WO2017208791A1 - バイオサーファクタント産生組み換え微生物 - Google Patents
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Definitions
- Lipase is an enzyme that cleaves the ester bond of triglyceride that constitutes fats and oils such as vegetable fats and oils and decomposes them into fatty acids and glycerin. Lipases are possessed by many organisms and are used not only for in vivo reactions but also for many industrial applications.
- Biosurfactant is a natural surfactant produced by microorganisms, is highly biodegradable, has a low environmental impact, and has various beneficial physiological functions. Therefore, if biosurfactant is used in the food industry, cosmetic industry, pharmaceutical industry, chemical industry, environmental field, etc., it is meaningful in realizing an environmentally conscious society.
- 1-O- ⁇ -MEL-B 1-O- ⁇ -D-mannopyranosyl-erythritol Lipid-B (hereinafter also referred to as 1-O- ⁇ -MEL-B) having D-mannopyranosyl-erythritol as a sugar skeleton.
- 1-O- ⁇ -MEL-B is a promising biomaterial as a skin care agent and the like because it has features of improved hydration and high vesicle-forming ability compared to 4-O- ⁇ -MEL-B. .
- a method for producing a mannosyl erythritol lipid comprising culturing a microorganism having an ability to produce mannosyl erythritol lipid in a medium to which a fatty acid and glycerin are added.
- the lipase used for recombination of the microorganism is not particularly limited as long as it is expressed in the microorganism and exhibits lipase activity (that is, functions), and can be arbitrarily selected. Therefore, the origin of lipase may be any of microorganisms, plants and animals.
- preferred lipases are derived from microorganisms.
- preferred microorganisms from which lipase is derived are Pseudozyma, Ustylago, Sporisorium, Melanopsichium, and Kurtumanomyces.
- a basic side chain eg lysine, arginine, histidine
- an acidic side chain eg aspartic acid, glutamic acid
- an uncharged polar side chain eg glycine, asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine
- Cysteine eg alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan
- ⁇ -branched side chains eg threonine, valine, isoleucine
- aromatic side chains eg tyrosine, phenylalanine, Like tryptophan and histidine.
- a conservative amino acid substitution is preferably a substitution between amino acid residues within the same family.
- One or several mutations include restriction enzyme treatment, treatment with exonuclease, DNA ligase, etc., position-directed mutagenesis (Molecular Cloning, Third Edition, Chapter 13, Cold Spring Harbor Press, New York, etc.) Can be introduced. Variants can also be obtained by other methods such as ultraviolet irradiation. Variants also include naturally occurring variants (eg, single nucleotide polymorphisms) such as those based on individual differences in microorganisms having lipases, differences in species or genera. In one embodiment, the mutation is preferably present at a site that does not affect the active site or substrate binding site of FGDH.
- the base sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 is shown in SEQ ID NO: 17.
- the base sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 9 is shown in SEQ ID NO: 18.
- the base sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 24 is shown in SEQ ID NO: 26.
- the base sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 25 is shown in SEQ ID NO: 27.
- a method for producing mannosyl erythritol lipid comprising culturing a microorganism having an ability to produce mannosyl erythritol lipid in a medium supplemented with fatty acid and glycerin.
- the MEL-producing microorganism used in this embodiment may or may not have lipase activity, and in one embodiment, a microorganism that does not have lipase activity is preferred.
- the fatty acid is not particularly limited, and examples thereof include caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, behenic acid, and nervonic acid. Can do.
- the preferred fatty acid is oleic acid.
- MEL production medium Prepared by dissolving 5 g of yeast extract, 3 g of sodium nitrate, 0.3 g of potassium dihydrogen phosphate, 0.3 g of magnesium sulfate heptahydrate, and 20 g of glycerol in 1 L of deionized water. At the time of culture, G418 (antibiotic) was added as necessary.
- Purified lipase Porcine pancreatic lipase (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), immobilized lipase A (manufactured by Sigma Aldrich), immobilized lipase B (manufactured by Sigma Aldrich)
- the amplified gene is ligated to an expression vector pUC_neo containing a replication origin (UARS) derived from a fungus (Ustilago maydis), a G418 resistance gene, and a gap promoter derived from Pseudozyma antarctica strain T-34, and the gap promoter is controlled.
- Gene expression vectors pUC_neo :: LIPA and pUC_neo :: LIPB were constructed under which these genes were expressed. The structure of the expression vector is shown in FIG.
- Fwd TTTGGTACCATGCGAGTGTCCTTG (SEQ ID NO: 20) Rvs: GCAGAATTCCTAAGGCGGTGTG (SEQ ID NO: 21) Fwd: CGAGGTACCATGAAGCTACTCTC (SEQ ID NO: 22) Rvs: TGAGAATTCTCAGGGGGTGACG (SEQ ID NO: 23)
- MEL-B production was confirmed in both strains, and the initial MEL-B production rate was significantly faster (about 1.5 times) in the lipase A-introduced strain compared to the control. It was confirmed. From the results of FIG. 8, it was confirmed that the lipase A-introduced strain had a faster cell growth rate than the control.
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Abstract
Description
項1.
リパーゼをコードする外因性核酸を有するマンノシルエリスリトールリピッド産生能を有する組み換え微生物。
項2.
上記微生物がシュードザイマ(Pseudozyma)属に属する微生物である、項1に記載の組み換え微生物。
項3.
上記微生物がシュードザイマ・ツクバエンシスに属する微生物である、項1又は2に記載の組み換え微生物。
項4.
リパーゼが配列番号1~9、24、及び25から成る群より選択されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有する、項1~3のいずれかに記載の組み換え微生物。
項5.
項1~3に記載の組み換え微生物を用いて、マンノシルエリスリトールリピッドを製造する方法。
項6.
上記微生物を植物油脂を含む培地で培養することを含む、項4に記載のマンノシルエリスリトールリピッドを製造する方法。
項7.
脂肪酸及びグリセリンを添加した培地でマンノシルエリスリトールリピッド産生能を有する微生物を培養することを含む、マンノシルエリスリトールリピッドを製造する方法。
・使用菌体
シュードザイマ・ツクバエンシス(Pseudozyma tsukubaensis)1E5株・ゲノムDNA
シュードザイマ・アンタークティカ(Pseudozyma antarctica)T-34株・プラスミド
発現ベクターpUC_neo
・培地
グリセロール添加YM培地:脱イオン水1Lに、酵母エキス3g、麦芽エキス3g、ペプトン5g、グルコース10g、グリセロール50gを溶かして調整した。
MEL生産培地:脱イオン水1Lに、酵母エキス5g、硝酸ナトリウム3g、リン酸二水素カリウム0.3g、硫酸マグネシウム・七水和物0.3g、グリセロール20gを溶かして調整した。培養時には、必要に応じてG418(抗生物質)を添加した。
・精製リパーゼ:ブタ膵臓由来リパーゼ(東京化成社製)、固定化リパーゼA(シグマアルドリッチ社製)、固定化リパーゼB(シグマアルドリッチ社製)
シュードザイマ・ツクバエンシス1E5株をグリセロール添加YM培地2mLで25℃、3日間振とう培養し、前培養液を得た。次いで、前培養液0.1mLをMEL生産培地に10%オリーブ油及びブタ膵臓由来リパーゼ、固定化リパーゼA、又は固定化リパーゼBを1mg添加した培地2mLに接種し、25℃で4日間振とう培養した。得られた菌体培養液に等量の酢酸エチルを添加し、十分撹拌した後、酢酸エチル層を分取した。酢酸エチル層に含まれるMELは薄層クロマトグラフィーにて確認した。結果を図3に示す。図3の結果から、いずれのリパーゼの添加も1E5株によるMEL-Bの生産性に影響を与えないことが示された。
3-1.ゲノムDNAの抽出
上記シュードザイマ・アンタークティカT-34株の菌体培養液に含まれる菌体を液体窒素で凍結し、フェノールおよびクロロホルムで処理しゲノムDNAを抽出した。得られたゲノムDNAの純度と量は分光光度計で確認した。
配列番号10および19に示す遺伝子を発現する発現ベクターを次の手順で構築した。配列番号10は、シュードザイマ・アンタークティカT-34株のリパーゼAをコードする塩基配列であり、配列番号19は、シュードザイマ・アンタークティカT-34株のリパーゼBをコードする塩基配列である。まず、配列番号10を参照して、開始コドンの上流にKpnIサイトを導入したフォワードプライマー(配列番号20)、および終止コドンの下流にEcoRIサイトを導入したリバースプライマー(配列番号21)を調製した。これらを用いて、上記3-1.で得られたシュードザイマ・アンタークティカT-34株のゲノムDNAをテンプレートに遺伝子の増幅を行った。同様に、配列番号19を参照して、開始コドンの上流にKpnIサイトを導入したフォワードプライマー(配列番号22)、および終止コドンの下流にEcoRIサイトを導入したリバースプライマー(配列番号23)を調製した。これらを用いて、上記3-1.で得られたシュードザイマ・アンタークティカT-34株のゲノムDNAをテンプレートに遺伝子の増幅を行った。増幅した遺伝子を、糸状菌(Ustilago maydis)由来の複製開始点(UARS)、G418耐性遺伝子、シュードザイマ・アンタークティカT-34株由来のgapプロモーターを含む発現ベクターpUC_neoに連結し、gapプロモーターの制御下でこれらの遺伝子が発現される遺伝子発現ベクターpUC_neo::LIPAおよびpUC_neo::LIPBを構築した。発現ベクターの構造を図4に示す。
Fwd: TTTGGTACCATGCGAGTGTCCTTG(配列番号20)
Rvs: GCAGAATTCCTAAGGCGGTGTG(配列番号21)
Fwd: CGAGGTACCATGAAGCTACTCTC(配列番号22)
Rvs: TGAGAATTCTCAGGGGGTGACG(配列番号23)
上記3-2.で得られた発現ベクターpUC_neo::LIPAおよびpUC_neo::LIPBを制限酵素処理で直線化したものを用いて、エレクトロポレーション法にてシュードザイマ・ツクバエンシス1E5株を形質転換した。また、コントロールとしてインサートを含まないベクターpUC_neoも同様に、制限酵素処理で直線化した後、エレクトロポレーション法にてシュードザイマ・ツクバエンシス1E5株に導入した。形質転換体の選別には、G418を使用した。
各形質転換体をグリセロール添加YM培地2mLで25℃、3日間振とう培養し、前培養液を得た。次いで、前培養液1mLをMEL培地に12%オリーブ油を添加した培地20mLに接種し、25℃で3日間振とう培養した。得られた菌体培養液を遠心し、培養上清を得た。
各形質転換体をグリセロール添加YM培地2mLで25℃、3日間振とう培養し、前培養液を得た。次いで、前培養液1mLをMEL培地に12%オリーブ油を添加した培地20mLに接種し、25℃で15日間振とう培養した。得られた菌体培養液に等量の酢酸エチルを添加し、十分撹拌した後、酢酸エチル層を分取した。酢酸エチル層に含まれるMELは薄層クロマトグラフィーにて確認した(図6)。また、高速液体クロマトグラフィーを用いてMELの生産量を定量した(図7)。更に、酢酸エチル層を分取した後に残った水層にメタノールを加え、遠心分離することにより菌体を得た。得られた菌体を乾燥させ、秤量し、菌体増殖量を評価した(図8)。
シュードザイマ・ツクバエンシス1E5株をグリセロール添加YM培地2mLで25℃、3日間振とう培養し、前培養液を得た。次いで、前培養液1mLを、MEL培地にオリーブ油を12容量%添加した培地20mL、又はオリーブオイル12容量%をオレイン酸10.8容量%及びグリセリン1.2容量%に替えた培地20mlに接種し、25℃で4日間振とう培養した。得られた菌体培養液に等量の酢酸エチルを添加し、十分撹拌した後、酢酸エチル層を分取した。酢酸エチル層に含まれるMELの量を高速液体クロマトグラフィーで測定した(図9)。また、酢酸エチル層を分取した後に残った水層にメタノールを加え、遠心分離することにより菌体を得た。得られた菌体は乾燥させた後秤量し、菌体増殖量を評価した(図10)。図9の結果から、オリーブオイルに替えてオレイン酸及びグリセリンを培地に添加することにより、MEL-Bの生産量が約1.5倍向上することが確認された。一方、図10の結果からオリーブオイルをオレイン酸及びグリセリンに替えても菌体の増殖能力に影響しないことが判明した。
Claims (7)
- リパーゼをコードする外因性核酸を有するマンノシルエリスリトールリピッド産生能を有する組み換え微生物。
- 上記微生物がシュードザイマ(Pseudozyma)属に属する微生物である、請求項1に記載の組み換え微生物。
- 上記微生物がシュードザイマ・ツクバエンシスに属する微生物である、請求項1又は2に記載の組み換え微生物。
- リパーゼが配列番号1~9、24、及び25から成る群より選択されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有する、請求項1~3のいずれかに記載の組み換え微生物。
- 請求項1~3に記載の組み換え微生物を用いて、マンノシルエリスリトールリピッドを製造する方法。
- 上記微生物を植物油脂を含む培地で培養することを含む、請求項4に記載のマンノシルエリスリトールリピッドを製造する方法。
- 脂肪酸及びグリセリンを添加した培地でマンノシルエリスリトールリピッド産生能を有する微生物を培養することを含む、マンノシルエリスリトールリピッドを製造する方法。
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