JPH01500242A - 組換えDNA法により形質転換された宿主生物及び前記形質転換宿主生物からα―ガラクトシダーゼを製造する方法 - Google Patents
組換えDNA法により形質転換された宿主生物及び前記形質転換宿主生物からα―ガラクトシダーゼを製造する方法Info
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-
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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】
組換えDNA法によって形質転換δれた宿主生物によるグアーα−ガラクトシダ
ーゼおよび免疫学的に関連あるα−ガラクトシダーゼの製造本発明は、α−ガラ
クトシダーゼ酵素の群からの特定の種類の酵素の新規な製造方法に関する。α−
ガラクトシダーゼ酵素は、サツカライドの他の部分にα=結合したガラクトース
を含有するサツカライドからガラクトースを分離する能力を有する。α−ガラク
トシダーゼ酵素は広範囲の生物(微生物からヒトまで)にその存在が知られてい
るが、その一部についてのみ、最近その構造が明らかにちれたにすぎない。たと
えば、3accharomyces carlsbergensis (IJ1
je18℃rtsem 。
1985 ; Sumner−3mithほか、1985)、ヒト酵素(B15
hopほか、1986)およびE、 coliからのmen遺伝子(I、ilj
estr6em gr、 Liljestr6em 、1987 )である。後
二者は、本出願の最初の優先権主張日以後に刊行されたものである。
本発明の原因となった研究中に、旦、carlΩ$酵素およびE、 C011酵
素1a1以下に述べる特定の使用に適していないことが明らかにちれた。ヒトα
−ガラクトシダーゼは入手できないので試験できなかったが、以下に記載した実
験(本明細書中の例4および表参照)から考慮して、このヒト酵素もその特定な
使用には適していないと考えて間違いないものと思われる。
すなわち、きわめて限られた数のα−ガラクトシダーゼ酵素プレバレージョンし
か、1−4結合β−D−マンノピラノシル単位の主鎖に付滑した1−6結合α−
D−ガラクトピラノシル単位を含有するガラクトマンナンのガラクトース含量を
低下嘔セる方法に使用するのに適していない(McClearyほか、1984
;EP−A−0121960)。この方法においては、ガラクトマンナンは、
ガラクトマンナン2〜70チを含有スる不和プレバレージョンの形でインキュベ
ートてれる。本明細書において%は、とくに指示のない限り重量憾である。この
方法で、ガラクトース含量が低下し、ヒトおよび動物の食料品および化粧用プン
パレーションに使用できるガラクトマンナンが得られる。
しかしながら、これらのきわめて特異的なα−ガラクトシダーゼ酵素の化学構造
は未知である。
とくにEP−A−0121960号に記載式れた方法では、ガラクトース含量が
好ましくは27チから10チの間に低下したガラクトマンナンが生成する。
この場合、ガラクトマンナンの相互作用性はかなり改善される。ガラクトースを
高含量に含有するグアー((yamop618 tetragonoloba
)、ルソ、ln ルア(Medicago 5ativa )および:] Oハ
(rfy山ト胛工阻foenumgraθcum )から得られるガラクトマン
ナンがEP−A−0121960号に記載された方法における出発原料として使
用できる例に挙げられている。
これらは改良された性質を有するガラクトマンナンを生成し、非処置グアーガム
に比べてとくに他の、l(IJサツカライドとグル化する性質など、より好まし
い性質を有するたとえばイナゴマメ(carob )ガムの代用どして使用でき
る。産出の少ない穀物であり、またイナゴマメは一般に再植嘔れることがない九
め、イナゴマメガムは価格が上昇し、欠乏してきていることから、イナゴマメガ
ムを使用する工業においては、その代用品の導入は歓迎嘔れるところである。
E’P−A−012196[]号に記載された方法では、特異的なα−ガラクト
シダーゼ活性を有し、高々弱いβ−マンナナーゼ活性を有する酵素プレハレーシ
ョンが用いられる。適当な酵素は植物起源のもの(たトエばルツエルン、コロハ
、コーヒー豆マたUグアーの種子)であり、また細菌(たとえば13acill
uscereus 、l:5cherichia 匹且) 9たは菌(たとえば
A、spergillus qたはSaccharom ces )培養物から
得られるが、そのすべてが同等に有効ではない。ガラクトマンナンを適当な酵素
プレバレージョンと、そのガラクトース含量が低下するまでインキュベーション
したのち、得られた生成物は、そのままとくにアガール、カラr−ナンおよびキ
サンタンのような他のポリサッカライドと配合石れこれらの材料との相剰的相互
作用の利点を生かして使用されるか、またはそのように使用する前に精製しても
よい。
EP−A−0121960号には、以下のα−ガラクトシダーゼが実施例中に記
載されている。
−グアーの種子のα−ガラクトシダーゼ川用 Mccleary 、1983参
照)−Aspergillus nigarからのα−ガラクトシダーゼ(Ba
hl& Agrawal 、1969参照)−A/ ッs ルy (Medic
ago 5atiVa )の発芽種子からのα−ガラクトシダーゼ(例16参照
)−D o ハ(Trigonella foenum−graecum )の
発芽種子からのα−ガラクトシダーゼ(例13参照)gp−A−0121960
号に記載されたα−ガラクトシダーゼによる処理により、グアーからのグアラン
や他のガラクトース含量の高いガラクトマンナンに比べ改良嘔れたガラクトマン
ナンが得られるが、α−ガラクトシダーゼの利用性は埃在のところかなり限られ
ていて、したがってその価格はかなり高い。
嘔らに、好ましいグアーのα−ガラクトシダーゼ酵素がグアーの発芽種子から単
離芒れても、望ましくないβ−マンナナーゼ(ガラクトマンナンのマンナン鎖な
切断する; Mccleary、1983参照)を完全に除去しなければならな
いため、繁雑な操作による注意深いn製が必要である。
したがって、ガラクトマンナンのガラクトース含量を低下嘔セ、シかもガラクト
マンナンのマンナン骨格を切断しすぎることがないα−ガラクトシダーゼプレバ
レージョンを製造する方法が望まれている。
α−ガラクトシダーゼによってガラクトマンナンのガラクトース含量を低下させ
る他の従来技術〉こついてはEP−A、−0121960号の第2頁および第6
頁に記載されている。0の記載を本明細書に参考として導入する。
本発明1c、1−4結合β−D−マンノピラノシル単位の主鎖にα−D−ガラク
トピラノシル単位が結合したガラクトマンナンから、1−6結合α−D−ガラク
トピラノシル単位を切り離す能力をもつα−ガラクトシダーゼの製造方法を提供
する。
本発明によれば、α−ガラクトシダーゼは組換えDNA法によって裂造嘔れる。
すなわち、所望のα−ガラクトシダーゼの性質を有する蛋白質をコードする遺伝
子を宿主生物中にクローニングし、形質転換宿主生物またはその子孫にその遺伝
子を発現さゼ、生成した蛋白質を所望により嘔らに処理したのち、所望のα−ガ
ラクトシダーゼ特性を有する&’Jペプチドを得る。
発現を微生物中で行う場合には、天然材料から、β−マンナナーゼを含まないα
−ガラクトシダーゼを回収するために困難な単離方法を用いることなく、新しい
発酵法でα−ガラクトシダーゼを製造できる。
実質的にβ−マンナナーゼを含まないα−ガラクトシダーゼの製造は、天然の植
物を用いるよV微生物を用いることにより著しく容易になる。培養条件をβ−マ
ンナナーゼの産生が完全に抑制ちれるように選んだり、β−マンナナーゼを全く
産生できない微生物(突然変異体)を使用することが可能だからである。
しかしながら、別法として組換えDNA技術によって形質転換ちれた植物もしく
は植物組織培養体、またはその子孫中でグアーα−ガラクトシダーゼまたは類似
の活性を示すα−ガラクトシダーゼの製造の可能性はある。
現在までのところ、所望のα−ガラクトシダーゼ特性を有する蛋白質のアミノ酸
配列も、そのような蛋白質をコードする遺伝子のヌクレオチド配列もわかってい
ない。
本発明者らは、以下に例示するような、所望のα−ガラクトシダーゼの特性を有
する蛋白質をコードする遺伝子の単離に成功した。また、本発明者らは、この遺
伝子をクローニングベクター、いわゆる組換え発現プラスミドに導入することが
できた。そしてそれを使用して、その遺伝子を微生物3accharomyce
scerevieiae 、以前にはKluyveromyces 1acti
sとして知られてい[Kluyveromyces marxianuSvar
、 1actis。
BacilluBsubtilisおよびHansenula polymor
pha 。
ならびに植物N1cot%ana tabacumおよびそのプレバレージョン
中で発現チセることに成功した。合成された生成物が細胞内に留まるか、あるい
は細胞外に存在するかは、使用した発現プラスミドに依存する。
α−ガラクトシダーゼ酵素の活性は、最初、Mecleary (19’83
)によって述べられているようKp−ニトロフェニル−α−D−ガラクトピラノ
シド(PNPG ) トのインキュベーションによって、また植物もしくは組織
については以下の例11に述べるように4−メチルウムベリフエリル=α−D−
ガラクトぎラノシドとのインキュベーションによって明らかにでれた。さらに、
生成し友製品も、天然のグアー植物からの酵素の場合と実質的に同様にグアーガ
ムのガラクトース含量を低下させる活性を示すことを証明した。
したがって、本発明の一態様は、蛋白質またはその前駆体をコードするヌクレオ
チド配列が挿入されている組換えベクターであって、宿主生物を形質転換すると
その宿主生物中でそのヌクレオチド配列の発現が可能になる組換えベクターに関
する。この場合の蛋白質はα−ガラクトシダーゼ活性を有し、1−4結合β−〇
−マンノピラノシル単位の主鎖に付加した1−6結合α−D−ガラク)fラノシ
ル単位を切断してガラクトマンナンのガラクトース含量を低下芒セるOとができ
る蛋白質である。この場合の前駆体は、その蛋白質のたとえば移転を容易にする
ような1個もしくは2個以上のオリゴペグチドもしくはポリペプチドを備えた蛋
白質である。
グア一種子からのα−ガラクトシダーゼに対して産生ずる抗体と陽性免疫交差反
応を示す数種のα−ガラクトシダーゼも1−4結合β−D−マンノピラノシル単
位の主鎖に付加した1−6結合α−D−ガラクトピラノシル単位を切断してガラ
クトマンナンのガラクトース含量を低下できること、しかしながら、グアール種
子からのα−ガラクトシダーゼに対して産生じた抗体に陰性免疫交差反応を与え
る他のα−ガラクトシダーゼは所望の能力をもたないことが明らかにちれた。
名らに、α−ガラクトシダーゼをコードするヌクレオチド配列は、生成したα−
ガラクトシダーゼが所望の能力を失うことなく、遺伝子操作によって修飾できる
ことが明らかにδれた。
したがって、ヌクレオチド配列は、
fal 上述の特異的能力な頁するα−ガラクトシダーゼをコードする天然のヌ
クレオチド配列、tbl グア一種子からのα−ガラクトシダーゼに対して産生
される抗体と陽性免疫交差反応を示すα−ガラクトシダーゼをコードするヌクレ
オチド配列(C1(a)もしくは+1)lと同一または上述の特異的能力をなお
保持しているその修飾体のいずれかでらるα−ガラクトシダーゼをコードする遺
伝子操作ヌクレオチド配列
からなる群より選ぶことができる。
たとえば、遺伝子は、α−ガラクトシダーゼを産生嘔セる微生物により適合する
コドンを用いて作成することができる。その場合、α−ガラクトシダーゼをコー
ドするヌクレオチド配列であるいわゆるα−ガラクトシダーゼ遺伝子は、天然の
α−ガラクトシダーゼと同じα−ガラクトシダーゼをコードする。両酵素は同じ
アミノ酸組成を有するからである。しかし、特異的α−ガラクトシダーゼ活性を
なお保持する修飾酵素であるその修飾体をコードする遺伝子を作成するCとも可
能である。組換えDNA技術を応用して、たとえば熱安定性および/または比活
性等の性質が改良ちれたα−ガラクトシダーゼの修飾体をコードする遺伝子操作
遺伝子を製造することも可能である。
本発明はとくに、以下のアミノ酸配列
DDCVi’AELNRDSEG藺PN、〜υJPSOI覗万゛ハ引5KflL
KLG買SDAαiQTLSSGRPXFFSMC調箋DPQIW■5IGN瀾
FffTGDIED謹SMTSIルSNRAMDDTTH肚ISNAgVIA■
QDKLGVQOKK■5TNDLEVWA、()PLSI]叱VAVILWN
R3SSRA’NTASWSDIC)LQQC)TTVDARDLWE)13T
QSLVSOEI 5AEIDSHACKMYVLTPR8
からなる蛋白質をコードするヌクレオチド配列を含むベクターを提供するもので
ある。
グア一種子のα−ガラクトシダーゼをコードする天然の遺伝子の使用を望む場合
は、本明細書に示す操作によって見出された二本鎖相補性DNA (dB−CD
NA )を用いるのが好ましい。このas −CDNAのプラス鎖に第6図に示
したヌクレオチド配列607〜1698を有し、上に示したアミノ酸配列1〜3
64のコドンに相当する。
選ばれた宿主生物に適当なベクターは、(a) α−ガラクトシダーゼまたはそ
の前駆体をコードする二本鎖DNA (aθ−DNA、 )tb) ta)のa
8− DNAのプラス鎖の暗号領域の3′末端に結合し、所望により選ばれた宿
主生物に適当な転写終結配列に続く翻訳停止コドン
(C1ta)のas −DNAのプラス鎖の上流に位置する、選択された宿主生
物に適当な発現レギユロン[d) ds −DNAがα−ガラクトシダーゼの成
熟型なコードし、その型がメチニン残基で開始しない場合、(a)のas −D
NAのプラス鎖の暗号領域の5′末端に結合する翻訳開始AT() )リプレッ
ト
te+ (a+の(is −DNAを、選ばれた宿主生物のデノムおよび/また
は選ばれた宿主生物に適当な複製のオリジンおよび所望−より選択マーカーへの
挿入を容易にするヌクレオチド配列、ならびに
+f+ 所望によりα−ガラクトシダーゼの前駆体型の前駆体部分をコードする
as −DNAから構成されることが好ましい。
本発明の他の態様は、前述の組換えベクターの導入により、好ましくはβ−マン
ナナーゼを実質的に含まないα−ガラクトシダーゼの産生能ヲ有している形質転
換宿主生物、およびその子孫に関する。宿主生物は、植物またはその部分たとえ
ば5olanaceaとくにN1cotiana X または動物もしくはヒト
細胞であってもよいが、細菌たとえばBacillus 、かびたとえばA、s
pergillus 、酵母たとえばSaccharomyces 。
Kluyveromyces 、 HansenulaおよびPichiaのよ
うな微生物も使用できる。本発明に以下の宿主生物、ついて実施された。遺伝子
は、これまで多数の異なる宿主生物中で発現ちれてきたことから、それが他の各
種宿主生物中でも発現すると期待することは現実に即している。文とえは、Pi
chia pastoris 。
3accharomyces carlebergensis 、 AE3pe
r 1llus ni erおよびAspergillus n1dulans
などの例を挙げルコとができる。
しかしながら、本発明の主便な態様は1−4結合β−D−マンノピラノシル単位
の玉鎖に付加した1−6結合α−D−ガラクトピラノシル単位を切断することに
よりガラクトマンナンのガラクトース含量を低下さセることができるα−ガラク
トシダーゼを製造する方法において、前述の形質転換宿主生物を、培養中または
培養後の誘導に際してα−ガラクトシダーゼ乞産生するような条件下に培養し、
ついでα−ガラクトシダーゼを集めることを特徴とする方法に関する。ごの態様
の場合、α−ガラクトシダーゼは宿主生物から分泌てれ、ついでα−ガラクトシ
ダーゼの捕集は発酵液からの細胞の除去、次に所望により得られ7′i:溶液の
濃縮によって行われることが好ましい。
本発明はまた、ガラクトマンナンの水性プレバレージョンを、β−マンナナーゼ
を実質的に含まないα−ガラクトシダーゼとインキュベーションすることにより
、ガラクトマンナンのガラクトース含量乞低下させる方法な提供する。このよう
な方法は、たとえばEP−A−[)121 960によって公知である。しかし
ながら、本発明の方法は、前段に述べた方法によって製造場れたα−ガラクトシ
ダーゼを使用することを特徴とするものでちる。本発明は、ガラクトマンナン!
改良するための公知方法を経済的により魅力があるものとするような価格および
量でα−がラクトシダーゼを提供するものでおる。
最後に、本発明は、前述の方法によって製造場れたガラクトース含量の低いガラ
クトマンナンを用い、所望によりこれを1種または2種以上の他の増粘剤または
デル化剤、たとえばアラビアゴム、トラガカント、アガール、アルギン、カラデ
ナン、ファーセララン、ペクチン、ゼラチン、デンプンおよび改良ガムたとえば
カルざキシメチルセルロースと混合する食品、動物用飼料または化粧品の製造方
法に関する。
最後に挙げた2つの態様は、
(1) α−ガラクトシダーゼを生成できる形質転換宿主生物を使用する本発明
の方法によって製造ちれたα−ガラクトシダーゼの、ガラクトマンナンのガラク
トース含量低下のための使用
(2) ガラクトース含量の高いガラクトマンナンを本発明の方法によって製造
されたα−ガラクトシダーゼで処理して得られるガラクトース含量低下ガラクト
マンナンの、食品、動物用飼料または化粧品の製造のための使用、
と表現することもできる。
本発明の要約および技術的記述の概略
本発明の様々な態様(ζ広範な研究の結果である。これらを以下に概括し、詳細
は実施例で述べる。
本発明の一態様は、ガラクトマンナンのたとえば1−4結合β−D−マンノピラ
ノシル単位の主鎖に付加された1−6結合α−D−ガラクトピラノシル単位を切
断することにより、ガラクトマンナンのガラクトース含量を実質的に低下できる
α−ガラクトシダーゼ酵素のヌクレオチド配列およびアミノ酸配列の解明に関す
る(例1参照)。
この酵素活性が発芽グア一種子の内乳中に存在することは知られていた。しかし
ながら、グア一種子中のどの細胞がこのα−ガラクトシダーゼ酵素の産生に関与
しているのかは明らかではなかった。
グア一種子の発芽に関する頭微鏡的研究と、種皮および/または胚除去後の内乳
分解の観察が相まって、酵素は内乳自身の中で製造てれるという仮説が導かれた
。粕粉細胞が最も有力な候補とちれた(例1のセツション1.1)。
この仮説は確紹されねばならなかった。したがって、mRNAが粕粉細胞から精
製てれた。発芽した種子から20時間にわたって分泌嘔れた内乳はそのままでは
RNAの精製に使用できなかった。& IJサツカライドがゲル形成により、著
しくカオトロtツタな試薬を用いてもRNAの抽出を妨害した。この問題を解決
するために、本発明者らは、内乳& IJサツカライドを分解するために外から
加えた酵素を使用した。条件を注意深く訓整しないと、粕粉細胞中のRNAが操
作中に分解することが明らかに嘔れ、C1’Lは粕粉細胞自体の中に産生するR
N[L861酵素によるものと考えられた。精製RNAについてα−ガラクトシ
ダーゼをコードするmRNAの存在を、
一α−ガラクトシダーゼ特異性抗体と反応する蛋白質についてin vitro
翻訳および分析−mRNAと、α−ガラクトシダーゼに特異的なオリビヌクレオ
チド混合グローブとのハイブリダイゼーション(これらの特異的グローブの構築
には、精製蛋白質の小部分のアミノ酸配列を決定した)によって解析した。
両解析の結果、α−ガラクトシダーゼをコードするmRNAが粕粉細胞中に存在
することが明らかにてれた(例1、セツション1.2)。
mRNAは、α−ガラクトシダーゼ特異的オリゴヌクレオチド混合プローゾを用
い、標準方法によってグアーα−ガラクトシダーセcDNAクローンをクローニ
ングするために使用した(例1、セツション1.3および1.4)。
グアーα−ガラクトシダーゼCDNAクローンのヌクレオチド配列を決定し、ア
ミノ酸配列を誘導した。精製蛋白質について決定したNH2末端アミノ酸配列は
ヌクレオチド配列から誘導したアミノ酸配列と同一であることが明らかに嘔れ、
嘔らにα−ガラクトシダーゼは成熟蛋白質の前に47個のアミノ酸残基をもつ前
駆体として合成されることが示された(例1、セツション1.5)。
本発明の他の態様は、各種宿主によるグアーα−ガラクトシダーゼの新規製造経
路の可能性に関する。本発明は前述のような特異的能力を有するα−ガラクトシ
ダーゼ酵素の新規製造方法を提供する。2桟の微生物宿主についての実験で、経
済的に興味あるレベルがすでに達成逼れることが示され、数種の他の宿主生物(
微生物および植物の両者)でも可能性が明らかにされている。
例示の念めに、本発明者らはSaccharomyces 。
2706というプラスミドで、酵母GAPDHプロモーターを成熟α−ガラクト
シダーゼのみをコードする遺伝情報に融合させた。他のプラスミドPURY 2
705は、GAPDHプロモーターを、インベルターゼシグナル配列ユニ成熟α
−がラクトシダーゼからなるハイブリッド遺伝子に融合さセた。両プラスミドと
も、p−ニトロフェニル−α−D−ガラクトピラノシドに対して活性な3.Ce
reVieiae中で酵素の産生が起こった。しかしながら、puRy 27
C15の生成物は1)URY 2703の生成物と異なり、酵母細胞の外部に出
現できた。石らに、ウェスターン法での解析により、puRY2705からの生
成物は植物酵素と同じ分子量を有していたのに対し、pURY2703の生成物
はわずかに低い分子量を示した(例2診照)。
プラスミドptJRY 2705を係留した酵母細胞から、1ml中α−ガラク
トシダーゼたとえば10単位が存在する粗抽出液を調製した。このような粗プレ
バレージョンはグアーガムのガラクトース含量を低下嘔セることか可能であった
(例6参照)。
3aCCharOm7CeBについての他の例としては、酵母細胞の炭素源とし
てのガラクトース上での生育により誘導ちれるGAL 7プロモーターを、イン
ベルターゼシグナル配列ユニ 成熟α−ガラクトシダーゼからなるハイブリッド
遺伝子に融合してプラスミドpUR2706およびpUR2730を構築した。
両プラスミド間の差は、pUR2706が、271bpのクローン化GAL 7
DNAフラグメントを使用したのに、pUR2730では()AL 7プロモ
ーターをin、 VitrOT合成したオリゴヌクレオチドから得た点である。
プラスミドpUR2706はガラクトース上での生育により誘導すると、酵素の
酵母細胞による産生が起こった。
酵素に生育培地中に5,000 U/l =!で分泌嘔セ、正しく処理し、グリ
コジル化する(例9参照)。
発酵培地から酵母細胞を濾去し、培地を10倍に濃縮した。このような粗濃縮液
は、グア一種子から精製した酵素と比較して全く同じに、グアーガムのガラクト
ース含量を低下名ゼることができた(例10参照)。
グア一種子からのα−ガラクトシダーゼに対して産生される抗体との陽性免疫交
差反応とガラクトマンナンのガラクトース含量低下能との間に関係が存在すると
の所見については例4に説明する。
α−ガラクトシダーゼ遺伝子がS、CθreVi81aθ中のみでなく、他の微
生物中でも発現できることを例示するため、各1微生物、すなわち、
中で酵素を産生できるプラスミドを構築した。
(a) [uyveromyces marxianus var、 1act
ie中でのα−ガラクトシダーゼの製造
S、cerevieiaeプラスミド1)URY 2705中にKluyver
omyces自動複製システム(すなわちKAR32)と選訳マーカー(trp
−1遺伝子)の両者を導入することによりpUR2405と呼ばれるプラスミ
ドを調製した。株に、 marxiaus var、 1act4s株SD −
i i (lac−4、trp −1)の酵母細胞をプラスミドPUR2405
で形質転換した。生育後、形質転換株の細胞抽出液は、このプラスミドをもたな
い同−株と異なり、人工基質pNPGを加水分解できる蛋白質を含有していた。
名らに、粗細胞抽出液のウェスターン法解析でグアーα−ガラクトシダーゼ抗血
清と特異的反応を示し、グアーα−ガラクトシダーゼ酵素の存在が明らかであっ
た(例5参照)。これらの実験から、形質転換Kluyve romyce s
がグアーα−ガラクトシダーゼ酵素ヲ産生ずることが示される。
(bl Hansenula po’iymorpha中でのα−ガラクトシダ
ーゼの製造
H,polymorphaが、たとえばMOXプロモーターまたはDHASプロ
モーターのような誘導可能なプロモーターを特異的に用いて外来性生成物を産生
ずる可能性についてはすでに確認されている。H9p017morpha中で複
製可能で1eu−突然変異を補充できるベクターYEp16に基づいてpUR3
510と呼ばれるプラスミドが構築された。このベクター中には以下の構築体二
MOXプロモーターーインベルターゼシグナル配列−成熟α−ガラクトシダーゼ
ーMOχターミネータ−が配置された。株H,polymorpha L 1
(leu 1−1)の酵母細胞がプラスミド:[)UR351Dで形質転換でれ
几。MMアガール板上、グリセロールを炭素源として生育嘔セたのち、細胞を破
壊し、細胞抽出液を調製した。形質転換株の細胞抽出液は人、工基質pNPGを
加水分解できる蛋白質乞含有したが、このプラスミドをもたない同−株にはその
蛋白質は認められなかっ友。ちらに粗細胞抽出液のウェスターン法での解析で、
グアーα−ガラクトシダーゼ抗血清と特異的反応を示し、グアーα−ガラクトシ
ダーゼの存在が明らかであった(例8参照)。
これらの実験は、形質転換Hansenulaがグアーα−ガラクトシダーゼ酵
素を産生ずること7示している。
FC) α−ガラクトシダーゼ遺伝子が真核微生物中のみでなく、原核微生物中
でも発現できることを示すために、13acillus eubtlis中で酵
素を産生できるプラスミドを構築した。
α−アミラーゼシグナル配列二ユニ熟α−ガラクトシダーゼからなるハイブリッ
ド遺伝子の前にspo 2グロモーターを配置したpUR2601と呼ばれるプ
ラスミドを調製し九(第6図)。
このプラスミドを係留したB、θul)tiliFl細胞を培養したところ、培
養メジウム中に特定の生育期に、I)NPGに対する活性を有する蛋白質が存在
した。至適生育メジウムおよび生育条件を選んでファーメンタ−中で培養すると
、生育メジウム11中に1760単位が認められた。ウェスターン法で解析する
と、グアーα−ガラクトシダーゼ抗血清と特異的に反応し、生育培地中にグアー
α−ガラクトシダーゼの存在が示芒れた。しかしながら、分子量(グ植物酵素の
場合より少し小石がった。NH2末端の配列決定から、α−アミラーゼシグナル
配列(一完全に正しく除去されていて、この差はBaC11lu8酵素がグリコ
ジル化されないという事実によるものである。
これらの実験から、形質転換Bacillueはグアーα−ガラクトシダーゼf
t産生するのみでなく、それを生育培地中に分泌することが明らかである。芒ら
にBaC11luεによって製造芒れた酵素がグアーガムのガラクトース含量を
低下芒セることも見出ちれた(例7)。
α−ガラクトシダーゼ遺伝子が微生物内のみでなく、植物内でも発現できること
を例示するため、この酵素をN1cotiana tabacum 、すなわち
偶成培養物、根培養物、懸濁培養物および全植物中で産生できるプラスミドを構
築した。すなわち、全グアープレープローα−ガラクトシダーゼ遺伝子を含有す
る植物発現ベクター乞構築した(1:1UR8001)。このベクターをN1C
Otian&植物マタはそのプレバレージョン中にAgrobacterium
tumefaciens誘導ベクターを介して挿入した。その結果、偶成培養
物、毛根培養物、葉および懸濁組織培養物中に、活性なα−ガラクトシダーゼ酵
素が産生された。嘔らにウェスターン法解析により、タバコ組織中に産生嘔れた
α−ガラクトシダーゼ酵素がグアー粕粉細胞中に産生名した酵素と同じ分子量乞
もつことが明らかにちれfc(例11参照)。
本発明の各種態様を以下の実施例に例示するが、これは本発明を限定するもので
はない。実施例は以下の主題に関するものであり、例1および4はδらに項目に
分かれている。
例1
ガラクトマンナンのガラクトース含量を低下でさるα−ガラクトシダーゼ酵素を
コードする遺伝情報の単離および特性
1.1.グア一種子中のα−ガラクトシダーゼ産生細胞の同定
1.2.粗粉細胞からのmRNAの精製および解析1・6・ グア一種子からの
粗粉細胞のmRIVA7!J・らcDNAライブラリーの構築
1・4.グアーα−ガラクトシダーゼ遺伝情報を含有するクローンの選択
1・5.グアーα−ガラクトシダーゼc DNAクローンのヌクレオチド配列の
決定およびα−ガラクトシタ−−ゼ酵素のアミノ酸配列の誘導
例2
遺伝子操作肪五坪月巴止肥」田工法吐駐ニヨルクアーα−ガラクトシダーゼの製
造
例6
遺伝子操作S、 cerevieiaeによジ製造嘔れたα−ガラクトシダーゼ
によるガラクトマンナンのガラクトース含量の低下
例4
各塩α−ガラクトシダーゼ酵素の免疫学的関係とガム修飾能
4.1.α−ガラクトシダーゼ酵素源
4.2.遺伝子操作微生物: Saccharomycesジ製造ちれた酵素
4.6.アウチェロニー二重拡張法で解析した免疫学的関係
4.4.ウェスターン法で解析した免疫学的関係4.5.α−ガラクトシダーゼ
酵素のガラクトマンナン中ガラクトース含量低下能
例5
遺伝子操作に、1uyveromyces marxian、us va、r、
1aCtieによるグアーα−ガラクトシダーゼの製造例6
遺伝子操作Bacillus 5ubtilisによルク7−C1−dラクトシ
ダーゼの製造
遺伝子操作B、 5ubtilisによV製造したα−ガラクトシダーゼ酵素に
よるガラクトマンナ、中ガラク) −ス含量の低下
例8
遺伝子操作Hansenula polymorphaにょるグアーα−ガラク
トシダーゼの製造
例9
OA、L 7プロモーターを用いた遺伝子操作3accharomyces c
erevisiaeによるグアーα−ガラクトシダーゼの製造
例10
()AL 7プロモーターを用い之遺伝子操作S、CθrelVisia8によ
り製造したα−ガラクトシダーゼ酵素によるガラクトマンナン中ガラクトース含
量の低下
特定のNlcotiana種における遺伝子操作植物および植物組織による、ジ
アールα−ガラクトシダーゼの製造
本明細書はさらに、表、文献一覧表、使用した略号の一覧弄、図面の説明および
第1図〜第21図を包含グアーガムの修飾に好ましい酵素は、グアーの種子の内
乳から精製されるα−ガラクトシダーゼ酵素であることは明らかに石れている(
ucc1ear7ほか、1984;EP−A−0121960号)ので、ここ
ではこの特異的酵素の説明に重点を債く。
グアーは内乳7もつマメ類である。種子内乳は、細胞層、粕粉、および王として
ガラクトマンナンからなる貯蔵物質から構成されている。ガラクトマンナンは最
初、紀胞壁ポリサッカライドとして蓄槓石れるが、種子の発芽の際に分解する。
他のマメ類と同様、貯蔵蛋白質は、種子に子葉を付与し、これが内乳内に包まれ
る。内乳乞もつマメ類の発芽および貯蔵部の動員に関する研究は、類縁のマメ類
のコロハおよびルノエルンについて行われている(総説はMeier & Re
1d。
1982がある)。膨化させると(水に浸漬δセる)、酵素はen O8pQr
m中に放出され、2つの王な酵素活性はα−ガラクトシダーゼとβ−マンナナー
ゼであることが明らかに嘔れている。これらの結果は、酵素がコロハ糧子の発芽
の際に粕粉細胞中で合成中で合成ちれることを示唆しているが、本発明者らの知
る限りでは、結論的な証拠は今日まで得られていない。
グアーとコロハの類似性から、本発明者らはグアーの種子もこれらの酵素を粕粉
細胞で合成しているとして間違いないものと考えた。
まず、本発明者ら(2、グア一種子の発芽を顕微鏡的方法で研究した。
種子を鋭いカミソリでi mmのディスクにスライスしN+7)ち0.1Mカコ
ジル酸ナトリウム緩衝液(p)17.4)中2.5%グルタルアルデヒドに、6
℃で6時間固定した。この物質を次に同じ緩1衝液を用い数回取りかえて洗浄し
たのち、0.1Mカコジル酸塩緩衝液中1係四酸化オスミウムにより室温で4時
間、固定後処理を行つ九。組織はエタノールによって脱水し、3purr8エポ
キシ樹脂中に包埋した。重合は70°Cで24時間実施した。薄片化はRe1c
hert UltraCut フィクロドーム上、ガラスナイフを用いて実施し
友。薄片は1〜2ミクロンの浮石に切断し、きれいなガラススライド上の蒸留水
の水滴上に浮かべ、熱板上に置いて60°Cで乾燥した。染色は1%トルイジン
ブルーOを用いて行い、薄片にDPXマウンタント(BDHから)上に据えた。
Leitz QrthOluX s倣鏡上、相および干渉コントラストレンズの
両者を用いて顕微鏡写真を撮影した。厚い種皮の強い複屈折を強調するために偏
光を用い文。
発芽していないグア一種子の断面図を第1図に示した。グアーでは一部の内乳種
子にみられるような、粕粉による細胞の単一密着層の形成は認められなかった。
層に種々の点に示てれているように、2.3.4’!たはさらに多数の細胞から
なっている。発芽が進むと、内乳は次第に軟くなって切断は困難になる。種子が
発芽して48時間後には、内乳の構造はすつかり破壊されてしまうが、粕粉細胞
の外層は安定な細胞間マトリックス内に破壊されないで残っている。しかし、細
胞の内容(グ欠失しているようにみえる。この段階で、糊粉層と残りの内乳の間
に明らかな破壊があって、内乳の分解は粕粉の付近で最も強かつ念ことが示唆嘔
れる。
これは、内乳消化の酵素は糊粉層から放出嘔れたOとを示すものであろう。内乳
分解の進行(2、発芽時の種皮の欠卯によって変化しなかった。また、膨化後に
胚を除去しても、同様な内乳の軟化が観察嘔れた。これは、種皮も胚も内乳の破
壊には関与していないことを示唆している。これは、それらが内乳の分解に関わ
る酵素、α−ガラクトシダーゼおよびβ−マンナナーゼの産生にも関与していな
いと考えてよいど思われる。
これらの結果は、グア一種子中でも、α−ガラクトシダーゼまたはその前駆体が
粕粉細胞中で産生され、ついでこれらの細胞から貯*、i?lJサツカライド層
に分泌されるとする仮説と一致する。しかしながら、この仮説の結論的証拠((
、α−ガラクトシダーゼ酵素またはα−ガラクトシダーゼをコードするmRNA
のいずれかが、粕粉細胞中に存在することを示すことによってのみ得られる。蛋
白質の存在を明らかにすることには問題が考えられたので(急速な分泌、同定で
きない前駆体型)、本発明者らは、粕粉細胞中におけるα−ガラクトシダーゼコ
ードm RNAの存在を分析しなければならなかった。
1.2.粕粉細胞からのmRNAのn!aおよび解析α−ガラクトシダーゼをコ
ードするmRNAの存在を調べるため、粕粉細胞のmRNA含量の解析に以下の
計画乞採用した。
一内乳中に存在する大部分のポリサッカライドを含まない粕粉細胞の単離
一粕粉細胞からmRNAの精製
−mRNAのin vi℃rO紬訳、精製α−ガラクトシダーゼに対して産生じ
た抗体とともに蛋白質生成物の単離、メリアクリルアミドデル電気泳動による解
析一部分的に確立したアミノ酸配列に基づくα−ガラクトシダーゼ特異的オリゴ
ヌクレオチドプローゾによるm RNAのノサン法ハイブリダイゼーション1.
2.1 、粕粉細胞の単離
グア一種子(市販の変種King Guar var 5eah 9 [];殺
黴剤処理、Crown Quality 5eea Co、 、 Tex&sか
ら購入)を10 % C1110r08 (源白粉、有効塩素4%)で1時間殺
菌した。次に、種子を滅菌水道水で洗浄し、頻回に水を取りかえて5時間膨化嘔
セ(種皮からの色素が遊出する結果、水は褐色になる)、透明なマーガリンチュ
ーブ内に含まれる水道水/1チアガロースのデルの界面に置いて発芽ちセる。発
芽は20時時間性嘔セる。
ついで種子を個々に解体した。まず、種皮を、マイクロパイルの領域に孔をあけ
てはいだ。次に内乳を、2個の子葉の縁に広がる内乳の薄い部分を穏やかに6い
て胚から分離した。ついで内乳乞半分に分けた。
これらの発芽内乳から直接RNAを精製する試みは、最も強力なカオトロピンク
試薬(たとえばグアニジニウムチオシアネート)ヲ用いた場合でも、内乳は全く
加工できないデルを生じるため、失敗した。
したがって、ポリサッカライド物質から粒粉細胞tさらに分離することが必螢で
あった。
そこで、外部から加えた酵素プレバレージョンによってポリサンカライドの分解
を試みることに決定した。
半分ずつに分けた内乳乞、Oamborg f35メジウム(Gibco )に
溶解し、12係シユクロースを補光した酵素溶液に浮遊嘔セた。インキュベーシ
ョンは226Cで実施した。
内乳の内容の完全な消化は肉眼的にモニタリングが可能で、使用した酵素および
その濃度の両者に依存した。消化が進ひに従って、内乳は次第にその半球型の形
状を失い、軟く、可撓性になった。多数の市販酵素を様々な濃度で試験した。0
nazuka R1Q (KinkiHoneha co+Lta )、Gam
manase (NOV○)およびDriθelase (Fluka )であ
る。初期の研究によって濃厚な市販酵素プレバレージョンに暴露すると、粕粉細
胞はプラズマ分離を起こして死亡することがわかっていたので、酵素プレバレー
ジョンを高濃度で使用できるように清浄化した。これはベンゾイル化透析チュー
ブ(Sigma )を用いた透析によって実施した。酵素(ζ12チシユクロー
ス含有B5メジウム中に溶解しく10%)、使用前に18〜24時間、同一メジ
ウムに対して4°Cで透析した。次に酵素を用いて内乳を消化した。
これらの中、10チの濃度ではDrilllθ1as6が最も有効でちるように
思われた。7〜8時間インキュベーション後、内乳は丸まって、支持ポリサンカ
ライド組織はすべて消化ちれてしまった。粕粉が丸くなった点が消化の終点とし
た。丸くなった粕粉のサンプルを顕微鏡で調べ(壊死)、またDNA染色を用い
てその生存能乞チェックした(フロレスセインジアセテート染料、1(、oec
hst 、アセトン中5 m9 / 5 mt tag(使用直前にメジウムで
115oに希釈した)。至適酵素処理(10チ酵素、7〜8時間インキュベーシ
ョン)で、非生存、壊死細胞はわずか(20%未満)であった。これらの細胞か
らのRNAプレバレージョンは、りざシームRNAの統合性から判断して、RN
Aはよく保存されていたことを示していた。
所望の外観(白色、円形)の糊粉層を個々に消化メジウムから採取し、同じ浸透
圧で5回洗浄して、残ったポリサッカライドを除去した。最後に液体窒素中に落
として保存した。顕微鏡用に調製したこの物質の薄片は、粕粉2〜5個の細胞厚
で、細胞は酵素プレバレージョンによる消化に抵抗したマトリックス中に包埋凍
結粕粉物質なドライアイスの温度に維持した乳鉢と乳棒で粉砕した。粉砕物質を
、分解緩衝液(50mMTrio −H+:l pH8,0,2チザルコシル)
1容十フエノール(1MTrts −HClPH8,0と平衡化)2容中で解凍
させた。混合し、遠心分離した(10分、5、C100rpm )のち、このフ
ェノール抽出な水相上で2回反復した。最後に、6M酢酸ナトリウム(NaAC
)p[(5,4’!”/10容とエタノール2.5容暑加えたのち、−20’C
で核酸を一夜沈殿畑セた。
定性分析には、RNAを沈殿石セ、sTE緩衝液(1DOmM NaC1,1[
] mMTris −HCI pJ(7,5,1mMEDTA)に溶解し、1分
間煮沸し、直ちに氷上で冷却した。等容のサンプル緩S液〔10M尿素、10係
シユクコース、E緩衝液(4[] mM Tris −HClH8,6,2[1
mMi′
NaAC、20mM EDTA )中0.02 %ブロモフェノールブルー〕を
加えた。サンプル(3〜10μs)をアがロース−尿素ゲル(1,8%アガロー
ス、E緩衝液中5M尿素)上電気泳動に付した。RNAバンドはエチジウムプロ
ミド(0,5μF/m/V)で15分間染色し、長波長紫外線に暴露して可視化
した。
嘔らに絹製するためには、STE緩衝液に溶解したRNAを1容の8 M Li
C1?:加えて好ましくは沈殿δセ、氷上で一夜インキュベーションLi。10
分MIO,000rpmで遠心分離して沈殿を集めた(この工程は、DNAとま
だプレバレージョン中に存在するポリサッカライドの大部分を除去する)。RN
Aベレツ) ’k 0.14す゛ルコシルを含ひSTE緩衝液に溶解し、260
nmの吸収k 測定L テ濃度ヲ決定し、1/、。容の3 M NaAc pH
5,4および2,5容のエタノールを添加したのち、一部を一20°Cで保存し
た。
ポリアデニル化mRNA (ボIJ −A RNA、 )の精製には、2.5m
9のRNA ’f Bppendorf管中に沈殿6セ、300μAのH2Oに
溶解し、5分間65°Cに加熱し、氷水上で冷却し、ついで1Q mMTris
−HCI PH7,5、i M NaC1乞含有する混合物300μlビ加え
、D、1係ヂルコシルを加えた。
予め6回○緩衝液(10mM Tris −HCl、 pH7,5゜i mM
EDTA 、0.5 M NaC1、0,1%デルコシルンで洗浄したオリゴ−
aTセルロース(T2型、f:ollaborative He5earcb、
) 5 Q m9にRNA t、)加えた。
少々くとも4時間、室温で上下回転させてインキュベーションしたのち、混合物
を、シリコン処置グラスウールのプラグを含む青色Eppenaorf 1mi
t ペットチップ上に層にした。流出液中のRNA濃度を測定し、カラム乞0
D260の吸光が0.05未満になるまで0緩衝液で洗浄した。
カラムに結合したポリ−A、 RNA 暑最後に10mMTr1s −HCI
P)(7,5,1mM EDTAおよび0.1%+’ルコシルを含有する混合物
6×10口μlを加えて溶出した。ポリ−A RNA0量は通常、総R)JAの
1チで、260nmにおける吸光を測定して定量嘔れた。
1.2.3. zリーA RNAのin vitro 翻訳Wheat Ger
m Translation システムf New EnglandNucle
arから入手し、その指示書に従って、放射性プレカーサーとして35S−メチ
オニン(1066C1/mmol )2用いて操作を行った。翻訳生成物は、E
densほか(1982)の記載のように、ポリアクリルアミドデル上で分離し
たのちオートラジオグラフィーで分析した。
翻訳生成物はその一!ま、またはMe(:1ear7 (1983)の記載のよ
うにしてahしたα−ガラクトシダーゼ蛋白質でウサギを免疫処置して産生さセ
たα−ガラクトシダーゼ特異的抗血清とインキュベーションt、4のち適用した
。抗血清と反応した蛋白質をプロティンA−セファロース(pharmacia
)との沈殿により、Eaensほか(1982)の記載のようにして分離した
。
粕粉細胞から精製したmRNAによってコードされる種々の蛋白質のうち、α−
ガラクトシダーゼ荷異的抗体と反応する蛋白質の存在が示された(第2図)。こ
の蛋白質の見掛けの分子量は44 kdである。
1.2.4.1 、オリゴヌクレオチドプローブα−ガラクトシダーゼ!フード
するm RNAのグローブとして、本発明者らはNH2−末端の一部および内部
ペプチド(第3図参照)について確立嘔1シたアミノ酸配列に基づくオリゴヌク
レオチドを使用した。N製嘔れた蛋白質から、N末端アミノ酸配列解析でに、B
fllck−man89Qcスピニングカップ里白質シクエンサーを用い、Ea
man分%(Eaman & Begg、 1967 )によって直接決定する
。内部ペプチドは精製蛋白質をシアノデンブロミドとトリプシンで分解したのち
同様に配列を決定し、ついでそのペプチドをカラムクロマトグラフィーにより他
のペプチドから均一に精製した。
確立ちれたアミノ酸配列に基づき、そのアミノ酸をフードする丁べての可能なヌ
クレオチド配列が誘導ちれた。可能なヌクレオチド配列のすべてifは一部を含
むデオキシ−オリゴヌクレオチド(いわゆる混合グローブ)ヲDNAシンセサイ
ザー(A、pplied Biosystems )上、ホスファイト法(Ma
tteuci & Caruther8.1981)を用いて合成した。オリゴ
ヌクレオチドは16チまたは20%メリアクリルアミドデル上で精製した( M
aniatiSほか、1982)。
通常、精製オリゴヌクレオチドの0.1〜0.3μ9乞、5 Q mM Tri
8− B(C1p)1.7.5.10 mM MgCl2.0.1 mMEDT
A 、 10 mMジチオスレイトール(DTT )、70/JC1γ−”2P
−A、TP (3000ci / m+no1゜Amersham ) 、1
0単位のポリヌクレオチドキナーゼ(Amersham )中、最終容量15μ
1167°Cで30分間インキュベーションして標識し友。10μlの0.5M
EDTA、 pH3,[]で反応を終結ちセ、フェノール/クロロホルム(1
:1)で抽出した。水相Y、TE緩衝液(1[1mMTris −HCI pH
8,0および1 mMEDTA )で平衡化した2、5mlの3ephaaex
G 25カラム(使い捨てシリンジ)を通した。250μlのフラクションを
集め、これから最初の2個の放射性フラクション、通常フラクション4および5
を集めた。
1.2.4.2. ノザン法ハイブリダイゼーション精製RNAをホルムアルデ
ヒドの存在下に報告嘔れたようにして(Lehrachほか、1977)電気泳
動によッテ分離L4゜10 mu Trls −HCI PH7,5,1mME
DTAXD、1 M NaC1および[1,1% SDSの混合物1μlに1μ
、!il溶解したRNAの5μlに、ホルムアルデヒド(BDHChemica
ls ) 1Q μl 、濾過ホルムアルデヒド(Merclc ) 3.31
111と10XMOPS緩衝液(0,2M MOPSpH7,0,1[1mM
EDTA ) 2μl?:加え友。サンプル乞70°Cに15分間加熱し、氷上
で冷却し、1qbアガロースゲルに適用した(1チアガロースを水75rnA中
に煮沸溶解芒セ、65°Cに冷却したのち10 X MOPS緩衝液10m1お
よびホルムアルデヒド16.5mtを加えfc)。
を気泳動はI X MOPS緩(資)液中、3030−4O?3〜5時間実施し
た。RNAはエチジウムゾロミド(0,1M酢酸アンモニア中1μ&/l1l)
で60分間染色して可視化し、蒸留水中で60〜60分間脱色し、長波長紫外光
に暴露した。
次に、RNAを、Qene 3creen plus (puPont NEN
)に、製造者の指示書に従い10 X SSC(1,5M Nacl、0.1
5Mクエン酸ナトリウム)とともに毛細管プロットによって移した。移動は20
時間続けた。2 X SSCで洗浄したのち、膜乞真仝下80°Cで2時間焼い
た。
ハイブリダイゼーションに先立って、膜ti 5 X ssc。
2×デンハルト(10Xデンハルト:0.1係FicO1’l、0.1%&リビ
ニルビロリドン、(3,1%ウシ血清アルブミン)、1%SDSオよひ1004
/mt剪断(超晋波処理)および変性(2分間煮沸)ウシ胸腺DNAの混合物
中、65°Cで4〜5時間時間グイハイブリダイズ。
ハイブリダイゼーションは、32P標識オリゴヌクレオチドグローブ乞補充した
同一緩衝液中、たえず撹拌しながら30°Cで実施した。
このハイブリダイゼーション後に、膜を、5xssc(室温で15分間、6回)
で、ついで0.1係SDS含有5 X SSCで、30℃で30分間洗浄した。
もつと高い温度でおよび/ま友は低い塩濃度でのちらに緊縮条件での洗浄を指示
に従って実施した。
結果は、プローブMP33が約1.6[:l[)ヌクレオチドのm RNAと特
異的にハイブリダイズした。この太き芒のmRNAは451ct1までの蛋白質
をコードできることt示している(第4図)。
これらの実験、in VitrO翻訳およびノずン法ハイブリダイゼーションか
ら、本発明者らは自分達の仮説が正しく、α−ガラクトシダーゼは発芽時にグア
一種子の内乳の粕粉細胞中で合成されると結論した。
1.6.グア一種子の粕粉細胞のmRNAからのCDNAライブラリーの構築
CDNA合成の方法は、aubxer & HOffman (1983)によ
って報告嘔れた方法に基づくもの2用いた。10μlの水に溶解したボ+) −
ARNA、 3μgを10μlの水中2.5μ夕のオリゴ−dT 12− i
8((ollaborativeHesearch )と、100°Cに60分
間加熱し、ついで60分間氷水で冷却してアニーリングした。相補的鎖?、30
μlのMix I [使用直前に25μlの祈念に調設した2XRT緩衝液(0
,1M Tri8− HCI 43°CでpH8,3、10mMMgCl、2、
1 50 mu Kcx、20 mMDTT、1 mAdA、TP、1 mMd
()TP、1 mMdcTP、0.2mM TTP )、40−50単位逆転写
酵素(AnglianBiO℃echno10g7 )および蒸留水で60μl
に調製〕 を添加後、43°Cで45分間インキュベーションして合成重れた。
反応は氷水中に2分間置いて停止した。
ついで直ちに、第−鎖150μl Mix l C使用直前に0°Cで、4 [
1mM Tris −HCI pH7,5,10mM MgCl2.75 mM
KCI、25μl7m1ウシ血清アルブミン(DnaseおよびaNase
?含まない、13ethesaaResearch Laboratories
)、2μllα−32P −TTP(3D [30C1/ mmol、A、m
ersham )、40単位DNA?リメラーゼエおよび8単位lNa5e (
両者ともAnglian 1310technology )を含有する混合物
に加えることにより第二鎖乞合成した。反応灯11℃で60分間行った。リゾ−
ジョンはついで、直接2μlの2DmM ATPおよび400単位のT 4−
DNAリガーゼ(Biolabs ) 1.(加え、18°Cで2時間インキュ
ベーションすることにより行われた。反応は20μlの0.4M EDTAおよ
び1μlの20%SDS乞加て停止名セた。
得られ7’z a8− CDNA乞、I Q mM Tris −H(J pH
7,5,0,3M Naclおよび1mM EDTAで平衡化した6ephaa
exG−50(10彪カラム)でデル濾過して精製した。
150μlのフラクション2集め、放射能はシンナレーション液体を加えないで
直接各フラクションについて測定しくいわゆる(:erenkOVカウンティン
グ) 、DNA含有フラクションを集めた。as −CDNA 7.<アルコー
ルで沈殿’a−tr、10 mM Tris −HClpH7,5、Q、3 M
NaC1,1mM EDTA、0.1 % SDSの混合物に溶解し、同じ緩
衝液で平衡化し−238phaaeX CL −4B (Pharmacia
)カラム(パスツールピペット中21)上サイズにより分画した。約100μl
のフラクションを集め、アガロースデル上電気泳動によりついでオートラジオグ
ラフィーによりCDNAの長石ヲ解析した。500 bp以上の太き芒のde−
CDNA ’!’もつフラクションを集め、アルコールで沈殿δセた。ds −
CDNAは水10μAK浴解嘔ゼた。
ホモポリマーdC−ティリングは、10μlのds −CDNAに、4μ15×
TdT緩衝液(IMカコジル酸ナトリウムPI″I7.0.1 D mM CO
Cl□、0.52IIM dCTP )、3.4 pl!水、D−6Ail 5
mM DTT g加、tてることに!、り実施ちれた。サンプルを37°Cで
2分間、2μlターミナルトランスフエラーゼ(20単位/μl:Bethee
aa Re5earch Laboratories ) f補光してインキュ
ベーション2行い、67℃で8分間インキュベーションした。反応は1μlの0
.5 M EDTA、 i−よび20μでフェノールを加えて停止ちセた。混合
後、クロロホルム10μlン加え、混合し、2分間遠心分離した。
フェノール層を再抽出し、水相を集め、エーテルで2回抽出して\フェノールを
除去し、新しいBppenaOrf管(ジクロロジメチルヒドロキシシランでコ
ーティング)に移し、DNAfjr:エタノールで沈殿させた。
dc−ティ# ds −cDNAを10 mM Tris −HCI PH7,
5,1mM EDTAおよび0.I M Nacl(アニーリング緩衝液)混合
物20μβ中に浴膳した。as −cDNA 1tG−テイルベクター(pst
lで切断したpBR,322とホーeiリーz−dQ−テイル、’pupon
t NENから購入)と、約4 nFのas −cDNAに25n9ベクターの
割合で用い、最終容量25μlとし、65℃に10分間加熱し、ついで4°Cに
徐々に冷却してアニーリングし文。これらのアニーリングサンプルを用いてE、
coll 294株(e’ndoド、B1B1−1rk−1” ; Beck
manほか、1976)Man i a Z i 8はか(1982)の記載し
たHanahan法で形質転換した。これにより3X10’クローンのクローン
バンクが得られた。
1.4.グアーα−ガラクトシダーゼ遺伝情報を含有するクローンの選択
形質転換E、 Co11細胞のサンプル乞、テトラサイクリン(10μs/mA
)を含むアガール板上に置いた二) 0 セk O−ス濾紙(MillipOr
e HATF型、3.45 μrn)に直接広げ、−夜67℃でインキュベーシ
ョンしたのち、1紙1枚あたり(3〜5)X103コロニーが存在するようにし
た。
1枚のマスター濾紙から以下のように2個の同一なレプリカが得られた。マスタ
ー濾紙を乾燥濾紙上に置キ、マークした。第一のニトロセルロースレフリカ濾紙
を新鮮なL−培地アガール板上で湿潤させ、マスター濾紙の最上部に置いた。4
枚の濾紙をレプリカ濾紙上に置き、注意深くガラススパーチルを用いて下に押し
つけた。4枚の濾紙を除去し、方向標識は正確にレプリカ上にコピーし、レプリ
カ濾紙をL−培地アガール板上に置き、これを第2の17プリカについてもくり
返した。レプリカ濾紙を67℃で、コロニーが肉!で見えてくるまで3〜5時間
生育ちセ、クロラムフェニコール(150μ、9/mZ)を含有するL−培地ア
ガール板に移し、37°Cで一夜インキユベートした。マスター濾紙をテトラサ
イクリンを含むアガール根上に置き、4℃に保存した。
レプリカ濾紙上の細菌は15分間、Q、5 M NaOHと1.5 M Nac
lで飽和した’whatmann 3 四濾紙多数の上に置き溶菌した。乾燥濾
紙の上に置いて過剰の液体を濾紙から除去したのち、ついでj紙’(I M T
ris −HClpH7,0および1.5 M NaC1で飽和した濾紙上に2
〜6分間直いて中和2行った。最後に濾紙y B x ssc中に15〜20秒
間浸漬し、風乾し、真空中80’Cで2時間焼いた。
(プレ)ハイブリダイゼーションの前に、濾紙を、3 X ssc O,1%S
DS中、数回緩衝液を交換して、65°Cで16〜24時間、完全に洗浄した。
洗浄が完了すると、コロニー−プリンとは肉眼では見えなくなった。
ブ1/ハイブリダイゼーションは、プレミックスA[5x ssc、5×デンハ
ルト、0.1 % SDS、50 mMリン酸ナナトリウムPH75,1%グリ
シン、25 μ9 / mtウシ胸腺DNA、75μg/ml E、 coll
DNA (Sigma m型、両DNAプレバレージョンは剪断し、変性芒セ
た)、500 fiji /ml tRNA、 50 %脱イオンホルムアミド
〕中、378Cで2時間実施した。ハイブリダイゼーションは、ハイブリダイゼ
ーションミックスA(5xssc。
1×デンハルト、0.1チSDS、2i]mMリン酸ナトリウムpH7、5,2
5μll /mA ウシ胸腺DNA、75μ97m1E、 collDNA 、
500μ9/ゴtRNA、50係脱イオンホルムアミド)中、グローブMP
33について上述したとほぼ同様にγ−32P −A、TPで標識したオリゴヌ
クレオチドグローブMP 44 (第3図)とともに実施した。ハイブリダイゼ
ーションは一夜60°Cで行ツタ。
次に、1紙を、6×SSCにより呈温で3×15分間、2 X 5SC10,1
%SDSで1×15分間、セして最後に予め加温した0、1悌SDS含有0.I
X SSC中67°Cで15分間、洗浄した。濾紙を乾燥し、−7000で一
夜、X線フィルムに暴露した。両レプリカに対して陽性シグナルを与えたコロニ
ーをマスター淳紙から採取し友。
8個の陽性コロニーから、Birnboim & DO17(1979)の報告
したアルカリ分解法を用いてプラスミドDNAを精製し、Pst l (Ame
rsham )で消化し、1%アガロ−スケ9ル上電気泳動後解析した( Ma
niatisほか、1982)。すべて8個の例で、プラスミドDNA hベク
ターフラグメント(4,3kb )を含有し、その7個は、同じ1250 bp
DNAフラグメントと大きさ600〜500 bpの範囲の小フラグメントの
両者を含有していた。2個の独立に単離芒れたクローン2選び、pUR2302
、約1750 bpのクローン化挿入体を有するプラスミド、および約1550
bpの挿入体を有するpUR2314が得られた。
lで消化すると、ベクターフラグメントのほかに1250 bp + 500
bpおよび1250bp+300bpのフラグメントがそれぞれ得られた。これ
ら4種のフラグメントを1%アガロースデルから切取って別個に精製し、電気泳
動後、透析バッグに電気溶出した( Maniatisほか、1982)。楕類
フラグメント乞ベクp M 13 mpl 3 (B6tb、esda pes
earch InC,から購入、Norranderほか、1986の記載があ
る)とリゾ−ジョンさせ、pstIで切断し、リゾ−ジョンし7’c t 7
フルヲ用イE、 coli株JM 103 (Messigほか、1981)’
k、CaC1□で形質転換し、)C−galおよびIPTGを補充したL−培地
上平板培養した(Maniati8ほか、1982)。
得られた無色のプラークから、一本領ファージDNAを単離し、Sangerジ
デオキシ鎖ターミネーション法の131gg1nほか(1983)(7)改良法
ニヨリ、(1−358−dATP (2,000C1/ mmol )およびり
L//つ酵素(Amer8ham )、ddNTP’s (Pharmacia
−PLBiochemicals )、および+1NTP’+3 (Boeb
ringer ) f用いて、ヌクレオチド配列を確立するために使用した。
配列決定反応生成物は、変性& IJアクリルアミドデル上、Bigginはか
(1983)の報告した緩衝液勾配を用いて分離した。
ヌクレオチド配列はカスケード様のアプローチを用いて決定した(第5図参照)
。サブクローン化フラグメントの境界におけるヌクレオチド配列は、最初ユニバ
ーサルM13配列決定プライマー (AXner8ham ) Y:用いて決定
した。配列データがまだ信頼できる最も遠位では、上述のようにしてとくに合成
した2個の新規な、ひとつは6′〜5′方向におけるヌクレオチド配列の連続の
ための、他のひとつは相補鎖の配列決定のためのプライマーを用いて、配列決定
を継続した。0のカスケード様アプローチにより、両クローンpUR2302お
よびpUR2314のサブクローンの全ヌクレオチド配列が確立した。内部P6
℃I部位周辺のヌクレオナト配列は、Chen、 & Seeburg (19
35)の報告した超コイル配列決定操作によって決定した。結果(グ両Patl
−フラグメントが1接結合している0とを示した。
グアーα−ガラクトシダーゼc DNAクローンの全ヌクレオチド配列は第6図
に示す。プラスミドpUR2302中ヌクレオチド273に始まクボリーへ尾部
までのヌクレオチド配列(第6図参照)はプラスミドI)UR2314の挿入体
のヌクレオチド配列と同一である。
ヌクレオチド配列の解析(第6図)により、411個のアミノ酸残基をコードす
る翻訳読み取り枠と、ヌクレオチド位置166の最初のメチオニンおよびヌクレ
オチド1399〜1404の2個連続した翻訳停止コドンが明らかに嘔れた。0
れから帰納ちれたアミノ酸配列を、IUPA、Cの一文字記号で第6図のヌクレ
オチド配列の上部に示す。
グアー糧子から精製したα−ガラクトシダーゼ酵素のNH2末端アミノ酸配列は
、
AENGLGQTPP・・・・・・
であった(前段および第6図参照)。このアミノ酸配列は、ヌクレオチド307
〜666でコード嘔れる(第6図)。第一に、Oれらの所見から、成熟α−ガラ
クトシダーゼ酵素は364個のアミノ酸残基から構成ちれ、分子量の計算値は3
9.777ダルトンと結論できる。これは5DS−ポリアクリルアミド電気泳動
によって評価てれた分子量40,500ダルトン(Mccleary 、I 9
83 )とよく一致する。
第二に、天然の酵素は47個のアミノ酸残基で延長された(第6図の番号−47
〜−1)前駆体の型で合成されるものと思われる。
内部ペプチドDYLKYDN (第6図参照)が、NH2末端ペプチドに加えて
、ヌクレオチド配列中に見出ちれた(ヌクレオチド680〜701 )ことから
、グアーからのα−ガラクトシダーゼはクローン化てれたと明瞭に結論できる。
微生物によるグアーα−ガラクトシダーゼの産生を例示するため、Saccha
romycea cerevieiae中でグアーα−ガラクトシダーゼを発現
嘔セるのに適当なベクターを、GAPDHプロモーター構造を用いて構築した。
CiらのベクターのベースとしてE、 coli −3ユcerevisiae
’、iヤトルベクター1)URY 528−06を用いf4 (EdenF3
はか、1984、EPO0129268号、第14図;プラスミドpURY 5
28−03乞含有するSaccharomyces cerevieiae A
H22は、1986年5月19日、Centraal−bureau voo
r Schimmelcultures、P、O,Eiox 27 !z 37
4 [1)AGBaarn。
’phe Netherland Ic CBS第8155号として寄託てれて
いる)。これは、3. cerevieiae中での発現のために、GAPDH
プロモーターの制御下にプレグロタウマチン遺伝子を含有している。策略は次の
とおりである(第7図参照)。すなわち、ベクターPURY 528−03から
、完全プレグロタウマチン遺伝子およびプレグロタウマチンATO翻訳開始コド
ンの23塩基対上流を含むSaCl −Hlnd lフラグメントを欠失芒セた
。
次に、合成フラグメントを加えた。I)URY 2703の場合は(第7図参照
)、それは上述の26塩基対、翻訳開始コドンとしてATG、付加的al&lツ
ーンおよび、alalに始まり成熟蛋白質(第6図)のアミノ酸残基61の近く
にあるpvu 11部位までの成熟α−ガラクトシダーゼ遺伝子のNH2末端部
分を含有する。これらのアミノ酸残基をコードするDNAは酵母の好ひコド7
(Tuiteはか、1982)で合成した。pURY 2705の場合は(第7
図参照)、それは上述の23個の塩基対、5UC2(インベルターゼ)シグナル
配列(’I’aus61ng & Carlson、 、i 933によって報
告ちれている)、およびa 1.a 1残基からpvu niで酵母の好むコド
ンでの成熟α−ガラクトシダーゼ遺伝子を含有する。ヌクレオチド配列とこれら
の合成フラグメントの構築は第8図に示す。
合成オリゴヌクレオチドは上述のようにして(例1)DNAシンセサイザー(A
pplied Biosystems )上で作成し、ポリアクリルアミドデル
上電気泳動によって精製した。溶出しi DNA tt 50 μllのT E
(10111MTris −Hclpl(7,6,1mM EDTA )中に
溶解し、ついで260 nmにおける光学密度を測定して濃度乞決定した。遊離
5′末端7もつ境界フラグメントは例外として、各フラグメン) 0.5μgビ
プールし、最終容量100μlで酵素〆リヌクレオチドキナーゼによりリン酸化
した。フェノール抽出後アルコールで沈殿嘔セ、ベレツトを溶解し、境界フラグ
メント各0.5μsを加え、DTTおよびATPを含まないリゾ−ジョン緩衝液
中でアニーリングを行った。アニーリングは70°Cに10分間加熱し、ついで
徐々に(2時間)60°Cに冷却して行った。DTTおよびATP (最終濃度
それぞれ10mMおよび0.511IM )ならびにT4リガーゼ酵素を加えた
のち、15°Cで18時間リゾ−ジョンを実施した。次に合成フラグメントを2
チアガロ−スプル上で電気泳動し、所望の長石をもつバンドを切り取り、電気溶
出によってゲルから単離した。精製したフラグメy ) tt適当ナヘクp −
(pEtvBb 9 : penteほか、1983)にリゾ−ジョンし、IJ
F”−ジョン混合物を用いて二〇〇’li株JM103細胞を形質転換した。こ
れらの形質転換体からプラスミドを精製し、合成フラグメントをDNA配列決定
によって解析した。
最後に、成熟α−ガラクトシダーゼ遺伝子の残りの663個の残基な加えた。プ
ラスミドpUR2302か参照)。最後のリゾ−ジョン混合物を用いて、E、c
oli294株を形質転換した。形質転換体からプラスミド?:精製し、正しい
制限薄紫パターン乞もつプラスミドを選択したところ、プラスミドpURY 2
703 (第9必)およびpURY 2705 (第10図)が得られた。
ptJRY 2703およびpURY 2705によるS。
Hln、nenほか、1978参照)の酵母細胞を、Beggs(1978)の
報告した操作に従い、スフェロプラスト法によって、プラスミドPURY 27
03およびpURY2705で形質転換した。得られた1c1u+形質転換酵母
コロニーをアガール板上で直接、BuckhOl、z &Aaams (198
1)の報告しているように、基質p−ニトロフェニル−α−D−ガラクトピラノ
シド(PNPG。
3igma )を加えた溶融アガールで上張りして、α−ガラクトシダーゼ酵素
の存在なスクリーニングした。
これは、プラスミドpURY 2703 ftもつ酵母細胞の周囲には検知でき
るレベルのα−ガラクトシダーゼ酵素は存在しないことを示した。しかしながら
、プラスミドpURY 2705’tもつ細胞の周囲の黄色の1色は、このプラ
スミドの場合、細胞の外部に生物学的に活性な酵素が存在することを示した。
無傷細胞の解決に続いて、粗細胞抽出液についても解析した。プラスミドpUR
27[:l 3およびpUR,2705をもつ酵母細胞を、ヒスチジン(20μ
gimt>を補充した3母最小培地(アミノ酸を含まない0.67 %酵母窒素
ベース、DifcO; 2%グルコ−ス)上で6o。
n、mにおける光学密度が1.0になるまで生育てセた。
酵母細胞を収穫し、抽出緩衝液(10mM Tri8− HCIp)(8,0、
口、’I mM EDTA 、 1 m1vi DTT )中に1mlあたり細
胞101°個の濃度に再懸濁し、凍結−解凍73回反復するか、またはフレンチ
プレッシャーセルを通して破壊した。
粗細胞抽出液を抽出緩衝液で適轟に希釈し、o、iM酢酸ナトリウムPH4,5
中i o mMl)NPC)と、37℃で5分間インキュベーションした。2チ
炭酸ナトリウム1mlを加えて反応を停止嘔セた。祷られた混合物をEppen
dorf遠沈管中で5分ド」遠心分離して細胞および細胞層を除いたのち4 i
Q nmでの吸光度を測定した。
p−ニトロフェノールの4100mにおける吸光係数はi3.4cm2/μmo
leである。α−ガラクトシダーゼ1単位は、37°CXp)1.4.5におい
て1分間に基質1μm010を加水分解する酵素の量と定義てれる。
結果は、プラスミドpURY 2703をもつ酵母細胞108個中には約(1〜
2.5 ) X 10−”単位が存在し、プラスミド1)URY 2705をも
つ酵母細胞108個中には約(6〜5)×10−3単位が存在することを示した
。
免疫学的定量には、いわゆるウェスターン法解析を用いた。サンプル緩衝液(B
;aensほか、1982)を粗細胞抽出液に添加後、5分間煮沸した。
精製蛋白質は2分間のみ加熱したのち、ゲルサンプル緩衝液に適用した。蛋白質
は10チビリアクリルアミドデル上、WyckOffはか(1977)に従い、
電気泳動によって分離した。
次に蛋白質をデルからニトロセルロース上に、電気泳動移動により移した( B
urnette、1979参照)。
ニトロセルロースをインキュベーション(1)tuff(150mMNacl、
5 mM EDTA、 、 50 mM Tris −HCIp!−17,0、
0,[] 5 % ) リ ト yX−100、O−25% ゼ 5テン)で洗
浄し、l−緩衝液中、0.1 % BSAおよびグアーからahしたα−ガラク
トシダーゼでウサギを免疫処置して産生チセた抗血清とインキュベーションした
。
インキュベーションは室温で4時間、撹拌下に行った。I緩衝液で2回、リン酸
緩衝食塩溶液…7.0CPBS )で洗浄して、吸着ちれなかった抗体を除去し
た。抗原に貼合した抗体は125ニブロチインA(Amersham )ど1時
間反応芒セて恢出した。l−緩衝液で2回、PBSで6回洗浄したのち、ニトロ
セルロース乞乾燥し、−70°Cでχ線フィルムに暴露した。
結果は、プラスミドpURY 2705 ンもっ細胞(し 〜−73)が、グア
ーα−ガラクトシダーゼ吾異的抗体と陽性反応を示し、植物酵素(レーン1およ
び2)と同じ分子量をもつα−ガラクトシダーゼ酵素を産生することを示した。
プラスミド:9URY 2703乞もっ醪母細胞(レーン4)は陽性免疫反応を
示すα−ガラクトシダーゼ酵酵素量産生るが、分子量はわずかながら低い。プラ
スミドをもたない酵母細胞(レーン5)はグアーα−ガラクトシダーゼと免疫学
的に関連ある酵素を産生じない。
プラスミドpURY 2703およびpURY 2705はいずれも、グアーか
ら精製したα−ガラクトシダーゼに対して産生ちれた抗体と陽性反応を示す酵素
的に活性な生成物を産生すると結論できる。第一の場合、酵素は、植物酵素より
も分子量がわずかに低く、細胞の細胞質よ中に存在する。第二の場合は、酵素は
植物酵素と同じ分子量馨有し、酵素は細胞の外側に存在する(後者の場合は、グ
リコジル化と分泌を行うことができる小胞体に蛋白質が標的をもつ結果と考えら
れる)。
ラクトシダーゼ酵素によるガラクトマンナンのガラクトース含量低下
プラスミド1)URY 2705 Y係留するS、 cerevisiaeA、
H22株は、醪母最小珊地(葭、例2参照)上で生育石セると細胞108個あ
たり(6〜5 ) X 10”−3単位のα−ガラクトシダーゼ酵素を産生ずる
。この産生レベルは、後対数期までYMM上で生育芒セた酵母細胞を豊かなYP
D培地(2%グルコース;2チパクトペプトン、Difco ; 1%酵母エキ
ス、Dirco )に移し、約4時間生育させると0.1単位/108個細胞ま
で上昇さセるOとができた。
他の実験では、酵母細胞を200mAyw中、600nmの光学密度が1.5に
なるまで生育ちセ、11のYPD培地に移し、芒らに30℃で4時間生育さ+t
た。
細胞を収穫し、抽出緩衝液4 mlに再懸濁し、フレンチプレッシャーセル(5
回)fj!:通過芒セた。得られた懸濁液を超遠心(3orvaxx sw 6
0.30,000 rpm。
1時間、4℃)によって澄明化した。酵素活性の90チ以上が澄明な上清に存在
した。最後に澄明な上清を40 ttlJのRNase (10mg /!nt
、 Boehringer )およびiooμlのDNase (2単位/ A
l 、 Amersham )と37℃で15分間インキュベーションし、粗酵
母細胞抽出液を得た。これは約10単位/ mtのα−ガラクトシダーゼ乞金含
有た。この抽出液をグアーガムのガラクトース含iを低下嘔セる実験に用いた。
McC1ear7ほか、1984;EP−A−0121960号の記載とはは同
様に操作した。
使用した酵素はニ
ー粗酵母抽出液(例として上述)
−3accharomyces carlsbergensisα−ガラクトシ
ダーゼ(比較用)
である。後者は次のようにして精製した。
S、 carxebergens1日(ATCC9080)乞、グルコースをガ
ラクトース(,20&/l)で置換し几改良YMIA中、26℃で培養した。静
止期に細胞を遠心分離で収穫し、上清を濃縮し、酢酸塩緩衝液(0,1M、pH
4,5)に対して透析した。最初B Am1con DC−2i1縮器で、次は
PEG (ex Sigma )に対して行った。このプレバレージョンを芒ら
に精製することなくそのまま使用した。
グアー粉(HerculegからのグアーガムTHI ; 1 g )および酵
素(0,I M酢酸ナトリウムpH4,5,1,5mJ中1中年0単を、混合物
を微細なパン屑に似た混合物が得られるまで混合した。これを密閉容器にと9.
559Cでインキュベーションした。サンプル(,100m9)”k指定時間に
採取し、反応はioo’cに加熱して停止し、ポリサッカライドのガラクトース
含iを測定した。
ガラクトマンナン中ガラクトースチ
酵 素 源 0 1.5 3.5 6
時間 時間 時間 時間
酵 母 (例) 38 35 34 32これらの結果は、3accharom
yces cerevieiaeによって産生芒れた異種グアーα−ガラクトシ
ダーゼがガラクトマンナンのガラクトース含量を低下嘔セることが可能であり、
一方、3accharomyces carlsbergeneisによって産
生嘔れた同種酵母α−ガラクトシダーゼが好条件にもガラクトース含量を低下し
得ないことを明瞭に示している。
上述の実験(例2および3)は、β−マンナナーゼを含まず、ガラクトマンナン
のガラクトース含量を低下させることができるα−ガラクトシダーゼ酵素が、た
とえば例乙に使用した酵母Saccharomyces cerevieiae
のような形質転換微生物によって製造可能なことを示各種α−ガラクトシダーゼ
酵素の免疫学的関係とが4.1.α−ガラクトシダーゼ酵素源
酵素活性は、至適温度およびPl((f(おいて、45μlの反応容量で、1[
]IIIMのp−ニトロフェニル−α−D−ガラクトピラノシド(pNP()
)を作用名セ、pNP()の加水分解によって定量した。反応は2%炭酸ナトリ
ウムi mAを加えて停止δセた。得られた混合物の吸光度を、必要に応じてE
ppendOrf遠沈管中5分間遠心分離して細胞および細胞層を除去したのち
、4ionmで測定した。p−ニトロンエノールの410nmKおける吸光係数
は18.4の27μmoleである。α〜ガラクトシダーゼ1単位は、67℃、
pH4−5において1分間に基質1μmoleを加水分解する酵素の量と定義さ
れる。
E、 eoli α−ガラクトシダーゼはBoehringerがら(catN
0662038.1otN01503401 )凍結乾燥粉末として(18■中
50U)得られた。A。
niger α−ガラクトシダーゼfl Sigmaがら(cat N0G90
07.1otN’ 105C/864[])33.5M硫酸アンモニウム50m
M酢酸ナトリウム…5.5中懸濁液(2,7mb中48U)として得られた。緑
コーヒー品α−ガラクトシダーゼはBoehringerがら(cat N01
05 023.1ozN010118722−20)、6.2M硫酸アンモニウ
ム−約6中懸濁液(1,omt中ミノ酸を含まない酵母窒素ベース、Difco
(6,7ji/1 )オ!ヒカラクト−ス(2D 9/ l )中26°cで
培養した。静止期に細胞を遠心分離で収穫した。上清乞J[L、酢酸緩衝W (
0,1M、 pH4,5) K透析t、*。
最初は釦1QOn DC−2@縮器を用い、ついでポリエチレングリコール(e
x sigma )に対して行った。このプレバレージョンは培養上清11あた
り約20Uを含有していた。
グアーα−ガラクトシダーゼB yc(1eary (1983)によって記載
てれたようにして調製した。ルツェルンおよびコロハ酵素は、2.5日間(コロ
ハの種子は約100係が、ルツェルンの種子は約50%が発芽した)の発芽に関
係してほぼ同じ経路で製造芒れた。丁なゎち、酢酸緩衝液中でホモケ9ナイズし
、遠心分離し、ナイロンメツシュを通して濾過し、50 % v/v硫酸アンモ
ニウムで沈殿嘔せた。沈殿を約20m1の0.1M酢酸塩緩衝液(pi(4,5
)に溶解し、さらに精製することなくそのまま使用した。このプロトロールによ
れば種子20 Q jiカラ:17 oハ酵素FX、 I D 5 D U、ル
ツエルン酵素は65U生成した。
イナゴマメの種子にSθi1θr(1977)の方法を用いて発芽嘔セた。種子
に粗いサンドペーパーで傷をつけて堅い福皮の一部を除去し、70チエタノール
/水中で5分間殺菌し、脱イオン水に48時間浸漬し、湿った濾紙上、26°C
に9日装置いて発芽芒セた。発芽した種子を上述のようにして抽出すると、9個
のイナゴマメの種子から7Uのα−ガラクトシダーゼが生成した。
4.2.遺伝子操作微生物: Saccharomycescerevisia
e 、Kluyveromyces marxianus var、1acti
e、1an68nula polymorphaおよびBacillus 5u
btilisから製造ちれた酵素
グアーα−ガラクトシダーゼをコードする遺伝子情報を各種ベクター(例2.5
.6.8および9参照)に挿入し、各種微生物の細胞外または細胞内に発現δセ
た。
S、 cerevisiaeおよび’i3.5ubtililllについては精
製酵素プレバレージョンを使用した。ベクターをもつ細胞は、生育メジウム中に
酵素の分泌を生じるものを用いた。
発酵培地からマイクロ濾過(0,22μrrL)で細胞を除去したのち、低分子
量物質を0.03 M Trie −HClpH8,0で平衡化しfcPD−1
0カラム(pl’larmacia )馨用い脱塩によジ除去した。α−ガラク
トシダーゼは、Cのフラクションから、MON〇−Qカラム(HR515、Ph
armacia )を用いた陰イオン交換クロマトグラフィーによって単離した
。溶出I’m Ooo 3 M Tris −HCI p)18.0中Na(J
勾配(O〜11vi )によって行った。検出はpharmacia FPLC
システムケ用い214/280nmで実施した。
α−ガラクトシダーゼ活性乞乞食フラクション(約0.3 M Naclで浴出
)をプールし、脱塩(,4(FD−10カラム、0.01 M酢酸ナトリウムp
H4,5で浴出)。
0の酵素プレバレージョンを真仝乾燥により芒らに約10倍に濃縮した。
K、 marxianue var、 1actisおよびH,polymor
phaについては、粗細胞抽出液を用いた。細胞を適当な条件下にアガール板上
で生育嘔セ、収穫し、抽出緩衝液<、 10 mMTrls pH3,0,0,
1mM EDTA 、 1mM DTT )に@濁し、凍結−解凍を6回反復し
て破壊した。
酢酸バルビタール緩圓’WL (Na−バルビタール8.939、酢酸ナトリウ
ム・5 H2O5,879; HCIで−8,2)中1係アガロースA (Ph
armacia )および6%ポリエチレングリコール6000の溶液乞マイク
ロウェーブオーブン中で加熱して調製した。この溶液を60°Cに冷却し、14
m1t(ガラススライド(8,3X9.4cm)上に注いだ。型(LKB )を
用い、ゲルに径4串の孔をあけた。抗血清10μlおよび精製酵素溶液(リン酸
緩衝食塩溶液…7.0中約1[IU/mAの濃度)を適用したのち、湿ったティ
シュペーパーを入れた密閉した相中、室温で一夜拡散妊セた。免疫沈殿体を直接
測定するか、またはケ9ルを数回0.9チNaC1で洗浄したのち水−酢酸−エ
タノール(4,5: 1 : 4.5 )中0.5 %クーマツジーブリリアン
トゾルーR−250(1310rad )の溶液で染色した。ケゞルは水−酢酸
−エタノール(9:2:5)で脱色した。
結果(第1表)は、同種グアー酵素とまたコロハおよびルツエルンからの酵素と
陽性反応乞示した。遺伝子操作3. cerevisiaeによって製造したグ
アー薄紫も陽性反応を示した。コーヒー豆から、まf4 A、 niger、S
、 carlsber eneisおよびE、C011からの酵素では反応は認
められなかった。
この方法の利点は、感受性(0,01U /mAの酵素溶液で分析できる)およ
び粗ブレバレージョンに使用できる可能性である。
粗抽出液にサンプル緩衝液(Edensほか、1982)乞添加後、5分間煮沸
した。わずか2分間加熱したのち、ケ゛ルサンプル緩衝液中に精製蛋白質を適用
した。
蛋白質をWyckoffはか(1977)に従って10%ポリアクリルアミドゲ
ル上電気泳動によって分離した。
蛋白質を次にケ9ルからニトロセルロース上に電気泳動移動により移した( B
urnette 、 1979参照)。
ニトロセルロースをインキュベーション(1) 緩衝液(150mMNacx、
5 mM EDTA 、 5 Q mM Tris −HClpH7,0,0,
05% ) リ ト 7X−100、0,25% ゼ ラチゾ)で洗浄し、l−
緩衛液中、Q、1 % BSAおよびグアーから精製したα−ガラクトシダーゼ
でウサギを免疫処置して産生さセた抗血清とインキュベーションした。インキュ
ベーションは室温で4時間、撹拌下に行った。
l−緩衝液で2回、リン酸緩衝食塩溶液PI(7,0(BPS )で洗浄して、
吸着てれなかった抗体を除去し文。抗原に結合した抗体は1251−プロテイン
A(Amersham )と1時間反え、芒セで検出した。l−緩衝液で2回、
PBSで6回洗浄したのち、ニトロセルロースを乾燥し、−70°CでX線フィ
ルムに暴露した。
Cの方法(112種の異なる原料のα−ガラクトシダーゼグレバレーションに適
用した(第1衣参照)。結果は、植物性からのすべてのα−ガラクトシダーゼ酵
素で陽性反応ン示した。
ILグアーα−ガラクトシダーゼをコードする遺伝情報で遺伝子操作した微生物
からのすべての酵素も陽性反応を与えた。一方、A、 niger 、S。
carlsbergensisおよびE、 coliからの微生物酵素は、グア
ーα−ガラクトシダーゼに対して産生じた抗血清と反応しなかった。
これらの結果は、コーヒー豆からの酵素の例外を除きアウチテロニー法の結果を
確認するものでめった。
密接な関連がある植物種からの酵素であるグアーα−ガラクトシダーゼと何らか
の関係がおるものと結論で酵素プレバレージョン(15〜60U)を103mM
酢酸ナトリウムpH4,5(1,5mt)中に溶解した。これ乞グアーガム1g
に加えた。混合物が微細なパン屑の感触になるまで少なくとも1分間激しく混合
し、55°Cでインキュベートした。
この酵素のガラクトマンナンに対する活性を解析するため、サンプルを採取し、
以下のようにして解析した。
約150〜のパン屑様混合物のサンプルを採取し、秤量した。酵素乞10分間沸
騰水浴上に置いて不活性化し友。
次に10%水叛化ナトIJウム5 mlを加え、小さなホモブナイブ−を用いて
サンプルを分散させた。溶液を25mjとし、60分間振盪し、再びホモゲナイ
ズし、15分間放置した。この処置後、ポリサンカライドを完全に溶解δゼると
、遊離ガラクトース(Boehringerの酵素試験キット乞使用)および総
炭水化物乞定量した。総炭水化物の定量にはアンスロン法(MOrris、19
48)Y用いた。その改良法(Loewus、1952)は次のとおりである。
アンスロンの酢酸エチル飽和溶液を調製し、少なくとも1時間静置した。試験溶
液25μlをピペットで試験管に取り、蒸留脱イオン水で1 mlとした(水は
ブランクに、80μgのガラクトースを様準に使用した)。
アンスロン飽和酢酸エチル0.2mAを加え、ついで濃硫酸2.5mAを加えた
。激しく混合し、放冷した。吸光度は約30分後に6 i D nmで読んだ。
結果は本明細誉末尾の第1衣にまとめる。衣から明らかなように、植物酵素はす
べて、ガラクトマンナン中のガラクトース含量乞有意に(存在するガラクトース
の25チ以上が18時間後に放出され7′c)低下嘔セることができた。グアー
α−ガラクトシド遺伝情報で遺伝子操作石れた微生物が産生じた酵素も同じ能力
2示した。
これらの結果は、グアーからのα−ガラクトシダーゼ酵素についで、他のα−ガ
ラクトシダーゼ酵素もガラクトマンナンの修飾に適していることt示している。
免疫学的関係はある示唆を与えるが、グアー酵素と無関係な酵素がガラクトマン
ナンを修飾できる可能性は、なお排除できない。
例 5
4築計画は第12図に概略を示した。
このベクターOベースはに1u71;16rom7ce日複衷オリジンKAR8
2とその選択マーカーtrp 1である。シラスミドp+7RJC528−03
(Edensほか、1.983 ) ’!rスプル上′シ気原動、ついで透析バ
ッグへの電気浴出により(Maniatisほか、1982)単離した。
この揖裂フラグメ/ト全、3g1■で線状にしたプラスミドpURY 2705
(第10図)とリゾ−ジョンした。リグ−ジョンしたサンプル?用いて、E、
codユ休J体 103 (Messingほか、1981 )とCaC6z
法で形質転換し、アンピシリン100/4/ILl’を補給したL−培地上で平
板培養した( Maniatisほか、1982)。
得ら几た=+oニーから、Birnboim k Doly C1979)の報
告したアルカリ分解法を用いて、プラスミドDNAスミドを選訳し、プラスミド
pUR2405が帰らnた(第12図)。
K、marxianus var、1actis fa胞:つ pUR24D
5 による形質転換
trp −i休(Edensは;03,1983)の酵母細胞全1工toほか(
1983)の記載VC匠いLiO2法を用いて、プラスミド1)UR2405で
形質転俣した。得らnたtrp+形質転換体について、グアー〇−ガラクトシダ
ーセ゛酵素の存在と解析した。
YMiJ上で生育させたのち、?Im胞と収復し、抽出緩衝’f4 (i O&
M Tris−HCtpH3,Q、0.1 m1M FDTA、1 mMDTT
)に再懸濁し、凍結−解凍を6回反復して破壊した。こnらの粗細胞抽出液中
の活性α−がラクトシダーゼ酵素は人工基質pNPGで、または免疫学的定量法
(ウェスターン法)で足建した〇
粗細飽抽出液金抽出稜衝孜で過当に希釈し、0.1M酢酸ナトリウムr84.5
甲i Q mA pNPGと、67−Cで5分間インキュベーションした。2%
炭酸ナトリウム1dを加えて反応を浄土させた。得られた混合物をEppend
Orf遠心分離器1(より5分間遣口・分離して、細胞およびg1胞屑を除去し
たのち、410nmで奴光度t fill iした。p−ニトロフェノール04
10n工における吸光係数は18.4c1rL2/μmobθである。α−がラ
クトシダービ1単位は、67℃、Pa−14,5において1分間(・二基質1μ
mo161と・几水分屏する酵素l〕列と定量ざnる。
シラスミドpUR24D 5をもつ細胞の細胞う伯出孜は、この定量で、このシ
ラスミドをもたない酵母細胞つ対照プレバレージョンとは異なり、陽性シグナル
を与えたO
免疫学的足置vCは、いわゆるウェスターン解析法を用いた。?7プ” fi
Z i (Jilde nsほか、1982)k粗細胞抽出液に添7xJ後、5
分間煮梯した。
精製蛋白賃金わずか2分間2110熱したのちデルサンプル緩衝液に通用した。
蛋白質を、Wyckoffほか(1977)の方法によって10%ポリアクリル
アミドゲル上成気泳動によって分離した。
ついで蛋白質rデルからニトロセルロース上に、電気泳@移動によシ移した(
Burnette 、1979参fi)。
ニトロセルロース金インキュベーション(1) 緩ill 液(150工MNa
C1、54111M EDTA 、501nM Tris −HC2pH7,0
,O,05% ト リ ト /X−I Do、0.25%ゼラチン)T:洗浄し
、■−緩側腹中、0.1%BSA 2よびグアーから精製したα−がラクトシダ
ーゼでウサギを免役処置して産生させた抗血清とインキュベーションした。
インキュベーションは室温で4時間、攪拌下(で行った。■−緩衝液で2回、リ
ン酸緩衝食塩溶液−7,0(BPS )で売浄して、吸Nさnなかった抗体と猷
六した。抗原に結合した抗体は 12JプロテインA(Amersham )と
141−81反j5させて検出した。■−緩S液で2回、PBSで3回已浄した
のち、ニトロセルロースを乾燥し、−70℃でXNフィルムVC暴露した。
結果は、K]、uyveromyceSf!#E胞抽出液中に、植物酵素の蛋白
質と類似の分子量をもつ蛋白質が存在し、筐たそれはS、 ceravisia
e中シラスミドI)URY 2705によって産生:8nた蛋白質とも類似する
ことを示した〇α−がラクトシダーゼ逍云子が真核細胞中の4でなく原核@生動
中でも発成できること金例示するため、Bacillus 5ubtilis中
で#累kfl生できるプラスミドを講築した。
構築■ベースとしてプラスミドpMs 43 (Kok、 J。
ほか、1985;舒−A−0157441号51〜57貞)(i−用いた。プラ
スミドpUnY2706IIPK4’在fるグアー成熱α−がラクトシダーゼ遺
伝子全α−アミラーゼシグナル配列VC、@合した。この融合蛋白賃金コードす
る遺伝子は、5PO2プロモーターの支配下(Cろアミラーゼシグナル配列を含
有する大ベクターフラグメントを精製した。α−ガラクトシダーゼ遺云子(第タ
ーンラグメントとリゾ−ジョンさせ念。この際、α−アミラーゼシグナル配列は
成熟α−がラクトシダーゼ遺伝子と正確に融合して、PUR2601と呼ばnる
プラスミドr生成した。リゾ−ジョンサンプルを用いてB、 5ubtilis
株DB 104 (Kaw!1mura & Doi 。
1984)t−、プロトプラスト法(Kok、 、r、 viか。
1985.52頁)を用い、選択V′Cはネオマイシンをオリ用して形質転換し
た。
ネオマイシン抵仇注コロニーを採取し、分解工程は4℃の代わりに37゛Cで3
0分間行うほかy3. Birnboim& Doly (1979)の方法i
c従ってDNAを精表し、適当なδ」限酵素と用”ハで消化した。正しくプラス
ミドp[7R2601を係角する形質転換体を、pN?G分析およびウェスター
ン法の両者で、ざらにα−がラクトシダーゼの産生について解析した。
E、 5ubtiユ1θによるグアーα−ガラクトシダーゼ産生2)解析
異種蛋白を検知でさると報告されて匹る( Grandi、 G。
ほか、1986)。したがって、−夜培養物を1=50に希釈したネオマイシン
(2O4g/−d)を含むL−培地上で生育させ、数回、生育メジウム千のα−
がラクトシダーゼ■存在全pN?Gで定量した。結果(第14図)は、生育7時
間後の生首メソラム干、細胞の外′l1AIIC最大約0.I U/litのα
−ガラクトシダーゼ弾素の存在が認めらnだ。長期培養では酵素濃又は最小30
倍まで低下し、これはプロテアーゼ活性によるものと思われた。
プラスミドpUR2601kもつB、 5ubtilis 株D B104によ
るグアーα−ガラクトシダーゼの産生を、適当な生育メジウムおよび夢」御メゾ
ウム両@金用いてプロテアーゼの産生を抑制しながら1017)ファーメンタ−
中でさらに研死した。
pUR2601をもり休DB104の前培養体を振盪フラスコ中、ネオマイシン
(20μ! /:ILl ) ’に補光した培地500!jcPで16時間生育
させた。培地O組成は次のとおりとした(&/l)。
NH4CZ T 8 z KH2SO4+ 4 pシュクロース、40;NaC
1+ 2 t 酵母エキス(DifCO) (別個に滅菌)。
10 p Mg”Oa ・7H20,1;ビタミン浴液、1;倣量金属俗夜、1
微量台属浴ン没の組成(、i/l)”。
CaCl2・2H205,5
FeSO4・ 7 F(2o 3・751AnSOa ・H2O1,4
ZnSO4・7 H2O2−2
CuSO4’ 5 H2OCL4
CoC62・ 6H200,45
1”Ja2MOO4” 2 H2O0,26H8EO30,4
KI O,26
塩は弓解し、絹は4.0に珠付した。
ビタミン浴液の組灰(夕/l’):
D−パントテン酸 26.0
メソラム81(抗生物質は@筐ない)を101の7アーメンター中、120′C
で20分間戚回し九〇500m7)@培餐不全受種して発酵七開妬した。温!、
d30±o、i”cvc保持した。絹は12.5%NH,’OHk添加して6.
5に調整した。浴屏戚累張力は気流上1.5〜5.511/分に割ばして25チ
窒気飽和以上に床付した。、8枚プロペラOLg]転速度:は5001回/分l
こ課った。
発酵はオンラインO叶吸藺到足(酸素り消費と二酸化炭素の発生)、610闘m
の光学密度、Q測定によって追跡した。α−ガラクトシダーゼ活活性30分ごと
に測定した。
α−がラクトシダーゼ活性、儂バイオマス■生成と密接に相関した。12時間俊
(IC1役犬α−がラクトンダーゼ酵素17600/lが得らnlこt″′Lは
対数生育相り末期に相当した。バイオマス(度は1[]、2.9でめった。
この最大活性に到達したのち、培養液/、r +8°VC冷却して細胞と遠心分
離した。
このように、特足の生育条件を適用することにより、Bacillusは大量の
グアーα−がラクトンダーゼ酵素を産生じ、分泌する。
免役学的定量にはいわゆるウェスターン法解析金用いた。珊養メゾウム1cサン
プル緩m液を加えたのち、サンプルと5分関蕉沸した。
構製蛋白質は、2分間のみ加熱したのち、グルテンプル緩衝順中に適用した。蛋
白′XはWyckoffはが(1977)iC従い、10%ポリアクリルアミド
rル上或気原動によって分離した。
次に蛋白質tデルからニトロセルロース上に鑞気泳@移動によシ移した( Bu
rnette、i 979参照)。
ニトロセルロースをインキュベーション(1) t’(J[(150rx;M
NaC1,5mM EDTA、50 mM Trio −HClpH7,[l、
0.0 5% I−!J トンX−I D O,0,25%−e7チン〕で洗浄
し、T−緩衝液中、肌1%BSAおよびグアーから精製したα−が2クトシダー
ゼでつ?ギを免役処置して産生させた抗血清とインキュベーションした。
インキュベーションは室温で4時間、攪拌下に行った。■緩衝液で2回、リン酸
緩衝食塩溶液声7.0(PBS )で凭浄して、液層されなかった抗体を除去し
た。抗原に結合した抗体は1J51プロテインA (Amer−sham )と
1時間反応させて検出した。■−援衛液で2回、PBSで6回呪浄したのち、ニ
トロセルローステ乾燥し、−70℃でX耀フィルムiC暴露した。
ウェスターン法解析(第15図)では、グアーα−ガラクトシダーゼ抗血清の特
異的反応を示し、グアーα−がラクトシト#素の存在が証明された。しかしなが
ら、メジウムq:Iに存在する酵素(レーン5)(7)分子量は、PJi物起源
の酵素(レーン1)の分子量よりもわずかに低かった。しかし、プラスミドPU
RY 2703金もつ酵母細胞が産生した酵素(例2.第11図参照)と同一で
あった。細胞梱出液(レーン6〕は、メジウム中の酵素と同じ分子量をもつ主バ
ンドを示した。さらに、低分量■バンド%1l−ZAられ、こ往は蛋白分解らで
よるものと考えろn、る。また、わずかに分子iつ高ハバンドも認められた。こ
t″Lはシグナル自己剃刀:処理ざnなかった形が最も考えられる。
N末4配列解析Oためのα−がラクトンダーゼの単発酵暗地からマイクロJ過(
C1,22に)で細胞と除去したのち、低分子量物質を、Q、Q 3 M Tr
i8− HC6pi−18,0で平衡化したFD−i[]カラム(pharma
ci& )を用いて脱塩によシ除去した。α−がラクトンダーゼは、MONO−
Qカラム(HR5/ 5 、Pharmacia ) f用い、陰イオン交換ク
ロマトグラフィーによってさらに単離した。溶出ハ0.03 M Tris −
HCt声8.0中IJfict勾配(0〜IM)で行われた。検出、h、Pna
rrnaciaFP LCシステムを用い214./280で行った。α−ガラ
クトシダーゼの活性(約0.3 M NaC4で浴出)と含むフラクションtプ
ールし、脱塩した(FD−10カラム、0.01M酢酸ナトリウム絹4.5で浴
出)。最後の精製は、広孔c−4カラム(Bakerbond、4.6”250
闘)ど弔い、勾閂己沼液:緩衝・浅AO11チTFA(V/V) 、緩衝?I
B 0.1%TEA +60% CF(3ON (V7’す。
25分で、逆相クロマトグラフィーを行った。検出はWHter HPLCシス
テムを用い214/254で行った。
α−がラクトンダーゼのピーク(55%CE(3CN′c浴出)f 5peed
Vac Cozceatrator (5AVANT )で屓縮し、N末端配
列の解析に夏用した。こnは、オンラインPTH−アナライず−(120A )
’に用いAppliedBiosyst−ems 気相シクエンサー(47D
A型)で実画した。
結果は、B、 5ubti:Li87jlz生酵素の最初07個のN′H2末宿
残基・ま、グア一種子力1ら構製したn素′7)配列(しUl、2.4.第3B
図参照)と同一で、らりた。
したがって、本発明者らは、グアーα〜がラクトンダーゼ酵素!・ま分泌され、
正しく処理されていると結論した。この酵素は、原核生物にその能力がないため
、グリコジル化されない。
ドース含量の低下
プラスミドp[JR2601を係留する体DBO1D細胞で産生さ八たグアーα
−ガラクトシダーゼ(例6参照)について、がラクトマンナン中がラクトース含
量の低下活性を試験した。
プレバレージョンは、発酵培地からMONO−Qカラムを用いて構製した(例6
参照)。
α−がラクトシダーゼ活はを含むフラクション(約0、3 M NaCtで浴出
)全プールシ、脱4 L7’C(PD−iQカラム、0.01M酢虐ナトリウム
ー4.5で浴出〕。
酵素プレバレージョンを真空乾燥によジ、さらに約10倍濃縮した。
McCleary (1985)の記載Vて従い、グア一種子から精製したα−
ガラクトシダーゼ酵酵素対照として使用した。
こnらのα−がラクトシダーゼ酵素がグアーガムDガラ、クトース含量を低下さ
せる能力を以下りようにして解析した。
Hzプンパレーション(グアー酵素Vζついては25U 、B、 5ubtil
is産生酵素については15U)と10コmM酢酸ナトリウム緩@IJ(4,5
(1,5r=l ) :ci++llFした。これをグアーガム1yに添工し、
混合物が微細なパン屑の感MKなる1で少なくとも1分間激しく攪拌し、55℃
でインキュベーションした。
酵素のがラクトマンナンに対する活性を解析するため、次のようにサンプルを採
取し分析した。
ついで、10チ水酸化ナトvウム5プとコえ、小型ホモジナイヂーを用いてサン
プルを分散させた。溶液を水で25alとし、30分間振盪し、再びホモrナイ
ズし、15分間放置した。この処置後、ポリサンカライドr完全にイ谷解し、遊
離ガラクトースと総炭水化祷の足置の準備とした。遊離がラクトースは定量溶液
(口、1 t、J +0.1 ’11水) f 0.2 M Tris −HC
6pH8−6(2,7rnl ) i・てm、t、ついで0,21vi Tri
s −HC6p)1 B−6(0,05m)中0−25Uβ−がラクトースデヒ
ドロゲナーゼ(Sigma ) t−加えて定量した。上述の=aからβ−がラ
クトースデヒドロゲナーゼと除いた液とブランクとして、804がラクトースを
標準として用いた。溶液を37”Cで1時間インキュベーションし、インキュベ
ーション直後vc340nmの吸光度金幽足した。総炙水化物の定量にはアンス
ロン法(MOrriS +1948)t−用いた。改良操作(Loewua、1
952 )は次のとおりである。
アンスロンD酢はエチルl:P飽和浴液を調製し、少くとも1時間静置した。試
験溶液25μlをピペットで試験管に取り、蒸留脱イオン水で1.dとした(水
?ブランクに、80ムyのがラクトースを標準に使用した〕。
アンスロン飽和酸はエチル0.2ハを加え、ついで濃硫酸2.5mA!’i加え
た。激しく混合し、放冷した。吸光度は約30分後に610 nmで読んだ。
これらの結果から、ポリサンカライドに対する存在がラクトース%を計算した。
これらの結果は、グアーからQ酵素と遺伝子操作グアーガム中ガラクトース官量
を低下させること金示している。
ざら(C−くべきことに、グリコジル化の欠如はゴラクトマンナンに対する酵素
つ挙動に悪形qlを与えないことが明らかVCさnた。
例 8
遺伝子操作I(ansenula pplymorphaによるグアーαこの構
築の策略は第16図11C概略を示す。
このベクター■ペース(儂酵母YEp 13ベクター(Broachほか、19
79)でらり、選沢マーカー、11eu 2である。このベクター中に、上述の
MOX7’ロモータ−(Ledeboerほか+ 1984 ) 、S、 ce
rsvisiaeからのインベルターゼシグナル配列(Taussig&Car
lson、19’83 ) y成熟a−がラクトシダーゼ遺伝子(第6図)訃よ
びMOXターミネータ−(Ledeboerほか、1984)の間の融合を行わ
せた。
このシラスミドpUR,3510f作成する各工程は、以下に詳述するが、次の
とお9でおる。
a)翻訳停止後■非翻訳配列の除去(pUR23口3を生成、第16−1図)
b) MOXプロモーターのインベルターゼシグナル配列および成熟α−がラク
トシダーゼとの融合(1)UR3501■生成、第16−2図)
c) MOXターミネータ−の付加(p[[t、 3505の生成、第16−3
図)
a)ncp13ベクター中への導入(p[yR3510の生成、第16−4図)
ヌクレオチド14DOC+翻訳停止後のmRNAの非翻訳部分(第6図)、なら
びにポリA、 / T i−よびG / C尾部を除去するために、ヌクレオチ
ド1226〜1263のXmn 1部位から(第6図)翻訳停止1で0遺伝子部
分をin Vitro合成7ラグメントで置換した。
このフラグメントは、二重醐訳停止金含むα−がラクトンダーゼ遺伝子つ配列き
正確:ζコードする1ろDオリゴヌクレオチドからIMHされた。クローニング
′D便宜上、さらにμhlfspよびHlnd 1都立を翻訳停止の直後に導入
した。
操作は次のとおりである。オリゴヌクレオチド全精製後、1および16を除すて
すべてをリン酸化した。
アニーリングとリグ−7372行ったのち、正しい大きさの7ラグメントtアが
ロース電気泳動によりa襄プラスミドDNAを横裂した。i、l3kbの期待さ
れたシ、m HI −Hlnd [1フラグメント金もつシラスミドについてヌ
クレオチド配列を解析した。正しい配列を有するクローンから、Xmn I−H
ind IIIフラグメントkm製し、プレーゾロ−α−がラクトンダーゼ21
!云子にコードするプラスミドpUR2502(第7図)からの1.2 kb
Ba:n !(I −Xmn lフラグメントおよびBamHlとT(ind
mで消化したベクターTIBR322と、モル比約4:2:1でリゾ−ジョンし
た。
リゾ−ジョン混合物でE、 coli細胞を形質転換し、アンピシリン抵抗性、
テトラサイクリン感受性形質転換体からプラスミドDNA fc精製した。精製
プラスミドDNAを制限酵素で解析した。これにより翻訳停止後の非翻訳配列が
除去された完全グアープレープローα−ガラクトシダーゼ遺トンでコードするプ
ラスミドpUR2303刀:生成した。
pUR3501の構築(第16−2lpMOXプロモーターとインベルターゼシ
グナル配列−成熟α−ガラクトシダーゼの間の正確な融合を実現するために、6
″l:Aのオリゴヌクレオチドから構成される合ff、 ds DNAフラグメ
ントを使用した。この合成フラカラのインベルターゼシグナル配列(Tauss
ig &car180n 、1983 )および成熟α−ガラクトシダー(Le
debosrほか、1985)。
6個のオリゴヌクレオチドから、1,2.3および4全リン酸化し、ついでオリ
ゴヌクレオチドロおよび5を加えたのちアニーリング、リゾ−ジョンを行った。
次の工程は、合成7ラグメントと、pUR3102からのSal l −Hgi
AIMOXプロモーター7ラグメント(Ledeboerほか、1984;1
12A図)>よびλイ13ベクター(多■■およびECOR1で消1七し、つい
で、悦リン酸化)とのりケ゛−ジョンであった。このリゾ−ジョン混合物でE、
co1i細胞を形質転換し、白色プラークを採取した。一本領ファージDNA
、と二本鎖型を精製した。正しい市・1限溶累パターン?もつクローンおよび合
成フラグメントリ正確なヌクレオチド配列から、Sal l−N:o lフラグ
メントど精製し、さら:fCクローニング茫性行た。
この5c111− Nco lフラグメントを、成熟α−がうで消化したベクタ
ーpEλ(BL 9とり・グージョンし、脱リン酸化した。K、 C0II 細
胞f IJダグ−ョン混合物で形質転換し、正しい制限酵素パターンをもつプラ
スミド全解析し、シラスミドpσR35[]1を得た。
pUR3505の構築(第16−3図〕プラスミドpO’R3501の2.6
kb Sal I 7ラグメント’i#壊し、MOXターミネータ−フラグメン
トを含有するプラスミドpUR3104甲にリゾ−ジョンした( L’edeb
oerほか、1984. 第14A図)。生成した形質転換体からのプラスミド
を制限酵素で、7ラグメント■適当なオリエンテーション(MOX yol:2
モーター−インベルターゼシングル配列−α−がラクトシダーゼーMOXターミ
ネータ−)!′Cついて解析し、シラスミドpUR3505k得た。このシラス
ミドはすでに、H,po17morphaデノム中への(部位指定)挿入に適し
ている。形質転換体は、活性α−がラクトシダーゼ酵素の存在(Cより炭素源と
してメリビオースで生育する能力を取得していることが期待される。しかしなが
ら、水元ら1@らは、1eu−2栄養要求性選択マーカーをもち、H,poly
morpha l1lpで自動複製できるYEpl 3ベクター C7)f 用
k R初1c選択した( oleesonほか、1986)。
プラスミドpOR3510の構築(第16−4図)FE 全7’ロモーターー遺
伝子−ターミネータ−配列をプラスミドpUR3505から5.2 kl Hl
nd ff1−Eco R1フラグメントとして精製した。このフラグメントを
tet−遺伝子−?VC装置するYEp 13の唯−QBam H1部位にクロ
ーニングするため、不発明者らはBam H7〜た。リン酸化アダプターとりグ
ージョンしたのち、混た。リゾ−ジョン混合りでE、 coli測胞を形質転換
し、プラスミドDNAはアンピシリン抵抗性、テトラサイクリン感受性クローン
から横裂した。こnらから、正しい制限酵素パターンをもつシラスミド、pau
5510が選択された。
oleesonほか(1986) j’こよって報告された操作を用い、Lic
kおよび環状プラスミドDNAで形質転換した。形質転換体はM 1.A上グル
コースを炭素源とし、ロイシンを用いな贋で主aさせ選択した。得られたleu
”形質転換体りζついてグアーα−がラクトシダーゼ扉素の存在を解析した。
Y辺Z7ガール板上、炭素源と(−でグリセロール金用゛ハで生育させ、細胞を
収横し、抽出緩衝液(10mMTris −HCt p)18.口、 Q、1
mM EDTA 、 i mM DTT )fて懸濁し、凍結−解凍を6回反復
して波壊した。こnらの粗細胞抽出液(てついて、活性α−ガラクトシダーゼ酵
素を人工基質pNPGで、また免役学的定量法(ウェスターン法)で定量した。
粗細胞佃出久全抽出緩I#液で適当Vζ希釈し、0’IM酢酸ナトリウムPI(
4,5中10 mlA pNPGと、67′Cで5時間インキュベーションした
。2%尖醒すトリウム1Mを加えて反応を停止させた。侍らnた混合物全、Ep
pendOrf遠心分離器により5分間遠心分陥して細胞および細胞7時−と除
去したのち410nmにかける吸光度全項り定した。p−ニトロフェノールの4
10nmKpげる吸光係数は18.4α2/μmoleである。α−がラクトン
ダーゼ1単位は、37 ”O,p+(4,5におIAて1分間に4質1μコol
eを加水分解する酵素の蓋と定義ざCる。
プラスミドpOR351口をもつ細、抱の細胞1由出複はこの定量で陽:王シグ
ナルを与えた。−万、このプラスミドを含普ない酵@、f11砲の対照プレバレ
ージョン、は反応を示さなかった。
免役学的定量には、いわゆるウェスターン解析法を用いた。サンプル緩衝液(E
depsほか、1982)を粗細胞抽出液に添加後、5分間煮沸した。
精製蛋白質を、わず73≧2分間加熱したのちケ゛ルサンゾル緩衝液中に通用し
た。蛋白質fcWyCkOffほか(1977)の方法によって10%ポリアク
リルアミドデル上電気泳動によって分離した。
ついで蛋白質をグルからニトロセルロース上に、電気泳動移動により移した(
Burnette I 1979参照)、。
ニトロセルロースをインキュベーション(1)緩it(150InMNaCZ
、5 mMEDTA + 50mM Tris −HC4p)(7,0、0,0
5% ト リ ト ン X−100,0,25% ゼラチン〕で況浄し、■−緩
衝液中、0.1%BSAおよびグアーから構製したα−がラクトシダーゼでウサ
イを免役処置した産生させた抗血清とインキュベーションした。
インキュベーションは呈温で4時間、攪拌下に行った。■−緩衝液で2回、リン
酸緩衝食塩溶液pi47.0(BPS )で洗浄して、吸Mざnなかった抗体を
除去した。抗原VC結合した抗体は 125JプロテインA(Amsrsham
)と1時間反応させて検出した。■−緩衝液で21回、PBSで3回氏浄した
のち、ニトロセルロースを乾燥し、−70’Ctl’ X線フィルムに暴露した
。
結果(第17図)は、プラスミド金もつHansenula細胞抽出g、(レー
ンC)には、植物酵素の蛋白質(レーンB)と分子量が同一な蛋白質が存在し、
これにまたS、 cerevisiae中プラスミドpURY 2705によっ
て産生きれた蛋白質とも同一であることを示した。このプラスミドをもたないH
ansenula細胞は蛋白質を示さなかった(レーンA)。
例 9
微生物によるグアーa−がラクトシダーゼの製造金さらに例示するために、GA
Lプロモーターを用い、S、 cerevisiae中でこの酵素の発現を誘導
できるベクターを画集した。このプロモーターのヌクレオチド配列なすでに報告
さnている( Nogi & Fukasawa 。
1983)。
このプロモーター配列は、誘導条件下すなわち単独炭素源としてガラクトースを
加えたメジウム上C生育させると、GAL7コード酵素の産生が起こる( Ho
pper& Rowe 、1978 ) o さらに、このプロモーターの、異
種遺伝子の発現誘導のための使用(たとえばi coliからの公知1acZ遺
伝子)についても報告かある( Tajimaほか+ 1985 ;Yarge
rほか、1985)。
したがって、GAL 7プロモーターを用い、ハイグリッド遺伝子インベルター
ゼシグナル配列::成熟α−ガラクトシダーゼの発現を分析した。
こ扛らのベクターのベースは、GAPDHフロモーター−インベルターゼシグナ
ル配列::g熟α−ガラクトシダーゼを含宥するシャトルベクターpURY 2
705である(例2. 第10図参照)。このベクターから、OA、PDHプロ
モーターはほとんど完全に除去さC1T+FukaSawa博士(Labora
tory of Mo1ecular Genet−1cs 、Keio σn
i’versity 5chool of Medxc1ne+ Tokyo。
Japan )から入手したクローン化271 bp GAL 7プ0%−ター
フラグメント(Tajimaほか、1985)で置換されてベクターpUR27
06を得るか、あるいはin vitro合成りNAプロモーターフラグメント
で置換さnて、pou2730に得た。
プラスミド1)UR2706は次のようにして画集した(M2S−1図参j’4
) O’Jず、ベク” = 1)UR2705に変換した。したがって、ベク
ターpURY 2705をSac Iで消化し、S1エキノヌクレアーゼとイン
キュベーションするとプラント末端が斤」製され、ついでこに使用した。
得られた形質転換体からシラスミドDNAを単離し、制限酵素で解析した。Sa
c 1部位を欠くがBan H1部位を有するプラスミドと選択した( PUR
Y 2705’ )。
いることが明らかIcされた。しかしながら、インベルターゼシグナル配列の翻
訳開始”A、TG″は影響を受σていなかった。結果は以下の配列であった。
ペルターゼシグナル配列は大文字で、GA、PDHプロモーター(グ小文字で、
BamT(iリンカ−は下at付して示す)
除去し、大ベクターフラグメントをアがロースグル電気原動で+R襄した。GA
L 7プロモーターは、プラスミド上に271 bp Bam Hl −Bgl
II 7ラグメントとして存在する( Tajimaほか、1985)、こD
フラグメントも、消化後アガロースゲル電気泳動で精製した。
精製した2イ固のフラグメントをリゾ−ジョンし、すr271’bpプロモータ
ーフラグメント112種の方向しζリフ9−ジョンできる。しかしながら、シ>
m Hl vi層冶る。したがってBam HlおよびBgl 1部位の存否が
その筐11プロモーターの方向性の情報を与える。
したがって、プラスミドDNAを形質転換体から屑褒し、とnらのδυ限#素で
解析した。正しい方向にプロこれはGAL 7 fロモーター(小文字)、μ旺
■−と呪H7’):yカーC下りおよびインベルターゼシグナル配列(大文字)
の融合した以下のヌクレオチド配列t−iじた。
gaatattcccca6atccgATGATGCTTプラスミドpUR2
730は次のようンてして溝築した(第18−2図診照)。1ず、16個のオリ
ゴヌクレオチドからなるds DNA配列としてGAL 7プロモ一ター配列を
合成し、これを会し、ざらに例2に他のグループのオリゴヌクレオチド番(つい
て記載したと同様に操作した。最初の5個はpEMBL 9中のEco R1−
Bam HI7ラグメントとしてクローン比し、最後の111固はpEMBL
9中のBan Hl −Hlnd l[フラグメントとしてクローン化した。プ
ラスミドDN、Aは形質転換体がら猜製し、制限#素で解析した。期待さnた犬
@さの挿入体を有するプラスミドの配列を決定し、正しいヌクレオチド配列をも
つクローンを以後の操作に友用した。
GAPDHプロモーター全除去するため/(は、プラスミドをデル電気泳動によ
って構製した。GAL 7プロモーターをコードする2種の7ラグメントは、上
述の2種+7) pFiMBLクローンf BamT(l消化によって消化し、
脱ベクター7ラグメントは2種のGAL 7プロモーターフラグメントとリグ−
ジョンし、このリグージョン混合物を用いてE、 coユ1細胞を形質転換した
。プラスミドDNAは形質転換体から精製し、制限酵素で解析した。
適当な制限酵素パターンをもつプラスミドを選択すると、プラスミドpUR27
50が得らnた。
Saccharomyces p S U i Q (α+ 1eu2+ ur
a 3+his 5. cir” ; Centraalburaau vor
r Schim 、xelcul−tures、P、O,BOX 276+ 3
740AGBaarn+ TheNetherlandにCBSJ323.87
号として弁託さnている)の酵母細胞をスフエロゾラスト法(”egg8+19
’78)iでより、プラスミドpURY 2706で形質転換した。
生成したlJu+形質転換酵母細胞をα−ガラクトシダーゼ酵素の存在について
解析した。次に、酵母細胞を10X大答黛YPGメゾウムに移し、静止期讐で生
育させた。細胞と発酵培地から遠心分離または濾過(0,224m + Mil
lipOr19 ) 7)いず几かによって分署した。発酵培地および粗細胞抽
出液の両者につθて、例2に記載したと同様にしてα−がラクトシダー!0:Q
存在?分祈1−た。
結果は、発酵培地1ml中に約5単位が存在し、−万、この濃度の10条未満が
粗細胞抽出液中に存在した。
したがって、α−ガラクトシダーゼ酵素はかなり高レベルで分泌される。
産生きれた酵素全さらに詳細に解析するため、α−がラクトシダーゼを以下Oよ
うにして精製した。
プラスミドpUR,2706を係留する株5U10の酵母細胞と上述のようにし
て培養した。発酵培地から細胞をマイクロ濾過(0,22μm〕で除去したのち
、0.03 M Tris −HCj pJ(8,Qで平衡化したPD−iQカ
ラム(Pharmacia )を用いて脱塩によジ、低分子量物質を除去した。
α−ガラクトシダーゼ会よさらに、述NO−Qカラム(HR5/ 5 、Pha
、rmacia ) f用^、陰イオン交換クロマトグラフィーによって単離し
た。
溶出は0.03M Tris −HC6PH8,0中、NaC1勾配(0〜IM
)によって行った。検出は、Pharmacia FPLCシステム金用い21
4/280nm′″C夷画した。α−がラクトシダーゼ活惟金含む7ラクシヨン
(約0.3 MNaClで浴出)と集め、脱塩した(PD−10カラム、0.0
1M酢酸ナトリウムp)14.5で溶出)。
このプレパレーシミン金グアーガムのがラクトース含量低下のための精袈ゾレパ
レーションとして用いた(例10参照〕。N末端配列解析のための最後の精製は
、広孔c−4カラム(BaCkerbOnd 、 4.6” 250 B)?用
い、勾配溶出:緩1iA0.1%T11’A、 (V/V) 、 amiBo、
1%TFA + 60%CH3CN (v/v) 、25分による逆相クロマト
グラフィーで実施した。検出はWaterHPLCシステムi用゛ハて214/
254nmで行った。
α−がラクトシダーでのピーク(55%CH3CN″rg出〕f 5peed
Vac Concentrator (5AVANT )で濃縮し、N末端配列
解析に用いた。これは、Applied BioθystemSの気相シクエン
サー(470A型〕によって実厖し、オンラインPTH−アナライデー(120
A)を用いた。
粕釆(儂、l丑12末端から配列決定した12個O残丞7り:グアーα−ガラク
トシダーゼのNH2末端末端アミノ列配列全に一紋すること金示した。インベル
ターゼシグナル配列は正しく処理さnでいて、グアーα−がラクトシダーゼのア
ミノ酸配列が正確に生成した。
によジ製造したα−ガラクトシダーゼ酵素によるがラクトマンナン中ガラクトー
ス含量の低下シラスミドpUR’l 706を糸質した酵母細胞体5UIDVC
よって#造さnたグアーα−がラクトシダーゼ酵素(例9Σ照)、でついて、が
ラクトマンナンのがラクトース含譬低下活性金試験した。
2種のプレバレージョンを1用した。すなわち、ひとつは発酵培地からMONO
−Qカラムを用いて構製したプレバレージョンである(例98照)。
α−がラクトシダーゼ活1′4:に含有するフラクション(約Q、3 M Na
C1で浴出)ヲ集め、脱塩した(PD−10カラム、溶出液0.01 M酢酸ナ
トリウムp)(4,5)。
酵素プレバレージョンを真空乾燥によりさらに約10倍に濃縮した。
他は、io、oooダル)・ン以上の分子量を保時するAm1con a縮器を
用い、澄明な発酵培地を10倍に濃縮して得られた粗濃縮プレバレージョンであ
る。
対照としては、McCleary (1983) ’/Cよって記述さnている
グア一種子から梢製したα−ガラクトシダーゼ酵素を用いた。
こわらのα−がラクトシダーゼr#累のグアーガム中ガラクトース含量の低下能
は以下のようにして分析した。
#素プレバレージョン(250)kl 00式酢酸ナトリウム緩衡孜(pi(4
,5) 1.5Mに俗解した。こnをグアーがム1itで調え、混合物が微細な
パン粉のような感触になる葦で少なくとも1分間激しく混合し、55℃でインキ
ュベーションした。
この酵素のガラクトマンナンに対する活性QPs析には、七6つサンプルを$9
、次のようンこして分析した。
パン粉慨混合物約150In9のサンノルを取逆、秤量した。酵素を沸騰水浴t
pに10分分間−て不活性化1〜だ。
次に10%水酸化ナトリウム5ゴ?加え、サンノルを小型ホモジナイザーを用い
て分散させた。この溶液を水で25tnlにし、3[]分間秦盪し、再びホモジ
ナイズし、15分間放置りまた。この処置ののち、ポリサッカライドを完全に溶
解させると、遊点がラフ)−−ス(例7診照)および総炭水化物が定量できる。
総炭水化物のだ警にはアンスロン5fi 量(Morris 、1948 )ヲ
使用した。改良操作(Loewus 、1952 )は次のとpりでろる。
アンスロンの酢目づエチル中飽和溶液を調製し、少くとも1時間装置した。試験
俗液25μtをピペットで試験管に取ジ、蒸留脱イオン水で1・ntとした(水
tブランクに、804Oがラクトースを標準に開用した)。
アンスロン飽和酢酸エチルQ、2gLtf加え、ついで−硫り浚2.5.711
と加えた。激しく混会し、放冷した。吸光【は約30分後Vc 610 nm
t’胱んだ。
こnらの結果から、ポリサッカライドに対するがラクト−スO存′fE%全計算
した。
坪#:粗4媚液 38 3L] 28 16精裂酵母 38 31 26 18
グアー 38 30 27 17
こnらの結果(は、グアーからの酵素と、遺伝子操作酵母細胞によって産生さn
たi#素■グアーがムーPゴラクトース含を低下能には差がないことと示してい
る。
る製造: N1eotiaha tabacumによる製造遺伝子操作微生物に
よるグアー酵素の製造についで、植物細胞による製造も経済的に興味のある可能
aを掠供する。しかしながら、β−マンナナービが存在しないという当然の要求
Vこ加えて、検切が遺トン技術法をでよって操作できるものでなけt′Ldなら
ない。この例ではその例として、N、 tabacum VC黒点をらてた。こ
の植物種は、こnlで広<iK云トン学実験に使用さ1tできたからである。技
術が他の植物種(ても利用ir能になれば、グアーα−がラクトシダーゼの製造
も容易+C=の種に移すことができる。
グアーα−ガラクトシダーゼの植物による製造全例示するため1で、本発明者ら
はそ○ためJ9ベクターr構成熟酵素Vこ先立つプレーゾロ部分をコードする配
列を含む全α−がラクトシダーゼ遺トン(第6図参照)を導入することに決定し
た。ざらにA / Tおよび070尾部を含む翻択停止後の非翻訳DNA配列は
除去した。
最後に全遺伝子をBamH1部位の側方に置き、植物発現ベクター中カリフラワ
ーモデイクウイルス35Sプロモーターとツバリンシンテターゼ終結配列の間に
クローニングした。これらの遺トン操作工程を以下lこ詳述する。
ヌクレオチド140OKおける翻訳停止後の工RNAの非翻訳部分(第6図〕な
らびにポIJ A / Tおよび0/C尾部全除去するために、ヌクレオチド1
226〜俟した。このフラグメントは、二重翻訳停止金倉むa−ガラクトシダー
ゼ遺伝子の配列を正確にコードする13のオリゴヌクレオチドから構成された。
ざらにり操作は次のと−りでめった。オリゴスクレオチド全2rpJ製後、1お
よび13′J&:除いてすべてをリン酸化した。
アニーリング3よびりr−ジョン麦、正しい大きさの7ラグメントをアガロース
デル電気泳動によって楢ゴス、予めBan HI J?よびHind 11で消
化したベクターpEMBL 9とリゾートとした。株、7B103からのメント
?もつシラスミドをヌクレオチド配列決定法によって解析した。正しA配列をも
つクローンから一α−ガラクトシダーゼをコードするプラスミドpURを、モル
比約4:2:1で一緒にリゾートした。
E、 coli細胞金IJ r−ジョン混合物で形質転換し、シラスミドDNA
’(+−アンピシリン抵抗性、テトラサイクリン感受性形質転換体から精製した
。精製シラスミドの非柚訳配列が除去さnfC全グアープレープa−α−ガラク
トシダーゼ邂云トンコードするプラスミドpUR2306が侍らnた。
た一本領粘層端f DNAポリメラーゼIのフレノウフラグメントとデオキシヌ
クレオチドトリホスフェートと処理して光填(−た(二本鎖とした)。合fi
Ban HI りンカー配列(5’ CCGGA、TCCGG 、:l (i−
予めリン教化したリメント(il−デル電気泳動で精製1−、ベクターpUC9
QBamH1部泣vこリグ−ジョンした( Vieiraほか91982)。リ
グ−ジョン混合物を用いてE、 (!O’liJMi口1を形質転換しく Ya
niSCh−PerrOnほか。
1985)、白色のアンピシリン抵抗性コロニーを選択した。プラスミドDNA
は形質転換クローンから調製し、制限酵素解析に付した。さらに使用するために
正し・ハブラスミドを選択し%PUR2304と命名した。
このプラスミドf、1.2 kb Bam Hlフラグメント上に存在するα−
がラクトシダーゼコード配列の源として(Bevan、1984 )の成分を形
成し、E、 co:Li 1 fcはAgrobacterium中での安定な
維付注を付与する広範な宿主範囲レプリコン;細菌中で機能するカナマイシン抵
抗性逍トン; TDNAの25塩丞対リピートが測面に位置するDNA領域で、
植物中において機能する刀ナマイシン抵抗性遺トンおよびカリフラワーモデイク
ウイルス−’) 35 S FtNA、 7’ロモーターとツバリンシンテター
ゼ遺伝子の転写ターミネータ−からなる発現力セツ¥C対して移動可能にする動
員部位から構成されている。
発現部位内Vζα−がラクトシダーゼ遺トンを挿入するために、こりベクター2
Ban Hlで消化し、脱リン酸化し、デル電気原動により積装した。
1.2kbα−がラクトシダーゼBal1[lHlフラグメントをpUR230
4から精製し、厘1線化脱リン酸化ベクターと混合し、二者全たかいにリグ−ジ
ョンした。リゾ−ジョンした混合物音用いてE、 coli J M 101を
形質転換しく Yanisch−Perronほか、1985)、陽性クローン
をカナマーイシン抵抗性によって選択した。プラスミドDNAは数種のクローン
から調製し、制限酵素解析を介して1) 1.2 kbα−ガラクトシダーゼ遺
伝子フラグメントの存在および2)このフラグメントの正しい方向性、すなわち
、31!、伝子ON末端コード部分が発現カセット■プロモーター遺トンに隣接
することtチェックした。佼者の特徴はPst lの非対称に配置された切断部
位上使用することによって決定された。正しい方向性をもつプラスミドが選択さ
nた( PtTR8001;第19図診照、E、 coli J M 101中
、Centraalbureau voor Schimmelculture
s、 P、O,Box273 p N 1−3740 AG Baarn、 T
he Netherlandに寄託番号CBS 337.87号にて寄託さnた
)。
LBA 4404 (Hoekemaほか、1983)と三者間交配に用いPU
R8Q Q l f Agrobacterium 休に移した〇この休はりフ
ァンビシン[F]抵抗性な■で、この抗生物質をカナマ・イシンと組み合わせて
、交配時ドナー((対する逆選択に使用した。
■本来のT1プラスミドとpUR800i Z)両者?もつA、 tumefa
cienBLBA 4404の誘導体と単点し、Horsch ltか(198
5)7)葉ディスク法の誘導体を用いて植物組織中のその発現カセット内にα−
がラクトシダーゼ遺伝子を移送するために使用した。径8nの葉ディスクを、無
菌的に(la菌等を含まない純粋培(種子はR,5hields、σn1lev
er Re5earch LaboratoryColworth House
、 UKから入手できる)の新たニ開イた葉から切シ取りた。このディスクを無
菌条件下に、Lennox培地干上記A、 tumafaciens誘導体(細
胞109個/al)の−夜培養液中に移した。これt−io分間インキユベート
シ、取シ出し、吸い取って乾かし、N1cotiana plumbagina
folia !f!A濁培養−!2Mk接種したアガール培地(発芽または仮皮
形成培地)の表面の無菌フィルター上に軸面を下に貼りつけた。接極した葉ディ
スクを26゛Cで2日間光線内で培養し、ついで100μg/dカナマイシンお
よび500μm7/IR1セフオタキシム(C1aforan■、Rouese
l1社製)含有選択培地に移した。仮皮培養は維持し、適当な培地中3週縦代間
隔で増殖させ、カナマイシンおよびセ7オタキシムの両者で連続選択した。
発芽が促進された培養の場合(発芽培地)は、発芽がA、 tumefacie
ns感染2〜4週f!kI感染2ウ4セフオタキシムを含有する培地$CJJし
た。芽に根が生じたとき、再び芽を切断して、セ7オタキシムトカナマイシンを
含有するが、植物ホルモンを含1ない培地に移した。カナマイシン選択下に緑を
維持し、さらに根を生じた芽は、さらにベクター上にあるマー刀−の存在を試験
して形質転濃さnていることが明らかにされた。
α−がラクトシダーゼ配列はtまないが、4[物にツバリン産生能を付与するベ
クターBin 6( PlantBreeding工n5titute, Ma
ris Lan41, TrumpingtOneCambridge CB
2 2IJQ,UK CD M. Bevan博士から目虫に入手できる〕を用
いた対照形質転換も上記操作に平行して央厖した。
カナマイシン(100μl/d)およびセ7オタキシム(500μI/41)ざ
有仮皮形FiC培地(固体)上で生育した形質転換植物の小切片(200〜)を
上記抗生物質を含む液体板皮形成培地(50aJ)C0pK戒り、暗所、軌道振
盪機上で培養した。培養液が粘稠V′こなりたらば、無菌条件下に篩過して均一
な細胞懸濁液を調製した。懸濁培養液は14日間隔で二次培養した。
カナマイシン100μjl / ml上で生育した形質転換植物の葉から葉ディ
スクを切断した。切断したディスクをAgrObaCt6rium rhizo
genes R 1 0 0 0 ( ImperialCollege, L
On(lonjConrad Lichtenstein博士から入手した)の
−夜培養物と10分間インキュベートした。
ディスクを細菌培養液から回収し、吸い取って乾燥ムいて上述したと同様にして
)。2〜3日後、ディスクをカナマイシン( 1 0 0 m1ld)およびセ
7オタキシム(500μ!/II))含有毛−培養培地(固体)上、細面を下に
して置いた。10〜15日後、生じた伐を切断し、100μ’J/dのカナマイ
シンを含有する上板培養培地(液体〕上に置き、軌道振盪機上で培養した。根は
約10日ごとに二次培養した。
培°地
仮皮形成:
Murashige & Skoog 4i礎培地( Flow Labora
tories )3%シュクロース
2ダ/jす7チル酢酸(オーキシン)
0、51R9/lベンツルアミノゾリン(サイトキニン)(固体培地では必要に
応じてアガール)発芽:
Murashige & Skoog 4 確培地( Flow Labora
tories )3%シュクロース
0、02!n9/lインドール酢酸(オーキシン)111/lベンジルアミノゾ
リン(サイトキニン)(固体培地では必要に応じてアガール)毛伏培養培地
Murashige & Skoog基礎培地( Flow Laborato
ries )3チシユクロース
0・119/lす2チル酢酸
タバコ植物、たとえば仮皮、葉または毛根から、水冷抽出緩衝液(1d)中ホモ
ジナイズした組織100〜3009を用いて抽出液t−調調設た。別に、懸濁培
養液の上浸を使用した。抽出液または上澄液50μjを2ゴのアッセイM衝液〔
抽出緩衝液中4−メチルラムベリフェリルーα−D−がラクトシト( Sigm
a ) 1麿〕ととも.C37℃でインキユベートし、5 0 0 mlのサン
プルを、o, s, i oおよび15分間隔で採取し、0−2 M Na2C
O3 3 d t−加えて停止した。 遊AIL14−メチルウムベリ7エロン
の螢光f、Ba1rd N0Va2スペトロフルオロメーターを用い、スリット
幅セツ) 1 0 nmにおいて3 6 5 nmの励起光と、4 5 5 n
mの放射光を測定し、新たに調製した4−メチルウムベリ7エロンの溶液で検量
した。
抽出緩衝液
酢酸ナトリウム( 5 0 rrM# PH5 )EDTA二ナトリウム( 1
mM )ジチオスレイトール( l Q mM )ト リ ト ン X−10
0(0.1%)この定量法で測定さnた値を第20図にプロットした。この図か
ら、形質転換細胞プレバレージョンは、対照プレバレージョンに比べてはるかに
高いα−がラクトシダーゼ活性を与えることが容易にわかる。対照はグアーα−
がラクトシダーゼ遺伝子を含んでいなか(i) サンプル調製
形質転挨橿物組織(仮皮または葉)の小片金1.8dノエツヘンドルフ管中、先
端が円錐状のテフロン乳棒を用い、液体窒素の中で粉砕した。この粉末に2X襟
準濃度SDSケ9ルサンプル緩賃液(Laemxli 、1970)200μm
7)存在下、穏やかにホモrナイズしながら解凍した。標品a−がラクトシダー
ゼを含有するグアー内乳のサンプル?、例1に記載したと同様に制御された同期
発芽によって調製した。24時間発芽内乳(抽出液あたり41固)を上述したと
同様(/(液体窒素中で粉砕し、6×標準磯曵サンプル緩衝液200μe中ンこ
穏やかにホモグナイズしながら、!凍した。ホモジネート?蒸留水で600すに
希釈した。全抽出1t−5分間煮沸し、ついでio、oooyで5分間遠心分離
した。上澄全10O%SDS )fル上にロードし、300Vで3時間、ついで
1oovで2時間電気泳りに付した(ロードVこりいては相当する図の説EAシ
照)。ついでデルをニトロセルロースフィルター上、電気プロット操作に付した
。ついでフィルター金以下のよ51で処理した。
i) TBS ([]、5MNaCt、2[] rraA Tris−HCj、
PH7,5) + 1%ヘモグロビン916時間インキュベージのアフィニテ
ィー梢製抗α−がラクトシダーゼの1:100希釈!25mJ中で、3時間イン
キュベーション(第一抗体)
3)TBS+1%ヘモグロビン+0.1%Tween 20(2×50tnl
)中ついでi M )JaCl 、2 Q mM Tria −HO2,PH7
−5,0・1%Twaen20(4X1 0Cl’M)中、2時間にわたって洗
浄
4) TBS、0.1%Tween 2 LL 1%ヘモグ0ビア中\ヤヤ抗ウ
サギワサビペルオキシダーゼ展合体の1=2.000希釈液と、2時間インキュ
ベーション(第二抗体)
5) 1M NaC1,20mM Tris −H(:t、Q、i%’rwes
nC4X1001d)9.14間にわたって死浄6)蒸留水中で最終リンス
7)標準ワサビペルオキシダーゼ発色試薬と(T(RPキットの販売先−Bio
rad D説EJ11C従って)2分間インキュベーション
上述の電気免疫プロット法(ウェスターン法)Kよシ、形質@換仮皮CI、’F
11およびB1は対照ノラスミドBin 6で形質転換さj、た仮皮には仔在し
な1ハ、抗α−がラクトシダーゼと交差反応できる蛋白質材料を含有することを
明らかにできた。さらに、交差反応種は、発芽グアー内乳の抽出液中に認められ
る標品α−がラクトシダーゼと同じ移動就(分子量)を示す。
こ扛は、移入された逍トンがコードするα−がラクトシダーゼのプレープロ型が
タバコ仮皮で発現された場合、成熟型に正しく処理ざnることを示役してお広こ
れは、C1tF11およびB1■悲濁培養液・D上澄Vこα−がラクトシダーゼ
活性が認められたことiC4づき、α−ガラクトシダーゼは形質転換タバコ細胞
だよって分泌されるとした水元BA#らの結論と支Rするものである。
α−がラクトシダーゼ遺トンを含有する形JX転換タバコ葉(pUR8001で
形質転換)の電気免疫プロット法Vこよる検討でも、この酵素のFf、熱処理型
:′こ相当する大きさOα−がンクトシダーゼ型の発現が同4i!に認められた
。
第1表
イナゴマメ ND + ND
12種の起源のα−がラクトシダー+:酵素についてアウチェルロニー法、ウェ
スターン法による免疫学的関係ならびにガラクトマンナンのガラクトース含量金
低下させる能力について検定した。
アウチェルロ二−法では、#民約10U/lnlの酵素プレバレージョンを使用
した。ウェスターン法では0、IU/ゴ〜0.5U/辺lの溶液t−5μlを使
用した。
ND:測定せず
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()orman、M、C,and Po1azzi、J。
(1985L Dev、Ind、Microbiol、26: 181−192
゜使用した略号衣
EP−A−最初の優先権主張臼または、優先権がない場合は出願臼から約18カ
月後に公衆審査のために公開されたヨーロッパ特許出願
pNPG p−ニトロフェニル−α−D−ガラクトヒラノシド
ATP アデノシントリホスフェート
dCTP デオキシシトシントリホス7エートTTP デオキシチミン) l)
ホスフェート()APDHグリセルアルデヒド−3−ホスフェートデヒドロデナ
ーゼ
0D260 260 nmにおける光学密度SDS ドデシル硫酸ナトリウム
HAc 酢酸
NaAc 酢酸ナトリウム
E緩衝液 4 Q mM Tris −HACpJ(7−6t 2 Q mMN
’aAc 、20 mM EDTA
O緩衝液 10 mMTris −H(JpH7,5,1m1vlEDTA。
EDTA 、0.5 M Na(J 、Q、iデルコシルSTE緩衝液 1Q
Q mMNacj、1Q mMTris −HClpH7−5,を鮨EDTA
MOPS 3− (N−モルホリノ)プロパンスルホン酸i、40Ps緩衝液
Q、02 M MOPS 、 pH7,[] 、 1 mM EDTASSCi
5QmMNaCj、1 5mMクエン酸す ト リ ラムYMM アミノ改を
含まない0.67%酵母窒素ベースと2.0%グルコースを含む酵母最小培地Y
PD 培地 2%グルコース、2%バクトーペプ゛トン(Difco )、1%
酵母エキス(Dirco )YPfl培地 2%ガラクトース、2%バクトーペ
プトン(DifcO)+ 1%酵母エキス(Dirco )FDA染色 フルオ
レスセインニ酢酸塩染色他の略号および種々の表現の意味は、01iver、
S。
G、& Ward+ J 1M−: A dlctlOnaryof gene
tlcengineering+ Cambridge University
Press * 1985に記載されている。
pURY 2703. pTJRY 2705= pURy 2705’および
pURY 2706は、それぞれpUR2703,pUR2705、pUR27
05’およびpUR2706の同義語である。
A一種皮
B−糊粉細胞
E−薄い内乳層
第2図
鋳型としてグア一種子の糊粉細胞から精製したRNAに酵母からのポIJ −A
、 RNAプレバレージョン(2μS;レーンA)およびグアーからのポリ−A
、 RNA (5fig:レーンB、C)を翻訳の鋳型として使用した。翻訳生
成物全直接(レーンA、B、)またはα−ガラクトシダ−ゼ特異抗体とインキュ
ベーション後(レーンC)、ゲルに適用した。14C標識蛋白質(Amersh
am )を分子量標準として用いた(レーンD)。レーンCの暴露は、−70°
Cで一夜暴露した他のサンプルの場合より5倍長くした。
第3図
ペプチドのアミノ酸配列およびそれから誘導されるプローブのヌクレオチド配列
内部ペプチド(A)とN1(2末端配列(B)をアミノ酸の一文字記号で示す。
混合7″ローブのヌクレオチド配列は、それから誘導したアミノ酸配列0丁ぐ下
に示す。
混合位置の記号は、U−AまたはG;V−T−jたはC;X−A、G、Tまたは
C; Y−TまたはGである。MP36は21マー(128種)、MP42は1
47−(16種)、MP43は14マー(8種)、MP44は41マー(128
種)である。
第4図
グアーmRNAとオリゴヌクレオチドプローブmP33のノデノ法ハイブリダイ
ゼーション
レーンA: グア一種子の糊粉細胞からの5μsポリ−ARNA
レーンB: グア一種子の糊粉細胞からの5/19全NA
最もストリンジェントな洗浄は5 x ssc o、i%SDS中35°Cで実
施した。
E、 coli ’)ボソームRNAを分子量標準とした。
第5図
プラスミドpUR2302の制限地図、サブクローンおよび配列決定策略
A: プラスミドpUR2302の予備制限地図B: M13ベクターM 13
lp 18およびM13mp 19にサブクローニングしたpUR2302お
よびpUR2314の7ラグメント
C: pUR23D 2およびpUR2314の配列を確立するために用いられ
る配列決定策略。四角は、様々のオリゴヌクレオナトとの配列決定反応のための
プライム部位を示す(U:共通M 13プライマー:数:配列決定実験のために
合成し之オリゴヌクレオチドゾライマー)。下部の線は超らせん配列決定実験を
示す。
グアーα−がラクトシダーゼcDNAクローンpUR23025/−3′鎖のヌ
クレオチド配列を示す。
cDNAクローニング操作で合成さnたボl) dC)/dC尾部ヲ5′側に示
しくヌクレオチド6〜2o参照)、6′部位ではdG/dC尾部がボl) −A
尾部の後に続く(示していない)。ポリアゾニレ−ジョン一致配列(Prou、
dfoot & Brownlee 、1976 )は、ヌクレオチドの上に線
で印をした。ヌクレオチド配列から誘導されるアミノ酸配列は、ヌクレオチド配
列の上部に一文字記号で示す。アミノ酸の番号は成熟蛋白質について+1から始
めた。プレープロ配列におけるアミノ酸には負の番号を付した。
第7図
プラスミドpUR”f 2703およびpURY 2705の構築計画
数僅のフラグメントの詳細な説明は例2に記述した。
使用した記号:
=ヨ ()APDHプロモーター
口二二二 プレープロタウマチン遺伝子−ニーコ α−ガラクトシダーゼ遺遺伝
※7クク leu −2遺伝子
列
二二二二 2μm酵母ベクター
予め合成した個々の一重鎖オリゴヌクレオチドフラグメントは矢印の間の番号で
示す。A (GAPDHプロモーター−成熟α−ガラクトシダーゼ)およびB(
C)APDHプロ単一ター−インベルターゼシグナル配列−成熟α−ガラクトシ
ダーゼノ中の同一番号(・ま、用いた同一の一重鎖オリゴヌクレオチドに相当す
る。
制限酵素切断部位は完全二本鎖フラグメントの上に示す。翻訳の開始および成熟
α−ガラクトシダーゼのえ初の残基は二本鎖配列の下部にそれぞれMetおよび
はカッコ内にキロ塩基対で示したヌクレオチド番号の任意の開始点である。且v
lとEc、oRlは例外として、制限部位は消化および二重消化によって確認さ
れた。
記号: 第7図の説明参照。ほかに、A−AA / TTT 。
()GG / CCCはそれぞれdA / dTおよびd() / dC尾部を
意味する。
塩基対で示したヌクレオチド番号の任意の開始点である。8alIとEcoRl
は例外として、制限部位は消化および二重消化によって確認された。
記号:第9図の説明参照
第11図
1)URY 2703およびpURY 2705を有するS、 cerevis
iaeのウェスターン法での解析操作の詳細な説明は例2に記載した。
レーン1: グアーから精製したα−ガラクトシダ−ゼ4 ng
レーン2: レーン1に同じ、1 ngレーン3 : puRy 2705をも
つ細泡の粗抽出液レーン4 : pURY 2703をもつ細胞の粗抽出液レー
ン5: プラスミドをもtない細胞の粗細出液詳細な説明は例5に記載した。使
用した記号については第7図の説明を参照のこと。白い箱はプラスミドの模式図
中に示した場所のtrp −1遺伝子も意味し、また酵母ベクターの2μmオリ
ジン(図に示した)(f−意味する。黒い箱は、puc2(インベルターゼ)シ
グナル配列に代えて、図中に示したようにKAR32配列も意味する。
詳細な説明は第6図に記載する。pl、is 48および];IUR,2601
中に存在するその部分について用いた記号は第16図中に説明する。pURY
2703およびpUR2601中に存在するその部分について用いた記号は第7
図の説明参照のこと
第14図
振盪フラスコ中で生育したpUR2405i有するB、 5ubtilisによ
るα−ガラクトシダーゼの製造6Q Q nmにおける光学密度(OD 60口
>によって示されるバイオマスの発生およびpMPGアッセイで定量した生育培
地1ml中に形成したα−ガラクトシダーゼ(U)を第14図に示す。プロット
した1直は、生育3゜5.7および24時間後に測定した。24時間後に0D6
00はZeissフォトスペクトロメーターで8単位の最大に達した。逆に、α
−がラクトシダーゼ含量の最大値約r)、1u/mz生育培地は、生育7時間後
に認められ、一方、生育24時間後にその含量は生育培地1ml中わずか0.0
030に低下した。
pUR2405f:有するB、 5ubtilisのウェスターン法解析
操作の詳細な説明は例6に記載する。
レーン1: グアーから精製したα−ガラクトシダーゼ
レーン2 : pUR2405をもつ細胞の粗抽出液レーン3: 2に同じ
レーン4: %R2405’にもつ細胞の生育培地レーン5: 4に同じ
各工程の詳細な説明は例4に記載する。とくに指示のない限り、使用した記号は
第7図に示し友記号と同pUR351DをもつH,polymorphaのウェ
スターン法操作の詳細な説明は例8に記載する。
レーy A : H,polymorpha L 1細胞の抽出液レーンB:
精製グアーα−ガラクトシダーゼ酵素第18図
プラスミドpUR2706およびpuR,2730の製造計画
詳細な説明は例9に記載する。
各工程の詳細な説明は例11に記載する。とくに指示のない限り、使用した記号
は第7図に示した記号と同じである。
第20図
pUR8001で形質転換したタバコ植物および組織に2ける酵素アッセイ
各種植物細胞プレバレージョンの抽出液について、人工基質4−メチルラムベリ
フェリルーα−D −if ラクトピラノシドを用いて、α−がラクトシダーゼ
の存在を分析した。
次に、α−ガラクトシダーゼをコードしたプラスミドpUR8001で形質転換
した細胞からのプレバレージョンについて分析した。ベクターBin 6をもつ
細胞を対照として用いた。詳細は例11を参照のこと。
第21図
pUR8001kもつN1(oti、anaのウェスターン法テノ解析
操作の詳細は例11に説明する。
レーン1: 発芽グアール内乳抽出物
レーン2:B1n6をもつ仮皮抽出物(対照)レーン3 : pUR80D 1
をもつ仮皮抽出物(C1)レーン4 : pUR8001をもつ仮皮抽出物(F
il)レーン5 : pUR8001をもつ仮皮抽出物(B1)矢印は分子量マ
ーカーの位置を示す。上から下へ、92 Kd 、6 F3 xa 、43 x
aおよび25 K、dである。
陶口α
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手続補正書(自発)
昭和66年3月4日
Claims (17)
- (1)蛋白質またはその前駆体をコードするヌクレオチド配列が挿入された組換 えベクターであって、そのベクターを宿主生物に移すと宿主生物中でそのヌクレ オチド配列を発現させることができるベクターにおいて、蛋白質はα−ガラクト シダーゼ活性を有し、1−4結合β−D−マンノピラノシル単位の主鎖に付加し た1−6結合α−D−ガラクトピラノシル単位を切断除去することによりガラク トマンナンのガラクトース含量を低下させる能力を有することを特徴とする組換 えベクター。
- (2)ヌクレオチド配列は、(a)請求の範囲第1項に示した能力を有するα− ガラクトシダーゼをコードする天然のヌクレオチド配列。(b)グアー種子から のα−ガラクトシダーゼに対して産生される抗体と陽性免疫交差反応を示すα− ガラクトシダーゼをコードするヌクレオチド配列、および(c)(a)もしくは (b)のα−ガラクトシダーゼと同一であるかまたは請求の範囲第1項に示した 能力を依然として有するその修飾体であるα−ガラクトシダーゼをコードする遺 伝子操作ヌクレオチド配列、からなる群より選ばれる請求の範囲第1項に記載の ベクター。
- (3)ヌクレオアド前列は、以下のアミノ酸配列【配列があります】 からなる蛋白質をコードする請求の範囲第1項または第2項のいずれかに記載の ベクター。
- (4)ヌクレオチド配列は、第6図に示したヌクレオチド配列307〜1398 であり、これは請求の範囲第3項に示したアミノ酸配列1〜364に相当するコ ドンである請求の範囲第3項に記載のベクター。
- (5)(a)α−ガラクトシダーゼまたはその前駆体をコードする二本鎖DNA (ds−DNA),(b)(a)のds−DNAのプラス鎖の暗号領域の3′末 端に結合する翻訳停止コドンと所望によりそれに続く選択した宿主生物に適した 転写終結配列、(c)(a)のds−DNAのプラス鎖の上流に位置する選択し た宿主生物に適した発現レギュロン,(d)ds−DNAがα−ガラクトシダー ゼの成熟型をコードし、その型がメチオニン残基で開始しない場合は、(a)の ds−DNAのプラス鎖の暗号領域の5′末端に結合する翻訳開始コドンATG −トリプレット,(e)選択された宿主生物のゲノム中に(a)のds−DNA の挿入を容易にするヌクレオチド配列および/または選択された宿主生物に適当 な複製のオリジンおよび所望により選択マーカー、ならびに(f)所望によりα −ガラクトシダーゼの前駆体型の前駆体部分をコードするds−DNAから構成 される選択された宿主細胞に適した請求の範囲第1項から第4項までのいずれか に記載のベクター。
- (6)請求の範囲第1項から第5項までのいずれかに記載の組換えベクターを導 入した結果、好ましくはβ−マンナナーゼを実質的に含まないα−ガラクトシダ ーゼの産生能を有する形質転換宿主生物およびその子孫。
- (7)植物またはその部分である請求の範囲第6項に記載の宿主生物。
- (8)微生物である請求の範囲第6項に記載の宿主生物。
- (9)細菌、かびおよび酵母からなる群より選ばれる請求の範囲第6項に記載の 宿主生物。
- (10)Saccharomyces,Kluyveromyces,Baci llus,Hansenula,Pichia,Aspergillus,So lanaceaおよびNicotianaからなる群より選ばれる請求の範囲第 6項に記載の宿主生物。
- (11)Saccharomyces cerevisiae,Sacchar omycescarlsbergensis,Kluyveromyces m arxianus var−lactis,Bacillus subtili s,Hansenula poly−morpha,Pichia pasto risおよびNicotiana tabacumからなる群より選ばれる請求 の範囲第10項に記載の宿主生物。
- (12)1−4結合β−D−マンノピラノシル単位の主鎖に付加した1−6結合 α−D−ガラクトピラノシル単位を切断除去することによりガラクトマンナンの ガラクトース含量を低下させる能力を有するα−ガラクトシダーゼを製造する方 法において、請求の範囲第6項から第11項までのいずれかに記載の宿主生物を 、培養中または培養後誘導時のいずれかにα−ガラクトシダーゼが産生されるよ うな条件下に培養し、ついでα−ガラクトシダーゼを集めることを特徴とする方 法。
- (13)α−ガラクトシダーゼは宿主生物から分泌され、ついでα−ガラクトシ ダーゼの捕集は発酵培地から細胞を除去し、所望によりついで得られた培地を濃 縮する請求の範囲第12項に記載の方法。
- (14)ガラクトマンナンの水性プレパレーションを実質的にβ−マンナナーゼ を含まないα−ガラクトシダーゼでインキユベーションすることによりガラクト マンナンのガラクトース含量を低下させる方法において、使用するα−ガラクト シダーゼは請求の範囲第12項または第13項のいずれかに記載の方法て製造さ れたものであることを特徴とする方法。
- (15)請求の範囲第14項の方法によって製造されたかラクトース含量の低下 したガラクトマンナンを用い、所望によりこれに1種もしくは2種以上の他の増 粘剤またはゲル化剤を混合する食品,動物飼料または化粧料の製造方法。
- (16)請求の範囲第12項または第13項のいずれかり方法で製造したα−ガ ラクトシダーゼの、ガラクトマンナン中ガラクトース含量を低化させるための使 用。
- (17)ガラクトース含量の高いガラクトマンナンを請求の範囲第12項または 第13項のいずれかに記載の方法で製造したα−ガラクトシダーゼで処理するこ とにより得られたガラクトース含量の低下したガラクトマンナンの、食品,動物 飼料または化粧料の製造における使用。
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