JPH0560918B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0560918B2
JPH0560918B2 JP1099685A JP9968589A JPH0560918B2 JP H0560918 B2 JPH0560918 B2 JP H0560918B2 JP 1099685 A JP1099685 A JP 1099685A JP 9968589 A JP9968589 A JP 9968589A JP H0560918 B2 JPH0560918 B2 JP H0560918B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
yeast
aldcase
gene
fragment
plasmid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1099685A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02265488A (en
Inventor
Shigeyuki Yamano
Junichi Tanaka
Takashi Inoe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kirin Brewery Co Ltd
Original Assignee
Kirin Brewery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kirin Brewery Co Ltd filed Critical Kirin Brewery Co Ltd
Priority to JP1099685A priority Critical patent/JPH02265488A/en
Priority to US07/341,379 priority patent/US5043276A/en
Priority to AU33333/89A priority patent/AU610719B2/en
Priority to CA000597414A priority patent/CA1302322C/en
Priority to DE68918745T priority patent/DE68918745T2/en
Priority to EP89107323A priority patent/EP0339532B1/en
Priority to ES89107323T priority patent/ES2065351T3/en
Publication of JPH02265488A publication Critical patent/JPH02265488A/en
Publication of JPH0560918B2 publication Critical patent/JPH0560918B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Alcoholic Beverages (AREA)
  • Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 技術分野 本発明は、アセトバクター・アセチ・サブスピ
ーシーズ・キシリナムIFO3288が産生するような
α−アセト乳酸脱炭酸酵素(以下α−ALDCase
という)の生物工学的産生能を有するDNA鎖、
およびこのDNA鎖により形質転換されてα−
ALDCase産生能を有しているサツカロマイセ
ス・セレビシエに属する酵母、ならびにこの酵母
を用いる酒類の製造法、に関するものである。 先行技術 ビール、清酒、ワイン等の酒類は、一般に、麦
汁、果汁等の醸造原料液にサツカロマイセス・セ
レビシエに属する酵母を加え、これをアルコール
発酵させることにより製造される。この発酵過程
において、酵母は自己の増殖に必要なある種のア
ミノ酸(バリン、ロイシン等)の生合成の中間物
質としてα−アセト乳酸(以下α−ALという)
を産生し、これを不可避的に細胞外、すなわち発
酵液中、に漏出する。このようにして発酵液中に
存在するに到つたα−ALは、発酵液中において
非生物学的な反応により、自動的にダイアセチル
(以下DAという)へと変化する。 DAは一般に「スエ臭」または「DA臭」また
は「つわり香」と呼ばれる強烈な不快臭を有する
物質であり、香味的にすぐれた(すなわちDA臭
のない)酒類を製造するためには、発酵液中のα
−ALおよびDA含量を、最終的には、仮にその
α−ALが全てDAに変化したとしてもその全DA
含量が酒類中のDA臭の弁別閾(例えば、ビール
では0.05〜0.1mg/リツトル)を超えることがな
いように、低下させることが必要である。 発酵液中のDAは酵母の共存中では比較的すみ
やかに無味無臭のアセトインへと変換されるが、
発酵液中のα−ALは酵母によつては変化を受け
ず、それが非生物学的な化学反応によりDAに変
化したときにはじめて酵母によつてアセトインへ
と変換されるようになる。しかし、発酵液中にお
けるα−ALからDAへの変化は非常にゆつくり
とした速度で進行するため、この反応が律速とな
つてα−ALおよびDA含量の低い(すなわちDA
臭のない)酒類を製造するためには、発酵液を長
期間酵母の共存下で熟成させることが一般に必要
であつた。 α−ALDCaseはα−ALをアセトインに変換す
る性質を有する酵素であつて、一般的には種々の
Voges Proskauer反応陽性の細菌、例えばエン
テロバクター・アエロゲネス、バシラス・リケニ
フオルミス、ラクトバシラス・ケーセイ、バシラ
ス・ブレビス、エンテロバクター・クロアカエ、
アセトバクター属細菌(アセトバクター・ランセ
ンス、アセトバクター・アセチ等)等により産生
されることが知られている。 〔発明の概要〕 要 旨 本発明は、DA臭のない香味的にすぐれた酒類
を従来法に比べてはるかに短期間のうちに製造す
るのに有用と考えられる、α−ALDCaseの生物
工学的産生能を有するDNA鎖およびこのDNA鎖
により形質転換されてα−ALDCase産生能を有
する酵母を提供するものである。また、本発明
は、この酵母を用いる酒類の製造法を提供するも
のである。 すなわち、本発明による、α−ALDCaseの生
物工学的産生能を有するDNA鎖は、α−アセト
乳酸脱炭酸酵素活性を有していてアミノ酸配列が
実質的に第1図に示されているアミノ酸配列のう
ちAからBまでのものであるポリペプチドをコー
ドする塩基配列を有すること、を特徴とするもの
である。 また、本発明によるサツカロマイセス・セレビ
シエに属する酵母は、α−アセト乳酸脱炭酸酵素
活性を有していてアミノ酸配列が実質的に第1図
に示されているアミノ酸配列のうちAからBまで
のものであるポリペプチドをコードする塩基配列
を有するDNA鎖によつて形質転換されて、α−
ALDCase産生能を有すること、を特徴とするも
のである。 さらにまた、本発明による酒類の製造法は、α
−アセト乳酸脱炭酸酵素活性を有していてアミノ
酸配列が実質的に第1図に示されているアミノ酸
配列のうちAからBまでのものであるポリペプチ
ドをコードする塩基配列を有するDNA鎖によつ
て形質転換されてα−ALDCase産生能を有する
酵母によつて醸造原料を発酵させること、を特徴
とするものである。 効 果 本発明によるDNA鎖は、種々の微生物、例え
ばサツカロマイセス・セレビシエにα−
ALDCaseの産生能を付与してそのα−ALの産生
能を抑制したり、あるいはα−ALDCaseの生物
工学的産生において有効に利用することができ
る。 また、本発明による酵母は、α−ALDCase産
生能を有するものであるところ、α−ALDCase
は酵母細胞内に産生すれば一般に酵母のα−AL
の産生能(正確にはα−ALの細胞外への漏出)
を抑制するので、本発明による酵母により醸造原
料液を発酵させれば、発酵液中のα−ALの濃度
はきわめて低くなり、その結果として発酵液中の
α−ALの処理に要する熟成期間、ひいては酒類
の醸造期間、著しく短縮することが可能である。 なお、本発明の酵母においてそのα−ALの産
生能が抑制されるのは、発酵過程において細胞内
にα−ALが産生されても、同じく細胞内に産生
されたα−ALDCaseによりα−ALがアセトイン
に変換されるためであると考えられる。 発酵製品の不快臭の問題は酒類の製造の場合の
外にたとえば食酢の製造の場合にも認められてい
て、食酢の所謂「つわり香」または「むれ香」と
いう不快臭の本体もたとえばDAであるといわれ
ている。従つて、本発明によるα−ALDCaseの
生物学的産生能を有するDNA鎖は、それによつ
て酢酸菌を形質転換させて該形質転換体で食酢を
製造すれば不快臭の軽減した食酢を得ることが可
能であるという効果をも有する。 〔発明の具体的説明〕 α−ALDCase遺伝子 定 義 本発明によるα−ALDCaseの生物工学的産生
能を有するDNA鎖すなわちα−ALDCase遺伝子
は、 α−ALDCase活性を有していてアミノ酸配列
が実質的に第1図に示されているアミノ酸配列の
うちAからBまでのものであるポリペプチド、を
コードする塩基配列を有するもの、である。 ここで「DNA鎖」とはある長さを有するポリ
デオキシリボ核酸の相補的2本鎖を意味するもの
である。そして、本発明ではこの「DNA鎖」は
それがコードするポリペプチドのアミノ酸配列に
よつて特定されているところ、このポリペプチド
は上記のように有限の長さのものであるから、こ
のDNA鎖も有限の長さのものである。しかし、
このDNA鎖は、α−ALDCaseをコードする遺伝
子を含んでいてこのポリペプチドの生物工学的産
生を行わせるのに有用なものであるところ、この
有限の長さのDNA鎖のみによつてこのような生
物工学的産生が行なえるのでなく、その5′−側
上流および(または)3′−側下流に適当な長さ
のDNA鎖が結合した状態でこのポリペプチドの
生物工学的産生が可能となる訳である。 従つて、本発明で「DNA鎖」というときは、
この特定の長さのもの(第1図の対応アミノ酸配
列でいえばA〜Bの長さ)の外に、この特定の長
さのDNA鎖を構成員とする鎖状または環状DNA
鎖の形態にあるものを包含するものとする。本発
明によるDNA鎖を「ポリペプチドをコードする
塩基配列を有する」と規定した所以である。 本発明によるDNA鎖の存在形態のうち代表的
なものは、このDNA鎖を構成員の一部とするプ
ラスミドの形態ならびにプラスミドとしてあるい
はゲノムに挿入された形で微生物、特に大腸菌、
酵母菌および酢酸菌、中に存在する形態である。 本発明によるDNA鎖の好ましい存在形態は、
α−ALDCase遺伝子が微生物中で安定に発現し
うるように外来遺伝子としての本発明のDNA鎖
とプロモーターおよびターミネーターとが一体に
結合して、これがプラスミドとしてあるいはゲノ
ムに挿入された形態で微生物中に存在するもので
ある。プロモーターおよびターミネーターとして
は、公知のものを適宜組合わせて用いることがで
きる。 この遺伝子がコードするポリペプチド 上記のように、本発明によるDNA鎖は、これ
がコードするポリペプチドのアミノ酸配列によつ
て特定されている。このポリペプチドは、α−
ALDCase活性を有していてアミノ酸配列が実質
的に第1図に示されているアミノ酸配列のうちA
からBまでのものである。ここで、「アミノ酸配
列が実質的に第1図に示されているアミノ酸配列
のうちAからBまでのもの」ということは、この
ポリペプチドがα−ALDCase活性を有する限り
アミノ酸のいくつかについて欠失、置換、付加等
があつてもよいことを示すものである。 本発明でのα−ALDCase活性を有する典型的
なポリペプチドは第1図のアミノ酸配列のうちA
〜Bのものであつて、235個のアミノ酸からなる
ものであり、従来そのアミノ酸配列は知られてい
なかつたものである。 本発明で「アミノ酸配列が実質的に第1図に示
されているアミノ酸配列のうちAからBまでのも
の」ということがアミノ酸のいくつかについて欠
失、置換、付加等があつてもよいことを示すもの
であることは前記したところであるが、そのよう
なアミノ酸に関して変化の生じているペプチドの
一例は、第1図に示されているアミノ酸配列のA
点の上流に69個のアミノ酸残基(第1図の212番
目から418番目までの塩基に対応するアミノ酸)
が結合したアミノ酸配列のもの(アミノ酸数304
個)、すなわち第1図のA1からBまでのもの、で
ある。このペプチドは、アミノ酸配列がA〜Bの
もののα−ALDCase活性の1/10程度ではある
けれどもα−ALDCase活性を持つものだからで
ある。同様に、第1図のアミノ酸配列のA2〜B、
A3〜B、A4〜B、A5〜BおよびA6〜Bに対応す
るペプチド(たゞし、A3〜B、A5〜BおよびA6
〜Bに対応するペプチドは、N末端がValから
Metに変つたものである)も、後記実施例に示す
ようにα−ALDCase活性を持つものであるので、
本発明でいうペプチドの範疇に入るものである。 本発明は基本的にはDNA鎖に関するものであ
るところ、上記のようにアミノ酸の付加がA〜B
のアミノ酸配列の外側に生じているペプチドが本
発明でいうペプチドであるということは、そのよ
うなペプチドをコードする塩基配列のDNA鎖も
本発明のDNA鎖の範疇に入るということを示す
ものである。そのようなA〜Bより長いペプチド
をコードする塩基配列は、A〜Bのペプチドをコ
ードする塩基配列を「有する」ものだからであ
る。 DNA鎖の塩基配列 α−ALDCaseをコードするDNA鎖は、第1図
のA〜Bの塩基配列を持つものまたはその縮重異
性体ならびに上記のようなα−ALDCaseのアミ
ノ酸配列の変化に対応する塩基配列を持つものま
たはその縮重異性体、である。ここで「縮重異性
体」とは、縮重コードンにおいてのみ異なつてい
て同一のポリペプチドをコードすることのできる
DNA鎖を意味する。たとえば第1図のA〜Bの
塩基配列をもつDNA鎖に対して、そのアミノ酸
のどれかに対応するコードンたとえばC−末端の
Glyに対応するコードン(GGC)が、これと縮重
関係にあるたとえばGGTに変つたものを本発明
では縮重異性体と呼ぶものとする。 本発明によるDNA鎖の好ましい具体例は、
3′−側末端に接して停止コードンを少なくとも
1個(例えばTGA)をもつものである。 さらに本発明のDNA鎖の5′−側上流および
(または)3′−側下流には、非翻訳領域としての
DNA鎖(3′−側下流の最初の部分は、TGAの
ような停止コードンであることがふつうである)
がある長さで続いていてもよい。 なお、第1図に示したDNA鎖の塩基配列は、
アセトバクター・アセチ・サブスピーシーズ・キ
シリナムIFO 3288より取得したα−ALDCaseを
コードする遺伝子について、ダイデオキシ法によ
つて決定したものである。 DNA鎖の取得 上記のα−ALDCaseのアミノ酸配列をコード
する塩基配列を有するDNA鎖を取得する一つの
手段は、核酸合成の方法に従つてその鎖長の少な
くとも一部を化学合成することである。 しかし、実験操作上は、この化学合成法より
も、アセトバクター・アセチ・サブスピーシー
ズ・キシリナムIFO 3288の染色体遺伝子ライブ
ラリーから遺伝子工学の分野で慣用されている方
法例えば適当なプローブによるハイブリダイゼー
シヨン法により取得する方が好ましいといえる。 なお、本発明者らはアセトバクター・アセチ・
サブスピーシーズ・キシリナムIFO3288のα−
ALDCaseをコードする塩基配列およびアミノ酸
配列が未知であつたため、シヨツトガン法を用い
て前記の遺伝子ライブラリーより本発明のDNA
鎖を取得した(詳細後記実施例参照)。 α−ALDCase産生能を有する酵母 上記のようにして取得される本発明DNA鎖は
α−ALDCaseをつくるための遺伝情報を含んで
いるので、これを生物工学的手法により、一般に
酒類の醸造用酵母として使用されている酵母(サ
ツカロマイセス・セレビシエ)に導入してこれを
形質転換させれば、α−ALDCase産生能を有す
る従つてα−AL産生能の抑制された醸造用酵母
を得ることができる。 酵 母 本発明における形質転換の対象となる酵母は、
「ザ・イースツ・ア・タクソノーミツク・スタデ
イ」(The yeasts、a taxonomic Study、)3rd
Ed.(Yarrow、D.、ed.by N.J.W.Kreger−Van
Rij.Elsevier Science Publishers B.V.、
Amsterdam(1984)、p379)記載のサツカロマイ
セス・セレビシエに属する酵母およびそのシノニ
ムないし変異株であるが、本発明の目的からすれ
ば、サツカロマイセス・セレビシエに属する酒類
の醸造用酵母、具体的にはビール酵母、ワイン酵
母、清酒酵母等が好ましい。具体的には、たとえ
ば、ワイン酵母:ATCC 38637、ATCC 38638、
IFO2260(ワイン酵母OC2)、ビール酵母:ATCC
26292、ATCC 2704、ATCC 32634、清酒酵母:
ATCC 4134、ATCC 26421、IFO2347(清酒酵母
協会7号)がある。 なお、これらの醸造用酵母の性質についてさら
に付言するならば、これらは長年にわたつて醸造
に適する形質、すなわち醸造原料液を効率よく発
酵すること、香味の良い酒類をつくること、遺伝
学的形質が安定していること等を指標として選
抜、純粋培養が重ねられてきた結果、たとえばビ
ール酵母では遺伝学的には交雑・分離が極めて起
こり難い高次倍数体となつており、生胞子形成能
は殆んど完全に失われている。因みに、実用ビー
ル酵母についてみるならば、麦汁中の糖成分であ
るマルトース、マルトトリオースの資化能が高ま
つている一方、クリスタルバイオレツト感受性で
ある等、野生味を失つている。 形質転換 形質転換体の作成のための手順ないし方法その
ものは、分子生物学、生物工学ないし遺伝子工学
の分野において慣用されているものでありうるの
で、本発明においても下記したところ以外のもの
についてはこれら慣用技術に準じて実施すればよ
い。 酵母中で本発明DNA鎖の遺伝子を発現させる
ためには、まず酵母中で安定に存在するプラスミ
ドベクター中にこの遺伝子をつなぎかえる必要が
ある。この際に用いられるプラスミドベクターと
しては、YRp系、YEp系、YCp系、YIp系等
種々知られているものすべてを用いることができ
る。これらのプラスミドベクターは、文献上公知
であるばかりでなく、容易に作成することができ
るものである。 一方、本発明DNA鎖の遺伝子を酵母中で発現
させるためには、それが有する遺伝情報を転写・
翻訳させる必要がある。そのためには、転写・翻
訳を制御するユニツトにあたる、プロモーターを
本発明DNA鎖の5′−側上流に、ターミネーター
を3′−側下流に、それぞれ組み込めばよい。こ
のプロモーターおよびターミネーターとしては、
すでにADH、GAPDH(別名、GPD)、PHO、
GAL、PGK、ENO、TRP、HIP等のものが知
られており、本発明でもこれらのいずれをも利用
することができる。これらは文献上公知であるば
かりでなく、容易に作成することができるもので
ある。 本発明によつて得られるべき形質転換体を選択
するためのマーカーとしては、G418、ハイグロ
マイシンB、メソトレキセートとスルフアニルア
ミドとの組合せ、ツニカマイシン、エチオニン、
コンパクチン、銅イオンなどに対する耐性遺伝子
を用いることができる。 本発明のDNA鎖をより安定的に酵母に保持さ
せるために、これを酵母のゲノムに挿入すること
もできる。この場合には、プラスミドベクターに
組み込まれた本発明DNA鎖のゲノムDNAへの挿
入を容易にするために別途このプラスミドベクタ
ーにゲノムDNAと高い相同性を有するDNAを導
入しておくことが望ましいところ、このための
DNAとしてはrRNA遺伝子、HO遺伝子等を用い
ることができる。 このうち、rRNA遺伝子は、1倍体酵母ゲノム
中に約140回縦列に反復していることが明らかに
されている(ジヤーナル・オブ・モレキユラー・
バイオロジー、40−261−277(1969))。この特徴
により、この配列を組み換えのターゲツト配列と
して利用した場合は、他の遺伝子配列を利用した
場合と比較して以下の様な利点がある。 (1)形質転換頻度が上昇することが期待される。
(2)組み込みによるターゲツト配列の対応形質の変
化は無視できると考えられる。(3)プラスミドの組
み込み、ベクター配列の削除という一連の操作の
くり返しで、外来遺伝子を複数個ゲノム中へ組み
込むことが可能となる。 また、本発明において酵母の形質転換に使用し
得るDNA鎖は、それがコードするポリペプチド
が、α−ALDCase活性を有する限りにおいては、
第1図に示されているA〜Bのポリペプチドと異
なるポリペプチドをコードするものであつてもよ
いことは前記したところである。 このようにしてつくつたプラスミドによる酵母
の形質転換は、遺伝子工学ないし生物工学の分野
で慣用されている合目的的な任意の方法、例えば
スフエロプラスト法〔プロシーデイングズ・オ
ブ・ナシヨナル・アカデミー・オブ・サイエンシ
ズ・オブ・ザ・ユナイテツド・ステーツ・オブ・
アメリカ(Proc.Natl.Sci.USA)、75、1929
(1978)〕、リチウムアセテート法〔ジヤーナル・
オブ・バクテリオロジー(J.Bacteriol.)、153
163(1983)〕等によつて行うことができる。 このようにして得られる本発明の酵母は、本発
明DNA鎖によつて導入された遺伝情報による新
しい形質(すなわち、α−ALDCaseの産生能。
その結果、細胞内のα−ALが分解されて、α−
ALの細胞外への漏出量が低下することになる)
および使用ベクター由来の形質ならびに場合によ
つて生じているかも知れない遺伝子組換時の一部
の遺伝情報の欠落による対応形質の欠落を除け
ば、そのゼノタイプないしフエノタイプにおいて
形質転換前の酵母と同じである。さらに、YIp型
プラスミドを用いて本発明DNA鎖を酵母染色体
へと導入した後、不要ベクター配列を削除すれ
ば、得られるビール酵母は、使用ベクター由来の
形質を持たない。 従つて、本発明による酵母は、従来の醸造用酵
母と本質的には全く同一の発酵条件で使用するこ
とが可能であり、一方で発酵液中でのα−ALの
産生能の抑制が可能であるので、結果として発酵
液のα−AL含量が低く、従つてその処理に要す
る発酵液の熟成期間を著しく短縮することができ
ることになる。 酒類の製造 上記のような本発明による酵母によつて醸造原
料を発酵させれば、上記のような効果を伴なつて
酒類が製造される。 醸造用原料は製造しようとする酒類によつて決
まることはいうまでもなく、たとえば、ビールの
製造には麦芽汁が、ワインの製造には果汁、特に
ブドウ果汁が、使用される。 酵母の使用態様も、スラリー状の外に、固定化
した形態、その他、合目的的な任意のものであり
うる。醸造条件も、通常の酵母使用の場合と異な
らない。 製造される酒類は、使用した酵母がα−
ALDCase産生能を有するものであるのでα−AL
含量が低く、従つてDA臭の低減された酒類の製
造のためのその処理に要する発酵液の熟成期間を
短かくすることができることは前記したところで
ある。 実施例 (1) α−ALDCase遺伝子の調製 (i) α−ALDCase生産株染色体DNAの精製 アセトバクター・アセチ・サブスピーシー
ズ・キシリナム IFO 3288〔財団法人 発酵研
究所より入手〕を100mlのYPD培地(1%酵母
エキス、2%ペプトン、2%グルコース)で一
晩通気培養することにより、0.7gの湿菌体を
得た。これを30mlの緩衝液(50mMトリス−
HCl(pH8.0)、50mM EDTA)に懸濁させた。
次いで、400μg/mlのリゾチーム(生化学工
業製)、10μg/mlのリボヌクレアーゼA(シグ
マ社製)で37℃で15分間処理した。これに、70
mlのバツフアー(50mMトリス−HCl(pH8.0)、
50mM EDTA)を加えた。次に、0.5%のドデ
シル硫酸ナトリウム(SDS)および50μg/ml
のプロテイナーゼK(シグマ社製)で65℃で30
分間処理した。次に、フエノール抽出を2回、
フエノール:クロロホルム(1:1)抽出を1
回行なつた。これをエタノール沈殿後、5mlの
TE緩衝液(10mM トリス−HCl(pH8.0)、
1mM EDTA)に溶かした。次に100μg/ml
のリボヌクレアーゼAで37℃で1時間処理した
後、フエノール抽出とフエノール:クロロホル
ム(1:1)抽出を1回ずつ行なつた。これを
エタノール沈殿した後、2mlのTEバツフアー
に溶し、1リツトルのTEバツフアーに対して
透析して、360μgの染色体DNAを得た。 (ii) コスミド・ライブラリーの作製 (i)で得た染色体DNA 11μgを制限酵素
Sau3AIで約40kbになるように部分分解した。
これをコスミドpJB8アーム(アマーシヤム社
製)4.2μgとT4リガーゼにより連結した。こ
のDNAをλDNA・インビトロ・パツケージン
グ・キツト(アマーシヤム社製)を用いてイン
ビトロ・パツケージングして大腸菌(E.coli)
DH1(F-、gyrA96、recAl、relAl?、endAl、
thi−1、hsdR17、supE44、λ-)〔ジヤーナ
ル・オブ・モレキユラー・バイオロジー(J.
Mol.Biol.)、166、557−580(1983):ATCC
33849〕に形質導入して、コスミド・ライブラ
リーを得た。 (iii) α−ALDCase遺伝子保持株のスクリーニン
グ (ii)で得たコスミド・ライブラリーより、α−
ALDCase活性を示す株を選び出すことによつ
て、α−ALDCase遺伝子保持株を得た。 具体的には、コスミド・ライブラリーより
600株を1株ずつ50μg/mlアンピシリンおよ
び0.5%ブドウ糖を含むL−培地に植菌し、37
℃で一夜通気培養して、それぞれについてα−
ALDCase活性を測定した。すなわち、集めた
菌体を各々30mMリン酸カリウム緩衝液
(pH6.2)に懸濁させ、10μのトルエンを加え
て30秒間激しく撹拌した。この細胞懸濁液につ
いてα−ALDCase活性をゴツトフレドセン
(Godfredsen)らの方法〔カールスバーグ・リ
サーチ・コミユニケーシヨン(Carlsberg.Res.
Commun.)、47、93(1982)〕に従つて、測定し
た。この結果、2株のα−ALDCase活性保持
株を得た。得られたクローンのプラスミドをそ
れぞれpAX1およびpAX2と命名した。 (iv) α−ALDCase遺伝子DNA塩基配列決定 第3図に概略を示す方法でα−ALDCase遺
伝子のサブクローニングを行なつた。まず、
pAX1をSau3AIで部分分解して得られる
Sau3AI断片を、pUC12(フアルマシア社製)の
BamHI切断点に挿入した。このようにして得
られたプラスミドの中に、大腸菌中でα−
ALDCase活性を示すものが見出され、これに
は3.6kbの染色体DNA断片が含まれていた(こ
のプラスミドをpAXS11と命名した。)。
pALS11からKpnIとSacIによる切断によつて
切り出される約1260bpの断片をプラスミド
pUC19(宝酒造社製)のKpnI切断点とSacI切断
点の間に挿入して、プラスミド(pAX6と命名
した)を作製した。pAX6をもつ大腸菌はα−
ALDCase活性を示した。 pAX6に含まれるKpnI−Sau3AI断片につい
て、ダイデオキシ法〔プロシーデイングズ・オ
ブ・ザ・ナシヨナル・アカデミー・オブ・サイ
エンシズ・オブ・ザ・ユナイテツド・ステー
ツ・オブ・アメリカProc.Natl.Acad.Sci.USA.
74、5463(1977)〕によりDNA塩基配列を決定
した(第1図の1番目の塩基から1252番目の塩
基まで)。これを解析した結果、アミノ酸304
個、分子量33747の蛋白質をコードすることが
可能な912bpのオープンリーデイングフレーム
が存在した。 (2) α−ALDCase遺伝子の酵母への導入(その
1) (i) GPDプロモーターの取得 サツカロマイセス・セレビシエ S288C
〔(α、suc2、mal、ga12、CUP1):バイオケ
ミカル・アンド・バイオフイジカル・リサー
チ・コミユニケーシヨンズ(Biochem.
Biophys.Res.Commun.)、50.186(1973):
ATCC26108〕より、常法に従つて染色体DNA
を調製した。このDNAを制限酵素Sau3AIを用
いて約10kbの大きさの断片を多く生じるよう
な条件のもとに部分分解した後、プラスミド
pBR322(宝酒造社製)の制限酵素BamHI切断
点に挿入してライブラリーを作成した。 GPD遺伝子〔ジヤーナル・オブ・バイオロ
ジカル・ケミストリー(J.Biol.Chem.)、254
9839(1979)〕のコーデイング領域の7番目から
36番目の塩基に対応する合成オリゴマーを32P
で末端標識し、これをプローブとしてライブラ
リーよりGPD遺伝子を含むクローンを得た。
このクローンから得られるプラスミドDNAを
制限酵素Hindで切断し、約2.1kbのHind
断片をとり、プラスミドpUC18(フアルマシア
社製)のHind切断点に挿入してプラスミド
pGPD181を作製した。その後、第4図に概略
を示す方法に従つて、GPDプロモーター(Sal
−Bgl)を取得した。まず、pGPD181を制
限酵素Hind及びXbaで切断して、GPD遺
伝子のプロモーター部分(第4図中で斜線で示
される)とコーデイング領域の一部を含む
Hind−Xba断片を得た。この断片のHind
末端に下記の塩基配列をもつ合成二重鎖
DNAを付加した。この合成二重鎖DNAには
PstとSphの切断点及びSalとHindの
接着末端が含まれている。 【表】 TCGACCTGCAGGCATGCA
GGACGTCCGTACGTTCGA
この合成二重鎖DNAの付加によつてHind
末端をSal末端に変換することができた。 次に、この断片をpUC19のSal切断点と
Xba切断点の間に挿入した。このようにして
得たプラスミドpGPlをXbaで切断した後、
Bal31ヌクレアーゼ処理を行なうことにより完
全にコーテイング領域を欠失させた後、クレノ
ウフラグメント(宝酒造社製)を用いて平滑末
端とした。この平滑末端に下記の塩基配列をも
つ合成二重鎖DNAを付加した(この合成二重
鎖DNAは一方の末端にBglの接着末端をも
つ。)。 【表】 CAAGCTGGGCA
GTTCGACCCGTCTAG
この合成二重鎖DNAの付加により、平滑末
端をBgl末端に変換することができた。この
後、Salで切断することにより得られるGPD
プロモーターを含むSal−Bgl断片を、
GPDプロモーター(Sal−Bgl)と呼ぶこ
とにした。 (ii) PGKターミネーターの取得 PGK遺伝子〔ヌクレイツク・アシツヅ・リ
サーチ(Nucl.Acids Res.)、10、7791(1982)〕
を、実施例2−(i)で作製したライブラリーよ
り、実施例2−(i)と同様の手法を用いてクロー
ニングした。プローブとしては、PGK遺伝子
のコーデイング領域の1番目から28番目の塩基
に対応する合成オリゴヌクレオチドを32Pで末
端標識したものを用いた。このクローンから得
られたプラスミドDNAを制限酵素Hindで切
断して、PGK遺伝子を含む2.9kbの断片を得
た。この断片を更に制限酵素Bglで切断し
て、PGK遺伝子のターミネーター部分とコー
デイング領域の一部を含む375bpのBgl−
Hind断片を得た。この断片から第5図に概
略を示した方法に従つてPGKターミネーター
を作成した。まずこの断片のBgl末端に下記
の塩基配列をもつ合成二重鎖DNAを付加した。
この合成二重鎖DNAはSma切断部位及び
SacとBglの接着末端を含んでいる。 【表】 CGCCCGGG
TCGAGCGGGCCCCTAG
その後、このSac−Hind断片をpUC12
のHind切断点とSac切断点の間に挿入し
て、プラスミドpPG1を作成した。次に、pPG1
をHindで切断し、クレノウフラグメントで
処理して平滑末端とした。この平滑末端に下記
の塩基配列をもつ合成二重鎖DNAを付加した。
この合成二重鎖DNAはSalの接着末端を含ん
でいる。 【表】 CTAGAG
GATCTCAGCT
付加後に再結合することにより、プラスミド
pPG2を作製した。SacとSal切断により、
pPG2からターミネーター部分を含むSac−
Sal断片を得ることができる。この断片を、
PGKターミネーター(Sac−Sal)と呼ぶ
ことにした。 (iii) 発現プラスミドの作成及び酵母への導入 第6図に概略を示す方法に従つて、α−
ALDCase遺伝子を酵母中で発現させるプラス
ミドpAX43を作成した。まず実施例1−(iv)で
作製したプラスミドpAX6をKpnとSacで
切断し、α−ALDCase遺伝子を含む約1260bp
のKpn−Sac断片を得た。この断片を制御
酵素Rsaで部分分解することにより、第1図
に示したα−ALDCase遺伝子を含む1.02kbの
Rsa−Sac断片を得た。これをプラスミド
PUC12(フアルマシア社製)の制限酵素Sma
切断点と制限酵素Sac切断点との間に挿入し
て、プラスミドpAX31を作製した。このプラ
スミドを制限酵素Sac及びBamHで切断す
ることにより、前述したα−ALDCase遺伝子
を含むBamH−Sac断片(第1図に示され
ている塩基配列のうち243番目から1252番目ま
で及びベクターの一部の配列を持つ)を得た。
この断片及び2−(i)で得たGPDプロモーター
(Sal−Bgl)及び2−(ii)で得たPGKターミ
ネーター(Sac−Sal)の三つの断片を、
プラスミドYEp13K〔詳細後記〕の制限酵素
Xho切断点と制限酵素Sal切断点の間に挿
入して、発現プラスミドpAX43を作製した
(第2図)。このプラスミドpAX43をリチウム
アセテート法〔ジヤーナル・オブ・バクテリオ
ロジー(J.Bacteriol.)、153、163(1983)〕によ
つて酵母〔サツカロミセス・セレビシエS288C
の変異株であるTD4(a、his、ura、leu、trp)
株〕に導入した。このようにして得たpAX43
を含むTD4株をYAL2と呼ぶこととする。 前記のプラスミドYEp13Kは、酵母内で複製
可能なプラスミドYEp13〔ジーン(Gene)、
121(1979):ATCC 37115〕を基本的に用いて、
以下の手順で作成したものである。 まず、YEp13のLEU2遺伝子の両端にある
Sal−Sac断片及びXho−Sma断片を
欠失させた。これにより、当プラスミドは制限
酵素Xho、Sac、SmaおよびBglによ
る切断部位をもたず、制限酵素Salによる切
断部位をただ1箇所もつものとなつた。次に、
このプラスミド中のpBR322由来の制限酵素
Hind切断点と、2μmDNA由来の制限考素
Hind切断点との間に合成オリゴヌクレオチ
ド41merを挿入した。この合成オリゴヌクレオ
チドは、制限酵素Sac、Sma、Bglおよ
びXho切断点をもち、また下記の塩基配列を
もつ。本発明では、プラスミドを、YEp13Kと
命名した。 【表】 (iv) 酵母中でのα−ALDCase遺伝子の発現 YEp13Kを含むTD4株及びYAL2(pAX43を
含むTD4株)をそれぞれ選択培地〔0.7%アミ
ノ酸不含イーストニトロゲンベース(DIFCO
社製)、2%グルコース、20mg/ヒスチジン、
20mg/トリプトフアン、20mg/ウラシル〕
で一夜培養した後、α−ALDCase活性を測定
した。結果は下表に示す通りであつた。 酵母のα−ALDCase活性は、菌体をグラス
ビーズを用いて粉砕したものを酵素液としてゴ
ツトフレドセン(Godfredsen)らの方法を用
いて測定した。活性の1Uは、1時間当り
1μmmoleのアセトインを生成する酵素量を示
す。また、酵素液のタンパク量は、Protein
kit(Bio−Rad社製)を用いて測定した。 下の表の酵母のα−ALDCase活性の測定結
果では、活性を酵素液中のタンパク量当りのユ
ニツト数(U/mgタンパク)で表示してある。 【表】 (3) α−ALDCase遺伝子の酵母への導入(その
2) (i) ADH1プロモーターの取得 実施例2−(i)で作製したライブラリーより、
ADH1遺伝子〔ジヤーナル・オブ・バイオロジ
カルケミストリー(J.B.C)257、3018(1982)〕
のコーデイング領域の7番目から36番目の塩基
に対応する合成オリゴマーを32Pで末端標識し
たものをプローブとして、AEH1遺伝子を含む
クローンを得た。このクローンから得られたプ
ラスミドDNAを制限酵素Sau3Aで部分分解
して、ADH1遺伝子のプロモーター及びコーデ
イング領域の一部を含む1.5KbのDNA断片を
得た。 この断片をプラスミドpUC18(フアルマシア
社製)の制限酵素BamH切断点の間に挿入
し、得られたプラスミドをpADHS1と命名し
た。pUC18のBamHによる切断点は、制限
酵素Xbaによる切断点と制限酵素Smaによ
る切断点との間に位置しているので、BamH
切断点に挿入したDNA断片を、Xba及び
Smaによる切断によつて再度分離すること
ができる。 pADHS1をXbaによつて切断した後、エ
ンドヌクレアーゼBal31で処理し、ADH1遺伝
子のコーデイング領域を完全に欠失させた後、
Hindリンカー(宝酒造社製)を付加した。
次にこれをSmaで切断した後、BmaHリ
ンカーを付加した。このBamH−Hind断
片をADH1プロモーターとして用いた。 ADH1プロモーターをプラスミドYEp13Kの
制限酵素BamH切断点と制限酵素Hind切
断点の間に挿入してプラスミドpYADHを作製
した。 (ii) α−ALDCase遺伝子の発現 プラスミドpAX6を制限酵素Xbaで切断し
た後、クレノウフラグメントで処理して平滑末
端とし、次にBglリンカー(宝酒造社製)を
付加し、再度連結してプラスミドpAX6Bgを
作製した。pAX6Bgからα−ALDCase遺伝子
を含むHae−Bgl断片(第1図に示されて
いる塩基配列のうち180番目から1252番目まで
及びベクターの一部を含む)を得た(以降断片
1と呼ぶ)。 また、実施例2−(iii)で得たRsa−Sac断
片のSac末端をクレノウフラグメントで処理
して平滑末端に変えた後、Bg1リンカーを付
加した。このRsa−Bgl断片(第1図に示
された塩基配列のうち243番目から1252番目ま
で及びベクターの一部を含む)を断片2と呼ぶ
ことにする。またpAX6Bgからα−ALDCase
遺伝子の一部を含むHind−Bgl断片(第1
図に示された塩基配列のうち345番目から1252
番目まで及びベクターの一部を含む)を得た
(以後断片3と呼ぶ)。 プラスミドpYADHを制限酵素Hindで切
断後、クレノウフラグメントを用いて平滑末端
とし、次いで制限酵素Bglで切断した。この
断片と前述した断片1あるいは断片2を連結
し、それぞれプラスミドpAX39(断片1の場
合)、pAX40(断片2の場合)を作製した。ま
たpYADHの制限酵素Hind切断点とBgl切
断点の間に断片3を挿入してプラスミド
pAX41を作製した。 プラスミドpAX39、pAX40、pAX41は、そ
れぞれ断片1、断片2、断片3にコードされる
ポリペプチドをADH1プロモーターを用いて酵
母中で産生させることができる。プラスミド
pAX39、pAX40、pAX41をそれぞれTD4株に
形質転換し、得られた形質転換体のα−
ALDCase活性を測定した。結果を下表に示し
た。 【表】 断片2がコードするポリペプチドは第1図の
A2からBまでで示されたポリペプチドである。
断片1がコードするポリペプチドは第1図の
A1からBまでのポリペプチドである。 なお、断片3の発現により得られるポリペプ
チドには、α−ALDCase活性が確認できなか
つた。これは、断片3を発現させた場合には、
第1図の352番目から372番目までの塩基配列に
対応するアミノ酸からなる短かいペプチドが産
生されると推測されるところ(352〜354番目の
ATGが翻訳開始コードンとなり、373〜375番
目のTGAが終始コードンになると推測され
る)、これはα−ALDCaseとは全く異なるペプ
チドであるために、α−ALDCase活性を示さ
なかつたと考えられた。 (4) α−ALDCase遺伝子の酵母への導入(その
3) アミノ酸配列が第1図のAからBまでのもので
あるα−ALDCaseポリペプチドにいくつかのア
ミノ酸を付加したポリペプチドをコードする
DNA鎖の発現 (i) 概要 第1図に示された塩基配列を詳細に調べる
と、アミノ酸配列がAからBまでのものである
α−ALDCaseポリペプチドをコードする塩基
配列の上流には、同じリーデイングフレーム
に、翻訳開始点となりうるATGもしくはGTG
がいくつか存在する。それらは第1図におい
て、下線と番号1〜7で示されるものである。
これらのATGあるいはGTGのうちのいずれか
を選び、その位置からタンパク質への翻訳を開
始させるような操作を施こした後、酵母中で発
現させることにより、アミノ酸配列が第1図の
AからBまでのものであるα−ALDCaseポリ
ペプチドのN末端に、いくつかのアミノ酸を付
加した型のポリペプチドを酵母中で産生させる
ことができる。ただし、GTGを選んだ場合に
はGTGが酵母中では翻訳開始のコードンとし
て認識されないために、これをATGに変換す
る必要がある。どのATGあるいはGTGを選ぶ
かによつて付加されるアミノ酸の数は変化す
る。以下の(ii)−(v)に示す方法により、これらの
アミノ酸付加型のα−ALDCaseポリペプチド
を産生させ、それらがα−ALDCase活性を有
することを示した。 (ii) 部位特異的突然変異法によるpAX6への新た
な制限酵素切断部位の導入(pALDC1〜5の作
製) 第1表に示すオリゴヌクレオチドA〜Eを合
成した。 【表】 第1表には5組の塩基配列が示されており、
各組において下段が合成したオリゴヌクレオチ
ドの塩基配列である。上段はこれらのオリゴヌ
クレオチドを用いて変異が導入されるpAX6の
部位の配列、すなわち変異前の塩基配列であ
り、第1図に示された下線部1〜5のいずれか
を含んでいる。オリゴヌクレオチドの塩基配列
(下段)は変異後に得られる変化した塩基配列
と同じであり、変化した塩基は上部に黒点
(・)を付して示した。変異により、第1図の
下線部1〜5の直前に、新らしくDra切断部
位が生じる。また、下線部がGTGである場合
には、ATGに変換される。これらのオリゴヌ
クレオチドを用いたpAX6への変異導入は、第
7図に概略を示した部位特異的突然変異法
(Morinaga,Y.et al.、Bio/Technology、
636−639(1984))に従つて行なつた。得られ
た変異型のプラスミドの名及びこれらの変異型
から作られる発現プラスミド(詳細は(iv)で述べ
る)の名は第1表に示した。変異型プラスミド
は、DraとSacで切断することによつて、
α−ALDCase遺伝子を含むDra−Sac断片
が得られる。 (iii) 合成二重鎖DNAを用いたpAX6への新たな
制限酵素切断部位の導入(pALDC6、7の作
成) 第2表に示す合成二重鎖DNA FおよびGを
合成した。 【表】 これらの合成DNAは第1図に示した下線部
6または下線部7のいずれかから、その下流に
あるNco切断部位までの塩基配列を有してお
り、なおかつ下線部6または下線部7の直前に
DraとHindの切断部位を有している。
pAX6をHindとNcoで切断し、pUC19由
来のHind切断部位からα−ALDCase遺伝中
にあるNco切断部位までの断片を除去した後
に、合成DNA FまたはGを挿入してそれぞれ
プラスミドpALDC6、pALDC7を作製した。
pALDC6、pALDC7から、DraとSacの切
断により、それぞれα−ALDCase遺伝子を含
むDra−Sac断片が得られる。 (iv) GPDプロモーターの取得 第8図に概略を示した方法に従つてGPDプ
ロモーター(BamH−Hind)を取得した。
まず実施例2−(i)で作製したpGPD181をXba
で切断し、Bal31ヌクレアーゼで処理してコ
ーデイング領域を完全に欠失させた後クレノウ
フラグメントを用いて平滑末端とした。この平
滑末端にHindリンカー(宝酒造社製)を付
加した後、Hindで切断することにより、プ
ロモーター領域を含むHind断片を得た。こ
の断片をpUC18のHind切断点に挿入した。
このようにして得られるプラスミドではHind
断片の挿入方向が2通りあるが、そのうち
GPDプロモーターの上流にpUC18のマルチプ
ルクローニング部位が位置するものをpST18と
呼ぶことにした。pST18をHindで部分分解
し、クレノウフラグメントで処理した後、再び
結合させた。このようにして得られるプラスミ
ドのうち、GPDプロモーターの上流にある
Hind切断点のみがつぶされたものを、プラ
スミドpST18Hと呼ぶことにした。pST18Hを
BamHとHindで切断して得られるGPDプ
ロモーターを含むBamH+Hind断片を、
GPDプロモーター(BamH−Hind)と呼
ぶことにした。 (v) PGKターミネーターの取得 第9図に概略を示した方法に従つてPGKタ
ーミネーター(Hind−Sal)を取得した。 まず、実施例2−(ii)で作製したpPG2のEcoR
切断点とSac切断点の間に下記の塩基配列
をもつ合成二重鎖DNAを挿入して、プラスミ
ドpPG3を作成した。この合成二重鎖DNAは
HindとSphの切断点をもち、両端にはそ
れぞれEcoRとSacの接着末端をもつ。 【表】 AATTCAAGCTTGCATGCGAGCT
GTTCGAACGTACGC
pPG3より、HindとSalの切断によつて
切り出されるpGKターミネーター部分を含む
Hind−Sal断片をPGKターミネーター
(Hind−Sal)と呼ぶことにした。 (vi) 発現プラスミドの作製 作製法の概略を第10図に示した。 まず、実施例4−(iv)で得たGPDプロモータ
ー(BamH−Hind)と実施例4−(v)で得
たPGKターミネーター(Hind−Sal)を
実施例2−(iii)で作成したプラスミドYEp13Kの
Bgl切断点とSal切断点の間に挿入して、
プラスミドpSY114Pを作製した。 pSY114Pは、Hind切断点とSac切断点
の間に一定の方向で挿入された遺伝子を、
GPDプロモーターとPGKターミネーターを用
いて、酵母中で発現させることができる。実施
例4−(ii)で得たpALDC1、pALD2、pALDC3、
pALDC4、pALDC5のそれぞれから、α−
ALDCase遺伝子を含む5種類のDra−Sac
断片を切り出した。pSY114PをHindで切断
した後にマングビーンヌクレアーゼ(宝酒造社
製)を用いて一本鎖DNA部分を除去した。更
にクレノウフラグメントを用いて平滑末端とし
た後にSacで切断した。この断片と前述した
α−ALDCase遺伝子を含む5種類のDra−
Sac断片をそれぞれ結合させて、酵母中でα
−ALDCase遺伝子を発現させる5種類のプラ
スミド(pAX50A〜E)を作製した。
pAX50A、pAX50B、pAX50C、pAX50D、
pAX50EはそれぞれpALDC1、pALDC2、
pALDC3、pALDC4、pALDC5に由来するα−
ALDCase遺伝子を含んでいる。また、実施例
4−(iii)で得たpALDC6及びpALDC7のそれぞれ
から切り出したα−ALDCase遺伝子を含む
Hind−Sac断片を、pSY114PのHind切
断点とSac切断点の間にそれぞれ挿入して発
現プラスミド(pAX50F2及びpAX50G2)を作
成した。pAX50F2、pAX50G2は、それぞれ、
pALDC6、pALDC7に由来するα−ALDCase
遺伝子を含んでいる。上記の発現プラスミドを
用いてα−ALDCase遺伝子を酵母中で発現さ
せた場合、タンパク質への翻訳開始部位及びコ
ードするポリペプチドは次表に示した通りと考
えられる。 【表】 (vii) 酵母での発現 実施例4−(vi)で作製した7種類の発現プラス
ミド(pAX50A〜E、pAX50F2、pAX50G2)
で実験酵母TD4を形質転換させた。これらの
形質転換体のα−ALDCase活性を実施例2−
(iv)と同様の方法を用いて測定した。結果は次表
に示す通り、いずれの発現プラスミドを有する
形質転換体も、α−ALDCase活性を有するポ
リペプチドを産生した。 【表】 (5) 発酵試験によるダイアセチル生成量低減の確
認 (i) ビール酵母発現用ベクターpAX43KLの作製 第11図に作製法の概略を示した。 まず、酵母中でβ−ガラクトシダーゼを発現
させることが可能なADH1プロモーター+lacZ
遺伝子を作製した。まず、プラスミド
pMC1871(フアルマシア社製)からBamH断
片としてlacZ遺伝子(大腸菌β−ガラクトシダ
ーゼ遺伝子)を得た。しかし、この断片にはプ
ロモーター領域及び翻訳開始点となるATGが
欠けているため、このlacZ遺伝子のBamH1断
片をYEp13kの(実施例2−(iii)で作成)のBgl
切断点に挿入した。YEp13KのHind切断
点とBgl切断点の間にはATGを含む数十塩
基の配列が存在するため、第11図に図示した
ような方向にlacZ遺伝子が挿入された場合に
は、YEp13Kに存在するこのATGを翻訳開始
コードンとして利用することができる。従つ
て、そのような方向にlacZ遺伝子が挿入された
プラスミドplacZ1を選択した。次に、実施例
3−(i)で作成したADH1プロモーター
(BamH−Hind断片)をplacZ1のHind
とBamH1切断点に挿入することによつて、プ
ラスミドpADH1−lacZを作成した。プラスミ
ドは、ADH1プロモーターにより酵母中でβ−
ガラクトシダーゼを発現することができる。
pADH1−lacZをXhoで切断した後、クレノ
ウフラグメント処理により平滑末端とし、Sal
リンカー(宝酒造社製)を付加した。その
後、ADH1プロモーター+lacZ遺伝子を
BamH−Sal断片として切り出した。一
方、G418耐性遺伝子をpUC4K(フアルマシア
社製)より、Sal部分分解とBamH切断に
より、Sal−BamH断片として切り出し
た。このG418耐性遺伝子を含む断片及び上記
のADH1プロモーター+lacZ遺伝子を含む
BamH−Sal断片を、実施例2−(iii)で作製
したpAX43のSal切断点に挿入して、プラス
ミドpAX43KL(第12図)を作製した。 (ii) pAX43KLのビール酵母への導入 上記で作製したpAX43KLを用いて、リチウ
ムアセテート法によつて、慣用されているビー
ル酵母を形質転換した。形質転換体は、G418
耐性を指標として一次選択した株の中から、β
−ガラクトシダーゼ活性を指標として二次選択
することにより、得た。得られた形質転換体の
α−ALDCase活性を測定したところ、3.2〜
7.0U/mgタンパクの活性を示した。これらの
形質転換体のうち、独立したクローンを2つ選
び、それぞれYAL3−1及びYAL3−2と呼ぶ
ことにした。 (iii) 発酵試験 上記で得られた形質転換体を、G418 10ppm
を含む麦汁50mlで20℃ 3日間静置培養し、そ
の全量を麦汁1リツトル(G418 10ppmを含
む)に加えて8℃ 10日間静置培養した。生育
した菌体を遠心分離(5000rpm×10分間)によ
り集菌した。得られた酵母菌体を、11゜P(プラ
トー度)の麦汁に0.5%(wet w/v)となる
ように添加した。これを撹拌して十分に通気し
た後、8℃で8日間静置発酵させた。発酵終了
後、遠心分離と紙過によつて菌体を除去し
た発酵液について、TDA(全ダイアセチル量)
及び外観発酵度を測定した。結果は、次表に示
す通りであつた。本発明の酵母を用いた発酵で
は、対照株の時と比較してTDA生成量が大幅
に減少したことが明らかとなつた。 なお、TDAはビシナルジケント及びアセト
ハイドロキシ酸、主としてDAおよびその前駆
物質α−AL、よりなる。また、外観発酵度は、
下記の通りに定義されるものである。 外観発酵度(%)=原麦汁エキス(0P)−
発酵液の外観エキス(0P)/原麦汁エキス(0P)×100 【表】 (6) α−ALDCase遺伝子の酵母への導入(その
4) α−ALDCase遺伝子の酵母染色体への組み込
み、発現及び発酵試験 (i) α−ALDCase遺伝子を酵母染色体に組み込
む方法の概略 GPDプロモーターとPGKターミネーターを
付加することによつて酵母中で発現可能となつ
たα−ALDCase遺伝子を、クローン化した酵
母のrRNA遺伝子の内部に挿入し、第13図に
示すような断片を作成した。この断片をG418
耐性遺伝子を有するYEp型プラスミド
(pAS5、第14図参照)と共に用いて酵母を形
質転換し、G418耐性を指標として形質転換体
を得た。得られた形質転換体の中には、相同的
組み換えにより、ある頻度で前述したα−
ALDCase遺伝子が酵母染色体のrRNA遺伝子
部位に組み込まれた形質転換体を得ることがで
きた。 (ii) 組み込み型プラスミド(pAX60G2)の作製 酵母中での自律増殖能をもたず、染色体に組
み込まれることによつてのみ酵母に保持されう
るプラスミドpAX60G2を、第15図に概略を
示した方法に従つて、次の通り作製した。 まず、プラスミドpUC12(フアルマシア社
製)のEcoR切断部位をクレノウフラグメン
ト処理し、Xhoリンカー(宝酒造社製)を付
加した後に再度ライゲーシヨンした。このプラ
スミドには新たなXho切断部位が生まれてい
るのと同時に、Xho切断部位の両側にEcoR
切断部位が再生している。このプラスミドを
Xbaで切断し、クレノウフラグメント処理し
た後、再びライゲーシヨンした。このようにし
て得られたプラスミドpUC12EXにはもはや
Xba切断点は含まれていない。 また、rRNA遺伝子を、実施例2−(i)で作製
したライブラリーより、5.8SrRNA遺伝子(J.
Biol.Chem.252、8118−8125(1977))の5′末満
4〜32番目の塩基に対応するオリゴマーを5′末
端標識したものをプローブとして用いて取得し
た。このうち、5.8SrRNA遺伝子及び
25SrRNA遺伝子のそれぞれ一部を含む約3kb
のEcoR断片を、切り出し、クレノウフラグ
メント処理した後に、Xhoリンカーを付加し
た。この断片を、先に作製したpUC12EXの
Xho切断点に挿入してプラスミドpIRxhoを
作製した。 さらに、4−(vi)で作製したプラスミド
pAX50G2をSal切断し、GPDプロモーター
及びα−ALDCase遺伝子及びPGKプロモータ
ーを含む断片(第15図の斜線部分)を得た。
この断片をクレノウフラグメント処理した後に
Xbaリンカー(フアルマシア社製)を付加
し、先に取得したpIRxhoのXba切断点に挿
入してプラスミドpAX60G2を作製した。 (iii) G418耐性遺伝子を有するYEp型プラスミド
pAS5の作製 第16図に概略を示した方法に従つて、次の
通りpAS5を作製した。 まず、pUC4K(フアルマシア社製)をBamH
で切断することにより、G418耐性遺伝子
(G418r)を含むBamH断片を切り出し、5
−(i)で得たpADH1−lacZのBamH切断点に
挿入した。得られたプラスミドのうち、G418
耐性遺伝子が2ケ挿入されたものをpAS5と呼
ぶことにした。pAS5は、G418耐性遺伝子が1
ケした挿入されなかつたプラスミドよりも高い
G418耐性を酵母に与えた。 (iv) α−ALDCase遺伝子の酵母染色体への組み
込み (ii)で得たpAX60G2を、EcoR切断して得ら
れた断片(すなわち第13図の断片)と(iii)で得
たpAS5(第14図)を用いて、リチウムアセテ
ート法によりビール酵母IF00751株を形質転換
(co−transfomation)した。形質転換体は
G418耐性及びβ−ガラクトシダーゼ活性を指
標として選択した。得られた形質転換体を
YPD培地で30℃一夜振盪培養した後、α−
ALDC活性を測定することにより、α−
ALDCase遺伝子を持つ株を得た。これらの株
をYPD培地で非選択的に12〜13世代培養した
後、適宜希釈してX−gal(5′−ブロモー4′−ク
ロロ−3′−インドイル−β−D−ガラクトシ
ド)を含むRubyらの寒天培地〔メソツド・イ
ン・エンザイモロジー、vol.101、p253(1983)〕
に接種した。このプレートを30℃で3〜5日間
培養し、青色を発色しない株(すなわち、β−
ガラクトシダーゼ活性を示さない株)を得た。
これらの株はpAS5を失い、α−ALDCase遺伝
子及びその発現に必要なGPDプロモーター、
PGKターミネーターのみが染色体上に組み込
まれたものと考えられる。これらの株をYPD
培地で30℃で一夜振盪培養した後にα−
ALDCase活性を測定した。これらの株のうち、
1.0U/mgタンパクのα−ALDCase活性を示し
た株をYAL4と呼ぶことにした。YAL4をYPD
培地で47世代培養したところ、α−ALDCase
活性は75%以上維持された。 (v) 醗酵試験 (iv)で得られたYAL4を麦汁50mlで20℃3日間
静置培養し、その全量を麦汁1リツトルに加え
て10℃で10日間静置培養した。成育した菌体を
遠心分離(5000rpm×10分間)により集菌し
た。得られた酵母菌体を、11゜P(プラトー度)
の麦汁に0.6%(wet w/t)となるように添
加した。これを攪拌して十分に通気した後、10
℃で10日間静置醗酵させた。醗酵終了後、遠心
分離と紙過によつて菌体を除去した醗酵液
について、TDA(全ダイアセチル量)及び外観
醗酵度を測定した。結果は、次表に示す通りで
あつた。本発明の酵母を用いた醗酵では、対照
株の時と比較してTDA生成量が減少したこと
が明らかとなつた。 【表】 微生物の寄託 本発明に関係する微生物YAL2は、昭和63年4
月7日通商産業省工業技術院微生物工業技術研究
所に寄託されて、微工研条寄第1844号の受託番号
を得ている。 また、本発明に関係する微生物YAL4は、平成
元年4月7日通商産業省工業技術院微生物工業技
術研究所に寄託されて、微工研条寄第2374号の受
託番号を得ている。 更に、本発明のDNA鎖を含むプラスミド
pAX6は、大腸菌E.coli JM109(宝酒断(株)製)に
導入し、E.coli JM109(pAX6を含む)として、
昭和63年12月14日微工研に寄託されて微工研条寄
第2187号の受託番号を得ている。
Detailed Description of the Invention [Background of the Invention] Technical Field The present invention relates to α-acetolactate decarboxylase (hereinafter referred to as α-ALDCase) such as that produced by Acetobacter aceti subsp. xylinum IFO3288.
DNA strands capable of biotechnological production of
and α-
The present invention relates to a yeast belonging to Satucharomyces cerevisiae that has the ability to produce ALDCase, and a method for producing alcoholic beverages using this yeast. Prior Art Alcoholic beverages such as beer, sake, and wine are generally produced by adding yeast belonging to Satucharomyces cerevisiae to a brewing raw material liquid such as wort or fruit juice, and subjecting the mixture to alcoholic fermentation. During this fermentation process, yeast produces α-acetolactic acid (hereinafter referred to as α-AL) as an intermediate in the biosynthesis of certain amino acids (valine, leucine, etc.) necessary for its own growth.
This inevitably leaks out of the cell, into the fermentation liquid. The α-AL thus present in the fermentation liquid is automatically converted to diacetyl (hereinafter referred to as DA) by a non-biological reaction in the fermentation liquid. DA is a substance that has a strong unpleasant odor, which is generally referred to as ``sue odor'', ``DA odor'', or ``morning sickness odor''. α in liquid
−AL and DA contents, even if all of the α−AL changes to DA, the total DA
It is necessary to reduce the content so that it does not exceed the discrimination threshold for DA odor in alcoholic beverages (for example, 0.05-0.1 mg/liter for beer). DA in the fermentation liquid is converted to acetoin, which is tasteless and odorless, relatively quickly when yeast coexists.
α-AL in the fermentation broth is not changed by yeast, and only when it is converted to DA by a non-biological chemical reaction is it converted to acetoin by yeast. However, since the change from α-AL to DA in the fermentation broth proceeds at a very slow rate, this reaction becomes rate-limiting, resulting in low α-AL and DA contents (i.e., DA
In order to produce odorless (odorless) alcoholic beverages, it has generally been necessary to age the fermentation liquor in the presence of yeast for a long period of time. α-ALDCase is an enzyme that has the property of converting α-AL into acetoin.
Bacteria with a positive Voges Proskauer reaction, such as Enterobacter aerogenes, Bacillus licheniformis, Lactobacillus casei, Bacillus brevis, Enterobacter cloacae,
It is known to be produced by Acetobacter bacteria (Acetobacter lancens, Acetobacter aceti, etc.). [Summary of the Invention] Summary The present invention is a biotechnological development of α-ALDCase, which is considered useful for producing alcoholic beverages with excellent flavor and no DA odor in a much shorter time than conventional methods. The object of the present invention is to provide a DNA strand capable of producing α-ALDCase and a yeast transformed with the DNA strand and capable of producing α-ALDCase. The present invention also provides a method for producing alcoholic beverages using this yeast. That is, the DNA chain capable of biotechnological production of α-ALDCase according to the present invention has α-acetolactate decarboxylase activity and has an amino acid sequence substantially as shown in FIG. It is characterized by having a base sequence encoding a polypeptide from A to B among these. Furthermore, the yeast belonging to Saccharomyces cerevisiae according to the present invention has α-acetolactate decarboxylase activity and has an amino acid sequence from A to B of the amino acid sequence substantially shown in FIG. α-
It is characterized by having the ability to produce ALDCase. Furthermore, the method for producing alcoholic beverages according to the present invention comprises α
- A DNA strand having acetolactate decarboxylase activity and having a base sequence encoding a polypeptide whose amino acid sequence is substantially from A to B of the amino acid sequences shown in Figure 1. The method is characterized in that the brewing raw material is fermented by transformed yeast that has the ability to produce α-ALDCase. Effects The DNA strand according to the present invention has α-
It can be used to impart the ability to produce ALDCase and suppress the ability to produce α-AL, or to be effectively used in the biotechnological production of α-ALDCase. In addition, the yeast according to the present invention has the ability to produce α-ALDCase,
If produced in yeast cells, it is generally yeast α-AL.
production capacity (more precisely, α-AL leakage to the outside of the cell)
Therefore, if the brewing raw material liquid is fermented with the yeast according to the present invention, the concentration of α-AL in the fermented liquid will be extremely low, and as a result, the aging period required for processing α-AL in the fermented liquid will be reduced. As a result, the period for brewing alcoholic beverages can be significantly shortened. The reason why the α-AL production ability of the yeast of the present invention is suppressed is that even if α-AL is produced within the cells during the fermentation process, α-ALDCase also produced within the cells suppresses α-AL. This is thought to be because it is converted to acetoin. The problem of unpleasant odors in fermented products is recognized not only in the production of alcoholic beverages, but also in the production of vinegar, for example, and the main body of the unpleasant odor of vinegar, the so-called "morning sickness aroma" or "stuffy aroma", is also caused by DA. It is said that there is. Therefore, if acetic acid bacteria is transformed with the DNA chain capable of biologically producing α-ALDCase according to the present invention and vinegar is produced using the transformant, vinegar with reduced unpleasant odor can be obtained. It also has the effect that it is possible. [Specific Description of the Invention] α-ALDCase Gene Definition The DNA chain capable of biotechnological production of α-ALDCase according to the present invention, that is, the α-ALDCase gene has α-ALDCase activity and the amino acid sequence is substantially It has a base sequence encoding a polypeptide having amino acid sequences A to B among the amino acid sequences shown in FIG. Here, the term "DNA strand" refers to a complementary double strand of polydeoxyribonucleic acid having a certain length. In the present invention, this "DNA chain" is specified by the amino acid sequence of the polypeptide it encodes, and since this polypeptide has a finite length as described above, this DNA chain is also of finite length. but,
This DNA strand contains the gene encoding α-ALDCase and is useful for the biotechnological production of this polypeptide. Not only can biotechnological production of this polypeptide be performed, but also biotechnological production of this polypeptide is possible with a DNA strand of an appropriate length attached to its 5'-upstream and/or 3'-downstream. That is why. Therefore, when referring to "DNA strand" in the present invention,
In addition to those of this specific length (lengths A to B in terms of the corresponding amino acid sequences in Figure 1), linear or circular DNA whose members are DNA chains of this specific length.
It shall include those in the form of chains. This is why the DNA strand according to the present invention is defined as "having a base sequence encoding a polypeptide." Representative forms of the DNA strand according to the present invention include the form of a plasmid in which the DNA strand is a part of its members, and microorganisms, especially Escherichia coli, as a plasmid or inserted into the genome.
It is the form present in yeast and acetic acid bacteria. A preferred form of existence of the DNA strand according to the present invention is:
In order for the α-ALDCase gene to be stably expressed in microorganisms, the DNA strand of the present invention as a foreign gene is combined with a promoter and a terminator, and this is inserted into microorganisms as a plasmid or inserted into the genome. It exists. As the promoter and terminator, known promoters and terminators can be used in appropriate combination. Polypeptide encoded by this gene As mentioned above, the DNA chain according to the present invention is specified by the amino acid sequence of the polypeptide encoded by the DNA chain. This polypeptide is α-
Among the amino acid sequences that have ALDCase activity and whose amino acid sequences are substantially shown in Figure 1, A
to B. Here, "the amino acid sequence is substantially the one from A to B of the amino acid sequences shown in Figure 1" means that as long as this polypeptide has α-ALDCase activity, it lacks some of the amino acids. This indicates that there may be deletions, substitutions, additions, etc. A typical polypeptide having α-ALDCase activity according to the present invention is A of the amino acid sequence shown in FIG.
~B, consists of 235 amino acids, and its amino acid sequence was previously unknown. In the present invention, "the amino acid sequence is substantially from A to B among the amino acid sequences shown in Figure 1" means that there may be deletions, substitutions, additions, etc. of some of the amino acids. As mentioned above, an example of a peptide with a change in amino acid is A of the amino acid sequence shown in Figure 1.
69 amino acid residues upstream of the point (amino acids corresponding to bases 212 to 418 in Figure 1)
(amino acid number 304)
), that is, those from A 1 to B in Figure 1. This is because this peptide has α-ALDCase activity, although the amino acid sequence is about 1/10 that of those of A to B. Similarly, A 2 to B of the amino acid sequence in Figure 1,
Peptides corresponding to A 3 -B, A 4 -B, A 5 -B and A 6 -B (only A 3 -B, A 5 -B and A 6
~The peptide corresponding to B has an N-terminus starting from Val.
(which has changed to Met) also has α-ALDCase activity as shown in the examples below, so
It falls within the category of peptides in the present invention. The present invention basically relates to a DNA chain, and as mentioned above, the addition of amino acids is carried out from A to B.
The fact that a peptide occurring outside the amino acid sequence of the present invention is a peptide in the sense of the present invention indicates that a DNA chain having a base sequence encoding such a peptide also falls within the scope of the DNA chain of the present invention. be. This is because such a base sequence that encodes a peptide longer than A to B "has" the base sequence that encodes peptide A to B. Base sequence of DNA strand The DNA strand encoding α-ALDCase has the base sequence A to B in Figure 1, its degenerate isomers, and the above-mentioned changes in the amino acid sequence of α-ALDCase. It has a base sequence or its degenerate isomer. Here, "degenerate isomers" are those that differ only in the degenerate codon and can code for the same polypeptide.
means DNA strand. For example, for a DNA strand with the base sequence A to B in Figure 1, a codon corresponding to one of its amino acids, such as a C-terminal
In the present invention, a coden (GGC) corresponding to Gly that has a degenerate relationship with GGT, for example, is called a degenerate isomer. Preferred embodiments of the DNA strand according to the invention are:
It has at least one stop codon (for example, TGA) adjacent to the 3'-end. Furthermore, the 5'-upstream and/or 3'-downstream of the DNA strand of the present invention contains an untranslated region.
DNA strand (the first part of the 3'-downstream is usually a stop codon such as TGA)
may continue for a certain length. The base sequence of the DNA strand shown in Figure 1 is
The gene encoding α-ALDCase obtained from Acetobacter aceti subsp. xylinum IFO 3288 was determined by the dideoxy method. Obtaining a DNA strand One way to obtain a DNA strand having a base sequence encoding the amino acid sequence of α-ALDCase described above is to chemically synthesize at least a portion of the chain length according to a method of nucleic acid synthesis. . However, in terms of experimental procedures, methods commonly used in the field of genetic engineering, such as hybridization using appropriate probes, are preferred from the chromosomal gene library of Acetobacter aceti subsp. It can be said that it is preferable to obtain it by law. In addition, the present inventors have confirmed that Acetobacter aceti
α− of subspecies xylinum IFO3288
Since the nucleotide sequence and amino acid sequence encoding ALDCase were unknown, the DNA of the present invention was extracted from the above gene library using the shot gun method.
A chain was obtained (see Examples below for details). Yeast Having the Ability to Produce α-ALDCase Since the DNA strand of the present invention obtained as described above contains the genetic information for producing α-ALDCase, it is processed using biotechnological techniques to produce yeast that is generally used for brewing alcoholic beverages. By introducing the enzyme into a yeast (Saccharomyces cerevisiae) used as a yeast and transforming it, it is possible to obtain a brewing yeast having an α-ALDCase-producing ability and, therefore, a suppressed α-AL-producing ability. Yeast The yeast to be transformed in the present invention is
"The yeasts, a taxonomic study" (3rd)
Ed. (Yarrow, D., ed. by NJWKreger−Van
Rij.Elsevier Science Publishers BV,
Amsterdam (1984), p. 379), yeast belonging to Satucharomyces cerevisiae and its synonyms or mutant strains, but for the purposes of the present invention, yeast for brewing alcoholic beverages belonging to Satucharomyces cerevisiae, specifically brewer's yeast. , wine yeast, sake yeast, etc. are preferred. Specifically, for example, wine yeast: ATCC 38637, ATCC 38638,
IFO2260 (wine yeast OC2), beer yeast: ATCC
26292, ATCC 2704, ATCC 32634, Sake yeast:
There are ATCC 4134, ATCC 26421, and IFO2347 (Sake Yeast Association No. 7). In addition, I would like to add that these yeasts have been developed over many years to have characteristics that are suitable for brewing, such as the ability to efficiently ferment brewing raw materials, the ability to produce alcoholic beverages with good flavor, and genetic characteristics. As a result of repeated selection and pure cultivation using stability as an indicator, beer yeast, for example, has become a high-order polyploid that is genetically extremely difficult to cross and separate, and has no ability to form viable spores. is almost completely lost. Incidentally, if we look at practical brewer's yeast, while its ability to assimilate maltose and maltotriose, which are sugar components in wort, has increased, it has lost its wild flavor, such as sensitivity to crystal violet. Transformation The procedure or method itself for creating a transformant can be one that is commonly used in the fields of molecular biology, bioengineering, or genetic engineering, so the present invention does not include procedures or methods other than those described below. It may be carried out according to these commonly used techniques. In order to express the gene of the DNA strand of the present invention in yeast, it is first necessary to connect this gene to a plasmid vector that stably exists in yeast. As the plasmid vector used in this case, all known vectors such as YRp system, YEp system, YCp system, YIp system, etc. can be used. These plasmid vectors are not only known in the literature, but can also be easily created. On the other hand, in order to express the gene of the DNA strand of the present invention in yeast, it is necessary to transcribe and transcribe the genetic information it has.
It needs to be translated. For this purpose, a promoter, which is a unit that controls transcription and translation, may be incorporated into the 5'-end upstream of the DNA strand of the present invention, and a terminator may be integrated into the 3'-end downstream of the DNA strand. The promoter and terminator are
Already ADH, GAPDH (also known as GPD), PHO,
GAL, PGK, ENO, TRP, HIP, etc. are known, and any of these can be used in the present invention. These are not only known in the literature, but also easily produced. Markers for selecting transformants to be obtained by the present invention include G418, hygromycin B, a combination of methotrexate and sulfanilamide, tunicamycin, ethionine,
Genes resistant to compactin, copper ions, etc. can be used. In order to more stably retain the DNA strand of the present invention in yeast, it can also be inserted into the yeast genome. In this case, it is desirable to separately introduce DNA with high homology to the genomic DNA into the plasmid vector in order to facilitate insertion of the DNA strand of the present invention incorporated into the plasmid vector into the genomic DNA. , for this
As the DNA, rRNA gene, HO gene, etc. can be used. Among these, it has been revealed that rRNA genes are repeated in tandem approximately 140 times in the haploid yeast genome (Journal of Molecular Science).
Biology, 40−261−277 (1969)). Due to this feature, when this sequence is used as a target sequence for recombination, there are the following advantages compared to when other gene sequences are used. (1) It is expected that the transformation frequency will increase.
(2) Changes in the corresponding traits of the target sequence due to integration are thought to be negligible. (3) By repeating a series of operations such as plasmid integration and vector sequence deletion, it becomes possible to integrate multiple foreign genes into the genome. In addition, the DNA strand that can be used for yeast transformation in the present invention can be used as long as the polypeptide encoded by it has α-ALDCase activity.
As mentioned above, it may encode a polypeptide different from the polypeptides A to B shown in FIG. Transformation of yeast with the plasmid thus created can be carried out by any suitable method commonly used in the field of genetic engineering or bioengineering, such as the spheroplast method [Proceedings of the National Academy of Sciences].・Sciences of the United States of America
USA (Proc.Natl.Sci.USA), 75 , 1929
(1978)], lithium acetate method [Journal.
Of Bacteriology (J.Bacteriol.), 153 ,
163 (1983)] etc. The yeast of the present invention thus obtained has a new trait (namely, the ability to produce α-ALDCase) due to the genetic information introduced by the DNA strand of the present invention.
As a result, intracellular α-AL is degraded and α-
This will reduce the amount of AL leaking out of the cells)
and the same xenotype or phenotype as the yeast before transformation, except for the traits derived from the vector used and the lack of corresponding traits due to the loss of some genetic information during genetic recombination that may have occurred in some cases. It is. Furthermore, if the DNA strand of the present invention is introduced into yeast chromosomes using a YIp type plasmid and then unnecessary vector sequences are deleted, the resulting brewer's yeast will not have the traits derived from the vector used. Therefore, the yeast according to the present invention can be used under essentially the same fermentation conditions as conventional brewing yeast, while suppressing the production ability of α-AL in the fermentation liquid. Therefore, as a result, the α-AL content of the fermented liquor is low, and therefore the maturation period of the fermented liquor required for the treatment can be significantly shortened. Production of alcoholic beverages When brewing raw materials are fermented using the yeast according to the present invention as described above, alcoholic beverages can be produced with the effects described above. It goes without saying that the raw materials for brewing are determined by the alcoholic beverage to be produced; for example, wort is used in the production of beer, and fruit juice, especially grape juice, is used in the production of wine. Yeast may be used in any suitable form, such as in a slurry form or in a fixed form. Brewing conditions are also the same as when using normal yeast. The yeast used in the alcoholic beverages produced is α-
Since it has the ability to produce ALDCase, α-AL
As mentioned above, it is possible to shorten the maturation period of the fermentation liquor required for its treatment for the production of alcoholic beverages with a low content and therefore a reduced DA odor. Example (1) Preparation of α-ALDCase gene (i) Purification of chromosomal DNA of α-ALDCase producing strain Acetobacter aceti subsp. % yeast extract, 2% peptone, 2% glucose) overnight to obtain 0.7 g of wet bacterial cells. Add this to 30ml of buffer (50mM Tris-
HCl (pH 8.0), 50mM EDTA).
Next, it was treated with 400 μg/ml lysozyme (manufactured by Seikagaku Corporation) and 10 μg/ml ribonuclease A (manufactured by Sigma) at 37° C. for 15 minutes. For this, 70
ml buffer (50mM Tris-HCl (pH 8.0),
50mM EDTA) was added. Then 0.5% sodium dodecyl sulfate (SDS) and 50 μg/ml
Proteinase K (manufactured by Sigma) at 65℃ for 30 minutes.
Processed for minutes. Next, phenol extraction was carried out twice.
Phenol:chloroform (1:1) extraction
I went around. After precipitating this with ethanol, 5 ml of
TE buffer (10mM Tris-HCl (pH8.0),
1mM EDTA). Then 100μg/ml
After treatment with ribonuclease A at 37° C. for 1 hour, phenol extraction and phenol:chloroform (1:1) extraction were performed once. After precipitating this with ethanol, it was dissolved in 2 ml of TE buffer and dialyzed against 1 liter of TE buffer to obtain 360 μg of chromosomal DNA. (ii) Preparation of cosmid library 11μg of chromosomal DNA obtained in (i) was treated with restriction enzymes.
I partially disassembled it to about 40kb using Sau3AI.
This was ligated to 4.2 μg of cosmid pJB8 arm (manufactured by Amersyam) using T4 ligase. This DNA was in vitro packaged using a λDNA in vitro packaging kit (manufactured by Amersyam) to produce Escherichia coli (E.coli).
DH1(F- , gyrA96, recAl, relAl?, endAl,
thi-1, hsdR17, supE44, λ - ) [Journal of Molecular Biology (J.
Mol.Biol.), 166 , 557−580 (1983): ATCC
33849] to obtain a cosmid library. (iii) Screening for α-ALDCase gene-carrying strains From the cosmid library obtained in (ii), α-
A strain carrying the α-ALDCase gene was obtained by selecting a strain exhibiting ALDCase activity. Specifically, from the Cosmid Library
600 strains were inoculated one by one into L-medium containing 50 μg/ml ampicillin and 0.5% glucose.
α-
ALDCase activity was measured. That is, each of the collected bacterial cells was suspended in 30mM potassium phosphate buffer (pH 6.2), 10μ of toluene was added, and the suspension was vigorously stirred for 30 seconds. The α-ALDCase activity of this cell suspension was determined by the method of Godfredsen et al. [Carlsberg Research Communication (Carlsberg.Res.
Commun.), 47 , 93 (1982)]. As a result, two strains retaining α-ALDCase activity were obtained. The resulting cloned plasmids were named pAX1 and pAX2, respectively. (iv) α-ALDCase gene DNA sequence determination The α-ALDCase gene was subcloned by the method outlined in FIG. first,
Obtained by partial decomposition of pAX1 with Sau3AI
Sau3AI fragment was added to pUC12 (Pharmacia).
inserted into the BamHI breakpoint. The plasmid thus obtained contained α-
A plasmid exhibiting ALDCase activity was found, which contained a 3.6 kb chromosomal DNA fragment (this plasmid was named pAXS11).
A plasmid containing an approximately 1260 bp fragment excised from pALS11 by KpnI and SacI.
A plasmid (named pAX6) was created by inserting pUC19 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) between the KpnI and SacI cleavage points. E. coli carrying pAX6 is α-
It showed ALDCase activity. The KpnI-Sau3AI fragment contained in pAX6 was analyzed using the dideoxy method [Procedures of the National Academy of Sciences of the United States of America Proc.Natl.Acad.Sci.USA .
74, 5463 (1977)], the DNA base sequence was determined (from the 1st base to the 1252nd base in Figure 1). As a result of analyzing this, amino acid 304
There was an open reading frame of 912 bp that could encode a protein with a molecular weight of 33,747. (2) Introduction of α-ALDCase gene into yeast (Part 1) (i) Obtaining GPD promoter Satucharomyces cerevisiae S288C
[(α, suc2, mal, ga12, CUP1): Biochemical and Biophysical Research Communications (Biochem.
Biophys.Res.Commun.), 50 . 186 (1973):
[ATCC26108], chromosomal DNA was extracted according to the conventional method.
was prepared. After partially digesting this DNA using the restriction enzyme Sau3AI under conditions that generate many fragments of approximately 10 kb in size, the plasmid
A library was created by inserting it into the restriction enzyme BamHI cleavage point of pBR322 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.). GPD gene [J.Biol.Chem., 254 ,
9839 (1979)] from the 7th coding area
Synthetic oligomer corresponding to base 36 is 32P
Using this as a probe, a clone containing the GPD gene was obtained from the library.
The plasmid DNA obtained from this clone was cut with the restriction enzyme Hind, and the approximately 2.1 kb Hind
Take the fragment and insert it into the Hind break point of plasmid pUC18 (manufactured by Pharmacia) to create a plasmid.
pGPD181 was created. Thereafter, the GPD promoter (Sal
−Bgl) was obtained. First, pGPD181 was cut with restriction enzymes Hind and Xba to contain the promoter region of the GPD gene (indicated by diagonal lines in Figure 4) and part of the coding region.
Hind-Xba fragment was obtained. Hind of this fragment
Synthetic double strand with the following base sequence at the end
Added DNA. This synthetic double-stranded DNA has
Contains the break points of Pst and Sph and the cohesive ends of Sal and Hind. [Table] TCGACCTGCAGGCATGCA
GGACGTCCGTACGTTCGA
Hind by addition of this synthetic double-stranded DNA
We were able to convert the ends to Sal ends. Next, we inserted this fragment into the Sal breakpoint of pUC19.
Inserted between the Xba break points. After cutting the plasmid pGPl thus obtained with Xba,
After completely deleting the coating region by treatment with Bal31 nuclease, blunt ends were made using Klenow fragment (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.). A synthetic double-stranded DNA having the following base sequence was added to this blunt end (this synthetic double-stranded DNA has a Bgl cohesive end at one end). [Table] CAAGCTGGGCA
GTTCGACCCGTCTAG
By adding this synthetic double-stranded DNA, we were able to convert blunt ends to Bgl ends. After this, GPD obtained by cutting with Sal
The Sal-Bgl fragment containing the promoter was
We decided to call it GPD promoter (Sal-Bgl). (ii) Obtaining the PGK terminator PGK gene [Nucl.Acids Res., 10 , 7791 (1982)]
was cloned from the library prepared in Example 2-(i) using the same method as in Example 2-(i). As a probe, a synthetic oligonucleotide corresponding to the 1st to 28th bases of the coding region of the PGK gene and end-labeled with 32 P was used. The plasmid DNA obtained from this clone was cut with the restriction enzyme Hind to obtain a 2.9 kb fragment containing the PGK gene. This fragment was further cut with the restriction enzyme Bgl to create a 375bp Bgl-
Hind fragment was obtained. A PGK terminator was created from this fragment according to the method outlined in FIG. First, a synthetic double-stranded DNA having the following base sequence was added to the Bgl end of this fragment.
This synthetic double-stranded DNA contains the Sma cleavage site and
Contains sticky ends of Sac and Bgl. [Table] CGCCCGGG
TCGAGCGGGCCCCTAG
This Sac-Hind fragment was then transferred to pUC12
was inserted between the Hind and Sac cut points to create plasmid pPG1. Next, pPG1
was cut with Hind and treated with Klenow fragment to make blunt ends. A synthetic double-stranded DNA having the following base sequence was added to this blunt end.
This synthetic double-stranded DNA contains Sal cohesive ends. [Table] CTAGAG
GATCTCAGCT
Plasmids by recombining after addition
pPG2 was created. By cutting Sac and Sal,
Sac− containing the terminator part from pPG2
You can get Sal fragments. This fragment,
I decided to call it PGK Terminator (Sac-Sal). (iii) Preparation of expression plasmid and introduction into yeast α-
Plasmid pAX43 was created to express the ALDCase gene in yeast. First, the plasmid pAX6 prepared in Example 1-(iv) was cut with Kpn and Sac, and the approximately 1260 bp containing the α-ALDCase gene was extracted.
A Kpn-Sac fragment was obtained. By partially digesting this fragment with the regulatory enzyme Rsa, a 1.02kb fragment containing the α-ALDCase gene shown in Figure 1 was created.
Rsa-Sac fragment was obtained. This is a plasmid
Restriction enzyme Sma of PUC12 (manufactured by Pharmacia)
Plasmid pAX31 was created by inserting between the cut point and the restriction enzyme Sac cut point. By cutting this plasmid with the restriction enzymes Sac and BamH, a BamH-Sac fragment containing the above-mentioned α-ALDCase gene (from nucleotides 243 to 1252 of the base sequence shown in Figure 1 and part of the vector) was obtained. ) with an array of
This fragment and the three fragments of the GPD promoter (Sal-Bgl) obtained in 2-(i) and the PGK terminator (Sac-Sal) obtained in 2-(ii) were
Restriction enzyme of plasmid YEp13K [details below]
It was inserted between the Xho cleavage point and the restriction enzyme Sal cleavage point to create an expression plasmid pAX43 (Fig. 2). This plasmid pAX43 was transformed into yeast [Satucharomyces cerevisiae S288C] by the lithium acetate method [J. Bacteriol., 153 , 163 (1983)].
TD4 (a, his, ura, leu, trp), a mutant strain of
stock] was introduced. pAX43 obtained in this way
The TD4 strain containing this will be referred to as YAL2. The above plasmid YEp13K is a plasmid YEp13 that can be replicated in yeast [Gene, 8 ,
121 (1979): ATCC 37115],
It was created using the following steps. First, the two ends of the LEU2 gene of YEp13
The Sal-Sac and Xho-Sma fragments were deleted. As a result, this plasmid had no cleavage sites for the restriction enzymes Xho, Sac, Sma, and Bgl, but only one cleavage site for the restriction enzyme Sal. next,
Restriction enzyme from pBR322 in this plasmid
Hind breakpoint and restriction elements derived from 2 μm DNA
A synthetic oligonucleotide 41mer was inserted between the Hind cleavage point. This synthetic oligonucleotide has restriction enzymes Sac, Sma, Bgl, and Xho cleavage points, and has the following base sequence. In the present invention, the plasmid was named YEp13K. [Table] (iv) Expression of α-ALDCase gene in yeast.
), 2% glucose, 20mg/histidine,
20mg/tryptophan, 20mg/uracil]
After culturing overnight, α-ALDCase activity was measured. The results were as shown in the table below. The α-ALDCase activity of yeast was measured using the method of Godfredsen et al., in which bacterial cells were ground using glass beads and an enzyme solution was prepared. 1U of activity is per hour
The amount of enzyme that produces 1 μmmole of acetoin is shown. In addition, the amount of protein in the enzyme solution is
It was measured using a kit (manufactured by Bio-Rad). In the measurement results of yeast α-ALDCase activity in the table below, the activity is expressed as the number of units per protein amount in the enzyme solution (U/mg protein). [Table] (3) Introduction of α-ALDCase gene into yeast (Part 2) (i) Obtaining ADH1 promoter From the library prepared in Example 2-(i),
ADH1 gene [Journal of Biological Chemistry (JBC) 257 , 3018 (1982)]
A clone containing the AEH1 gene was obtained using a synthetic oligomer corresponding to the 7th to 36th bases of the coding region, end-labeled with 32 P, as a probe. The plasmid DNA obtained from this clone was partially digested with the restriction enzyme Sau3A to obtain a 1.5 Kb DNA fragment containing the promoter and part of the coding region of the ADH1 gene. This fragment was inserted between the restriction enzyme BamH cleavage sites of plasmid pUC18 (manufactured by Pharmacia), and the resulting plasmid was named pADHS1. The cleavage point of pUC18 by BamH is located between the cleavage point of restriction enzyme Xba and the cleavage point of restriction enzyme Sma, so BamH
The DNA fragment inserted at the break point is
They can be separated again by cutting with Sma. After cutting pADHS1 with Xba and treating it with endonuclease Bal31 to completely delete the coding region of the ADH1 gene,
A Hind linker (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) was added.
Next, after cutting this with Sma, a BmaH linker was added. This BamH-Hind fragment was used as the ADH1 promoter. The ADH1 promoter was inserted between the restriction enzyme BamH cleavage point and the restriction enzyme Hind cleavage point of plasmid YEp13K to create plasmid pYADH. (ii) Expression of α-ALDCase gene After cutting plasmid pAX6 with restriction enzyme Xba, it was treated with Klenow fragment to make blunt ends, then Bgl linker (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) was added, and ligated again to generate plasmid pAX6B. was created. A Hae-Bgl fragment (containing the 180th to 1252nd base sequence of the base sequence shown in FIG. 1 and part of the vector) containing the α-ALDCase gene was obtained from pAX6Bg (hereinafter referred to as fragment 1). Furthermore, the Sac end of the Rsa-Sac fragment obtained in Example 2-(iii) was treated with Klenow fragment to change it to a blunt end, and then a Bg1 linker was added. This Rsa-Bgl fragment (including the base sequence from 243rd to 1252nd of the base sequence shown in FIG. 1 and a part of the vector) will be referred to as fragment 2. Also, α-ALDCase from pAX6Bg
Hind-Bgl fragment containing part of the gene (first
1252 from position 345 of the base sequence shown in the figure
(hereinafter referred to as fragment 3) was obtained (hereinafter referred to as fragment 3). Plasmid pYADH was cleaved with restriction enzyme Hind, blunt-ended using Klenow fragment, and then cleaved with restriction enzyme Bgl. This fragment and the aforementioned fragment 1 or 2 were ligated to produce plasmids pAX39 (in the case of fragment 1) and pAX40 (in the case of fragment 2), respectively. In addition, fragment 3 was inserted between the restriction enzyme Hind cleavage point and Bgl cleavage point of pYADH to create a plasmid.
pAX41 was created. Plasmids pAX39, pAX40, and pAX41 can produce polypeptides encoded by fragment 1, fragment 2, and fragment 3, respectively, in yeast using the ADH1 promoter. plasmid
pAX39, pAX40, and pAX41 were each transformed into TD4 strain, and the resulting transformants were
ALDCase activity was measured. The results are shown in the table below. [Table] The polypeptide encoded by fragment 2 is shown in Figure 1.
These are the polypeptides shown from A2 to B.
The polypeptide encoded by fragment 1 is shown in Figure 1.
A polypeptide from 1 to B. Note that α-ALDCase activity could not be confirmed in the polypeptide obtained by expressing fragment 3. This means that when fragment 3 is expressed,
It is assumed that a short peptide consisting of amino acids corresponding to the base sequence from 352nd to 372nd in Figure 1 is produced (352nd to 354th).
It is presumed that ATG is the translation initiation codon and TGA at positions 373 to 375 is the translation codon.) Since this is a completely different peptide from α-ALDCase, it was thought that it did not exhibit α-ALDCase activity. (4) Introduction of the α-ALDCase gene into yeast (Part 3) Encodes a polypeptide with several amino acids added to the α-ALDCase polypeptide whose amino acid sequence is from A to B in Figure 1.
Expression of DNA strand (i) Overview A detailed examination of the nucleotide sequence shown in Figure 1 shows that upstream of the nucleotide sequence encoding the α-ALDCase polypeptide, whose amino acid sequence is from A to B, there are ATG or GTG that can be used as a starting point for translation in the leading frame
There are several. They are shown underlined and numbered 1-7 in FIG.
After selecting one of these ATG or GTG and performing an operation to initiate translation into a protein from that position, the amino acid sequence is changed from A to B in Figure 1 by expressing it in yeast. A polypeptide with several amino acids added to the N-terminus of the α-ALDCase polypeptide can be produced in yeast. However, if GTG is selected, it must be converted to ATG because GTG is not recognized as a translation initiation codon in yeast. The number of amino acids added changes depending on which ATG or GTG is selected. By the methods shown in (ii) to (v) below, these amino acid-added α-ALDCase polypeptides were produced, and they were shown to have α-ALDCase activity. (ii) Introduction of a new restriction enzyme cleavage site into pAX6 by site-directed mutagenesis (preparation of pALDC1-5) Oligonucleotides A to E shown in Table 1 were synthesized. [Table] Table 1 shows five sets of base sequences.
In each set, the bottom row is the base sequence of the synthesized oligonucleotide. The upper row shows the sequence of the site of pAX6 into which mutations are introduced using these oligonucleotides, that is, the base sequence before mutation, and includes any of the underlined parts 1 to 5 shown in FIG. The base sequence of the oligonucleotide (lower row) is the same as the changed base sequence obtained after mutation, and the changed bases are indicated with black dots (•) at the top. Due to the mutation, a new Dra cleavage site is generated immediately before the underlined parts 1 to 5 in FIG. Also, if the underlined part is GTG, it is converted to ATG. Mutation introduction into pAX6 using these oligonucleotides was performed using the site-directed mutagenesis method outlined in Figure 7 (Morinaga, Y. et al., Bio/Technology, 2) .
636-639 (1984)). The names of the mutant plasmids obtained and the expression plasmids produced from these mutants (details are described in (iv)) are shown in Table 1. By cleaving the mutant plasmid with Dra and Sac,
A Dra-Sac fragment containing the α-ALDCase gene is obtained. (iii) Introduction of a new restriction enzyme cleavage site into pAX6 using synthetic double-stranded DNA (creation of pALDC6 and 7) Synthetic double-stranded DNAs F and G shown in Table 2 were synthesized. [Table] These synthetic DNAs have a base sequence from either underlined part 6 or underlined part 7 shown in Figure 1 to the Nco cleavage site located downstream thereof, and also have a base sequence that extends from either underlined part 6 or underlined part 7 shown in Fig. 1 to the Nco cleavage site located downstream thereof. just before 7
Contains Dra and Hind cleavage sites.
After cutting pAX6 with Hind and Nco and removing the fragment from the Hind cleavage site derived from pUC19 to the Nco cleavage site in the α-ALDCase gene, synthetic DNA F or G was inserted to create plasmids pALDC6 and pALDC7, respectively. did.
Dra-Sac fragments containing the α-ALDCase gene are obtained from pALDC6 and pALDC7 by cutting Dra and Sac, respectively. (iv) Obtaining GPD promoter The GPD promoter (BamH-Hind) was obtained according to the method outlined in Figure 8.
First, pGPD181 prepared in Example 2-(i) was
The coding region was completely deleted by treatment with Bal31 nuclease, and the ends were made blunt using Klenow fragment. A Hind linker (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) was added to this blunt end and then cut with Hind to obtain a Hind fragment containing the promoter region. This fragment was inserted into the Hind breakpoint of pUC18.
In the plasmid obtained in this way, Hind
There are two ways to insert the fragment, one of which is
The pUC18 multiple cloning site located upstream of the GPD promoter was designated pST18. pST18 was partially digested with Hind, treated with the Klenow fragment, and then religated. Of the plasmids thus obtained, upstream of the GPD promoter
The plasmid in which only the Hind breakpoint was deleted was called plasmid pST18H. pST18H
The BamH + Hind fragment containing the GPD promoter obtained by cutting with BamH and Hind,
We decided to call it GPD promoter (BamH-Hind). (v) Obtaining PGK terminator A PGK terminator (Hind-Sal) was obtained according to the method outlined in FIG. First, EcoR of pPG2 prepared in Example 2-(ii)
A synthetic double-stranded DNA having the following base sequence was inserted between the cut point and the Sac cut point to create plasmid pPG3. This synthetic double-stranded DNA
It has Hind and Sph break points, and has EcoR and Sac cohesive ends at both ends, respectively. [Table] AATTCAAGCTTGCATGCGAGCT
GTTCGAACGTACGC
Contains the pGK terminator part excised from pPG3 by cleavage of Hind and Sal.
We decided to call the Hind-Sal fragment the PGK terminator (Hind-Sal). (vi) Preparation of expression plasmid An outline of the preparation method is shown in FIG. 10. First, the GPD promoter (BamH-Hind) obtained in Example 4-(iv) and the PGK terminator (Hind-Sal) obtained in Example 4-(v) were combined with the plasmid YEp13K prepared in Example 2-(iii). of
Insert between Bgl cutting point and Sal cutting point,
Plasmid pSY114P was constructed. pSY114P contains a gene inserted in a fixed direction between the Hind breakpoint and the Sac breakpoint.
It can be expressed in yeast using the GPD promoter and PGK terminator. pALDC1, pALD2, pALDC3 obtained in Example 4-(ii),
From each of pALDC4 and pALDC5, α-
Five types of Dra-Sac containing ALDCase gene
I cut out the pieces. After cleaving pSY114P with Hind, the single-stranded DNA portion was removed using mung bean nuclease (manufactured by Takara Shuzo). Furthermore, the ends were made blunt using Klenow fragment and then cut with Sac. Five types of Dra- containing this fragment and the above-mentioned α-ALDCase gene
Each of the Sac fragments was ligated to form α in yeast.
-Five types of plasmids (pAX50A to E) expressing the ALDCase gene were created.
pAX50A, pAX50B, pAX50C, pAX50D,
pAX50E is pALDC1, pALDC2, and
α- derived from pALDC3, pALDC4, pALDC5
Contains the ALDCase gene. It also contains the α-ALDCase gene excised from each of pALDC6 and pALDC7 obtained in Example 4-(iii).
Expression plasmids (pAX50F2 and pAX50G2) were created by inserting the Hind-Sac fragment between the Hind and Sac cleavage points of pSY114P, respectively. pAX50F2 and pAX50G2 are each
α-ALDCase derived from pALDC6, pALDC7
Contains genes. When the α-ALDCase gene is expressed in yeast using the above expression plasmid, the initiation site for protein translation and the encoded polypeptide are considered to be as shown in the table below. [Table] (vii) Expression in yeast Seven types of expression plasmids (pAX50A to E, pAX50F2, pAX50G2) prepared in Example 4-(vi)
The experimental yeast TD4 was transformed with The α-ALDCase activity of these transformants was determined in Example 2-
It was measured using the same method as (iv). The results are shown in the table below, and the transformants carrying any of the expression plasmids produced polypeptides having α-ALDCase activity. [Table] (5) Confirmation of reduction in diacetyl production by fermentation test (i) Production of brewer's yeast expression vector pAX43KL Figure 11 shows an outline of the production method. First, ADH1 promoter + lacZ that can express β-galactosidase in yeast
The gene was created. First, the plasmid
The lacZ gene (E. coli β-galactosidase gene) was obtained as a BamH fragment from pMC1871 (manufactured by Pharmacia). However, since this fragment lacks the promoter region and ATG, which serves as a translation start point, the BamH1 fragment of this lacZ gene was
inserted at the cutting point. Since there is a sequence of several dozen bases including ATG between the Hind breakpoint and the Bgl breakpoint of YEp13K, if the lacZ gene is inserted in the direction shown in Figure 11, the lacZ gene will be present in YEp13K. This ATG can be used as a translation initiation codon. Therefore, plasmid placZ1 in which the lacZ gene was inserted in such an orientation was selected. Next, the ADH1 promoter (BamH-Hind fragment) created in Example 3-(i) was added to the Hind fragment of placZ1.
Plasmid pADH1-lacZ was created by inserting into the BamH1 cleavage point. The plasmid is β-translated in yeast by the ADH1 promoter.
Galactosidase can be expressed.
After cutting pADH1-lacZ with Xho, it was made blunt-ended by Klenow fragment treatment, and
A linker (manufactured by Takara Shuzo) was added. After that, ADH1 promoter + lacZ gene
It was excised as a BamH-Sal fragment. On the other hand, the G418 resistance gene was excised from pUC4K (manufactured by Pharmacia) as a Sal-BamH fragment by Sal partial digestion and BamH cleavage. Contains the fragment containing this G418 resistance gene and the above ADH1 promoter + lacZ gene
The BamH-Sal fragment was inserted into the Sal cleavage point of pAX43 prepared in Example 2-(iii) to produce plasmid pAX43KL (Figure 12). (ii) Introduction of pAX43KL into brewer's yeast Using the pAX43KL produced above, commonly used brewer's yeast was transformed by the lithium acetate method. The transformant is G418
Among the strains primarily selected using resistance as an index, β
- Obtained by secondary selection using galactosidase activity as an indicator. When the α-ALDCase activity of the obtained transformant was measured, it was 3.2 to 3.2.
It showed an activity of 7.0U/mg protein. Among these transformants, two independent clones were selected and designated as YAL3-1 and YAL3-2, respectively. (iii) Fermentation test The transformant obtained above was treated with G418 10ppm.
The whole amount was added to 1 liter of wort (containing 10 ppm of G418) and statically cultured at 8°C for 10 days. The grown bacterial cells were collected by centrifugation (5000 rpm x 10 minutes). The obtained yeast cells were added to wort at 11°P (plateau degree) at a concentration of 0.5% (wet w/v). After stirring and sufficiently aerating the mixture, it was left to ferment at 8° C. for 8 days. After fermentation, the TDA (total diacetyl amount) of the fermented liquid from which bacterial cells were removed by centrifugation and paper filtration
and the degree of external fermentation was measured. The results were as shown in the following table. It was revealed that in fermentation using the yeast of the present invention, the amount of TDA produced was significantly reduced compared to when using the control strain. Note that TDA consists of vicinal digent and acetohydroxy acid, mainly DA and its precursor α-AL. In addition, the appearance fermentation degree is
It is defined as below. Appearance fermentation degree (%) = Original wort extract ( 0 P) -
Appearance of fermented liquid extract ( 0 P) / Raw wort extract ( 0 P) x 100 [Table] (6) Introduction of α-ALDCase gene into yeast (Part 4) Integration of α-ALDCase gene into yeast chromosome, Expression and fermentation test (i) Outline of the method for integrating the α-ALDCase gene into the yeast chromosome. It was inserted into the rRNA gene to create a fragment as shown in Figure 13. G418 this fragment
YEp type plasmid (pAS5, see Figure 14) having a resistance gene was used to transform yeast, and transformants were obtained using G418 resistance as an indicator. Among the obtained transformants, due to homologous recombination, the above-mentioned α-
We were able to obtain a transformant in which the ALDCase gene was integrated into the rRNA gene site of the yeast chromosome. (ii) Preparation of integrating plasmid (pAX60G2) Plasmid pAX60G2, which does not have the ability to autonomously reproduce in yeast and can only be retained in yeast by being integrated into the chromosome, was prepared using the method outlined in Figure 15. It was prepared as follows. First, the EcoR cleavage site of plasmid pUC12 (manufactured by Pharmacia) was treated with Klenow fragment, and after adding an Xho linker (manufactured by Takara Shuzo), ligation was performed again. This plasmid has a new Xho cleavage site, and at the same time EcoR on both sides of the Xho cleavage site.
The cut site is regenerating. This plasmid
After cutting with Xba and Klenow fragment treatment, ligation was performed again. The plasmid pUC12EX thus obtained no longer contains
Xba cut point not included. In addition, the rRNA gene was extracted from the library prepared in Example 2-(i) and the 5.8S rRNA gene (J.
Biol. Chem. 252, 8118-8125 (1977)) was obtained using a 5' end-labeled oligomer corresponding to the 4th to 32nd bases at the 5' end as a probe. Among these, 5.8SrRNA gene and
Approximately 3 kb each containing part of the 25S rRNA gene
The EcoR fragment was excised, treated with Klenow fragment, and then an Xho linker was added. This fragment was added to the previously prepared pUC12EX.
Plasmid pIRxho was created by inserting into the Xho cut point. Furthermore, the plasmid prepared in 4-(vi)
pAX50G2 was digested with Sal to obtain a fragment (shaded area in FIG. 15) containing the GPD promoter, α-ALDCase gene, and PGK promoter.
After processing this fragment with Klenow fragment
An Xba linker (manufactured by Pharmacia) was added and inserted into the Xba cleavage point of pIRxho obtained previously to create plasmid pAX60G2. (iii) YEp type plasmid containing G418 resistance gene
Production of pAS5 pAS5 was produced as follows according to the method outlined in Figure 16. First, pUC4K (manufactured by Pharmacia) was transferred to BamH.
The BamH fragment containing the G418 resistance gene (G418r) was cut out by cutting with
- It was inserted into the BamH cleavage point of pADH1-lacZ obtained in (i). Among the obtained plasmids, G418
We decided to call the product with two resistance genes inserted pAS5. pAS5 has one G418 resistance gene.
higher than that of a plasmid with no insertion.
Endowed yeast with G418 resistance. (iv) Integration of the α-ALDCase gene into the yeast chromosome The fragment obtained by digesting pAX60G2 obtained in (ii) with EcoR (i.e. the fragment shown in Figure 13) and the pAS5 obtained in (iii) (Fig. 14) ) was used to transform (co-transformation) brewer's yeast strain IF00751 by the lithium acetate method. The transformant is
G418 resistance and β-galactosidase activity were selected as indicators. The obtained transformant
After overnight shaking culture at 30°C in YPD medium, α-
By measuring ALDC activity, α-
A strain containing the ALDCase gene was obtained. After non-selectively culturing these strains in YPD medium for 12 to 13 generations, appropriate dilutions were made to prepare Ruby containing X-gal (5'-bromo4'-chloro-3'-indoyl-β-D-galactoside). [Method in Enzymology, vol.101, p253 (1983)]
was inoculated. This plate was cultured at 30°C for 3 to 5 days, and strains that did not develop blue color (i.e., β-
A strain showing no galactosidase activity was obtained.
These strains have lost pAS5 and the α-ALDCase gene and the GPD promoter necessary for its expression.
It is thought that only the PGK terminator was integrated onto the chromosome. YPD these stocks
After overnight shaking culture at 30℃ in culture medium, α-
ALDCase activity was measured. Of these stocks,
The strain that showed α-ALDCase activity of 1.0 U/mg protein was designated as YAL4. YAL4 to YPD
When cultured in medium for 47 generations, α-ALDCase
Activity was maintained at more than 75%. (v) Fermentation test YAL4 obtained in (iv) was statically cultured in 50 ml of wort at 20°C for 3 days, and the entire amount was added to 1 liter of wort and statically cultured at 10°C for 10 days. The grown bacterial cells were collected by centrifugation (5000 rpm x 10 minutes). The obtained yeast cells were heated to 11°P (plateau degree).
was added to the wort at a concentration of 0.6% (wet w/t). After stirring and thoroughly aerating this, 10
The fermentation was allowed to stand for 10 days at ℃. After completion of fermentation, TDA (total diacetyl content) and external degree of fermentation were measured for the fermented liquid from which bacterial cells were removed by centrifugation and paper filtration. The results were as shown in the following table. It was revealed that in fermentation using the yeast of the present invention, the amount of TDA produced decreased compared to when using the control strain. [Table] Deposit of microorganisms The microorganism YAL2 related to the present invention was deposited in April 1988.
It was deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry on April 7th, and has been given the accession number No. 1844 of the Institute of Industrial Science and Technology. Furthermore, the microorganism YAL4 related to the present invention was deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry on April 7, 1989, and has been given the accession number No. 2374 of the Ministry of International Trade and Industry. Furthermore, a plasmid containing the DNA strand of the present invention
pAX6 was introduced into Escherichia coli E.coli JM109 (manufactured by Takara Shudan Co., Ltd.) and transformed into E.coli JM109 (containing pAX6).
It was deposited with the FEIKEN on December 14, 1988, and has been given the accession number FEIKEN Article No. 2187.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明によるDNA鎖およびアミノ
酸配列の一例を示す説明図である。第2図は、
pAX43の構造を示す説明図である。第3図は、
α−ALDCase遺伝子のサブクローニングのフロ
ーチヤートである。第4図は、GPDプロモータ
ー(Sal−Bgl)の取得のフローチヤートで
ある。第5図は、PGKターミネーター(Sac−
Sal)の取得のフローチヤートである。第6図
は、pAX43の作製のフローチヤートである。第
7図は、部位特異的突然変異法を示す説明図であ
る。第8図は、GPDプロモーター(BamH−
Hind)の取得のフローチヤートである。第9
図は、PGKターミネーター(Hind−Sal
(の取得のフローチヤートである。第10図は、
pAX50A〜Eの取得のフローチヤートである。
第11図は、pAX43KLの作製のフローチヤート
である。第12図は、pAX43KLの構造を示す説
明図である。第13図は、GPDプロモーターと
PGKターミネーターを付加したα−ALDCase遺
伝子を、クローン化した酵母のrRNA遺伝子の内
部に挿入したDNA断片の構造を示す説明図であ
る。第14図は、PAS5の構造を示す説明図であ
る。第15図は、PAX60G2の作製のフローチヤ
ートである。第16図は、PAS5の作製のフロー
チヤートである。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a DNA chain and an amino acid sequence according to the present invention. Figure 2 shows
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the structure of pAX43. Figure 3 shows
This is a flowchart of subcloning of the α-ALDCase gene. FIG. 4 is a flowchart for obtaining the GPD promoter (Sal-Bgl). Figure 5 shows the PGK terminator (Sac-
This is a flowchart for acquiring Sal. FIG. 6 is a flowchart for the production of pAX43. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the site-directed mutagenesis method. Figure 8 shows the GPD promoter (BamH-
This is a flowchart for acquiring Hind). 9th
The diagram shows the PGK terminator (Hind−Sal
(This is a flowchart of the acquisition of
Flowchart of acquisition of pAX50A-E.
FIG. 11 is a flowchart for the production of pAX43KL. FIG. 12 is an explanatory diagram showing the structure of pAX43KL. Figure 13 shows the GPD promoter and
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the structure of a DNA fragment in which an α-ALDCase gene with a PGK terminator added is inserted inside a cloned yeast rRNA gene. FIG. 14 is an explanatory diagram showing the structure of PAS5. FIG. 15 is a flowchart for the production of PAX60G2. FIG. 16 is a flowchart for the production of PAS5.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 α−アセト乳酸脱炭酸酵素活性を有していて
アミノ酸配列が実質的に第1図に示されているア
ミノ酸配列のうちAからBまでのものであるポリ
ペプチドをコードする塩基配列を有することを特
徴とする、α−アセト乳酸脱炭酸酵素の生物工学
的産生能を有するDNA鎖。 2 α−アセト乳酸脱炭酸酵素活性を有していて
アミノ酸配列が実質的に第1図に示されているア
ミノ酸配列のうちAからBまでのものであるポリ
ペプチドをコードする塩基配列を有するDNA鎖
によつて形質転換されてα−アセト乳酸脱炭酸酵
素産生能を有していることを特徴とする、サツカ
ロマイセス・セレビシエに属する酵母。 3 α−アセト乳酸脱炭酸酵素活性を有していて
アミノ酸配列が実質的に第1図に示されているア
ミノ酸配列のうちAからBまでのものであるポリ
ペプチドをコードする塩基配列を有するDNA鎖
によつて形質転換されてα−アセト乳酸脱炭酸酵
素産生能を有しているサツカロマイセス・セレビ
シエに属する酵母によつて醸造原料を発酵させる
ことを特徴とする、酒類の製造法。
[Scope of Claims] 1 Encoding a polypeptide having α-acetolactate decarboxylase activity and whose amino acid sequence is substantially from A to B among the amino acid sequences shown in FIG. 1. A DNA strand capable of biotechnological production of α-acetolactate decarboxylase, characterized by having a base sequence that 2 DNA having a base sequence encoding a polypeptide having α-acetolactate decarboxylase activity and having an amino acid sequence substantially consisting of A to B of the amino acid sequences shown in FIG. 1. A yeast belonging to Satucharomyces cerevisiae, which is characterized by being transformed by a yeast chain and having the ability to produce α-acetolactate decarboxylase. 3 DNA having a base sequence encoding a polypeptide having α-acetolactate decarboxylase activity and having an amino acid sequence substantially consisting of A to B of the amino acid sequences shown in FIG. 1. A method for producing alcoholic beverages, which comprises fermenting a brewing raw material by yeast belonging to Satucharomyces cerevisiae that has been transformed by a saccharomyces cerevisiae and has the ability to produce α-acetolactate decarboxylase.
JP1099685A 1988-04-22 1989-04-19 Dna chain coding alpha-acetolactic acid decarbonase, yeast transformed with the dna chain and production of liquor using the yeast Granted JPH02265488A (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1099685A JPH02265488A (en) 1988-04-22 1989-04-19 Dna chain coding alpha-acetolactic acid decarbonase, yeast transformed with the dna chain and production of liquor using the yeast
US07/341,379 US5043276A (en) 1988-04-22 1989-04-20 DNA strand coding for alpha-acetolactate decarboxylase and yeast transformed with the DNA strand
AU33333/89A AU610719B2 (en) 1988-04-22 1989-04-21 Dna strand coding for alpha-acetolactate decarboxylase and yeast transformed with the dna strand
CA000597414A CA1302322C (en) 1988-04-22 1989-04-21 DNA STRAND CODING FOR .alpha.-ACETOLACTATE DECARBOXYLASE AND YEAST TRANSFORMED WITH THE DNA STRAND
DE68918745T DE68918745T2 (en) 1988-04-22 1989-04-22 DNA strand coding for alpha-acetolactate decarboxylase and yeast transformed therewith.
EP89107323A EP0339532B1 (en) 1988-04-22 1989-04-22 DNA strand coding for alpha-acetolactate decarboxylase and yeast transformed with the DNA strand
ES89107323T ES2065351T3 (en) 1988-04-22 1989-04-22 CODING OF A DNA CHAIN FOR ALPHA-ACETOLACTATE DECARBOXYLASE AND YEAST TRANSFORMED WITH THE DNA CHAIN.

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10006188 1988-04-22
JP63-100061 1988-04-22
JP63-330335 1988-12-27
JP33033588 1988-12-27
JP1099685A JPH02265488A (en) 1988-04-22 1989-04-19 Dna chain coding alpha-acetolactic acid decarbonase, yeast transformed with the dna chain and production of liquor using the yeast

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02265488A JPH02265488A (en) 1990-10-30
JPH0560918B2 true JPH0560918B2 (en) 1993-09-03

Family

ID=26441151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1099685A Granted JPH02265488A (en) 1988-04-22 1989-04-19 Dna chain coding alpha-acetolactic acid decarbonase, yeast transformed with the dna chain and production of liquor using the yeast

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02265488A (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2604276A1 (en) 2006-02-24 2007-08-30 Suntory Limited Gene encoding protein with vicinal diketone or diacetyl-reducing activity and use thereof
EP3868855A1 (en) * 2006-07-13 2021-08-25 DSM IP Assets B.V. Improved brewing process

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62228282A (en) * 1985-12-13 1987-10-07 Kirin Brewery Co Ltd Dna chain coding alpha-acetolactic acid decarboxylase and yeast transformed by said dna chain

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62228282A (en) * 1985-12-13 1987-10-07 Kirin Brewery Co Ltd Dna chain coding alpha-acetolactic acid decarboxylase and yeast transformed by said dna chain

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02265488A (en) 1990-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hodgkins et al. Expression of the glucose oxidase gene from Aspergillus niger in Hansenula polymorpha and its use as a reporter gene to isolate regulatory mutations
CA2168037C (en) Transformation systems for the yeast candida utilis and the expression of heterologous genes therewith
EP0201239A1 (en) Process for the isolation of fermentation products
EP0672161A1 (en) Recombinant method and host for manufacture of xylitol
Yoshimoto et al. Characterization of the ATF1 and Lg-ATF1 genes encoding alcohol acetyltransferases in the bottom fermenting yeast Saccharomyces pastorianus
AU604484B2 (en) Induction of galactose regulated gene expression in yeast
US4895802A (en) DNA strand coding for α-acetolactate decarboxylase and yeast transformed with the DNA strand
EP0260404B1 (en) Amylolytic enzymes producing microorganisms constructed by recombinant DNA technology and their use for fermentation processes
AU672974B2 (en) Alcohol acetyltransferase genes and use thereof
Yamano et al. Construction of a brewer's yeast having α-acetolactate decarboxylase gene from Acetobacter aceti ssp. xylinum integrated in the genome
JP2530650B2 (en) Method for producing low alcohol or no alcohol beer
EP0339532B1 (en) DNA strand coding for alpha-acetolactate decarboxylase and yeast transformed with the DNA strand
US5585271A (en) Yeast agglutination genes and yeast containing them
JPH0560918B2 (en)
JPH06245750A (en) Brewing of beer
CA1296276C (en) DNA STRAND CODING FOR .alpha.-ACETOLACTATE DECARBOXYLASE AND YEAST TRANSFORMED WITH THE DNA STRAND
JPH07171A (en) Production of liquors
FI89724C (en) Process for the preparation of -galactosidase-producing yeast strains, -galactosidase-producing yeast strain and industrial utilization methods of such yeast strains
US5545556A (en) Microorganisms and methods for their use
EP0260160A1 (en) Block for the expression of amyloglucosidase in yeast, as well as yeasts containing it
Tubb Gene technology for industrial yeasts
Ashikari et al. Alcohol Production fey Genetically Improved Yeast
Barker et al. A yeast-based biosensor for environmental monitoring
FR2599755A1 (en) Unit for expressing an amyloglucosidase in yeast, transformed yeast and enzyme preparation method

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070903

Year of fee payment: 14

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070903

Year of fee payment: 14

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080903

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080903

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090903

Year of fee payment: 16

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090903

Year of fee payment: 16