説明

緑色植物および微生物におけるアルブチンの高レベル産生

本発明は、遺伝子改変緑色植物および微生物におけるハイドロキノン配糖体の産生方法ならびに材料に関する。


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【特許請求の範囲】
【請求項1】
a)適切な条件下で緑色植物細胞を増殖させることであって、緑色植物が、
i)コリスミ酸の内因性供給源;
ii)配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片;および
iii)ハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼの内因性供給源;ならびに
iv)構造:
P−T−C−D−CPL
(式中、
Pはコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ遺伝子の発現を駆動するのに適切なプロモーターであり;Tはルビスコ(Rubisco)葉緑体輸送ペプチドをコードする核酸分子であり;Cはルビスコ(Rubisco)葉緑体輸送ペプチド切断部位をコードする核酸分子であり;Dはルビスコ(Rubisco)葉緑体輸送ペプチドドナーポリペプチドのN末端部分の4連続アミノ酸をコードする核酸分子であり;CPLは配列番号30に記載のアミノ酸配列を有するコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ酵素をコードする核酸分子であり;P、T、C、D、およびCPLは相互に作動的に結合されている)
を有するコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ発現カセット;
を有すること、および
b)工程a)において産生されるハイドロキノン配糖体を回収すること、
を含んでなる、緑色植物におけるハイドロキノン配糖体の産生方法。
【請求項2】
a)適切な条件下で緑色植物細胞を増殖させることであって、緑色植物が、
i)コリスミ酸の内因性供給源;
ii)配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片;および
iii)配列番号42に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼ酵素をコードする核酸断片;ならびに
iv)構造:
P−T−C−D−CPL
(式中、
Pはコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ遺伝子の発現を駆動するのに適切なプロモーターであり;Tはルビスコ(Rubisco)葉緑体輸送ペプチドをコードする核酸分子であり;Cはルビスコ(Rubisco)葉緑体輸送ペプチド切断部位をコードする核酸分子であり;Dはルビスコ(Rubisco)葉緑体輸送ペプチドドナーポリペプチドのN末端部分の4連続アミノ酸をコードする核酸分子であり;CPLは配列番号30に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ酵素をコードする核酸分子であり;P、T、C、D、およびCPLは相互に作動的に結合されている)
を有するコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ発現カセット;
を有すること、および
b)工程a)において産生される緑色植物由来のハイドロキノン配糖体を回収すること、を含んでなる、緑色植物におけるハイドロキノン配糖体の産生方法。
【請求項3】
a)適切な条件下で緑色植物を増殖させることであって、緑色植物が、
i)パラ−クマロイル−CoAの内因性供給源;
ii)活性な4−ヒドロキシシナモイル−CoAヒドラターゼ/リアーゼ酵素をコードする核酸断片;
iii) 配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片;および
iv)活性なグルコシルトランスフェラーゼ酵素の内因性供給源;
を含んでなること、および
b)工程a)の緑色植物由来のハイドロキノン配糖体を回収すること、
を含んでなる、緑色植物におけるハイドロキノン配糖体の産生方法。
【請求項4】
a)適切な条件下で緑色植物を増殖させることであって、緑色植物が、
i)パラ−クマロイル−CoAの内因性供給源;
ii)活性な4−ヒドロキシシナモイル−CoAヒドラターゼ/リアーゼ酵素をコードする核酸断片;
iii)配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片;
iv)配列番号42に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼ酵素をコードする核酸断片;
を含んでなること、および
b)工程a)の緑色植物由来のハイドロキノン配糖体を回収すること、
を含んでなる、緑色植物におけるハイドロキノン配糖体の産生方法。
【請求項5】
a)適切な条件下で緑色植物を増殖させることであって、緑色植物が、
i)パラ−クマロイル−CoAの内因性供給源;
ii)コリスミ酸の内因性供給源;
iii)活性な4−ヒドロキシシナモイル−CoAヒドラターゼ/リアーゼ酵素をコードする核酸断片;
iv)構造:
P−T−C−D−CPL
(式中、
Pはコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ遺伝子の発現を駆動するのに適切なプロモーターであり;Tはルビスコ(Rubisco)葉緑体輸送ペプチドをコードする核酸分子であり;Cはルビスコ(Rubisco)葉緑体輸送ペプチド切断部位をコードする核酸分子であり;Dはルビスコ(Rubisco)葉緑体輸送ペプチドドナーポリペプチドのN末端部分の4連続アミノ酸をコードする核酸分子であり;CPLは配列番号30に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ酵素をコードする核酸分子であり;P、T、C、D、およびCPLは相互に作動的に結合されている)
を有するコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ発現カセット;
v)配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片;および
vi)活性なハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼ酵素の内因性供給源;
を含んでなること、および
b)工程a)の緑色植物由来のハイドロキノン配糖体を回収すること、
を含んでなる、緑色植物におけるハイドロキノン配糖体の産生方法。
【請求項6】
a)適切な条件下で緑色植物細胞を増殖させることであって、緑色植物が、
i)パラ−クマロイル−CoAの内因性供給源;
ii)コリスミ酸の内因性供給源;
iii)活性な4−ヒドロキシシナモイル−CoAヒドラターゼ/リアーゼ酵素をコードする核酸断片;
iv)構造:
P−T−C−D−CPL
(式中、
Pはコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ遺伝子の発現を駆動するのに適切なプロモーターであり;Tはルビスコ(Rubisco)葉緑体輸送ペプチドをコードする核酸分子であり;Cはルビスコ(Rubisco)葉緑体輸送ペプチド切断部位をコードする核酸分子であり;Dはルビスコ(Rubisco)葉緑体輸送ペプチドドナーポリペプチドのN末端部分の4連続アミノ酸をコードする核酸分子であり;CPLは配列番号30に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ酵素をコードする核酸分子であり;P、T、C、D、およびCPLは相互に作動的に結合されている)
を有するコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ発現カセット;
v)配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片;
vi)配列番号42に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼ酵素をコードする核酸断片;
を含んでなること、および
b)工程a)の緑色植物由来のハイドロキノン配糖体を回収すること、
を含んでなる、緑色植物におけるハイドロキノン配糖体の産生方法。
【請求項7】
プロモーターが、35Sプロモーター、ノパリンシンターゼプロモーター、オクトピンシンターゼプロモーター、カリフラワーモザイクウイルスプロモーター、リブロース−1,5−ビスリン酸カルボキシラーゼプロモーター、およびクロロフィルa/b結合タンパク質のプロモーターよりなる群から選択される、請求項1、2、5、または6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
ルビスコ(Rubisco)輸送ペプチドが、タバコ、アラビドプシス(Arabidopsis)、テンサイ、サトウキビ、ダイズ、アブラナ、ヒマワリ、ワタ、トウモロコシ、アルファルファ、コムギ、オオムギ、カラスムギ、モロコシ、イネ、カノーラ、キビ、豆類、エンドウ、ライムギ、アマ、またはイネ科牧草(forage grasses)に由来する、請求項1、2、5、または6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
緑色植物細胞が、タバコ、アラビドプシス(Arabidopsis)、テンサイ、およびサトウキビよりなる群から選択される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
コリスミ酸リアーゼ発現カセットが、配列番号34に記載のアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードする、請求項1、2、5、または6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
活性な4−ヒドロキシシナモイル−CoAヒドラターゼ/リアーゼ酵素をコードする核酸断片が、配列番号38に記載のアミノ酸配列に少なくとも90%同一である、請求項3〜6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
工程(b)において回収されるハイドロキノン配糖体が、植物葉バイオマスの乾燥重量あたり10%を超える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
工程(b)において回収されるハイドロキノン配糖体が、植物葉バイオマスの乾燥重量あたり15%を超える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
工程(b)において回収されるハイドロキノン配糖体が、植物葉バイオマスの乾燥重量あたり20%を超える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
a)適切な炭素源の存在下、適切な条件下で組換え微生物を増殖させることであって、組換え微生物が、
i)配列番号30に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ酵素をコードする核酸断片;
ii)配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片;
iii)配列番号42に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼ酵素をコードする核酸断片;
を含んでなること、および
b)工程a)において産生されるハイドロキノン配糖体を回収すること、
を含んでなる、組換え微生物におけるハイドロキノン配糖体の産生方法。
【請求項16】
a)パラ−ヒドロキシ安息香酸の存在下、適切な条件下で組換え微生物を増殖させることであって、組換え微生物が、
i)配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片;
ii)配列番号42に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼ酵素をコードする核酸断片;
を含んでなること、および
b)工程a)において産生されるハイドロキノン配糖体を回収すること、
を含んでなる、組換え微生物におけるハイドロキノン配糖体の産生方法。
【請求項17】
a)ハイドロキノンおよびUDP−グルコースの存在下、適切な条件下で組換え微生物を増殖させることであって、組換え微生物が、配列番号42に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼ酵素をコードする核酸断片を含んでなること;および
b)工程a)において産生されるハイドロキノン配糖体を回収すること、
を含んでなる、組換え微生物におけるハイドロキノン配糖体の産生方法。
【請求項18】
a)配列番号30に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ酵素をコードする核酸断片;
b)配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片;および
c)配列番号42に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である活性なハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼ酵素をコードする核酸断片;
を含んでなる組換え微生物。
【請求項19】
宿主微生物が、
a)サルモネラ(Salmonella)、バチルス(Bacillus)、アシネトバクター(Acinetobacter)、ロドコッカス(Rhodococcus)、ストレプトミセス(Streptomyces)、エシェリヒア(Escherichia)、シュードモナス(Pseudomonas)、メチロモナス(Methylomonas)、メチロバクター(Methylobacter)、アルカリゲネス(Alcaligenes)、シネコシスティス(Synechocystis)、アナベナ(Anabaena)、チオバチルス(Thiobacillus)、メタノバクテリウム(Methanobacterium)、クレブシエラ(Klebsiella)、バークホルデリア(Burkholderia)、スピンゴモナス(Sphingomonas)、パラコッカス(Paracoccus)、パンドレア(Pandoraea)、デルフチア(Delftia)、およびコマモナス(Comamonas)よりなる群から選択される細菌;
b)アスペルギルス(Aspergillus)、トリコデルマ(Trichoderma)、サッカロミセス(Saccharomyces)、ピヒア(Pichia)、カンジダ(Candida)、およびハンセヌラ(Hansenula)よりなる群から選択される酵母;または
c)糸状菌類
である、請求項18に記載の組換え微生物。
【請求項20】
宿主微生物が、大腸菌(Escherichia coli)である、請求項19に記載の組換え微生物。
【請求項21】
a)適切な炭素源を含んでなる水性培地において、適切な条件下で混合型微生物培養を増殖させることであって、混合型微生物培養が、
i)1)配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を有する活性なパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片;および
2)配列番号30に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を有する活性なコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ酵素をコードする核酸断片
を含んでなる組換えハイドロキノン産生微生物;ならびに
ii)配列番号42に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を有する活性なハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼ酵素をコードする核酸断片を含んでなる組換えハイドロキノン配糖体産生微生物;
を、ハイドロキノン配糖体産生させるために、約1×10〜約2×1010細胞/mLの各組換え微生物の細胞密度でかつ1:1超〜約1:20の細胞比で過剰のハイドロキノン産生微生物対ハイドロキノン配糖体産生微生物を伴って含んでなること;および
b)工程a)において産生されるハイドロキノン配糖体を回収すること、
を含んでなる、ハイドロキノン配糖体の産生方法。
【請求項22】
a) i)配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を有する活性なパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片を含んでなるハイドロキノン産生微生物;および
ii)配列番号42に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を有する活性なハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼ酵素をコードする核酸断片を含んでなるハイドロキノン配糖体産生微生物;
を、ハイドロキノン配糖体産生させるために、パラ−ヒドロキシ安息香酸を含有する水性培地において適切な条件下で、約1×10〜約2×1010細胞/mLの各組換え微生物の細胞密度でかつ1:1超〜約1:20の細胞比で過剰のハイドロキノン産生微生物対ハイドロキノン配糖体産生微生物を伴ってなる混合型微生物培養を増殖させること、
b)工程a)において産生されるハイドロキノン配糖体を回収すること、
を含んでなる、ハイドロキノン配糖体の産生方法。
【請求項23】
a)1)配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を有する活性なパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片および2)配列番号30に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を有する活性なコリスミ酸ピルビン酸リアーゼ酵素をコードする核酸断片を含んでなるハイドロキノン産生微生物と、水性培地とを適切な条件下で接触させ、ハイドロキノン含有培地を生成し;
(b)工程a)において生成されるハイドロキノン含有培地に、配列番号42に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を有する活性なハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼ酵素をコードする核酸断片を含んでなるハイドロキノン配糖体産生微生物を接種し、ハイドロキノン配糖体を産生するのに十分な時間、インキュベートし;ならびに
(c)工程b)において産生されるハイドロキノン配糖体を回収すること、
を含んでなる、ハイドロキノン配糖体の産生方法。
【請求項24】
a)パラ−ヒドロキシ安息香酸の存在下で、配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を有する活性なパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒド
ロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片を含んでなるハイドロキノン産生微生物を接触させて、ハイドロキノン含有培地を産出すること;
(b)工程a)において生成されるハイドロキノン含有培地に、配列番号42に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を有する活性なハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼ酵素をコードする核酸断片を含んでなるハイドロキノン配糖体産生微生物を接種し、ハイドロキノン配糖体を産出するのに十分な時間、インキュベートすること;および
(c)工程b)において産生されるハイドロキノン配糖体を回収すること、
を含んでなる、ハイドロキノン配糖体の産生方法。
【請求項25】
宿主微生物が、
a)サルモネラ(Salmonella)、バチルス(Bacillus)、アシネトバクター(Acinetobacter)、ロドコッカス(Rhodococcus)、ストレプトミセス(Streptomyces)、エシェリヒア(Escherichia)、シュードモナス(Pseudomonas)、メチロモナス(Methylomonas)、メチロバクター(Methylobacter)、アルカリゲネス(Alcaligenes)、シネコシスティス(Synechocystis)、アナベナ(Anabaena)、チオバチルス(Thiobacillus)、メタノバクテリウム(Methanobacterium)、クレブシエラ(Klebsiella)、バークホルデリア(Burkholderia)、スピンゴモナス(Sphingomonas)、パラコッカス(Paracoccus)、パンドレア(Pandoraea)、デルフチア(Delftia)およびコマモナス(Comamonas)よりなる群から選択される細菌;
b)アスペルギルス(Aspergillus)、トリコデルマ(Trichoderma)、サッカロミセス(Saccharomyces)、ピヒア(Pichia)、カンジダ(Candida)、およびハンセヌラ(Hansenula)よりなる群から選択される酵母;または
c)糸状菌類
である、請求項21〜24のいずれか一項に記載の方法。
【請求項26】
宿主微生物が、大腸菌(Escherichia coli)である、請求項25に記載の方法。
【請求項27】
a)水性反応混合物において、適切な条件下で、配列番号42に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を有する活性なハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼ酵素と、ハイドロキノンおよびUDP−グルコースを接触させ;ならびに
b)工程(a)において産生されるハイドロキノン配糖体を単離すること、
を含んでなる、ハイドロキノン配糖体の産生方法。
【請求項28】
a)配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列をコードする単離された核酸分子;
b)デフォルトパラメータ下のNeedleman(ニードルマン)およびWunsch(ヴンシュ)アルゴリズムに基づいて、配列番号23に記載のアミノ酸配列に少なくとも90%同一性を有するポリペプチドをコードする単離された核酸分子;ならびに
c)a)またはb)に完全に相補的である単離された核酸分子
よりなる群から選択されるパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片。
【請求項29】
配列番号23に記載のアミノ酸配列を有するパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素。
【請求項30】
配列番号23に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を有する活性なパラ−ヒドロキシ安息香酸1−ヒドロキシラーゼ酵素をコードする核酸断片を含んでなるトランスジェニック緑色植物。
【請求項31】
配列番号42に記載のアミノ酸配列と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を有する活性なハイドロキノングルコシルトランスフェラーゼ酵素をコードする核酸断片をさらに含んでなる、請求項30に記載のトランスジェニック緑色植物。
【請求項32】
宿主緑色植物が、タバコ、アラビドプシス(Arabidopsis)、テンサイ、およびサトウキビよりなる群から選択される、請求項30または31に記載のトランスジェニック緑色植物。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公表番号】特表2007−525966(P2007−525966A)
【公表日】平成19年9月13日(2007.9.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−517448(P2006−517448)
【出願日】平成16年6月16日(2004.6.16)
【国際出願番号】PCT/US2004/019643
【国際公開番号】WO2004/113504
【国際公開日】平成16年12月29日(2004.12.29)
【出願人】(390023674)イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】E.I.DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY
【Fターム(参考)】