JPH01157385A - α−アミラーゼインヒビター - Google Patents

α−アミラーゼインヒビター

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JPH01157385A
JPH01157385A JP63164062A JP16406288A JPH01157385A JP H01157385 A JPH01157385 A JP H01157385A JP 63164062 A JP63164062 A JP 63164062A JP 16406288 A JP16406288 A JP 16406288A JP H01157385 A JPH01157385 A JP H01157385A
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amylase
inhibitor
protein
wheat flour
barley
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JP63164062A
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Urszula Zawistowski
ウルスツラ ツァウィストウスキー
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ABI Biotechnology Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/415Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、穀物種子から精製される。または組換えDN
A技術により生産されるα−アミラーゼインヒビターの
調製に関する。このタンパクは発芽小麦中のα−アミラ
ーゼの主成分であるα−アミラーゼ■活性の阻害に有効
であり、従って1発芽したコムギから得られる粉のパン
製造における品質の改善に有用である。
(従来の技術) 発芽したコムギは2発芽していないコムギから得られる
粉に比較して、低品質であることはよく知られている。
そのような低品質の粉をパン製造に用いると、得られた
パンにはある程度の粘りがあり、そのため、そのような
パンの裁断にスライス装置を使用する場合にはめんどう
である。コムギの発芽は、デンプン分解酵素であるα−
アミラーゼ■の量の増加に関係している。
α−アミラーゼのレベルの増大はコムギの発芽に関連す
る主要因なので、α−アミラーゼ活性を低下させること
により発芽によるダメージを受けたコムギの粉による製
パン特性を改良することが可能であることが、いろいろ
な人々により示唆されている。多くの異なった物理化学
的因子(高温。
低pH)および化学的因子(界面活性剤2重金属。
キレート剤)がα−アミラーゼインヒビターまたは不活
性化剤の候補として研究されている。それには、 Me
redith and Pomeranz、(1984
)、八dvancesin Cereal 5cien
ce and Technology (Y、Pome
ranz&?) 、 239−320頁、 AACC,
St、Paul、MNによる総説がある。
試験された多くの因子がα−アミラーゼの効果を抑制す
ることが見い出された。しかし、それらのうちのいくつ
かは、α−アミラーゼに影響を与えるのみならず、パン
製造に重要なグルテンタンパクの構造および機能の特性
を変化させ、パン製造の他の技術的特性の悪化をもたら
した。さらに。
食品添加物として研究されたα−アミラーゼインヒビタ
ーまたは不活性化剤のような種々の化学物質の適用は、
それらのうちのいくつかに、毒性があるため、制限され
る。従って、過剰なα−アミラーゼ活性を除くために発
芽したコムギの粉に安全に加えることのできる非毒性α
−アミラーゼインヒビターの適用が切望される。
(発明の要旨) 本発明は、α−アミラーゼインヒビターがオオムギのよ
うな穀物種子から単離することができ。
既知の方法による場合と比較して該タンパクを高収量で
精製して得られ得るという発見に基づく。
α−アミラーゼIIのインヒビターであるこのオオムギ
のタンパクは1発芽したコムギから得られる粉に加えら
れ、そしてそのタンパク含有粉はその後のパンの製造に
使用され、優れた性質のパンが調製され得ることもまた
。見い出された。
本発明に関するオオムギタンパクは2次の物理的および
化学的性質を有するα−アミラーゼ■インヒビターであ
る二分子量約21,000.および等電点pH7.2の
塩可溶性タンパクである;コムギα−アミラーゼ■とス
ブチリシン(subtilisin) (バチルス ス
ブチリス由来のアルカリプロテアーゼ)とを阻害する;
そして、ヒトのセリンプロテアーゼであるトリプシンお
よびキモトリプシンを阻害しない。このタンパクは自然
の起源から精製してもよく、あるいは組換えDNA技術
を用いて生産してもよい。
本発明の好適な実施態様によれば、穀粉タンパク、例え
ばオオムギタンパク(オオムギの粉から単離されたα−
アミラーゼ■インヒビターである)の単離および精製の
方法が提供される。この方法は、穀粉1例えばオオムギ
の粉を適切なp)I範囲の水系緩衝液で抽出し、粗イン
ヒビター抽出物を得。
そして得られた粗インヒビターをクロマトグラフィー法
により精製することを包含する。
本発明の他の面は、新規コムギ扮組成物であり。
この組成物は1発芽によるダメージを受けたコムギ粉に
α−アミラーゼインヒビターである穀粉タンパク、例え
ば上記オオムギタンパクが混合されたものを含有する。
上記穀粉タンパクは、過剰なα−アミラーゼ■活性を抑
制するための有効量が混合される。
本発明のさらに他の面は1発芽によるダメージを受けた
コムギの粉からパン製品を製造するための改良法であっ
て、該発芽によるダメージを受けたコムギの粉に、グル
テンタンパクに影響を与えることなく該発芽によるダメ
ージを受けたコムギの粉に存在するα−アミラーゼ■の
過剰な活性を抑制するのに有効な量の天然の非毒性α−
アミラーゼインヒビターを添加することを包含する。
第1図はオオムギα−アミラーゼインヒビターのアミノ
酸配列(Svendsenら、す」刃刈1」朋」泣明(
1986) 51 : 43−50)を示す。
第2図は、オオムギの品種(cv、)ポナンザ(Bon
anza)から分離しCu−IDA−セファロース6B
によるクロマトグラフィー、次いでS−セファロース 
ファストフロー(S−5epharose Fast 
Flow)によるイオン交換クロマトグラフィーで精製
したα−アミラーゼ■インヒビターのドデシル硫酸ナト
リウム ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SO5−P
AGE)の・パターンを示す。5O3−PAGEは、 
Laemmli(Nature(1970)227 :
680−685)の不連続系を用いる勾配ゲル(10〜
18%)で非還元状態で行った。レーン1:オオムギイ
ンヒビター; レーン2:標準分子量タンパクであり、
(下から上へ)ウシ血清アルブミン、卵アルブミン、グ
ルタルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ、ウシ
 カルボニックアンヒドラーゼ、およびダイズ トリプ
シンインヒビター(Sigma  Chemical 
 Company+  St、Louis、MO,IJ
SA)。  ル−ンあたり約16μgのタンパクをかけ
た。
第3図は、第2図において記載したように精製したオオ
ムギインヒビターの等電点電気泳動(IEF)パターン
を示す。IEFは+ Zawistowska ら、 
CereialChem(1988)65 (印H1+
中)、に従って行った。レーン1:オオムギインヒビタ
ー;レーン2:標準等電点タンパク(Pharmasi
a Canada Inc、、Dorval。
Canada)であり、(上から下へ)トリプシノーゲ
ン、レンチルレクチン(それぞれの塩基性、中性。
酸性バンド)、ヒト カルボニックアンヒドラーゼB、
ウシ カルボニックアンヒドラーゼB、およびβ−ラク
トグロブリンA、ル−ンあたり約30μgのタンパクを
かけた。
■を  するための 式 天然のα−アミラーゼインヒビターは、オオムギ、コム
ギ、ライムギ、トリティケール(triticale)
 +および、おそらく他の穀類の胚乳に存在する低分子
量(〜20,000ダルトン)の塩可溶性タンパクであ
る。これらのタンパクは2発芽穀物種子の全α−アミラ
ーゼ活性の84%を越える量を含む高等電点(6,0〜
6.5)α−アミラーゼの活性を阻害する。
オオムギおよびコムギから単離したインヒビターは、は
ぼ同一のアミノ酸組成を有しくMundyら。
FEBS Lett(1984)167: 210−2
14)、そしてそのアミノ酸配列は、 3v6ndse
nら、 (1986) (前出)、およびMaeda、
Biochem Bio h s Acta(1986
)871:250−256、  によりそれぞれ決定さ
れている。オオムギ中の抗α−アミラーゼ活性がコムギ
、ライムギ。
およびトリティケールのものより数倍高い(Wesel
akeら、 Cereal Chem(1985)62
:120−123)ので、オオムギが上記インヒビター
の好ましい起源である。
本発明の方法において用いられる水系緩衝液は。
好ましくは当該分野で既知のトリス−塩酸が好ましい。
トリスは、トリス(ヒドロキシメチル)−アミノメタン
の慣用名である。使用されるトリス塩酸緩衝液は、該溶
液のモル濃度に従って変更され得る。上記溶液のモル濃
度は、必要に応じて塩酸を加えることにより所望のpI
Iの緩衝液に調製され得る。従って1例えば、オオムギ
粉の抽出工程において用いられるトリス−塩酸緩衝液は
、約0.05Mから約0.1M、好ましくは約0.05
Mの濃度であり。
一方、用いられるトリス−塩酸緩衝液のρ11は、約5
.5から約8.0.  好ましくは約5.5であり得る
クロマトグラフィー法による精製は1まず固定化金属ア
フィニティークロマトグラフィー、次いでイオン交換ク
ロマトグラフィーを用いる2段階で行われ得る。
アフィニティクロマトグラフィーは、を同一イミノニ酢
酸(IDA)−非イオン性ゲル樹脂を用いて行われる。
そのような樹脂には1次の種類の樹脂が包含される:ハ
イオゲノL/A−1,5M (Rio−Rad)、セフ
ァクリルS−300,セファロースC1−68,Cl−
48,Cl−2B。
6B、 4Bおよびセファロース6 (Pharmas
ia)、  およびウルトロゲルAcA22(E.KB
) 、マドレックスセルファインGLC2000および
GC700(Amicon、USA)、  トヨパール
HW−65F(Toyo 5oda、Japan)+ 
 )リスアクリルGF2000LS(IBF、 Fra
n、ce) 、マクロソルブKGAX、 K4AX。
およびに2AX(Sterling Organics
、UK)、およびユーベルギットCおよびCC250L
(Roh Pharma、FRG)。好ましくはマトリ
ックスとしては、セファロース6Bが用いられる。
イオン交換クロマトグラフィーとしては、カルボキシメ
チルセファロースおよびスルホネート(S)−セファロ
ースのような陽イオン交換マトリックスのカラムが用い
られ得る。Pharmasia社のS−セファロース(
ファスト フロー)のような強陽イオン交換型が好適で
ある。
本新規コムギ粉組成物は1発芽によるダメージを受けた
コムギの粉にオオムギα−アミラーゼ■インヒビターを
混合したものを含有する。該粉中の上記インヒビターの
濃度は、コムギ粉1 kgあたり約0.02gから5g
タンパクの範囲内が好ましい。
発芽によるダメージを受けたコムギの粉に加えるべき、
インヒビターとして用いられるタンパクの量は、コムギ
の発芽によるダメージの程度、つまり収穫前の日数(そ
の間に発芽が生じる)の間に生じるダメージの程度に本
質的に依存することを理解すべきである。1 kgのコ
ムギ粉あたり1通常、約2gから約4gの該タンパク、
そして好ましくは約3gのタンパクの使用が効果的であ
ることが、見い出されるであろう。粉中のα−アミラー
ゼの質または含量に応じて、より少ない、または多い量
の該タンパクが使用され得る。
環準方広 cDNAO単離、オリゴヌクレオチドの構築9部位特異
的変異処理、ベクタ−の構築、細胞の形質転換などに用
いられる技術のほとんどは当該分野で広〈実施されてお
り、そしてほとんどの技術者は。
特定の条件と操作法とを示した標準的な材料に熟知して
いる。しかし便宜上、以下にガイドラインを示す。
α−アミラーゼインヒビターは合成または天然のもの、
あるいはそれらの組合せであり得る。天然のインヒビタ
ー遺伝子(またはその一部)は。
オオムギのcDNAまたはゲノムライブラリーを調製し
、インヒビター遺伝子の存在についてスクリーニングを
行うことにより得られ得る。メツセンジャーRNA群か
らのcDNAライブラリーの調製はよく知られ、 Hu
ynhら(1984L DNA Cloning、Vo
l 1:Practi−cal Approach(D
、GIover 1り + 49〜78頁、 IRL 
Press。
0xford、に十分に述べられている。一般に、ライ
ブラリーをヌクレオチドプローブとのハイブリダイゼー
ションによりスクリーニングするときには。
挿入するベクタ−はいずれのものでも良いが、λ−gt
loが好適である。なぜなら、λ−gtlOは非組換え
ファージに対して直接選択できるためである。
抗体プローブを用いてライブラリーをスクリーニングす
るときに、最も一般に使用される発現ベクタ−は、λ−
gtllであり、その場合にはクローン化コード配列は
β−ガラクトシダーゼのコード配列に融合している。
スクリーニングは、該ポリペプチドに特異的なラベル化
されたDNAプローブを用いて、または遺伝子産物に対
する抗体を用いて1行われ得る。いずれの方法とも簡便
であり1文献に十分記載されている。適切な抗体は、オ
オムギの品種、ボナンザから得られる精製α−アミラー
ゼインヒビターに対して調製される。これは、後述の実
施例の項で述べられる。適切なりNAプローブは、イン
ヒビターのアミノ酸配列に基づいて、またはそれから導
かれるヌクレオチド配列に基づいて得られ得る。
合成ヌクレオチド配列を調製する場合には、天然のヌク
レオチド配列を修飾することが望ましいであろう。例え
ば、所望の宿主により優先的に認識されるコドンを用い
ることがしばしば好適である。酵母を宿主に用いる場合
には、酵母の解糖系酵素をコードする構造遺伝子に高頻
度で現れるコドンが用いられ得る。ある場合には9例え
ば、都合のよい発現ベクタ−内に遺伝子配列を挿入する
のを増強するために、制限部位を創製するかまたは除去
することを目的として、ヌクレオチド配列をさらに変更
することが望ましい。あるいは安定性を増強するために
、得られたポリペプチドに1つまたはそれ以上のアミノ
酸を置換することが望ましい。
合成オリゴヌクレオチドは、 Edgeら、 Natu
re (前出)およびDuckwor thら、 Nu
cleic Ac1ds Re5(1981) 9 :
1691に述べられているホスホトリエステル法、また
は+ Beaucage、S、L、、およびCaru 
thers +M、l+、、 Tet Letts(1
981)22:1859およびMatteucci。
M、D、、およびCaruthers、M、H,、J 
An+ CheIISoc(1981)103:318
5に述べられているホスホルアミダイト法のいずれかに
よって調製され、そして、市販の自動オリゴヌクレオチ
ド合成装置を用いて調製され得る。
(以下余白) 宿」1乳とび」1■片死 原核細胞および真核細胞系の両方が、α−アミラーゼイ
ンヒビターをコードする配列の発現に用いられ得;もち
ろん、原核細胞の宿主がクローニング操作に最も便利で
ある。ベクタ−は、単コピー、または低コピーもしくは
高コピーの多コピーベクタ−であり得る。最も頻繁に用
いられる原核生物は、 E、 coliの種々の株で代
表される。しかし、他の微生物株も用いられ得る。プラ
スミドベクタ−としては、複製部位9選択マーカーおよ
び宿主と和合性のある種に由来する制御配列を有するも
のが用いられる;例えば、 E、 co旦は典型的には
、  Bolivarら、 Gene(1977) 2
 :95に記載のE。
並旦種由来のプラスミドであるpBR322の誘導体を
用いて形質転換される。pBR322はアンピシリンお
よびテトラサイクリン耐性の遺伝子を含んでいる。
従ってpBR322は、所望のベクタ−の構築において
残存させるかまたは破壊させるかのいずれかにできる予
選択マーカーを与える。通常用いられる原核生物の制御
配列[それらは、転写開始のためのプロモーター(必要
に応じてオペレーターを有する)をリポソーム結合部位
配列と共に有することがここで定義される1には2次の
ような一般に用いられるプロモーターが含まれる:β−
ラクタマーゼ(ペニシリナーゼ)およびラクトース(1
ac)プロモーター系(Changら、 Nature
(1977)198:1056)。
トリプトファン(trp)プロモーター系(Goedd
elら、 Nucleic Acfds Re5(19
80) 8 :4057)、  λ由来のPLプロモー
ター(Shfmatakeら、 Nature(198
1)%)2:12B)、およびN−遺伝子リポソーム結
合部位。
およびtrp−1ac(trc)プロモーター系(Δm
annおよびBrosius、Gene(1985)4
0:183)。
細菌に加えて、酵母のような真核微生物も宿主として用
いられ得る。サツカロミセス セルビシアの実験室株で
あるパン酵母が最もよく用いられるが、多くの他の株ま
たは種が一般に入手可能である。例えば、 Broac
h、J、R,、Meth Enz(1983)101:
307に記載の2〔μm〕の複製起点、または他の酵母
和合性の複製起点(例えば、 Stinchcombら
Nature(1979)282:39. Tschu
mper、G、ら、 Gene(1980)10:15
7およびCIarkE3+L、ら、 Meth Enz
(1983)101:300を参照のこと)を有するベ
クタ−が使用され得る。
酵母ベクタ−の制御配列には、解糖系酵素の合成のため
のプロモーターが包含される(Hessら。
J  Adv  Enz  me  Re  (196
8)7  :149;  Ho1land  ら、  
Bio−φμ山匹び(1978) 17:4900)。
当該技術分野で公知の他のプロモーターには、3−ホス
ホグリセレートキナーゼのプロモーター(Hitzem
anら、史上初づ−Chem (1980) 255 
:2073)が包含される。増殖条件および/または遺
伝的背景により転写が制御される付加的な利点を持つ他
のプロモーターには、アルコールデヒドロゲナーゼ2.
イソチトクロームC1酸性ホスフアターゼ、窒素代謝に
関連した分解酵素、α因子系、ならびにマルトースおよ
びガラクトースの利用に関する酵素のプロモーター領域
がある。ターミネータ−配列は、コード配列の3゛末端
にあることが望ましいと考えられている。このようなタ
ーミネータ−は、酵母由来の遺伝子のコード配列に続り
3゛側の非翻訳領域に見い出されている。
ベクタ−は2発現のための酵母宿主とクローニングのた
めの原核生物(例えば、 E、 coli)宿主との両
方でレプリコンを維持させる。2つの複製系を含み得る
。このような酵母−細菌シャトルベクタ−には+ YE
p24(Botsteinら、 Gene(1979)
 8 :17−24)、 pci/1(Brakeら、
 Proc Natl Acad Sci tls^(
1984) 81:4642−4646)、  および
YRp17(Stinchcombら、 J Mol 
Biol(1982)158:157)が包含される。
本発明を実施するための、適切な酵母および他の微生物
宿主(例えば、2倍体、半数体、栄養要求株など)の選
択は、当業者の技術範囲内である。
発現用の酵母宿主を選択する場合、適切な宿主は。
とりわけ優れた分泌能、低いタンパク分解活性。
および全体的に強い性質を持つことを示す宿主を包含し
得る。酵母および他の微生物は、 the Yeast
Genetic 5tock Center、 Dep
artment of Biophysicsand 
Medical Physics、 Universi
ty of Ca1ifornia。
Berkley+ Ca1ifornia;  および
the American TypeCulture 
Co11ection、 Rockville、 Ma
rylandを含む種々の源から一般に人手可能である
クローニングおよび細菌での発現にここで使用するため
の入手可能な宿主株は、 MC1061,DIll、 
RRI。
B、 C600hfl、 K2O2,)IBIOI、 
JA221.およびJMIOIのようなE、 coli
株を包含する。
彰1転換 用いる宿主細胞に基づいて、そのような細胞に適した標
準法を用いて形質転換が行われる。Cohen。
S、N、、  Proc  Natl  Acad  
Sci  USA  (1972)  69:  21
10に記載されているような塩化カルシウムを用いるカ
ルシウム処理、またはManiatisら、 ル壮eC
ularすμ住吐: A Labora山卯し1時計(
1982)Cold Springllarbor P
ress、 p、254および1lanahan、D、
、J Mol Biol(1983)月瓜;557−5
80によるRb(1:12法が、原核細胞または実質的
な細胞壁境界を有する他の細胞に用いられ得る。
酵母を形質転換するためには、広い範囲の種々の方法が
ある。例えば、スフェロプラスト形質転換が1例えばl
1innenら、 Proc Natl八caへ Sc
i (ISA(1978)75: 1919−1933
およびStinchcombら、欧州特許公開第45.
573号により報告されている。形質転換体は、適当な
栄養培地で増殖され、そして適当に内在生DNAの保持
を確実にするための選択圧のもとで保存される。発現が
誘導的である場合は。
酵母宿主を高い細胞密度となるまで増殖させることがで
き9次いで発現が誘導される。分泌され。
プロセッシングされた非酵母タンパクは、いずれかの従
来法により集めることができ、クロマトグラフィー、電
気泳動、透析、溶媒−溶媒抽出などにより精製される。
丘久久二悲M築 所望のコード配列および制御配列を含む適当なベクタ−
の構築には、当該技術分野でよく知られている標串の連
結および制限技術を使う。単離されたプラスミド、 D
NA配列、または合成オリゴヌクレオチドは、所望の形
に切断、加工、および再連結される。
ベクタ−を形成するDNA配列は、多くの起源から得ら
れる。骨格となるベクタ−および制御系は。
通常、構築における配列の大部分に使用される利用可能
な“宿主”ベクタ−に見い出される。適切なコード配列
のためには、構築は、まず最初にcDNAライブラリー
、ゲノムDNA ライブラリー、または寄託されたプラ
スミドからの適当な配列を持って来ることにより行われ
得2通常そのように行われる。しかし、−度この配列が
示されると、全遺伝子配列を個りのヌクレオシド誘導体
からインビトロで合成することが可能である。かなり長
い遺伝子の全遺伝子配列(例えば、500〜1000b
p )は。
個々の重複する相補的オリゴヌクレオチドを合成し、1
本鎖の非重複部分をデオキシリボヌクレオチド3リン酸
の存在下でDN八へリメラーゼを用いて充填することに
より調製し得る。この方法は。
いくつかの公知配列の遺伝子の構築に使われ成功してい
る。例えば、 Edge、 M、D、、 Nature
(1981)292ニア56; Nambair、に、
P、  ら、 5cienccz(1984)223:
1299;Jay、J Biol Chem(1984
)259:6311を参照のこと。
−度、所望のベクタ−の成分が利用可能となると、該ベ
クタ−成分を標準的な制限および連結方法を用いて切断
および連結できる。
“ベクタ−断片”を用いるベクタ−の構築では。
5′リン酸を除去してベクタ−の自己連結を防ぐために
9通常、該ベクタ−断片を細菌のアルカリホスファター
ゼ(BAP)またはウシのアルカリホスファターゼ(c
rp)で処理する。その他、別の制限酵素分解で2重に
分解し、望ましくない断片を分離したベクタ−では再連
結を防ぐことができる。
配列の修飾を必要とするcDNAまたはゲノムDN^由
来のベクタ−の部分については1部位特異的変異処理が
使用され得る(Zoller、M、J、およびSm1t
h。
M、、 Nucleic Ac1ds Re5(198
2)10:6487−6500および八de1man、
J、P、ら、 DNA(1983) 2 :183−1
93) 。これは、所望の変異を示す限定されたミスマ
ツチを除いては変異を起こさせるべき1本鎖ファージD
NAに相補的である1合成オリゴヌクレオチドプライマ
ーを用いて行われる。
開5諺lu 以下に示す構築では、プラスミド構築のための正しい連
結は、まずyユcoliまたは他の適当な宿主を連結混
合物で形質転換することにより確認される。うまく形質
転換した形質転換体は、アンピシリン、テトラサイクリ
ン、または他の抗生物質耐性により、または当該技術分
野で公知のプラスミド構築の様式による他のマーカーを
用いて選択される。次いで、形質転換体のプラスミドは
CIewelLD、B、ら−、Proc Natl  
Acad  Sci  US^(1969)62:11
59の方法に従って調製され、続いて任意にクロラムフ
ェニコール増幅(C1ehell、D、B、J Bac
teriol(1972)月、O:667)が行われる
。いくつかの少lDNA調製法が一般に用いられる(例
えば、 llolmes、D、S、ら。
単離されたDN八は、ドツトプロット分析(Kafat
os。
F、C,ら、 Nucl Ac1ds Re5(197
7) 7 :1541−1552に記載されている)、
制限酵素分析により分析される。
または、ジデオキシヌクレオチド法(Sanger、F
ら+ Proc Natl Acad Sci US^
(1977)74:5463の方法であり、さらにMe
ssing ら、 Nucleic Ac1ds Re
5((1981) 9 :309により記載された)に
より、またはMaxamらの方法CMaxamら、 M
ethods in Enz戸」互u(1980) 6
5 : 499)により配列決定される。
(以下余白) (実施例) 以下の実施例は本発明を説明することのみを目的とし1
本発明の範囲を限定することを意図しない。
オオムギ(cv、ボナンザ)の穀粒を20秒間精麦機に
かけて殻をとり、 Cyclone Sample M
ill MS型(Udy Corp、、 Fort C
o11ins、 Co、、 U、S、八、)で粉にひい
た。1kgのオオムギ粉を、4!の0.05Mトリス−
塩酸緩衝液(pH5,5)とともに4 ’Cにて60分
間撹拌することにより抽出した。13.000Xg 。
4°Cにて20分間遠心分離した後、上清液のpHを1
4NaOHでpH7,5に調整し、塩化ナトリウムを0
.15Mの濃度になるまで添加した。形成された沈澱を
4°Cにて1時間放置し、 13.OOOXg 、  
4°Cにて30分間遠心分離することにより除去した。
もし必要ならば、さらに上清を5μmのザルトリウス膜
(Sartorius。
GMBHGottingen+ West Germa
ny)を通して濾過し。
いっそう精製するために用いた。
インヒビターを精製するために3次の2つの工程を採用
した: 1、セファロース6B (Pharmacia)のよう
な銅−10八−非イオン性ゲル樹脂での固定化金属アフ
ィニティークロマトグラフィー;に続いて2、 3−セ
ファロース ファストフローのような陽イオン交換樹脂
でのイオン交換クロマトグラフィー。
・化合がアフィニティークロマトグラフィーセファ0−
ス6Bを、  SundbergおよびPora th
(J、 Chrom、(1974)  90 : 87
−98 )のエポキシ活性化法を用いて活性化した。I
DAのエポキシ活性化セファロース6Bへのカップリン
グは、 Porath、J。
ら(Nature (1975) 258:598−5
99)に従って行った。
2つのカラムシステムをインヒビターの18Mに用いた
:分離用カラム(5X 14.5cm )およびガード
カラム(5X9cm)。この両方のカラムに脱イオン水
で平衡化したrDA−セファロース6Bゲルをを充填し
、ベツド容積の6倍量の脱イオン水で洗浄した。次いで
1分離用カラムに硫酸銅溶液(CuSO4・5+120
を6 mg / mlで含有する)を溶出液に銅イオン
の青色が検出されるまで流し2その後ヘツド容積の6倍
量の脱イオン水で洗浄した。両方のカラムを、 0.1
5M NaC1を含有する0、05員 トリス−塩酸暖
冷i液(pH7,5)で別々に1晩平衡化し。
互いに接続した。
1kgのオオムギ粉から上述のようにした調製した上清
液を、Cu−ID八−セファロース6B/ID八−セフ
ァロース6Bカラムに添加し、流速126mff/時間
で流した後に以下の液で順次カラム洗浄した:1、0.
05M  トリス−塩酸緩衝液(p)17.5 )。
0、]、55MNaC1(平衡化緩衝液);および2.
0.05Mグリシンを含有する平衡化緩j)i液。
Cu−l0A−セファロース6Bに結合した他のタンパ
クを除去するために、  280nmでの吸光度が無視
できるようになるまで上記緩衝液のそれぞれで洗浄を続
けた。インヒビタータンパクは、 0.2001’グリ
シンを含有する平(4化緩衝液で溶出された。
インヒビター活性を含む両分を合わせ、濃縮し。
分子i10,000カットオフの膜を用いたミニタン(
Minitan ; Canada Millipor
e Ltd、+ MississauHa。
0ntario )で脱イオン水に対して透析した。
旦−4交」レリηヱ上ノ゛ラフイー Cu −TDA−セファロース6Bで精製し、環1宿し
たインヒビターを1分子H6,ooO〜8,000 カ
ットオフのスペクトラポー(5pectrapor )
膜チューブで0.025M トリス−塩酸(pH6,8
)に対して透析した。
この透析物を、同様の緩衝液で平衡化したS−セファロ
ース ファストフローカラム(5X 15.5cm )
にかけた。このカラムを平衡化緩衝液に続いて。
900mfの0.025M トリス−塩酸(pH6.8
 )と900mnの0.025M l−リス−塩酸(p
H6,8,0,4M NaC1を含有する)とのグラジ
ェントを用いて、 220 ml/時間の流速で溶出し
た。インヒビターを含む両分を合わせ、脱イオン水に対
して透析した。次いで、透析物を13.000 X g
で20分間遠心分離し、上清液を凍結乾燥した。
オオムギ由来のα−アミラーゼ■インヒビターの精製結
果の一例を表1に示す。1kgのオオムギ(CV、ボナ
ンザ)から得たオオムギインヒビターの収量は、  2
39mgタンパクであった。この収率は。
他の公知の方法(Weselakeら、 Plant 
肋り吋が工(1983)互: 809−812 )の収
率よりも約10倍高い。
オオムギインヒビターの調製物の純度は、 5O5−P
AGE (第2図)および等電点電気泳動分子(IEF
第3図)により測定した。
(以下余白) 王y当」≧吐:た近 インヒビター分析は、 poa、oの緩衝液(0,04
Mトリス−塩酸、 10−’M CaC1z ) 、 
35°Cで行った。
α−アミラーゼのBr1gg5分析法(Briggs、
  J In5t敗堕(1961) 67 : 427
−431)を、精製工程におけるインヒビター活性を測
定するのに用いた。適当に希釈したインヒビター溶液0
.5dを、適当に希釈したコムギのα−アミラーゼI[
0,5dとともに15分間ブレインキュベートした。イ
ンヒビターなしの対照となる消化物を調製した。1 m
lのβ−限界デキストリン(0,65■/d)を添加す
ることにより反応を開始させ、15分後に5 mlの酸
性1.−KI (。
0.05N HCI 、 0.5mg Kl 7m1.
0.05mg1z/mA )を添加することにより反応
を停止させた。ヨウ素結合能力の減少を540nmで測
定した。インヒビターの1単位は、1単位のα−アミラ
ーゼを阻害するインヒビターの量と定義した。
コムギのα−アミラーゼ■のfifAl!−発芽したコ
ムギに−パワ; Neepawa )からの総α−アミ
ラーゼは、基本的にはWeselakeおよび11i1
1(Cerqal Chem (1983) 60 :
 98−101 )の方法に従い、これを少し改変した
方法により調製した。
本性においては、粗抽出物は、ポリビニルポリピロリド
ン(1’VP)で処理しなかった。シクロへブタアミロ
ース(CIIA)を分離するのに、  Blo−Ge1
 P4の代わりにBlo−Ge1 P6(200−40
0メッシ:x、、 Bio−RodLaborator
ies、 Mississauga、0ntario 
)を用いた。
α−アミラーゼ■(高い等電点(pl)を持つα−アミ
ラーゼのアイソザイム)は、 0.02M酢酸ナトリウ
ム緩衝液(pH5,o 、 10−3M  CaCIz
)で平衡化したCM−セファロースカラム(2,6X2
6cm)を用いて、α−アミラーゼ先(低いpIを持つ
アイソザイム)から分離した。試料を添加した後、カラ
ムを平衡化緩衝液、 0.08M酢酸ナトリウム(pI
(5,1゜10−’M CaC+□)で順次洗浄した。
α−アミラーゼ■は、  100mj!の0.2M酢酸
ナトリウム緩衝液(pH5,1,10−’M CaC1
z)と100mj!の1M酢酸ナトリウム緩衝液(pH
5,1,10−3M CaC1z)とのグラジェントで
溶出した。α−アミラーゼ画分の純度は2等電点電気泳
動に続いてタンパクおよび酵素活性の染色(Zawis
towskaら、 (1988)、前出)を行うことに
より測定した。α−アミラーゼ■を含む高い等電点の両
分を合わせ1分子、110,000カツトオフの膜を備
えたアミコン(Amicon)セルで濃縮し、0.1%
ウシ血清アルブミン(BSA )の存在下で40°Cに
て保存した。
精製の全工程において、α−アミラーゼはBr1gg5
法により分析した。活性の1単位は、β−限界デキスト
リンの光学密度(0,0,)を100分間に0.6〜0
.4に変化させるのに必要な酵素量として定義した。
XjJ′Di−涯I この実施例で使用する基本のコムギ粉は、市販の゛°多
用途”コムギ粉であり、カナデイアンハードレッド春コ
ムギ(Canadian hard red spri
ngwheat )から粉にしたものである。このコム
ギ粉のタンパクおよび灰分含有量は、基本)易度14%
では、それぞれ12.0%および0.40%であった。
標阜のアミログラフテスト(八ACCApproved
 Methods(Method 22−10 )、 
The As5ociation、 St、 Paul
MN (1987) )では、このコムギ粉のピーク粘
度は310B、U、であった。このコムギ扮のアミラー
ゼ活性は、 Kruger、 J、E、ら、 Cere
al qhem (1981)58 : 271〜27
4により述べられているようにして測定すると、8.1
単位であった。
α−アミラーゼ活性を23.0単位に増加させてアミロ
グラフのピーク粘度を180B、U、に下げるために、
適当量の発芽させたオオムギの粉(Diamal t 
U +F leischmann)を添加し、α−アミ
ラーゼ活性の高いコムギ粉を調製した。α−アミラーゼ
インヒビクーは、実施例1の方法によりオオムギ(Cν
、ボナンザ)から調製した。
ベーキングは1日木製の全自動「ブレッドヘーカリーJ
 (Panasonic、5D−BT−2N型)で行っ
た。この「ベーカリ−」で用いられる方法は、 Irv
ine+G、N、らCereal Chem (196
0) 37 : 603−613 (ここに参照文献と
して引用する)に記載のカナデイアン「再混合」ベーキ
ングテストに類似する。このパン製造機では、材料を混
合することに始まりベーキングで終わる全ての工程は自
動的に行われる。
使用したベーキングの配合(表■)は、 Panaso
nicのマニュアルに推奨されているのと同しであった
ベーキング実験のために、アミログラフ粘度が310B
、U、である市販の多用途のコムギ粉を「対照」として
用いた。α−アミラーゼのレヘルを、「対照」のコムギ
′扮に発芽処理したオオムギ粉を1:400の割合で添
加することにより人為的に増加させた。
α−アミラーゼの高いコムギ粉は、アミログラフ粘度が
180 B、υ、であることにより特徴付けられた。
オオムギのインヒビター調製物は、全材料と混合する前
に水に溶かした。
表■ 基本的なパンの配合 ベーキングの結果は、α−アミラーゼを過剰に(通常の
ベーキングに必要とされるよりも多く)添加すると、パ
ンの品質に予想された影ツを与えることか示された。一
つまり、パンの頂上や側面がへこんでいたり、孔が多く
てきめの粗いパンだったりする。パンの生地は、対照の
パンが紺のようになめらかであるのに対して著しくべと
ついていた。パンのべとつく性質および口の中で固まる
傾向は2食べている間、特に著しかった。反対に「対照
」のコムギ粉は、頂上が丸味をおびた通常の形および比
較的通常の生地構造を結果した。
パンの材料の1つとしてアミラーゼインヒビターを添加
すると、過剰なα−アミラーゼの悪影客が完全になくな
った。パンの大きさおよび外見は。
対照のパンの大きさおよび外見と木質的に同じであった
。もとのきめおよび生地が完全に回復した。
ごれらの結果により、パンの製造には通常は不適当なコ
ムギ粉にオオムギから単離した天然のα−アミラーゼイ
ンヒビターを添加すると1発芽によるダメージを受けた
コムギからつくられたコムギ扮で満足のいくパンの製造
が可能となることが示された。
沃」1殊↓ α−アー辷ラう−だ4zよ一占一乞二重にJ±J〉配A
L丈/仁只二α−アミラーゼに対するポリクローナル抗
体を。
ウサギで産生させた。若い雌のウサギを、皮肉注射によ
り免疫した。精製されたα−アミラーゼインヒビターを
脱イオン水に2 mg / mlのタンパク濃度で溶解
し、抗原の原液を得た。フロイント完全アジュバントを
2等量の原液と完全に混合した。
この混合物を、ウサギの背中下方の刺毛した部分に皮肉
注射で投与した。1回目の注射で600μgの計の抗原
が与えられた。その後、1回目の注射の16日、28日
および32日後に、免疫促進のための注射による投与(
それぞれ600μg)が行われた。
注射と注射の間で採血しく5〜10m1)、血清の力価
を測定した。1回目の注射の前に採取した血清を一40
°Cで保存し、対照として用いた。ウサギは1回目の注
射の52日後に心臓穿刺により採血され。
血清はその後の分析のために一40°Cで保存された。
免疫グロブリン(IgG)画分は、主にFahney 
(1967)(Methods in Immunol
ogy  and  Immunochemistry
(WilliamsおよびChaserJH) + p
、321. AcademicPress、 Ne1y
 York)に従って単離した。精製は、硫安沈澱およ
びそれに続<  DEAE−セファセルカラム(Pha
rmacia+ uppsala、Sweden)での
イオン交換クロマトグラフィーを包含する。DEAE−
セファセルカラムに保持されなかったIgG画分を含む
ピークを、 PMIO膜を用いたアミコン セルで濃縮
し、0.9%N a C1に対して透析し、 0.22
μmフィルター(Syrifil−肝、 Nucleo
pore Corp、)で濾過し、−40°Cで凍結保
存した。
抗体の力価は、ニトロセルロース膜でのドツト−ブロッ
ティング技術を用いた二抗体分析法で測定した。第2の
抗体として、ヤギ抗ウサギ抗体−西洋ワサビ パーオキ
シダーゼ結合体(Bio−RadLaboratori
es (Canada )  Ltd、、 Missa
ssauga。
0ntarioから入手できる)を用いた。力価は約1
:10.000であった。
次いで、これらの抗体を、オオムギのmRNAからのc
DNAライブラリーを調べるために用い、α−アミラー
ゼインヒビターをコードするヌクレオチド配列を単離し
た。
(発明の要約) α−アミラーゼIIのインヒビターであるタンパクの新
しい調製法を記述する。このタンパクは。
オオムギ粉をトリス−塩酸緩衝液で抽出し、得られた粗
インヒビターをクロマトグラフィー法で精製することに
より調製され得る。あるいは、このタンパクは1組換え
DNA技術によっても調製され得る。このタンパクは発
芽によるダメージを受けたコムギの紛への添加物として
適用することができ、パンの品質を改善するのに用いる
ことができる。
4、”O□ 第1図は、オオムギα−アミラーゼインヒビターのアミ
ノ酸配列図であり、第2図は、精製α−アミラーゼ■イ
ンヒビターおよび標準分子量タンパクの電気泳動図、そ
して第3図は2精製オオムギインヒビターおよび標準等
電点タンパクの等電点電気泳動図である。
la Q 工 ;1.30 6.55 5.85 5.20

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、α−アミラーゼインヒビターである穀類タンパクの
    調製方法であって、 適切なpH範囲の水系緩衝液で穀粉を抽出して粗インヒ
    ビター抽出物を得る工程;および クロマトグラフィー法により該粗インヒビターを精製し
    て該タンパクを得る工程;を包含し、該タンパクが、次
    の物理学的および化学的特性を有する、方法: 分子量約21,000および等電点pH7.2の塩可溶
    性タンパクである; コムギのα−アミラーゼIIおよびバチルススブチリス(
    ¥Bacillus¥ ¥subtilis¥)由来の
    アルカリ性プロテアーゼであるスブチリシンを阻害する
    ;および ヒトのセリンプロテアーゼであるトリプシンおよびキモ
    トリプシンを阻害しない。 2、前記穀類がオオムギであり、前記水系緩衝液が約0
    .05Mから約0.1Mの濃度のトリス−塩酸緩衝液で
    ある、特許請求の範囲第1項に記載の方法。 3、前記抽出がpH約5.5から約8.0の水系緩衝液
    を用いて行われる、特許請求の範囲第1項または第2項
    に記載の方法。 4、濃度約0.05MおよびpH約5.5のトリス−塩
    酸緩衝液が使用される、特許請求の範囲第3項に記載の
    方法。 5、前記クロマトグラフィー法が、固定化金属アフィニ
    ティクロマトグラフィーに続いてイオン交換クロマトグ
    ラフィーにより行われる2工程法である、特許請求の範
    囲第1項に記載の方法。 6、前記固定化金属アフィニティクロマトグラフィーが
    銅−IDA−非イオン性ゲル樹脂を用いて行われ、そし
    て、前記イオン交換クロマトグラフィーがスルホネート
    セファロースゲル樹脂を用いて行われる、特許請求の範
    囲第5項に記載の方法。 7、α−アミラーゼインヒビターである穀類タンパクの
    、過剰なα−アミラーゼII活性を抑制するための有効量
    を混合した発芽によるダメージを受けたコムギの粉を含
    むコムギ粉組成物であって、該タンパクは、次の物理学
    的および化学的特性を有する、組成物: 分子量約21,000および等電点pH7.2の塩可溶
    性タンパクである; コムギのα−アミラーゼIIおよびバチルススブチリス(
    ¥Bacillus¥ ¥subtilis¥)由来の
    アルカリ性プロテアーゼであるスブチリシンを阻害する
    ;および ヒトのセリンプロテアーゼであるトリプシンおよびキモ
    トリプシンを阻害しない。 8、前記穀類タンパクがオオムギから単離され、前記コ
    ムギ粉1kgあたり約0.02gから約5gのインヒビ
    ターが存在する、特許請求の範囲第7項に記載の組成物
    。 9、前記コムギ粉1kgあたり約3gのインヒビターが
    存在する、特許請求の範囲第7項または第8項に記載の
    組成物。 10、発芽によるダメージを受けたコムギの粉からパン
    製品を製造するための改良法であって、該発芽によるダ
    メージを受けたコムギの粉に、グルテンタンパクに影響
    を与えることなく該発芽によるダメージを受けたコムギ
    の粉に存在するα−アミラーゼIIの過剰な活性を抑制す
    るのに有効な量の天然の非毒性α−アミラーゼインヒビ
    ターを添加すること; を包含する方法。 11、前記α−アミラーゼインヒビターがオオムギから
    単離されるか、または組換えタンパクである、特許請求
    の範囲第10項に記載の方法。 12、組換えα−アミラーゼインヒビターをコードする
    遺伝子が発現ベクタ−に挿入され、大腸菌(¥E.¥ 
    ¥coli¥)または酵母を形質転換するのに用いられ
    る、特許請求の範囲第11項に記載の方法。 13、形質転換された酵母が、α−アミラーゼインヒビ
    ター源およびパン酵母としての2つの目的に使用される
    サッカロミセスセルビシア(¥S.¥¥cerevis
    iae¥)である、特許請求の範囲第12項に記載の方
    法。
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