説明

組換え微生物

【課題】ソルビトールを資化できない宿主微生物にソルビトール資化能を付与し、ソルビトールを唯一の炭素源とする培地のソルビトールを資化できる微生物を提供する。
【解決手段】ソルビトールを資化できない宿主微生物にソルビトール脱水素酵素をコードする遺伝子及びソルビトールトランスポーターをコードする遺伝子を組み込んで得られる、ソルビトールを唯一の炭素源とする培地のソルビトールを資化可能な組換え微生物。宿主微生物としては、サッカマイセス(Saccharomyces)属、クリベロマイセス(Kluyveromyces)属、シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyces)属、チゴサッカロマイセス(Zygosaccharomyces)属、ヤロウイア(Yarrowia)属、ハンゼヌラ(Hansenula)属、ピキア(Pichia)属、キャンディダ(Candida)属からなる群より選ばれる酵母が用いられ、サッカマイセス(Saccharomyces)属及びクリベロマイセス(Kluyveromyces)属のものが好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ソルビトール資化能を有する組換え微生物に関する。さらに詳しくいえば、ソルビトール脱水素酵素をコードする遺伝子及びソルビトールトランスポーターをコードする遺伝子を宿主微生物に組み込んで得られる、ソルビトールを唯一の炭素源とする培地においてソルビトールを消費して生育(資化)できる微生物に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、世界的に化石燃料を大量に消費することによる地球温暖化及び資源枯渇が問題になっている。このような状況の下で、安定で且つ持続可能なエネルギーの開発が求められており、バイオマスからエネルギーを生産する技術が注目されている。
【0003】
可食バイオマスを用いたバイオエタノールの急激な需要増加により、食料価格の上昇をもたらした。従って、食料とならないバイオマス、特に資源的に豊富なセルロースの利用が重要である。
【0004】
植物の細胞壁の構成成分であるセルロースを燃料に変換する方法として、高分子であるセルロースを糖に分解し、発酵させてバイオエタノールを得る方法がある。セルロースを糖に分解するには、硫酸または酵素を用いる方法が知られているが、硫酸は腐食性・危険性が高く大量の中和廃棄物を発生させる。また酵素には基質依存性があるという難点がある。
【0005】
特許文献1(国際公開第2007/100052号パンフレット)には、触媒によりセルロースをソルビトールに分解する方法が開示されている。しかしながら、エタノールを生産するサッカロマイセス属酵母においては、ソルビトールを炭素源として生育するものは知られておらず、ソルビトールを利用してエタノール等の有用物質を生産することは考えられていなかった。
【0006】
ソルビトールを消費して生育(資化)できる微生物としては、グルコノバクター属等が知られており(特許文献2:特開2003−159093号公報参照)ソルビトール脱水素酵素が公知である。また、サッカロマイセス属酵母のソルビトール脱水素酵素遺伝子も知られている(特許文献3:特表平8−505527号公報参照)。しかしながら、このサッカロマイセス属酵母におけるソルビトール脱水素酵素遺伝子は発現(機能)しておらず、ソルビトールを炭素源として生育することができない。
【0007】
また、リンゴ、サクラ等のバラ属由来ソルビトールトランスポーター遺伝子が知られており、リンゴ由来ソルビトールトランスポーター遺伝子でサッカロマイセス属酵母を形質転換すると、ソルビトールの菌体内取込み能が向上することが開示されている(非特許文献1:Aatari et al., (2004) Plant Cell. Physiol. 45: p.1032-1041)。しかしながら、ソルビトールを炭素源として生育するかについては開示されていない。
【0008】
従って、ソルビトールを資化できない宿主微生物にソルビトール脱水素酵素をコードする遺伝子及びソルビトールトランスポーターをコードする遺伝子を組み込むと、炭素源としてソルビトールのみを含む培地においてソルビトールを資化可能になることはこれまで知られていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】国際公開第2007/100052号パンフレット
【特許文献2】特開2003−159093号公報
【特許文献3】特表平8−505527号公報
【非特許文献】
【0010】
【非特許文献1】Aatari et al., (2004) Plant Cell. Physiol. 45: p.1032-1041
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の課題は、ソルビトールを資化できない宿主微生物にソルビトール資化能を付与し、ソルビトールを唯一の炭素源とする培地においてソルビトールを資化可能な微生物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、ソルビトールを資化できない宿主微生物にソルビトール脱水素酵素をコードする遺伝子及びソルビトールトランスポーターをコードする遺伝子を組み込むことにより、ソルビトールを唯一の炭素源とする培地においてソルビトールを資化可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0013】
すなわち本発明は、以下の[1]〜[12]を含む。
[1]ソルビトールを資化できない宿主微生物にソルビトール脱水素酵素をコードする遺伝子及びソルビトールトランスポーターをコードする遺伝子を組み込んで得られる、ソルビトールを唯一の炭素源とする培地のソルビトールを資化可能な組換え微生物。
[2]前記宿主微生物が酵母である前記[1]記載の組換え微生物。
[3]前記酵母がサッカマイセス(Saccharomyces)属、クリベロマイセス(Kluyveromyces)属、シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyces)属、チゴサッカロマイセス(Zygosaccharomyces)属、ヤロウイア(Yarrowia)属、ハンゼヌラ(Hansenula)属、ピキア(Pichia)属、キャンディダ(Candida)属からなる群より選ばれるいずれかに属する前記[2]記載の組換え微生物。
[4]前記酵母がサッカロマイセス(Saccharomyces)属に属する前記[3]記載の組換え微生物。
[5]前記酵母がサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)である前記[4]記載の組換え微生物。
[6]前記酵母がクリベロマイセス(Kluyveromyces)属に属する前記[3]記載の組換え微生物。
[7]前記酵母がクリベロマイセス・ラクティス(Kluyveromyces lactis)、クリベロマイセス・マルキシアヌス(Kluyveromyces marxianus)、クリベロマイセス・サーモトレランス(Kluyveromyces thermotrelans)のいずれかである前記[6]記載の組換え微生物。
[8]前記ソルビトール脱水素酵素をコードする遺伝子が、サッカロマイセス(Saccharomyces)属、クリベロマイセス(Kluyveromyces)属からなる群より選ばれる微生物に由来する前記[1]〜[7]のいずれかに記載の組換え微生物。
[9]前記ソルビトールトランスポーター遺伝子が、植物または酵母に由来する前記[1]〜[7]のいずれかに記載の組換え微生物。
[10]前記植物がバラ科植物である前記[9]記載の組換え微生物。
[11]前記バラ科植物がリンゴまたはサクラである前記[10]記載の組換え微生物。
[12]前記酵母がサッカロマイセス(Saccharomyces)属、クリベロマイセス(Kluyveromyces)属、シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyces)属、チゴサッカロマイセス(Zygosaccharomyces)属、ヤロウイア(Yarrowia)属、ハンゼヌラ(Hansenula)属、ピキア(Pichia)属、キャンディダ(Candida)属のいずれかに属する前記[9]記載の組換え微生物。
【発明の効果】
【0014】
本発明により得られる組換え微生物は、セルロースを分解して得られるソルビトールを利用して有用化学物質等を生産するための生産菌を作製するのに有用である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のソルビトールを唯一の炭素源とする培地においてソルビトールを資化できる組換え微生物は、宿主微生物に、ソルビトール脱水素酵素遺伝子(以下、SDH遺伝子またはSDHということもある)、及びソルビトールトランスポーター遺伝子(以下、SOT遺伝子またはSOTということもある)を組み込むことにより得ることができる。
【0016】
本発明に用いられる宿主微生物は特に制限されるものではなく、例えば、酵母、バクテリア、古細菌等が挙げられる。酵母の具体例としては、サッカロマイセス(Saccharomyces)属、クリベロマイセス(Kluyveromyces)属、シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyces)属、チゴサッカロマイセス(Zygosaccharomyces)属、ヤロウイア(Yarrowia)属、ハンゼヌラ(Hansenula)属、ピキア(Pichia)属、キャンディダ(Candida)属等が挙げられ、中でもサッカロマイセス(Saccharomyces)属、クリベロマイセス(Kluyveromyces)属のものが好ましく、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、クリベロマイセス・ラクティス(Kluyveromyces lactis)、クリベロマイセス・マルキシアヌス(Kluyveromyces marxianus)、クリベロマイセス・サーモトレランス(Kluyveromyces thermotrelans)由来のものが特に好ましい。
【0017】
本発明に用いられるSDH遺伝子は、ソルビトール脱水素酵素活性を持つタンパク質をコードするものであればいずれのものも使用することができる。動物肝由来の遺伝子としては、例えば羊肝由来、また、微生物由来の遺伝子としては、例えばシュードモナス(Pseudomonas)属、バチルス(Bacillus)属、サッカロマイセス(Saccharomyces)属、クリベロマイセス(Kluyveromyces)属、グルコノバクター(Gluconobacter)属、アセトバクター(Acetobacter)属由来の遺伝子を用いることができる。このうち宿主微生物として酵母を用いる場合は宿主微生物と似ている点で酵母由来のものを使用することが好ましい。酵母由来のものとしては、サッカロマイセス(Saccharomyces)属、クリベロマイセス(Kluyveromyces)属、シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyces)属、チゴサッカロマイセス(Zygosaccharomyces)属、ヤロウイア(Yarrowia)属、ハンゼヌラ(Hansenula)属、ピキア(Pichia)属、キャンディダ(Candida)属のものが挙げられ、中でもサッカロマイセス(Saccharomyces)属、クリベロマイセス(Kluyveromyces)属のものが好ましく、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、クリベロマイセス・ラクティス(Kluyveromyces lactis)由来のものが特に好ましい。
【0018】
本発明に用いられるSOT遺伝子は、ソルビトールトランスポーター活性を持つタンパク質をコードするものであればいずれのものも使用することができる。中でも植物由来、酵母由来のものが好ましい。このうち、植物由来ではバラ科植物のものが好ましく、特にリンゴ、サクラが好ましい。酵母由来ではサッカロマイセス(Saccharomyces)属、クリベロマイセス(Kluyveromyces)属、シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyces)属、チゴサッカロマイセス(Zygosaccharomyces)属、ヤロウイア(Yarrowia)属、ハンゼヌラ(Hansenula)属、ピキア(Pichia)属、キャンディダ(Candida)属由来のものを好ましく用いることができる。
【0019】
本発明に用いられる遺伝子の単離は、染色体DNAを鋳型としたPCR等の公知の方法によって行うことができる。あるいは、常法により調製された全mRNA、全RNAからRT−PCRにより得られたcDNA、あるいは市販のcDNAライブラリー等の核酸を鋳型とし、本発明に用いられる遺伝子の塩基配列に基づいて設計されるプライマーを用いたPCR法によって取得することができる。また、染色体DNAライブラリーから、ハイブリダイゼーション等の公知の方法によって行うこともできる。
【0020】
SDH遺伝子及びSOT遺伝子の機能発現に用いられるプロモーターは、その発現ベクターを導入すべき宿主細胞中でその制御下の遺伝子の発現を誘導できる任意のものであってよい。酵母中で発現させるためには、グリセルアルデヒド3リン酸デヒドロゲナーゼプロモーター、PH05プロモーター、MFα1プロモーター、ADHプロモーター、TEFプロモーター、CYC1プロモーター等の公知のプロモーターが使用できる。このうち、グリセルアルデヒド3リン酸デヒドロゲナーゼプロモーターがソルビトール培地中でも常に働く能力を有している点で好ましい。
【0021】
SDH遺伝子及びSOT遺伝子の発現に用いられるターミネーターは、ENO1ターミネーター、GAL10ターミネーター、GAPDHターミネーター、ADHターミネーター、CYC1ターミネーター等の公知のターミネーターが使用できる。
【0022】
形質転換に用いるベクターは、宿主微生物で複製されるものを用いることができる。例えば、宿主微生物として酵母を用いる場合はYEp13、YCp50、pPICZαA、p4XXシリーズ(Dominik et al., (1995)Gene. 156: p.119-122)等が挙げられる。ベクター中に本発明で用いられるSDH遺伝子及びSOT遺伝子を組み込むには、例えば、その遺伝子を含むDNA断片を適当な制限酵素で切断し、ベクターDNAの制限酵素切断部位またはマルチクローニングサイトにインフレームで挿入し連結すればよい。本発明で使用する発現ベクターには、ベクターが細胞内に保持されていることを示す選択マーカーが必要に応じて含まれていてもよい。
【0023】
本発明で用いられるSDH遺伝子及びSOT遺伝子またはそれを含む組換えベクターを用いて宿主細胞を形質転換するには、一般的に行われている遺伝子導入法、例えば、コンピテントセル法、リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、リポフェクション法、パーテイクルガン法、ポリエチレングリコール(PEG)法、塩化リチウム法、アグロバクテリウム法、プロトプラスト融合法等を用いればよい。形質転換体の選択は、常法に従って行うことができるが、通常は使用した組換えベクターに組み込まれた選択マーカーを利用して行うことができる。
【0024】
本発明で用いられるSDH遺伝子及びSOT遺伝子が宿主細胞(微生物)に確実に導入されたか否かの確認は、PCR法、サザンハイブリダイゼーション法、ノーザンハイブリダイゼーション法、ウェスタンブロット法等を利用して行うことができる。例えば、宿主細胞(微生物)からプラスミドを抽出し、本発明のSOT遺伝子、SDH遺伝子特異的プライマーを用いてPCR増幅を行えばよい。その増幅産物についてアガロースゲル電気泳動、ポリアクリルアミドゲル電気泳動またはキャピラリー電気泳動等を行い、臭化エチジウム、サイバーグリーン(SYBR Green)液等により染色し、そして増幅産物を1本のバンドとして検出することにより、本発明の遺伝子の導入を確認することができる。
【0025】
培地は、炭素源としてソルビトール、及び本発明の組換え微生物が資化し得る窒素源、無機塩類、ビタミン類等を含有し、形質転換体の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれでもよい。静置培養、振とう培養、深部通気撹拌培養のいずれで行ってもよいが、振とう培養が好ましく用いられる。培養温度は通常、15〜40℃である。
【実施例】
【0026】
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0027】
実施例1、比較例1〜2:
(1)SDH遺伝子の単離及びSDH遺伝子を有するプラスミドの調製
クリベロマイセス・ラクティス(Kluyveromyces lactis)NBRC1090株((独)製品評価技術基盤機構より入手)の染色体DNAを、QIA amp DNA Mini kit(キアゲン(QIAGEN)社製)を用い、添付された説明書の記載に従って調製した。得られた染色体を鋳型とし、配列番号1及び2で表される塩基配列を有するDNAをプライマーとして用いてPCR反応を行い、約1.1kbpの断片を取得した。PCR反応はPrimeSTAR HS DNA Polymerase(タカラバイオ社製)を用い、添付された説明書の記載に従って行った。以下、PCR法は全て該説明書の記載に従った。断片は、反応生成物を0.8%アガロースゲルで電気泳動することにより確認した。このDNA断片をゲルから切り出し、GENECLEAN kit(エムピーバイオメディカルズ(MP-Biomedicals)社製)を用い、添付された説明書の記載に従って単離、精製した。このDNAとp426GPDベクターをEcoRI及びSalIで制限酵素処理し、連結してプラスミドを得た。挿入されたDNA断片の塩基配列をDNAシーケンサーにより調べたところ、配列番号3で表される塩基配列を有するDNAを有していた。
【0028】
(2)SOT遺伝子の単離及びSOT遺伝子を有するプラスミドの調製
りんごの葉からRNeasy(キアゲン(QIAGEN)社製)を用いて、添付された説明書の記載に従って全RNAの抽出及び精製を行うことにより、全RNAを調製した。調製した全RNAを鋳型として、PrimeScript High Fidelity RT-PCR Kit(タカラバイオ社製)を用い、添付された説明書の記載に従ってcDNAを合成した。合成したcDNAを鋳型として、配列番号4〜7のプライマーを用いてPCR反応を行い、約1.6kbpの断片を取得した。PCR反応はPrimeSTAR HS DNA Polymerase(タカラバイオ社製)を用い、添付された説明書の記載に従って行った。以下、PCR法は全て該説明書の記載に従った。断片は、反応生成物を0.8%アガロースゲルで電気泳動することにより確認した。このDNA断片をゲルから切り出し、GENECLEAN kit(エムピーバイオメディカルズ(MP-Biomedicals)社製)を用い単離、精製した。このDNA断片とp413GPDベクターをSpeI及びEcoRIで制限酵素処理し、連結してプラスミドを得た。挿入されたDNA断片の塩基配列をDNAシーケンサーにより調べたところ、配列番号8で表される塩基配列を有するDNAを有していた。
【0029】
(3)酵母の形質転換
前記(1)及び(2)で調製したプラスミドを用いて、以下の方法でサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)ScINV1株(インビトロジェン(Invitrogen)社)を形質転換した。すなわち、Chen D, Yang B, Kuo T. (1992).Curr Genet 21: 83-84.に記載の形質転換法を用いた。
形質転換体選択培地には、以下に示す組成のSD寒天培地に対応するアミノ酸を添加した寒天培地を用いた。実施例1及び比較例1〜2に使用したプラスミド及び寒天培地を表1に示す。
すなわち、実施例1はSDH遺伝子(配列番号3)をp426GPDベクターに連結したプラスミド及びSOT遺伝子(配列番号8)をp413GPDベクターに連結したプラスミドを導入した形質転換体1を取得するために、SD寒天培地にトリプトファン20mg/L、ロイシン60mg/Lを添加したSD(Trp,Leu)寒天培地を用い、比較例1はSDH遺伝子(配列番号3)をp426GPDベクターに連結したプラスミドを導入した形質転換体2を取得するために、SD寒天培地にトリプトファン20mg/L、ロイシン60mg/L、ヒスチジン塩酸塩20mg/Lを添加したSD(Trp,Leu,His)寒天培地を用い、比較例2はSOT遺伝子(配列番号8)をp413GPDベクターに連結したプラスミドを導入した形質転換体3を取得するために、SD寒天培地にトリプトファン20mg/L、ロイシン60mg/L、ウラシル20mg/Lを添加したSD(Trp,Leu,Ura)寒天培地を用い、30℃で3日間培養して、表1に記載した3種の形質転換体を取得した。
SD寒天培地組成:
イースト・ナイトロジェン・ベース(Yeast Nitrogen Base,ディフコ(Difco)社製) 6.7g/L
グルコース 20g/L
寒天 20g/L
【0030】
(4)培養結果(OD、糖濃度)
得られた形質転換体を、以下に示す組成のSC液体培地作製時に、対応するアミノ酸を除いて作製した液体培地を用いてフラスコ培養試験を行った。実施例1及び比較例1〜2に使用した液体培地を表1に示す。
すなわち、実施例1の形質転換体1にはウラシル及びヒスチジンを添加せずに作製したSC(-Ura,-His)液体培地を用い、比較例1の形質転換体2にはウラシルを添加せずに作製したSC(-Ura)液体培地を用い、比較例2の形質転換体3にはヒスチジンを添加せずに作製したSC(-His)液体培地を用いた。各培地5mLに、各プレートから1白金耳植菌し、30℃で一晩培養し、これを前培養溶液とした。
得られた前培養溶液を、500mLバッフル付フラスコ中の100mLのSC液体培地、及びSC液体培地中のグルコースをソルビトールに代えて作製したSCS液体培地にぞれぞれ加え、30℃で培養した。132時間後の培養液の濁度(OD660)を測定した。また培養上清中のグルコースとソルビトールの含有量を以下の条件で、液体クロマトグラフィーを用いて定量し、ソルビトールの消費量を算出した。結果を表1に示す。
【0031】
SC液体培地組成:
イースト・ナイトロジェン・ベース(Yeast Nitrogen Base,ディフコ(Difco)社製) 6.7g/L
グルコース 20g/L
硫酸アデニン 20mg/L
ウラシル 20mg/L
トリプトファン 20mg/L
ヒスチジン塩酸塩 20mg/L
アルギニン塩酸塩 20mg/L
メチオニン 20mg/L
チロシン 30mg/L
ロイシン 60mg/L
イソロイシン 30mg/L
リシン塩酸塩 30mg/L
フェニルアラニン 40mg/L
グルタミン酸 100mg/L
アスパラギン酸 100mg/L
バリン 150mg/L
トレオニン 200mg/L
セリン 400mg/L
サンプル:培養上清、
カラム:Shodex Sugar SC1011(昭和電工(株)製)、
移動相:水、
流速 :0.8 ml/分、
カラム温度:80℃、
検出 :RI。
【0032】
【表1】

【0033】
表1に示す通り、SDHとSOTを含むプラスミドを導入した実施例1のサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)のみが、ソルビトールを唯一の炭素源とする培地のソルビトールを消費することが確認された。
【0034】
実施例2〜3、比較例3〜4:
(1)SDH遺伝子の単離及びSDH遺伝子を有するプラスミドの調製
クリベロマイセス・ラクティス(Kluyveromyces lactis)NBRC1090株の染色体DNAを、QIA amp DNA Mini kit(キアゲン(QIAGEN)社製)を用い、添付された説明書の記載に従って調製した。得られた染色体を鋳型とし、配列番号9及び10で表される塩基配列を有するDNAをプライマーとして用いてPCR反応を行い、約2.1kbpの断片を取得した。プライマーは、構造遺伝子部分の上流、下流それぞれ500bpを含む断片を得るために設計した。すなわち、プロモーターを含む断片を得るために設計した。PCR反応はPrimeSTAR HS DNA Polymerase(タカラバイオ社製)を用い、添付された説明書の記載に従って行った。以下、PCR法は全て該説明書の記載に従った。断片は、反応生成物を0.8%アガロースゲルで電気泳動し確認した。このDNA断片をゲルから切り出し、GENECLEAN kit(エムピーバイオメディカルズ(MP-Biomedicals)社製)を用い、添付された説明書の記載に従って単離、精製した。このDNAとp426GPDベクターをSalI及びSacIで制限酵素処理し、連結してプラスミドを得た。挿入されたDNA断片の塩基配列をDNAシーケンサーにより調べたところ、配列番号11で表される塩基配列を有するDNAを有していた。
【0035】
(2)酵母の形質転換
前記(1)で調製したプラスミド、実施例1で作製した配列番号8のDNAとp413GPDベクターを連結したプラスミド、実施例1で作製した配列番号3のDNAとp426GPDベクターを連結したプラスミド、そしてp413GPDベクターを用いて、以下の方法でサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)ScINV1株(インビトロジェン(Invitrogen)社)を形質転換した。すなわち、Chen D, Yang B, Kuo T. (1992).Curr Genet 21: 83-84.に記載の形質転換法を用いた。
【0036】
形質転換体選択培地には、実施例1に示したSD(Trp,Leu)寒天培地を用い、30℃で3日間培養して、表2に記載した形質転換体を取得した。比較例3と4で用いた形質転換体は、SOT遺伝子を導入せず、p413GPDベクターのみを導入した。これは培地成分による差をなくしたデータをとるためである。実施例2〜3及び比較例3〜4に使用したプラスミド及び寒天培地を表2に示す。
【0037】
培養結果(OD、糖濃度)得られた形質転換体を用い試験管培養試験を行った。実施例1で使用したSC(-Ura,-His)液体培地、及びSCS(-Ura,-His)培地(SC(-Ura,-His)培地のグルコースをソルビトールに代えた培地)6mLに、各プレートから1白金耳植菌し、30℃で培養した。139時間後の培養液のOD660を測定した。また培養上清中のグルコースとソルビトールの含有量を以下の条件で、液体クロマトグラフィーを用いて定量し、ソルビトールの消費量を算出した。結果を表2に示す。
サンプル:培養上清、
カラム:Shodex Sugar SC1011(昭和電工(株)製)、
移動相:水、
流速 :0.8 ml/分、
カラム温度:80℃、
検出 :RI。
【0038】
【表2】

【0039】
表2に示す通り、SDHとSOTを含むプラスミドを導入したサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)のみが、ソルビトールを唯一の炭素源とする培地のソルビトールを消費することが確認された。SDH遺伝子のプロモーターは、GPDプロモーターと同様に働くことが明らかになった。また、グルコース培地でのOD660はいずれも約2.0だった。
【0040】
実施例4〜5:
(1)SDH遺伝子を有するプラスミドの調製
実施例1で単離、精製したDNA(配列番号3)とp413GPDベクターをEcoRI及びSalIで制限酵素処理し、連結してプラスミドを得た。また、実施例1で単離、精製したDNA(配列番号8)とp426GPDベクターをSpeI及びEcoRIで制限酵素処理し、連結してプラスミドを得た。
【0041】
(2)酵母の形質転換
前記(1)で調製したプラスミドを用いて、以下の方法でサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)ScINV1株(インビトロジェン(Invitrogen)社)を形質転換した。すなわち、Chen D, Yang B, Kuo T. (1992).Curr Genet 21: 83-84.に記載の形質転換法を用いた。
【0042】
実施例1に記載のSD(Trp,Leu)寒天培地に塗布し、30℃で3日間培養して、表3に記載した形質転換体7を取得した。
【0043】
(3)培養結果(OD、糖濃度)
得られた形質転換体7(実施例5)及び実施例1で取得した形質転換体1(実施例4)を、実施例1と同様のSC液体培地(SC(-Ura,-His);Yeast Nitrogen Base 6.7g/L、グルコース 20g/L、硫酸アデニン20mg/L、トリプトファン 20mg/L、アルギニン塩酸塩 20mg/L、メチオニン 20mg/L、チロシン 30mg/L、ロイシン 60mg/L、イソロイシン 30mg/L、リシン塩酸塩 30mg/L、フェニルアラニン 40mg/L、グルタミン酸 100mg/L、アスパラギン酸 100mg/l、バリン 150mg/L、トレオニン 200mg/L、セリン 400mg/Lを含有する培地)及びSCS液体培地(SCS(-Ura,-His);SC培地のグルコースをソルビトールに代えた培地)で培養した。試験管中のSC培地5mLに、各プレートから1白金耳植菌し、30℃で一晩培養し、これを前培養溶液とした。得られた前培養溶液60uLを、試験管中のSC培地、SCS培地6mLに植菌し、30℃で培養した。SC培地は111時間後、SCS培地は142時間後の培養液のOD660を測定した。また培養上清中のグルコースとソルビトールの含有量を以下の条件で、液体クロマトグラフィーを用いて定量し、ソルビトールの消費量を算出した。結果を表3に示す。
サンプル:培養上清、
カラム:Shodex Sugar SC1011(昭和電工(株)製)、
移動相:水、
流速 :0.8 ml/分、
カラム温度:80℃、
検出 :RI。
【0044】
【表3】

【0045】
表3に示す通り、SDHとSOTを含むプラスミドを導入したサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)は、いずれもソルビトールを消費することが確認された。なお、SOT遺伝子をコピー数の少ないp413GPDと連結したプラスミドを有する形質転換体1は、SOT遺伝子をコピー数の多いp426GPDと連結したプラスミドを有する形質転換体7よりも、ソルビトール培地での生育が良く、ソルビトール消費量も多かった。
【0046】
実施例6、比較例5〜6:
(1)SDH遺伝子の単離及びSDH遺伝子を有するプラスミドの調製
サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)ScINV1株(インビトロジェン社より入手)の染色体DNAを、QIAamp DNA Mini kit(キアゲン(QIAGEN)社製)を用い、添付された説明書の記載に従って調製した。得られた染色体を鋳型とし、配列番号12及び13で表される塩基配列を有するDNAをプライマーとして用いてPCR反応を行い、約1.1kbpの断片を取得した。PCR反応はPrimeSTAR HS DNA Polymerase(タカラバイオ社製)を用い、添付された説明書の記載に従って行った。以下、PCR法は全て該説明書の記載に従った。断片は、反応性生物を0.8%アガロースゲルで電気泳動し、確認した。このDNA断片をゲルから切り出し、GENECLEAN kit(エムピーバイオメディカルズ(MP-Biomedicals)社製)を用い、添付された説明書の記載に従って単離、精製した。このDNAとp426GPDベクターをSpeI及びEcoRIで制限酵素処理し、連結してプラスミドを得た。挿入されたDNA断片の塩基配列をDNAシーケンサーにより調べたところ、配列番号14で表される塩基配列を有するDNAを有していた。
【0047】
(2)酵母の形質転換
前記(1)で調整したプラスミド、及び実施例1で調製した配列番号8のDNAとp413GPDベクターを連結したプラスミドを用いて、以下の方法でサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)ScINV1株(インビトロジェン(Invitrogen)社)を形質転換した。すなわち、Chen D, Yang B, Kuo T. (1992).Curr Genet 21: 83-84.に記載の形質転換法を用いた。
【0048】
形質転換体選択培地には、実施例1に記載のSD寒天培地に対応するアミノ酸を添加した寒天培地を用いた。実施例6及び比較例5〜6に使用したプラスミド及び寒天培地を表1に示す。
すなわち、実施例6はSDH遺伝子(配列番号14)をp426GPDベクターに連結したプラスミド及びSOT遺伝子(配列番号8)をp413GPDベクターに連結したプラスミドを導入した形質転換体8を取得するために、SD(Trp,Leu)寒天培地を用い、比較例5はSDH遺伝子(配列番号14)をp426GPDベクターに連結したプラスミドを導入した形質転換体9を取得するために、SD(Trp,Leu,His)寒天培地を用い、30℃で3日間培養して、表4に記載した形質転換体を取得した。
【0049】
(3)培養結果(OD、糖濃度)
得られた形質転換体8〜9及び形質転換体3(比較例6)を、SC液体培地作製時に、対応するアミノ酸を除いて作製した液体培地を用いて試験管培養試験を行った。実施例6及び比較例5〜6に使用した液体培地を表4に示す。
すなわち、実施例6の形質転換体8はSC(-Ura,-His)液体培地を用い、比較例5の形質転換体9はSC(-Ura)液体培地を用い、比較例6の形質転換体3はSC(-His)液体培地を用いた。また、それぞれに対応するSCS(-Ura,-His)液体培地、SCS(-Ura)液体培地、SCS(-His)液体培地も用いた。各培地6mLに、各プレートから1白金耳植菌し、30℃で培養した。139時間後の培養液のOD660を測定した。また培養上清中のグルコースとソルビトールの含有量を以下の条件で、液体クロマトグラフィーを用いて定量し、ソルビトールの消費量を算出した。結果を表4に示す。
サンプル:培養上清、
カラム:Shodex Sugar SC1011(昭和電工(株)製)、
移動相:水、
流速 :0.8 ml/分、
カラム温度:80℃、
検出 :RI。
【0050】
【表4】

【0051】
表4に示す通り、SDHとSOTを含むプラスミドを導入したサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)のみが、ソルビトールを唯一の炭素源とする培地のソルビトールを消費することが確認された。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ソルビトールを資化できない宿主微生物にソルビトール脱水素酵素をコードする遺伝子及びソルビトールトランスポーターをコードする遺伝子を組み込んで得られる、ソルビトールを唯一の炭素源とする培地のソルビトールを資化可能な組換え微生物。
【請求項2】
前記宿主微生物が酵母である請求項1記載の組換え微生物。
【請求項3】
前記酵母がサッカマイセス(Saccharomyces)属、クリベロマイセス(Kluyveromyces)属、シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyces)属、チゴサッカロマイセス(Zygosaccharomyces)属、ヤロウイア(Yarrowia)属、ハンゼヌラ(Hansenula)属、ピキア(Pichia)属、キャンディダ(Candida)属からなる群より選ばれるいずれかに属する請求項2記載の組換え微生物。
【請求項4】
前記酵母がサッカロマイセス(Saccharomyces)属に属する請求項3記載の組換え微生物。
【請求項5】
前記酵母がサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)である請求項4記載の組換え微生物。
【請求項6】
前記酵母がクリベロマイセス(Kluyveromyces)属に属する請求項3記載の組換え微生物。
【請求項7】
前記酵母がクリベロマイセス・ラクティス(Kluyveromyces lactis)、クリベロマイセス・マルキシアヌス(Kluyveromyces marxianus)、クリベロマイセス・サーモトレランス(Kluyveromyces thermotrelans)のいずれかである請求項6記載の組換え微生物。
【請求項8】
前記ソルビトール脱水素酵素をコードする遺伝子が、サッカロマイセス(Saccharomyces)属、クリベロマイセス(Kluyveromyces)属からなる群より選ばれる微生物に由来する請求項1〜7のいずれかに記載の組換え微生物。
【請求項9】
前記ソルビトールトランスポーター遺伝子が、植物または酵母に由来する請求項1〜7のいずれかに記載の組換え微生物。
【請求項10】
前記植物がバラ科植物である請求項9記載の組換え微生物。
【請求項11】
前記バラ科植物がリンゴまたはサクラである請求項10記載の組換え微生物。
【請求項12】
前記酵母がサッカロマイセス(Saccharomyces)属、クリベロマイセス(Kluyveromyces)属、シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyces)属、チゴサッカロマイセス(Zygosaccharomyces)属、ヤロウイア(Yarrowia)属、ハンゼヌラ(Hansenula)属、ピキア(Pichia)属、キャンディダ(Candida)属のいずれかに属する請求項9記載の組換え微生物。

【公開番号】特開2012−34605(P2012−34605A)
【公開日】平成24年2月23日(2012.2.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−176195(P2010−176195)
【出願日】平成22年8月5日(2010.8.5)
【出願人】(000002004)昭和電工株式会社 (3,251)
【Fターム(参考)】