WO2015194628A1 - 脂質の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for producing lipids.
- the present invention also relates to an acyl-ACP thioesterase variant used in the method, a gene encoding the same, and a transformant into which the gene has been introduced.
- Fatty acids are one of the main constituents of lipids, and constitute lipids such as triacylglycerol produced by ester bonds with glycerin in vivo. In many animals and plants, fatty acids are also stored and used as energy sources. Fatty acids and lipids stored in animals and plants are widely used for food or industry. For example, derivatives of higher alcohols obtained by reducing higher fatty acids having about 12 to 18 carbon atoms are used as surfactants. Alkyl sulfate esters and alkylbenzene sulfonates are used as anionic surfactants. Polyoxyalkylene alkyl ethers, alkyl polyglycosides, and the like are used as nonionic surfactants.
- Alkylamine salts and mono- or dialkyl quaternary amine salts which are derivatives of the same higher alcohols, are routinely used for fiber treatment agents, hair rinse agents or disinfectants.
- Benzalkonium-type quaternary ammonium salts are routinely used as bactericides and preservatives.
- higher alcohols having about 18 carbon atoms are useful as plant growth promoters.
- fatty acids and lipids are widely used, and therefore, attempts have been made to improve the productivity of fatty acids and lipids in vivo in plants and the like. Furthermore, since the use and usefulness of fatty acids depend on the number of carbon atoms, attempts have been made to control the number of carbon atoms of fatty acids, that is, the chain length. For example, a method of accumulating fatty acids having 12 carbon atoms by introducing acyl-ACP (acyl carrier protein) thioesterase derived from bay ( Umbellularia californica (California bay)) has been proposed (Patent Document 1, Non-Patent Document 1). Yes.
- acyl-ACP acyl carrier protein
- the present invention relates to a method for producing lipid, wherein a transformant obtained by introducing a gene encoding any one of the following proteins (A) to (C) into a host is cultured to produce lipid.
- a protein comprising an amino acid sequence in which at least one of glycine at position 203 and valine at position 204 is substituted with tryptophan in the amino acid sequence at positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1.
- (B) In the amino acid sequence having 85% or more identity with the amino acid sequence at positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1, the amino acid at the position corresponding to position 203 of SEQ ID NO: 1 and the amino acid at the position corresponding to position 204 A protein comprising an amino acid sequence in which at least one is substituted with tryptophan and having acyl-ACP thioesterase activity.
- (C) A protein having the amino acid sequence of the protein (A) or (B) and having acyl-ACP thioesterase activity.
- the present invention also relates to the proteins (A) to (C).
- the present invention also relates to a gene encoding any one of the proteins (A) to (C).
- the present invention also relates to a transformant obtained by introducing the gene into a host.
- Nannochloropsis-Okyurata Nannochloropsis oculata derived acyl -ACP thioesterase (hereinafter, also referred to as "NoTE”) (SEQ ID NO: 1), Nannochloropsis-Gaditana (Nannochloropsis Gaditana) derived acyl -ACP thioesterase (Hereinafter also referred to as “NgTE”) amino acid sequence (SEQ ID NO: 3) and amino acid sequence (sequence also referred to as “NgrTE”) of acyl-ACP thioesterase derived from Nannochloropsis granulata (hereinafter also referred to as “NgrTE”) It is the figure which compared number 49).
- the present invention provides an acyl-ACP thioesterase variant in which the amino acid sequence of a wild-type acyl-ACP thioesterase derived from an algae belonging to the genus Nannochloropsis is modified, and a method for producing a lipid using the same. .
- the present invention also provides a gene encoding the acyl-ACP thioesterase variant.
- the present invention also provides a transformant in which the gene is introduced and the fatty acid composition of the produced lipid is changed.
- the present inventors have studied acyl-ACP thioesterases derived from algae belonging to the genus Nannochloropsis, obtained wild-type acyl-ACP thioesterases derived from Nannochloropsis oculata, and introduced mutations into this amino acid sequence Thus, a plurality of acyl-ACP thioesterase variants were obtained. As a result of transformation using these, in some of the transformants, a specific number of carbon atoms in the total fatty acid component in the lipid was compared with the transformant into which wild-type acyl-ACP thioesterase was introduced. It has been found that the fatty acid content of is significantly improved. The present invention has been completed based on this finding.
- the transformant of the present invention is superior in the ability to produce a fatty acid having a specific carbon number, compared to a transformant into which a wild-type acyl-ACP thioesterase derived from an algae belonging to the genus Nannochloropsis has been introduced.
- the method for producing a lipid of the present invention using the transformant is particularly excellent in the productivity of a fatty acid having a specific carbon number and a lipid containing these as a constituent component.
- the acyl-ACP thioesterase variant of the present invention, a gene encoding the same, a transformant, and a method for producing a lipid can be suitably used for industrial production of fatty acids and lipids having a specific carbon number.
- the “lipid” in the present specification includes simple lipids, complex lipids and derived lipids. Specifically, fatty acids, fatty alcohols, hydrocarbons (alkanes, etc.), neutral lipids (triacylglycerols, etc.) ), Wax, ceramide, phospholipid, glycolipid, sulfolipid and the like.
- “Cx: y” in the notation of fatty acids and acyl groups constituting the fatty acids represents a fatty acid or acyl group having x carbon atoms and y double bonds.
- “Cx fatty acid” and “Cx acyl” represent a fatty acid or acyl group having x carbon atoms, respectively.
- acyl-ACP thioesterase is also simply referred to as “TE”
- a gene encoding TE is also referred to as “acyl-ACP thioesterase gene” or “TE gene”.
- acyl-ACP thioesterase variant of the present invention the gene encoding the acyl-ACP thioesterase variant, a transformant using the gene, and a method for producing lipids will be described in order.
- Acyl-ACP thioesterase variant The protein of the present invention (hereinafter also referred to as “acyl-ACP thioesterase variant” or “TE variant”) has a partially modified amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1
- a protein having ACP thioesterase activity hereinafter also referred to as “TE activity”
- TE activity A protein having ACP thioesterase activity
- Acyl-ACP thioesterase is an enzyme involved in the biosynthesis system of fatty acids and derivatives thereof (such as triacylglycerol (triglyceride)).
- the enzyme contains acyl-ACP (an acyl group that is a fatty acid residue), which is an intermediate in the process of fatty acid biosynthesis, in plastids such as chloroplasts in plants and algae, and in the cytoplasm in bacteria, fungi, and animals. Hydrolysis of the thioester bond of a complex comprising an acyl carrier protein) produces free fatty acids.
- the fatty acid synthesis on the ACP is completed by the action of TE, and the cut fatty acid is used for synthesis of triacylglycerol and the like.
- TE has a plurality of TEs having different reaction specificities depending on the number of carbon atoms and the number of unsaturated bonds of the acyl group (fatty acid residue) constituting the substrate acyl-ACP. . Therefore, TE is considered to be an important factor that determines the fatty acid composition in vivo.
- acyl-ACP thioesterase activity refers to the activity of hydrolyzing the thioester bond of acyl-ACP.
- TE variant of the present invention include the following proteins (A) to (C).
- a protein comprising an amino acid sequence in which at least one of glycine at position 203 and valine at position 204 is substituted with tryptophan in the amino acid sequence at positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1.
- B In the amino acid sequence having 85% or more identity with the amino acid sequence at positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1, the amino acid at the position corresponding to position 203 of SEQ ID NO: 1 and the amino acid at the position corresponding to position 204 A protein comprising an amino acid sequence in which at least one is substituted with tryptophan and having TE activity.
- C A protein having the amino acid sequence of the protein (A) or (B) and having TE activity.
- SEQ ID NO: 1 is an amino acid sequence of TE (NoTE) derived from Nannochloropsis oculata NIES2145, which is an algae belonging to the genus Nannochloropsis.
- NoTE TE
- the present inventors have found that the region at positions 128 to 287 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is important for functioning as TE and is sufficient for exhibiting TE activity. That is, the protein consisting of the amino acid sequence at positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1 has TE activity.
- the protein (A) has a region sufficient for this TE activity and functions as TE.
- the amino acid sequence of the protein (A) is based on the amino acid sequence at positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1, which is a sufficient region for TE activity, and an amino acid at a specific position in the sequence is further substituted.
- SEQ ID NO: 1 an amino acid at a position described later in SEQ ID NO: 1 is substituted
- at least one selected from the group consisting of acyl-ACP having a specific carbon number, particularly C8 acyl-ACP, C10 acyl-ACP, and C12 acyl-ACP The specificity of the species for acyl-ACP is improved.
- the TE variant of the present invention comprises acyl-ACP having a specific carbon number as a substrate (specifically, C8 acyl-ACP, C10 acyl-ACP, and C12 acyl-ACP) as a substrate compared to wild-type TE.
- the activity of hydrolyzing at least one acyl-ACP selected from the group is improved.
- the amino acid at position 203 is glycine and the amino acid at position 204 is valine.
- glycine at position 203 in SEQ ID NO: 1 is substituted with tryptophan, and valine at position 204 is substituted with tryptophan or phenylalanine.
- Glycine at position 203 and valine at position 204 in SEQ ID NO: 1 More preferably, each is substituted with tryptophan.
- a TE variant having a specific amino acid substitution may be abbreviated as follows.
- NoTE (G203W) a TE variant derived from Nannochloropsis oculata in which glycine (Gly; G) at position 203 of SEQ ID NO: 1 was replaced with tryptophan (Trp; W).
- TE variant derived from Chloropsis oculata a TE variant derived from Nannochloropsis oculata in which glycine (Gly; G) at position 203 of SEQ ID NO: 1 was replaced with tryptophan (Trp; W).
- the protein (A) may have amino acid substitutions at positions other than positions 203 and 204 of SEQ ID NO: 1.
- the protein (A) is substituted with at least one amino acid selected from the group consisting of the following (Ca-1) to (Cg-1) It is preferable to further have.
- (Ca-1) Replacing leucine (Leu; L) at position 143 of SEQ ID NO: 1 with proline (Pro; P).
- (Cb-1) Replacing histidine (His; H) at position 146 of SEQ ID NO: 1 with asparagine (Asn; N) or serine (Ser; S).
- Cc-1) Replacing glycine (Gly; G) at position 160 of SEQ ID NO: 1 with alanine (Ala; A).
- Cd-1) Methionine (Met; M) at position 202 of SEQ ID NO: 1 is substituted with phenylalanine (Phe; F), histidine (His; H), leucine (Leu; L), glutamine (Gln; Q), or valine ( Replaced with Val; V).
- Ce-1) Replacing glycine (Gly; G) at position 212 of SEQ ID NO: 1 with proline (Pro; P).
- the glycine at position 203 and the valine at position 204 in SEQ ID NO: 1 are each substituted with tryptophan, and one or two selected from the group consisting of the above (Ca-1) to (Cg-1) More preferably, it has two amino acid substitutions.
- the protein (A) has one or two amino acid substitutions selected from the group consisting of (Ca-1) to (Cg-1), wherein valine at position 204 of SEQ ID NO: 1 is substituted with tryptophan. More preferably.
- the protein (B) is based on an amino acid sequence having 85% or more identity with the amino acid sequence at positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1, and has TE activity.
- an amino acid sequence encoding an enzyme protein does not necessarily indicate enzyme activity unless the sequence of the entire region is conserved, and there are regions that do not affect enzyme activity even if the amino acid sequence changes. It is known to exist. In such a region that is not essential for enzyme activity, the original activity of the enzyme can be maintained even if a mutation such as amino acid deletion, substitution, insertion or addition is introduced.
- a protein that retains TE activity and is partially mutated in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 can also be used.
- the identity of an amino acid sequence and a base sequence is calculated by the Lipman-Pearson method (Science, 1985, vol. 227, p. 1435-1441). Specifically, it is calculated by performing analysis with a unit size to compare (ktup) of 2 using a homology search program of genetic information software Genetyx-Win (software development).
- the amino acid sequence of the protein (B) is the same as the amino acid substitution in the protein (A) in the amino acid sequence having 85% or more identity with the amino acid sequence at positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1.
- Has a substitution That is, the amino acid sequence of the protein (B) has an amino acid substitution in which at least one of the amino acid at the position corresponding to position 203 of SEQ ID NO: 1 and the amino acid at the position corresponding to position 204 is substituted with tryptophan.
- the amino acid sequence of the protein (B) is substituted with tryptophan at the position corresponding to position 203 of SEQ ID NO: 1, and the amino acid at the position corresponding to position 204 is tryptophan or phenylalanine.
- the amino acid at the position corresponding to position 203 and the amino acid at the position corresponding to position 204 of SEQ ID NO: 1 are each replaced with tryptophan.
- the protein (B) may have an amino acid substitution at a position other than the positions corresponding to positions 203 and 204 of SEQ ID NO: 1.
- the protein (B) preferably further has at least one amino acid substitution selected from the group consisting of the following (Ca-2) to (Cg-2).
- Ca-2) The amino acid at the position corresponding to position 143 of SEQ ID NO: 1 was replaced with proline.
- Cb-2 The amino acid at the position corresponding to position 146 of SEQ ID NO: 1 was substituted with asparagine or serine.
- Cc-2) The amino acid at the position corresponding to position 160 of SEQ ID NO: 1 was substituted with alanine.
- the protein (B) is one selected from the group consisting of (Ca-2) to (Cg-2) in which amino acids at positions corresponding to positions 203 and 204 of SEQ ID NO: 1 are substituted with tryptophan, respectively. Or it is more preferred to have two amino acid substitutions.
- the protein (B) has one or two amino acids selected from the group consisting of (Ca-2) to (Cg-2), wherein the amino acid at the position corresponding to position 204 of SEQ ID NO: 1 is substituted with tryptophan. More preferably, it has two amino acid substitutions.
- the “corresponding position” or “corresponding region” in an amino acid sequence or base sequence is the largest in the conserved amino acid residues present in each amino acid sequence by comparing the target amino acid sequence with the reference sequence. It can be determined by aligning the sequences so as to confer homology.
- the alignment can be performed using known algorithms, the procedures of which are known to those skilled in the art. For example, the alignment can be performed manually based on the above-mentioned Lipman-Pearson method or the like, or the Clustal W multiple alignment program (Thompson, JD et al, Nucleic Acids Res., 1994, vol. 22, p. 4673-4680) with default settings.
- Clustal W is, for example, the European Bioinformatics Institute (EBI, [www.ebi.ac.uk/index.html]) and the Japan DNA Data Bank (DDBJ, [DDBJ, [ It can be used on the website of www.ddbj.nig.ac.jp/Welcome-j.html]).
- EBI European Bioinformatics Institute
- DDBJ Japan DNA Data Bank
- SEQ ID NO: 3 is TE (NgTE) derived from Nannochloropsis gadytana CCMP526 strain.
- SEQ ID NO: 49 is TE derived from Nannochloropsis granulata strain NIES2588 (NgrTE).
- a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NOs: 1, 3, 49 or a partial sequence thereof is called “wild type TE”, and a protein consisting of an amino acid sequence in which the amino acid sequence of wild type TE is partially mutated is referred to as “TE modification”.
- the body A protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NOs: 1, 3, 49 or a partial sequence thereof is called “wild type TE”, and a protein consisting of an amino acid sequence in which the amino acid sequence of wild type TE is partially mutated is referred to as “TE modification”.
- the amino acid sequence of positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1, the amino acid sequence of positions 115 to 274 of SEQ ID NO: 3, and the amino acid sequence of positions 126 to 285 of SEQ ID NO: 49 are higher than each other. Have identity. The identity between the amino acid sequence of positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1 and the amino acid sequence of positions 115 to 274 of SEQ ID NO: 3 is about 91%. Further, the identity between the amino acid sequence of positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1 and the amino acid sequence of positions 126 to 285 of SEQ ID NO: 49 is about 98%.
- the region of positions 115 to 274 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 and the region of positions 126 to 285 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 49 are also important for functioning as TE, and have TE activity.
- the inventors have confirmed that this is a sufficient area to show. Therefore, a protein consisting of the amino acid sequence of positions 115 to 274 of SEQ ID NO: 3 and a protein consisting of the amino acid sequence of positions 126 to 285 of SEQ ID NO: 49 also have TE activity.
- the protein (B) is preferably the following protein (Ba) or (Bb).
- Ba A protein having an amino acid sequence in which at least one of glycine at position 190 and valine at position 191 in SEQ ID NO: 3 is substituted with tryptophan in the amino acid sequence at positions 115 to 274 of SEQ ID NO: 3, and has TE activity .
- Bb a protein having an amino acid sequence in which at least one of glycine at position 201 and valine at position 202 of SEQ ID NO: 49 is substituted with tryptophan in the amino acid sequence at positions 126 to 285 of SEQ ID NO: 49, and having TE activity .
- glycine at position 203 valine at position 204, leucine at position 143, histidine at position 146, glycine at position 160, methionine at position 202, glycine at position 212, asparagine at position 213, proline at position 281 of SEQ ID NO: 1.
- Glycine at position 201 of SEQ ID NO: 49 valine at position 202, leucine at position 141, histidine at position 144, glycine at position 158, methionine at position 200, glycine at position 210, asparagine at position 211, and position 279 at position 279.
- proline also in the amino acid sequences of the proteins (Ba) and (Bb), these amino acids are preferably substituted in the same manner as the protein (A).
- the protein (Ba), like the protein (A), has improved specificity for acyl-ACP having a specific carbon number.
- the amino acid sequence of the protein (Ba) has about 90% identity with the amino acid sequence of the protein (A). Therefore, in the protein (B), the identity with respect to the amino acid sequence at positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1 is preferably 86% or more, more preferably 88% or more, and 90% or more. More preferably.
- the amino acid sequence having 85% or more identity with the amino acid sequence at positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1 is the amino acid sequence at positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 1 or several (preferably 1 to 8, more preferably 1 to 5, more preferably 1 to 5) of amino acid sequence from position 115 to position 274 of SEQ ID No. 3, or amino acid sequence from position 126 to position 285 of SEQ ID NO: 49
- An amino acid sequence in which 4 amino acids, more preferably 1 to 3, and even more preferably 1 to 2 amino acids are deleted, substituted, inserted, or added is also preferable.
- Examples of a method for introducing mutation such as deletion, substitution, insertion, addition, etc. into the amino acid sequence include a method of introducing mutation into the base sequence encoding the amino acid sequence. A method for introducing a mutation into the base sequence will be described later.
- the protein (C) contains the amino acid sequence of the protein (A) or (B) as part of its amino acid sequence and exhibits TE activity.
- the amino acid sequences constituting the protein (C) include, for example, any amino acid sequence other than the 128th to 287th positions of SEQ ID NO: 1, 3 or any amino acid sequence other than positions 115 to 274, any amino acid sequence other than positions 126 to 285 of SEQ ID NO: 49, or one or several of these sequences (preferably 1 to 20 and more preferably 1 to 15 or less, more preferably 1 to 10 or less, still more preferably 1 to 5 or less, and still more preferably 1 to 3 or less.
- Mutations include amino acid deletions, substitutions, insertions or additions. These sequences are preferably added to the N-terminal side of the amino acid sequence of the protein (A) or (B).
- the protein (C) is also preferably a protein comprising an amino acid sequence in which a signal peptide involved in protein transport or secretion is added to the amino acid sequence of the protein (A) or (B). Examples of signal peptide addition include addition of a chloroplast translocation signal peptide to the N-terminus.
- the protein (C) is preferably the amino acid sequence of positions 1 to 127 of SEQ ID NO: 1, the amino acid sequence of positions 49 to 127 of SEQ ID NO: 1, on the N-terminal side of the amino acid sequence of the protein (A), The amino acid sequence of positions 58 to 127 of No. 1, the amino acid sequence of positions 78 to 127 of SEQ ID No. 1, the amino acid sequence of positions 87 to 127 of SEQ ID No. 1, and the amino acid sequence of positions 88 to 127 of SEQ ID No.
- amino acid sequence of positions 98 to 127 of SEQ ID NO: 1, amino acid sequence of positions 108 to 127 of SEQ ID NO: 1, amino acid sequence of positions 118 to 127 of SEQ ID NO: 1, or one or several of these sequences Preferably 1 or more and 20 or less, more preferably 1 or more and 15 or less, more preferably 1 or more and 10 or less, still more preferably 1 or more and 5 or less, and even more preferably Is properly amino acid mutation (deletion of amino acids of one or more 3 or less), substitution, insertion or addition) the amino acid sequence has been introduced, a protein consists added in the amino acid sequence.
- amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or positions 49 to 287, 58 to 287, 78 to 287, 87 to 287, 88 to 287, 88 to 287, 98 to 287 of SEQ ID NO: 1, It has been confirmed by the present inventors that a protein comprising an amino acid sequence at positions 108 to 287, or positions 118 to 287 has TE activity.
- the protein (C) is preferably the amino acid sequence of positions 36 to 114 of SEQ ID NO: 3 and the amino acid sequence of positions 45 to 114 of SEQ ID NO: 3 on the N-terminal side of the amino acid sequence of the protein (Ba).
- positions 36 to 274, positions 45 to 274, positions 55 to 274, positions 65 to 274, positions 75 to 274, positions 85 to 274, positions 95 to 274, or 105 It has been confirmed by the present inventors that a protein consisting of the amino acid sequence at positions 274 to 274 has TE activity.
- the protein (C) is preferably the amino acid sequence of positions 1 to 125 of SEQ ID NO: 49 and the amino acid sequence of positions 35 to 125 of SEQ ID NO: 49 on the N-terminal side of the amino acid sequence of the protein (Bb). , Amino acid sequence of positions 55 to 125 of SEQ ID NO: 49, amino acid sequence of positions 85 to 125 of SEQ ID NO: 49, or one or several of these sequences (preferably 1 or more and 20 or less, more preferably 1 Amino acid mutation (amino acid deletion, substitution, insertion) of 15 or more, 15 or less, more preferably 1 or more and 10 or less, more preferably 1 or more and 5 or less, and even more preferably 1 or more and 3 or less.
- the protein (C) is preferably tryptophan in which at least one of the amino acid at the position corresponding to position 203 and the amino acid at the position corresponding to position 204 of SEQ ID NO: 1 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, 3 or 49 It is a protein having an amino acid sequence substituted with and having TE activity. Furthermore, the protein (C) has the amino acid substitution described above in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, 3 or 49, and positions 1 to 127 of SEQ ID NO: 1, positions 1 to 114 of SEQ ID NO: 3, or a sequence It may be a protein consisting of an amino acid sequence deleted at the N-terminal side at any position from positions 1-125 of number 49.
- the TE variant of the present invention has TE activity, for example, by introducing a fusion gene in which a TE gene is linked downstream of a promoter that functions in a host cell such as Escherichia coli into a host cell deficient in the fatty acid degradation system. It is possible to confirm by culturing under the condition that the TE gene is expressed and analyzing the change in the fatty acid composition in the host cell or the culture solution using a method such as gas chromatography analysis. In this case, by comparing the ratio of the fatty acid having a specific carbon number in the total amount of fatty acids with the system in which wild-type TE is expressed, the change in specificity for acyl-ACP having a specific carbon number in the TE variant can be achieved.
- a TE variant can be obtained by using a TE gene obtained by cloning from Nannochloropsis oculata by a genetic recombination technique.
- Nannochloropsis oculata are The culture collection of algae at University of Texas at Austin (UTEX), National Institute for Environmental Studies (NIES), National Center for Marine Algae and They can be obtained from Microbiota (NCMA: formerly CCMP), Culture Collection of Algae and Protozoa (CCAP), Australian National Algae Culture Collection (CSIRO), and the like.
- the gene of the present invention is a gene encoding any one of the proteins (A) to (C).
- An example of a gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is a gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2.
- the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 is a base sequence of a gene encoding wild type TE derived from Nannochloropsis oculata strain NIES2145.
- the base sequence from position 382 to position 864 of SEQ ID NO: 2 encodes the amino acid sequence from position 128 to position 287 of SEQ ID NO: 1.
- An example of a gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 is a gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 4.
- the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 is a base sequence of a gene encoding wild-type TE derived from Nannochloropsis gadytana CCMP526 strain.
- the base sequence from position 343 to position 825 of SEQ ID NO: 4 encodes the amino acid sequence from position 115 to position 274 of SEQ ID NO: 3.
- the base sequence from position 343 to position 825 of SEQ ID NO: 4 has about 76% identity with the base sequence from position 382 to position 864 of SEQ ID NO: 2.
- An example of a gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 49 is a gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 50.
- the base sequence shown in SEQ ID NO: 50 is a base sequence of a gene encoding wild type TE derived from Nannochloropsis granulata NIES2588 strain.
- the base sequence from position 376 to position 858 of SEQ ID NO: 50 encodes the amino acid sequence from position 126 to position 285 of SEQ ID NO: 49.
- the base sequence from positions 376 to 858 of SEQ ID NO: 50 has about 93% identity with the base sequence from positions 382 to 864 of SEQ ID NO: 2.
- any one of the proteins (A) to (C) include a gene consisting of any one of the following DNAs (A1) to (C1).
- the present invention is not limited to these.
- (A1) DNA comprising a nucleotide sequence in which at least one of the nucleotides from positions 607 to 609 and nucleotides from positions 610 to 612 in the nucleotide sequence from position 382 to position 864 of SEQ ID NO: 2 is substituted with a base encoding tryptophan .
- (B1) In the base sequence having 70% or more identity with the base sequence at positions 382 to 864 of SEQ ID NO: 2, the base at positions corresponding to positions 607 to 609 of SEQ ID NO: 2 and positions 610 to 612 DNA consisting of a base sequence in which at least one of the corresponding bases is substituted with a base encoding tryptophan, and encoding a protein having TE activity.
- (C1) DNA encoding a protein having the base sequence of DNA (A1) or (B1) and having TE activity.
- the gene consisting of the DNA (A1) is a gene encoding the protein (A).
- the base sequence of the gene consisting of the DNA (A1) is a base in which nucleotides 607 to 609 in SEQ ID NO: 2 are substituted with bases encoding tryptophan, and bases in positions 610 to 612 encode tryptophan. Alternatively, it is preferably substituted with a base encoding phenylalanine, more preferably the bases at positions 607 to 609 and bases at positions 610 to 612 of SEQ ID NO: 2 are each replaced with a base encoding tryptophan. .
- the base sequence of the gene consisting of the DNA (A1) may have base substitutions at positions other than the bases at positions 607 to 609 and positions 610 to 612 in SEQ ID NO: 2.
- the DNA (A1) preferably further has at least one base substitution selected from the group consisting of the following (C1a-1) to (C1g-1).
- C1a-1) The bases at positions 427 to 429 in SEQ ID NO: 2 were replaced with bases encoding proline.
- C1b-1) The bases at positions 436 to 438 of SEQ ID NO: 2 were replaced with bases encoding asparagine or serine.
- C1c-1) The bases at positions 478 to 480 in SEQ ID NO: 2 were replaced with bases encoding alanine.
- C1d-1 The base at positions 604 to 606 of SEQ ID NO: 2 is substituted with a base encoding phenylalanine, histidine, leucine, glutamine, or valine.
- C1e-1) The bases at positions 634 to 636 of SEQ ID NO: 2 were replaced with bases encoding proline.
- C1f-1) The base at positions 637 to 639 in SEQ ID NO: 2 was replaced with a base encoding tyrosine.
- C1g-1) The base at positions 841 to 843 of SEQ ID NO: 2 was replaced with a base encoding glutamine.
- the bases at positions 607 to 609 and bases at positions 610 to 612 of SEQ ID NO: 2 are substituted with bases encoding tryptophan, respectively, and (C1a-1) More preferably, it has one or two base substitutions selected from the group consisting of: (C1g-1).
- the bases at positions 610 to 612 of SEQ ID NO: 2 are substituted with bases encoding tryptophan, and from (C1a-1) to (C1g-1) More preferably, it has one or two base substitutions selected from the group consisting of:
- the gene consisting of the DNA (B1) is a gene having a base substitution corresponding to the amino acid substitution of the protein (B).
- bases at positions corresponding to positions 607 to 609 of SEQ ID NO: 2 are substituted with bases encoding tryptophan, and bases at positions corresponding to positions 610 to 612 are present. It is preferably substituted with a base encoding tryptophan or phenylalanine, and the bases at positions corresponding to positions 607 to 609 and the positions corresponding to positions 610 to 612 of SEQ ID NO: 2 are bases encoding tryptophan, respectively. More preferably, it is substituted.
- the base sequence of the gene comprising DNA (B1) has base substitutions at positions other than the bases corresponding to positions 607 to 609 and positions corresponding to positions 610 to 612 of SEQ ID NO: 2. May be.
- the DNA (B1) preferably further has at least one base substitution selected from the group consisting of the following (C1a-2) to (C1g-2).
- C1a-2) The bases at positions corresponding to positions 427 to 429 in SEQ ID NO: 2 were replaced with bases encoding proline.
- C1b-2) The bases at positions corresponding to positions 436 to 438 of SEQ ID NO: 2 were substituted with bases encoding asparagine or serine.
- C1c-2 The base at the position corresponding to positions 478 to 480 of SEQ ID NO: 2 was substituted with a base encoding alanine.
- C1d-2) The base at the position corresponding to positions 604 to 606 of SEQ ID NO: 2 is substituted with a base encoding phenylalanine, histidine, leucine, glutamine, or valine.
- C1e-2) The bases at positions corresponding to positions 634 to 636 of SEQ ID NO: 2 were replaced with bases encoding proline.
- C1f-2) The base at the position corresponding to positions 637 to 639 in SEQ ID NO: 2 was replaced with a base encoding tyrosine.
- C1g-2) The bases at positions corresponding to positions 841 to 843 of SEQ ID NO: 2 were replaced with bases encoding glutamine.
- the positions corresponding to the bases at positions 607 to 609 and bases at positions 610 to 612 in SEQ ID NO: 2 are substituted with bases encoding tryptophan, respectively, More preferably, it has one or two base substitutions selected from the group consisting of C1a-2) to (C1g-2).
- bases corresponding to positions 610 to 612 of SEQ ID NO: 2 are substituted with bases encoding tryptophan, and (C1a-2) to (C1g More preferably, it has one or two base substitutions selected from the group consisting of -2.
- the gene consisting of DNA (B1) is preferably the following gene consisting of DNA (B1a) or (B1b).
- (B1a) consisting of a nucleotide sequence in which at least one of the nucleotides at positions 568 to 570 and nucleotides at positions 571 to 573 in the nucleotide sequence of positions 343 to 825 of SEQ ID NO: 4 is substituted with a base encoding tryptophan; And a DNA encoding a protein having TE activity.
- Bases 634 to 636, bases 637 to 639, bases 841 to 843 are respectively bases 601 to 603, bases 604 to 606 of SEQ ID NO: 50, Bases at positions 421 to 423, bases at positions 430 to 432, bases at positions 472 to 474, bases at positions 598 to 600, bases at positions 628 to 630, bases at positions 631 to 633, positions 835 Corresponds to the base at position ⁇ 837. Also in the base sequences of the DNAs (B1a) and (B1b), these bases are preferably substituted in the same manner as the base sequence of the DNA (A1).
- the identity of SEQ ID NO: 2 with respect to the nucleotide sequence from position 382 to position 864 is preferably 72% or more, more preferably 74% or more, and even more preferably 76% or more.
- the base sequence having 70% or more identity with the base sequence of positions 382 to 864 of SEQ ID NO: 2 is the base sequence of positions 382 to 864 of SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 1 or several (preferably 1 to 20, more preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10) in the nucleotide sequence of positions 343 to 825 of SEQ ID NO: 50 or the nucleotide sequence of positions 376 to 858 of SEQ ID NO: 50 (Preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3) of base sequences in which a base is deleted, substituted, inserted or added is also preferred.
- methods for introducing mutations such as deletion, substitution, insertion and addition into the base sequence include site-specific mutagenesis.
- Specific methods for introducing site-specific mutations include a method using Splicing overlap extension (SOE) PCR, ODA method, Kunkel method and the like. Also, commercially available kits such as Site-Directed Mutagenesis System Mutan-SuperExpress Km Kit (Takara Bio), Transformer TM Site-Directed Mutagenesis Kit (Clonetech), KOD-Plus-Mutagenesis Kit (Toyobo) may be used. it can. Moreover, after giving a random gene mutation, the target gene can also be obtained by performing enzyme activity evaluation and gene analysis by an appropriate method.
- the DNA (C1) includes the base sequence of the DNA (A1) or (B1) as part of its base sequence.
- Examples of the base sequence other than the base sequence of the DNA (A1) or (B1) in the base sequence of the DNA (C1) include, for example, any base sequence other than the positions 382 to 864 of SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 Any base sequence other than positions 343 to 825, any base sequence other than positions 376 to 858 of SEQ ID NO: 50, or one or several of these sequences (preferably 1 to 20 and more preferably 1 to 15 or less, more preferably 1 to 10 or less, still more preferably 1 to 5 or less, and still more preferably 1 to 3 or less). Mutations include base deletions, substitutions, insertions or additions.
- sequences are preferably added to the 5 ′ end side of the base sequence of the DNA (A1) or (B1).
- a base sequence encoding a signal peptide involved in protein transport and secretion is also preferred. Examples of the signal peptide include those described for the protein (C).
- the base sequence encoding the signal peptide is preferably added to the 5 ′ end side of the base sequence of the DNA (A1) or (B1).
- the base sequence of the DNA (C1) is preferably the base sequence of positions 1 to 381 of SEQ ID NO: 2 and the positions of positions 145 to 381 of SEQ ID NO: 2 on the 5 ′ end side of the base sequence of the DNA (A1).
- Base sequence base sequence from position 172 to 381 of SEQ ID NO: 2, base sequence from position 232 to 381 of SEQ ID NO: 2, base sequence from position 259 to 381 of SEQ ID NO: 2, position 262 to 381 of SEQ ID NO: 2
- Base sequence from position 292 to position 381 of SEQ ID NO: 2 base sequence from position 322 to position 381 of SEQ ID NO: 2, base sequence from position 352 to position 381 of SEQ ID NO: 2, or 1 to these sequences
- several preferably 1 or more and 20 or less, more preferably 1 or more and 15 or less, more preferably 1 or more and 10 or less, still more preferably 1 or more and 5 or less, and even more preferably 1 3 or more Base mutation (base deletion in), substitution, insertion or
- the base sequence of the DNA (C1) is preferably the base sequence of positions 106 to 342 of SEQ ID NO: 4 and the positions 133 to 342 of SEQ ID NO: 4 on the 5 ′ end side of the base sequence of the DNA (B1a).
- nucleotide sequence insertion or addition are introduced, a nucleotide sequence that is added.
- SEQ ID NO: 4 positions 106 to 825, positions 133 to 825, positions 163 to 825, positions 193 to 825, positions 223 to 825, positions 253 to 825, positions 283 to 825, or 313
- the present inventors have confirmed that the protein encoded by the nucleotide sequence from position 825 to position 825 has TE activity.
- the base sequence of the DNA (C1) is preferably a base sequence of positions 1 to 375 of SEQ ID NO: 50 and positions 103 to 375 of SEQ ID NO: 50 on the 5 ′ end side of the base sequence of the DNA (B1b).
- Base sequence from position 163 to position 375 of SEQ ID NO: 50, base sequence from position 253 to position 375 of SEQ ID NO: 50, or one or several of these sequences (preferably 1 or more and 20 or less, More preferably, it is 1 or more and 15 or less, more preferably 1 or more and 10 or less, still more preferably 1 or more and 5 or less, and still more preferably 1 or more and 3 or less.
- Substitution, insertion or addition is a base sequence to which is added.
- the protein encoded by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 50 or the nucleotide sequence of positions 103 to 858, 163 to 858, or 253 to 858 of SEQ ID NO: 50 has TE activity. Have been confirmed.
- the DNA (C1) is preferably a base at a position corresponding to positions 607 to 609 and a position corresponding to positions 610 to 612 of SEQ ID NO: 2 in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, 4 or 50.
- the DNA comprises a base sequence in which at least one of the bases is substituted with a base encoding tryptophan, and encodes a protein having TE activity.
- the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2, 4 or 50 has the above-mentioned base substitution, and positions 1 to 381 of SEQ ID NO: 2, positions 1 to 342 of SEQ ID NO: 4, or sequence It may be a DNA consisting of a nucleotide sequence in which the 5 ′ end is deleted at any position from position 1 to 375 of number 50.
- the base sequence of the wild-type TE gene cloned from Nannochloropsis oculata strain NIES2145 (the base sequence represented by SEQ ID NO: 2) is expressed as In-Fusion ( The product is incorporated into a vector using a registered trademark HD Cloning Kit (Clonthech, Mountain View, California).
- a DNA fragment is amplified by PCR using an oligonucleotide containing a nucleotide sequence encoding as a primer.
- a heat denaturation reaction for converting a double-stranded DNA into a single strand is performed at 98 ° C. for 10 seconds, and an annealing reaction for hybridizing the primer pair to the single-stranded DNA is performed at 55 ° C.
- an extension reaction for allowing DNA polymerase to act is performed at 72 ° C. for about 30 seconds, and these are defined as one cycle for 30 cycles.
- the DNA amplified by the PCR reaction is treated with a Dpn I enzyme that specifically cleaves methylated DNA, and E. coli is transformed with this enzyme and selected on a plate medium containing antibiotics. By extracting a plasmid from the transformed E. coli, a gene encoding a TE variant into which the target amino acid mutation has been introduced can be obtained.
- the transformant of the present invention is obtained by introducing a gene encoding any one of the proteins (A) to (C) into a host.
- the transformant Compared with the transformant into which a wild type TE gene derived from an algae belonging to the genus Nannochloropsis is introduced, the transformant has the ability to produce lipids having a specific carbon number, particularly C8 fatty acid, C10 fatty acid, or C12 fatty acid and The ability to produce lipids containing as a constituent is significantly improved.
- the fatty acid composition in the lipid produced changes by improving the productivity of the fatty acid of the specific carbon number mentioned above.
- the ability of the host or transformant to produce fatty acids and lipids can be measured by the method used in the examples.
- the transformant of the present invention can be obtained by introducing a TE gene encoding a TE variant into a host by an ordinary genetic engineering method. Specifically, it can be prepared by preparing an expression vector or gene expression cassette capable of expressing a gene encoding a TE variant in a host cell, introducing the vector into a host cell, and transforming the host cell. .
- the host for the transformant can be appropriately selected from those usually used.
- Examples of the host that can be used in the present invention include microorganisms (including algae and microalgae), plants, and animals. From the viewpoint of production efficiency and availability of the obtained lipid, the host is preferably a microorganism or a plant, and more preferably a microorganism.
- the microorganism may be either a prokaryotic organism or a eukaryotic organism, and a prokaryotic organism such as a microorganism belonging to the genus Escherichia or a microorganism belonging to the genus Bacillus , or a eukaryotic microorganism such as a yeast or filamentous fungus. Can do.
- Escherichia coli Bacillus subtilis , red yeast ( Rhodosporidium toruloides ), and Mortierella sp. are preferred from the viewpoint of lipid productivity, and Escherichia coli is more preferred.
- Escherichia coli is more preferred.
- Chlamydomonas Chlamydomonas
- Chlorella Chlorella
- Faye Oda Kuti ram Phaeodactylum
- Nan'nokuroro Algae of the genus Psis are preferred, and algae of the genus Nannochloropsis are more preferred.
- Nannochloropsis oculata examples include Nannochloropsis oculata, Nannochloropsis gaditana, Nannochloropsis salina , Nannochloropsis oceanica , Nannochloropsis oceanica , Nannochloropsis atomus ), Nannochloropsis maculata , Nannochloropsis granulata, Nannochloropsis sp.
- Nannochloropsis oculata or Nannochloropsis gaditana is preferable, and Nannochloropsis oculata is more preferable.
- the plant body is preferably Arabidopsis thaliana , rapeseed, coconut palm, palm, coffea, or jatropha, more preferably Arabidopsis , from the viewpoint of high lipid content in the seed.
- the vector (plasmid) that serves as the parent of the gene expression vector may be any vector that can introduce a gene encoding a TE variant into a host and can express the gene in a host cell.
- a vector having an expression regulatory region such as a promoter or terminator according to the type of host to be introduced, and a vector having a replication origin or a selection marker can be used.
- it may be a vector that autonomously grows and replicates outside the chromosome, such as a plasmid, or a vector that is integrated into the chromosome.
- an expression vector that can be preferably used in the present invention, when a microorganism is used as a host, for example, pBluescript (pBS) II SK (-) (Stratagene), pSTV vector (Takara Bio), pUC vector (Takara Shuzo), pET vector (Takara Bio), pGEX vector (GE Healthcare), pCold vector (Takara Bio), pHY300PLK (Takara Bio), pUB110 ( Mckenzie, T.
- pBluescript (pBS) II SK (-) Stratagene
- pSTV vector Takara Bio
- pUC vector Takara Shuzo
- pET vector Takara Bio
- pGEX vector GE Healthcare
- pHY300PLK Tikara Bio
- pUB110 Mckenzie, T.
- pBluescript II SK ( ⁇ ) or pMW218 / 219 is preferably used.
- pUC19 manufactured by Takara Bio Inc.
- P66 Cholamydomonas Center
- P-322 Cholamydomonas Center
- pPha-T1 see Non-Patent Document 2
- pJET1 Cosmo Bio
- a host when the host is an algae belonging to the genus Nannochloropsis, pUC19, pPha-T1, or pJET1 is preferably used.
- the host is an algae belonging to the genus Nannochloropsis, the literature description of Oliver Kilian, et al., Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Dec 27; 108 (52), 2011
- a host can also be transformed with a DNA fragment (gene expression cassette) comprising the gene, promoter and terminator of the present invention.
- the DNA fragment include a DNA fragment amplified by PCR and a DNA fragment cleaved with a restriction enzyme.
- a pRI vector manufactured by Takara Bio Inc.
- a pBI vector manufactured by Clontech
- an IN3 vector manufactured by Implanta Innovations
- the host is Arabidopsis thaliana
- pRI vectors or pBI vectors are preferably used.
- Expression control regions such as promoters and terminators used in expression vectors and gene expression cassettes can also be appropriately selected according to the type of host and vector used.
- promoters that can be preferably used in the present invention include, for example, lac promoter, trp promoter, tac promoter, trc promoter, T7 promoter, SpoVG promoter, cauliflower mozil virus 35 SRNA promoter, housekeeping gene promoter (for example, tubulin promoter, Actin promoter, ubiquitin promoter, etc.), rapeseed-derived Napin gene promoter, plant-derived Rubisco promoter, or violaxanthin / chlorophyll a-binding protein gene promoter derived from the genus Nannochloropsis.
- the type of selection marker for confirming that the gene encoding the target protein has been incorporated can be appropriately selected according to the type of host or vector used.
- Selectable markers that can be preferably used in the present invention include ampicillin resistance gene, chloramphenicol resistance gene, erythromycin resistance gene, neomycin resistance gene, kanamycin resistance gene, spectinomycin resistance gene, tetracycline resistance gene, blasticidin S Examples include drug resistance genes such as resistance genes, bialaphos resistance genes, zeocin resistance genes, paromomycin resistance genes, or hygromycin resistance genes. Furthermore, it is also possible to use a gene defect associated with auxotrophy as a selection marker gene.
- An expression vector used for transformation can be constructed by incorporating a gene encoding the TE variant into the vector by a usual technique such as restriction enzyme treatment or ligation.
- the transformation method can be appropriately selected from conventional methods according to the type of host and vector used. For example, a method using calcium ions, a general competent cell transformation method (J. Bacterial. 93, 1925 (1967)), a protoplast transformation method, an electroporation method or an LP transformation method can be used. .
- transformation can also be performed using the electroporation method described in Randor Radakovits, et al., Nature Communications, DOI: 10.1038 / ncomms1688, 2012, and the like.
- ⁇ Selection of transformant introduced with target gene fragment> can be performed by using a selection marker or the like.
- a drug resistance gene acquired by a transformant as a result of introduction of a drug resistance gene into a host cell together with a target DNA fragment at the time of transformation can be used as an indicator.
- the introduction of the target DNA fragment can also be confirmed by PCR method using a genome as a template.
- the method for producing a lipid of the present invention includes a step of culturing a transformant introduced with a gene encoding a TE variant and producing a lipid. From the viewpoint of improving the productivity of lipid, the step comprises culturing a transformant introduced with a gene encoding a TE variant under appropriate conditions to obtain a culture, and lipid from the obtained culture. Preferably, the step of collecting is included.
- culturing a transformant refers to culturing and growing a microorganism, algae, a plant, an animal, and cells and tissues thereof. Cultivation is also included. Further, the “culture” includes the transformant itself after culturing in addition to the culture solution of the transformant.
- the culture conditions can be appropriately selected depending on the host of the transformant.
- glycerol, acetic acid, malonic acid, or the like may be added to the medium as a TE substrate or a precursor involved in the fatty acid biosynthesis system.
- culturing is performed at 30 to 37 ° C. for 0.5 to 1 day in an LB medium or Overnight Express Instant TB Medium (Novagen). It is done.
- a transformant using Arabidopsis as a host, it is cultivated for 1 to 2 months in soil under a temperature condition of 20 to 25 ° C. and under a light condition such as continuous irradiation with white light or a light period of 16 hours and a dark period of 8 hours. Can be mentioned.
- the host of the transformant is algae
- the following medium and culture conditions can be used.
- a medium based on natural seawater or artificial seawater may be used, or a commercially available medium may be used.
- Specific examples of the medium include f / 2 medium, ESM medium, Daigo IMK medium, L1 medium, and MNK medium.
- f / 2 medium, ESM medium, or Daigo IMK medium is preferable, f / 2 medium or Daigo IMK medium is more preferable, and f / 2 medium is further included. preferable.
- the amount of algae inoculated on the medium is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% (vol / vol), more preferably 1 to 10% (vol / vol) per medium from the viewpoint of growth.
- the culture temperature is not particularly limited as long as it does not adversely affect the growth of algae, but it is usually in the range of 5 to 40 ° C. From the viewpoint of promoting the growth of algae, improving the productivity of fatty acids, and reducing the production cost, the temperature is preferably 10 to 35 ° C, more preferably 15 to 30 ° C.
- the light irradiation may be performed under conditions that allow photosynthesis, and may be artificial light or sunlight.
- the illuminance during light irradiation is preferably in the range of 100 to 50000 lux, more preferably in the range of 300 to 10000 lux, and still more preferably in the range of 1000 to 6000 lux, from the viewpoint of promoting the growth of algae and improving the productivity of fatty acids. It is.
- the light irradiation interval is not particularly limited, but from the same viewpoint as described above, it is preferably performed in a light / dark cycle, and the light period in 24 hours is preferably 8 to 24 hours, more preferably 10 to 18 hours, More preferably, it is 12 hours.
- the concentration of carbon dioxide in the gas is not particularly limited, but is preferably 0.03 (similar to atmospheric conditions) to 10%, more preferably 0.05 to 5%, from the viewpoint of promoting growth and improving the productivity of fatty acids.
- the concentration of the carbonate is not particularly limited.
- sodium bicarbonate it is preferably 0.01 to 5% by mass, more preferably 0.05 to 2% by mass, from the viewpoint of promoting growth and improving the productivity of fatty acids. More preferably, the content is 0.1 to 1% by mass.
- the culture time is not particularly limited, and may be performed for a long period of time (for example, about 150 days) so that algal bodies that accumulate lipids at a high concentration can grow at a high concentration.
- the culture period is preferably 3 to 90 days, more preferably 3 to 30 days, and even more preferably 7 to 30 days.
- culture cultivation may be any of aeration stirring culture, shaking culture, or stationary culture, and a shaking culture is preferable from a viewpoint of an improvement in aeration.
- a method for collecting the lipid produced by the transformant a method usually used for isolating lipid components and the like in a living body, for example, filtration, centrifugation, cell filtration from the above-mentioned culture or transformant.
- examples thereof include a method of isolating and recovering lipid components by crushing, gel filtration chromatography, ion exchange chromatography, chloroform / methanol extraction method, hexane extraction method, ethanol extraction method, or the like.
- oil can be recovered from the culture or transformant by pressing or extraction, and then subjected to general purification such as degumming, deoxidation, decolorization, dewaxing, and deodorization to obtain lipids. .
- a fatty acid can be obtained by hydrolyzing the isolated lipid.
- the method for isolating the fatty acid from the lipid component include a method of treating at a high temperature of about 70 ° C. in an alkaline solution, a method of treating with lipase, a method of decomposing using high-pressure hot water, and the like.
- the TE variant of the present invention has an improved specificity for acyl-ACP having a specific carbon number, for example, C8 acyl-ACP, C10 acyl-ACP, or C12 acyl-ACP, compared to wild-type TE.
- the content of fatty acids having a specific carbon number such as C8 fatty acid, C10 fatty acid, C12 fatty acid in the total fatty acid component, compared to the transformant introduced with wild-type TE.
- the production method of the present invention using the transformant can be suitably used for the production of specific carbon number lipids, in particular, C8 fatty acid, C10 fatty acid, or C12 fatty acid and lipids containing this as a constituent component.
- the lipid produced in the production method of the present invention is preferably a fatty acid and a lipid comprising this as a constituent, more preferably a fatty acid or an ester thereof, from the viewpoint of its availability.
- the fatty acid or ester thereof contained in the lipid is preferably a C8 to C16 fatty acid or ester thereof, more preferably a C12 to C14 fatty acid or ester thereof, and more preferably a C12 fatty acid or ester thereof from the viewpoint of availability to a surfactant or the like. More preferred is lauric acid or an ester thereof.
- the content of the C12 fatty acid with respect to the total fatty acid content in the collected total lipid component is preferably 3% by mass or more from the viewpoint of use as a surfactant.
- collected total lipid component refers to the total lipid component calculated by the method used in the examples.
- Fatty acids and lipids obtained by the production method of the present invention and transformants are used as food, as emulsifiers for cosmetics, detergents such as soaps and detergents, fiber treatment agents, hair rinse agents, or bactericides and preservatives. Can be used.
- the present invention further discloses the following lipid production method, transformant, transformant production method, protein, gene, fatty acid composition modification method, and lipid productivity improvement method.
- a method for producing lipids wherein a transformant obtained by introducing a gene encoding any one of the following proteins (A) to (C) into a host is cultured to produce lipids.
- a protein comprising an amino acid sequence in which at least one of glycine at position 203 and valine at position 204 is substituted with tryptophan in the amino acid sequence at positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1.
- (B) In the amino acid sequence having 85% or more identity with the amino acid sequence at positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1, the amino acid at the position corresponding to position 203 of SEQ ID NO: 1 and the amino acid at the position corresponding to position 204 A protein comprising an amino acid sequence in which at least one is substituted with tryptophan and having acyl-ACP thioesterase activity.
- (C) A protein having the amino acid sequence of the protein (A) or (B) and having acyl-ACP thioesterase activity.
- the identity with the amino acid sequence at positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1 is 86% or more, preferably 88% or more, more preferably 90% or more, ⁇ 1 > The manufacturing method of description.
- the protein (B) is an amino acid sequence of positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1, an amino acid sequence of positions 115 to 274 of SEQ ID NO: 3, or an amino acid sequence of positions 126 to 285 of SEQ ID NO: 49.
- a protein having an acyl-ACP thioesterase activity comprising an amino acid sequence in which at least one of the amino acid at position 203 corresponding to SEQ ID NO: 1 and the amino acid at position corresponding to position 204 in SEQ ID NO: 1 is substituted with tryptophan.
- ⁇ 4> The production method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the protein (B) is the following protein (Ba) or (Bb).
- ⁇ 5> In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, 3 or 49, at least one of the amino acid at the position corresponding to position 203 and the amino acid at the position corresponding to position 204 in SEQ ID NO: 1 is the protein (C) is tryptophan.
- a protein comprising a substituted amino acid sequence deleted at the N-terminal side at any position from positions 1 to 127 of SEQ ID NO: 1, positions 1 to 114 of SEQ ID NO: 3, or positions 1 to 125 of SEQ ID NO: 49; The production method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>.
- the protein (C) is located on the N-terminal side of the amino acid sequence of the protein (A), the amino acid sequence at positions 1 to 127 of SEQ ID NO: 1, the amino acid sequence at positions 49 to 127 of SEQ ID NO: 1, The amino acid sequence of positions 58 to 127 of SEQ ID NO: 1, the amino acid sequence of positions 78 to 127 of SEQ ID NO: 1, the amino acid sequence of positions 87 to 127 of SEQ ID NO: 1, and the amino acids of positions 88 to 127 of SEQ ID NO: 1 Sequence, amino acid sequence from positions 98 to 127 of SEQ ID NO: 1, amino acid sequence from positions 108 to 127 of SEQ ID NO: 1, amino acid sequence from positions 118 to 127 of SEQ ID NO: 1, or one or several of these sequences 1 or more, preferably 20 or less, more preferably 1 or more and 15 or less, still more preferably 1 or more and 10 or less, still more preferably 1 or more and 5 or less, and even more preferably 1 ⁇ 1> to ⁇
- the protein (C) is located on the N-terminal side of the amino acid sequence of the protein (Ba), the amino acid sequence at positions 36 to 114 in SEQ ID NO: 3, the amino acid sequence at positions 45 to 114 in SEQ ID NO: 3, The amino acid sequence of positions 55 to 114 of SEQ ID NO: 3, the amino acid sequence of positions 65 to 114 of SEQ ID NO: 3, the amino acid sequence of positions 75 to 114 of SEQ ID NO: 3, the amino acids of positions 85 to 114 of SEQ ID NO: 3 Sequence, amino acid sequence from position 95 to position 114 in SEQ ID NO: 3, amino acid sequence from position 105 to position 114 in SEQ ID NO: 3, or one or several, preferably from 1 to 20 in these sequences, more preferably 1 to 15 amino acids, more preferably 1 to 10 amino acids, more preferably 1 to 5 amino acids, and still more preferably 1 to 3 amino acids are deleted, substituted, or inserted.
- the protein (C) has an amino acid sequence of positions 1 to 125 of SEQ ID NO: 49, an amino acid sequence of positions 35 to 125 of SEQ ID NO: 49 on the N-terminal side of the amino acid sequence of the protein (Bb), The amino acid sequence of positions 55 to 125 of SEQ ID NO: 49, the amino acid sequence of positions 85 to 125 of SEQ ID NO: 49, or one or several, preferably 1 to 20, preferably 1 15 or less, more preferably 1 or more and 10 or less, still more preferably 1 or more and 5 or less, and still more preferably 1 or more and 3 or less amino acids have been deleted, substituted, inserted or added Any one of the above ⁇ 1> to ⁇ 5>, which is a protein consisting of an amino acid sequence to which the sequence is added and
- the glycine at position 203 of SEQ ID NO: 1 or the amino acid at a position corresponding thereto is tryptophan
- the valine at position 204 of SEQ ID NO: 1 or an amino acid at a position corresponding thereto The production method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, wherein is substituted with tryptophan or phenylalanine, preferably tryptophan.
- Ca A leucine at position 143 of SEQ ID NO: 1 or an amino acid at a position corresponding thereto is substituted with proline.
- Cb Histidine at position 146 of SEQ ID NO: 1 or an amino acid at a position corresponding thereto is substituted with asparagine or serine.
- Cc Glycine at position 160 in SEQ ID NO: 1 or an amino acid at a position corresponding thereto is substituted with alanine.
- Cd The methionine at position 202 of SEQ ID NO: 1 or the amino acid at a position corresponding thereto is substituted with phenylalanine, histidine, leucine, glutamine, or valine.
- amino acid sequence of the proteins (A) to (C) is selected from the group consisting of the above (Ca) to (Cg), wherein valine at position 204 of SEQ ID NO: 1 or a corresponding position is substituted with tryptophan
- Glycine at position 203 of SEQ ID NO: 1 or an amino acid at a position corresponding thereto is substituted with tryptophan, and valine at position 204 or an amino acid at a position corresponding thereto is replaced with phenylalanine.
- Glycine at position 203 and valine at position 204 of SEQ ID NO: 1 or amino acids at positions corresponding thereto are substituted with tryptophan, and leucine at position 143 or an amino acid at positions corresponding thereto is replaced with proline.
- Glycine at position 203 and valine at position 204 of SEQ ID NO: 1 or amino acids at positions corresponding thereto are substituted with tryptophan, and glycine at position 160 or amino acids at positions corresponding thereto is substituted with alanine.
- Glycine at position 203 and valine at position 204 of SEQ ID NO: 1 or amino acids at positions corresponding thereto are substituted with tryptophan, and glycine at position 212 or amino acids at positions corresponding thereto are replaced with proline.
- Glycine at position 203 and valine at position 204 of SEQ ID NO: 1 or amino acids at positions corresponding thereto are substituted with tryptophan, and asparagine at position 213 or an amino acid at positions corresponding thereto is replaced with tyrosine.
- Glycine at position 203 and valine at position 204 of SEQ ID NO: 1 or amino acids at positions corresponding thereto are tryptophan, glycine at position 160 or amino acids at positions corresponding thereto are alanine, and asparagine at position 213 or The amino acid at the corresponding position is replaced with tyrosine.
- Glycine at position 190 and valine at position 191 of SEQ ID NO: 3 or amino acids at positions corresponding thereto are substituted with tryptophan.
- a valine at position 204 of SEQ ID NO: 1 or an amino acid at a position corresponding thereto is substituted with tryptophan, and a histidine at position 146 or an amino acid at a position corresponding thereto is replaced with asparagine or serine.
- the valine at position 204 of SEQ ID NO: 1 or the amino acid at the position corresponding thereto is replaced with tryptophan, and the methionine at position 202 or the amino acid at the position corresponding thereto is replaced with phenylalanine, histidine, leucine, glutamine, or valine.
- a valine at position 204 of SEQ ID NO: 1 or an amino acid at a position corresponding thereto is substituted with tryptophan, and a proline at position 281 or an amino acid at a position corresponding thereto is replaced with glutamine.
- a valine at position 204 of SEQ ID NO: 1 or an amino acid at a position corresponding thereto is tryptophan, a methionine at position 202 or an amino acid at a position corresponding thereto is histidine, and a proline at position 281 or a position corresponding thereto Amino acid replaced with glutamine.
- any one of the proteins (A) to (C) is a gene consisting of any one of the following DNAs (A1) to (C1): The manufacturing method of any one of>.
- (A1) DNA comprising a nucleotide sequence in which at least one of the nucleotides from positions 607 to 609 and nucleotides from positions 610 to 612 in the nucleotide sequence from position 382 to position 864 of SEQ ID NO: 2 is substituted with a base encoding tryptophan .
- (B1) In the base sequence having 70% or more identity with the base sequence at positions 382 to 864 of SEQ ID NO: 2, the base at positions corresponding to positions 607 to 609 of SEQ ID NO: 2 and positions 610 to 612
- C1 DNA encoding a protein having the base sequence of DNA (a) or (b) and having acyl-ACP thioesterase activity.
- the identity with respect to the nucleotide sequence of positions 382 to 864 of SEQ ID NO: 2 is 72% or more, preferably 74% or more, more preferably 76% or more, ⁇ 14> The manufacturing method of description.
- the DNA (B1) is a nucleotide sequence of positions 382 to 864 of SEQ ID NO: 2, a nucleotide sequence of positions 343 to 825 of SEQ ID NO: 4, or a nucleotide sequence of positions 376 to 858 of SEQ ID NO: 50
- One or several, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, still more preferably 1 to 5, even more preferably 1 to 3 bases are deleted.
- At least one of the base at the position corresponding to positions 607 to 609 and the base at the position corresponding to positions 610 to 612 of SEQ ID NO: 2 is a base encoding tryptophan.
- ⁇ 17> The production method according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 16>, wherein the DNA (B1) is the following DNA (B1a) or (B1b).
- (B1a) A base in which at least one of the bases at positions 568 to 570 and bases at positions 571 to 573 in SEQ ID NO: 4 is substituted with a base encoding tryptophan in the base sequence at positions 343 to 825 in SEQ ID NO: 4.
- (B1b) A base in which at least one of the bases at positions 601 to 603 and bases at positions 604 to 606 in SEQ ID NO: 50 is substituted with a base encoding tryptophan in the base sequence at positions 376 to 858 in SEQ ID NO: 50
- the DNA (C1) is a base at a position corresponding to positions 607 to 609 and a base at positions corresponding to positions 610 to 612 in SEQ ID NO: 2, in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, 4 or 50 At least one of them is substituted with a base encoding tryptophan, and the 5 ′ terminal is missing at any position from positions 1 to 381 of SEQ ID NO: 2, positions 1 to 342 of SEQ ID NO: 4, or positions 1 to 375 of SEQ ID NO: 50
- the production method according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 17>, wherein the production method is DNA comprising a lost base sequence.
- the DNA (C1) has a nucleotide sequence of positions 1 to 381 of SEQ ID NO: 2 and a nucleotide sequence of positions 145 to 381 of SEQ ID NO: 2 on the 5 ′ end side of the nucleotide sequence of the DNA (A1).
- Nucleotide sequence from position 172 to 381 of SEQ ID NO: 2, nucleotide sequence from position 232 to 381 of SEQ ID NO: 2, nucleotide sequence from position 259 to 381 of SEQ ID NO: 2, position 262 to 381 of SEQ ID NO: 2 Base sequence, base sequence from positions 292 to 381 of SEQ ID NO: 2, base sequence from positions 322 to 381 of SEQ ID NO: 2, base sequence from positions 352 to 381 of SEQ ID NO: 2, or one or a number of these sequences 1 or more, preferably 20 or less, more preferably 1 or more and 15 or less, still more preferably 1 or more and 10 or less, still more preferably 1 or more and 5 or less, and even more preferably 1 or more and 3 Or less bases deleted, Any one of the above ⁇ 14> to ⁇ 18>, which is a DNA comprising a base sequence to which an exchanged, inserted or added base sequence has been added and which encodes a protein having acyl-ACP thioeste
- the DNA (C1) has a nucleotide sequence of positions 106 to 342 of SEQ ID NO: 4 and a nucleotide sequence of positions 133 to 342 of SEQ ID NO: 4 on the 5 ′ end side of the nucleotide sequence of the DNA (B1a).
- nucleotide sequence of positions 163 to 342 of SEQ ID NO: 4, the nucleotide sequence of positions 193 to 342 of SEQ ID NO: 4, the nucleotide sequence of positions 223 to 342 of SEQ ID NO: 4, and the nucleotide sequences of positions 253 to 342 of SEQ ID NO: 4 1 or several, preferably 1 or more, preferably 20 or less, more preferably a base sequence, a base sequence of positions 283 to 342 of SEQ ID NO: 4, a base sequence of positions 313 to 342 of SEQ ID NO: 4, or these sequences Is 1 or more and 15 or less, more preferably 1 or more and 10 or less, more preferably 1 or more and 5 or less, and still more preferably 1 or more and 3 or less, base deletion, substitution, insertion or From the added base sequence Ri, and a DNA encoding a protein having an acyl -ACP thioesterase activity, the ⁇ 14> - the production method according to any one of ⁇
- the DNA (C1) has a nucleotide sequence of positions 1 to 375 of SEQ ID NO: 50 and a nucleotide sequence of positions 103 to 375 of SEQ ID NO: 50 on the 5 ′ end side of the nucleotide sequence of the DNA (B1b).
- the bases at positions 607 to 609 of SEQ ID NO: 2 or the bases corresponding thereto are the bases coding for tryptophan, and positions 610 to 612 of SEQ ID NO: 2.
- (C1c) The bases at positions 478 to 480 of SEQ ID NO: 2 or the bases corresponding thereto are substituted with bases encoding alanine.
- (C1d) The base at positions 604 to 606 of SEQ ID NO: 2 or the base corresponding thereto is substituted with a base encoding phenylalanine, histidine, leucine, glutamine, or valine.
- (C1e) The base at positions 634 to 636 of SEQ ID NO: 2 or the base corresponding thereto is substituted with a base encoding proline.
- (C1f) The base at positions 637 to 639 in SEQ ID NO: 2 or the base corresponding thereto is substituted with a base encoding tyrosine.
- the base at positions 841 to 843 in SEQ ID NO: 2 or the base corresponding thereto is substituted with a base encoding glutamine.
- the nucleotide sequences of the DNAs (A1) to (C1) are the nucleotides at positions 607 to 609 of SEQ ID NO: 2 or the positions corresponding thereto and the nucleotides at positions 610 to 612 or the positions corresponding thereto.
- (3-1) The nucleotides at positions 607 to 609 and nucleotides at positions 610 to 612 in SEQ ID NO: 2 or the bases corresponding to these are substituted with bases encoding tryptophan.
- (4-1) The nucleotides at positions 607 to 609 of SEQ ID NO: 2 or the bases corresponding to these nucleotides encode tryptophan, the bases at positions 610 to 612 or the bases corresponding thereto are phenylalanine. Substitution with the coding base.
- Bases at positions 607 to 609 and bases at positions 610 to 612 or corresponding positions in SEQ ID NO: 2 are bases encoding tryptophan; The base at the position corresponding to is replaced with a base encoding proline.
- Bases at positions 607 to 609 and bases at positions 610 to 612 of SEQ ID NO: 2 or bases corresponding to these are bases encoding tryptophan, or bases at positions 478 to 480 or this The base at the position corresponding to is substituted with a base encoding alanine.
- Bases at positions 607 to 609 and bases at positions 610 to 612 of SEQ ID NO: 2 or bases corresponding to these bases encode tryptophan, bases at positions 637 to 639, or these The base at the position corresponding to is replaced with a base encoding tyrosine.
- (9-1) Bases at positions 607 to 609 and bases at positions 610 to 612 of SEQ ID NO: 2 or bases corresponding to these are bases encoding tryptophan, or bases at positions 478 to 480 or these The base at the position corresponding to is replaced with a base encoding alanine, and the base at positions 637 to 639 or the base corresponding to these is replaced with a base encoding tyrosine.
- the bases at positions 610 to 612 of SEQ ID NO: 2 or the positions corresponding thereto are tryptophan-encoding bases, the bases at positions 604 to 606 or the positions corresponding thereto are phenylalanine, Substitution with a base encoding histidine, leucine, glutamine, or valine.
- the nucleotides at positions 610 to 612 of SEQ ID NO: 2 or the bases corresponding to these bases encode tryptophan, the bases at positions 841 to 843 or the bases corresponding thereto are glutamine. Substitution with the coding base.
- ⁇ 27> The production method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 26>, wherein the host is a microorganism.
- the microorganism is a microalgae, preferably an algae belonging to the genus Nannochloropsis.
- the microorganism is Escherichia coli.
- the lipid comprises a fatty acid having 8, 10, or 12 carbon atoms or an ester thereof.
- ⁇ 31> The content of the fatty acid having 8, 10, or 12 carbon atoms in the lipid is increased as compared with a lipid collected from a transformant introduced with a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.
- ⁇ 32> A protein defined in any one of (A) to (C) above.
- ⁇ 33> The protein according to ⁇ 32>, wherein the protein is any one of the proteins defined by the production method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 13>.
- ⁇ 34> A gene encoding the protein according to ⁇ 32> or ⁇ 33>.
- ⁇ 35> A gene comprising any one of the DNAs defined in (A1) to (C1) above.
- ⁇ 36> The gene according to ⁇ 34> or ⁇ 35>, wherein the DNA is any one of DNAs defined by the production method according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 26>.
- ⁇ 37> A recombinant vector containing the gene according to any one of ⁇ 34> to ⁇ 36>.
- ⁇ 38> A transformant obtained by introducing the gene according to any one of ⁇ 34> to ⁇ 36> or the recombinant vector according to ⁇ 37> into a host.
- ⁇ 39> A method for producing a transformant, wherein the gene according to any one of ⁇ 34> to ⁇ 36> or the recombinant vector according to ⁇ 37> is introduced into a host.
- the microorganism is a microalgae, preferably an algae belonging to the genus Nannochloropsis.
- ⁇ 42> The transformant according to ⁇ 40> or the method for producing the same, wherein the microorganism is Escherichia coli.
- ⁇ 43> Use of the transformant according to any one of ⁇ 38> to ⁇ 42> or a transformant obtained by the method for producing a transformant for producing a lipid.
- ⁇ 44> The use according to ⁇ 43>, wherein the lipid comprises a fatty acid having 8 to 10 or 12 carbon atoms or an ester thereof.
- ⁇ 45> Fatty acid in lipid produced by the transformant obtained by introducing the gene according to any one of ⁇ 34> to ⁇ 36> or the recombinant vector according to ⁇ 37> above into a host
- ⁇ 46> A method for improving lipid productivity, wherein the gene according to any one of ⁇ 34> to ⁇ 36> or the recombinant vector according to ⁇ 37> is introduced into a host.
- ⁇ 47> The method according to ⁇ 45> or ⁇ 46>, wherein the lipid comprises a fatty acid having 8, 8, or 12 carbon atoms or an ester thereof.
- Productivity of fatty acids having 8, 10 or 12 carbon atoms wherein the gene according to any one of ⁇ 34> to ⁇ 36> or the recombinant vector according to ⁇ 37> is introduced into a host. How to improve.
- Example 1 Production of lipid by E. coli introduced with a gene encoding NoTE variant (1) Acquisition of NoTE gene and construction of NoTE expression plasmid Nannochloropsis oculata NIES2145 strain (NIES National Institute for Environmental Studies (NIES)) Total RNA was obtained and reverse transcription was performed using SuperScript TM III First-Strand Synthesis SuperMix for qRT-PCR (manufactured by Invitrogen) to obtain cDNA. Using this cDNA as a template, a gene fragment consisting of the nucleotide sequence of positions 262 to 864 of SEQ ID NO: 2 was obtained by PCR using the primer pair of primer numbers 5 and 6 shown in Table 1.
- pBluescriptII SK (-) was amplified by PCR using the plasmid vector pBluescriptII SK (-) (manufactured by Stratagene) as a template and the primer pair of primer number 7 and primer number 8 shown in Table 1, and the restriction enzyme Dpn I
- the mold was digested by treatment (manufactured by Toyobo Co., Ltd.). These two fragments were purified using High Pure PCR Product Purification Kit (Roche Applied Science) and then fused using In-Fusion HD Cloning Kit (Clontech) to construct NoTE expression plasmid NoTE_262. .
- This plasmid NoTE_262 removes amino acid residues 1 to 87 from the N-terminal side of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and upstream from the N-terminal 1st position of the LacZ protein derived from the plasmid vector pBluescriptII SK (-) It was constructed to express a protein in which the amino acid residue at position 29 was fused.
- “NoTE — 262” is the nucleotide sequence encoding the polypeptide consisting of the amino acid sequence of positions 88 to 287 of SEQ ID NO: 1, and the nucleotide sequence of positions 262 to 864 of SEQ ID NO: 2 is the plasmid.
- NoTE variant expression plasmid PCR was performed using the above plasmid NoTE_262 as a template and any one of the primers Nos. 9 to 12 shown in Table 1 and the primer pair of No. 13, and SEQ ID No. 2 Gene fragments obtained by mutating part of the nucleotides at positions 262 to 864 of the nucleotide sequence shown in FIG. Using these gene fragments, various NoTE variant expression plasmids (NoTE_262 (G203W), NoTE_262 (V204W), NoTE_262 (G203W + V204W), NoTE_262 (G203W + V204F)) were constructed by the same method as above. did. In these plasmids, the codons at the following sites are modified with respect to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2.
- NoTE_262 G203W: The codon encoding glycine at position 203 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is replaced with a codon (TGG) encoding tryptophan.
- NoTE_262 V204W: A codon encoding valine at position 204 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is replaced with a codon (TGG) encoding tryptophan.
- NoTE_262 (G203W + V204W): Codon encoding glycine at position 203 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan (TGG), and codon encoding valine at position 204 encodes tryptophan Each is replaced by a codon (TGG).
- NoTE_262 (G203W + V204F): Codon encoding glycine at position 203 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan (TGG), and codon encoding valine at position 204 encodes phenylalanine Each is replaced by a codon (TTT).
- the primer pair of primer number 14 and primer number 15 shown in Table 1 the primer pair of primer number 16 and primer number 17, the primer pair of primer number 18 and primer number 19 PCR was performed using the primer pair of primer No. 20 and primer No. 21, respectively, and gene fragments obtained by mutating part of the bases at positions 262 to 864 of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 were obtained.
- NoTE_262 (WW + L143P): Codon encoding glycine at position 203 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan (TGG), and codon encoding valine at position 204 encodes tryptophan In the codon (TGG), a codon encoding leucine (L) at position 143 is replaced with a codon (CCT) encoding proline.
- NoTE_262 (WW + G160A): Codon encoding glycine at position 203 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan (TGG), and codon encoding valine at position 204 encodes tryptophan In the codon (TGG), a codon encoding glycine at position 160 is replaced with a codon encoding alanine (GCT).
- NoTE_262 (WW + G212P): Codon encoding glycine at position 203 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan (TGG), and codon encoding valine at position 204 encodes tryptophan In the codon (TGG), the codon encoding glycine at position 212 is substituted with the codon (CCA) encoding proline.
- NoTE_262 (WW + N213Y):
- the codon encoding glycine at position 203 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan (TGG), and the codon encoding valine at position 204 encodes tryptophan In the codon (TGG), the codon encoding asparagine at position 213 is replaced with the codon (TAC) encoding tyrosine.
- PCR was performed using the plasmid NoTE_262 (WW + N213Y) as a template and the primer pair of primer number 16 and primer number 17 shown in Table 1, and nucleotides 262 to 864 of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 were used.
- a gene fragment obtained by mutating a part of was obtained.
- a NoTE variant expression plasmid (NoTE_262 (WW + G160A + N213Y)) was constructed in the same manner as described above.
- NoTE_262 (WW + G160A + N213Y): Codon encoding glycine at position 203 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is codon (TGG) encoding tryptophan, and codon encoding valine at position 204 is tryptophan Codon encoding (TGG), codon encoding glycine at position 160 is a codon encoding alanine (GCT), and codon encoding asparagine at position 213 is a codon encoding tyrosine (Y) (TAC). Has been replaced.
- Nitrogen gas was blown into the resulting chloroform layer to dryness, 0.7 mL of 0.5N potassium hydroxide / methanol solution was added, and the temperature was kept constant at 80 ° C. for 30 minutes. Subsequently, 1 mL of 14% boron trifluoride solution (manufactured by SIGMA) was added, and the temperature was kept constant at 80 ° C. for 10 minutes. Thereafter, 1 mL each of hexane and saturated saline was added and stirred vigorously, and allowed to stand at room temperature for 30 minutes, and the upper hexane layer was recovered to obtain a fatty acid ester.
- ⁇ Gas chromatography conditions Capillary column: DB-1 MS (30 m ⁇ 200 ⁇ m ⁇ 0.25 ⁇ m, manufactured by J & W Scientific) Mobile phase: Flow in high-purity helium column: 1.0 mL / min Temperature rising program: 100 ° C. (1 minute) ⁇ 10 ° C./min ⁇ 300° C. (5 minutes) Equilibration time: 1 minute Inlet: Split injection (split ratio: 100: 1) Pressure: 14.49 psi, 104 mL / min Injection volume: 1 ⁇ L Washing vial: Methanol / chloroform Detector temperature: 300 ° C
- the fatty acid ester was identified by subjecting the sample to gas chromatograph mass spectrometry analysis under the same conditions.
- the amount of methyl ester of each fatty acid was quantified from the peak area of the waveform data obtained by gas chromatography analysis.
- Each peak area was compared with the peak area of 7-pentadecanone, which is an internal standard, to correct between samples, and the amount of each fatty acid per liter of culture solution was calculated.
- the sum total of each fatty acid amount was made into the total fatty acid amount, and the ratio of each fatty acid amount to the total fatty acid amount was calculated. The results are shown in Table 5.
- Fatty acid composition (% TFA)” represents the ratio of the amount of each fatty acid to the weight of the total fatty acid.
- C17: 0 ⁇ ” and “C19: 0 ⁇ ” represent cis-9,10-methylen-hexadecanoic acid and cis-11,12-methylen-octadecanoic acid, respectively.
- C12: n represents the sum of C12: 1 and C12: 0 fatty acids
- C12: n (% TFA)” represents the ratio of the amount of C12: n fatty acids to the total fatty acid weight.
- plasmid NoTE_262 (G203W + V204W) constructed so that both amino acids at positions 203 and 204 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 are substituted with tryptophan, and positions 203 and 204 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1
- Transformants introduced with plasmids NoTE_262 (G203W + V204F) constructed so that the amino acids at the positions were substituted with tryptophan and phenylalanine, respectively, and transformants introduced with NoTE_262 (G203W) and NoTE_262 (V204W), respectively.
- the content of C10 fatty acids and C12 fatty acids in the total amount of fatty acids further increased.
- NoTE_262 (WW + L143P), NoTE_262 (WW) constructed such that amino acids at other specific positions are substituted with specific amino acids.
- + G160A), NoTE_262 (WW + G212P), and NoTE_262 (WW + N213Y) introduced transformants, C10 fatty acids and C12 fatty acids occupying the total amount of fatty acids compared to transformants introduced NoTE_262 (G203W + V204W) The content of was further increased.
- the C10 fatty acid and C12 occupying the total amount of fatty acids compared to the transformant strain into which NoTE_262 (WW + G160A) or NoTE (WW + N213Y) was introduced.
- the fatty acid content was further increased.
- Example 2 Production of lipid by Escherichia coli into which a gene encoding a NoTE variant from which the N-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 was deleted was constructed (1) Construction of NoTE variant expression plasmid The plasmid NoTE_262 prepared in Example 1 And NoTE — 262 (G203W + V204W) as a template, PCR was performed using the primer pair of primer number 22 and primer number 8 shown in Table 1, and the nucleotide sequence of positions 382 to 864 of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 was used. And a gene fragment obtained by mutating a part of the bases at positions 382 to 864 of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 were obtained.
- NoTE_382 is the nucleotide sequence encoding the polypeptide consisting of the amino acid sequence of positions 128 to 287 of SEQ ID NO: 1, and the nucleotide sequence of positions 382 to 864 of SEQ ID NO: 2 is the plasmid.
- the codon at the following site is modified with respect to the base sequence of SEQ ID NO: 2.
- NoTE_382 (G203W + V204W): Codon encoding glycine at position 203 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan (TGG), and codon encoding valine at position 204 encodes tryptophan Each is replaced by a codon (TGG).
- Example 3 Manufacture of lipid by E. coli introduced with gene encoding NgTE variant (1) Acquisition of NgTE gene and construction of expression plasmid of NgTE Acyl-ACP derived from Nannochloropsis gaditana consisting of amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 A gene encoding thioesterase (NgTE gene, SEQ ID NO: 4) was obtained using a contracted synthesis service for artificial genes. Using the NgTE gene as a template, a gene fragment consisting of the nucleotide sequence from position 253 to position 825 of SEQ ID NO: 4 was obtained by PCR using the primer pair of primer number 23 and primer number 24 shown in Table 1.
- the obtained gene fragment was fused to the pBluescriptII SK (-) vector in the same manner as in Example 1 to construct a wild type NgTE expression plasmid NgTE_253.
- This plasmid NgTE — 253 removes the amino acid residues 1 to 84 from the N-terminal side of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, and upstream from the N-terminal 1 to the N-terminal side of the LacZ protein derived from the plasmid vector pBluescriptII SK ( ⁇ ) It was constructed to express a protein in which the amino acid residue at position 29 was fused.
- NgTE_253 is the nucleotide sequence encoding the polypeptide consisting of the amino acid sequence of positions 85 to 274 of SEQ ID NO: 3, and the nucleotide sequence of positions 253 to 825 of SEQ ID NO: 4 is the plasmid.
- NgTE variant expression plasmid PCR was performed using the plasmid NgTE_253 as a template and the primer pair of primer number 25 and primer number 26 shown in Table 1, and positions 253 to 825 of the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 A gene fragment obtained by mutating a part of the base at the position was obtained. Using the obtained gene fragment, an NgTE variant expression plasmid (NgTE_253 (G190W + V191W)) was constructed in the same manner as in Example 1. In the plasmid NgTE_253 (G190W + V191W), the codon at the following site is modified with respect to the base sequence of SEQ ID NO: 4.
- NgTE_253 (G190W + V191W): The codon encoding glycine at position 190 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 encodes tryptophan and the base encoding valine at position 191 encodes tryptophan Each is replaced by a codon (TGG).
- NgTE_253 (G190W) constructed such that the amino acids at positions 190 and 191 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 were substituted with tryptophan, compared to a transformant introduced with a wild-type NgTE_253 expression plasmid.
- the ratio of C12 fatty acid (C12: n) in the total fatty acid amount was significantly increased.
- Example 4 Production of Lipid by Nannochloropsis Oculata Introduced Gene Encoding NoTE Variant (1) Construction of NoTE Variant Expression Plasmid Plasmids NoTE_262, NoTE_262 (G203W + V204F), and NoTE_262 produced in Example 1 PCR is performed using (G203W + V204W) as a template and the primer pair of primer number 27 and primer number 28 shown in Table 2, and a gene fragment comprising the nucleotide sequence of positions 262 to 864 of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 And a gene fragment obtained by mutating a part of the nucleotides at positions 262 to 864 of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2.
- VCP1 violaxanthin / chlorophyll a binding protein gene of Nannochloropsis sp. W2J3B strain registered in GenBank
- VCP1 promoter sequence SEQ ID NO: 29
- VCP1 chloroplast transition signal sequence SEQ ID NO: 30
- VCP1 terminator sequence SEQ ID NO: 31
- VCP1 promoter sequence a VCP1 chloroplast transition signal sequence, and a VCP1 terminator sequence.
- PCR was performed using the plasmid vector pUC19 (manufactured by Takara Bio Inc.) as a template and the primer pair of primer number 38 and primer number 39 shown in Table 2 to amplify the plasmid vector pUC19.
- the NoTE gene fragment, VCP1 promoter sequence, VCP1 chloroplast transfer signal sequence, and VCP1 terminator sequence obtained above were fused to the plasmid vector pUC19 in the same manner as in Example 1, and the NoTE expression plasmid NoTE_262_Nanno and NoTE Plasmids NoTE_262 (G203W + V204F) _Nanno and NoTE_262 (G203W + V204W) _Nanno for expression of the variant were constructed, respectively.
- These plasmids are composed of a VUC1 promoter sequence, a VCP1 chloroplast translocation signal sequence, a NoTE gene fragment (wild type or modified type), a NoTE gene expression sequence linked in the order of a VCP1 terminator sequence, and a pUC19 vector sequence.
- the plasmid has the base sequence of positions 262 to 864 of SEQ ID NO: 2 as the base sequence encoding the polypeptide consisting of the amino acid sequence of positions 88 to 287 of SEQ ID NO: 1.
- the codon at the following site is modified with respect to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2.
- NoTE_262 (G203W + V204F) _Nanno Codon encoding glycine at position 203 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan-encoding codon (TGG), and codon encoding valine at position 204 encodes phenylalanine Is replaced by a codon (TTT).
- NoTE_262 (G203W + V204W) _Nanno Codon encoding glycine at position 203 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan (TGG), and codon encoding valine at position 204 encodes tryptophan Each codon (TGG) is substituted.
- This expression plasmid comprises a zeocin resistance gene expression sequence linked in the order of a tubulin promoter sequence, a zeocin resistance gene, a VCP1 terminator sequence, and a pUC19 vector sequence.
- Nannochloropsis oculata strain NIES2145 obtained from National Institute for Environmental Studies (NIES)
- NIES2145 obtained from National Institute for Environmental Studies
- 384 mM sorbitol solution to completely remove the salt, and used as a host cell for transformation Using.
- About 500 ng of the NoTE gene expression DNA fragment (wild type or modified type) and zeocin resistance gene expression DNA fragment amplified above are mixed with the host cell, and electroporation is performed under the conditions of 50 ⁇ F, 500 ⁇ , and 2,200 v / 2 mm. Performed.
- the mixture was applied to a 2 ⁇ g / mL zeocin-containing f / 2 agar medium, and cultured at 25 ° C. in a 0.3% CO 2 atmosphere under 12 h / 12 h light / dark conditions for 2 to 3 weeks. From the obtained colonies, those containing a NoTE gene expression fragment were selected by the PCR method. The strains were selected, 15 times the nitrogen concentration of the f / 2 medium, medium enhanced the phosphorus concentration 5 times (hereinafter, N15P5 medium) were seeded in 20mL, 25 °C, 0.3% CO 2 atmosphere, 12h / The mixture was cultured with shaking for 12 weeks under light / dark conditions to prepare a preculture solution.
- n represents an integer of 0 to 5.
- C18: n the composition is C18: 0, C18: 1, C18: 2, C18: 3. Represents the sum of C18: 4 and C18: 5 fatty acids.
- NoTE_262 (G203W + V204F) _Nanno and NoTE_262 (G203W + V204W) constructed such that at least one of the amino acids at positions 203 and 204 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is substituted with tryptophan
- the ratio of C12: 0 fatty acid and C14: 0 fatty acid in the total fatty acid amount was significantly increased as compared with the transformant into which the NoTE_262 expression plasmid was introduced.
- Example 5 Production of lipid by Escherichia coli introduced with gene encoding NoTE variant (1) Construction of NoTE multiple variant expression plasmid Primer numbers shown in Table 3 using plasmid NoTE_262 (V204W) prepared in Example 1 as a template 51 and primer number 52, primer number 51 and primer number 53 primer pair, primer number 54 and primer number 55 primer pair, primer number 54 and primer number 56 primer pair, primer number 54 and primer number 57 PCR was performed using the primer pair, the primer pair of primer number 54 and primer number 58, the primer pair of primer number 54 and primer number 59, and the primer pair of primer number 60 and primer number 61, respectively, and position 262 of SEQ ID NO: 2 864th base Each gene fragment was obtained by mutating a part of.
- NoTE_262 (V204W + H146N): Codon encoding valine at position 204 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan (TGG) and codon encoding histidine at position 146 encodes asparagine Each is replaced by a codon (AAC).
- NoTE_262 (V204W + H146S): Codon encoding valine at position 204 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan (TGG) and codon encoding histidine at position 146 encodes serine Each is replaced by a codon (TCA).
- NoTE_262 (V204W + M202F): Codon encoding valine at position 204 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is codon (TGG) encoding tryptophan, and codon encoding methionine at position 202 is phenylalanine (F) Is replaced with a codon (TTC) coding for.
- NoTE_262 (V204W + M202H): Codon encoding valine at position 204 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan (TGG), and codon encoding methionine at position 202 encodes histidine Each is replaced with a codon (CAT).
- NoTE_262 (V204W + M202L): The codon encoding valine at position 204 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan (TGG), and the codon encoding methionine at position 202 encodes leucine Each is replaced by a codon (CTA).
- NoTE_262 (V204W + M202Q): Codon encoding valine at position 204 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan (TGG), and codon encoding methionine at position 202 encodes glutamine Each is replaced by a codon (CAA).
- NoTE_262 (V204W + M202V): Codon encoding valine at position 204 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan (TGG) and codon encoding methionine at position 202 encodes valine Each is replaced with a codon (GTA).
- NoTE_262 (V204W + P281Q): Codon encoding valine at position 204 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 encodes tryptophan-encoding codon (TGG), and codon encoding proline at position 281 encodes glutamine Each is replaced by a codon (CAG).
- NoTE_262 V204W + P281Q
- PCR was performed using the primer pair of primer number 54 and primer number 56 shown in Table 3, and a part of bases at positions 262 to 864 of SEQ ID NO: 2 A gene fragment mutated was obtained.
- a NoTE variant expression plasmid NoTE_262 (V204W + M202H + P281Q)
- the codon at the following site is modified with respect to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2.
- NoTE_262 (V204W + M202H + P281Q): A codon encoding valine at position 204 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is a codon (TGG) encoding tryptophan, and a codon encoding methionine at position 202 is histidine. In the coding codon (CAT), the codon coding for proline at position 281 is replaced with the codon coding for glutamine (CAG).
- the proportion of C12 fatty acid in the total fatty acid amount of each mutant was significantly increased as compared with the transformant introduced with the plasmid NoTE_262.
- the transformant into which the plasmid NoTE_262 (V204W + H146N) and the plasmid NoTE_262 (V204W + H146S) were constructed so that the amino acid at position 146 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 was substituted In addition, it was confirmed that C8 fatty acid production was hardly confirmed in the transformants into which NoTE_262 (V204W) was introduced.
- Example 6 Production of Lipid by Nannochloropsis Oculata Introduced Gene Encoding NoTE Variant
- the pUC19 vector containing the VCP1 promoter sequence, VCP1 chloroplast transfer signal sequence, and VCP1 terminator sequence prepared in Example 4 was used as a template, and the primer pair of primer number 32 shown in Table 2 and primer number 62 shown in Table 3 was used. PCR was performed to amplify the NoTE expression cassette (fragment consisting of VCP1 promoter sequence, VCP1 chloroplast transition signal sequence, wild type or modified NoTE sequence, VCP1 terminator sequence).
- zeocin resistance gene expression plasmid prepared in Example 4 as a template
- PCR was performed using the primer pair of primer number 39 shown in Table 2 and primer number 63 shown in Table 3, and a zeocin resistance gene expression cassette (tube)
- a fragment consisting of a phosphorus promoter sequence, a zeocin resistance gene, a VCP1 terminator sequence) and a pUC19 sequence was amplified.
- NoTE expression cassette, a zeocin resistance gene expression cassette and a pUC19 sequence fragment were fused in the same manner as in Example 1, and a drug resistance linked NoTE expression plasmid (NoTE expression cassette and zeocin resistance gene expression cassette linked) NoTE_262_Nanno (zeo), NoTE_262 (G203W) _Nanno (zeo), NoTE_262 (V204W) _Nanno (zeo), and NoTE_262 (G203W + V204W) _Nanno (zeo)) were constructed.
- the codon at the following site is modified with respect to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2.
- NoTE_262 (G203W) _Nanno (zeo) constructed such that the glycine at position 203 of amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is replaced with tryptophan, and constructed so that the valine at position 204 is replaced with tryptophan.
- NoTE_262 (V203W) _Nanno (zeo) NoTE_262 was introduced in each transformant introduced with NoTE_262 (G203W + V204W) _Nanno (zeo) constructed so that both amino acids at positions 203 and 204 were replaced with tryptophan
- the content of C10 fatty acid, C12 fatty acid, and C14 fatty acid in the total fatty acid amount was significantly increased.
- Example 7 Production of lipid by Escherichia coli introduced with a gene encoding NoTE variant with altered N-terminal length
- Construction of NoTE variant expression plasmid with altered N-terminal length Nannochloropsis Using the cDNA of Oculata NIES2145 as a template, PCR was performed using any one of the primer numbers 64 to 69 shown in Table 4 and the primer number 22 shown in Table 1 and the primer pair of primer number 6 shown in Table 1.
- NoTE expression plasmids NoTE_1, NoTE_172, NoTE_232, NoTE_292, NoTE_322, NoTE_352, NoTE_382 with different N-terminal lengths were constructed in the same manner as in Example 1.
- “NoTE_1”, “NoTE_172”, “NoTE_232”, “NoTE_292”, “NoTE_322”, “NoTE_352”, and “NoTE_382” are positions 1 to 287 and 57 to 287 of SEQ ID NO: 1, respectively.
- nucleotide sequences encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence of positions 127-287, positions 1-864 of SEQ ID NO: 2, This means that the plasmid has the nucleotide sequence at positions 172 to 864, 232 to 864, 292 to 864, 322 to 864, 352 to 864, and 382 to 864.
- a transformant in which the productivity of a fatty acid having a specific carbon number is improved can be produced by introducing a gene encoding a protein defined in the present invention into a host. And the productivity of a specific fatty acid can be improved by culturing this transformant.
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Abstract
Description
例えば、炭素数12~18前後の高級脂肪酸を還元して得られる高級アルコールの誘導体は、界面活性剤として用いられている。アルキル硫酸エステル塩やアルキルベンゼンスルホン酸塩等は陰イオン性界面活性剤として利用されている。また、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルやアルキルポリグリコシド等は非イオン性界面活性剤として利用されている。そしてこれらの界面活性剤は、いずれも洗浄剤又は殺菌剤に利用されている。同じ高級アルコールの誘導体であるアルキルアミン塩やモノ又はジアルキル4級アミン塩は、繊維処理剤や毛髪リンス剤又は殺菌剤に日常的に利用されている。また、ベンザルコニウム型4級アンモニウム塩は殺菌剤や防腐剤に日常的に利用されている。さらに、炭素数18前後の高級アルコールは植物の成長促進剤としても有用である。
藻類の脂質合成メカニズムやそれを応用した生産技術について研究が始まってはいるが、未解明な部分も多い。例えば、上述のアシル-ACPチオエステラーゼについても、現在のところ、藻類由来のものはほとんど報告されておらず、珪藻網等でわずかに報告例があるのみである(例えば、非特許文献2)。
(A)配列番号1の128位~287位のアミノ酸配列において、203位のグリシン及び204位のバリンの少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなるタンパク質。
(B)配列番号1の128位~287位のアミノ酸配列と85%以上の同一性を有するアミノ酸配列において、配列番号1の203位に相当する位置のアミノ酸及び204位に相当する位置のアミノ酸の少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質。
(C)前記タンパク質(A)又は(B)のアミノ酸配列を有し、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質。
また、本発明は、前記タンパク質(A)~(C)のいずれか1つをコードする遺伝子に関する。
また、本発明は、宿主に前記遺伝子を導入して得られた形質転換体に関する。
また本明細書において、脂肪酸や脂肪酸を構成するアシル基の表記で「Cx:y」とあるのは、炭素原子数xで二重結合の数がyの脂肪酸やアシル基を表す。また、「Cx脂肪酸」や「Cxアシル」はそれぞれ、炭素原子数xの脂肪酸やアシル基を表す。
以下本明細書において、「アシル-ACPチオエステラーゼ」を単に「TE」ともいい、TEをコードする遺伝子を「アシル-ACPチオエステラーゼ遺伝子」又は「TE遺伝子」ともいう。
本発明のタンパク質(以下、「アシル-ACPチオエステラーゼ改変体」又は「TE改変体」ともいう)は、配列番号1に示すアミノ酸配列の一部が改変され、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性(以下、「TE活性」ともいう)を有するタンパク質、及び当該タンパク質と機能的に均等なタンパク質である。
アシル-ACPチオエステラーゼは、脂肪酸やその誘導体(トリアシルグリセロール(トリグリセリド)等)の生合成系に関与する酵素である。当該酵素は、植物体や藻類では葉緑体等の色素体内において、細菌・真菌や動物体では細胞質内において、脂肪酸生合成過程の中間体であるアシル-ACP(脂肪酸残基であるアシル基とアシルキャリヤープロテインとからなる複合体)のチオエステル結合を加水分解し、遊離の脂肪酸を生成する。TEの作用によって、ACP上での脂肪酸合成が終了し、切り出された脂肪酸はトリアシルグリセロール等の合成に供される。TEには、基質であるアシル-ACPを構成するアシル基(脂肪酸残基)の炭素原子数や不飽和結合数によって異なる反応特異性を示す複数のTEが存在していることが知られている。よってTEは、生体内での脂肪酸組成を決める重要なファクターであると考えられている。
本明細書で記載する「アシル-ACPチオエステラーゼ活性」とは、アシル-ACPのチオエステル結合を加水分解する活性をいう。
(A)配列番号1の128位~287位のアミノ酸配列において、203位のグリシン及び204位のバリンの少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなるタンパク質。
(B)配列番号1の128位~287位のアミノ酸配列と85%以上の同一性を有するアミノ酸配列において、配列番号1の203位に相当する位置のアミノ酸及び204位に相当する位置のアミノ酸の少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなり、かつTE活性を有するタンパク質。
(C)前記タンパク質(A)又は(B)のアミノ酸配列を有し、かつTE活性を有するタンパク質。
本発明者らは、配列番号1のアミノ酸配列中、128位~287位の領域がTEとして機能するために重要で、TE活性を示すために十分な領域であることを見出した。すなわち、配列番号1の128位~287位のアミノ酸配列からなるタンパク質は、TE活性を有する。
前記タンパク質(A)は、このTE活性にとって十分な領域を有し、TEとして機能する。
特定の炭素数のアシル-ACP、特にC8アシル-ACP、C10アシル-ACP、及びC12アシル-ACPからなる群より選ばれる少なくとも1種のアシル-ACP、への特異性を向上させる観点から、前記タンパク質(A)において、配列番号1の203位のグリシンがトリプトファンに置換され、204位のバリンがトリプトファン又はフェニルアラニンに置換されていることが好ましく、配列番号1の203位のグリシン及び204位のバリンがそれぞれトリプトファンに置換されていることがより好ましい。
NoTE(G203W):配列番号1の203位のグリシン(Gly;G)がトリプトファン(Trp;W)に置換された、ナンノクロロプシス・オキュラータ由来のTE改変体。
NoTE(G203W+V204F):配列番号1の203位のグリシン(Gly;G)がトリプトファン(Trp;W)に、204位のバリン(Val;V)がフェニルアラニン(Phe;F)置換された、ナンノクロロプシス・オキュラータ由来のTE改変体。
(Ca-1)配列番号1の143位のロイシン(Leu;L)をプロリン(Pro;P)に置換。
(Cb-1)配列番号1の146位のヒスチジン(His;H)をアスパラギン(Asn;N)又はセリン(Ser;S)に置換。
(Cc-1)配列番号1の160位のグリシン(Gly;G)をアラニン(Ala;A)に置換。
(Cd-1)配列番号1の202位のメチオニン(Met;M)をフェニルアラニン(Phe;F)、ヒスチジン(His;H)、ロイシン(Leu;L)、グルタミン(Gln;Q)、又はバリン(Val;V)に置換。
(Ce-1)配列番号1の212位のグリシン(Gly;G)をプロリン(Pro;P)に置換。
(Cf-1)配列番号1の213位のアスパラギン(Asn;N)をチロシン(Tyr;Y)に置換。
(Cg-1)配列番号1の281位のプロリン(Pro;P)をグルタミン(Gln;Q)に置換。
一般に、酵素タンパク質をコードしているアミノ酸配列は、必ずしも全領域の配列が保存されていなければ酵素活性を示さないというものではなく、アミノ酸配列が変化しても酵素活性に影響を与えない領域も存在することが知られている。このような酵素活性に必須でない領域においては、アミノ酸の欠失、置換、挿入又は付加といった変異が導入されても酵素本来の活性を維持することができる。本発明においても、このようにTE活性が保持され、かつ配列番号1で示すアミノ酸配列が一部変異したタンパク質を用いることができる。
本明細書において、アミノ酸配列及び塩基配列の同一性は、Lipman-Pearson法(Science,1985,vol.227,p.1435-1441)によって計算される。具体的には、遺伝情報処理ソフトウェアGenetyx-Win(ソフトウェア開発)のホモロジー解析(homology search)プログラムを用いて、Unit size to compare(ktup)を2として解析を行うことにより算出される。
上述した前記タンパク質(A)と同様、前記タンパク質(B)のアミノ酸配列も、配列番号1の203位に相当する位置のアミノ酸がトリプトファンに置換され、204位に相当する位置のアミノ酸がトリプトファン又はフェニルアラニンに置換されていることが好ましく、配列番号1の203位に相当する位置のアミノ酸及び204位に相当する位置のアミノ酸がそれぞれトリプトファンに置換されていることがより好ましい。
(Ca-2)配列番号1の143位に相当する位置のアミノ酸をプロリンに置換。
(Cb-2)配列番号1の146位に相当する位置のアミノ酸をアスパラギン又はセリンに置換。
(Cc-2)配列番号1の160位に相当する位置のアミノ酸をアラニンに置換。
(Cd-2)配列番号1の202位に相当する位置のアミノ酸をフェニルアラニン、ヒスチジン、ロイシン、グルタミン、又はバリンに置換。
(Ce-2)配列番号1の212位に相当する位置のアミノ酸をプロリンに置換。
(Cf-2)配列番号1の213位に相当する位置のアミノ酸をチロシンに置換。
(Cg-2)配列番号1の281位に相当する位置のアミノ酸をグルタミンに置換。
なお、配列番号1,3,49に示したアミノ酸配列又はその部分配列からなるタンパク質を「野生型TE」といい、野生型TEのアミノ酸配列が一部変異したアミノ酸配列からなるタンパク質を「TE改変体」という。
配列番号1と同様、配列番号3のアミノ酸配列における115位~274位の領域、及び配列番号49のアミノ酸配列における126位~285位の領域も、TEとして機能するために重要で、TE活性を示すために十分な領域であることが、本発明者らによって確認されている。したがって、配列番号3の115位~274位のアミノ酸配列からなるタンパク質、及び配列番号49の126位~285位のアミノ酸配列からなるタンパク質も、TE活性を有する。
(Ba)配列番号3の115位~274位のアミノ酸配列において、配列番号3の190位のグリシン及び191位のバリンの少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなり、かつTE活性を有するタンパク質。
(Bb)配列番号49の126位~285位のアミノ酸配列において、配列番号49の201位のグリシン及び202位のバリンの少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなり、かつTE活性を有するタンパク質。
また、配列番号1の203位のグリシン、204位のバリン、143位のロイシン、146位のヒスチジン、160位のグリシン、202位のメチオニン、212位のグリシン、213位のアスパラギン、281位のプロリンはそれぞれ、配列番号49の201位のグリシン、202位のバリン、141位のロイシン、144位のヒスチジン、158位のグリシン、200位のメチオニン、210位のグリシン、211位のアスパラギン、279位のプロリンに相当する。
前記タンパク質(Ba)及び(Bb)のアミノ酸配列においても、これらのアミノ酸が前記タンパク質(A)と同様に置換されていることが好ましい。
なお、アミノ酸配列に欠失、置換、挿入、付加等の変異を導入する方法としては、例えば、アミノ酸配列をコードする塩基配列に変異を導入する方法が挙げられる。塩基配列に変異を導入する方法については、後述する。
前記タンパク質(C)を構成するアミノ酸配列中、前記タンパク質(A)又は(B)のアミノ酸配列以外の配列としては、例えば、配列番号1の128位~287位以外の任意のアミノ酸配列、配列番号3の115位~274位以外の任意のアミノ酸配列、配列番号49の126位~285位以外の任意のアミノ酸配列、又はこれらの配列に1又は数個(好ましくは1以上20個以下、より好ましくは1以上15個以下、さらに好ましくは1以上10個以下、よりさらに好ましくは1以上5個以下、よりさらに好ましくは1以上3個以下)の変異が導入されたアミノ酸配列、等が挙げられる。変異としては、アミノ酸の欠失、置換、挿入又は付加が挙げられる。これらの配列は、前記タンパク質(A)又は(B)のアミノ酸配列のN末端側に付加されることが好ましい。
また、前記タンパク質(C)として、前記タンパク質(A)又は(B)のアミノ酸配列に、タンパク質の輸送や分泌に関与するシグナルペプチドが付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質も好ましい。シグナルペプチドの付加の例としては、葉緑体移行シグナルペプチドのN末端への付加等が挙げられる。
さらに、前記タンパク質(C)として、配列番号1、3又は49に示すアミノ酸配列において、前述のアミノ酸置換を有し、配列番号1の1~127位、配列番号3の1~114位、又は配列番号49の1~125位の任意の位置でN末端側が欠失したアミノ酸配列からなるタンパク質であってもよい。
また、大腸菌等の宿主細胞内で機能するプロモーターの下流にTE遺伝子を連結した融合遺伝子を宿主細胞へ導入し、導入したTE遺伝子が発現する条件で細胞を培養した後、細胞の破砕液に対し、Yuanらの方法(Yuan L.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1995,vol.92(23),p.10639-10643)によって調製した各種アシル-ACPを基質とした反応を行うことにより、TE活性を測定することができる。
また、ナンノクロロプシス・オキュラータ等のナンノクロロプシス属に属する藻類は、The culture collection of algae at University of Texas at Austin (UTEX)、独立行政法人国立環境研究所(NIES)、National Center for Marine Algae and Microbiota (NCMA:旧CCMP)、Culture Collection of Algae and Protozoa (CCAP)、Australian National Algae Culture Collection(CSIRO)等から入手できる。
本発明の遺伝子は、前記タンパク質(A)~(C)のいずれか1つをコードする遺伝子である。
配列番号1に示すアミノ酸配列をコードする遺伝子の例として、配列番号2に示す塩基配列からなる遺伝子が挙げられる。配列番号2に示す塩基配列は、ナンノクロロプシス・オキュラータNIES2145株由来の野生型TEをコードする遺伝子の塩基配列である。配列番号2の382位~864位の塩基配列は、配列番号1の128位~287位のアミノ酸配列をコードする。
配列番号3に示すアミノ酸配列をコードする遺伝子の例として、配列番号4に示す塩基配列からなる遺伝子が挙げられる。配列番号4に示す塩基配列は、ナンノクロロプシス・ガディタナCCMP526株由来の野生型TEをコードする遺伝子の塩基配列である。配列番号4の343位~825位の塩基配列は、配列番号3の115位~274位のアミノ酸配列をコードする。配列番号4の343位~825位までの塩基配列は、配列番号2の382位~864位までの塩基配列と約76%の同一性を有する。
配列番号49に示すアミノ酸配列をコードする遺伝子の例として、配列番号50に示す塩基配列からなる遺伝子が挙げられる。配列番号50に示す塩基配列は、ナンノクロロプシス・グラニュラータNIES2588株由来の野生型TEをコードする遺伝子の塩基配列である。配列番号50の376位~858位の塩基配列は、配列番号49の126位~285位のアミノ酸配列をコードする。配列番号50の376位~858位の塩基配列は、配列番号2の382位~864位までの塩基配列と約93%の同一性を有する。
(A1)配列番号2の382位~864位の塩基配列において、607位~609位の塩基及び610位~612位の塩基の少なくとも一方がトリプトファンをコードする塩基に置換された塩基配列からなるDNA。
(B1)配列番号2の382位~864位の塩基配列と70%以上の同一性を有する塩基配列において、配列番号2の607位~609位に相当する位置の塩基及び610位~612位に相当する位置の塩基の少なくとも一方がトリプトファンをコードする塩基に置換された塩基配列からなり、かつTE活性を有するタンパク質をコードするDNA。
(C1)前記DNA(A1)又は(B1)の塩基配列を有し、かつTE活性を有するタンパク質をコードするDNA。
前記DNA(A1)からなる遺伝子の塩基配列は、配列番号2の607位~609位の塩基(コドン)がトリプトファンをコードする塩基に置換され、610位~612位の塩基がトリプトファンをコードする塩基又はフェニルアラニンをコードする塩基に置換されていることが好ましく、配列番号2の607位~609位の塩基及び610位~612位の塩基がそれぞれトリプトファンをコードする塩基に置換されていることがより好ましい。
(C1a-1)配列番号2の427位~429位の塩基がプロリンをコードする塩基に置換。
(C1b-1)配列番号2の436位~438位の塩基がアスパラギン又はセリンをコードする塩基に置換。
(C1c-1)配列番号2の478位~480位の塩基がアラニンをコードする塩基に置換。
(C1d-1)配列番号2の604位~606位の塩基がフェニルアラニン、ヒスチジン、ロイシン、グルタミン、又はバリンをコードする塩基に置換。
(C1e-1)配列番号2の634位~636位の塩基がプロリンをコードする塩基に置換。
(C1f-1)配列番号2の637位~639位の塩基がチロシンをコードする塩基に置換。
(C1g-1)配列番号2の841位~843位の塩基がグルタミンをコードする塩基に置換。
前記DNA(B1)からなる遺伝子の塩基配列は、配列番号2の607位~609位に相当する位置の塩基がトリプトファンをコードする塩基に置換され、610位~612位に相当する位置の塩基がトリプトファン又はフェニルアラニンをコードする塩基に置換されていることが好ましく、配列番号2の607位~609位に相当する位置の塩基及び610位~612位に相当する位置の塩基がそれぞれトリプトファンをコードする塩基に置換されていることがより好ましい。
(C1a-2)配列番号2の427位~429位に相当する位置の塩基がプロリンをコードする塩基に置換。
(C1b-2)配列番号2の436位~438位に相当する位置の塩基がアスパラギン又はセリンをコードする塩基に置換。
(C1c-2)配列番号2の478位~480位に相当する位置の塩基がアラニンをコードする塩基に置換。
(C1d-2)配列番号2の604位~606位に相当する位置の塩基がフェニルアラニン、ヒスチジン、ロイシン、グルタミン、又はバリンをコードする塩基に置換。
(C1e-2)配列番号2の634位~636位に相当する位置の塩基がプロリンをコードする塩基に置換。
(C1f-2)配列番号2の637位~639位に相当する位置の塩基がチロシンをコードする塩基に置換。
(C1g-2)配列番号2の841位~843位に相当する位置の塩基がグルタミンをコードする塩基に置換。
(B1a)配列番号4の343位~825位の塩基配列において、568位~570位の塩基及び571位~573位の塩基の少なくとも一方がトリプトファンをコードする塩基に置換された塩基配列からなり、かつTE活性を有するタンパク質をコードするDNA。
(B1b)配列番号50の376位~858位の塩基配列において、601位~603位の塩基及び604位~606位の塩基の少なくとも一方がトリプトファンをコードする塩基に置換された塩基配列からなり、かつTE活性を有するタンパク質をコードするDNA。
また、配列番号2の607位~609位の塩基、610位~612位の塩基、427位~429位の塩基、436位~438位の塩基、478位~480位の塩基、604位~606位の塩基、634位~636位の塩基、637位~639位、841位~843位の塩基の塩基はそれぞれ、配列番号50の601位~603位の塩基、604位~606位の塩基、421位~423位の塩基、430位~432位の塩基、472位~474位の塩基、598位~600位の塩基、628位~630位の塩基、631位~633位の塩基、835位~837位の塩基に相当する。
前記DNA(B1a)及び(B1b)の塩基配列においても、これらの塩基が前記DNA(A1)の塩基配列と同様に置換されていることが好ましい。
塩基配列に欠失、置換、挿入、付加等の変異を導入する方法としては、例えば、部位特異的な変異導入法が挙げられる。具体的な部位特異的変異の導入方法としては、Splicing overlap extension(SOE)PCRを利用した方法、ODA法、Kunkel法等が挙げられる。また、Site-Directed Mutagenesis System Mutan-SuperExpress Kmキット(タカラバイオ社)、Transformer TM Site-Directed Mutagenesisキット(Clonetech社)、KOD-Plus-Mutagenesis Kit(東洋紡社)等の市販のキットを利用することもできる。また、ランダムな遺伝子変異を与えた後、適当な方法により酵素活性の評価及び遺伝子解析を行うことにより目的遺伝子を取得することもできる。
前記DNA(C1)の塩基配列中、前記DNA(A1)又は(B1)の塩基配列以外の塩基配列としては、例えば、配列番号2の382位~864位以外の任意の塩基配列、配列番号4の343位~825位以外の任意の塩基配列、配列番号50の376位~858位以外の任意の塩基配列、又はこれらの配列に1又は数個(好ましくは1以上20個以下、より好ましくは1以上15個以下、さらに好ましくは1以上10個以下、よりさらに好ましくは1以上5個以下、さらに好ましくは1以上3個以下)の変異が導入された塩基配列、等が挙げられる。変異としては、塩基の欠失、置換、挿入又は付加が挙げられる。これらの配列は、前記DNA(A1)又は(B1)の塩基配列の5’末端側に付加されることが好ましい。
また、タンパク質の輸送や分泌に関与するシグナルペプチドをコードする塩基配列も好ましい。シグナルペプチドとしては、前記タンパク質(C)で述べたものが挙げられる。シグナルペプチドをコードする塩基配列は、前記DNA(A1)又は(B1)の塩基配列の5'末端側に付加されることが好ましい。
さらに、前記DNA(C1)として、配列番号2、4又は50に示す塩基配列において、前述の塩基置換を有し、配列番号2の1~381位、配列番号4の1~342位、又は配列番号50の1~375位の任意の位置で5'末端側が欠失した塩基配列からなるDNAであってもよい。
PCR反応で増幅したDNAを、メチル化DNAを特異的に切断するDpnI酵素で処理し、これを用いて大腸菌を形質転換し、抗生物質含有プレート培地で選択する。形質転換された大腸菌よりプラスミド抽出することで、目的のアミノ酸変異が導入されたTE改変体をコードする遺伝子を取得することができる。
本発明の形質転換体は、宿主に前記タンパク質(A)~(C)のいずれか1つをコードする遺伝子を導入して得られる。当該形質転換体では、ナンノクロロプシス属に属する藻類由来の野生型TE遺伝子を導入した形質転換体に比べ、特定の炭素数の脂質の生産能、特にC8脂肪酸、C10脂肪酸、又はC12脂肪酸及びこれを構成成分とする脂質の生産能が有意に向上する。また、当該形質転換体では、野生型TE遺伝子を導入した形質転換体と比べ、前述した特定の炭素数の脂肪酸の生産性が向上することにより、生産される脂質中の脂肪酸組成が変化する。なお、宿主や形質転換体の脂肪酸及び脂質の生産能については、実施例で用いた方法により測定することができる。
前記微生物は原核生物、真核生物のいずれであってもよく、エシェリキア(Escherichia)属の微生物やバシラス(Bacillus)属の微生物等の原核生物、又は酵母や糸状菌等の真核微生物を用いることができる。なかでも、脂質生産性の観点から、大腸菌(Escherichia coli)、枯草菌(Bacillus subtilis)、赤色酵母(Rhodosporidium toruloides)、モルチエレラ・エスピー(Mortierella sp.)が好ましく、大腸菌がより好ましい。
前記藻類や微細藻類としては、遺伝子組換え手法が確立している観点から、クラミドモナス(Chlamydomonas)属の藻類、クロレラ(Chlorella)属の藻類、ファエオダクティラム(Phaeodactylum)属の藻類、又はナンノクロロプシス属の藻類が好ましく、ナンノクロロプシス属の藻類がより好ましい。ナンノクロロプシス属の藻類の具体例としては、ナンノクロロプシス・オキュラータ、ナンノクロロプシス・ガディタナ、ナンノクロロプシス・サリナ(Nannochloropsis salina)、ナンノクロロプシス・オセアニカ(Nannochloropsis oceanica)、ナンノクロロプシス・アトムス(Nannochloropsis atomus)、ナンノクロロプシス・マキュラタ(Nannochloropsis maculata)、ナンノクロロプシス・グラニュラータ、ナンノクロロプシス・エスピー(Nannochloropsis sp.)等が挙げられる。なかでも、脂質生産性の観点から、ナンノクロロプシス・オキュラータ、又はナンノクロロプシス・ガディタナが好ましく、ナンノクロロプシス・オキュラータがより好ましい。
前記植物体としては、種子に脂質を高含有する観点から、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)、ナタネ、ココヤシ、パーム、クフェア、又はヤトロファが好ましく、シロイヌナズナがより好ましい。
本発明で好ましく用いることができる発現用ベクターとしては、微生物を宿主とする場合には、例えば、pBluescript(pBS) II SK(-)(Stratagene社製)、pSTV系ベクター(タカラバイオ社製)、pUC系ベクター(宝酒造社製)、pET系ベクター(タカラバイオ社製)、pGEX系ベクター(GEヘルスケア社製)、pCold系ベクター(タカラバイオ社製)、pHY300PLK(タカラバイオ社製)、pUB110(Mckenzie,T. et al.,(1986),Plasmid 15(2);p.93-103)、pBR322(タカラバイオ社製)、pRS403(ストラタジーン社製)、又はpMW218/219(ニッポンジーン社製)が挙げられる。特に、宿主が大腸菌の場合は、pBluescript II SK(-)、又はpMW218/219が好ましく用いられる。
藻類又は微細藻類を宿主とする場合には、例えば、pUC19(タカラバイオ社製)、P66(Chlamydomonas Center)、P-322(Chlamydomonas Center)、pPha-T1(非特許文献2参照)、又はpJET1(コスモ・バイオ社製)が挙げられる。特に、宿主がナンノクロロプシス属に属する藻類の場合は、pUC19、pPha-T1、又はpJET1が好ましく用いられる。また、宿主がナンノクロロプシス属に属する藻類の場合には、Oliver Kilian,et al.,Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,Dec 27;108(52),2011、の文献記載の方法を参考にして、本発明の遺伝子、プロモーター及びターミネーターからなるDNA断片(遺伝子発現カセット)を用いて宿主を形質転換することもできる。このDNA断片としては、例えば、PCRにより増幅したDNA断片や制限酵素で切断したDNA断片が挙げられる。
植物細胞を宿主とする場合には、例えば、pRI系ベクター(タカラバイオ社製)、pBI系ベクター(クロンテック社製)、又はIN3系ベクター(インプランタイノベーションズ社製)が挙げられる。特に、宿主がシロイヌナズナの場合は、pRI系ベクター又はpBI系ベクターが好ましく用いられる。
また、目的のタンパク質をコードする遺伝子が組み込まれたことを確認するための選択マーカーの種類も、使用する宿主やベクターの種類に応じて適宜選択することができる。本発明で好ましく用いることができる選択マーカーとしては、アンピシリン耐性遺伝子、クロラムフェニコール耐性遺伝子、エリスロマイシン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子、カナマイシン耐性遺伝子、スペクチノマイシン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子、ブラストサイジンS耐性遺伝子、ビアラホス耐性遺伝子、ゼオシン耐性遺伝子、パロモマイシン耐性遺伝子、又はハイグロマイシン耐性遺伝子等の薬剤耐性遺伝子が挙げられる。さらに、栄養要求性に関連する遺伝子の欠損等を選択マーカー遺伝子として使用することも可能である。
形質転換方法としては、使用する宿主やベクターの種類に応じて常法より適宜選択することができる。例えば、カルシウムイオンを用いる方法、一般的なコンピテントセル形質転換方法(J.Bacterial.93,1925(1967))、プロトプラスト形質転換法、エレクトロポレーション法又はLP形質転換方法等を用いることができる。宿主としてナンノクロロプシス属の藻類を用いる場合、Randor Radakovits, et al.,Nature Communications,DOI:10.1038/ncomms1688,2012、等に記載のエレクトロポレーション法を用いて形質転換を行うこともできる。
本発明の脂質の製造方法は、TE改変体をコードする遺伝子を導入した形質転換体を培養し、脂質を生産させる工程を含む。当該工程は、脂質の生産性向上の観点から、TE改変体をコードする遺伝子を導入した形質転換体を適切な条件にて培養して培養物を得る工程、及び得られた培養物から脂質を採取する工程を含むことが好ましい。なお、本明細書で記載する「形質転換体を培養する」とは、微生物、藻類、植物体、動物体、及びそれらの細胞や組織を培養、生育することをいい、植物体を土壌等で栽培することも含まれる。また、「培養物」には、形質転換体の培養液に加えて、培養等した後の形質転換体そのものも含まれる。
また、脂質の生産効率の点から、培地中に、例えばTEの基質或いは脂肪酸生合成系に関与する前駆物質としてグリセロール、酢酸、又はマロン酸等を添加してもよい。
また、シロイヌナズナを宿主として用いた形質転換体の場合、土壌で温度条件20~25℃、白色光を連続照射又は明期16時間・暗期8時間等の光条件下で1~2か月間栽培を行うことが挙げられる。
培地は天然海水又は人工海水をベースにしたものを使用してもよいし、市販の培地を使用してもよい。具体的な培地としては、f/2培地、ESM培地、ダイゴIMK培地、L1培地、MNK培地、等を挙げることができる。なかでも、脂質の生産性向上及び栄養成分濃度の観点から、f/2培地、ESM培地、又はダイゴIMK培地が好ましく、f/2培地、又はダイゴIMK培地がより好ましく、f/2培地がさらに好ましい。藻類の生育促進、脂肪酸の生産性向上のため、培地に、窒素源、リン源、金属塩、ビタミン類、微量金属等を適宜添加することができる。
培地に接種する藻類の量は特に限定されないが、生育性の点から、培地当り1~50%(vol/vol)が好ましく、1~10%(vol/vol)がより好ましい。培養温度は、藻類の増殖に悪影響を与えない範囲であれば特に制限されないが、通常、5~40℃の範囲である。藻類の生育促進、脂肪酸の生産性向上、及び生産コストの低減の観点から、好ましくは10~35℃であり、より好ましくは15~30℃である。
また、藻類の培養は、光合成ができるよう光照射下で行うことが好ましい。光照射は、光合成が可能な条件であればよく、人工光でも太陽光でもよい。光照射時の照度としては、藻類の生育促進、脂肪酸の生産性向上の観点から、好ましくは100~50000ルクスの範囲、より好ましくは300~10000ルクスの範囲、さらに好ましくは1000~6000ルクスの範囲である。また、光照射の間隔は、特に制限されないが、前記と同様の観点から、明暗周期で行うことが好ましく、24時間のうち明期が好ましくは8~24時間、より好ましくは10~18時間、さらに好ましくは12時間である。
また、藻類の培養は、光合成ができるように二酸化炭素を含む気体の存在下、又は炭酸水素ナトリウムなどの炭酸塩を含む培地で行うことが好ましい。気体中の二酸化炭素の濃度は特に限定されないが、生育促進、脂肪酸の生産性向上の観点から0.03(大気条件と同程度)~10%が好ましく、より好ましくは0.05~5%、さらに好ましくは0.1~3%、よりさらに好ましくは0.3~1%である。炭酸塩の濃度は特に限定されないが、例えば炭酸水素ナトリウムを用いる場合、生育促進、脂肪酸の生産性向上の観点から0.01~5質量%が好ましく、より好ましくは0.05~2質量%、さらに好ましくは0.1~1質量%である。
培養時間は特に限定されず、脂質を高濃度に蓄積する藻体が高い濃度で増殖できるように、長期間(例えば150日程度)行なってもよい。藻類の生育促進、脂肪酸の生産性向上、及び生産コストの低減の観点から、培養期間は、好ましくは3~90日間、より好ましくは3~30日間、さらに好ましくは7~30日間である。なお、培養は、通気攪拌培養、振とう培養又は静置培養のいずれでもよく、通気性の向上の観点から、振とう培養が好ましい。
採取された総脂質成分中の総脂肪酸量に対するC12脂肪酸の含有量は、界面活性剤として利用する観点から、好ましくは3質量%以上である。ここで、「採取された総脂質成分」とは、実施例で用いられた方法により算出された総脂質成分をいう。
(A)配列番号1の128位~287位のアミノ酸配列において、203位のグリシン及び204位のバリンの少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなるタンパク質。
(B)配列番号1の128位~287位のアミノ酸配列と85%以上の同一性を有するアミノ酸配列において、配列番号1の203位に相当する位置のアミノ酸及び204位に相当する位置のアミノ酸の少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質。
(C)前記タンパク質(A)又は(B)のアミノ酸配列を有し、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質。
<3>前記タンパク質(B)が、配列番号1の128位~287位のアミノ酸配列、配列番号3の115位~274位のアミノ酸配列、又は配列番号49の126位~285位のアミノ酸配列に1又は数個、好ましくは1~5個、より好ましくは1~4個、さらに好ましくは1~3個、さらに好ましくは1~2個、のアミノ酸が欠失、置換、挿入、又は付加されたアミノ酸配列において、配列番号1の203位に相当する位置のアミノ酸及び204位に相当する位置のアミノ酸の少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質である、前記<1>又は<2>項記載の製造方法。
<4>前記タンパク質(B)が、下記タンパク質(Ba)又は(Bb)である、前記<1>~<3>のいずれか1項記載の製造方法。
(Ba)配列番号3の115位~274位のアミノ酸配列において、配列番号3の190位のグリシン及び191位のバリンの少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質。
(Bb)配列番号49の126位~285位のアミノ酸配列において、配列番号49の201位のグリシン及び202位のバリンの少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質。
<6>前記タンパク質(C)が、前記タンパク質(A)のアミノ酸配列のN末端側に、配列番号1の1位~127位のアミノ酸配列、配列番号1の49位~127位のアミノ酸配列、配列番号1の58位~127位のアミノ酸配列、配列番号1の78位~127位のアミノ酸配列、配列番号1の87位~127位のアミノ酸配列、配列番号1の88位~127位のアミノ酸配列、配列番号1の98位~127位のアミノ酸配列、配列番号1の108位~127位のアミノ酸配列、配列番号1の118位~127位のアミノ酸配列、又はこれらの配列に1又は数個、好ましくは1個以上20個以下、より好ましくは1個以上15個以下、さらに好ましくは1個以上10個以下、よりさらに好ましくは1個以上5個以下、よりさらに好ましくは1個以上3個以下のアミノ酸が欠失、置換、挿入又は付加されたアミノ酸配列、が付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質である、前記<1>~<5>のいずれか1項記載の製造方法。
<7>前記タンパク質(C)が、前記タンパク質(Ba)のアミノ酸配列のN末端側に、配列番号3の36位~114位のアミノ酸配列、配列番号3の45位~114位のアミノ酸配列、配列番号3の55位~114位のアミノ酸配列、配列番号3の65位~114位のアミノ酸配列、配列番号3の75位~114位のアミノ酸配列、配列番号3の85位~114位のアミノ酸配列、配列番号3の95位~114位のアミノ酸配列、配列番号3の105位~114位のアミノ酸配列、又はこれらの配列に1又は数個、好ましくは1個以上20個以下、より好ましくは1個以上15個以下、さらに好ましくは1個以上10個以下、よりさらに好ましくは1個以上5個以下、よりさらに好ましくは1個以上3個以下のアミノ酸が欠失、置換、挿入又は付加されたアミノ酸配列、が付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質である、前記<1>~<5>のいずれか1項記載の製造方法。
<8>前記タンパク質(C)が、前記タンパク質(Bb)のアミノ酸配列のN末端側に、配列番号49の1位~125位のアミノ酸配列、配列番号49の35位~125位のアミノ酸配列、配列番号49の55位~125位のアミノ酸配列、配列番号49の85位~125位のアミノ酸配列、又はこれらの配列に1又は数個、好ましくは1個以上20個以下、より好ましくは1個以上15個以下、さらに好ましくは1個以上10個以下、よりさらに好ましくは1個以上5個以下、よりさらに好ましくは1個以上3個以下のアミノ酸が欠失、置換、挿入又は付加されたアミノ酸配列、が付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質である、前記<1>~<5>のいずれか1項記載の製造方法。
<10>前記タンパク質(A)~(C)が、さらに下記(Ca)~(Cg)からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸置換を有する、前記<1>~<9>のいずれか1項記載の製造方法。
(Ca)配列番号1の143位のロイシン又はこれに相当する位置のアミノ酸がプロリンに置換。
(Cb)配列番号1の146位のヒスチジン又はこれに相当する位置のアミノ酸がアスパラギン又はセリンに置換。
(Cc)配列番号1の160位のグリシン又はこれに相当する位置のアミノ酸がアラニンに置換。
(Cd)配列番号1の202位のメチオニン又はこれに相当する位置のアミノ酸がフェニルアラニン、ヒスチジン、ロイシン、グルタミン、又はバリンに置換。
(Ce)配列番号1の212位のグリシン又はこれに相当する位置のアミノ酸がプロリンに置換。
(Cf)配列番号1の213位のアスパラギン又はこれに相当する位置のアミノ酸がチロシンに置換。
(Cg)配列番号1の281位のプロリン又はこれに相当する位置のアミノ酸がグルタミンに置換。
<11>前記タンパク質(A)~(C)のアミノ酸配列が、配列番号1の203位のグリシン又はこれに相当する位置及び204位のバリン又はこれに相当する位置がそれぞれトリプトファンに置換され、前記(Ca)~(Cg)からなる群より選ばれる1つ又は2つのアミノ酸置換を有する、前記<10>項記載の製造方法。
<12>前記タンパク質(A)~(C)のアミノ酸配列が、配列番号1の204位のバリン又はこれに相当する位置がトリプトファンに置換され、前記(Ca)~(Cg)からなる群より選ばれる1つ又は2つのアミノ酸置換を有する、前記<10>項記載の製造方法。
(1)配列番号1の203位のグリシン又はこれに相当する位置のアミノ酸がトリプトファンに置換。
(2)配列番号1の204位のバリン又はこれに相当する位置のアミノ酸がトリプトファンに置換。
(3)配列番号1の203位のグリシン及び204位のバリン又はこれらに相当する位置のアミノ酸それぞれがトリプトファンに置換。
(4)配列番号1の203位のグリシン又はこれに相当する位置のアミノ酸がトリプトファンに、204位のバリン又はこれに相当する位置のアミノ酸がフェニルアラニンに置換。
(5)配列番号1の203位のグリシン及び204位のバリン又はこれらに相当する位置のアミノ酸それぞれがトリプトファンに、143位のロイシン又はこれに相当する位置のアミノ酸がプロリンに置換。
(6)配列番号1の203位のグリシン及び204位のバリン又はこれらに相当する位置のアミノ酸それぞれがトリプトファンに、160位のグリシン又はこれに相当する位置のアミノ酸がアラニンに置換。
(7)配列番号1の203位のグリシン及び204位のバリン又はこれらに相当する位置のアミノ酸それぞれがトリプトファンに、212位のグリシン又はこれに相当する位置のアミノ酸がプロリンに置換。
(8)配列番号1の203位のグリシン及び204位のバリン又はこれらに相当する位置のアミノ酸それぞれがトリプトファンに、213位のアスパラギン又はこれに相当する位置のアミノ酸がチロシンに置換。
(9)配列番号1の203位のグリシン及び204位のバリン又はこれらに相当する位置のアミノ酸それぞれがトリプトファンに、160位のグリシン又はこれに相当する位置のアミノ酸がアラニンに、213位のアスパラギン又はこれに相当する位置のアミノ酸がチロシンに置換。
(10)配列番号3の190位のグリシン及び191位のバリン又はこれらに相当する位置のアミノ酸それぞれがトリプトファンに置換。
(11)配列番号1の204位のバリン又はこれに相当する位置のアミノ酸がトリプトファンに、146位のヒスチジン又はこれに相当する位置のアミノ酸がアスパラギン、又はセリンに置換。
(12)配列番号1の204位のバリン又はこれに相当する位置のアミノ酸がトリプトファンに、202位のメチオニン又はこれに相当する位置のアミノ酸がフェニルアラニン、ヒスチジン、ロイシン、グルタミン、又はバリンに置換。
(13)配列番号1の204位のバリン又はこれに相当する位置のアミノ酸がトリプトファンに、281位のプロリン又はこれに相当する位置のアミノ酸がグルタミンに置換。
(14)配列番号1の204位のバリン又はこれに相当する位置のアミノ酸がトリプトファンに、202位のメチオニン又はこれに相当する位置のアミノ酸がヒスチジンに、281位のプロリン又はこれに相当する位置のアミノ酸がグルタミンに置換。
(A1)配列番号2の382位~864位の塩基配列において、607位~609位の塩基及び610位~612位の塩基の少なくとも一方がトリプトファンをコードする塩基に置換された塩基配列からなるDNA。
(B1)配列番号2の382位~864位の塩基配列と70%以上の同一性を有する塩基配列において、配列番号2の607位~609位に相当する位置の塩基及び610位~612位に相当する位置の塩基の少なくとも一方がトリプトファンをコードする塩基に置換された塩基配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。
(C1)前記DNA(a)又は(b)の塩基配列を有し、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。
<16>前記DNA(B1)が、配列番号2の382位~864位の塩基配列、配列番号4の343位~825位の塩基配列、又は配列番号50の376位~858位の塩基配列において1又は数個、好ましくは1~20個、より好ましくは1~15個、さらに好ましくは1~10個、さらに好ましくは1~5個、よりさらに好ましくは1~3個、の塩基が欠失、置換、挿入、又は付加された塩基配列において、配列番号2の607位~609位に相当する位置の塩基及び610位~612位に相当する位置の塩基の少なくとも一方がトリプトファンをコードする塩基に置換された塩基配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNAである、前記<14>又は<15>項記載の製造方法。
<17>前記DNA(B1)が下記DNA(B1a)又は(B1b)である、前記<14>~<16>のいずれか1項記載の製造方法。
(B1a)配列番号4の343位~825位の塩基配列において、配列番号4の568位~570位の塩基及び571位~573位の塩基の少なくとも一方がトリプトファンをコードする塩基に置換された塩基配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。
(B1b)配列番号50の376位~858位の塩基配列において、配列番号50の601位~603位の塩基及び604位~606位の塩基の少なくとも一方がトリプトファンをコードする塩基に置換された塩基配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。
<19>前記DNA(C1)が、前記DNA(A1)の塩基配列の5'末端側に、配列番号2の1位~381位の塩基配列、配列番号2の145位~381位の塩基配列、配列番号2の172位~381位の塩基配列、配列番号2の232位~381位の塩基配列、配列番号2の259位~381位の塩基配列、配列番号2の262位~381位の塩基配列、配列番号2の292位~381位の塩基配列、配列番号2の322位~381位の塩基配列、配列番号2の352位~381位の塩基配列、又はこれらの配列に1又は数個、好ましくは1個以上20個以下、より好ましくは1個以上15個以下、さらに好ましくは1個以上10個以下、よりさらに好ましくは1個以上5個以下、よりさらに好ましくは1個以上3個以下、の塩基が欠失、置換、挿入又は付加された塩基配列、が付加された塩基配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNAである、前記<14>~<18>のいずれか1項記載の製造方法。
<20>前記DNA(C1)が、前記DNA(B1a)の塩基配列の5'末端側に、配列番号4の106位~342位の塩基配列、配列番号4の133位~342位の塩基配列、配列番号4の163位~342位の塩基配列、配列番号4の193位~342位の塩基配列、配列番号4の223位~342位の塩基配列、配列番号4の253位~342位の塩基配列、配列番号4の283位~342位の塩基配列、配列番号4の313位~342位の塩基配列、又はこれらの配列に1又は数個、好ましくは1個以上20個以下、より好ましくは1個以上15個以下、さらに好ましくは1個以上10個以下、よりさらに好ましくは1個以上5個以下、よりさらに好ましくは1個以上3個以下、の塩基の欠失、置換、挿入又は付加された塩基配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNAである、前記<14>~<18>のいずれか1項記載の製造方法。
<21>前記DNA(C1)が、前記DNA(B1b)の塩基配列の5'末端側に、配列番号50の1位~375位の塩基配列、配列番号50の103位~375位の塩基配列、配列番号50の163位~375位の塩基配列、配列番号50の253位~375位の塩基配列、又はこれらの配列に1又は数個(好ましくは1個以上20個以下、より好ましくは1個以上15個以下、さらに好ましくは1個以上10個以下、よりさらに好ましくは1個以上5個以下、よりさらに好ましくは1個以上3個以下、の塩基の欠失、置換、挿入又は付加された塩基配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNAである、前記<14>~<18>のいずれか1項記載の製造方法。
<23>前記DNA(A1)~(C1)が、さらに下記(C1a)~(C1g)からなる群より選ばれる少なくとも1つの塩基置換を有する、前記<14>~<22>のいずれか1項記載の製造方法。
(C1a)配列番号2の427位~429位の塩基又はこれに相当する位置の塩基がプロリンをコードする塩基に置換。
(C1b)配列番号2の436位~438位の塩基又はこれに相当する位置の塩基がアスパラギン又はセリンをコードする塩基に置換。
(C1c)配列番号2の478位~480位の塩基又はこれに相当する位置の塩基がアラニンをコードする塩基に置換。
(C1d)配列番号2の604位~606位の塩基又はこれに相当する位置の塩基がフェニルアラニン、ヒスチジン、ロイシン、グルタミン、又はバリンをコードする塩基に置換。
(C1e)配列番号2の634位~636位の塩基又はこれに相当する位置の塩基がプロリンをコードする塩基に置換。
(C1f)配列番号2の637位~639位の塩基又はこれに相当する位置の塩基がチロシンをコードする塩基に置換。
(C1g)配列番号2の841位~843位の塩基又はこれに相当する位置の塩基がグルタミンをコードする塩基に置換。
<24>前記DNA(A1)~(C1)の塩基配列が、配列番号2の607位~609位の塩基又はこれに相当する位置の塩基及び610位~612位の塩基又はこれに相当する位置の塩基がそれぞれトリプトファンをコードする塩基に置換され、前記(C1a)~(C1g)からなる群より選ばれる1つ又は2つの塩基置換を有する、前記<23>項記載の製造方法。
<25>前記DNA(A1)~(C1)の塩基配列が、配列番号2の610位~612位の塩基又はこれに相当する位置の塩基がトリプトファンをコードする塩基に置換され、前記(C1a)~(C1g)からなる群より選ばれる1つ又は2つの塩基置換を有する、前記<23>項記載の製造方法。
(1-1)配列番号2の607位~609位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がトリプトファンをコードする塩基に置換。
(2-1)配列番号2の610位~612位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がトリプトファンをコードする塩基に置換。
(3-1)配列番号2の607位~609位の塩基及び610位~612位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基それぞれがトリプトファンをコードする塩基に置換。
(4-1)配列番号2の607位~609位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がトリプトファンをコードする塩基に、610位~612位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がフェニルアラニンをコードする塩基に置換。
(5-1)配列番号2の607位~609位の塩基及び610位~612位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基それぞれがトリプトファンをコードする塩基に、427位~429位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がプロリンをコードする塩基に置換。
(6-1)配列番号2の607位~609位の塩基及び610位~612位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基それぞれがトリプトファンをコードする塩基に、478位~480位の塩基又はこれに相当する位置の塩基がアラニンをコードする塩基に置換。
(7-1)配列番号2の607位~609位の塩基及び610位~612位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基それぞれがトリプトファンをコードする塩基に、634位~636位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がプロリンをコードする塩基に置換。
(8-1)配列番号2の607位~609位の塩基及び610位~612位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基それぞれがトリプトファンをコードする塩基に、637位~639位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がチロシンをコードする塩基に置換。
(9-1)配列番号2の607位~609位の塩基及び610位~612位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基それぞれがトリプトファンをコードする塩基に、478位~480位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がアラニンをコードする塩基に、637位~639位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がチロシンをコードする塩基に置換。
(10-1)配列番号4の568位~570位の塩基及び571位~573位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基それぞれがトリプトファンをコードする塩基に置換。
(11-1)配列番号2の610位~612位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がトリプトファンをコードする塩基に、436位~438位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がアスパラギン、又はセリンをコードする塩基に置換。
(12-1)配列番号2の610位~612位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がトリプトファンをコードする塩基に、604位~606位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がフェニルアラニン、ヒスチジン、ロイシン、グルタミン、又はバリンをコードする塩基に置換。
(13-1)配列番号2の610位~612位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がトリプトファンをコードする塩基に、841位~843位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がグルタミンをコードする塩基に置換。
(14-1)配列番号2の610位~612位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がトリプトファンをコードする塩基に、604位~606位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がヒスチジンをコードする塩基に、841位~843位の塩基又はこれらに相当する位置の塩基がグルタミンをコードする塩基に置換。
<28>前記微生物が微細藻類、好ましくはナンノクロロプシス属に属する藻類、である、前記<27>項記載の製造方法。
<29>前記微生物が大腸菌である、前記<27>項記載の製造方法。
<30>前記脂質が炭素数8、10、若しくは12の脂肪酸又はそのエステルを含む、前記<1>~<29>のいずれか1項記載の製造方法。
<31>前記脂質中の炭素数8、10、又は12の脂肪酸の含有率が、配列番号1のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子を導入した形質転換体から採取された脂質と比べて増加している、前記<1>~<30>のいずれか1項記載の製造方法。
<33>前記タンパク質が、前記<1>~<13>のいずれか1項に記載の製造方法で規定するタンパク質のいずれか1つである、前記<32>項記載のタンパク質。
<34>前記<32>又は<33>項記載のタンパク質をコードする遺伝子。
<35>前記(A1)~(C1)で規定するいずれか1つのDNAからなる遺伝子。
<36>前記DNAが、前記<14>~<26>のいずれか1項に記載の製造方法で規定するDNAのいずれか1つである、前記<34>又は<35>項記載の遺伝子。
<37>前記<34>~<36>のいずれか1項記載の遺伝子を含有する、組換えベクター。
<39>前記<34>~<36>のいずれか1項記載の遺伝子、又は前記<37>項記載の組換えベクターを宿主に導入する、形質転換体の作製方法。
<40>前記宿主が微生物である、前記<38>又は<39>項記載の形質転換体又はその作製方法。
<41>前記微生物が微細藻類、好ましくはナンノクロロプシス属に属する藻類、である、前記<40>項記載の形質転換体又はその作製方法。
<42>前記微生物が大腸菌である、前記<40>項記載の形質転換体又はその作製方法。
<44>前記脂質が炭素数8、10、若しくは12の脂肪酸又はそのエステルを含む、前記<43>項記載の使用。
<46>宿主に前記<34>~<36>のいずれか1項記載の遺伝子、又は前記<37>項記載の組換えベクターを導入する、脂質の生産性を向上させる方法。
<47>前記脂質が炭素数8、10、若しくは12の脂肪酸又はそのエステルを含む、前記<45>又は<46>項記載の方法。
<48>宿主に前記<34>~<36>のいずれか1項記載の遺伝子、又は前記<37>項記載の組換えベクターを導入する、炭素数8、10、又は12の脂肪酸の生産性を向上させる方法。
(1)NoTE遺伝子の取得、及びNoTE発現プラスミドの構築
ナンノクロロプシス・オキュラータNIES2145株(独立行政法人国立環境研究所(NIES)より入手)の全RNAを抽出し、SuperScript(商標)III First-Strand Synthesis SuperMix for qRT-PCR(invitrogen社製)を用いて逆転写を行ってcDNAを得た。このcDNAを鋳型として、表1に示すプライマー番号5及びプライマー番号6のプライマー対を用いたPCRにより、配列番号2の262位~864位の塩基配列からなる遺伝子断片を取得した。また、プラスミドベクターpBluescriptII SK(-)(Stratagene社製)を鋳型として、表1に示すプライマー番号7及びプライマー番号8のプライマー対を用いたPCRによりpBluescriptII SK(-)を増幅し、制限酵素DpnI(東洋紡株式会社製)処理により鋳型の消化を行った。これら2つの断片を、High Pure PCR Product Purification Kit(Roche Applied Science社製)を用いて精製した後に、In-Fusion HD Cloning Kit(Clontech社製)を用いて融合し、NoTE発現プラスミドNoTE_262を構築した。このプラスミドNoTE_262は、配列番号1に示すアミノ酸配列のN末端側1位~87位のアミノ酸残基を除去し、その上流にプラスミドベクターpBluescriptII SK(-)由来のLacZタンパク質のN末端側1位~29位のアミノ酸残基が融合したタンパク質を発現させるように構築した。
なお、以下のプラスミド表記において、「NoTE_262」は、配列番号1の88位~287位のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードする塩基配列として、配列番号2の262位~864位の塩基配列をプラスミドが有することを意味する。
前記プラスミドNoTE_262を鋳型として、表1に示すプライマー番号9~12のいずれか1つのプライマーと、プライマー番号13のプライマー対を用いてPCRを行い、配列番号2に示す塩基配列の262位~864位の塩基の一部を変異させた遺伝子断片をそれぞれ取得した。これらの遺伝子断片を用いて、前記手法と同様の手法により、各種NoTE改変体発現プラスミド(NoTE_262(G203W)、NoTE_262(V204W)、NoTE_262(G203W+V204W)、NoTE_262(G203W+V204F))をそれぞれ構築した。これらのプラスミドは、配列番号2の塩基配列に対して、下記の部位のコドンが改変されている。
(ii)NoTE_262(V204W):配列番号1に示すアミノ酸配列の204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に置換されている。
(iii)NoTE_262(G203W+V204W):配列番号1に示すアミノ酸配列の203位のグリシンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、それぞれ置換されている。
(iv)NoTE_262(G203W+V204F):配列番号1に示すアミノ酸配列の203位のグリシンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、204位のバリンをコードするコドンがフェニルアラニンをコードするコドン(TTT)に、それぞれ置換されている。
(vi)NoTE_262(WW+G160A):配列番号1に示すアミノ酸配列の203位のグリシンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、160位のグリシンをコードするコドンがアラニンをコードするコドン(GCT)に、それぞれ置換されている。
(vii)NoTE_262(WW+G212P):配列番号1に示すアミノ酸配列の203位のグリシンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、212位のグリシンをコードするコドンがプロリンをコードするコドン(CCA)に、それぞれ置換されている。
(viii)NoTE_262(WW+N213Y):配列番号1に示すアミノ酸配列の203位のグリシンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、213位のアスパラギンをコードするコドンがチロシンをコードするコドン(TAC)に、それぞれ置換されている。
前記各種NoTE改変体発現プラスミドを用いて、大腸菌突然変異株(K27株(fadD88)、Overath et al.,Eur.J.Biochem.,1969,vol.7,p.559-574参照)をコンピテントセル形質転換法により形質転換した。得られた形質転換体を30℃で一晩静置し、得られたコロニーをLBAmp液体培地(Bacto Trypton 1%,Yeast Extract 0.5%,NaCl 1%,アンピシリンナトリウム50μg/mL)1mLに接種し、30℃で一晩培養した。この培養液2μLを、2mLのOvernight Express Instant TB Medium(Novagen社)に接種し、30℃で振とう培養した。24時間の培養後、培養液に含まれる脂質成分を、下記に示す方法にて分析した。なお、陰性対照として、プラスミドベクターpBluescriptII SK(-)で形質転換した大腸菌K27株、及び前述の野生型NoTE発現プラスミド(NoTE_262)で形質転換した大腸菌K27株についても同様に実験を行った。
培養液1mLに、内部標準として1mg/mLの7-ペンタデカノン50μLを添加後、クロロホルム0.5mL、メタノール1mL及び2N塩酸10μLを培養液に添加して激しく攪拌し、30分間放置した。その後さらに、クロロホルム0.5mL及び1.5%KCl0.5mLを添加して攪拌し、3,000rpmにて15分間遠心分離を行い、パスツールピペットにてクロロホルム層(下層)を回収した。
得られたクロロホルム層に窒素ガスを吹き付けて乾固し、0.5N水酸化カリウム/メタノール溶液0.7mLを添加し、80℃で30分間恒温した。続いて14%三フッ化ホウ素溶液(SIGMA社製)1mLを添加し、80℃にて10分間恒温した。その後、ヘキサン及び飽和食塩水を各1mL添加し激しく撹拌し、室温にて30分間放置し、上層であるヘキサン層を回収して脂肪酸エステルを得た。
<ガスクロマトグラフィー条件>
キャピラリーカラム:DB-1 MS(30m×200μm×0.25μm、J&W Scientific社製)
移動相:高純度ヘリウム
カラム内流量:1.0mL/分
昇温プログラム:100℃(1分間)→10℃/分→300℃(5分間)
平衡化時間:1分間
注入口:スプリット注入(スプリット比:100:1)
圧力:14.49psi,104mL/分
注入量:1μL
洗浄バイアル:メタノール・クロロホルム
検出器温度:300℃
ガスクロマトグラフィー解析により得られた波形データのピーク面積より、各脂肪酸のメチルエステル量を定量した。各ピーク面積を、内部標準である7-ペンタデカノンのピーク面積と比較することで試料間の補正を行い、培養液1リットルあたりの各脂肪酸量を算出した。さらに、各脂肪酸量の総和を総脂肪酸量とし、総脂肪酸量に占める各脂肪酸量の割合を算出した。
その結果を表5に示す。なお、以下の表において、「TFA」は総脂肪酸量を、「脂肪酸組成(%TFA)」は総脂肪酸の重量に対する各脂肪酸量の割合を示す。また、「C17:0Δ」及び「C19:0Δ」はそれぞれ、cis-9,10-Methylen-hexadecanoic acid及びcis-11,12-Methylen-octadecanoic acidを表す。さらに「C12:n」は、C12:1とC12:0の脂肪酸の総和を表し、「C12:n(%TFA)」は、総脂肪酸の重量に対するC12:nの脂肪酸量の割合を表す。
また、配列番号1に示すアミノ酸配列の203位と204位のアミノ酸の両方がトリプトファンに置換されるように構築したプラスミドNoTE_262(G203W+V204W)、及び配列番号1に示すアミノ酸配列の203位と204位のアミノ酸がそれぞれトリプトファン及びフェニルアラニンに置換されるように構築したプラスミドNoTE_262(G203W+V204F)、をそれぞれ導入した形質転換体では、NoTE_262(G203W)及びNoTE_262(V204W)をそれぞれ導入した形質転換体と比べ、総脂肪酸量に占めるC10脂肪酸及びC12脂肪酸の含有率がさらに増加した。
さらに、配列番号1に示すアミノ酸配列の203位と204位のアミノ酸に加えて、他の特定の位置のアミノ酸を特定のアミノ酸に置換されるように構築したNoTE_262(WW+L143P)、NoTE_262(WW+G160A)、NoTE_262(WW+G212P)、NoTE_262(WW+N213Y)を導入した形質転換体では、NoTE_262(G203W+V204W)を導入した形質転換体と比べ、総脂肪酸量に占めるC10脂肪酸及びC12脂肪酸の含有率がさらに増加した。特に、NoTE_262(WW+G160A+N213Y)を導入した形質転換体では、NoTE_262(WW+G160A)やNoTE(WW+N213Y)を導入した形質転換体株と比べ、総脂肪酸量に占めるC10脂肪酸及びC12脂肪酸の含有率が一層増加した。
(1)NoTE改変体発現プラスミドの構築
実施例1で作製した前記プラスミドNoTE_262及びNoTE_262(G203W+V204W)をそれぞれ鋳型として、表1に示すプライマー番号22及びプライマー番号8のプライマー対を用いてPCRを行い、配列番号2に示す塩基配列の382位~864位の塩基配列からなる遺伝子断片、及び配列番号2に示す塩基配列の382位~864位の塩基の一部を変異させた遺伝子断片をそれぞれ取得した。これらの遺伝子断片を用いて、実施例1と同様の手法により、NoTE発現プラスミド(NoTE_382)、及びNoTE改変体発現プラスミド(NoTE_382(G203W+V204W))をそれぞれ構築した。
なお、以下のプラスミド表記において、「NoTE_382」は、配列番号1の128位~287位のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードする塩基配列として、配列番号2の382位~864位の塩基配列をプラスミドが有することを意味する。
また、前記プラスミドNoTE_382(G203W+V204W)は、配列番号2の塩基配列に対して、下記の部位のコドンが改変されている。
実施例1と同様の方法で、前記プラスミドNoTE_382(G203W+V204W)を大腸菌へ導入して培養を行い、培養液に含まれる脂質成分の分析を行った。また、陰性対象として、前記プラスミドNoTE_382についても同様の実験を行った。結果を表6に示す。
(1)NgTE遺伝子の取得、及びNgTE発現プラスミドの構築
配列番号3に示すアミノ酸配列からなるナンノクロロプシス・ガディタナ由来アシル-ACPチオエステラーゼをコードする遺伝子(NgTE遺伝子、配列番号4)を、人工遺伝子の受託合成サービスを利用して取得した。
前記NgTE遺伝子を鋳型として、表1に示すプライマー番号23及びプライマー番号24のプライマー対を用いたPCRにより、配列番号4の253位~825位の塩基配列からなる遺伝子断片を取得した。得られた遺伝子断片を、実施例1と同様の方法でpBluescriptII SK(-)ベクターに融合し、野生型NgTE発現プラスミドNgTE_253を構築した。このプラスミドNgTE_253は、配列番号3に示すアミノ酸配列のN末端側1位~84位のアミノ酸残基を除去し、その上流にプラスミドベクターpBluescriptII SK(-)由来のLacZタンパク質のN末端側1位~29位のアミノ酸残基が融合したタンパク質を発現させるように構築した。
なお、以下のプラスミド表記において、「NgTE_253」は、配列番号3の85位~274位のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードする塩基配列として、配列番号4の253位~825位の塩基配列をプラスミドが有することを意味する。
前記プラスミドNgTE_253を鋳型として、表1に示すプライマー番号25及びプライマー番号26のプライマー対を用いてPCRを行い、配列番号4に示す塩基配列の253位~825位の塩基の一部を変異させた遺伝子断片を取得した。得られた遺伝子断片を用いて、実施例1と同様の手法により、NgTE改変体発現プラスミド(NgTE_253(G190W+V191W))を構築した。
なお、前記プラスミドNgTE_253(G190W+V191W)は、配列番号4の塩基配列に対して、下記の部位のコドンが改変されている。
実施例1と同様の方法で、前記プラスミドNgTE_253(G190W+V191W)を大腸菌へ導入して培養を行い、培養液に含まれる脂質成分の分析を行った。また、陰性対象として、前記プラスミドNgTE_253についても同様の実験を行った。結果を表7に示す。
(1)NoTE改変体発現プラスミドの構築
実施例1で作製したプラスミドNoTE_262、NoTE_262(G203W+V204F)、及びNoTE_262(G203W+V204W)を鋳型として、表2に示すプライマー番号27及びプライマー番号28のプライマー対を用いてPCRを行い、配列番号2に示す塩基配列の262位~864位の塩基配列からなる遺伝子断片、及び配列番号2に示す塩基配列の262位~864位の塩基の一部を変異させた遺伝子断片をそれぞれ取得した。
なお、前記プラスミドは、配列番号1の88位~287位のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードする塩基配列として、配列番号2の262位~864位の塩基配列をプラスミドが有する。
また、前記NoTE改変体発現用プラスミドは、配列番号2の塩基配列に対して、下記の部位のコドンが改変されている。
(xiii)NoTE_262(G203W+V204W)_Nanno:配列番号1に示すアミノ酸配列の203位のグリシンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、それぞれ置換されている。
ゼオシン耐性遺伝子(配列番号40)、及び文献(Randor Radakovits, et al.,Nature Communications,DOI:10.1038/ncomms1688,2012)記載のナンノクロロプシス・ガディタナCCMP526株由来チューブリンプロモーター配列(配列番号41)を人工合成した。
合成したDNA断片を鋳型として、表2に示すプライマー番号42及びプライマー番号43のプライマー対、並びにプライマー番号44及びプライマー番号45のプライマー対をそれぞれ用いてPCRを行い、ゼオシン耐性遺伝子及びチューブリンプロモーター配列をそれぞれ取得した。これらの増幅断片と、前記VCP1ターミネーター配列、及びプラスミドベクターpUC19の増幅断片を、実施例1と同様の方法で融合し、ゼオシン耐性遺伝子発現プラスミドを構築した。なお、本発現プラスミドは、チューブリンプロモーター配列、ゼオシン耐性遺伝子、VCP1ターミネーター配列の順に連結したゼオシン耐性遺伝子発現用配列と、pUC19ベクター配列からなる。
前記発現プラスミドNoTE_262_Nanno、NoTE_262(G203W+V204F)_Nanno、及びNoTE_262(G203W+V204W)_Nannoを鋳型として、表2に示すプライマー番号46とプライマー番号47のプライマー対を用いてPCRを行い、当該プラスミド中のNoTE遺伝子発現用配列を増幅した。
また、前記ゼオシン耐性遺伝子発現用プラスミドを鋳型として、表2に示すプライマー番号48とプライマー番号47のプライマー対を用いてPCRを行い、ゼオシン耐性遺伝子発現用配列を増幅した。
増幅したDNA断片を、High Pure PCR Product Purification Kit(Roche Applied Science社製)を用いて精製した。なお、精製の際の溶出には、キットに含まれる溶出バッファーではなく、滅菌水を用いた。
f/2液体培地(NaNO3 75mg、NaH2PO4・2H2O 6mg、ビタミンB12 0.5μg、ビオチン 0.5μg、チアミン 100μg、Na2SiO3・9H2O 10mg、Na2EDTA・2H2O 4.4mg、FeCl3・6H2O 3.16mg、FeCl3・6H2O 12μg、ZnSO4・7H2O 21μg、MnCl2・4H2O 180μg、CuSO4・5H2O 7μg、Na2MoO4・2H2O 7μg/人工海水1L)にて24時間回復培養を行った。その後に、2μg/mLのゼオシン含有f/2寒天培地に塗布し、25℃、0.3%CO2雰囲気下、12h/12h明暗条件にて2~3週間培養した。得られたコロニーの中から、NoTE遺伝子発現用断片を含むものをPCR法により選抜した。選抜した株を、f/2培地の窒素濃度を15倍、リン濃度を5倍に増強した培地(以下、N15P5培地)20mLに播種し、25℃、0.3%CO2雰囲気下、12h/12h明暗条件にて4週間振盪培養し、前培養液とした。前培養液2mLを、18mLのN15P5培地に植継ぎ、25℃、0.3%CO2雰囲気下、12h/12h明暗条件にて2週間振盪培養した。なお、陰性対照として、野生株であるナンノクロロプシス・オキュラータNIES2145株についても同様に実験を行った。
培養後実施例1と同様の方法で、培養液に含まれる脂質成分の分析を行った。結果を表8に示す。なお、表8において、「n」は、0~5の整数を表し、例えば「C18:n」と記載した場合には、組成がC18:0,C18:1,C18:2,C18:3,C18:4,及びC18:5の各脂肪酸の総和を表す。
(1)NoTE多重改変体発現プラスミドの構築
実施例1で作製したプラスミドNoTE_262(V204W)を鋳型として、表3に示すプライマー番号51とプライマー番号52のプライマー対、プライマー番号51とプライマー番号53のプライマー対、プライマー番号54とプライマー番号55のプライマー対、プライマー番号54とプライマー番号56のプライマー対、プライマー番号54とプライマー番号57のプライマー対、プライマー番号54とプライマー番号58のプライマー対、プライマー番号54とプライマー番号59のプライマー対、並びにプライマー番号60とプライマー番号61のプライマー対をそれぞれ用いてPCRを行い、配列番号2の262位~864位の塩基の一部を変異させた遺伝子断片をそれぞれ取得した。これらの遺伝子断片を用いて、前記手法と同様の手法により、各種NoTE改変体発現プラスミド(NoTE_262(V204W+H146N)、NoTE_262(V204W+H146S)、NoTE_262(V204W+M202F)、NoTE_262(V204W+M202H)、NoTE_262(V204W+M202L)、NoTE_262(V204W+M202Q)、NoTE_262(V204W+M202V)、NoTE_262(V204W+P281Q))をそれぞれ構築した。これらのプラスミドは、配列番号2の塩基配列に対して、下記の部位のコドンが改変されている。
(xv)NoTE_262(V204W+H146S):配列番号1に示すアミノ酸配列の204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、146位のヒスチジンをコードするコドンがセリンをコードするコドン(TCA)に、それぞれ置換されている。
(xvi)NoTE_262(V204W+M202F):配列番号1に示すアミノ酸配列の204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、202位のメチオニンをコードするコドンがフェニルアラニン(F)をコードするコドン(TTC)に、それぞれ置換されている。
(xvii)NoTE_262(V204W+M202H):配列番号1に示すアミノ酸配列の204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、202位のメチオニンをコードするコドンがヒスチジンをコードするコドン(CAT)に、それぞれ置換されている。
(xviii)NoTE_262(V204W+M202L):配列番号1に示すアミノ酸配列の204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、202位のメチオニンをコードするコドンがロイシンをコードするコドン(CTA)に、それぞれ置換されている。
(xix)NoTE_262(V204W+M202Q):配列番号1に示すアミノ酸配列の204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、202位のメチオニンをコードするコドンがグルタミンをコードするコドン(CAA)に、それぞれ置換されている。
(xx)NoTE_262(V204W+M202V):配列番号1に示すアミノ酸配列の204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、202位のメチオニンをコードするコドンがバリンをコードするコドン(GTA)に、それぞれ置換されている。
(xxi)NoTE_262(V204W+P281Q):配列番号1に示すアミノ酸配列の204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、281位のプロリンをコードするコドンがグルタミンをコードするコドン(CAG)に、それぞれ置換されている。
実施例1と同様の方法で、前記発現プラスミドを大腸菌へ導入して培養を行い、培養液に含まれる脂質成分の分析を行った。また、比較対象として、前記発現プラスミドNoTE_262、NoTE_262(V204W)についても同様の実験を行った。結果を表9に示す。
また、配列番号1に示すアミノ酸配列の146位のアミノ酸が置換されるように構築した、プラスミドNoTE_262(V204W+H146N)及びプラスミドNoTE_262(V204W+H146S)をそれぞれ導入した形質転換体では、NoTE_262導入株やNoTE_262(V204W)をそれぞれ導入した形質転換体ではほとんど存在を確認できなかったC8脂肪酸の生産が確認された。
さらに、配列番号1に示すアミノ酸配列の204位のバリンをトリプトファンに、202位のメチオニンや281位のプロリンを他のアミノ酸にそれぞれ置換されるように構築したプラスミドを導入した形質転換体では、NoTE_262(V204W)を導入した形質転換体と比べ、総脂肪酸量に占めるC12脂肪酸の含有率がさらに増加した。
(1)NoTE改変体発現プラスミドの構築
実施例1で作製したプラスミドNoTE_262、NoTE_262(G203W)、NoTE_262(V204W)、及びNoTE_262(G203W+V204W)を鋳型として、表2に示すプライマー番号27及びプライマー番号28のプライマー対を用いてPCRを行い、配列番号2に示す塩基配列の262位~864位の塩基配列からなる遺伝子断片、及び配列番号2に示す塩基配列の262位~864位の塩基の一部を変異させた遺伝子断片をそれぞれ取得した。
前記NoTE発現カセットと、ゼオシン耐性遺伝子発現カセット及びpUC19配列からなる断片を、実施例1と同様の方法で融合し、NoTE発現カセットとゼオシン耐性遺伝子発現カセットが連結した薬剤耐性連結型NoTE発現プラスミド(NoTE_262_Nanno(zeo)、NoTE_262(G203W)_Nanno(zeo)、NoTE_262(V204W)_Nanno(zeo)、及びNoTE_262(G203W+V204W)_Nanno(zeo))をそれぞれ構築した。前記NoTE発現プラスミドは、配列番号2の塩基配列に対して、下記の部位のコドンが改変されている。
(xxiv)NoTE_262(V204W)_Nanno(zeo):配列番号1に示すアミノ酸配列の204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に置換されている。
(xxv)NoTE_262(G203W+V204W)_Nanno(zeo):配列番号1に示すアミノ酸配列の203位のグリシンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、204位のバリンをコードするコドンがトリプトファンをコードするコドン(TGG)に、それぞれ置換されている。
前記発現プラスミドNoTE_262_Nanno(zeo)、NoTE_262(G203W)_Nanno(zeo)、NoTE_262(V204W)_Nanno(zeo)、及びNoTE_262(G203W+V204W)_Nanno(zeo)を鋳型として、表2に示すプライマー番号46とプライマー番号47のプライマー対を用いてPCRを行い、NoTE遺伝子発現カセットとゼオシン耐性遺伝子発現カセットが連結した断片を増幅した。
実施例4と同様の方法で、得られたDNA断片を精製し、エレクトロポレーション法によりナンノクロロプシス・オキュラータNIES2145株に導入した。
実施例4と同様の方法で、形質転換体の選抜及び培養を行い、培養液に含まれる脂質成分の分析を行った。なお、脂質抽出の際に用いるヘキサンの量は0.5mLとした。結果を表10に示す。
(1)N末端長を変更したNoTE改変体発現プラスミドの構築
実施例1で調製したナンノクロロプシス・オキュラータNIES2145株のcDNAを鋳型として、表4に示すプライマー番号64~69及び表1に示すプライマー番号22のいずれか1つのプライマーと、表1に示すプライマー番号6のプライマー対を用いてPCRを行い、配列番号2の1~864位の塩基配列からなる遺伝子断片、配列番号2の172~864位の塩基配列からなる遺伝子断片、配列番号2の232~864位の塩基配列からなる遺伝子断片、配列番号2の292~864位の塩基配列からなる遺伝子断片、配列番号2の322~864位の塩基配列からなる遺伝子断片、配列番号2の352~864位の塩基配列からなる遺伝子断片、配列番号2の382~864位の塩基配列からなる遺伝子断片、をそれぞれ取得した。これらの遺伝子断片を用いて、実施例1と同様の方法により、N末端長を変更したNoTE発現プラスミドNoTE_1、NoTE_172、NoTE_232、NoTE_292、NoTE_322、NoTE_352、NoTE_382、をそれぞれ構築した。
なお、以下のプラスミド表記において、「NoTE_1」、「NoTE_172」、「NoTE_232」、「NoTE_292」、「NoTE_322」、「NoTE_352」、「NoTE_382」はそれぞれ、配列番号1の1~287位、57~287位、77~287位、97~287位、107~287位、117~287位、127~287位のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードする塩基配列として、それぞれ配列番号2の1~864位、172~864位、232~864位、292~864位、322~864位、352~864位、382~864位の塩基配列をプラスミドが有することを意味する。
これらのプラスミド(xxvi)NoTE_1(V204W)、(xxvii)NoTE_172(V204W)、(xxviii)NoTE_232(V204W)、(xxix)NoTE_292(V204W)、(xxx)NoTE_322(V204W)、(xxxi)NoTE_352(V204W)、(xxxii)NoTE_382(V204W)はいずれも配列番号2の塩基配列に対して、下記の部位のコドンが改変されている。
実施例1と同様の方法で、前記プラスミドNoTE_1(V204W)、NoTE_172(V204W)、NoTE_232(V204W)、NoTE_292(V204W)、NoTE_322(V204W)、NoTE_352(V204W)、NoTE_382(V204W)をそれぞれ大腸菌へ導入して培養を行い、培養液に含まれる脂質成分の分析を行った。また、陰性対象として、前記プラスミドNoTE_1、NoTE_172、NoTE_232、NoTE_292、NoTE_322、NoTE_352、NoTE_382についてもそれぞれ同様の実験を行った。結果を表11に示す。
Claims (17)
- 宿主に下記タンパク質(A)~(C)のいずれか1つをコードする遺伝子を導入して得られた形質転換体を培養して脂質を生産させる、脂質の製造方法。
(A)配列番号1の128位~287位のアミノ酸配列において、203位のグリシン及び204位のバリンの少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなるタンパク質。
(B)配列番号1の128位~287位のアミノ酸配列と85%以上の同一性を有するアミノ酸配列において、配列番号1の203位に相当する位置のアミノ酸及び204位に相当する位置のアミノ酸の少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質。
(C)前記タンパク質(A)又は(B)のアミノ酸配列を有し、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質。 - 前記タンパク質(A)~(C)において、配列番号1の203位のグリシン又はこれに相当する位置のアミノ酸がトリプトファンに、配列番号1の204位のバリン又はこれに相当する位置のアミノ酸がトリプトファン又はフェニルアラニンに、それぞれ置換されている、請求項1記載の製造方法。
- 前記タンパク質(A)~(C)において、配列番号1の203位のグリシン又はこれに相当する位置のアミノ酸及び204位のバリン又はこれに相当する位置のアミノ酸それぞれがトリプトファンに置換されている、請求項1又は2記載の製造方法。
- 前記タンパク質(A)~(C)が、さらに下記(Ca)~(Cg)からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸置換を有する、請求項1~3のいずれか1項記載の製造方法。
(Ca)配列番号1の143位のロイシン又はこれに相当する位置のアミノ酸がプロリンに置換。
(Cb)配列番号1の146位のヒスチジン又はこれに相当する位置のアミノ酸がアスパラギン又はセリンに置換。
(Cc)配列番号1の160位のグリシン又はこれに相当する位置のアミノ酸がアラニンに置換。
(Cd)配列番号1の202位のメチオニン又はこれに相当する位置のアミノ酸がフェニルアラニン、ヒスチジン、ロイシン、グルタミン、又はバリンに置換。
(Ce)配列番号1の212位のグリシン又はこれに相当する位置のアミノ酸がプロリンに置換。
(Cf)配列番号1の213位のアスパラギン又はこれに相当する位置のアミノ酸がチロシンに置換。
(Cg)配列番号1の281位のプロリン又はこれに相当する位置のアミノ酸がグルタミンに置換。 - 前記タンパク質(A)~(C)のいずれか1つをコードする遺伝子が、下記DNA(A1)~(C1)のいずれか1つからなる遺伝子である、請求項1~4のいずれか1項記載の製造方法。
(A1)配列番号2の382位~864位の塩基配列において、607位~609位の塩基及び610位~612位の塩基の少なくとも一方がトリプトファンをコードする塩基に置換された塩基配列からなるDNA。
(B1)配列番号2の382位~864位の塩基配列と70%以上の同一性を有する塩基配列において、配列番号2の607位~609位に相当する位置の塩基及び610位~612位に相当する位置の塩基の少なくとも一方がトリプトファンをコードする塩基に置換された塩基配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。
(C1)前記DNA(a)又は(b)の塩基配列を有し、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。 - 前記宿主が微生物である、請求項1~5のいずれか1項記載の製造方法。
- 前記微生物が微細藻類である、請求項6記載の製造方法。
- 前記微細藻類がナンノクロロプシス(Nannochloropsis)属に属する藻類である、請求項7記載の製造方法。
- 前記微生物が大腸菌である、請求項6記載の製造方法。
- 前記脂質が炭素数8、10、若しくは12の脂肪酸又はそのエステルを含む、請求項1~9のいずれか1項記載の製造方法。
- 下記(A)~(C)のいずれか1つで規定されるタンパク質。
(A)配列番号1の128位~287位のアミノ酸配列において、203位のグリシン及び204位のバリンの少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなるタンパク質。
(B)配列番号1の128位~287位のアミノ酸配列と85%以上の同一性を有するアミノ酸配列において、配列番号1の203位に相当する位置のアミノ酸及び204位に相当する位置のアミノ酸の少なくとも一方がトリプトファンに置換されたアミノ酸配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質。
(C)前記タンパク質(A)又は(B)のアミノ酸配列を有し、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質。 - 請求項11記載のタンパク質をコードする遺伝子。
- 下記(A1)~(C1)で規定するいずれか1つのDNAからなる遺伝子。
(A1)配列番号2の382位~864位の塩基配列において、607位~609位の塩基及び610位~612位の塩基の少なくとも一方がトリプトファンをコードする塩基に置換された塩基配列からなるDNA。
(B1)配列番号2の382位~864位の塩基配列と70%以上の同一性を有する塩基配列において、配列番号2の607位~609位に相当する位置の塩基及び610位~612位に相当する位置の塩基の少なくとも一方がトリプトファンをコードする塩基に置換された塩基配列からなり、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。
(C1)前記DNA(a)又は(b)の塩基配列を有し、かつアシル-ACPチオエステラーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA。 - 請求項12又は13記載の遺伝子を含有する組換えベクター。
- 請求項12若しくは13記載の遺伝子、又は請求項14記載の組換えベクターを、宿主に導入してなる形質転換体。
- 宿主に請求項12若しくは13記載の遺伝子、又は請求項14記載の組換えベクターを導入し、得られた形質転換体が生産する脂質中の脂肪酸組成を改変する、脂質中の脂肪酸組成を改変する方法。
- 宿主に請求項12若しくは13記載の遺伝子、又は請求項14記載の組換えベクターを導入する、炭素数8、10、又は12の脂肪酸の生産性を向上させる方法。
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