WO2006040955A1 - 凝集性アルコール発酵酵母の生産方法及び凝集性アルコール発酵酵母 - Google Patents

凝集性アルコール発酵酵母の生産方法及び凝集性アルコール発酵酵母 Download PDF

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yeast
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leu2
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Keiko Fujii
Shingo Goto
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Sapporo Breweries Limited
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a flocculating alcohol-fermenting yeast and a flocculating alcohol-fermenting yeast.
  • Alcohol production by fermentation is a batch fermentation method that uses a fermenting yeast, Saccharomyces cerevisiae, which has a particularly high alcohol productivity (hereinafter referred to as alcohol-fermenting yeast). It is implemented based on the method. Among them, the repeated batch fermentation method using a flocculating yeast can improve the work efficiency and production efficiency in alcohol production.
  • Aggregating yeast is a property in which individual cells interact non-sexually to form aggregates and settle to the liquid bottom in a stationary medium (hereinafter, this property is called aggregating property).
  • This yeast has Aggregating yeasts that can also provide natural forces often have insufficient alcohol-producing ability, and have been difficult to put into practical use as yeasts in industrial alcohol production.
  • non-aggregating alcohol-fermenting yeast strain 396-9-6V National Institute of Microbiology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) East 1-chome 1 1 Central 6 (zip code 305-8566)); Accession number: FERM P-12804) FSC27 strain, a self-cloning strain introduced with the aggregating gene FLO 1 (Deposit date: 1997 1 Month 7; accession number: FERM P-16023) (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3040959
  • the production ethanol concentration of the FSC27 strain was the same as that of the parent strain, 396-9-6V strain, but there was a problem that the rate of fermentative fermentation was slower than that of the 396-9-6V strain. This problem is due to the fact that the FCS27 strain that introduced FLOl at the URA3 locus became uracil-required. . By cultivating strain FSC27 in a medium supplemented with an appropriate amount of uracil, the fermentation rate is equivalent to that of strain 396-9 6V, but this method is not practical.
  • an object of the present invention is to provide an aggregating alcohol-fermenting yeast that does not contain uracil and exhibits sufficient ethanol production ability and fermentation rate in a medium.
  • the present invention comprises a step of introducing a non-uracil non-uracil gene comprising a URA3 gene derived from Saccharomyces cerevisiae into only one of the two LEU2 loci existing on the chromosome of Saccharomyces cerevisiae FSC27.
  • a method for producing a demanding flocculating alcohol-fermenting yeast By introducing the URA3 gene into the LEU2 locus, yeast can be transformed into uracil non-requirement while maintaining high alcohol production ability.
  • the present invention also relates to a non-uracil-requiring aggregating alcohol in which the URA3 gene derived from Saccharomyces cerevisiae is introduced into only one of the two LEU2 loci present on the chromosome of Saccharomyces cerevisiae FSC27.
  • the aggregating alcohol-fermenting yeast is preferably Saccharomyces cerevisiae FSCU-L18 strain (Industrial Technology Research Institute Patent Biological Deposit Center; Deposit Date May 20, 2004; Deposit Number FERM P-20055).
  • Yeast introduced with the URA3 gene at the LEU2 locus has both high alcohol-producing ability and no uracil requirement.
  • the FSCU-L18 strain is suitable as a yeast in industrial alcohol production because of its high alcohol production ability.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of double fusion PCR.
  • FIG. 2 A diagram showing a strategy for introducing URA3 into the LEU2 locus.
  • FIG. Lane 1 YRpGLIOZ
  • FIG. 4 is a diagram showing the results of Southern analysis of FSCU-L strain.
  • A shows the results when URA3 ORF is used as a probe
  • (b) shows the results when LEU2 ORF is used as a probe
  • (c) shows the results when pBR322ZHindIII is used as a probe.
  • Lane M YRpGL10
  • Lane 1 FSC27 strain
  • Lane 2 FSCU—L18 strain
  • Lane 3 FSCU—L20 strain
  • Lane 4 FSCU—L21 strain.
  • FIG. 5 is a graph showing the amount of carbon dioxide generated in a flask fermentation test of FSCU-L strain.
  • FIG. 6 is a graph showing the amount of carbon dioxide generated in repeated batch fermentation using the FSCU—L18 strain.
  • FIG. 7 A graph showing the amount of carbon dioxide generated in repeated batch fermentation using the FSC27 strain.
  • FIG. 8 is a graph showing the time required for fermentation in repeated batch fermentation using FSCU-L18 strain and FSC27 strain.
  • the method for producing a non-uracil-requiring flocculant alcohol-fermenting yeast of the present invention introduces the URA3 gene derived from Saccharomyces cerevisiae into only one of the two LEU2 loci present on the chromosome of Saccharomyces cerevisiae FSC27. It has a process.
  • the FSC27 strain is uracil-requiring because the URA3 gene is disrupted with the introduction of the aggregating gene FLO1 gene. Therefore, by introducing the URA3 gene derived from Saccharomyces cerevisiae into only one of the two LEU2 loci existing on the chromosome of FSC27 strain, a uracil non-requiring transformant of FSC27 strain can be obtained.
  • the URA3 gene to be introduced is derived from Saccharomyces cerevisiae, this thread change is self-cloning. Therefore, it is not subject to regulations such as recombinant DNA experiment guidelines, and transformants obtained for alcohol production using existing facilities can be used. Suitable for
  • the URA3 gene derived from Saccharomyces cerevisiae can be used by preparing it by isolating it from a chromosome or by already preparing it on a plasmid.
  • YIp5 can be used as a powerful plasmid.
  • the URA3 gene is introduced into the FSC27 strain by a known method such as the lithium acetate method.
  • the obtained transformant is cultured in a uracil-free! / Salted medium and subjected to a step of selecting a transformant, whereby the URA3 gene is introduced into only one of the LEU2 loci. Only the body can be obtained.
  • the transformant having the URA3 gene introduced into only one of the LEU2 loci thus obtained was subjected to the alcohol fermentation test described in the Examples, and a strain particularly excellent in alcohol-producing ability was obtained. It is possible to select. In addition, confirmation of the agglutinability of the obtained transformant can also be performed by the method described in the Examples.
  • the non-uracil-requiring flocculating alcohol-fermenting yeast of the present invention will be described.
  • the URA3 gene derived from Saccharomyces cerevisiae is introduced into only one of the two LEU2 loci present on the chromosome of Saccharomyces cerevisiae FSC27.
  • Such a yeast can be produced by the above-described method for producing a non-uracil-requiring flocculant alcohol-fermenting yeast of the present invention.
  • the non-uracil-requiring flocculant alcohol-fermenting yeast of the present invention exhibits a fermentation rate and an alcohol production rate superior to those of the FSC27 strain yeast even when cultured in a medium not containing uracil. Therefore, the non-uracil-requiring flocculant alcohol-fermenting yeast of the present invention can be used for industrial alcohol production.
  • Saccharomyces cerevisiae FSCU-L18 strain is particularly suitable for industrial alcohol production because of its excellent alcohol-producing ability.
  • YIp5 is a general yeast-E. Coli shuttle vector that has the Saccharomyces cerevisiae URA3 sequence as the selection mechanism, but has no autonomously replicating sequence or centromeric sequence in yeast.
  • YRpGL10 is a general yeast E. coli shuttle vector, YRp7, with the SEU cerevisiae LEU2 sequence and G418 drug resistance gene sequence added as selectable markers.
  • the 396-9-6V strain is a non-aggregating yeast for alcohol fermentation.
  • the FSC27 strain is a strain in which the aggregating gene FLO 1 is introduced into the URA3 locus on the chromosome of the 396-9-6V strain, and is an aggregating yeast for alcohol fermentation (see Japanese Patent No. 3040959).
  • Yeast was cultured in YPD medium, SD medium (minimum glucose medium), and sugar beet medium (16-24% sugar concentration, for fermentation test).
  • the composition of each medium is shown below.
  • YPD medium 10 g / L Bacto yeast extract (Difco), 20 gZL Bactopeptone (Difco), lOgZL glucose, pH 5.5.
  • YM medium 3g / L Bacto yeast extract, 3g / L Bacto malt extract (Difco), 3gZL Bacto peptone (Difco), lOgZL glucose, pH 4.5.
  • Glucose culture medium Thai or Indonesian sugarcane diluted with water to a reducing sugar concentration of 16-24%.
  • Yeast was transformed by the lithium acetate method. More specifically, 10 to 100 ⁇ g of a PCR product amplified by the PCR method shown in (6) below was introduced into the FSC27 strain by the lithium acetate method and transformed. After transformation, the yeast was cultured in SD medium to select a strain in which uracil requirement was restored.
  • Yeast total DNA was prepared according to the method of P. Philippsen et al. (Methods in Enzymology, vol. 194, pp. 169-182 (1990)).
  • 500 L of the 1-cultured bacterial solution was inoculated. After shaking culture at 30 ° C for 1 mm until stationary phase, transfer the medium to a centrifuge tube, centrifuge at 3000 rpm for 5 minutes, discard the supernatant, and deposit the precipitate in ImL Suspended in 1.2M sorbitol aqueous solution and transferred to Eppendorf tube.
  • Southern analysis was performed according to the ECL direct nucleic acid labeling and detection system (Amersham). Hybridization and probe labeling were performed by treating the DNA as a probe at 100 ° C for 5 minutes, followed by quenching in ice for denaturation, and using DNA labeling reagent and dartalaldehyde at 37 ° C. Reacted for minutes and labeled with peroxidase. The membrane was placed in the Gold hybridization buffer and prehybridization was performed at 42 ° C for 20 minutes or more. A probe was placed on this and hybridization was performed. Wash membrane in wash buffer (0.5 X SSC, 6M urea, 0.4% SDS) 42. C, washed twice for 20 minutes.
  • wash buffer 0.5 X SSC, 6M urea, 0.4% SDS
  • PCR was performed using GeneAmp TM PCR System 9600 (Perkin Elma). The obtained PCR product was purified by agarose gel electrophoresis and then used for tests such as transformation. The detailed PCR conditions for each PCR product are shown below.
  • ⁇ type Pstl fragment of YIp5 (including URA3 derived from laboratory yeast)
  • URA3P1 ATGTCGAAAGCTACATATAAGGA (SEQ ID NO: 1)
  • URA3P2 TTAGTTTTGCTGGCCGCATC (SEQ ID NO: 2)
  • L20RFP1 ATGTCTGCCCCTAAGAAGATCGT (SEQ ID NO: 3)
  • L20RFP2 AAGCAAGGATTTTCTTAACTTCT (SEQ ID NO: 4)
  • LEU2NP1 CGCCTGACGGATATACCTTN (SEQ ID NO: 5)
  • LEU2NP2 GCCTACCCTATGAACATATN (SEQ ID NO: 6)
  • DNA polymerase Expand High Fidelity enzyme mix
  • the title DNA fragment was amplified by the double fusion PCR method (D. C. Amberg et al., Yeast, 11: 1275-1280, 1995), which is a recombinant DNA technique.
  • the DNA polymerase for PCR Expand TM High Fidelity enzyme mix, which hardly causes an error during extension, was used.
  • the amplified intermediate PCR product was subjected to fractionation by agarose gel electrophoresis and DNA recovery from the gel, if necessary, and purified by phenol / chloroform treatment and ethanol precipitation.
  • step 1 The outline of double fusion PCR is as follows (see Fig. 1). First, in step 1 Then, the normal PCR reaction was performed 3 times, the first fusion PCR was performed in Step 2 !, and the second fusion PCR was performed in Step 3.
  • Step 1 a DNA fragment containing 250 bp upstream of LEU2 (region before the LEU2 ORF) and 20 bp of the upstream end of URA 3 serving as the fusion margin (hereinafter referred to as fragment A), and a DNA fragment containing the full length of URA3 (Hereinafter referred to as fragment B), a DNA fragment (hereinafter referred to as fragment C) containing 20 bp of downstream end of URA3 and 25 Obp downstream of LEU2 (region on the C-terminal side in the LEU2 ORF), which is the margin for fusion
  • the fusion fragment BC was amplified by performing fusion PCR using fragments B and C as a mixed cage.
  • Step 3 the fusion fragment ABC was amplified by performing fusion PCR using the fragment A and the fusion fragment BC as a mixed cage.
  • Annealing temperature 50 ° C
  • Type IV DNA fragment A and fusion DNA fragment BC
  • composition of the reaction solution in each step is as follows.
  • reaction conditions other than the annealing temperature are common and are as follows.
  • yeast cells were cultured with shaking in 5 mL of YPD medium (2% glucose), 0 ml of medium was repeatedly inoculated into a new medium, and the agglutinability of the yeast was examined.
  • the strength of aggregating property was evaluated visually, and the aggregating property exhibited by FSC27 strain was regarded as very strong aggregating property (level 5), and was evaluated in 6 stages up to non-aggregating property (level 0).
  • the culture was performed in duplicate.
  • Residual sugar concentration Modified somogy method Acidity: 0. Titration with aqueous sodium hydroxide solution
  • Yeast concentration measured with a hemocytometer
  • Fermentation rate Change in carbon dioxide generation rate with gas meter over time (gravimetric measurement)
  • Impurities in test solution Gas chromatography
  • One platinum loop of the strain from the slant medium was inoculated into 20 mL of YM medium, and cultured with shaking at 32 ° C for 24 hours (48 hours for FSC27 only).
  • Pre-culture was performed by inoculating 230 mL of sugar solution (sugar concentration: 16%) with 1OmL of the previous culture solution and shaking culture at 32 ° C for 24 hours (48 hours for FSC27 only).
  • 3L jar mentor (2L actual volume) as a fermentation vessel, inoculate the whole culture solution into the sugar beet medium (total sugar: 50.68%, 10th cycle only 48.41%).
  • the main culture was performed at 30 ° C and 150 rpm.
  • the main culture is as follows. The first cycle was aerated at 0.05 WM for 30 hours, and the second to 10th cycles were aerated at 0.05 VVM for 2 hours.
  • First cycle Inoculate 200 mL of pre-culture solution into 1800 mL of sugar solution (sugar concentration: 18%), and cultivate for 48 hours.
  • Second cycle The remaining amount of liquor is 20%, 1600 mL of sugar solution (sugar concentration 18%) is added, and it is grown for 24 hours.
  • 3rd cycle The remaining amount of liquor is 20%, 1600mL of sugar solution (sugar concentration 20%) is added, and this is grown for 24 hours.
  • Alcohol concentration gas chromatography, spirit meter
  • Viable rate Methylene blue staining method
  • Fermentation rate Change with time of carbon dioxide generation by gas meter (gravimetric measurement)
  • FIG. 2 shows the strategy of this example.
  • Primers were designed to amplify LEU2 ORF based on the LEU2 base sequence of laboratory yeast (L20RFP1 and L20RFP2). Using this primer, PCR was performed using LEU2 (derived from laboratory yeast) on plasmid YRp GLIO as a saddle. As a result, an approximately 1 kb DNA fragment was amplified. When this PCR product was deleted with various restriction enzymes (EcoRI, EcoRV, Hinfl), a fragment of almost the desired size was obtained, confirming that this PCR product was a DNA fragment containing LEU2 ORF.
  • various restriction enzymes EcoRI, EcoRV, Hinfl
  • a DNA fragment for disruption of LEU2 containing the entire length of URA3 was constructed using the double fusion PCR method.
  • the final PCR product was digested with restriction enzymes (Pstl, Smal and a mixture of both), the target cleavage pattern was obtained, confirming the amplification of the LEU2 disruption DNA fragment containing the entire length of URA3.
  • the DNA fragment constructed in b was used for 0, 10, 50, 100 / zg! ⁇ , lithium oxalate method [From this, FSC27 strain was transformed. In two experiments, a total of 147 transformants (named as FSCU-L strain) that had recovered the requirement for uracil were obtained. Table 1 summarizes the frequency of transformation.
  • a test tube fermentation test was performed on 25 FSCU-L strains that had been confirmed to aggregate, and 10 strains with high alcohol concentrations were selected. Furthermore, using 10% sugar sugar medium with a sugar concentration of 24%, these 10 strains were subjected to a test tube fermentation test to determine the concentration of alcohol produced. Three strains (FSCU-L18, 20 and 21 strains) were finally selected with a comprehensively high alcohol concentration in each medium. [0064] For these three strains, a flask fermentation test using a sugar beet medium was conducted, and detailed fermentation performance was evaluated. Fig. 5 shows the changes over time in the amount of carbon dioxide generated from diacids, Table 3 shows the analysis results of fermentation mash, and Table 4 shows the analysis results of impurities in the test distillate.
  • ALC (Trial) 9.35 9.20 10.10 11.10 11.05 10.95 11.05 10.85 10.90 11.20 10.58
  • TS Concentration of supplied sugar (%)
  • ALC Ethanol concentration by GC analysis (vol%)
  • ALC Trial
  • RTS Residual sugar (%)
  • TY total yeast count (X10E + 8 mL)
  • LCR viable cell rate (%)
  • AV acidity
  • SR sugar consumption rate (%)
  • FR Fermentation rate calculated from GC analysis value (%)
  • FR (Trial) Fermentation rate calculated from sake meter analysis value (%)
  • the number was higher than that of the SC27 strain, and the effect of restoring uracil requirement was confirmed.
  • the number of FSCU-L 18 strains and the viable cell rate were high, and the agglutination was also strong.
  • the present invention can provide a non-uracil-requiring flocculent alcohol yeast having excellent alcohol production ability and fermentation rate.

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Abstract

　サッカロマイセス・セレビシエ　ＦＳＣ２７株（受託番号ＦＥＲＭ　Ｐ－１６０２３）の染色体上に２つ存在するＬＥＵ２座位の一方のみに、サッカロミセス・セレビシエ由来のＵＲＡ３遺伝子を導入する工程を備える、ウラシル非要求性の凝集性アルコール発酵酵母の生産方法。

Description

明 細 書
凝集性アルコール発酵酵母の生産方法及び凝集性アルコール発酵酵母 技術分野
[0001] 本発明は、凝集性アルコール発酵酵母の生産方法及び凝集性アルコール発酵酵 母に関する。
背景技術
[0002] 発酵法によるアルコール生産は、発酵酵母であるサッカロマイセス ·セレピシェ（Sa ccharomyces cerevisiae)の中で、特にアルコール生産性の高い株（以下、アルコ ール発酵酵母という）を用いて、回分発酵法という手法に基づき実施されている。そ の中でも、凝集性酵母を用いた繰り返し回分発酵法は、アルコール生産における作 業効率及び生産効率を向上させることが可能である。
[0003] 凝集性酵母とは、個々の細胞が非性的に相互作用して凝集塊を形成し、静置状態 の培地中で液底に沈降する性質 (以下、この性質を凝集性という）を有する酵母であ る。自然界力も得られる凝集性酵母は、アルコール生成能が不十分であることが多く 、工業用アルコール生産における酵母として実用化するのは困難であった。そこで、 本発明者らは、非凝集性アルコール発酵酵母である 396— 9— 6V株（工業技術院 微生物工業技術研究所 (現 ·産業技術総合研究所内特許生物寄託センター；日本 国茨城県つくば巿東 1丁目 1番地 1 中央第 6 (郵便番号 305— 8566) ) ;受託番号： FERM P— 12804)に凝集性遺伝子 FLO 1を導入したセルフクローユング株である FSC27株（寄託日： 1997年 1月 7日；受託番号： FERM P— 16023)を作成した（ 特許文献 1)。
[0004] 特許文献 1：特許第 3040959号明細書
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] FSC27株の生成エタノール濃度は、親株の 396— 9— 6V株と同等であった力 発 酵速度が 396— 9— 6V株よりも遅いという問題点があった。この問題点は、 URA3座 位に FLOlを導入した FCS27株がゥラシル要求性となったことに起因するものである 。適切な量のゥラシルを添加した培地で FSC27株を培養することにより、発酵速度は 396— 9 6V株と同等になるものの、この方法は実用的ではない。
[0006] したがって、本発明の目的は、ゥラシルを含まな 、培地中で充分なエタノール生成 能及び発酵速度を示す凝集性アルコール発酵酵母を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0007] 上記目的を達成するため、本発明は、サッカロマイセス 'セレピシェ FSC27株の 染色体上に 2つ存在する LEU2座位の一方のみに、サッカロミセス'セレピシェ由来 の URA3遺伝子を導入する工程を備える、ゥラシル非要求性の凝集性アルコール発 酵酵母の生産方法を提供する。 URA3遺伝子を LEU2座位に導入することで、高い アルコール生成能を維持したまま、酵母をゥラシル非要求性に形質転換させることが 可能となる。
[0008] 本発明は、また、サッカロマイセス 'セレピシェ FSC27株の染色体上に 2つ存在 する LEU2座位の一方のみに、サッカロミセス'セレピシェ由来の URA3遺伝子が導 入された、ゥラシル非要求性の凝集性アルコール発酵酵母を提供する。ここで、凝集 性アルコール発酵酵母はサッカロマイセス.セレピシェ FSCU— L18株（産業技術 総合研究所内特許生物寄託センター；寄託日 2004年 5月 20日；受託番号 FERM P— 20055)であることが好ましい。 URA3遺伝子が LEU2座位に導入された酵母は 、高いアルコール生成能とゥラシル非要求性とを兼ね備える。特に、 FSCU— L18株 は、高いアルコール生成能を示すため、工業用アルコール生産における酵母として 適している。
発明の効果
[0009] 本発明によれば、 FSC27株よりも優れたアルコール生成能及び発酵速度を有する 、ゥラシル非要求性の凝集性アルコール酵母を提供することが可能である。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]ダブルフュージョン PCRの概略図である。
[図 2]LEU2座位へ URA3を導入するストラテジーを表す図である。
[031396 9 6V株のサザン解析の結果を表す図である。レーン 1： YRpGLIOZ
BamHI、レーン 2 :EcoRV、レーン 3 :EcoRI、レーン 4 :HindIII、レーン 5 : BamHI、 レーン 6 : PstI。
[図 4]FSCU— L株のサザン解析の結果を表す図である。（a)は URA3 ORFをプロ ーブとして用いた場合、（b)は LEU2 ORFをプローブとして用いた場合、（c)は pB R322ZHindIIIをプローブとして用いた場合の結果を表す。レーン M : YRpGL10、 レーン 1 :FSC27株、レーン 2 :FSCU—L18株、レーン 3 :FSCU—L20株、レーン 4 ： FSCU—L21株。
[図 5]FSCU— L株のフラスコ発酵試験における、二酸化炭素発生量を表すグラフで ある。
[図 6]FSCU— L18株を用いた繰り返し回分発酵における、二酸化炭素発生量を表 すグラフである。
[図 7]FSC27株を用いた繰り返し回分発酵における、二酸化炭素発生量を表すダラ フである。
[図 8]FSCU— L18株及び FSC27株を用いた繰り返し回分発酵における、発酵所要 時間を表すグラフである。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 以下、本発明について詳細に説明する。
[0012] まず、本発明のゥラシル非要求性の凝集性アルコール発酵酵母の生産方法につ V、て説明する。本発明のゥラシル非要求性の凝集性アルコール発酵酵母の生産方 法は、サッカロマイセス 'セレピシェ FSC27株の染色体上に 2つ存在する LEU2座 位の一方のみに、サッカロミセス ·セレピシェ由来の URA3遺伝子を導入する工程を 備えている。
[0013] FSC27株は、凝集性遺伝子 FLO 1遺伝子の導入に伴い URA3遺伝子が破壊さ れており、ゥラシル要求性である。したがって、 FSC27株の染色体上に 2つ存在する LEU2座位の一方のみに、サッカロミセス'セレピシェ由来の URA3遺伝子を導入す ることにより、 FSC27株のゥラシル非要求性の形質転換体が得られる。ここで、導入 する URA3遺伝子はサッカロミセス ·セレピシェ由来であるため、この糸且換えはセルフ クロー-ングとなる。したがって、組換え DNA実験指針等の規制の対象外となり、既 存の設備を利用したアルコール生産に得られた形質転換体を利用できるなど、実用 に適して ヽる。
[0014] サッカロミセス 'セレビシェ由来の URA3遺伝子は、染色体から単離して調製する 力 又は既にプラスミド上に単離されたものを利用することもできる。力かるプラスミドと しては、例えば、 YIp5などが利用可能である。また、ダブルフュージョン PCRを用い て、全長 URA3遺伝子を含む LEU2破壊用 DNA断片を調製することが可能である（ ダブルフュージョン PCRの詳細については、実施例を参照）。次に、 URA3遺伝子を 酢酸リチウム法などの公知の方法で FSC27株に導入する。
[0015] そして、得られた形質転換体を、ゥラシルを含まな!/ヽ培地で培養して形質転換体を 選択する工程を経ることにより、 LEU2座位の一方のみに URA3遺伝子を導入した 形質転換体のみを得ることができる。
[0016] このようにして得られた LEU2座位の一方のみに URA3遺伝子が導入された形質 転換体に対して、実施例に記載したアルコール発酵試験を行い、特にアルコール生 成能に優れた株を選び出すことが可能である。また、得られた形質転換体の凝集性 の確認も、実施例に記載した方法により行うことが可能である。
[0017] 次に、本発明のゥラシル非要求性の凝集性アルコール発酵酵母について説明する 。本発明のゥラシル非要求性の凝集性アルコール発酵酵母は、サッカロマイセス 'セ レビシェ FSC27株の染色体上に 2つ存在する LEU2座位の一方のみに、サッカロ ミセス'セレピシェ由来の URA3遺伝子が導入されている。かかる酵母は、前述の本 発明のゥラシル非要求性の凝集性アルコール発酵酵母の生産方法により生産するこ とが可能である。
[0018] 本発明のゥラシル非要求性の凝集性アルコール発酵酵母は、ゥラシルを含まない 培地中で培養した場合も FSC27株酵母よりも優れた発酵速度及びアルコール生成 量を示す。したがって、本発明のゥラシル非要求性の凝集性アルコール発酵酵母は 工業的アルコール生産に利用することが可能である。
[0019] 本発明のゥラシル非要求性の凝集性アルコール発酵酵母の中でもサッカロマイセ ス 'セレピシェ FSCU—L18株は、特にアルコール生成能が優れているため、工業 的アルコール生産への利用が適している。
実施例 [0020] 以下、実施例を挙げて本発明について更に詳しく説明する力 本発明はこれらの 実施例に限定されるものではな 、。
[0021] (実験方法）
(1)プラスミド
Yip 5及び YRpGL 10の 2種類のプラスミドを使用した。 YIp5は、一般的な酵母— 大腸菌シャトルベクターであり、サッカロマイセス 'セレピシェの URA3配列を選択マ 一力一として持つが、酵母での自律複製配列やセントロメァ配列は持たない。 YRpG L10は、一般的な酵母 大腸菌シャトルベクターである YRp7にサッカロマイセス'セ レピシェの LEU2配列及び G418薬剤耐性遺伝子配列を選択マーカーとして加えた ものである。
[0022] (2)酵母
396— 9— 6V株及び FSC27株を使用した。 396— 9 6V株は、非凝集性のアル コール発酵用酵母である。 FSC27株は、 396— 9— 6V株の染色体上の URA3座位 に凝集性遺伝子 FLO 1を導入した株であり、凝集性のアルコール発酵用酵母である (特許第 3040959号明細書を参照)。
[0023] (3)培地
酵母の培養は、 YPD培地、 SD培地（グルコース最小培地）及び糖みつ培地（16〜 24%糖濃度、発酵試験用）で行った。各培地の組成を以下に示す。 YPD培地： 10g /L バクトイーストエキス（Difco社）、 20gZL バクトペプトン（Difco社）、 lOgZL グルコース、 pH5. 5。YM培地： 3g/L バクトイーストエキス、 3g/L バクトモルト エキス（Difco社）、 3gZL バクトペプトン（Difco社）、 lOgZL グルコース、 pH4. 5。 SD培地（グルコース最小培地）： 6. 7gZL Yeast nitrogen base without amino acids (Difco社）、 20g/L グルコース、 pH5. 4。糖みつ培地：タイまたは インドネシア産糖みつを還元糖濃度 16〜24%になるように水で希釈したもの。
[0024] 糖みつ培地以外の培地は、調製後、 121°C、 15分間オートクレープ処理した。培 地の固形ィ匕は、 2%の寒天を加えてプレートを作成することにより行った。上記培地 にアミノ酸を加える場合は、適当濃度のアミノ酸溶液 (無菌）を作成し、オートクレープ 処理した上記培地が 60〜70°Cに冷えたところで、 20 gZmLの濃度になるように 添加した。
[0025] プレート培養の場合、白金耳を用いて画線して、あるいはスプレッダ一を用いて塗 抹して、 30°Cで 2〜3日間倒置培養した。液体培養の場合、中試験管に 2mLあるい はモノー試験管に 10mLの培地を入れ、滅菌した竹串あるいは爪楊枝を用いてプレ ート上の単一のコロニーを拾って植菌し、 30°Cで 1〜2日間振とう培養した。
[0026] (4)酵母の形質転換
酢酸リチウム法により酵母の形質転換を行った。より詳細には、以下の（6)に示す P CR法により増幅した PCR産物 10〜100 μ gを、酢酸リチウム法により FSC27株に導 入して形質転換した。形質転換後、酵母を SD培地で培養することにより、ゥラシル要 求性が回復した株を選択した。
[0027] なお、酢酸リチウム法は、 H. Itoら（Journal of Bacteriology, vol. 153, pp. 163—168 ( 1983))の方法に従った。詳細には、 10mLの YPD培地を入れたモノー試験管にプレ ートから 1白金耳の宿主菌体を植菌し、 30°Cで 1晚培養した。この培養液を滅菌した 遠心チューブに移し、 3000rpmで 5分間遠心して TEバッファー（10mM TRIS— HC1、 ImM EDTA、 pH7. 5)に懸濁して洗浄した。この洗浄操作を 2回繰り返し、 遠心集菌した菌体を 0. 25mLの TEバッファー及び 0. 25mLの 0. 2M 酢酸リチウ ムに懸濁し、よく撹拌後、 30°Cで 2時間振とうした。この懸濁液を 100 Lずつ滅菌し たチューブに分取し、 10 /z Lの DNA溶液をカ卩ぇ穏やかに混和し、 30°Cで 30分間静 置した。 100 μ Lの 70%ポリエチレングリコール 4000 (ナカライテスタ社）を加えてよく 撹拌し、 30°Cに 1時間静置した。 42°Cで 5分間静置し、室温に放置後、 ImLの滅菌 水を加えて撹拌し、 8000rpmで 1分間遠心した。上清を取り除き、沈殿を 100 の 滅菌水で懸濁し、選択用のプレート培地に撒いた。プレートは 30°Cで 3〜5日間培養 した。
[0028] (5)酵母の全 DNAの調製並びにサザン解析
酵母の全 DNAの調製は、 P. Philippsenら（Methods in Enzymology, vol. 194, pp. 1 69-182 (1990))の方法に従って行った。 10mLの培地を入れた L字型試験管に、 1晚 培養した菌液を 500 L植菌した。定常期になるまで 30°Cで 1晚、振とう培養した後 、培地を遠心チューブに移し、 3000rpmで 5分間遠心し、上清を捨て、沈殿を ImL の 1. 2M ソルビトール水溶液に懸濁し、エツペンドルフチューブに移した。 15000r pmで 1分間遠心し、上清を捨て、沈殿を 500 Lの 1. 2Mソルビトールー 50mM T ris— HC1溶液（pH7. 5)に懸濁した。これに 10 Lの j8—メルカプとエタノールと 50 ^u Lの Zymolyase溶液（5mgZmL Zymolyase 20T、 50mM Tris— HC1、 pH 7. 5)を加え混和し、 30°Cで 1時間静置し、プロトプラストィ匕させた。 5000rpmで 1分 間遠心して上清を捨て、 500 Lの 0. 2% SDS— 50mM EDTA溶液（pH8. 0) をカロえて混和し、 70°Cで 15分間静置した。適当量のプロティナーゼ Kをカ卩ぇ混和し 、 37°Cで 1時間放置した。 100 /z L 5M 酢酸カリウム（pH4. 8)を加え穏やかに混 合し、 30分間氷冷した。 8000rpmで 1分間遠心し、上清を別のチューブに移し、 50 0 Lの TE飽和フエノールをカ卩えてよく懸濁し、 4°C、 15000rpmで 10分間遠心し、 上層（水相）を別のチューブに移した。 500 μ Lのフエノールークロロホルムを加えて よく懸濁し、 15000rpmで 5分間遠心し、水相を別のチューブに移した。チューブの 口までイソプロパノールを加えよく懸濁し、 30分間放置後 15000rpmで 5分間遠心し 、上清を捨てた。沈殿を 70%エタノールで洗浄後、乾燥させ、 SO /z
Figure imgf000008_0001
Aを含む TEバッファー 20 μ Lに溶解した。 30分間室温に放置後、 80 μ Lの ΤΕ ノ ッファー、 100 μ L·( 5M 酢酸アンモ-ゥムをカ卩えて混和し、氷中に 30分間静置 した。 4°C、 15000rpmで 10分間遠心し、上清を別のチューブに移し lmLのェタノ ールをカ卩えてドライアイス中に 10分間置いた。 4°C、 15000rpmで 10分間遠心し、 上清を捨て、沈殿を 70%エタノールで洗浄後、乾燥させ、 20 Lの TEバッファーに 溶解した。
サザン解析は、 ECL direct nucleic acid labelling and detection system (アマシャム 社）に従って行った。ハイブリダィゼーシヨン操作及びプローブの標識は、プローブと する DNAを 100°Cで 5分間処理した後、氷中で急冷して変性させ、 DNA標識試薬 及びダルタルアルデヒドで 37°Cにて 10分間反応させ、ペルォキシダーゼで標識した 。 Gold hybridization buffer中にメンブランを置き、 42°Cで 20分間以上プレハイブリダ ィゼーシヨンを行った。これにプローブをカ卩ぇ 1晚ハイブリダィゼーシヨンを行った。メ ンブランを洗浄バッファー（0. 5 X SSC、 6M 尿素、 0. 4% SDS)中、 42。C、 20分 間で 2回洗浄した。さらに 2 X SSCで 5分間の洗浄を 2回行い、 ECL検出試薬をカロえ 混和した。プローブとハイブリッドを形成したメンブラン上の DNAは、プローブ中のぺ ルォキシダーゼと検出試薬中の過酸ィ匕水素との反応の結果、検出試薬中のルミノー ルを酸化、発光させ、これをフィルムに感光させることによりシグナルとして検出した。
[0030] サザン解析において、ブロッテイング操作は、 VacuGene XL Vaccum Blottin g System (フアルマシア社）を用いた。すなわち、電気泳動後のゲルをナイロンメン ブラン Hybond N+ (アマシャム社）の上に載せ、ブロッテイング装置にセットし、各 種溶液中、 50ミリバールで吸引ブロッテイングを行った。使用した溶液及び処理時間 は、（1)酸処理溶液: 0. 25M塩酸、 7分、（2)変性溶液： 1. 5M塩化ナトリウムを含む 0. 5M水酸化ナトリウム水溶液、 7分、（3)中和溶液： 1. 5M塩ィ匕ナトリウムを含む 1. 0Mトリス緩衝液 (pH7. 5)、 7分、（4)トランスファー溶液： 20 X SSC、 30分である。 ブロッテイング後、メンブランのアルカリ固定処理を行った。
[0031] (6) PCR法
PCRは、 GeneAmp™ PCR System 9600 (パーキンエルマ一社）を用いて行 つた。得られた PCR産物はァガロースゲル電気泳動により精製した後、形質転換等 の試験に用いた。以下に、 PCR産物ごとの詳しい PCRの条件を以下に示す。
[0032] (6- D URA3 ORF
铸型： YIp5の Pstl断片（実験室酵母由来 URA3を含む）
プライマー：
URA3P1 :ATGTCGAAAGCTACATATAAGGA (配列番号 1)
URA3P2： TTAGTTTTGCTGGCCGCATC (配列番号 2)
DNAポリメラーゼ： Expand"™ High Fidelity enzyme mix (ベーリンガーマン ノヽィム社）
反応液組成 (合計 50 L) :
10mM PCRヌクレオチドミックス（ベーリンガーマンハイム）
铸型 DNA (0. Ι μ ζ μ ^ 1 ,u L
50 プライマー URA3P1 l μ L·
50 プライマー URA3P2 l μ L·
10 X PCRバッファー 5 ;z L DNAポリメラーゼ 0. 75;zL
水 40. 25μL·
反応条件：
94°C、 2分間
I
(94。C、 15秒間→60。C、 30秒間→72。C、 90秒間） X 25サイクル
I
72°C、 7分間
(6-2)LEU2 ORF
铸型: YRpGLlOBamHI断片（実験室酵母由来 LEU2を含む） プライマー：
L20RFP1： ATGTCTGCCCCTAAGAAGATCGT (配列番号 3)
L20RFP2： AAGCAAGGATTTTCTTAACTTCT (配列番号 4)
DNAポリメラーゼ: TAKARA Ex Taq (宝酒造社） 反応液組成 (合計 50 L):
10mM PCRヌクレオチドミックス
铸型 DNA (0.
Figure imgf000010_0001
1 ,u L
50 プライマー L20RFP1 lμL·
50 プライマー L20RFP2 lμL·
10 XPCRバッファー 5;zL
DNAポリメラーゼ 0. 5;zL
水 40. 5
反応条件：
94°C、 2分間
I
(94。C、 15秒間→55。C、 30秒間→72。C、 90秒間） X 25サイクル
I
72°C、 7分間 [0034] (6— 3)396— 9 6¥株の1^：1；2
铸型： 396— 9 6V株の全 DNA
プライマー
LEU2NP1： CGCCTGACGGATATACCTTN (配列番号 5)
LEU2NP2： GCCTACCCTATGAACATATN (配列番号 6)
DNAポリメラーゼ： Expand High Fidelity enzyme mix
反応液組成 (合計 50 /zL):
10mM PCRヌクレオチドミックス
铸型 DNA (0.
Figure imgf000011_0001
1 ,u L
50 プライマー LEU2NP1 lμL·
50 プライマー LEU2NP2 lμL·
10 XPCRバッファー 5;zL
DNAポリメラーゼ 0. 75;zL
水 40. 25μL·
反応条件：
94°C、 2分間
I
(94。C、 15秒間→46。C、 30秒間→68。C、 90秒間） X 30サイクル
I
72°C、 7分間
[0035] (6— 4)URA3全長を含んだ LEU2破壊用 DNA断片
組換え DNA技術ではなぐダブルフュージョン PCR法（D. C. Ambergら、 Yeast 、 11卷、 1275— 1280頁、 1995年）により、標記 DNA断片を増幅した。 PCR用 DN Aポリメラーゼは、伸長時にエラーを生じにくい Expand™ High Fidelity enzym e mixを用いた。増幅した中間 PCR産物は必要に応じて、ァガロースゲル電気泳動 による分画及びゲルからの DNA回収を行い、フエノール'クロ口ホルム処理及びエタ ノール沈殿による精製を行った。
[0036] ダブルフュージョン PCRの概略は次の通りである（図 1を参照）。まず、ステップ 1に ぉ 、て通常の PCR反応を 3回行 、、ステップ 2にお!/、て 1回目のフュージョン PCRを 行い、ステップ 3において 2回目のフュージョン PCRを行った。ステップ 1では、 LEU2 の上流 250bp (LEU2の ORF以前の領域）と融合（フュージョン）の糊代となる URA 3上流末端 20bpとを含む DNA断片（以下、断片 Aという）、 URA3全長を含む DNA 断片（以下、断片 Bという）、融合の糊代となる URA3下流末端 20bpと LEU2下流 25 Obp (LEU2の ORF内の C末端側の領域）とを含む DNA断片（以下、断片 Cと 、う） の 3種類の DNA断片を PCRで増幅した。ステップ 2では、断片 B及び Cを混合铸型と してフュージョン PCRを行って融合断片 BCを増幅した。ステップ 3では、断片 A及び 融合断片 BCを混合铸型としてフュージョン PCRを行って融合断片 ABCを増幅した
[0037] 各ステップで使用した铸型 DNA及びプライマー（URA3に相当する配列を下線で 示す）は以下の通りである。
[0038] ステップ 1
断片 A
铸型： YRpGLlO BamHI断片
プライマー：
P1： TTTCAACTGAAAAATTGGGA (配列番号 7) アニーリング温度：50°C
断片 B
铸型： YIp5 Hindlll断片
プライマー：
P5： AGCTTTTCAATTCAATTCAT (配列番吾 9)
P6： AGCTTTTTCTTTCCAATTTT (配列番吾 10)
アニーリング温度：46°C
断片。
铸型： YRpGLlO BamHI断片
プライマー： P2： TTTCAACTGAAAAATTGGGA (配列番号 11) アニーリング温度：50°C
[0039] ステップ 2
铸型: DNA断片 B及び C
プライマー： P2及び P5
アニーリング温度：50°C
[0040] ステップ 3
铸型： DNA断片 A及び融合 DNA断片 BC
プライマー： P1及び P2
アニーリング温度：56°C
[0041] 各ステップの反応液組成は以下の通りである。
[0042] ステップ 1
反応液組成 (合計 50 L) :
10mM PCRヌクレオチドミックス
铸型 DNA (0.
Figure imgf000013_0001
1 ,u L
50 フォワードプライマー
50/zM リバースプライマー
10 X PCRバッファー 5;zL
Expand High Fidelity enzyme mix 0. 75 ^ L 水 40. 25μL·
[0043] ステップ 2及び 3
反応液組成 (合計 50 /zL) :
10mM PCRヌクレオチドミックス
铸型 DNA (各断片 0. 5μ& μ Lを等モル濃度に混合） 5μL· 50 μΜ フォワードプライマー 0. 5 L
50 Μ リバースプライマー 0. 5 L
10 X PCRバッファー 5;zL Expand™ High Fidelity enzyme mix 0. 75 ^ L
水 37. 25 μ L·
[0044] 各ステップにおいて、アニーリング温度以外の反応条件は共通であり、以下の通り である。
反応条件：
94°C、 2分間
I
(94°C、 15秒間→アニーリング温度、 30秒間→72°C、 90秒間） X 25サイクル
I
72°C、 7分間
[0045] (7)酵母の凝集性の安定性確認試験
酵母細胞を 5mLの YPD培地（2%グルコース）中でー晚振とう培養した後、 0. lm Lの培地を新しい培地に植え継ぐことを繰り返し、酵母の凝集性を調べた。凝集性の 強さは目視で評価し、 FSC27株の示す凝集性を非常に強 ヽ凝集性 (レベル 5)とし、 非凝集性 (レベル 0)までの 6段階で評価した。なお、培養は 2連で行った。
[0046] (8)試験管発酵試験
L字型試験管に 10mLの YPD培地 (糖濃度 24%)及び糖みつ培地を加え、一晩培 養した前培養液 0. 5mLを植菌し、 32°C、 80rpmにて 144時間振とう培養した。培養 終了後のエタノール濃度はガスクロマトグラフィーで測定した。
[0047] (9)フラスコ発酵試験
マイセル氏発酵管付三角フラスコ内の 24%糖みつ培地（全糖 50. 68%) 285mL に、全培養液 (YM培地、 32°Cで 24時間培養（FSC27株のみ 48時間培養））を 15 mL (酒母量 5%)接種し、 32°Cでスターラーバーによる連続撹拌培養を 6日間行った
。なお、培養は 2連で行った。
[0048] 分析項目及び分析方法は以下の通りである。
アルコール濃度：ガスクロマトグラフィー
全糖濃度:レーン法
残糖濃度:ソモギー変法 酸度: 0. IN水酸ィ匕ナトリウム水溶液による滴定
pH :pHメーターによる測定
酵母濃度：血球計数器による計測
発酵速度：ガスメーターによる二酸化炭素発生量の経時変化 (重量測定） 試留液中の不純物：ガスクロマトグラフィー
[0049] (10)繰り返し回分発酵試験
YM培地 20mLに、斜面培地から菌株を 1白金耳植菌し、 32°Cで 24時間（FSC27 株のみ 48時間）振とう培養を行い、これを前々培養した。糖液 230mL (糖濃度 16% )に前々培養液 lOmLを植菌し、 32°Cで 24時間（FSC27株のみ 48時間）振とう培養 を行い、これを前培養とした。次に、発酵容器として容量 3Lのジャーフアーメンター（ 実量 2L)を用い、糖みつ培地 (全糖: 50. 68%、第 10サイクルのみ 48. 41%)に全 培養液を植菌して、 30°C、 150rpmにて本培養を行った。
[0050] 本培養は以下の通りである。なお、第 1サイクルは 0. 05WMで 30時間、第 2〜10 サイクルは 0. 05VVMで 2時間、通気を行った。
第 1サイクル:糖液 1800mL (糖濃度 18%)に前培養液 200mLを植菌し、 48時間培 し 7こ。
第 2サイクル:酒母残量 20%とし、糖液 1600mL (糖濃度 18%)を添加し、 24時間培 し 7こ。
第 3サイクル:酒母残量 20%とし、糖液 1600mL (糖濃度 20%)を添加し、 24時間培 し 7こ。
第 4〜10サイクル:酒母残量 20%とし、糖液 1600mL (糖濃度 22%)を添加し、 24 時間培養した。
[0051] 各サイクルにおいて、以下の項目について分析を行った。
アルコール濃度:ガスクロマトグラフィー、酒精計
全糖濃度:レーン法
残糖濃度:ソモギー変法
酸度: 0. 1N水酸ィ匕ナトリウム水溶液による滴定
pH :pHメーターによる測定 総酵母数：血球計数器による計測
生菌率：メチレンブルー染色法
発酵速度：ガスメーターによる二酸化炭素発生量の経時変化 (重量測定）
[0052] (実施例 1 :FSC27株の LEU2座位への URA3の導入）
FSC27株の URA3座位以外の場所に URA3全長を含む DNA断片を導入するこ とを検討し、 LEU2を標的に選んだ。 FSC27株は倍数性であるため、 LEU2遺伝子 を複数もっと考えられる。本実施例では、複数の LEU2遺伝子のうち 1つを URA3導 入により破壊し、 FSC27株のゥラシル要求性を回復することとした。遺伝子導入後に 遺伝子変換を起こすことが予想されたが、形質転換体を SD最小培地で維持すること により防げると考えた。なお、図 2に本実施例のストラテジーを表した。
[0053] a. 396— 9 6V株及び FSC27株における複数の LEU2遺伝子の存在の確認及 び実験室酵母由来 LEU2との相同性の確認
実験室酵母の LEU2の塩基配列を基に、 LEU2 ORFを増幅するようにプライマ 一を設計した（L20RFP1及び L20RFP2)。このプライマーを用いてプラスミド YRp GLIO上の LEU2 (実験室酵母由来）を铸型として PCRを行ったところ、約 lkbの DN A断片が増幅された。この PCR産物を各種制限酵素（EcoRI、 EcoRV、 Hinfl)で消 化したところ、ほぼ目的通りの大きさの断片が得られ、この PCR産物が LEU2 ORF を含む DNA断片であることが確認された。
[0054] この PCR産物をァガロースゲル電気泳動法により精製したものをプローブとして用 V、、各種制限酵素で消化した 396— 9 6V株及び FSC27株の全 DNAに対するサ ザン解析を行った。 396— 9— 6V株の解析結果を図 3に示す（両株は同じパターン を示したため、 396— 9— 6V株の結果のみを示す）。両株において、 LEU2 ORF にハイブリダィズするシグナルが認められ、両株に LEU 2相同遺伝子が存在すること が確認された。また、両株のシグナルパターンは同一であった。実験室酵母の LEU 2 ORF内に切断部位を 1つ持つ制限酵素である EcoRI (レーン 3)及び EcoRV (レ ーン 2)で消化した場合 3〜4本のシグナルが認められ、一方、実験室酵母の LEU2
ORF内に切断部位を持たない制限酵素で消化した場合 1〜2本のシグナルが認め られた。 396— 9— 6V株及び FSC27株の LEU2が 1コピーである場合は、 EcoRI及 び EcoRVで消化した場合に 1〜2本のシグナルが出現するはずであり、 3本以上の シグナルが出現することはない。よって、 396— 9— 6V株及び FSC27株の LEU2は 2コピー以上存在すると推察された。本ストラテジーは、 FSC27株の LEU2が実験室 酵母の LEU2と相同性があり、かつ、 2コピー以上存在することを前提としている。こ の結果より、実施の可能性を確認できたため、以後の実験を行った。
[0055] b. PCRによる URA全長を含んだ LEU 2破壊用 DNA断片の増幅
ダブルフュージョン PCR法を用いて、 URA3全長を含んだ LEU2破壊用 DNA断 片を構築した。最終的な PCR産物を制限酵素 (Pstl、 Smal及び両者の混合物)で 消化したところ目標通りの切断パターンが得られ、 URA3全長を含んだ LEU2破壊 用 DNA断片の増幅が確認できた。
[0056] c FSC27株の形質転換及び得られた形質転換体の選択
bで構築した DNA断片を 0、 10、 50、 100 /z g用!ヽ、醉酸リチウム法【こより FSC27 株の形質転換を行った。 2回の実験で、合計 147株のゥラシル要求性が回復した形 質転換体 (FSCU- L株と名付けた)を取得できた。形質変換の頻度を表 1にまとめ た。
[0057] [表 1]
Figure imgf000017_0001
[0058] 得られた 147株のうち任意に選んだ 25株を SD培地で培養したところ、すべての株 で凝集性が認められた。凝集性の強さは、親株である FSC27株と同程度の、非常に 強 ヽ凝集性 (レベル 5)であった。
[0059] d.形質転換体の確認
凝集性を確認した 25の FSCU— L株のうち 3株について、 LEU2 ORFをプローブ とするサザン解析を行った。サザン解析の結果を図 4に示す。 FSC27株及び 396— 9 6V株において認められるシグナルと同じ大きさのシグナル強度が弱まり、それと 異なる大きさにシフトしたシグナルが検出された。これは、複数ある LEU2のうちの一 つに目的遺伝子が導入されたことを示している。また、 URA3 ORFをプローブとし てサザン解析を行ったところ、 FSCU—L株において、 FSC27株には認められない シグナルが検出された。すなわち、外来の URA3が導入されたことを示している。 pB R322をプローブとしてサザン解析を行ったところ、 FSCU— L株において、 FSC27 株及び 396— 9— 6V株と同様にシグナルが検出されな力つた。すなわち、これらの 株が大腸菌由来の DNAが導入されて!ヽな 、セルフクローユング系であることを示し ている。以上の結果から、 FSCU— L株において目的どおりの遺伝子の組込が生じ たこと、また、その組込がセルフクローニング系であることを確認できた。
[0060] e.形質転換体の凝集性の維持の確認
凝集性を確認した 25の FSCU—L株の中力も任意に選んだ 3株を、 SD培地及び YPD培地に培養し、植え継ぎを 20回繰り返し、継代前後の酵母の凝集性を調べた。 結果を表 2に示す。
[0061] [表 2]
Figure imgf000018_0001
[0062] V、ずれの培地で培養した場合も、 20回の継代後にお 、ても酵母の凝集性は維持 されたままであった。
[0063] (試験例 1 :FSCU— L株の発酵性能評価試験）
糖濃度 24%の YPD培地を用いて、凝集性を確認した FSCU—L株 25株について 試験管発酵試験を行い、生成アルコール濃度が高い 10株を選択した。さらに、糖濃 度 24%の糖みつ培地を用いて、これら 10株について試験管発酵試験を行って生成 アルコール濃度を測定した。各培地にぉ 、て総合的に生成アルコール濃度が高 、3 株（FSCU— L 18 , 20及び 21株）を最終的に選択した。 [0064] この 3株にっ 、て、糖みつ培地を用いたフラスコ発酵試験を行 、、詳細な発酵性能 を評価した。二酸ィ匕炭素発生量の経時変化を図 5に示し、発酵もろみの分析結果を 表 3に示し、試留液中の不純物の分析結果を表 4に示した。
[0065] [表 3]
Figure imgf000019_0001
[0066] [表 4]
Figure imgf000019_0002
単位 ： ppm (エタ ノールのみ、 vo l ¾ ) . - ： 検出限界以下
[0067] 図 5から明らかなように、 3株の FSCU— L株の発酵速度は、 396— 9 6V株とほぼ 同等であり、ゥラシル要求性に起因する FSC27株の発酵速度の低下力 FSC27株 の改良株である FSCU— L株で改善された。また、表 3から分力るように、酵母数につ いても FSCU— L株で改善された。生成エタノール濃度については、 FSCU— L株 はいずれも FSC27株及び 396— 9— 6V株を上回り、 FSCU— L18株が最も高かつ た。糖みつ中での凝集性についても、 FSCU— L株 3株全てが強い凝集性を示した 。さらに、表 4から分力るように、試留液中の不純物については、全ての株でほぼ同 様の組成であった。以上の結果から、 FSCU— L株の発酵性能は、 396— 9— 6V株 を若干上回ることが確認された。
[0068] (試験例 2 : FSCU— L株の実用化への検討）
FSCU— L18株の実用化を検討するため、ジャーフアーメンターによる繰り返し回 分発酵試験を行った (対照として FSC27株を使用）。二酸化炭素発生量を図 6及び 7に示し、発酵もろみ分析結果を表 5に示し、発酵所要時間を図 8に示す。
[0069] [表 5]
¾ ¾菌 ¾ ¾Ae0070 FSCUL18/F8マH〜I,
サイクル数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均
24h 48h
TS 18.31 18.09 20.26 21.94 21.73 21.69 22.03 21.88 21.89 22.62 21.04 pH 5.21 5.22 5.19 5.18 5.18 5.17 5.15 5.17 5.17 5.13 5.18
AV 3.93 3.84 4.39 4.72 4.63 4.88 4.96 4.79 4.79 5.57 4.65
ALC(GC) 6.97 9.82 9.53 10.83 11.67 11.39 11.43 11.53 11.12 11.29 11.78 11.04
ALC (試） 9.35 9.20 10.10 11.10 11.05 10.95 11.05 10.85 10.90 11.20 10.58
RTS 2.06 2.20 2.10 2.36 2.24 2.19 2.16 2.05 2.12 2.42 2.19
FSCU-L18 TY 1.77 1.37 2.03 2.45 3.42 3.68 3.47 3.88 3.97 4.34 4.34 3.30
LCR 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 98.90 98.30 98.30 98.80 98.30 99.26 pH 5.01 5.05 5.04 5.10 5.11 5.10 5.10 5.10 5.10 5.09 5.08
AV 7.11 7.10 7.27 7.44 7.65 7.64 8.09 8.39 8.10 9.49 7.83
SR 88.61 85.22 87.39 86.87 87.46 87.70 88.04 88.57 88.17 86.93 87.49
FR(GC) 84.36 81.62 84.83 83.89 81.25 81.81 81.53 78.82 80.11 81.40 81.96
FR (試） 80.32 78.79 79.12 79.79 78.82 78.37 78.14 76.91 77.34 77.40 78.50
TS 18.31 18.09 20.26 21.94 21.73 21.69 22.03 21.88 21.89 22.62 21.04 pH 5.21 5.22 5.19 5.18 5.18 5.17 5.15 5.17 5.17 5.13 5.18
AV 3.93 3.84 4.39 4.72 4.63 4.88 4.96 4.79 4.79 5.57 4.65
ALC(GC) 5.37 8.87 8.79 10.31 11.47 11.58 11.47 11.29 11.26 11.49 11.61 10.81
ALG (試） 8.40 8.45 9.70 10.90 11.05 11.00 11.05 10.80 10.90 11.10 10.34
RTS 3.35 3.23 2.64 2.54 2.30 2.23 2.18 2.11 2.17 2.46 2.52
FSC27 TY 1.65 1.52 1.92 2.53 3.02 3.58 3.96 4.30 4.55 4.41 4.60 3.44
LCR 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 97.70 97.60 97.60 97.20 97.30 98.74 pH 4.95 5.01 5.00 5.07 5.09 5.07 5.06 5.06 5.05 5.04 5.04
AV 7.79 7.52 8.11 8.29 7.96 8.12 8.75 8.64 8.69 10.04 8.39
SR 81.47 78.67 84.34 85.95 87.15 87.48 87.94 88.24 87.90 86.72 85.59
FR(GC) 76.20 75.28 80.76 82.45 82.60 81.60 79.84 79.81 81.53 80.23 80.03
FR (試） 72.16 72.37 75.98 78.36 78.82 78.73 78.14 76.55 77.34 76.71 76.52
TS:供給糖濃度（％), ALC(GC) :GC分析によるエタノール濃度 (vol%), ALC (試）：試留液の酒精計分析によるエタノール濃度 (vol%) RTS:残糖（％), TY:総酵母数（X10E + 8ノ mL), LCR:生菌率（％), AV:酸度， SR:糖消費率（％)
FR(GC) :GC分析値より算出した発酵歩合（％), FR (試）：酒精計分析値より算出した発酵歩合（％)
SC27株を上回っており、ゥラシル要求性が回復した効果が認められた。 FSCU-L 18株の酵母数及び生菌率は高ぐまた、凝集性も強かった (凝集フロックの大きさ：直 径 0. 5〜2mm;凝集フロックの状態：しつ力り固まり粒を形成して 、る）。
産業上の利用可能性
本発明は、優れたアルコール生成能及び発酵速度を有する、ゥラシル非要求性の 凝集性アルコール酵母を提供できる。

Claims

請求の範囲
[1] サッカロマイセス 'セレビシェ FSC27株（受託番号 FERM P— 16023)の染色 体上に 2つ存在する LEU2座位の一方のみに、サッカ πミセス'セレピシェ由来の UR A3遺伝子を導入する工程を備える、ゥラシル非要求性の凝集性アルコール発酵酵 母の生産方法。
[2] サッカロマイセス 'セレビシェ FSC27株（受託番号 FERM P— 16023)の染色 体上に 2つ存在する LEU2座位の一方のみに、サッカロミセス'セレビシェ由来の UR A3遺伝子が導入された、ゥラシル非要求性の凝集性アルコール発酵酵母。
[3] 前記凝集性アルコール発酵酵母がサッカロマイセス 'セレピシェ FSCU— L18株 (受託番号 FERM P— 20055)であることを特徴とする、請求項 2に記載の凝集性 アルコール発酵酵母。
差替え用紙（規則 26)
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