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JPS61141888A - グルコアミラ−ゼ遺伝子 - Google Patents

グルコアミラ−ゼ遺伝子

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Publication number
JPS61141888A
JPS61141888A JP59264964A JP26496484A JPS61141888A JP S61141888 A JPS61141888 A JP S61141888A JP 59264964 A JP59264964 A JP 59264964A JP 26496484 A JP26496484 A JP 26496484A JP S61141888 A JPS61141888 A JP S61141888A
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JP
Japan
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glucoamylase
amino acid
acid sequence
rhizopus
gene
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Application number
JP59264964A
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JPH0630586B2 (ja
Inventor
Toshihiko Ashikari
俊彦 芦刈
Norinao Nakamura
規尚 中村
Yoshikazu Tanaka
良和 田中
Yuji Shibano
裕次 柴野
Hajime Yoshizumi
肇 吉栖
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Suntory Ltd
Original Assignee
Suntory Ltd
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Publication date
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Priority to CA000497521A priority patent/CA1267372A/en
Priority to AT85115910T priority patent/ATE86663T1/de
Priority to DE8585115910T priority patent/DE3587168T2/de
Priority to BR8506273A priority patent/BR8506273A/pt
Priority to US06/808,742 priority patent/US4863864A/en
Priority to EP85115910A priority patent/EP0186066B1/en
Priority to MX000956A priority patent/MX165920B/es
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Publication of JPH0630586B2 publication Critical patent/JPH0630586B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • C12N9/2402Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12N9/2405Glucanases
    • C12N9/2408Glucanases acting on alpha -1,4-glucosidic bonds
    • C12N9/2411Amylases
    • C12N9/2428Glucan 1,4-alpha-glucosidase (3.2.1.3), i.e. glucoamylase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/01Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif
    • C07K2319/02Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif containing a signal sequence
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/8215Microorganisms
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  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
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  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、リゾプス属由来のグルコアミ2−ゼ遺伝子及
びその遺伝子が組込まれた新規な組換堅りターならびに
そのイクター(よシ形質転換された微生物に関する。
(従来技術) グルコアミラーゼ遺伝子のクローニングについては、ア
スペルギルス・ニガー由来のもの(The DM:) 
Journal Vol、 3 no、5  pp10
97−1102、(1984))およびアスペルギルス
・アワモリ由来のもの(Yeast Genatic、
s and &1ecuLarBiology人bst
ractg p 142 (1984) 3がすでに報
告されている。
グルコアミ2−ゼ(E工3.2.1.3)は、α−1,
4−ダルコシト°鎖を非還元末端から加水分解し、また
α−1,6−グルコシド°鎖も分解する酵素で、アスペ
ルギルス属、リゾプス属、ムコール属糸状mなどの分泌
する酵素であり、グル;−スの製造、グリコーゲンやデ
ンプンの定量に用いられる。t#に糖質原料からアルコ
ールの製造(おける糖化剤として用いられている。近年
、リゾプス属起源の〆ルコアミラーゼは、他の菌由来の
ものに比べて生デンプンにも強く作用することから注目
されておシ、無蒸煮法あるいは低温蒸煮法によるアルコ
ール製造に最適なものであるC%I[昭55−1785
23号および4?願昭49−135813号参照)。
しかしながら、リゾプス属では、麹式培養によらないと
高活性を得ることができないから液体培養で生産される
アスペルギルス属由来の酵素に比べて、酵素の生産コス
トひいてはアルコール製造のコストが上昇するという問
題がある。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、安価なかつアルコール製造に適したグルコア
ミラーゼの生産を可能ならしめること、および穀類等の
糖質原料から無蒸煮法又は低温蒸煮法によるアルコール
製造のため、酵母での遺伝子発現が可能なグルコアミ2
−ゼ遺伝子、特にリゾプス属の糸状菌由来のグルコアミ
2−ゼ遺伝子を提供すること、さらに上記遺伝子の組込
まれたイクターならびKそのイクターにより形質転換さ
れた酵母等の微生物、特に液体培養可能な微生物上提供
することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、リゾプス属に属する糸状菌からグルコア
ミラーゼ遺伝子を初めて単離および構造決定し1次いで
この遺伝子から大腸菌や薄母中で発現可能なベクターを
作成し、大VkIや酵母の形質転換体を得、これが実際
にグルコアミラーゼを生産すること、さらにこの形質転
換体が生でんぷん又は低温蒸煮でんぷんから、直接アル
コールを生産しうろことを確認し次0本発明はこれらに
基づきなされたものである。
本発明の遺伝子を得るための糸状菌は、リゾプス属に属
するものでグルコアミラーゼを生産するものであれば、
いずれの種でもよく、リゾプス・オリザエ(Rhizo
pua oryzae)、リゾプス−7オルモサエンシ
ス(Rhizopus formogaensig)、
  リゾプス・ヤバニカス(Rhizopug j a
vanicus) 、リゾプス・サイランデンシス(R
hizopus thailandansis)などが
あげられる、特(リゾプス・オリザエに属する81M0
034(微工研菌寄第7960号(F’F’RMP−7
960))は、生澱粉分解に適したグルコアミラーゼ遺
伝子生することが本発明者らによって確認されている。
なおSAM 0034の細菌学的性質は次のとおシであ
る。
培養所見 (バレイショ・ブト0り糖寒天培地、28℃
、培養) 培養18目でコロニーは直ff15−5.5scx1コ
ロニーは白色、コロニーの裏面も白色、培112日目で
コロニーはゾレート([径9 cyi )の全面にひろ
がる。コロニーは成熟とともに灰色になる。
匍匍枝は無色又は黄かっ色、成板はかつ色、胞子のり柄
は一般に成板から生じるが、匍旬枝から直接生じること
もある。I@子のう柄は早生iたは群生、胞子のり枝が
二叉に分岐することもある。
長さ220−1200μm1胞子のりは球形ないし亜球
形、暗かつ色、直径60−150μm、柱軸は球形ない
し亜球形、胞子のう胞子は球形、亜球形又は多角形、表
面に筋がある。5−15X3−7μm、厚膜胞子は亜球
形又は円筒形、6−13X4−9μm、接合胞子は観察
できなかつ次。
37℃で生育可能。
以上、胞子のり胞子が柱軸を持つ暗かつ色の胞子のり中
に形成され、更に胞子のり柄がかり色であり、″1九仮
根を持つことから、本発明の菌株(SAM−0034)
はRh1zopus属に属する真菌であると考えられる
。そこで工nui、 T、、 Y、Takeda & 
H。
エエzuka、 1965 、  Taxonomic
al 5tudies on genusRhizop
us、 、Tourml of Ceneral an
d AppliedMiCrOt)iologY* V
ol、 IL Supplement、 121 pp
Zych5L、 H,、R,Siapmann axa
 G、 Linnemann。
1969、 Mucoraless Eins Bea
chraibung IllerGattungan 
und Arten dieser PilzHrup
pe。
335 pp、Terlag vOn  J、  Cr
amer、  Lehre。
Domch、 K、 L@ w、Gama and T
、−H,Anderson。
1980、 Co!I!pendium of 5oi
l Fungi、 vol、 I。
859 pp、 Academic Presss 1
−ondon、 K準拠して既知のRh1zopus属
の種虜と医学的性質を比較すると、本阿株は、37℃で
生育可能であり、胞子のり胞子の表Xに筋がら9、胞子
のう柄が長さ220−tzooμm、胞子のうが直ff
160−150/Jm。
胞子のり胞子が5−15X3−7μmであることからt
本!!株をRh1zopuss oryzaaと同定し
た。
グルコアミラーゼ遺伝子 本発明のグルコアミラーゼ遺伝子はgt図00内に示す
塩基配列を有する。グルコアミラーゼ遺伝子の単離は、
リゾプス属のローRM人より調製し九c−DNAとして
得るか、またはリゾプス属の染色体DN人から例えばク
リエールらの方法(Crγer etal、 Meth
od:l in Ce1l Biology、 Vol
、 ILp39−44(1975))によって得ること
ができる。
後者の方法は、通常イントロンの配列を含有しておシ、
そのまま、大腸菌や酵母を宿主とする場合は発現できな
い、これら非真核生物中で発現できる遺伝子を得るには
、 mRNAからのcDNAの一部と染色体からの遺伝
子のイントロンを含まない配列部分のD′NAをハイブ
リッドさせる方法によっても得ることができる0両者を
ハイブリッドさせる際に、一方又は両方のDNA部分に
適当な制限酵素切断部位が存在しない場合は、インビト
ロミュータジエネシスの手法を用いることによシ適当な
制限酵素部位を作成しノ1イブリッドさせることが可能
である。
かくして得られる本発明のグルコアミラーゼ遺伝子は、
g1図00内のアミノ酸配列をコードするDNAのみな
らず、これと同等の騨累活性を有するアミノilK対応
する塩基配列も包含する。
リゾプス属由来のグルコアミラーゼ構造遺伝子は、第1
図のN末端から26−604番目のアミノ酸配列をコー
ト0するDNAであり、または、同図に付した塩基配列
番号190−1962に相当する。アミノ酸配列のN末
端から1−25番に相当する部分は、シグナルはプチト
0に対する領域と考えられ、宿主の細胞外への分泌に関
与するものも考えられる。
上述のグルコアミラーゼ遺伝子を単離する好適な方法の
例を以下述べる。グルコアミ2−ゼの生産菌であるリゾ
プス属に属する糸状菌から全DNAを単離する。
単離の方法は、クリエールの方法(先述)t″改変た方
法による。tず、リゾプスを胞子形成させ、その抱子を
集める。これを破砕し、その後クリエールの方法に従っ
て処理し、最後にゲルー過を行なう、 −1)イテコl
7)DNA −i制限#X Hlnd III t’用
いて消化し、公知のベクターpBR322のHlndl
[サイトにクローニングし、リゾプスの遺伝子乏イブラ
リ−を大径筈に作成する。ライブラリーとして取得する
にはアンピシリン耐性またはテトラサイクリン耐性の形
質転換体を得れば良い。
次いで実施例で述べる様なグルコアミラーゼDNA検出
用のプローブ(DNAオリビマー)ヲ作成し、コロニー
ハイプリダゼーションを行ない、このプローブとハイプ
リダイスするコロニーヲ増殖させ、プラスきドDNA 
@抽出する。
本発明の遺伝子は、適当なプラスミドベクターに組込ん
で、酵母、枯草菌などの微生物中で発現させることによ
フ、リゾプス属グルコアミラーゼやアルコールの製造に
使用される6本発明はこのようなプラスミドベクター及
びこのベクターを含む酵母、枯草百などの微生物にも関
する。
なお、微生物内でグルコアミラーゼ遺伝子現せしむるた
めに、遺伝子組み変えにより、プロモーター領域および
/lたはテール領域(3′末非翻訳部分)として形質転
換微生物に適したものを使用することが好ましい(特開
昭58−146281号参照)1例えば酵母内で発現さ
せるために、特願昭57−184291号および特願昭
57−184293号に記載された、グリセルアルデヒ
r−3−7オス7エイトデハイドロダナーゼ遺伝子(G
AP−DH)  のプロモーター領域(PGAP) *
 テール領域(TGAP)、抑制性酸ラオス7アターゼ
遺伝子(PHOり)のプロモーター領域(Pph口5)
 および3−7オスフオグリセロキナーゼ(PGM) 
 のプロモーター領域(PF3工)を後記実施例に示す
如く利用できるが、これらt本発明の遺伝子とともに組
込まれたプラスミドベクターおよび該ベクターで形質f
、夷された微生物は、本発明の好ましい態様である。
以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
(a)l)DNAの調製とクローニンググル;アミ2−
ゼ生産菌リゾプス・オリザエから全DHAを単離し7j
、DNAの単離は、酵母で用いられているクリエールら
の方法(Cryer etal。
Method in Ce1l Biology、vo
l 12,39−44゜(1975))t”改変して行
なり九、薄く切ったじゃが芋をオートクレーブで滅蔚後
、その上にリゾスス・オリザエの菌体を増殖させ胞子を
形成させ九。
それらの胞子を集め、0.15 M  Na1J−0,
05匹DTA溶液に1!!濁し、ガラス球を用いた細1
@TIL外装置ダイノミルを用いて15秒間処理により
菌体を破砕した。その後の操作は、クリエールらの方法
に従り九が、最後にパイオクト社のバイオダ、zAsm
ゲルを用いてゲルFaを行ない全DNAを単離した。
このDNA ′を制限酵素用、ndll  を用いて消
化し、pBR322のHind I ?(トにクロー二
/グし、リゾプスの遺伝子ライブラリーを大径!WA8
02  株に作製した。大腸阿の形質転換は常法を用い
た。
2イブラリ−としてアンピリジン耐性形質転換体を取得
した。
l) 形質転換体の選択及びグル;アミラーゼ遺伝子の
特性決定 形質転換体の遺沢は、ニトロセルロース7紙を用い九通
常コロニーハイブリダイゼーションと呼ばれる方法で行
なった。はじめにグルコアミラーゼDNA検出用のプロ
ーブを作製する為、精製したりゾプスのグルコアミラー
ゼを各種プロテアーゼで分解し、生成した一プデドを分
離精製した。
それらのイプチドについてアミノ酸分析と一次構造の決
定を常法に従って行なった。その結果、部分構造として
Asp−Lpu−Thr−Trp−8er−Hia−A
la−8etからなるアミノ酸配列を得た。同時にこの
グルコアミラーゼON末端のアミノ酸配列は、Ala−
8er−Ile−Proであ夕、さらにC末端はAla
−Alaである事も見い出した0次いで目的のプローブ
作成のため、前述のアミノ酸配列の一部に対応するTb
r−Trp−8ar−Hls−Alaの部分にりいて、
そのアミノ酸に対応ス;b 3 )ンカc、、、5’ 
−ACNTGGTCNCAQGC−3’の14g1の塩
基からなる32種の合成りNAオリゴ−r −f )リ
エステル固相法によシ合成した。ここでNは任意の塩基
、QはピリミジンのTらるいはCを示す、これらのDN
Aオリゴマーt(r−p)人TPトT4−ポリヌクレオ
デジルキナーゼを用いて傾緻し、グル;アミラーゼ遺伝
子の検出用プローブとして用い九、コロニーハイブリダ
イゼーションの方法によってこれらのプローブとハイブ
リダイズする大腸ばの形質転換体コロニーを増殖させ、
この増殖物からプラスミドDNA t″抽出た。
抽出*1各種制限#素で処理し九のちアガロース電気泳
動を行な^DNA7ツグメントの解析を行なり九、その
結果、前記プローブとハイブリダイズfbコロニーにお
いて、プラスミドに挿入されたDNA断片は4.3Kb
からな夕、B!LmHX、 Kprd。
Mlulおよび5acXで一ケ所切断され、さらにDr
a工で2ケ所、Bgll[で3ケ所切断されるが、Ac
cI、Ba14 C1aI、 EcoRX、 Hpa4
 Pad、 Pvull、5caIおよびXholでは
切断されないことが判明し九、この断片金持クプラスミ
ドfi−pRGA39と命名した。
(b)l)RNA o#AgとcDNAのクローニング
リゾプス・オリザエの気中菌糸から全RNA  l単離
した。仁れにはグアニジウムチオシアネートの使用(含
む公知の手at用い九、オリゴ−dTセルロースクロマ
トダyフイ會用い全MAからポリアデニル化RNA t
″m −RNA  分画として分取し九、このm −R
NA を用い岡山−バーブ法(Okayama、 B、
 & Berg、 P、、 Mo1. Cqll、 B
lol。
2.161(1982))によ夕cDNAの遺伝子ライ
ブラリーを犬場函WA802  中に作製した。
1)形質転換体の選択及びダルコアミツーゼcDN人の
特性決定 目的#累のc−DNAを有する形質転換体の選択は、前
述のコロニーハイブリダイゼーションの方法で行なった
。/ルコアミラーゼcDNA検出用のプローブとして前
記1−1)で得たダルコアζラーゼ遺伝子O2,Okb
 Dra工断片を用い九、この断片を(α−”P)ac
TP%DNAポリメクーゼ、工及びDNA7−ゼエヲ使
用するニックトランスレーション法によりて傾臓し、グ
ルコアミラーゼDNA検出用のプローブとして用い次、
このプロー〆とハイブリダイズする形質4f換体コロニ
ーを増殖させ、ゾ2スミドDN人を抽出し九、各種制限
酵素で処理したのち、アガロース電気泳動を行ないのM
A 7クグメントの解析上行なった。プローブとノ・イ
ブリダイズするコロニーのプラスミyK挿入されたMA
断片は、L7kl)の大きさであり九。このプラスミド
tpのA239と命名した。
(c)  DNA配列解析 プ;y スi )” pRGA39及びpcGA 23
91−ら各ね制限#Xを用いて分解し、アガロースゲル
でDNA断片を単離し、組換え7ア一ジMl 3を用い
たジデオキシ法により塩基配列を決定した。pRGA3
9の解析の結果この遺伝子には、数十bpからなるイン
トロンが4ケ所存在する事が確認された(第2図にイン
)aンの存在部位を示す)、を九、pcGA239は完
全長のグルコアミ2−ゼに対応するcDNAではなく、
アミノ酸にして約5091欠けたものであり九、pRG
A−39およびpCGA239の遺伝子地図の比較を第
4図く示した。
(d)  発現用グルコアミ2−ゼDNAの構築クロー
ン化されたcDNAは、完全長ではない。
そこで900人239とpRG人39t″組み換えると
とくよシ、グルコアミラーゼのプロモーター(リゾプス
由来)金持り完全長のcDNAを作製した。その除、組
み換えに利用できる適当な制限簿素サイトがこれらのプ
ラスξト9中に存在しないため新しく、インビトローミ
ュータジエネシスの方法でSal工のサイトをpcGA
239及びpRGA 39の同じところに新しく作シ、
組み換えを行なった(N5図参照)。
インヒトローミュータジエネシスの方法は、モリナガら
の方法(Morinaga、 Y、、 etal、B1
0/TICELNOLOGM 2 、636−639 
(1984) )に従り九。
こうして得られ九ゾ2スミドpCGA39は、Sal工
のサイト1作製し′f?:、ためにN末から53誉目の
アミノ酸二゛トンが本来のリジンからアスパラギン酸に
変わっている。そこで再ひインビトローミエータジエネ
シスの方法を用いて、本来の塩基配列に戻った完全長の
グルコアミ2−ゼDNA を含むプ2スミドpCGム4
49を得九、プラスミドpCGA449は、工業技術院
微生物工業技術研究所にSAMOO39の表示名でプタ
イスト条約の下に寄託され、受託番号F’ERMBP−
673が付与されている。
カ刀人449中の完全長グルコアミラーゼDNAは、g
2図における矢印庇部分と第3図における矢印布部分が
結合し九ものである。
(e)  界母における発現ベクターの構築前記(6J
で得たpcGA449に酵母で効率良く発現させるため
特願昭59−157037号に開示され次数性ホス77
ターゼのプロモーター(Ppho 5 )を有するpY
G工F’Lm 212から、EcoRI−3all: 
 で切夛出される約8.3kbの断片を用いた。このE
qoRニーSalエサイトにpCGA449 を組み込
む為KpCGA449のPvuHサイト’1Xhoニリ
ンカーを用いてXhoエサイトに変更し、プラスミドp
cGA450  t″作製た(第6人図)、このプラス
ミドt XhoXおよびIcoRIで切断し、アガロー
スゲル電気泳動で、λ2 kbの断片金分離し、T 4
− DNAリガーゼを用いて前述の8.3 kb Ic
oRI−8all断片にライゲーションし、この結果得
られたPpho 5 をプロモーターとして含むプラス
ミドy7(pYGA 2149と命名した。このプラス
ミrを大腸!IWA802 体中で増直させて分離した
(第6A図参照)、pYGIFIm2120発現プロモ
ーターPpho5とグリセロアルデヒy−a−リン酸脱
水素#素のプロモーター(PGAP ”特願昭57−1
84291号参照)に変えたプラスミドpYGIFL!
1222 を作製しく第6B図)上と全く同じ方法でp
YGA2249 を作製しく図示せず)、プクスミト9
を分離しt。
サラK pCGA449 O代D K pCGA469
 をM4 イテM様d操作によりpYG工FLm212
からpYGA2169 (第6A図右下) / pYG
IFLm222 d4pYGA226cX図示せず)を
作製し、プラスミ)#全分離した。その際、pYG工F
Lm222は、 pYG工F’Lm212(83M27
4 FERMP−7727)と特願昭57−18429
1 K開示され九プクスミドpYgaP 87(SBM
151 FERM BP−382)を用いてf1製し九
(第6B図参照)、すなわち。
、YG工FLI!1212中唯−のBamHエサイトf
 BamH]: テ開裂後、 DNAポリメ2−ゼIに
よタフイルインし、HLndIiリンカ−を用いてH1
nduサイトに変更したプ9スiドpYG工FLm21
2Hk作製し九、ま次pMgaP87のグリセロアルデ
ヒド−3−リン酸脱水素#累の構造遺伝子開始コドンA
TGの直前にインビトロミエータジエネシスによ夕Σc
oR工  のサイ)1−作ムプラスミ)” pYgap
87E七作製した。
pYG工FLm212Ht EcoRIで切断しさらK
Hlndllで部分的(切断後7ガロースメルを気泳動
で8.Okbの断片を分離しt、iたpYgap87E
 f EcoRIとHindlilで切Trr仕アガロ
ースメル電気泳動で1.1kbの断片を分離し、p’l
’G工FLm212Hの8.Okbの断片と2イゲーシ
ヨン後大腸白金形質転換してプラスミド、pYG工YL
m222 を得た。
(イ)酵母Kkけるグルコアミラーゼ遺伝子の発現前述
のプラスミ)#pYGA2149を用い酵母。
Saccharomyces cer8visias 
XS−3X5−3O−2A(’;1szu2 、 hi
s 3 、 trpl 、 ura3 :l bよびX
S−X5−3O−28(α、 1eu2. hil13
 g trpl I ura3 )を形算転換し、トリ
プト7ア/の栄養要求性で形質転換体を選択した。形質
転換は、Li(14!2を用いたイトウらの方法(It
o、H,、etax、J、Bactariol、、 1
53t (1983))で行なった。得られた形質転換
株を5−のYEPD培地(1チ酵母エキス、2悌ポリイ
ブトン、2e6メルコース)に−白金耳植菌後48時間
後にサンプリングを行なった。エツベンドル7チューブ
にて1oooo rpm s分間の遠心分離によシ上清
とイレットに分け、その上清を用いてグルコアミラーゼ
の活性を測定した。ゲルコアぽラーゼ活性の測定は可溶
でんぷん溶液(10チ町溶でんぷん一2075M酢酸緩
衝液pH5,0) 800μlK前述の上清200μl
を加え37℃で反応後の遊離グルコースの量で求めり、
クルコースの量はグルコスタット(藤沢薬品)を用いて
定量した。活性は、2時間反応で測定しタトコロXS−
30−2A 中ノ、pYGA2149 テri、0.0
04m/317、XS−30−2B中のpYGA214
9では、0.008u〜と々シ酵母の性によシ2倍の差
があった(第7図参照)、1ユニツトは、1分間に1p
ntel−のグルコースを遊離する活性とした。
pYGA2149を含まない酵母では、上清に活性は認
められなかった。
さらにプロモータとしてPGAP−を利用している場合
その活性は0.40t/lL/となり、50〜100倍
のグルコアミラーゼ活性が出現した。°またプロモータ
ーとして酸性ホスファターゼPho5を利用した場合グ
ルコアミラーゼ活性は、培地中のリン酸濃度に影響され
出現した。たとえば、通常のYPD培地で30℃48時
間培養後におけるこの菌のグルコアミラーゼ活性はOで
あるが、硫酸!グネシウムとアンそニア水を用いてYP
D中のリン酸を除いた培地(Rubin 、G6M、 
Kur、 J、 Biochem、 41.197−2
02t(1974))ではPGAFの場合と同程度のグ
ルコアミラーゼ活性が出現する。培養後の上清くついて
、SDS $リアクリルアミドゲル電気泳動を行なった
場合、/ルコアミラーゼ蛋白は、全菌体外蛋白質の50
1以上である。
さらにそれらの活性がリゾプス由来のグルコアミラーゼ
によるものである事を免疫学的手法によシ確認した。精
製したグルコアミラーゼを用い。
ウサギによる抗体を作製した。この抗体を用い通常ウェ
スタンプロッティングと呼ばれる方法で検出した。これ
罠は、前述の活性を測定した48時間培養後の上清1.
5dを濃縮して用いた。その3分の1量を10チポリア
クリルアミド電気泳動し、泳動後、ゲル中のたんばく質
を電気泳動的にニトロセルロー31紙上べ移動させ、固
定した。こうして得られたニトロセルロー31紙を酵素
免疫実験法の手法を用いパーオキシダーゼの反応で検出
した。その結果リゾプスのグルコアミラーゼと分子量的
にほぼ同じ位置にグルコアミラーゼの抗体と反応するバ
ンドが存在し、たしかに、リゾプス由来のグルコアミラ
ーゼが酵母によシ発現している事を確認した。その結果
を第8図に示した。
(!りでんぷんを炭素源とした場合の増殖酵母XS −
30−28株についてpYGA 2149の有無につい
て炭素源を変えた場合の増殖について検討した。XS−
30−28をYEPD培地で、XS−30−28(pY
GA2149)を1チカザミノ酸及びウラシルを含む最
少培地(0,67% Dlfco、 Yeast ni
troge、nebLsa、 2チグルコース)で24
時間30℃で振とり培養し前場とした。 500dの坂
ロフラスコK YEPD培地または、YEPS培地(1
チ醪母エキス、2チボリベプトン、2%町溶性澱粉)を
100m作製し、オートクレーブ滅菌後30℃にて前場
溶液を1y加え、その後の増殖を660rLyxの吸光
度によって比較した。その結果、プラスミ)’ pYG
A 2149を保持りないX5−3O−2B株は、YK
PS培地では、はとんど増殖しないが、pYG人214
9を保持する株は、 YEPS培地でもYEPD培地と
同程度の増殖速度で1帽しうる。この事実は、明らかに
XS−30−2B(pYGA2149)  がグルコア
ミラーゼを生産し、澱粉を分解して利用している結果で
ちる(第9図参照)。
(A)  形質転換酵母によるアルコールの生産1)可
溶性澱粉を用いたアルコール発酵培地はYPS (1チ
酵母エキス、2チボリイプトン、1%、2チまたは5チ
町溶性澱粉> 200dを5001Llマイヤー中で1
21℃、15分間オートクレーブ滅菌したものを用いた
酵母は次のものを使用した: ■ XS−30−2B  (グルコアミラーゼ遺伝子を
持たぬコントロール) Qz  XS−30−2B(pYGA2149で形質転
換〕この酵母はリゾプスのプロモーターを持つ。
■ XS−30−2B (pYGA2169で形質転換
〕この酵母はPho 5プロモーターを持つ。
■XS−30−2B(pYGA2269テ形質転換〕こ
の酵母はPGAPプロモーターを持つ。
酵母の前々培を得るため、1チカザミノ酸、ウラシル、
アデニンを含む最少培地5dに1白金耳植菌し、28℃
で20時間振とり培養した6次いでこの前々培をYPD
培地に2壬植薗し、28℃で24時間靜1培養して々培
とした。但し、■の酵母については、Phosを誘導す
るために低すン酸YPD培地で培養した。この々培をY
PS培地に5壬檀菌し、28℃で静置培養してエタノー
ルの生産を調べた。なお■の酵母については低すン酸Y
PS培地で行った。各酵母圧ついて1,2および5%の
澱粉でのエタノールの生産並びに酵母の増殖を測定した
。その結果を次表1および2に示す。
表    2 48時間目について      、。
2−でんぷん利用 墓)低温蒸煮法(I、TO)Kよるアルコール発扉粉砕
とうもろこし140.!i+を仕込水402−中に加え
、嘔らにα−アミラーゼ製剤(ターマミル)0.51を
増粘防止剤として、メタ重亜硫酸カリ160 pprm
 を殺菌剤として添加し、80℃〜82℃に5分間保持
した後急冷した。
酵母の前々培および々培は1)と同じ菌を用いて同様に
行ない、この々培を71!lとして上記低温蒸煮でんぷ
んに加え、28℃で培養した。培養は、他の成分を添加
しないもの、カザミノ酸、クラシル、アデニンを補った
もの、および更に0.41グルコースを加えたものの3
水準について行い、co2減少量による発酵の進行状態
およびアルコール生成量を調べた。コy ) a−ルは
、リゾシスグルコアミラーゼを通常量で用いた非形質転
換酵母の場合も調べた。結果を表3、表4および第10
図に示す、これらの結果から判るとおシ、本発明の酵母
によれば、リゾプスグルコアミラーゼ製剤を添加するこ
となく、無蒸煮又は低温蒸煮でんぷんから直接アルコー
ルを製造することが可能でらる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のグルコアミラーゼのイントロンを含ま
ない構造遺伝子の塩基配列をジグナルイプチド領域とと
もに示す図でラフ、 第2図はリゾプス・オリザエの染色体DNAよシクロー
ニングしたグルコアミラーゼ遺伝子のDNA塩基配列を
示す図でめシ、 第3図はリゾプス・オリザエの溝−RNAよシ得たcD
NAをクローニングしたグルコアミラーゼ遺伝子のC末
端側の塩基配列を示す図でsb、第4図は、リゾプス・
オリザエの染色体DNAよ)クローニングしたグルコア
ミラーゼ遺伝子と、リゾプス・オリザエのryr −R
NAよシv4製したグルコアミラーゼ遺伝子との比較図
でう夛、第5図、第6A図および第6B図は、第4図の
二つの遺伝子を組合せて、プラスミド9ベクター中にて
、イントロンのない完全長のcDNAを構成し、さらに
酵母中で効塞良く発現させるために、プロモーター及び
テールを組込む方法を示す一連の流れ図であって、第5
図はpCGA469 K到るまでの図、第6A図はpY
(rA2149およびpYGA 2169に到るまでの
図、そして第68図FipYGIFLya 222に到
るまでの図でろシ、 第7図は、形質転換酵母によるグルコアミラーゼの生産
を示すグラフでアシ、 第8図は、形質転換酵母の生産したグルーアミラーゼの
電気泳動図であシ、 第9図は、でんぷんを炭素源とした場合の形質転換酵母
の増殖曲線グラフであシ、 第10図は、形質転換酵母によるアルコールの生産を示
すグラフで6る。 特許出願人 サン トリ 一株 代金 社(外5名) 第2図(b) 区=の浄ごr、′4:′:″:二: 第3図(a) ;:なし) rゴA0℃p譲貫−αZC臥παiπ頷C晶CT−品τ
A手続補正角(方式) 昭和60年 4月78 2、発明の名称 グルコアミラーゼ遺伝子 5、補正命令の日付   昭和60年 3月26日 (
発送日)6、補正の対象 手  続  補  正  書 昭和60年 6月77日 2、発明の名称 グルコアミラーゼ遺伝子 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 名称(190)サントリー株式会社 4、代理人 6、補正の内容 (1)明細書の記載を次のとおり補正する。 頁    行    補正前      補正後18 
  3   EI  3.2.1.3.     EC
3,2,1,3゜2i   19  11zuka  
     l1zuka23  2  よって得ること
   よって分離し選択すること 23  5  非真核生物     の宿主25  8
.9   ハイブリット1させ  組み換え28 19
  この増殖物から   削除312〜3  ジデオキ
シ法    ダイデオキシ法3斗 5.11   pY
gaP 87      pYgap 8735  1
6  10%       1.0%36  11  
 Pho5        遺伝子のプロモーターPp
ho 5 38   5   Difco、Yeast   Di
fco  Ye&5t38 7.15   YEPD 
       YPD39 12.20   Pho 
5       Ppho 541 表1′)’  p
YGA−2169pYGA21695の行 41 表”)& pYGA−2269pYGA2269
8の行 (2)明細書第24頁第4行〜6行の「シグナルイプチ
ド・・・・・と考えられる。」を次のとおり補正する。 「シグナルはプチドに対する領域であり、宿主の細胞外
への分泌に関与するものである。即ち、実際にこのシグ
ナルイプチト′をコードする領域を用いて、酵母により
以下述べるよ5にグルコアミラーゼを生産させた場合、
グルコアミラーゼの90%以上は培地中に分泌された。 さらに分泌されたグルコアミラーゼを通常の方法で精製
後、N末端のアミノ酸配列を調べたところ、26番目の
アミノ酸から始まっており、酵母においてもシグナルは
プチビとして機能していることが示唆されている0 従って、次式のアミノ酸配列: MET  GLN  LEU  PHE  ASN  
LEU  PROLEULYS  VAL  SERP
HE  PHE  LEU  VAL  LEUSER
TYRPHE  SERLEU  LEU  VAL 
 SERLA をコードするシグナル配列および各種蛋白質性物質をコ
ードするDNA断片を含むDNA発現発現イータ−り、
適当な宿主を形質転換して、インターフェロン、リンフ
才力イン、インターロイキン2のような蛋白質性物質を
細胞外に分泌させることが可能である。」 (3)第10図を別紙のとおり補正する。 以    上

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)リゾプス属に属する糸状菌由来のグルコアミラー
    ゼ構造遺伝子。
  2. (2)リゾプス属に属する糸状菌が、リゾプス・オリザ
    エ(Rhizopus oryzae)である特許請求
    の範囲第1項記載のグルコアミラーゼ構造遺伝子。
  3. (3)下記のアミノ酸配列( I )又はそれと実質的に
    同等の酵素活性を有するアミノ酸配列をコードする特許
    請求の範囲第1項または第2項記載のグルコアミラーゼ
    構造遺伝子。 【アミノ酸配列があります】
  4. (4)下記の塩基配列(II)で表わされる特許請求の範
    囲第1項ないし第3項のいずれか一項に記載のグルコア
    ミラーゼ構造遺伝子。 【アミノ酸配列があります】
  5. (5)リゾプス属に属する糸状菌由来のシグナルペプチ
    ドを上流に持つグルコアミラーゼ遺伝子。
  6. (6)リゾプス属に属する糸状菌が、リゾプス・オリザ
    エ(Rhizopus oryzae)である特許請求
    の範囲第5項記載のグルコアミラーゼ遺伝子。
  7. (7)下記のアミノ酸配列(III)をコードする特許請
    求の範囲第5項または第6項記載のグルコアミラーゼ遺
    伝子。 【アミノ酸配列があります】
  8. (8)下記の塩基配列(IV)で表わされる特許請求の範
    囲第5項ないし第7項のいずれか一項に記載のグルコア
    ミラーゼ遺伝子。 【アミノ酸配列があります】
  9. (9)リゾプス属に属する糸状菌由来のグルコアミラー
    ゼの構造遺伝子を含有するベクター。
  10. (10)リゾプス属に属する糸状菌が、リゾプス・オリ
    ザエ(Rhizopus orizae)である特許請
    求の範囲第9項記載のベクター。
  11. (11)下記のアミノ酸配列( I )又はそれと実質的
    に同等の酵素活性を有するアミノ酸配列をコードする塩
    基配列であるDNAを含有する特許請求の範囲第9項ま
    たは第10項記載のベクター。 【アミノ酸配列があります】
  12. (12)下記の塩基配列(II)であるDNAを含有する
    特許請求の範囲第9項ないし第11項のいずれか一項に
    記載のベクター。 【アミノ酸配列があります】
  13. (13)ベクターが、プラスミドpCGA449、プラ
    スミドpCGA469、プラスミドpYGA2249ま
    たはpYGA2149である特許請求の範囲第9項ない
    し第12項のいずれか一項に記載のベクター。
  14. (14)リゾプス属に属する糸状菌由来のグルコアミラ
    ーゼの構造遺伝子を含有するベクターで形質転換された
    微生物。
  15. (15)リゾプス属に属する糸状菌が、リゾプス・オリ
    ザエで(Rhizopus orizae)ある特許請
    求の範囲第14項記載の形質転換された微生物。
  16. (16)下記のアミノ酸配列( I )又はそれと実質的
    に同等の酵素活性を有するアミノ酸配列をコードする塩
    基配列であるDNAを含有するベクターで形質転換され
    たものである特許請求の範囲第14項または第15項記
    載の形質転換された微生物。 【アミノ酸配列があります】
  17. (17)下記の塩基配列(II)であるDNAを含有する
    ベクターにより形質転換されたものである特許請求の範
    囲第14項ないし第16項のいずれか一項に記載の形質
    転換された微生物。 【アミノ酸配列があります】
  18. (18)宿主微生物が、大腸菌、酵母または枯草菌であ
    る特許請求の範囲第14項ないし第17項のいずれか一
    項に記載の形質転換された微生物。
  19. (19)プラスミドpCGA449、プラスミドpCG
    A469、プラスミドpYGA2249またはpYGA
    2149によって形質転換されたものである特許請求の
    範囲第14項ないし第18項のいずれか一項に記載の微
    生物。
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