JPWO2012114978A1 - 変異体および該変異体の培養方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のS.ポンベ変異体においては、gsf2遺伝子の発現量が増大していることが好ましい。また、外来のgsf2遺伝子が組み込まれていることが好ましく、前記外来のgsf2遺伝子は、シゾサッカロミセス・ポンベが本来有するgsf2遺伝子であることが好ましい。また、外来のgsf2遺伝子は、遺伝子工学的方法により宿主の染色体に組み込まれていることが好ましい。
また、本発明のS.ポンベ変異体は、ピルビン酸転移酵素Pvg1をコードする遺伝子が欠損している、または該遺伝子にPvg1の酵素活性が低下または失活する変異が導入されていることが好ましい。
また、本発明のS.ポンベ変異体は、pH2.0〜4.0において、カルシウムイオン、リチウムイオン、マンガンイオン、銅イオン、および亜鉛イオンからなる群より選択される1種以上の陽イオンに依存して非性的に凝集する性質を有することが好ましい。
さらに、本発明のS.ポンベ変異体は、カルシウムイオン含有乳酸緩衝液(80mM 乳酸、100mM 塩化カルシウム、pH2.0)中で非性的に凝集する性質を有し、乾燥菌体の濃度が3.6g/Lの場合に、該カルシウムイオン含有乳酸緩衝液中における沈降速度が2.0m/h以上であることが好ましい。前記沈降速度は、6.0m/h以上であることが好ましい。
gsf2遺伝子は、S.ポンベにおいては凝集素遺伝子である。S.ポンベのgsf2遺伝子の正式名称はSPCC1742.01である。
Pvg1は、ピルビン酸転移酵素である。S.ポンベのPvg1をコードするpvg1遺伝子の正式名称はSPAC8F11.10cである。
宿主にgsf2遺伝子を新たに導入することが好ましく、導入されるgsf2遺伝子は、宿主の内在性のgsf2遺伝子と同種であってもよく、異種生物由来のgsf2遺伝子であってもよい。なお、宿主に内在するgsf2遺伝子と同一のgsf2遺伝子を遺伝子工学的方法で宿主に組み込む場合、組み込む当該gsf2遺伝子も本発明においては外来のgsf2遺伝子という。
gsf2遺伝子をS.ポンベの染色体に導入する方法としては、gsf2遺伝子を有する発現カセットと組換え部位とを有するベクターを用い、相同組換え法により導入する方法が好ましい。
発現カセットとは、Gsf2を発現するために必要なDNAの組み合わせであり、gsf2遺伝子とS.ポンベ内で機能するプロモーターとS.ポンベ内で機能するターミネーターを含む。さらに、5’−非翻訳領域、3’−非翻訳領域のいずれか1つ以上が含まれていてもよい。さらに、前記栄養要求性相補マーカーが含まれていてもよい。好ましい発現カセットは、gsf2遺伝子、プロモーター、ターミネーター、5’−非翻訳領域、3’−非翻訳領域、栄養要求性相補マーカーを含む発現カセットである。発現カセットには複数のgsf2遺伝子が存在していてもよい。発現カセット中のgsf2遺伝子の数は1〜8が好ましく、1〜5がより好ましい。
S.ポンベが本来有するプロモーターとしては、たとえば、アルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子プロモーター、チアミンの代謝に関与するnmt1遺伝子プロモーター、グルコースの代謝に関与するフルクトース−1、6−ビスホスファターゼ遺伝子プロモーター、カタボライト抑制に関与するインベルターゼ遺伝子のプロモーター(国際公開第99/23223号参照)、熱ショック蛋白質遺伝子プロモーター(国際公開第2007/26617号参照)等が挙げられる。S.ポンベが本来有しないプロモーターとしては、たとえば、特開平5−15380号公報、特開平7−163373号公報、特開平10−234375号公報に記載されている動物細胞ウイルス由来のプロモーター等が挙げられる。該プロモーターのうち、発現効率が良好なnmt1遺伝子プロモーターおよびその改変プロモーター(たとえば、nmt1+、nmt41)、hCMVプロモーター、SV40プロモーターが好ましい。
ターミネーターとしては、たとえば、特開平5−15380号公報、特開平7−163373号公報、特開平10−234375号公報に記載されているヒト由来のターミネーターが挙げられ、ヒトリポコルチンIのターミネーターが好ましい。
前記組換え部位の塩基配列と標的部位の塩基配列との相同性は70%以上とすることが必要である。また、組換え部位の塩基配列と標的部位の塩基配列との相同性は、相同組換えが起きやすくなる点から、90%以上とすることが好ましく、95%以上であることがより好ましい。このような組換え部位を有するベクターを用いることにより、発現カセットが相同組換えにより標的部位に組み込まれる。
組換え部位の長さ(塩基数)は、20〜2000bpであることが好ましい。組換え部位の長さが20bp以上であれば、相同組換えが起きやすくなる。また、組換え部位の長さが2000bp以下であれば、ベクターが長くなりすぎて相同組換えが起き難くなることを防ぎやすい。組換え部位の長さは100bp以上であることがより好ましく、200bp以上であることがさらに好ましい。また、組換え部位の長さは800bp以下であることがより好ましく、400bp以下であることがさらに好ましい。
ベクターは、環状DNA構造または線状DNA構造を有するベクターであり、S.ポンベの細胞に導入する際には線状DNA構造で導入することが好ましい。すなわち、通常用いられるプラスミドDNA等の環状DNA構造を有するベクターである場合には、制限酵素でベクターを線状に切り開いた後にS.ポンベの細胞に導入することが好ましい。
この場合、環状DNA構造を有するベクターを切り開く位置は、組換え部位内とする。これにより、切り開かれたベクターの両端にそれぞれ組換え部位が部分的に存在することとなり、相同組換えによりベクター全体が染色体の標的部位に組み込まれる。
ベクターは、両端それぞれに組換え部位の一部が存在するような線状DNA構造とすることができれば、環状DNA構造を有するベクターを切り開く方法以外の方法で構築してもよい。
この場合、相同組換えに用いる際のプラスミドベクターは、大腸菌内での複製のために必要な「ori」と呼ばれる複製開始領域が除去されていることが好ましい。これにより、上述したベクターを染色体に組み込む際に、その組み込み効率を向上させることができる。
複製開始領域が除去されたベクターの構築方法は特に限定されないが、特開2000−262284号公報に記載されている方法を用いることが好ましい。すなわち、組換え部位内の切断箇所に複製開始領域が挿入された前駆体ベクターを構築しておき、前述のように線状DNA構造とすると同時に複製開始領域が切り出されるようにする方法が好ましい。これにより、簡便に複製開始領域が除去されたベクターを得ることができる。
また、特開平5−15380号公報、特開平7−163373号公報、国際公開第96/23890号、特開平10−234375号公報等に記載された発現ベクターおよびその構築方法を適用して、発現カセットおよび組換え部位を有する前駆体ベクターを構築し、さらに通常の遺伝子工学的手法で該前駆体ベクターから複製開始領域を除去して相同組換えに用いるベクターを得る方法であってもよい。
Nathan J. Bowen et al, “Retrotransposons and Their Recognition of pol II Promoters: A Comprehensive Survey of the Transposable Elements From the Complete Genome Sequence of Schizosaccharomyces pombe”, Genome Res. 2003 13: 1984-1997
染色体に13箇所存在するTf2の1箇所のみにベクターを組み込むことができる。この場合、2個以上のgsf2遺伝子を有するベクターを組み込むことにより、2個以上のgsf2遺伝子を有する形質転換体を得ることができる。また、Tf2の2箇所以上にベクターを組み込むことにより、2個以上のgsf2遺伝子を有する形質転換体を得ることができる。この場合、2個以上のgsf2遺伝子を有するベクターを組み込むことにより、さらに多くのgsf2遺伝子を有する形質転換体を得ることができる。Tf2の13箇所すべてにベクターが組み込まれると、形質転換体の生存や増殖に対する負荷が大きくなりすぎるおそれがある。13箇所のTf2の8箇所以下にベクターが組み込まれることが好ましく、5箇所以下にベクターが組み込まれることがより好ましい。
たとえば、オロチジンリン酸デカルボキシラーゼ遺伝子(ura4遺伝子)が欠失または失活してウラシル要求性となっているS.ポンベを宿主とし、ura4遺伝子(栄養要求性相補マーカー)を有するベクターにより形質転換した後、ウラシル要求性が消失したものを選択することにより、ベクターが組み込まれた形質転換体を得ることができる。宿主において欠落により栄養要求性となる遺伝子は、形質転換体の選択に用いられるものであればura4遺伝子には限定されず、イソプロピルリンゴ酸デヒドロゲナーゼ遺伝子(leu1遺伝子)等であってもよい。
染色体に組み込まれるベクターの数は組み込み条件等を調整することによりある程度は調整できるが、ベクターの大きさ(塩基数)および構造により、組み込み効率および組み込み数も変化すると考えられる。
また、pvg1遺伝子の塩基配列の一部に欠失、挿入、置換、付加を起こすことにより、該pvg1遺伝子を失活させることもできる。該遺伝子の欠失、挿入、置換、付加による変異は、それらのいずれか1つのみを起こしてもよく、2つ以上を起こしてもよい。
<gsf2+株(gsf2遺伝子発現増大株)の作製>
Bahlerらの方法(Yeast誌、1998年、14巻、943−951頁)に従い、S.ポンベのウラシル要求性株(ARC010、遺伝子型:h− leu1−32 ura4−D18、東京大学大学院理学系研究科附属遺伝子実験施設・飯野雄一教授より供与)にnmt41プロモーターを含む遺伝子断片を導入し、形質転換した。形質転換後に得られた変異体を培養し、パルスフィールドゲル電気泳動法によるゲノム解析を行い、gsf2遺伝子が組み込まれたことを確認した。nmt41プロモーターの情報はナショナルバイオリソースプロジェクトのホームページ(アドレス:http://yeast.lab.nig.ac. jp/nig/index.html)より入手できる。
gsf2+株をLatour法(Nucleic Acids Res.誌、2006年、34巻、e11頁、国際公開第2007/063919号に記載)に従って形質転換し、pvg1遺伝子を削除したΔpvg1gsf2+株を作製した。得られた変異体を培養し、パルスフィールドゲル電気泳動法によるゲノム解析を行い、pvg1遺伝子が欠損したことを確認した。
得られた各変異体をロイシン含有MA液体培地に植菌して、温度30℃、振盪速度100rpmの条件下で20時間培養した。培養後の菌体をEDTA(10mM)で洗浄した後、滅菌水でさらに洗浄した。洗浄後の菌体を96ウェルプレートの20ウェルに等量ずつ分注した。各ウェルに、pH2.0〜6.0のクエン酸バッファー(100mM)、pH6.5〜8.0のMOPSバッファー(100mM)、pH5.0または6.0のEDTA含有クエン酸バッファー(100mM クエン酸、100mM EDTA)、pH8.5〜12.5のグリシンバッファー(100mM)のいずれかを分注した。その後、全てのウェルに、最終濃度が100mMとなるように塩化カルシウムを添加し、菌体の凝集の有無を観察した。
図1に、各ウェルの写真を示す。この結果、pH2.0〜5.0では、Δpvg1gsf2+株は酵母の凝集塊がウェルの底に沈殿しているのが観察されたのに対して、gsf2+株はほとんど凝集が観察されなかった。pH5.5〜12.5では、両株とも凝集が観察されたが、Δpvg1gsf2+株のほうがgsf2+株よりもより凝集性が強かった。また、EDTA(100mM)を含有させたバッファーでは、両株とも凝集は観察されず、両株の非性的凝集性がカルシウムイオン依存性であることが確認された。
<沈降速度の測定>
例1で得られたgsf2+株およびΔpvg1gsf2+株、S.ポンベARC032株(野生株)、並びに特許文献1に記載のS.ポンベARC028株(非性的凝集性を有する変異株)について、pH2.0、4.0、6.0、および9.5の緩衝液、水、ガラクトース溶液、酢酸溶液、並びにL−乳酸溶液中における沈降速度をそれぞれ測定した。測定用溶液としては、pH2.0の乳酸−水酸化ナトリウム緩衝液(80mM 乳酸、100mM 塩化カルシウム)、pH4.0の乳酸−水酸化ナトリウム緩衝液(80mM 乳酸、100mM 塩化カルシウム)、pH6.0のクエン酸−水酸化ナトリウム緩衝液(80mM クエン酸、100mM 塩化カルシウム)、pH9.5のグリシン−水酸化ナトリウム緩衝液(80mM グリシン、100mM 塩化カルシウム)、塩化カルシウム水溶液(100mM 塩化カルシウム)、ガラクトース溶液(100mM ガラクトース、100mM 塩化カルシウム)、酢酸溶液(800mM 酢酸、100mM 塩化カルシウム)およびL−乳酸溶液(1M L−乳酸、100mM 塩化カルシウム)を用いた。
gsf2+株およびΔpvg1gsf2+株は、ロイシン含有MA固体培地で72時間培養後、コロニーを5mLのEMM液体培地に植菌して24時間前培養した後、得られた前培養液を100mLのEMM液体培地に植菌して24時間培養したものを、沈降速度の測定に用いた。
各株の培養物をEDTA溶液(100mM)で洗浄した後、乾燥菌体重量を測定した。菌体を水で洗浄した後、2倍希釈したときに乾燥菌体の濃度が3.6g/Lとなるように、透明な試験管に高さ25mmまで分注した。その後、沈降速度の測定用溶液の2倍濃縮液をそれぞれ添加した。各試験管を充分に懸濁させた後静置して沈降を開始させた後、液表面から固液界面(沈降した酵母菌体と上清との界面)までの領域を95%沈降済み領域とし、液表面から固液界面までの距離を沈降開始からの経過時間で除することにより沈降速度(m/h)を算出した。
なお、2011年2月21日に出願された日本特許出願2011−034964号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (11)
- Gsf活性が増大しており、かつピルビン酸転移酵素Pvg1の酵素活性が低下または失活していることを特徴とするシゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)変異体。
- gsf2遺伝子の発現量が増大している、請求項1に記載のシゾサッカロミセス・ポンベ変異体。
- 外来のgsf2遺伝子が組み込まれている、請求項1または2に記載のシゾサッカロミセス・ポンベ変異体。
- 前記外来のgsf2遺伝子が、シゾサッカロミセス・ポンベが本来有するgsf2遺伝子である、請求項3に記載のシゾサッカロミセス・ポンベ変異体。
- 前記外来のgsf2遺伝子が、遺伝子工学的方法により宿主の染色体に組み込まれている、請求項3または4に記載のシゾサッカロミセス・ポンベ変異体。
- ピルビン酸転移酵素Pvg1をコードする遺伝子が欠損している、または該遺伝子にPvg1の酵素活性が低下または失活する変異が導入されている請求項1〜5のいずれか一項に記載のシゾサッカロミセス・ポンベ変異体。
- pH2.0〜4.0において、カルシウムイオン、リチウムイオン、マンガンイオン、銅イオン、および亜鉛イオンからなる群より選択される1種以上の陽イオンに依存して非性的に凝集する性質を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のシゾサッカロミセス・ポンベ変異体。
- カルシウムイオン含有乳酸緩衝液(80mM 乳酸、100mM 塩化カルシウム、pH2.0)中で非性的に凝集する性質を有し、乾燥菌体の濃度が3.6g/Lの場合に、該カルシウムイオン含有乳酸緩衝液中における沈降速度が2.0m/h以上である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のシゾサッカロミセス・ポンベ変異体。
- 乾燥菌体の濃度が3.6g/Lの場合に、前記カルシウムイオン含有乳酸緩衝液における沈降速度が6.0m/h以上である、請求項8に記載のシゾサッカロミセス・ポンベ変異体。
- シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)を宿主とし、遺伝子工学的方法により、外来のgsf2遺伝子を組み込み、かつピルビン酸転移酵素Pvg1をコードする遺伝子を欠失する、若しくは該遺伝子にPvg1の酵素活性が低下若しくは失活する変異を導入することを特徴とする非性的に凝集する性質を有する変異体の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載のシゾサッカロミセス・ポンベ変異体を、pH5以下で培養することを特徴とするシゾサッカロミセス・ポンベ変異体の培養方法。
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