JP6959978B2 - アシル転移酵素の活性を有する微生物及びその用途 - Google Patents

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Description

本願は、アシル転移酵素活性を有するポリペプチドまたはこれを含む微生物;前記ポリペプチドまたは微生物を含むN−アセチル−L−メチオニンの製造用組成物;前記ポリペプチドまたは微生物を用いたN−アセチル−L−メチオニンの製造方法に関する。
また、本願は、前記ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド及び前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクターに関する。
N−アセチルメチオニンはメチオニンの誘導体であり、メチオニンと効能は類似するが、メチオニン特有の香りが減少し、食品への添加時に、メチオニンに比べて多量の添加が可能である。
また、反すう胃を有する動物の場合、メチオニンを飼料添加物として使用する場合には、反すう胃微生物により先に利用されて動物に吸収されないのに対し、N−アセチルメチオニンの場合は、反すう胃を通過して腸に到達した後に吸収される保護アミノ酸(rumen-protected amino acid)である。N−アセチル−DL−メチオニンの反すう胃における分解抵抗性は公知となっている(Amos et al., Journal of Animal Science, 1974, 39(3), pp. 612-617(非特許文献1))。したがって、N−アセチルメチオニンの生産は産業的な価値を有し、特に飼料添加物として使われる場合、吸収速度が速く、生体内利用率が高いL型のアミノ酸を提供することが望ましいため、N−アセチル−L−メチオニンの研究開発が求められている。
メチオニンをN−アセチルメチオニンに転換することが報告された既存の酵素としては、大腸菌のYncAが唯一である(US 8,143,031 B2(特許文献1))。前記文献の場合、YncAの比活性を測定するために、DTNB分析法を通じて間接的にアセチル補酵素A(acetyl-coA)を使用することを確認したことに過ぎず、実際にはN−アセチルメチオニンの生産を確認していなかった。また、YncAにより形質転換された形質転換体により、実際にN−アセチルメチオニンを生成したかどうかも確認されていない。
US 8,143,031 B2 韓国公開特許第10-2004-0107215号公報 韓国登録特許第10-1577134号公報
Amos et al., Journal of Animal Science, 1974, 39(3), pp. 612-617 Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (2001) FEMS Microbiology Letters Volume 199, Issue 1, pages 97-102, May 2001
本発明者らは、微生物の発酵や酵素反応を通じたN−アセチル−L−メチオニンを生産しようとする継続的な努力により、N−アセチル−L−メチオニン生産能のある微生物を探索し、新規で6種のアシル転移酵素を発掘し、本発明の新規アシル転移酵素またはそれを発現する微生物を利用して、公知となったアシル転移酵素に比べてN−アセチル−L−メチオニンを高濃度及び経済的に生産することができることを確認し、本発明を完成した。
本願の一つの目的は、配列番号1〜配列番号6のいずれか一つのアミノ酸配列又はこれと90%以上の相同性を有するアミノ酸配列で表されるポリペプチドを含む、アシル転移酵素の活性を有する微生物を提供することにある。
本願の他の目的は、L−メチオニンにアセチル転移活性を有する、配列番号1〜配列番号6のいずれか一つのアミノ酸配列又はこれと90%以上の相同性を有するアミノ酸配列で表されるポリペプチドを提供することにある。
本願の他の目的は、前記ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを提供することにある。
本願の他の目的は、前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクターを提供することにある。
本願の他の目的は、(i)前記微生物またはその培養物;(ii)前記ポリペプチド;またはこれらの組み合わせを有効成分として含む、L−メチオニンからN−アセチル−L−メチオニンの製造用組成物を提供することにある。
本願の他の目的は、(i)前記微生物またはその培養物;(ii)前記ポリペプチド;またはこれらの組み合わせを用いてL−メチオニンをアセチル化する段階を含む、N−アセチル−L−メチオニンの製造方法を提供することにある。
本願の新規アシル転移酵素を含む微生物は、アシル転移酵素の活性が強化されるところ、本願の微生物は、L−メチオニンをアセチル化させてN−アセチル−L−メチオニンを生産するのに効率的に使用することができる。
前記目的を達成するため、本願は一態様として、配列番号1〜配列番号6のいずれか一つのアミノ酸配列又はこれと90%以上の相同性を有するアミノ酸配列で表されるポリペプチドを含む、アシル転移酵素活性を有する微生物を提供する。
本願で使用される用語「アシル転移酵素(acyltransferase)」とは、ドナーからアシル基(acyl group)を受容体に伝達する活性を有する酵素を意味する。
本願において、前記ドナーはアシル基を受容体に提供し得る限り制限されないが、具体的には、アセチル補酵素A(acetyl-coA)であってもよい。
また、本願において、前記受容体は、ドナーからアシル基を受けることができる限り制限されないが、具体的には、L−メチオニンであってもよい。
具体的には、前記アシル転移酵素は、シュードモナス属、バチルス属、エンテロバクター属、シュードビブリオ属、ヤロウィア属、またはコリネバクテリウム属由来であってもよく、より具体的には、シュードモナス・プチダ、バチルス・サブチリス、エンテロバクターsp.638、シュードビブリオsp.FO−BEG1、ヤロウィア・リポリティカ、またはコリネバクテリウム・グルタミカム由来であってもよい。
具体的には、前記アシル転移酵素は、配列番号1〜配列番号6のいずれか一つのアミノ酸配列を有するポリペプチドであってもよい。また、配列番号1〜配列番号6のいずれか一つのアミノ酸配列と70%以上、具体的には80%以上、より具体的には90%以上の相同性を有し、実質的に配列番号1〜配列番号6のいずれか一つのアミノ酸配列と同一または相応にアシル転移酵素活性を有するアミノ酸配列を有するポリペプチドであってもよい。またはこのような相同性を有する配列であり、実質的に配列番号1〜配列番号6のいずれか一つのアミノ酸配列と同一または相応にアシル転移酵素活性を有するアミノ酸配列において、一部配列が欠失、変形、置換又は付加されたアミノ酸配列であってもよく、その場合も、本願のカテゴリに含まれることは自明である。
本願で使用される用語「相同性」とは、ポリペプチドをコードする遺伝子のアミノ酸配列または塩基配列において、特定の比較領域で両配列を最大限に一致するように整列(align)させた後、配列間の塩基またはアミノ酸残基が同一である程度を意味する。相同性が十分に高い場合は、その遺伝子の発現産物は、同一または類似した活性を有し得る。前記配列同一性のパーセントは、公知となった配列比較プログラムを使用して決定することができ、一例として、BLAST(NCBI)、CLC Main Workbench(CLC bio)、MegAlignTM(DNASTAR Inc)などを挙げることができる。
本願で使用される用語「アシル転移酵素活性を有する微生物」とは、生物体内及び/または生物体外にアシル転移酵素を生産する微生物を意味する。
具体的には、本願の微生物は、前記配列番号1〜配列番号6のいずれか一つのアミノ酸配列を有するポリペプチドを含んでおり、アシル転移酵素の活性を有するところ、受容体にアシル基を伝達することができる。具体的には、本願の微生物は、L−メチオニンにアセチル基を転移する活性を有し、N−アセチル−L−メチオニンを生産することができる。本願においてN−アセチル−L−メチオニンとN−アセチルメチオニンは混用される。
また、本願の微生物は、前記配列番号1〜配列番号6のいずれか一つのアミノ酸配列を有するポリペプチドを内在的に含む微生物だけでなく、前記ポリペプチドの活性が内在的活性に比べて強化された微生物も含む。すなわち、アシル転移酵素の生産能力は、天然または人為的突然変異または種の改良により付与され、または増進させることができる。
本願で使用される用語ポリペプチド活性の「強化」とは、微生物が保有するポリペプチドの活性状態を向上させることを意味する。ポリペプチドの活性の強化は、目的とするポリペプチドの活性の強化と同様に、各ポリペプチドの活性を、天然の自然状態または当該ポリペプチドの非変異状態より強化させることができる限り、限定されない。
その例として、i)各ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドのコピー数の増加、ii)前記ポリヌクレオチドの発現が増加するような発現調節配列の変形、iii)各ポリペプチドの活性が強化されるような、染色体上の前記ポリヌクレオチド配列の変形、及びiv)それらの組み合わせからなる群から選択される方法により行うことができる。
具体的には、各ポリペプチドをコードする塩基配列を含むポリヌクレオチドを染色体に挿入する方法、前記ポリヌクレオチドをベクターシステムに導入して微生物に導入する方法、各ポリペプチドをコードする塩基配列の上流に、改良された活性を示すプロモーターを導入したり、プロモーターに変異を与えた各ポリペプチドを導入する方法、5’−UTR領域の塩基配列を変形させる方法及び各ポリペプチドをコードする塩基配列の変異体を導入する方法で行われた群から選択される方法により実行されるものであってもよいが、これらに限定されるものではない。
また、本願においてアシル転移酵素活性を有する微生物は、アシル転移酵素活性を有する限り、微生物の由来に関係なくすべて含むことができる。
一例として、エスケリチア属(Escherichia sp.)、コリネバクテリウム属(Corynebacterium sp.)、サッカロマイセス属(Saccharomyces sp.)、またはヤロウィア属(Yarrowia sp.)であってもよく、より具体的には、大腸菌(Escherichia coli)、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)またはヤロウィア・リポリティカ(Yarrowia lipolytica)であってもよいが、これらに限定されない。
また、本願において、アシル転移酵素活性を有する微生物は、ドナー及び/または受容体の細胞膜透過性を高めた微生物であってもよい。細胞膜の透過性を向上させる方法は、従来の公知となった方法を利用することができ、具体的には、微生物を凍結及び解凍させる段階を繰り返して行うことができるが、これに限定されない。
また、本願において、アシル転移酵素活性を有する微生物は、培地にアシル基のドナーの代わりに、ブドウ糖など微生物でドナーの生合成経路に関与する基質を添加してアシル基が転移された産物を生産することができる。
具体的には、本願の微生物を、アセチル補酵素Aの代わりにブドウ糖が添加された培地で培養し、N−アセチル−L−メチオニンを生産することができる。
また、本願において、アシル転移酵素活性を有する微生物は、ドナーからアシル基が伝達される受容体を生合成することができるが、これに限定されない。
具体的には本願の微生物は、アシル基の受容体であるL−メチオニン生産能を有し、L−メチオニンが添加されていない培地で培養されても、N−アセチル−L−メチオニンを生産することができる。
また、本願においてアシル転移酵素活性を有する微生物は、前記アシル転移酵素とは別に、N−アセチル−L−メチオニン生産能を増進させるために、生合成関連経路や基質排出能力に関連するメカニズムなどに対し、従来の公知となった変異がさらに導入された変異微生物であってもよい。
本願は一態様として、アシル転移酵素の活性を有する、配列番号1〜配列番号6のいずれか一つのアミノ酸配列、又はこれと90%以上の相同性を有するアミノ酸配列で表されるポリペプチドを提供する。
具体的には、前記アシル転移酵素の活性は、L−メチオニンのアセチル転移活性であってもよい。
前記ポリペプチドは、前述した通りである。
本願は一態様として、アシル転移酵素の活性を有する、配列番号1〜配列番号6のいずれか一つのアミノ酸配列、又はこれと90%以上の相同性を有するアミノ酸配列で表されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを提供する。
前記ポリペプチドは、前述した通りである。
例えば、前記ポリヌクレオチドは、配列番号7〜配列番号12のいずれか一つの塩基配列であってもよいが、これらに限定されない。また、前記ポリヌクレオチドは、遺伝暗号の縮退性(genetic code degeneracy)に起因し、同一アミノ酸配列をコードする塩基配列及びその変異体も本願に含まれる。たとえば、使用される微生物に応じて最適なコドンを有するように改変されたものであってもよい。
具体的には、前記塩基配列と70%以上、具体的には80%以上、より具体的には90%以上の相同性を有し、実質的に前記塩基配列と同一または相応にアシル転移酵素活性を有するアミノ酸配列をコードする塩基配列であってもよい。
または公知となった遺伝子配列から調製することができるプローブ、例えば、前記塩基配列の全体または一部に対する相補配列と厳しい条件下でハイブリッド化し、アシル転移酵素の活性を有するポリペプチドを暗号化する配列であってもよい。「厳しい条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的ハイブリッドが形成されない条件をいう。一例を示すと、相同性が高い遺伝子同士、例えば、80%以上、具体的には90%以上、より具体的には95%以上、さらに具体的には97%以上、特に具体的には99%以上の相同性を有する遺伝子同士がハイブリッド化し、それより相同性が低い遺伝子同士はハイブリッド化しない条件、または通常のサザンハイブリッド化の洗浄条件である60℃、1×SSC、0.1%SDS、具体的には60℃、0.1×SSC、0.1%SDS、より具体的には68℃、0.1×SSC、0.1%SDSに相当する塩濃度、温度で、1回、具体的には2回〜3回洗浄する条件を列挙することができる(Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (2001)(非特許文献2))。
前記ハイブリッド化に使用されたプローブは、塩基配列の相補配列の一部であってもよい。このようなプローブは、公知となった配列に基づいて作製されたオリゴヌクレオチドをプライマーとし、このような塩基配列を含む遺伝子断片を鋳型とするPCRにより作製することができる。例えば、プローブとしては、300bp程度の長さの遺伝子断片を使用することができる。
より具体的にはプローブとして、300bp程度の長さの遺伝子断片を使用する場合には、ハイブリッド化の洗浄条件としては、50℃、2×SSC及び0.1%SDSが列挙される。
本願で使用される遺伝子、これらがコードするポリペプチド配列及びプロモーター配列などは、公知となったデータベースから取得することができ、その例としてNCBIのGenBankなどから得ることができるが、これに限定されない。
本願は一態様として、前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクターを提供する。
本願のポリヌクレオチドを含む発現ベクターは、適切な宿主細胞で目的タンパク質を発現することができる発現ベクターであり、ポリヌクレオチド挿入物が発現されるように作動可能に連結された必須調節要素を含むポリヌクレオチド作製物をいう。前記製造された組換えベクターを宿主細胞に形質転換(transformation)または形質感染(transfection)させることにより、目的とするタンパク質を得ることになる。
本願で提供されるポリヌクレオチドを含む発現ベクターは、特に限定されないが、大腸菌由来のプラスミド(pYG601BR322、pBR325、pUC118及びpUC119)、バチルス・サブチリス(Bacillus subtilis)由来のプラスミド(pUB110及びpTP5)、酵母由来のプラスミド(YEp13、YEp24、及びYCp50)、及びアグロバクテリウム媒介形質転換に使用できるTiプラスミドを含む。
ファージDNAの具体的な例としては、λファージ(Charon4A、Charon21A、EMBL3、EMBL4、λgt10、λgt11、及びλZAP)が挙げられる。
また、レトロウイルス(retrovirus)、アデノウイルス(adenovirus)またはワクチニアウイルス(vaccinia virus)のような動物ウイルス、バキュロウイルス(baculovirus)のような昆虫ウイルス、二本鎖植物ウイルス(例えば、CaMV)、一本鎖ウイルスまたはジェミニウイルス由来のウイルスベクターも使用することができる。
なお、本発明のベクターとして、核酸発現活性化タンパク質(例えば、B42)が連結された融合プラスミド(fusion plasmid、例えば、pJG4−5)が使用されてもよい。
また、本発明において回収される目的タンパク質の精製を容易にするために、プラスミドベクターは、必要に応じて他の配列をさらに含むことができる。このような融合プラスミドにおいてはGST、GFP、His−tag、Myc−tagなどをタグ(tag)に含めることができるが、前記例により本発明の融合プラスミドが限定されるものではない。
また、前記融合タンパク質の製造において、クロマトグラフィー工程を含むことができ、前記融合タンパク質は、特に親和性クロマトグラフィーにより精製することができる。例えば、グルタチオン−S−トランスフェラーゼが融合した場合には、この酵素の基質であるグルタチオンを利用することができ、ヘキサヒスチジンが使用された場合には、Ni−NTA His−結合レジンカラム(Novagen、USA)を利用して、希望の目的タンパク質を容易に回収することができる。
本願のポリヌクレオチドをベクターに挿入するために、精製されたDNAを適当な制限酵素で切断して、適当なベクターDNAの制限部位またはクローニング部位に挿入する方法が使用されてもよい。
本願のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、ベクターに作動可能に連結されてもよい。本願のベクターは、プロモーター及び本願の核酸以外に、エンハンサー(enhancer)のようなシス要素(cis element)、スプライシング・シグナル(splicing signal)、ポリA追加シグナル(poly A addition signal)、選択マーカー(selection marker)、リボソーム結合配列(ribosome binding sequence、SD sequence)などをさらに含むことができる。
選択マーカーの例として、クロラムフェニコール抵抗核酸、アンピシリン抵抗核酸、ジヒドロ葉酸還元酵素(dihydrofolate reductase)、ネオマイシン抵抗核酸などが使用されてもよいが、前記例により作動可能なように連結される追加の構成要素が制限されるものではない。
本発明において、用語「形質転換」とは、DNAを宿主に導入してDNAが染色体の因子として、または染色体統合完成により複製可能になることであり、外部のDNAを細胞内に導入し、人為的に遺伝的な変化を起こす現象を意味する。
前記形質転換により、本願のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクターまたは前記発現ベクターの一部を宿主細胞内に導入することができるが、ここで、前記発現ベクターの一部とは、宿主細胞内に前記アシル転移酵素活性を付与することができるように、本願のポリペプチドをコードするポリヌクレオチド部分を含む発現ベクターの部分を意味する。例えば、アグロバクテリア媒介形質転換法において宿主細胞内に伝達されるTiプラスミドのT−DNAが挙げられるが、これに限定されるものではない。
本願の形質転換方法としては、任意の形質転換方法が使用されてもよく、当業界の通常の方法により容易に行うこともできる。一般的に、形質転換の方法には、CaCl沈殿法、CaCl法にDMSO(dimethyl sulfoxide)という還元物質を使用することにより、効率を高めたHanahan法、電気穿孔法(electroporation)、リン酸カルシウム沈殿法、原形質融合法、シリコンカーバイド繊維を用いた攪拌法、アグロバクテリア媒介形質転換法、PEGを用いた形質転換法、デキストラン硫酸、リポフェクタミン及び乾燥/抑制媒介された形質転換方法などがある。
本願のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含むベクターを形質転換させるための方法は、前記例に限定されず、当業界において一般的に使用される形質転換または形質感染方法を制限なく使用することができる。
本願において形質転換体の製造に使用することができる宿主細胞の種類は、本願のポリヌクレオチドを発現させる限り、特に限定されない。本発明に使用することができる宿主の特定の例としては、大腸菌(E. coli)のようなエスケリチア(Escherichia)属細菌;バチルス・サブチリス(Bacillus subtilis)のようなバチルス(Bacillus)属細菌;シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)のようなシュードモナス(Pseudomonas)属細菌;サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、シゾサッカロマイセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)のような酵母;動物細胞、植物細胞、及び昆虫細胞がある。
本発明に使用することができる大腸菌菌株の具体的な例としては、CL41(DE3)、BL21、またはHB101が、バチルス・サブチリス菌株の具体的な例としては、WB700またはLKS87がある。
本願のポリヌクレオチドを含む発現ベクターが導入された形質転換体は、形質転換細胞または生物の形態であってもよい。
本願においてプロモーターとしては、本願のポリヌクレオチドを宿主で発現させる限り、いかなるプロモーターも使用することができる。例えば、trpプロモーター、lacプロモーター、PLプロモーター、またはPRプロモーターのような大腸菌またはファージ由来プロモーター;T7プロモーターのような大腸菌感染ファージ由来プロモーター、CaMV35S、MASまたはヒストンプロモーター、cj7プロモーター(韓国公開公報第10−2004−0107215号(特許文献2))が使用されてもよい。また、tacプロモーターのような人工的に変形されたプロモーターも使用することができる。
本願は一態様として、(i)本願の微生物またはその培養物;(ii)本願のポリペプチド;またはこれらの組み合わせを用いて、L−メチオニンをアセチル化する段階を含む、N−アセチル−L−メチオニンの製造方法を提供する。
具体的には、前記製造方法は、(i)本願の微生物またはその培養物;(ii)本願のポリペプチド;またはこれらの組み合わせを用いてL−メチオニンをアセチル化する段階;及び前記アセチル化されたL−メチオニンである、N−アセチル−L−メチオニンを回収する段階を含むことができる。
本願において「培養」とは、前記微生物を適当に調節された環境条件で生育させることを意味する。本願の培養過程は、当業界において公知となっている適当な培地と培養条件に応じて行うことができる。このような培養過程は選択された菌株に応じて、当業者が容易に調整して使用することができる。前記方法において、前記微生物を培養する段階は、特にこれに限定されないが、公知となった回分式培養方法、連続式培養方法、流加式培養方法などにより行うことができる。本願の微生物の培養に使用される培地及びその他の培養条件は、通常の微生物の培養に使用される培地であれば、特別な制限なくいずれも使用することができるが、具体的には本願の微生物を、適切な炭素源、窒素源、リン源、無機化合物、アミノ酸及び/またはビタミンなどを含有した通常の培地内で好気性条件下で温度、pHなどを調節しながら培養することができる。
本願において、前記炭素源としては、グルコース、フルクトース、スクロース、マルトース、マンニトール、ソルビトールなどのような炭水化物;糖アルコール、グリセロール、ピルビン酸、乳酸、クエン酸などのようなアルコール、有機酸;グルタミン酸、メチオニン、リジンなどのようなアミノ酸などが含まれるが、これらに限定されない。また、澱粉加水分解物、糖蜜、ブラックストラップ糖蜜、米糠、キャッサバ、バガス及びトウモロコシ浸漬液のような天然の有機栄養源を使用することができ、具体的には、グルコース及び殺菌された前処理糖蜜(すなわち、還元糖に転換された糖蜜)などのような炭水化物を使用することができ、その他の適正量の炭素源を制限なく多様に利用することができる。これらの炭素源は、単独で使用したり、2種以上を組み合わせて使用することができる。
前記窒素源としては、アンモニア、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、硝酸アンモニウムなどのような無機窒素源;グルタミン酸、メチオニン、グルタミンなどのようなアミノ酸、ペプトン、NZ−アミン、肉エキス、酵母エキス、麦芽エキス、トウモロコシ浸漬液、カゼイン加水分解物、魚類またはその分解生成物、脱脂大豆ケーキまたはその分解生成物などの有機窒素源を使用することができる。これらの窒素源は、単独で使用したり、2種以上を組み合わせて使用することができるが、これらに限定されない。
前記リン源としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、またはこれに対応するナトリウム含有塩などが含まれてもよい。
無機化合物としては、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化鉄、硫酸マグネシウム、硫酸鉄、硫酸マンガン、炭酸カルシウムなどが使用されてもよく、それ以外にアミノ酸、ビタミン、及び/または適切な前駆体などが含まれてもよいが、これらに限定されない。
これら培地または前駆体は、培養物に回分式または連続式で添加することができるが、これに限定されない。
本願においては、微生物の培養中に水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、アンモニア、リン酸、硫酸などの化合物を培養物に適切な方法で添加し、培養物のpHを調整することができる。
また、培養中に脂肪酸ポリグリコールエステルのような消泡剤を使用して気泡生成を抑制することができる。
また、培養物の好気状態を維持するために、培養物内に酸素または酸素含有気体を注入したり、嫌気及び微好気状態を維持するために気体の注入なしに、あるいは窒素、水素または二酸化炭素ガスを注入することができる。
培養物の温度は、本願の微生物によって異なり、具体的には20℃〜50℃、より具体的には25℃〜40℃であってもよいが、これらに限定されない。培養期間は、所望の有用物質の生成量が得られるまで継続されてもよく、具体的には10時間〜100時間であってもよいが、これに限定されない。
また、本願において、用語「培養物」とは、本願の微生物を培養した後に得られた産物を意味する。前記培養物は、微生物を含む形態、及び前記微生物を含む培養液から遠心分離などで微生物を除去した形態をすべて含む概念である。
また、本願において、L−メチオニンは、本願の微生物が生産するか、または培地に添加されたものであってもよい。
また、本願において、N−アセチル−L−メチオニンを回収する段階では、本願の微生物の培養方法、例えば、回分式、連続式または流加式培養方法などにより、当該技術分野において公知となった適切な方法を用いて、培養液から目的とするN−アセチル−L−メチオニンを回収することができる。例えば、遠心分離、ろ過、陰イオン交換クロマトグラフィー、結晶化及びHPLCなどが使用されてもよく、また、当該分野において公知となった適切な方法を組み合わせて使用することができる。
前記回収段階は、分離工程及び/または精製工程を含むことができる。
本願は一態様として、(i)本願の微生物またはその培養物;(ii)本願のポリペプチド;またはこれらの組み合わせを有効成分として含む、L−メチオニンからのN−アセチル−L−メチオニンの製造用の組成物を提供する。前記微生物、培養物、ポリペプチド及びN−アセチル−L−メチオニンは前述した通りである。
以下、本願を下記の実施例により詳しく説明する。ただし、下記実施例は、本願を例示するためのものに過ぎず、下記実施例により、本願の範囲が制限されるものではない。
実施例1.N−アセチルメチオニン生産新規酵素の選別
実施例1−1.N−アセチルL−メチオニン生産微生物の選別
N−アセチル−L−メチオニン生産能を有する微生物として、ランダムに選別された6種の微生物培養液(シュードモナス・プチダ、バチルス・サブチリス、エンテロバクターsp.638、シュードビブリオsp.FO−BEG1、ヤロウィア・リポリティカPO1f(ATCC MYA−2613(商標))、コリネバクテリウム・グルタミカムATCC 13032)からの生成物である、N−アセチルメチオニンスポット(spot)を確認した。
具体的には、シュードモナス・プチダ、バチルス・サブチリス、エンテロバクターsp.638、ヤロウィア・リポリティカPO1fの場合、YPD(1%yeast extract、2%bacto−peptone、2%glucose)液体培地3mlを含有する14mlの使い捨て培養チューブに接種し、30℃、200rpmの条件で24時間振とう培養して種培養液を確保した。メチオニン0.5%(5g/L)を含むYPD液体培地24mlを含有する250mlのコーナーバッフルフラスコに前記種培養液1mlを接種し、30℃、200rpmで24時間振とう培養した。
また、シュードビブリオsp.FO−BEG1の場合、BACTO Marine broth(Difco 2216)液体培地3mlを含有する14mlの使い捨て培養チューブに接種し、28℃、200rpmの条件で24時間振とう培養して種培養液を確保した。メチオニン0.5%(5g/L)を含むBACTO Marine broth液体培地24mlを含有する250mlのコーナーバッフルフラスコに前記種培養液1mlを接種し、28℃、200rpmで24時間振とう培養した。
また、コリネバクテリウム・グルタミカムATCC 13032の場合、専用の複合液体培地(成分は下記表示)3mlを含有する14mlの使い捨て培養チューブに接種し、30℃、200rpmの条件で24時間振とう培養して種培養液を確保した。メチオニン0.5%(5g/L)を含む複合液体培地24mlを含有する250mlのコーナーバッフルフラスコに前記種培養液1mlを接種し、37℃、200rpmで24時間振とう培養した。
<複合液体培地>
ブドウ糖20g、ペプトン10g、酵母エキス5g、尿素1.5g、KHPO 4g、KHPO 8g、MgSO7HO 0.5g、ビオチン100μg、チアミンHCl1000μg、カルシウム−パントテン酸2000μg、ニコチンアミド2000μg、カナマイシン25mg(蒸留水1リットル基準)
培養を終了した後、50℃のオーブンで一晩静置して培養液を濃縮し、濃縮された培養液1μlを、薄層クロマトグラフィーを用いて分析した。対照群として10mMのN−アセチル−L−メチオニン試薬(Sigma Aldrich 01310)の1μlを使用した。前記6種の微生物の培養液濃縮液で対照群と同じスポットを確認した。
前記結果から、N−アセチル−L−メチオニン生産能を有する6種の微生物は、L−メチオニンを基質とするアシル転移酵素を有すると予測された。
実施例1−2.新規アシル転移酵素配列の確認
実施例1−1で選別された微生物6種のメチオニンアシル転移酵素を選別した。選別されたタンパク質は、既存のメチオニンアシル転移酵素として公知となったYncAのアミノ酸配列に基づいて、前記微生物の種にデータベースを制限し、それぞれ異種相同性検索を行った。その結果、検出された6種の酵素は、すべてYncAアミノ酸配列との相同性が低い方であり、最も高いエンテロバクターsp.638由来のアシル転移酵素において、配列の相同性が82%であった。各酵素のYncAとの相同性を表1に記載した。
かかる結果は、前記6種のポリペプチドは、従来のアシル転移酵素との相同性が低い、新規なアシル転移酵素活性を有するポリペプチドであり、これを含む微生物も、従来知られていない新規なアシル転移酵素活性を有する微生物であることを示唆するものである。
Figure 0006959978
実施例2.新規なアシル転移酵素を用いたin vitro酵素転換方法によるN−アセチルメチオニンの生産
実施例2−1.新規アシル転移酵素遺伝子導入大腸菌の製作
シュードモナス由来、バチルス由来、エンテロバクター由来、シュードビブリオ由来の新規アシル転移酵素遺伝子(配列番号7、8、9、10)は、各酵素のアミノ酸配列(配列番号1、2、3、4)に基づいて大腸菌に最適化されたコドンとして合成された。
ヤロウィア由来の新規アシル転移酵素遺伝子を獲得するために、ヤロウィア・リポリティカPO1f(ATCC MYA−2613(商標))のgDNAを抽出した。前記gDNAを鋳型とし、プライマー1と2を用いた連鎖重合反応を実施して、目的とするサイズの遺伝子(配列番号11)及びアミノ酸配列(配列番号5)を得た。
コリネバクテリウム由来の新規アシル転移酵素遺伝子を獲得するために、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)ATCC 13032を固体培地に画線で塗抹した後、一晩培養してコロニーを得た。一つのコロニーを鋳型とし、プライマー3と4を用いたPCR(連鎖重合反応)法を行い、0.5Kb程度の大きさの遺伝子(配列番号12)及びアミノ酸配列(配列番号6)を得た。このとき、PCR法は、94℃で5分間変性後、94℃/30秒の変性、56℃/30秒のアニーリング、72℃/1分重合を30回繰り返した後、72℃で7分間重合反応させて実施した。
前記6種のDNAを制限酵素NdeI、XbaIで処理した後、同じ制限酵素で処理されたpUCtkベクターにライゲーションした。前記製作された組換えプラスミドを大腸菌DH5αに42℃、90秒熱衝撃を加えて形質転換した後、これをカナマイシン含有LB固体培地に塗抹して37℃で一晩培養した。前記培養で得られたコロニー一つをカナマイシン含有LB液体培地3mlに接種して一晩培養した後、プラスミドミニプレップキット(Bioneer、Korea)を利用して組換えプラスミドを回収した。回収した組換えプラスミドの配列情報をシーケンス(Macrogen、Korea)を通じて確認し、それぞれpUCtk−ppmat、pUCtk−bsmat、pUCtk−entmat、pUCtk−pvmat、pUCtk−ylmat、pUCtk−cgmatと命名した。
前記組換えプラスミドを大腸菌BL21(DE3)に熱衝撃法を用いて導入し、カナマイシン含有LB固体培地に塗抹した後、生き残ったコロニーを形質転換体として選択した。選択された形質転換体を、それぞれBL21(DE3)/pUCtk−ppmat(または、E. coli CC03-9001)、BL21(DE3)/pUCtk−bsmat(または、E. coli CC03-9002)、BL21(DE3)/pUCtk−entmat(または、E. coli CC03-9003)、BL21(DE3)/pUCtk−pvmat(または、E. coli CC03-9004)、BL21(DE3)/pUCtk−ylmat(または、E. coli CC03-9005)、BL21(DE3)/pUCtk−cgmat(または、E. coli CC03-9006)と命名した。また、前記形質転換体を、ブダペスト条約の下で2016年7月15日付で韓国微生物保存センター(Korean Culture Center of Microorganisms、KCCM)に寄託し、前記記載の順に応じてそれぞれ寄託番号KCCM11863P、KCCM11864P、KCCM11865P、KCCM11866P、KCCM11867P、KCCM11868Pが与えられた。
選択された形質転換大腸菌のN−アセチルメチオニン生産能力を事前調査するために、コロニー一つをカナマイシン25mg/L、ブドウ糖0.2%(w/v)を含有するLB液体培地3mlに接種し、37℃で5時間培養後、メチオニンを2%(w/v)になるように添加して3時間さらに培養した。前記培養液1μlを使用して、薄層クロマトグラフィー(TLC)による分析により、N−アセチルメチオニンを生産するかどうかを事前に調査した。前記培養液の全部でN−アセチルメチオニンと推定されるスポットが発見され、スポットの濃さは、BL21(DE3)/pUCtk−ppmat、BL21(DE3)/pUCtk−entmat、BL21(DE3)/pUCtk−bsmat、BL21(DE3)/pUCtk−cgmat、BL21(DE3)/pUCtk−pvmat、BL21(DE3)/pUCtk−ylmatの順であった。
Figure 0006959978
Figure 0006959978
実施例2−2.新規アシル転移酵素を用いたN−アセチルメチオニン生産能の確認
前記実施例2−1で作製した形質転換大腸菌のコロニー一つをカナマイシン25mg/L、ブドウ糖0.2%(w/v)を含有するLB液体培地3mlに接種し、37℃で8時間培養した後、同じ培地50mlに接種して一晩培養した。前記培養液を遠心分離してペレットを得、pH7.0の50mMリン酸バッファー5mlに懸濁した後、sonicationを利用して細胞を破砕した。細胞debrisは14,000rpmで30分間遠心分離して除去し、上澄み液を得た。新規アシル転移酵素のサイズがすべて19kDa付近であることを勘案し、Amicon Ultra(Milipore、Ireland)30−kDa cut−off membraneを通過した濾過液を、10−kDa cut−off membraneに通してフィルタの上に残った濃縮液を得た。前記濃縮液をQ sepharoseが充填されたHiTrap Q FFカラム(GE、USA)に充填し、NaCl濃度gradient(80、100、150、200、300、500mMの順)を利用して、新規アシル転移酵素を純粋に分離した。希釈した酵素を、Amicon Ultra 10−kDa cut−off membraneに通して再濃縮した。新規アシル転移酵素の過発現程度と精製程度は、SDS−PAGEにより確認した。
前記精製された新規アシル転移酵素の活性度を分析するために、20mMのアセチル補酵素A、20mMメチオニンを含有するpH7.0の50mMリン酸バッファーに、酵素濃縮液を入れて37℃で10分間反応させた後、生成されたN−アセチルメチオニンの量をHPLC(Shimadzu、system controller CBM-20A、及びその他のアクセサリー)を用いて測定した。また、前記精製された新規アシル転移酵素の濃度をBradford分析法により測定した後、生成されたN−アセチルメチオニン値を酵素の濃度で除して酵素の比活性を比較した(表3)。
精製された新規アシル転移酵素中、シュードモナス・プチダ由来の酵素が3.8U/mgと最も高い比活性を示したが、これは、文献上のYncAの比活性が0.745U/mgであることと比較すると(US 8143031 B2(特許文献1)、Table 3)、5倍も高い活性である。その他、バチルス・サブチリス由来の酵素とエンテロバクターsp.638由来の酵素は、それぞれ1.6U/mg、1.7U/mgの比活性を示し、これもYncA比2倍以上の活性である。シュードビブリオsp.FO−BEG1、ヤロウィア・リポリティカ、コリネバクテリウム・グルタミカム由来の新規アシル転移酵素の比活性は、1U/mg未満と低かったが、SDS−PAGE上の発現量が少なくなく、宿主内における発現量の程度に応じて、形質転換体のN−アセチルメチオニン生産能の向上を期待することができる(表3)。
Figure 0006959978
実施例3.シュードモナス・プチダ由来の新規アシル転移酵素を用いたN−アセチルメチオニンの転換反応
実施例3−1.シュードモナス・プチダ由来の精製された新規アシル転移酵素を用いたN−アセチルメチオニンの転換反応
前記実施例2において、比活性が最も高かったシュードモナス・プチダの精製酵素1mgを用いて、メチオニン転換反応を行った。反応液として、20mMのメチオニンと20mMのアセチル補酵素Aを含有するpH7.0の50mMのリン酸バッファー3mlを使用した。37℃、150rpmの条件で3時間反応後、反応液をHPLC(SHIMADZU、SYSTEM CONTROLLER CBM-20A、及びその他のアクセサリー)で分析したとき、3.1g/LのN−アセチルメチオニンの生成を確認することができた。これは、反応液中のメチオニンとアセチル補酵素Aを75%以上転換した値である。
実施例3−2.シュードモナス・プチダ由来のアシル転移酵素を導入した細胞の細胞膜透過性の増加によるN−アセチルメチオニンの転換反応
実施例2で製造されたシュードモナス・プチダ由来の新規アシル転移酵素遺伝子を導入して作成された形質転換大腸菌BL21(DE3)/pUCtk−ppmatのコロニー一つを、カナマイシン25mg/L、ブドウ糖1%(w/v)を含有するLB液体培地3mlに接種し、37℃で8時間培養した後、培養液500μlをカナマイシン25mg/L、ブドウ糖0.2%(w/v)を含有するLB液体培地50mlに接種して一晩培養した。培養液から遠心分離を用いて細胞ペレットを得、零下20℃の冷凍庫で冷凍した。完全に凍結した細胞ペレットを室温で再び溶かし、冷凍する過程を3回繰り返して細胞膜に高透過性を付加した。pH7.0の50mMリン酸バッファーを加え、合計体積が5mlになるように再懸濁して培養液を濃縮した。
15ml試験管にメチオニン2%(w/v)を含有する50mMリン酸バッファー(pH7.0)1.8ml;メチオニン2%(w/v)、アセチル補酵素A20mMを含有する50mMリン酸バッファー(pH7.0)1.8ml;及びメチオニン2%(w/v)、ブドウ糖2%(w/v)を含有する50mMリン酸バッファー(pH7.0)1.8mlをそれぞれ入れ、前記過程を経て得られた細胞膜透過性が増加した酵素菌200μLずつを混合し、それぞれ合計2mlになるように調製した後、37℃、150rpmで10時間反応させた。前記反応液にブドウ糖を添加する目的は、反応過程で不足し得るアセチル補酵素Aの生成量を増加させるためのもので、大腸菌の生存のためのものではない。反応液をHPLC(SHIMADZU、SYSTEM CONTROLLER CBM-20A、及びその他のアクセサリー)で分析した結果を表4に記載した。
発酵のときからアセチル補酵素Aを添加したとき、添加していないときよりモル転換率が増加する結果を示した。また、アセチル補酵素Aの代わりに、ブドウ糖のみを添加してもモル転換率が増加していることから見て、ブドウ糖の添加により、アセチル補酵素Aの増加分が生成されると推定された。高透過性膜を有する菌株を用いた結果、N−アセチルメチオニンの高濃度生産が可能になり、アセチル補酵素Aの代わりに、ブドウ糖のみを培地に添加しても、N−アセチルメチオニンが高濃度で生産された。
Figure 0006959978
実施例4.新規アシル転移酵素を導入した形質転換体の発酵によるN−アセチル−L−メチオニン生産
実施例4−1.新規アシル転移酵素を導入した大腸菌によるN−アセチル−L−メチオニン生産
実施例2で作製した形質転換体6種の各コロニー一つを、カナマイシン25mg/L、ブドウ糖1%(w/v)を含有するLB液体培地3mlに接種し、37℃で8時間培養した後、培養液500μlをカナマイシン25mg/L、ブドウ糖0.2%(w/v)、メチオニン2%(w/v)を含有するLB液体培地50mlに接種して、一晩培養した。その時、対照群としてpUCtk空ベクターをBL21(DE3)に形質転換して使用した。培養液内の細胞を遠心分離で除去し、HPLC(SHIMADZU、SYSTEM CONTROLLER CBM-20A、及びその他のアクセサリー)を用いて、生成されたN−アセチルメチオニンを分析した。
BL21(DE3)/pUCtk−ppmatの場合、最も高い3.03g/Lの濃度でN−アセチルメチオニンを生産し、BL21(DE3)/pUCtk−entmatが2.23g/Lで2番目に高いN−アセチルメチオニン濃度を示した。空ベクターの場合も微量のN−アセチルメチオニンが検出されたが、これは、大腸菌が保有しているYncA酵素の役割によると推定される(表5)。
Figure 0006959978
実施例4−2.新規アシル転移酵素を導入したコリネバクテリウムによるN−アセチル−L−メチオニンの生産
4−2−1.コリネバクテリウム属微生物導入用アシル転移酵素過発現ベクターの製作
前記実施例1で確認された新規アシル転移酵素(配列番号1、2、3、4、5、6)のN−アセチル−L−メチオニン生産効果をコリネバクテリウム属微生物で確認するために、当該遺伝子を過発現するためのベクターを作製した。塩基配列7、8、9、10、11、12に基づいて5’末端にEcoRV制限酵素部位を挿入したプライマーと、3’末端にPstI部位を挿入したプライマーを合成した。
塩基配列7に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−ppmatを鋳型とし、プライマー5と6を用いたPCR法により重合された。塩基配列8に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−bsmatを鋳型とし、プライマー7と8を用いたPCR法により重合された。塩基配列9に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−entmatを鋳型とし、プライマー9と10を用いたPCR法により重合された。塩基配列10に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−pvmatを鋳型とし、プライマー11と12を用いたPCR法により重合された。塩基配列11に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−ylmatを鋳型とし、プライマー13と14を用いたPCR法により重合された。塩基配列12に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−cgmatを鋳型とし、プライマー15と16を用いたPCR法により重合された。
アシル転移酵素のプロモーターとしては、cj7プロモーター(韓国公開公報第10−2004−0107215号(特許文献2))を使用した。プロモーターcj7 DNA断片を取得するために、5’末端にKpnI制限酵素を挿入したプライマーと、3’末端にEcoRV部位を挿入したプライマーを合成し、p117−cj1−gfpを鋳型としたPCR法によりcj7プロモーターを増幅した(韓国公開特許第10−2004−0107215号(特許文献2))。このとき、PCR法は、94℃で5分間変性後、94℃/30秒の変性、56℃/30秒のアニーリング、72℃/1分重合を30回繰り返した後、72℃で7分間重合反応させて実施した。
増幅された6種のアシル転移酵素ポリヌクレオチドを制限酵素PstIで処理してDNA切片を獲得し、プロモーターcj7ポリヌクレオチドは、KpnIとEcoRVで処理してDNA切片を獲得した。6つのDNA切片を獲得した後、エスケリチアとコリネバクテリウムのシャトルベクターであるpECCG117ベクターのKpnI、PstI部位に連結し、大腸菌DH5αに形質転換し、カナマイシン(25mg/L)を含むLB固体培地に塗抹した。PCRにより、遺伝子が挿入されたベクターで形質転換されたコロニーを選別した後、通常、公知となったプラスミド抽出法を利用してプラスミドを獲得し、それぞれpECCG117−Pcj7−ppmat、pECCG117−Pcj7−bsmat、pECCG117−Pcj7−entmat、pECCG117−Pcj7−pvmat、pECCG117−Pcj7−ylmat、pECCG117−Pcj7−cgmatと命名した。
4−2−2.新規アシル転移酵素過発現ベクターの導入菌株製作及びN−アセチル−L−メチオニン生産能の確認
前記実施例4−2−1で製造したベクターpECCG117−Pcj7−ppmat、pECCG117−Pcj7−bsmat、pECCG117−Pcj7−entmat、pECCG117−Pcj7−pvmat、pECCG117−Pcj7−ylmat、pECCG117−Pcj7−cgmatと実験対照群のpECCG117ベクターを、それぞれ電気パルス法を用いてコリネバクテリウム・グルタミカムATCC13032に導入した後、カナマイシン(25mg/L)を含む複合平板培地に塗抹し、30℃で24時間培養してコロニーを獲得した。獲得した菌株は、13032/pECCG117−Pcj7−ppmat、13032/pECCG117−Pcj7−bsmat、13032/pECCG117−Pcj7−entmat、13032/pECCG117−Pcj7−pvmat、13032/pECCG117−Pcj7−ylmat、13032/pECCG117−Pcj7−cgmat、13032/pECCG117と命名した。
形質転換体のN−アセチルメチオニン生産能を確認するために、カナマイシン(25mg/L)を含む複合液体培地3mlを含有する14mlの使い捨て培養チューブに前記菌株を接種し、30℃、200rpmの条件で24時間振とう培養して種培養液を確保した。カナマイシン(25mg/L)とメチオニン2%(20g/L)を含む複合液体培地24mlを含有する250mlコーナーバッフルフラスコに前記種培養液1mlを接種し、37℃、200rpmで24時間振とう培養した。培養を終了した後、HPLC(SHIMADZU、SYSTEM CONTROLLER CBM-20A、及びその他のアクセサリー)を利用してN−アセチルメチオニン濃度を分析した(表6)。
対照群として製作した形質転換体13032/pECCG117の場合、1.07g/LのN−アセチルメチオニンが生産されたが、これは、親菌株であるコリネバクテリウム・グルタミカムが保有するアシル転移酵素の能力によると見られ、6種の新規アシル転移酵素を過発現させた結果、元来の能力よりもさらに多くのN−アセチルメチオニンが生産されることを確認することができた。
<複合平板培地>
ブドウ糖20g、(NHSO 50g、ペプトン10g、酵母エキス5g、尿素1.5g、KHPO 5g、KHPO 10g、MgSO・7HO 0.5g、ビオチン100μg、チアミン塩酸塩1000μg、カルシウム−パントテン酸2000μg、ニコチン酸アミド2000μg、寒天20g、カナマイシン25mg(蒸留水1L基準)
<複合液体培地>
ブドウ糖20g、ペプトン10g、酵母エキス5g、尿素1.5g、KHPO 4g、KHPO 8g、MgSO・7HO 0.5g、ビオチン100μg、チアミンHCl1000μg、カルシウム−パントテン酸2000μg、ニコチン酸アミド2000μg、カナマイシン25mg(蒸留水1L基準)
Figure 0006959978
実施例4−3.新規アシル転移酵素が導入されたサッカロマイセスによるN−アセチル−L−メチオニン生産
4−3−1.サッカロマイセス用アシル転移酵素過発現ベクターの製作
前記実施例1にて確認された新規アシル転移酵素(配列番号1、2、3、4、5、6)のN−アセチル−L−メチオニン生産効果をサッカロマイセスで確認するために、その遺伝子を過発現するためのベクターを製作した。塩基配列7、8、9、10、11、12に基づいて5’末端にSpeI制限酵素部位を挿入したプライマーと、3’末端にXhoI部位を挿入したプライマーを合成した。
塩基配列7に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−ppmatを鋳型とし、プライマー17と18を用いたPCR法により重合された。塩基配列8に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−bsmatを鋳型とし、プライマー19と20を用いたPCR法により重合された。塩基配列9に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−entmatを鋳型とし、プライマー21と22を用いたPCR法により重合された。塩基配列10に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−pvmatを鋳型とし、プライマー23と24を用いたPCR法により重合された。塩基配列11に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−ylmatを鋳型とし、プライマー25と26を用いたPCR法により重合された。塩基配列12に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−cgmatを鋳型とし、プライマー27と28を用いたPCR法により重合された。このとき、PCR法は、94℃で5分間変性後、94℃/30秒の変性、56℃/30秒のアニーリング、72℃/1分重合を30回繰り返した後、72℃で7分間重合反応させて実施した。
増幅された6種のアシル転移酵素ポリヌクレオチドを、制限酵素SpeIとXhoIで処理してDNA切片を獲得した。6つのDNA切片を獲得した後、エスケリチアとサッカロマイセスシャトルベクターであるp414ADHのSpeI、XhoI部位に連結し、大腸菌DH5αに形質転換し、アンピシリン(100mg/L)を含むLB固体培地に塗抹した。PCRにより、遺伝子が挿入されたベクターで形質転換されたコロニーを選別した後、プラスミドミニプレップキット(Bioneer、Korea)を利用してプラスミドを獲得し、それぞれp414ADH−ppmat、p414ADH−bsmat、p414ADH−entmat、p414ADH−pvmat、p414ADH−ylmat、p414ADH−cgmatと命名した。
4−3−2.アシル転移酵素過発現ベクターを導入した菌株の製作及びN−アセチル−L−メチオニン生産能の確認
前記実施例4−3−1で製造したベクターp414ADH−ppmat、p414ADH−bsmat、p414ADH−entmat、p414ADH−pvmat、p414ADH−ylmat、p414ADH−cgmatと実験対照群のp414ADHベクターそれぞれを、EUROSCARFから分譲を受けた野生型酵母中、代表的なサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)CEN.PK2−1D(韓国登録特許第10−1577134(特許文献3))に、酵母形質転換法を用いて導入した。サッカロマイセス・セレビシエ CEN.PK2−1Dに導入した後、YPD(1%yeast extract、2%bacto−peptone、2%glucose)平板培地に塗抹して、30℃で24時間培養してコロニーを獲得した。獲得した菌株は、ScCEN/p414ADH−ppmat、ScCEN/p414ADH−bsmat、ScCEN/p414ADH−entmat、ScCEN/p414ADH−pvmat、ScCEN/p414ADH−ylmat、ScCEN/p414ADH−cgmat、ScCEN/p414ADHと命名した。
形質転換体のN−アセチルメチオニン生産能を確認するために、アンピシリン(100mg/L)を含むYPD液体培地3mlを含有する14mlの使い捨て培養チューブに前記菌株を接種し、30℃、200rpmの条件で24時間振とう培養して種培養液を確保した。メチオニン0.5%(5g/L)を含むYPD液体培地24mlを含有する250mlコーナーバッフルフラスコに前記種培養液1mlを接種し、30℃、200rpmで24時間振とう培養した。培養を終了した後、HPLC(SHIMADZU、SYSTEM CONTROLLER CBM-20A、及びその他のアクセサリー)を利用して、N−アセチル−L−メチオニン濃度を分析した(表7)。
形質転換体ScCEN/p414ADHについて示されるように、サッカロマイセス・セレビシエは自主的にN−アセチルメチオニンを生産していないと認められるが、6種の新規アシル転移酵素が過発現された菌株の場合、N−アセチルメチオニン生産能を有することが確認された。
Figure 0006959978
実施例4−4.新規アシル転移酵素が導入されたヤロウィアによるN−アセチル−L−メチオニンの生産
実施例4−4−1.ヤロウィア用アシル転移酵素過発現ベクターの製作
前記実施例1にて確認された新規アシル転移酵素(配列番号1、2、3、4、5、6)のN−アセチル−L−メチオニン生産効果をヤロウィアで確認するために、それらの遺伝子を過発現するためのベクターを製作した。塩基配列7、8、9、10、11、12に基づいて5’末端と3’末端にKpnI制限酵素部位を挿入したプライマーを合成した。
塩基配列7に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−ppmatを鋳型とし、プライマー29と30を用いたPCR法により重合された。塩基配列8に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−bsmatを鋳型とし、プライマー31と32を用いたPCR法により重合された。塩基配列9に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−entmatを鋳型とし、プライマー33と34を用いたPCR法により重合された。塩基配列10に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−pvmatを鋳型とし、プライマー35と36を用いたPCR法により重合された。塩基配列11に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−ylmatを鋳型とし、プライマー37と38を用いたPCR法により重合された。塩基配列12に基づく遺伝子は、前記実施例1のベクターpUCtk−cgmatを鋳型とし、プライマー39と40を用いたPCR法により重合された。このとき、PCR法は、94℃で5分間変性後、94℃/30秒の変性、56℃/30秒のアニーリング、72℃/1分重合を30回繰り返した後、72℃で7分間重合反応させて実施した。
増幅された6種のアシル転移酵素ポリヌクレオチドを、制限酵素KpnIで処理してDNA切片を獲得した。6つのDNA切片を獲得した後、エスケリチアとヤロウィアシャトルベクターpIMR53_AUX(FEMS Microbiology Letters, Volume 199, Issue 1, pages 97-102, May 2001(非特許文献3))のKpnI部位に連結して大腸菌DH5αに形質転換し、アンピシリン(100mg/L)を含むLB固体培地に塗抹した。PCR法により、遺伝子が挿入されたベクターで形質転換されたコロニーを選別した後、プラスミドミニプレップキット(Bioneer、Korea)を利用してプラスミドを獲得し、それぞれpIMR53U−ppmat、pIMR53U−bsmat、pIMR53U−entmat、pIMR53U−pvmat、pIMR53U−ylmat、pIMR53U−cgmatと命名した。
4−4−2.アシル転移酵素過発現ベクターを導入した菌株の製作及びN−アセチル−L−メチオニン生産能の確認
前記実施例4−4−1で製造したベクターpIMR53U−ppmat、pIMR53U−bsmat、pIMR53U−entmat、pIMR53U−pvmat、pIMR53U−ylmat、pIMR53U−cgmatと、実験対照群のpIMR53_AUXベクターのそれぞれを、米国生物資源センター(American type Culture Collection)から購入したヤロウィア・リポリティカPO1f(ATCC MYA−2613(商標))に、酵母形質転換法を用いて導入した。ヤロウィア・リポリティカPO1fに導入した後、YPD(1%yeast extract、2%bacto−peptone、2%glucose)平板培地に塗抹して、30℃で24時間培養してコロニーを獲得した。獲得した菌株は、Yl/pIMR53U−ppmat、Yl/pIMR53U−bsmat、Yl/pIMR53U−entmat、Yl/pIMR53U−pvmat、Yl/pIMR53U−ylmat、Yl/pIMR53U−cgmat、Yl/pIMR53Uと命名した。
形質転換体のN−アセチルメチオニン生産能を確認するために、YPD液体培地3mlを含有する14ml使い捨て培養チューブに前記菌株を接種し、30℃、200rpmの条件で24時間振とう培養して種培養液を確保した。メチオニン0.5%(5g/L)を含むYPDm液体培地(ブドウ糖10g、NaHPO 3.28g、NaHPO 3.22g、yeast extract 2g、Proteose−peptone 50g/1L基準)24mlを含有する250mlコーナーバッフルフラスコに前記種培養液1mlを接種し、30℃、200rpmで24時間振とう培養した。培養を終了した後、HPLC(SHIMADZU、SYSTEM CONTROLLER CBM-20A、及びその他のアクセサリー)を利用して、N−アセチル−L−メチオニン濃度を分析した(表8)。
ヤロウィア・リポリティカの野生型が保有するアシル転移酵素の効果により、形質転換体Yl/pIMR53UもN−アセチルメチオニンを生産したようであるが、6種の新規アシル転移酵素が過発現された菌株の場合、より良いN−アセチルメチオニンの生産を確認することができた。
Figure 0006959978
前記のような結果は、本発明で新たに開発されたアシル転移酵素及びこれを含む微生物が、既知のアシル転移酵素であるYncAよりも、N−アセチル−L−メチオニンの生産能に優れることを示唆している。
以上の説明から、本発明が属する技術分野の当業者であれば、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施できることを理解できるであろう。これに関連し、以上で記述した実施例はあくまで例示的なものであり、限定的なものでないことを理解すべきである。
本発明の範囲は前記詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその等価概念から導かれるあらゆる変更または変形された形態が、本発明の範囲に含まれるものと解釈すべきである。
Figure 0006959978
Figure 0006959978
Figure 0006959978
Figure 0006959978
Figure 0006959978
Figure 0006959978

Claims (8)

  1. N−アセチル−L−メチオニンを製造するための微生物の使用であって、前記微生物はアセチル転移活性を有するポリペプチドを含み、かつ、前記ポリペプチドは、配列番号1のアミノ酸配列又はこれと95%以上の同一性を有するアミノ酸配列で表される、微生物の使用。
  2. 前記微生物は、エスケリチア属(Escherichia sp.)、コリネバクテリウム属(Corynebacterium sp.)、サッカロマイセス属(Saccharomyces sp.)及びヤロウィア属(Yarrowia sp.)からなる群から選択される、請求項に記載の微生物の使用。
  3. L−メチオニンへのアセチル転移活性を有する、N−アセチル−L−メチオニンを調製するためのポリペプチドの使用であって、前記ポリペプチドは、配列番号1のアミノ酸配列又はこれと95%以上の同一性を有するアミノ酸配列で表される、ポリペプチドの使用。
  4. N−アセチル−L−メチオニンを製造するためのアセチル転移活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの使用であって、前記ポリペプチドは、配列番号1のアミノ酸配列又はこれと95%以上の同一性を有するアミノ酸配列で表される、ポリヌクレオチドの使用。
  5. N−アセチル−L−メチオニンを製造するための、ポリヌクレオチドを含む発現ベクターの使用であって、前記ポリヌクレオチドは、配列番号1のアミノ酸配列又はこれと95%以上の同一性を有するアミノ酸配列で表されるポリペプチドをコードし、かつ、前記ポリペプチドはアセチル転移活性を有する、発現ベクターの使用。
  6. (i)配列番号1のアミノ酸配列又はこれと95%以上の同一性を有するアミノ酸配列で表され、かつ、アセチル転移活性を有する、ポリペプチドを含む微生物と;配列番号1のアミノ酸配列又はこれと95%以上の同一性を有するアミノ酸配列で表され、かつ、アセチル転移活性を有する、ポリペプチドを含み、かつ、エスケリチア属(Escherichia sp.)、コリネバクテリウム属(Corynebacterium sp.)、サッカロマイセス属(Saccharomyces sp.)及びヤロウィア属(Yarrowia sp.)からなる群から選択される、微生物とからなる群から選択されるいずれか一つの微生物か;又はその培養物か;(ii)配列番号1のアミノ酸配列又はこれと95%以上の同一性を有するアミノ酸配列で表され、かつ、L−メチオニンへのアセチル転移活性を有するポリペプチドか;又はこれらの組み合わせかを有効成分として含む、L−メチオニンからのN−アセチル−L−メチオニンの製造用の組成物。
  7. (i)配列番号1のアミノ酸配列又はこれと95%以上の同一性を有するアミノ酸配列で表され、かつ、アセチル転移活性を有する、ポリペプチドを含む微生物と;配列番号1のアミノ酸配列又はこれと95%以上の同一性を有するアミノ酸配列で表され、かつ、アセチル転移活性を有する、ポリペプチドを含み、かつ、エスケリチア属(Escherichia sp.)、コリネバクテリウム属(Corynebacterium sp.)、サッカロマイセス属(Saccharomyces sp.)及びヤロウィア属(Yarrowia sp.)からなる群から選択される、微生物とからなる群から選択されるいずれか一つの微生物か;又はその培養物か;(ii)配列番号1のアミノ酸配列又はこれと95%以上の同一性を有するアミノ酸配列で表され、かつ、L−メチオニンへのアセチル転移活性を有するポリペプチドか;又はこれらの組み合わせかを用いてL−メチオニンをアセチル化する段階を含む、N−アセチル−L−メチオニンの製造方法。
  8. 前記アセチル化されたL−メチオニンであるN−アセチル−L−メチオニンを回収する段階をさらに含む、請求項に記載の製造方法。
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