は、さらにゲラニル二リン酸シンターゼを発現する細菌である請求項18のいずれか1項記載の方法。
  20. 微生物が、メチルエリスリトールリン酸経路によるジメチルアリル二リン酸の合成能を有する、請求項19のいずれか1項記載の方法。
  21. 微生物が、メバロン酸経路によるジメチルアリル二リン酸の合成能を有する、請求項20のいずれか1項記載の方法。
  22. 2−ケトグルコン酸生成経路が、グルコース脱水素酵素活性の低減により遮断されている、請求項21のいずれか1項記載の方法。
  23. 前記微生物において、グルコース脱水素酵素遺伝子であるポリヌクレオチドが破壊されている、請求項22記載の方法。
  24. 前記グルコース脱水素酵素遺伝子であるポリヌクレオチドは、以下の(x)〜()からなる群より選ばれる1又は2以上のポリヌクレオチドである、請求項23記載の方法。
    (x)〔i〕配列番号9で表される塩基配列、もしくは〔ii〕配列番号9で表される塩基配列中301〜2691番目のヌクレオチド残基からなる塩基配列を含むポリヌクレオチド;又は
    (y)前記〔i〕もしくは〔ii〕の塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
  25. 前記グルコース脱水素酵素は、以下の(X)〜()からなる群より選ばれる1又は2以上のタンパク質である、請求項2224のいずれか1項記載の方法。
    (X)配列番号10で表される全長アミノ酸配列を含むタンパク質;及び
    (Y)配列番号10で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつグルコース脱水素酵素活性を有するタンパク質
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