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JP4002833B2 - Method for producing polypeptide, polynucleotide, recombinant nucleic acid, recombinant, prenyl alcohol - Google Patents
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JP4002833B2 - Method for producing polypeptide, polynucleotide, recombinant nucleic acid, recombinant, prenyl alcohol - Google Patents

Method for producing polypeptide, polynucleotide, recombinant nucleic acid, recombinant, prenyl alcohol Download PDF

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Description

技術分野
本発明は、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、組換え核酸、組換え体及びプレニルアルコールの製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、炭素数15以上のプレニルアルコールを選択的に大量生産したい場合に有効であるホスファターゼ、かかるホスファターゼをコードするポリヌクレオチド、このようなポリヌクレオチドを含む組換え核酸、このようなポリヌクレオチドが導入された組換え体、及び、生細胞におけるプレニルアルコールの生合成に関わる酵素の発現をコントロールしてプレニルアルコール(特に生物学的に活性なトランス型の異性体構造を持ち、とりわけ炭素数15以上の例えばFOH,GGOH)を効率的に大量生産する方法に関する。
背景技術
イソプレノイド生合成経路は多様な生物種に普遍的に備わると考えられる。イソプレノイド化合物の基本骨格単位であるイソペンテニル二リン酸(IPP)の生合成経路として、主に真核生物に存在するメバロン酸経路と、主に原核生物に存在する非メバロン酸経路(DXP経路)の二つの経路が知られている。
メバロン酸経路では、アセチルCoAを出発物質として、アセトアセチルCoA、ヒドロキシメチルグルタリルCoA(HMG−CoA)、メバロン酸、メバロン酸5−リン酸(MVP)、メバロン酸5−二リン酸(MVPP)を経て、活性イソプレン単位である炭素数5のIPPが生合成される。非メバロン酸経路では、ピルビン酸とグリセルアルデヒド3−リン酸が縮合して生じる1−デオキシ−D−キシルロース5−リン酸を経由して、IPPが生合成される。非メバロン酸経路に関する知見は徐々に蓄積されつつあるが、関与する酵素やそれをコードする遺伝子等の幾つかは未だ不明である。
IPPは異性化反応によりジメチルアリル二リン酸(DMAPP)に変換される。DMAPPはIPPとトランス型(E型)に順次重縮合することにより、炭素数10のゲラニル二リン酸(GPP)、炭素数15のファルネシル二リン酸(FPP)、炭素数20のゲラニルゲラニル二リン酸(GGPP)・・・等の順に合成される。又、全トランス型のFPP,GGPPに対して、シス型(Z型)にIPPが順次重縮合することにより、ウンデカプレニル二リン酸,デヒドロドリシル二リン酸等が生合成される。
上記IPP,DMAPP,GPP,FPP,GGPP,ウンデカプレニル二リン酸,デヒドロドリシル二リン酸等が、プレニル二リン酸と総称される。これらのプレニル二リン酸の内、有用性の高い(生物学的に活性な)全トランス型の純品は生合成により製造することに適しており、化学合成では制御が難しい。
又、これらのプレニル二リン酸は、ホスファターゼの作用により二リン酸が分離されて(あるいは、プレニル二リン酸から1個のリン酸が分離されたプレニル一リン酸を中継して、更に1個のリン酸が分離されて)、相当するプレニルアルコールを生成する。本明細書において、以下、プレニル二リン酸とプレニル一リン酸とを一括して指す時は「プレニルリン酸」と言う。
上記のプレニルリン酸やプレニルアルコールの内、特に炭素数15以上のものは利用価値が高い。例えば炭素数15以上のプレニル二リン酸であるFPP,GGPP等や、これらの脱リン酸化物である炭素数15のファルネソール(FOH),炭素数20のゲラニルゲラニオール(GGOH)等は、フィトール,ビタミンE,ビタミンK,ユビキノン(CoQ)等の合成基質となる。炭素数35のヘプタプレニルアルコール、炭素数50のデカプレニルアルコール等も医薬品中間体として有用であり、合成開始物質として上記FPP,GGPP,FOH,GGOH等を利用できる。
又、プレニルリン酸とプレニルアルコールとを対比すると、一般的にプレニルリン酸は水溶性が比較的高い一方、部分的に非極性基を有するので抽出・精製が容易でないと言う難点があり、ヘキサンやペンタン等の非極性有機溶媒で容易に抽出・精製できるプレニルアルコールを生産する方が有利である。更に、ファルネシル基やゲラニルゲラニル基を有する化合物の化学合成にはプレニルアルコールが用いられる。
以上の点から、生合成経路を利用して、生物学的に活性なトランス型の異性体構造を持つ、特に炭素数15以上のプレニルアルコール(例えば、いずれも全トランス型の、ゲラニルファルネソール,ヘキサプレニルアルコール,ヘプタプレニルアルコール,オクタプレニルアルコール,ノナプレニルアルコール,デカプレニルアルコール,ウンデカプレニルアルコール,FOH,GGOH等)を効率的に大量生産する方法の提供が望まれる。
特公昭63−17437号公報には、シュードモナス株の培養によるポリプレニルアルコールの生産方法が開示されているが、全トランス型ウンデカプレニルアルコールが3mg/L生産されるだけであって、有用なFOHやGGOHの生産は開示されていない。特開平9−238692号公報には、トウダイグサ科の植物細胞の培養によるGGOH及びGGPPの生産方法が開示されているが、最大で3.25mg/LのGGOH生産が報告されるに止まる。天然の微生物や動植物細胞をそのまま培養しても、プレニルアルコールの効率的な大量生産は期待できない。
特開平10−248575号公報には、アセチルCoAのMVPやMVPPへの変換過程に関与するHMG−CoA(ヒドロキシメチルグルタリル−CoA)還元酵素遺伝子を酵母(Candida utilis)に導入してカロテノイドを生産する方法が開示されている。特開平5−115298号公報には、HMG−CoA還元酵素遺伝子のコピー数を増加することによって、植物中のステロールの蓄積を増加する方法が開示されている。特開平5−192184号公報には、ステロール生合成酵素の発現に欠損を持つ変異体酵母において、HMG−CoA還元酵素遺伝子の発現レベルを上昇させることによりスクアレンおよびステロールの蓄積を増大させる方法が開示されている。特開平10−155497号公報には、GGPP合成酵素遺伝子(crtE)を導入した微生物による発酵法を用いたカロテノイド生産方法が開示されている。しかし、上記した特開平10−248575号公報,特開平5−115298号公報,特開平5−192184号公報ないし特開平10−155497号公報に開示された方法は、プレニルアルコールの効率的な大量生産には結び付かない。特開昭53−127889号公報には、ジャガイモの根から分離したホスファターゼを用いたin vitroでのプレニルアルコールの製造方法が開示されている。しかし、この方法は生合成を利用する方法ではないし、ホスファターゼ遺伝子の利用について何ら開示するところがない。
一方、プレニルリン酸脱リン酸化活性のあるホスファターゼに関しては、ラット(Rattus norvegicus)肝臓ミクロソーム中に存在するプレニルピロホスファターゼ(E.C.3.1.7.1)の報告(Bansal,V.S.et.al(1994)Arch.Biochem.Biophys.315(2),393−399)があるが、単離されていない。酵母(S. cerevisiae)のDPP1遺伝子がコードするジアシルグリセロール二リン酸ホスファターゼが、IPP,GPP,FPP,GGPPに作用する旨の報告(Faulkner,A.et.al(1999)J.Biol.Chem.274(21),14831−14837)もあるが、このホスファターゼがプレニルリン酸とその前駆体のリン酸エステル化合物(MVPやMVPP)との間でどのような選択的な基質特異性を示すかについて解明していない。更に、上記Faulknerらの報告のFig.5によれば、上記IPP,GPP,FPP,GGPPの個々に対する相対的な基質特異性においては、相互に余り選択的とは言えないデータが提示されている。そして、上記のBansalら、Faulknerらによる2報は、専ら酵素学的研究等を目的とし、ホスファターゼやその遺伝子の産業的利用を全く示唆しない。
なお、USP 6,242,227号公報では、FPP,GGPPを脱リン酸する効果の高いホスファターゼをコードする遺伝子を過剰発現させればFOH,GGOHの生産性を向上させることが出来るであろう、との記載がある。しかし、ホスファターゼ遺伝子の利用に関する実施例は開示されていないし、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼに関する記述はない。更に、実施例に示したように、上記のような基質特異性のない非特異的ホスファターゼはFPP,GGPPを脱リン酸する効果はあるが、非特異的ホスファターゼをコードする遺伝子を過剰発現させてもFOH,GGOHの生産性を向上させることは出来なかった。
微生物等の生細胞を利用した目的物質の生産において、代謝経路の特定ステップを酵素作用の強化等により増強して目的物質の生産性を向上させる方法は、一般論としては知られている。
しかし、生細胞におけるプレニルアルコールの生合成プロセスを人為的にコントロールしたプレニルアルコールの効率的な大量生産系の構築は、未だ報告されていない。又、プレニルアルコールを生細胞で特異的に合成するには上記生合成プロセスのどのステップをどのようにコントロールすれば良いか、未だ明らかとなっていない。更に、炭素数15以上のプレニルアルコールを選択的に大量生産したい場合に有効であるホスファターゼも、明らかになっていない。
本発明の目的は、炭素数15以上のプレニルアルコールを選択的に大量生産したい場合に有効であるホスファターゼ、かかるホスファターゼをコードするポリヌクレオチド、このようなポリヌクレオチドを含む組換え核酸、このようなポリヌクレオチドが導入された組換え体、生細胞におけるプレニルアルコールの生合成に関わる酵素の発現をコントロールしてプレニルアルコール(特に生物学的に活性なトランス型の異性体構造を持ち、とりわけ炭素数15以上の例えばFOH,GGOH)を効率的に大量生産する方法を提供することである。
発明の開示
本願の第1発明は、配列番号1〜配列番号6のいずれかに示すアミノ酸配列を有し、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼ活性を示すポリペプチドである。
本願発明者は、第1発明のポリペプチドが炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼであることを発見した。従って、第1発明のポリペプチドにより、炭素数15以上のプレニルアルコール、例えばFOH,GGOH,ヘプタプレニルアルコール,デカプレニルアルコール等を効率良く選択生産することができる。
本願の第2発明は、配列番号1〜配列番号6のいずれかに示すアミノ酸配列における5個以下のアミノ酸が置換,欠失又は付加されたアミノ酸配列を有し、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼ活性を示すポリペプチドである。
第2発明に係るポリペプチドにおいても、前記第1発明と同等の作用・効果を期待することができる。
本願の第3発明は、以下の(1)〜(3)式の内の少なくとも一つのホスファターゼモチーフを含み、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼ活性を示すポリペプチドである。
(1)KXXXGXXRP(式中、Xは任意のアミノ酸残基から選ばれることを表す)
(2)1XXSGH(式中、1はアミノ酸残基S又はTから選ばれ、Xは任意のアミノ酸残基から選ばれることを表す)
(3)SR2XDXXHXXXDVXXGXXX3(式中、2はアミノ酸残基V又はTから選ばれ、3はアミノ酸残基G又はAから選ばれ、Xは任意のアミノ酸残基から選ばれることを表す)。
本願発明者は、配列番号1〜配列番号6に示す炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるポリペプチドのアミノ酸配列を詳細に検討した結果、第3発明において(1)〜(3)として規定した、これらのポリペプチドに共通した保存配列を見出した。その詳細は第1図に基づいて後述するが、この保存配列は炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼ活性を発現するために必要な配列(ホスファターゼモチーフ)であると考えられる。従って、第3発明に係るポリペプチドは、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼであると考えられる。
本願の第4発明は、前記第3発明に係る(1)〜(3)式で示されるホスファターゼモチーフにおいて、種類が特定されている任意の1以上のアミノ酸残基が同類置換を受けているポリペプチドである。ここに、「種類が特定されているアミノ酸残基」とは、上記(1)〜(3)式において「X」以外の記号で表記されているアミノ酸残基を言う。又、「同類置換」とは、ポリペプチドの機能が全体的に実質的に不変のまま維持されるように、所定のアミノ酸残基を化学的または機能的に類似した別のアミノ酸残基で置換することを言う。化学的または機能的に類似したアミノ酸の例示として、疎水性アミノ酸(Ala、Ile、Leu、Phe、Pro、Trp、Val、Met)同士、極性だが電荷のないアミノ酸(Asn、Cys、Gln、Gly、Ser、Thr、Tyr)同士、塩基性アミノ酸(Arg、His、Lys)同士、酸性アミノ酸(Asp、Glu)同士、等が挙げられる(E.E.Cornnら著、田宮信雄ら訳、「コーン・スタンプ生化学 第5版」東京化学同人刊、p56−58、1988)。
第4発明に係るポリペプチドは、そのホスファターゼモチーフにおいて特定されている任意の1以上のアミノ酸残基が同類置換を受けているため、第3発明に係るポリペプチドと同様に、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼであると考えられる。
本願の第5発明は、配列番号7〜配列番号12のいずれかに示す塩基配列を有し、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼをコードするポリヌクレオチドである。
本願発明者は、第5発明に係るポリヌクレオチドがコードするポリペプチドが、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼであることを発見した。従って第5発明のポリヌクレオチドを生細胞又は生物体に導入又は発現強化することにより、該生細胞内又は生物体内で炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼを生産させ、炭素数15以上のプレニルアルコールを有効に生産することができる。
本願の第6発明は、配列番号7〜配列番号12のいずれかに示す塩基配列又はこれと相補的な塩基配列に対して所定のストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列を有し、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼをコードするポリヌクレオチドである。
第6発明に係るポリヌクレオチドにおいても、前記第5発明と同等の作用・効果を期待することができる。
本願の第7発明は、前記第1発明〜第4発明に係るいずれかのポリペプチドをコードするポリヌクレオチドである。
第7発明に係るポリヌクレオチドにおいても、前記第5発明と同等の作用・効果を期待することができる。
本願の第8発明は、前記第5発明〜第7発明に係るいずれかのポリヌクレオチドを含む組換え核酸である。
第8発明によって、前記第5発明〜第7発明に係るポリヌクレオチドを生細胞又は生物体に導入する有力な手段が提供される。
本願の第9発明は、前記第8発明に係るいずれかの組換え核酸が導入されている組換え体である。
第9発明に係る組換え体によって、炭素数15以上のプレニルアルコールを一層有利に選択生産することができる。
本願の第10発明は、前記第9発明に係る組換え体の宿主細胞が、真菌(Eumycetes),子嚢菌類(Ascomycetes),単細胞真核生物のいずれかである組換え体である。
即ち、第9発明に係る組換え体の宿主としては、例えば真菌(Eumycetes),子嚢菌類(Ascomycetes),単細胞真核生物のいずれかを好ましく用いることができる。
本願の第11発明は、前記第9発明に係る組換え体の宿主細胞が酵母である組換え体である。
即ち、第9発明に係る組換え体の宿主としては、例えば酵母を好ましく用いることができる。
本願の第12発明は、前記第11発明に係る酵母がサッカロミセス属(Saccharomycetes)の酵母である組換え体である。
即ち、第11発明に係る酵母としては、例えばサッカロミセス属(Saccharomycetes)の酵母を好ましく用いることができる。
本願の第13発明は、前記第11発明に係る酵母がサッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)YPH499株,YPH500株,A451株,W303−1A株,W303−1B株又はこれらに由来する株である組換え体である。
即ち、第11発明に係る酵母としては、例えば、サッカロミセス・セレビシエ(S. cerevisiae)YPH499株,YPH500株,A451株,W303−1A株,W303−1B株又はこれらに由来する株を好ましく用いることができる。
本願の第14発明は、ホスファターゼ遺伝子を導入又は発現強化した宿主細胞を培養し、その培養物からプレニルアルコールを採取するプレニルアルコールの製造方法である。
本願発明者は、アセチルCoAを出発物質とする前記メバロン酸経路、又はピルビン酸を出発物質とする前記非メバロン酸経路より、各種のプレニル二リン酸を経由してプレニルアルコールに到るプレニルアルコールの生合成反応に対して詳細な実験的検討を加えた結果、生細胞におけるホスファターゼ遺伝子の導入又は発現強化と言う方法により、生物学的に活性な異性体構造(例えば、いずれも全トランス型の、ゲラニルファルネソール,ヘキサプレニルアルコール,ヘプタプレニルアルコール,オクタプレニルアルコール,ノナプレニルアルコール,デカプレニルアルコール,ウンデカプレニルアルコール,FOH,GGOH等)を持つプレニルアルコールの効率的な大量生産が可能となることを見出した。一方、第14発明の方法は、炭素数5以上のプレニルアルコール全般の生産量を増量させたい場合にも有用である。
本願発明者は、酵母を宿主とする実施例において、ホスファターゼ遺伝子の導入又は発現強化により、現在のところ、炭素数15以上のプレニルアルコール(例えば、全トランス型のFOH,GGOH)の生産性を約40倍に高めることに成功している。即ち、第14発明により、プレニルアルコール、特にトランス型のプレニルアルコール、とりわけトランス型で炭素数15以上のプレニルアルコールを効率的に大量生産する方法が提供される。
本願の第15発明は、ホスファターゼ遺伝子とプレニル二リン酸生合成経路に関与する酵素の遺伝子とを導入又は発現強化した宿主細胞を培養し、その培養物からプレニルアルコールを採取するプレニルアルコールの製造方法である。
第15発明のように、ホスファターゼ遺伝子とプレニル二リン酸生合成経路に関与する酵素の遺伝子とを宿主細胞に導入又は発現強化した場合、即ちホスファターゼ遺伝子を導入又は発現強化すると共にプレニル二リン酸生合成経路における他の任意のステップに関わる酵素の遺伝子を導入又は発現強化した場合、プレニルアルコールの生産性が更に高くなることがある。プレニル二リン酸生合成経路に関与する酵素をコードする遺伝子のみを導入又は発現強化しても、プレニルアルコール(特に炭素数15以上のプレニルアルコール、例えばFOH,GGOH)の効率的な大量生産に対する寄与は限定的である。更にこの場合において、ホスファターゼ遺伝子とプレニル二リン酸生合成経路に関与する酵素の遺伝子とを連結して導入又は発現強化することが、とりわけ好ましい。
本願の第16発明は、前記第15発明に係るプレニル二リン酸生合成経路に関与する酵素の遺伝子が、以下の(4)及び/又は(5)の遺伝子であるプレニルアルコールの製造方法である。
(4)ファルネシル二リン酸合成酵素遺伝子及びゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素遺伝子から選ばれる少なくとも1の遺伝子。
(5)アセチルCoA合成酵素遺伝子、アセチルCoA−アセチルトランスフェラーゼ遺伝子、ヒドロキシメチルグルタリルCoA合成酵素遺伝子、ヒドロキシメチルグルタリルCoA還元酵素遺伝子、メバロン酸キナーゼ遺伝子、メバロン酸リン酸キナーゼ遺伝子、メバロン酸二リン酸デカルボキシラーゼ遺伝子、イソペンテニル二リン酸イソメラーゼ遺伝子、デオキシキシルロースリン酸リダクトイソメラーゼ遺伝子、デオキシキシルロースリン酸合成酵素遺伝子、MEP(2−C−methyl−D−erythritol 4−phosphate)シチジリルトランスフェラーゼ遺伝子、CDP−ME(4−(cytidine 5’−diphospho)−2−C−methyl−D−erythritol)キナーゼ遺伝子及びMECDP(2−C−methyl−D−erythritol 2,4−cyclodiphosphate)合成酵素遺伝子から選ばれる少なくとも1の遺伝子。
前記第15発明においてホスファターゼ遺伝子と共に導入又は発現強化する遺伝子として、第16発明の(4)に列挙する遺伝子が特に好ましい。第16発明の(5)に列挙する遺伝子も好ましい。
本願の第17発明は、前記第14発明〜第16発明に係るホスファターゼ遺伝子が、リン酸エステル化合物に対する加水分解活性において炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼをコードする遺伝子であるプレニルアルコールの製造方法である。
第17発明のように、導入又は発現強化されるホスファターゼ遺伝子が炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼをコードする遺伝子である場合、炭素数15以上のプレニルアルコールの効率的な大量生産と言う目的からは、特に効果が著しい。これらのプレニルアルコールとして、前記「第14発明の作用・効果」の欄で例示した各種の生物学的に活性な異性体構造を持つプレニルアルコールを特に好ましく例示することができる。
本願の第18発明は、前記第14発明〜第16発明に係るホスファターゼ遺伝子が、前記第5発明〜第8発明に記載のいずれかのポリペプチドであるプレニルアルコールの製造方法である。
即ち、第14発明〜第16発明において導入又は発現強化されるホスファターゼ遺伝子として、第5発明〜第8発明に係るホスファターゼ遺伝子を好ましく利用できる。
本願の第19発明は、前記第14発明〜第16発明に係るホスファターゼ遺伝子が、リン酸エステル化合物に対する加水分解活性において炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼ以外のホスファターゼをコードする遺伝子であるプレニルアルコールの製造方法である。
第19発明のように、導入又は発現強化されるホスファターゼ遺伝子が炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼ以外のホスファターゼをコードする遺伝子である場合にも、炭素数が5〜15の範囲にわたる各種のプレニルアルコールを有効に得ることができる。
本願の第20発明は、前記第14発明〜第19発明に係る宿主細胞が、第10発明〜第13発明に記載のいずれかの宿主細胞であるプレニルアルコールの製造方法である。
即ち、第14発明〜第19発明における宿主細胞として、前記第10発明〜第13発明に係るいずれかの宿主細胞を好ましく用いることができる。
本願の第21発明は、前記第14発明〜第20発明に係るプレニルアルコールが炭素数15以上のものであるプレニルアルコールの製造方法である。
上記第14発明〜第20発明に係るプレニルアルコールの製造方法において、炭素数5又は炭素数10のプレニルアルコールも採取することができるが、炭素数15以上のプレニルアルコールが相対的に生産量が多く、非極性有機溶媒による抽出・精製が容易であり、かつ前記のように有用性も高い。従って炭素数15以上のプレニルアルコールを採取することが特に有効である。炭素数15以上のプレニルアルコールの全てを採取することもできるし、その内の1種又は2種以上を選択的に採取することもできる。
本願の第22発明は、前記第21発明に係るプレニルアルコールが、ファルネソール,ゲラニルゲラニオール,ゲラニルファルネソール,ヘキサプレニルアルコール,ヘプタプレニルアルコール,オクタプレニルアルコール,ノナプレニルアルコール,デカプレニルアルコール,ウンデカプレニルアルコール又はドデカプレニルアルコールから選ばれる1種又は2種以上のプレニルアルコールであるプレニルアルコールの製造方法である。
即ち、前記第21発明において採取する炭素数15以上のプレニルアルコールとして、上記の各プレニルアルコールから選ばれる1種又は2種以上のプレニルアルコールが、特に好ましく例示される。
本願の第23発明は、前記第12発明〜第22発明に係るプレニルアルコールが全トランス型であるプレニルアルコールの製造方法である。
即ち、第12〜第22発明に係るプレニルアルコールの製造方法においては、宿主細胞を用いた生合成であるため、有用性の高い全トランス型のプレニルアルコールを製造することができる。このような全トランス型のプレニルアルコールを採取することが、より好ましい。
発明を実施するための最良の形態
ポリペプチド
本願発明に係るポリペプチドは、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼである。かかるホスファターゼの好ましい基準の一例を、次のように規定できる。即ち、炭素数15以上のプレニルリン酸(A)のみを基質とした酵素活性測定系において示された(A)に対する比活性を100とした場合、(A)及びモル比でその20倍量の炭素数10以下のプレニルリン酸又はその前駆体(B)を共存させた場合における(A)に対する比活性が、80以上、より好ましくは85以上、更に好ましくは90以上を示すことである。
本願発明に係る、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるポリペプチドの代表例が、配列番号1〜配列番号6のいずれかに示すアミノ酸配列を有するポリペプチドである。これらのポリペプチドはいずれも、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼであることが、本願発明者によって初めて見出された。
配列番号1に示すアミノ酸配列を有するポリペプチドは、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)のゲノムDNA中に存在するホスファチジン酸ホスファターゼホモログ遺伝子〔Gen Bank accession No.:AC006200(complement(16778..17686))、この遺伝子をAtPAP1と命名した〕によりコードされるホスファターゼである。AtPAP1の塩基配列を配列番号7に示す。配列番号2に示すアミノ酸配列を有するポリペプチドは、A. thalianaのゲノムDNA中に存在するホスファチジン酸ホスファターゼホモログ遺伝子〔Gen Bank accession No.:AC007591(3610..5006)、この遺伝子を「AtPAP2」と命名した)によりコードされるホスファターゼである。AtPAP2の塩基配列を配列番号8に示す。
配列番号3に示すアミノ酸配列を有するポリペプチドはサッカロミセス・セレビシエ(S. cerevisiae)の遺伝子DPP1によりコードされるホスファターゼである(Toke DA et al(1998)J.Biol.Chem.273(6),3278−3284)。DPP1のGen Bank accession No.はNC 001136であり、その塩基配列を配列番号9に示す。
配列番号4に示すアミノ酸配列を有するポリペプチドは酵母の遺伝子LPP1によりコードされるホスファターゼである(Toke DA et al(1998)J.Biol.Chem.273(23),14331−14338)。LPP1のGen Bank accession No.は、NC001136であり、その塩基配列を配列番号10に示す。
配列番号5に示すアミノ酸配列を有するポリペプチドは、ラット(R. norvegicus)の遺伝子PAP2によりコードされるホスファターゼである(Brindley DN et al(1998)J.Biol.Chem.273(38),24281−24284)。PAP2のGen Bank accession No.は、U90556であり、その塩基配列を配列番号11に示す。配列番号6に示すアミノ酸配列を有するポリペプチドは、R. norvegicusの遺伝子Dri42によりコードされるホスファターゼである(Barila D et al(1996)J.Biol.Chem.271(47),29928−29936)。Dri42のGen Bank accession No.は、Y07783であり、その塩基配列を配列番号12に示す。
更に、配列番号1〜配列番号6に示す、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるポリペプチドのアミノ酸配列を詳細に検討した結果、第1図に示すように共通して保存された配列を見出した。
第1図において、配列番号1〜配列番号6に係る各ポリペプチドは、それらをコードする前記各遺伝子の表記により区別(即ち、例えば「DPP1」の表記は、配列番号3に係るポリペプチドを表す)し、これらの各ポリペプチドに見出した保存配列を示した。又、第1図の最下行には、これらの保存配列に共通するアミノ酸配列をマルチプルアライメント方式の配列表記により示した。このマルチプルアライメントの配列表記式において、1はアミノ酸残基SまたはTから選ばれ、2はアミノ酸残基VまたはTから選ばれ、3はアミノ酸残基GまたはAから選ばれ、Xは任意のアミノ酸残基から選ばれることを表す。n1は任意の個数(例えば、34〜39個)の任意のアミノ酸残基を表し、n2も任意の個数(例えば、38〜46個)の任意のアミノ酸残基を表す。
従って、第1図のマルチプルアライメントの配列表記式で示される保存配列においては、第3発明において規定する(1)〜(3)の配列部分の内の少なくとも1以上の部分が、又はその全部が、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼ活性を発現するために必要な配列(ホスファターゼモチーフ)であると考えられる。
又、第1図のマルチプルアライメントの配列表記式で示される保存配列において、特定されたアミノ酸残基の1以上が前記した定義に係る「同類置換」を受けている変異体であるポリペプチドについても、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼ活性を示すと考えられる。
本願発明に係るポリペプチドの他の代表例が、配列番号1〜配列番号6に示すアミノ酸配列において、5個以下のアミノ酸が置換,欠失又は付加されたアミノ酸配列を有すると共に、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼ活性を示すポリペプチドである。
上記において、置換,欠失又は付加される5個以下のアミノ酸は、その全部がアミノ酸配列において互いに隣接する位置にあるアミノ酸であり得る。又、上記の5個以下のアミノ酸は、その一部がアミノ酸配列において互いに隣接する位置にあるアミノ酸であり得る。更に、上記の5個以下のアミノ酸は、いずれもがアミノ酸配列において互いに隣接しない位置にあるアミノ酸であり得る。
以上に列挙したポリペプチドは、上記それぞれの起源生物の細胞から常套的な酵素単離手段によって直接に取得することができ、又はそれぞれのポリペプチドをコードするDNAを宿主に導入することにより、同様にして多量に取得することができる。
第14発明に係るプレニルアルコールの製造方法において、導入又は発現強化されるホスファターゼ遺伝子によってコードされるホスファターゼは、少なくともプレニルリン酸に対して作用するものである限りにおいて限定されない。即ち、基質特異性の低い酸性ホスファターゼやアルカリホスファターゼ等から、プレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼ、更には炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼに到る、多様なレベルの基質特異性のホスファターゼが限定なく含まれる。但し、より高い基質特異性のあるホスファターゼ、特に炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼを用いることが、更に好ましい。プレニルリン酸に対して高い基質特異性のあるホスファターゼとして、第1発明〜第4発明に係るポリペプチドを好ましく例示することができる。同等の機能を有する酵母,動物又は植物由来のポリペプチドも好ましく例示することができる。
ポリヌクレオチド
本願発明において、ポリヌクレオチドとは、1本鎖、2本鎖又は3本鎖のDNA及び/又はRNAを言う。又、本発明において、組換え核酸とは、組換えのために調製されたポリヌクレオチドを言う。
本願発明に係るポリヌクレオチドは、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼをコードするポリヌクレオチドである。
本願発明に係るポリヌクレオチドの代表例が、配列番号7〜配列番号12のいずれかに示す塩基配列を有するポリヌクレオチドである。これらは、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼ活性を示すポリペプチドをコードすることが、本願発明者によって初めて見出された。
配列番号7に示す塩基配列を有するポリヌクレオチドは、前記AtPAP1である。配列番号8に示す塩基配列を有するポリヌクレオチドは、前記AtPAP2である。なおAtPAP1はシロイヌナズナ・ゲノムプロジェクトで発表された第II染色体第2セクションに位置することが分っており(Lin et al(1997)Nature 402,p.767−768)、AtPAP2は第1染色体BACライブラリF9L1に位置することが分っている(F9L1.2(Accession No.AC007591))。
配列番号9に示す塩基配列を有するポリヌクレオチドは前記DPP1である。配列番号10に示す塩基配列を有するポリヌクレオチドは前記LPP1である。配列番号11に示す塩基配列を有するポリヌクレオチドは前記PAP2である。配列番号12に示す塩基配列を有するポリヌクレオチドは前記Dri42である。
本願発明に係るポリヌクレオチドの他の代表例が、図1のマルチプルアライメントの配列表記式で示される保存配列の一部(第3発明において規定する(1)〜(3)の配列部分の内の少なくとも1以上の部分)又は全部を含むアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードし、又はそれらにおいて特定されたアミノ酸残基の1以上が同類置換を受けているポリペプチドをコードするポリヌクレオチドである。
本願発明に係るポリヌクレオチドの更に他の代表例が、配列番号7〜配列番号12のいずれかに示す塩基配列と所定のストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列を有し、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼをコードするポリヌクレオチドである。
上記において「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする」とは、コロニーハイブリダイゼーション法,プラークハイブリダイゼーション法又はサザンブロットハイブリダイゼーション法等の適宜なハイブリダイゼーション法において、以下の条件下で一方のポリヌクレオチド(DNA)又は該ポリヌクレオチドの断片に対し他方のポリヌクレオチド(DNA)がハイブリダイズできることを言う。即ち、フィルターに固定化された一方のポリヌクレオチド又は該ポリヌクレオチドの断片に対し、0.7〜1MのNaClの存在下、所定温度(X°C)下で他方のポリヌクレオチドのハイブリダイゼーションを行った後、0.1〜2倍程度のSSC溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mM塩化ナトリウム,15mMクエン酸ナトリウムよりなる)を用いてX°Cの条件下でフィルターを洗浄した場合に、他方のポリヌクレオチドを同定できることを言う。そして「X°C」とは、少なくとも50°C以上であり、より好ましくは60°C以上であり、更に好ましくは65°C以上である。
以上に列挙したポリヌクレオチドは、上記した各起源生物から常套的な単離手段によって取得することができるし、その他の原核生物等の各種単細胞生物や動植物細胞から取得できる可能性がある。当業者に良く知られた利用可能な方法としてハイブリダイゼーション技術(Southern 1975 J.Mol.Biol.98:503、Maniatis et al.Molecular CloningCold Spring Harbor Laboratory Pres)やPCR技術(Saiki et al.Science 239:487(1988))が挙げられる。即ち、当業者にとって、既知の遺伝子の塩基配列又はその一部をプローブとして、あるいはかかる塩基配列の一部にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドをプライマーとして、これと高い相同性を持つポリヌクレオチドを単離し、該ポリヌクレオチドからホスファターゼ遺伝子をクローニングすることは容易である。又、上記した特徴的なホスファターゼ活性を指標にして該ホスファターゼを単離し、そのアミノ酸配列から該ホスファターゼ遺伝子をクローニングすることも容易である。
第14発明に係るプレニルアルコールの製造方法において導入又は発現強化されるホスファターゼ遺伝子は、少なくともプレニルリン酸に対して作用するホスファターゼをコードする遺伝子である限りにおいて、限定されない。即ち、基質特異性の低い酸性ホスファターゼやアルカリホスファターゼ等から、プレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼ、更には炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼに到る、多様なレベルの基質特異性のホスファターゼをコードする遺伝子が限定なく含まれる。但し、より高い基質特異性のあるホスファターゼ、特に炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼをコードする遺伝子を導入又は発現強化することが、更に好ましい。プレニルリン酸に対して高い基質特異性のあるホスファターゼをコードする遺伝子として、第5発明〜第7発明に係るポリヌクレオチドを好ましく例示できる。同等の機能を有する酵母,植物又は動物由来のポリヌクレオチドも好ましく例示できる。
ホスファターゼ遺伝子の導入又は発現強化
上記した非特異的ホスファターゼをコードする遺伝子、より好ましくはプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼをコードする遺伝子、更に好ましくは炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼをコードする遺伝子が、宿主細胞に導入又は発現強化される。
本願発明において「ホスファターゼ遺伝子を導入又は発現強化」とは、以下の意味である。即ち、「ホスファターゼ遺伝子を導入」とは、該ホスファターゼ遺伝子を組換え核酸として宿主細胞に導入する全ての場合を含む。少なくとも、ベクターによってホスファターゼ遺伝子を導入する場合や、PCRフラグメント等を用いたポリヌクレオチドの相同組換えによってホスファターゼ遺伝子を導入する場合が含まれる。より好ましくは、該ホスファターゼ遺伝子が発現を強化する発現ベクターによって導入される。又、「ホスファターゼ遺伝子を発現強化」とは、結果的に該ホスファターゼ遺伝子の発現が強化される全ての場合を含む。例えば、該ホスファターゼ遺伝子をその発現を強化する手段を伴って組換え核酸として導入する場合、宿主細胞における該ホスファターゼ遺伝子のコピー数を増強させる場合、宿主細胞の培養条件を調整(遺伝子発現の誘導物質の添加等)することにより該ホスファターゼ遺伝子の発現を強化する場合、等が含まれる。
又、上記各種のホスファターゼをコードする遺伝子を導入又は発現強化すると同時に、プレニル二リン酸生合成経路に関与する酵素の遺伝子のうち少なくとも1の遺伝子を宿主細胞に導入又は発現強化することができる。ホスファターゼをコードする遺伝子とプレニル二リン酸生合成経路に関与する酵素の遺伝子とを同時に導入又は発現強化する形態は任意であり、例えば、これらの遺伝子を同時期にかつ別個に上記各種の同一又は別異の手段を利用して導入又は発現強化しても良いし、後述のように連結遺伝子として同時に導入又は発現強化しても良い
プレニル二リン酸生合成経路に関与する酵素の遺伝子としては、例えばヒドロキシメチルグルタリルCoA還元酵素遺伝子、ファルネシル二リン酸合成酵素遺伝子及びゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素遺伝子から選ばれる少なくとも1の遺伝子を好ましく例示できる。あるいは、アセチルCoA合成酵素遺伝子、アセチルCoA−アセチルトランスフェラーゼ遺伝子、ヒドロキシメチルグルタリルCoA合成酵素遺伝子、メバロン酸キナーゼ遺伝子、メバロン酸リン酸キナーゼ遺伝子、メバロン酸二リン酸デカルボキシラーゼ遺伝子、イソペンテニル二リン酸イソメラーゼ遺伝子、デオキシキシルロースリン酸リダクトイソメラーゼ遺伝子、デオキシキシルロースリン酸合成酵素遺伝子、MEPシチジリルトランスフェラーゼ遺伝子、CDP−MEキナーゼ遺伝子及びMECDP合成酵素遺伝子から選ばれる少なくとも1の遺伝子も好ましく例示できる。
又、上記各種のホスファターゼをコードする遺伝子を、プレニル二リン酸生合成経路に関与する酵素の遺伝子と連結して、上記と同様に宿主細胞に導入又は発現強化することができる。プレニル二リン酸生合成経路に関与する酵素の遺伝子としては、例えばファルネシル二リン酸合成酵素遺伝子及びゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素遺伝子から選ばれる少なくとも1の遺伝子を好ましく例示できる。あるいは、アセチルCoA合成酵素遺伝子、アセチルCoA−アセチルトランスフェラーゼ遺伝子、ヒドロキシメチルグルタリルCoA合成酵素遺伝子、ヒドロキシメチルグルタリルCoA還元酵素遺伝子、メバロン酸キナーゼ遺伝子、メバロン酸リン酸キナーゼ遺伝子、メバロン酸二リン酸デカルボキシラーゼ遺伝子、イソペンテニル二リン酸イソメラーゼ遺伝子、デオキシキシルロースリン酸リダクトイソメラーゼ遺伝子、デオキシキシルロースリン酸合成酵素遺伝子、MEPシチジリルトランスフェラーゼ遺伝子、CDP−MEキナーゼ遺伝子又はMECDP合成酵素遺伝子から選ばれる少なくとも1の遺伝子も好ましく例示できる。このように連結された遺伝子を「ホスファターゼ連結遺伝子」とも呼ぶ。
なお、連結された遺伝子とは、2つ以上の遺伝子を1つの読み枠(ORF)として発現できるように連結し、発現されるポリペプチドが融合タンパク質になるようにしたものである。また連結する遺伝子と遺伝子の結合領域に、それぞれの遺伝子翻訳産物が適切に機能する立体構造がとれるように人工的なヌクレオチド配列(リンカー配列)を自由に挿入することも可能である。例えばGly Gly Gly SerやGly Gly Gly Gly Serというペプチド配列をコードするリンカー配列などが挙げられる。これらの配列は、大腸菌で抗体を発現させるときのH鎖とL鎖をつなぐリンカー配列として利用された(Huston J.S.et al(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85:5879−5883)。
発現ベクター又は導入しようとする遺伝子の発現機能を持つポリヌクレオチド断片は、導入しようとするホスファターゼ遺伝子又はホスファターゼ連結遺伝子の発現を強化する種々のポリヌクレオチド断片と連結されたものである。好ましくは、発現ベクターは転写プロモーター,転写ターミネーター,組換え体選抜用マーカー遺伝子,エンハンサーを含み得る。植物発現ベクターにおいては、更に好ましくT−DNA領域を含み得る。一般的な発現ベクターの構築方法として、例えば、PCR法等で調製した遺伝子断片を、適当な制限酵素とリガーゼを用いる既知の方法で発現ベクターに組み込むことができる。
ベクターとしては、例えばS. cerevisiaeを宿主とする場合に良く利用される「YEp13」,「YEp24」,「YCp50」,「pYES2」,「pRS414」,「pRS415」,「pRS416」,「pRS413」,「pRS404」,「pRS405],「pRS406」,「pRS403」,「pAUR101」等、大腸菌(Escherichia coli)を宿主とする場合に良く利用されるプラスミド「pSC101」,「pBR322」,「pHSG298」,「pVC18」,「pVC19」,「pTrc99A」,「pMa1−c2],「pGEX2T」,「pTV118N」,「pTV119N」等、バシルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)を宿主とする場合に良く利用されるプラスミド「pUB110」,「pC194」等を好ましく使用でき、その他にも「pBI1221」,「pBI1101」その他各種のものを限定なく使用できる。
発現ベクターは、ホスファターゼを恒常的又は誘導的に発現させるための転写プロモーターを含有し得る。例えば、S. cerevisiaeを宿主とする場合に良く利用されるアルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子(ADH1及びADH2),トリオースリン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子(TDH3),ガラクトース異化に関連する遺伝子(GAL1,GAL7,GAL10),酸性ホスファターゼ遺伝子(PHO5)又はメタロチオネイン遺伝子(CUP1)の転写プロモーターが挙げられる。大腸菌(E. coli)での発現用としてtrp,lac,trc,tac等の転写プロモーターを用いることができる。
他にも、恒常的に発現させるための転写プロモーターとしては、例えばカリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーター(Odell et al.1985 Nature 313:810),イネのアクチンプロモーター(Zhang et al.1991 Plant Cell 3:1155),トウモロコシのユビキチンプロモーター(Cornejo et al 1993 Plant Mol.Biol.23:567)その他各種のものを限定なく使用できる。誘導的に発現させるためのプロモーターとしては、糸状菌,細菌,ウイルスの感染や侵入、低温,高温,乾燥,紫外線の照射,特定化合物の散布等の外因によって発現することが知られている転写プロモーター等が挙げられる。
ホスファターゼ遺伝子又はホスファターゼ連結遺伝子を導入又は発現強化するための組換え核酸は、必ずしもベクター機能を持っていなくても、例えばゲノムインテグレーションすることができれば良い。
発現ベクターその他の組換え核酸に連結するホスファターゼ遺伝子又はホスファターゼ連結遺伝子には、ホスファターゼに脂質膜近傍への局在化シグナルを付加する塩基配列領域を含ませることも可能である。
プレニルリン酸(特に炭素数15以上のプレニルリン酸)は疎水性であり、宿主細胞の細胞膜近傍や、宿主細胞が真核細胞である場合のゴルジ体,小胞体等の各種細胞器管膜近傍に高濃度に局在する傾向がある。従ってホスファターゼに疎水性ペプチド等の局在化シグナルを付加することにより、ホスファターゼと基質たるプレニルリン酸との接触確率を向上させ、プレニルアルコールの生産性を高め得る。特にホスファターゼ遺伝子が元々基質非特異的ホスファターゼをコードする遺伝子である場合に、ホスファターゼに対する上記シグナルの付加が有効である。
局在化シグナルの代表的なものは、公知の各種疎水性シグナルペプチドである。周知のように、局在化シグナルの選択により宿主細胞内におけるホスファターゼの局在化部位を選択することも可能である。ホスファターゼ遺伝子又はホスファターゼ連結遺伝子に対して局在化シグナルを付加するための塩基配列領域を付加したもとで発現ベクターその他の組換え核酸を構築する一般的な方法として、例えば、公知の各種シグナルペプチドをコードする遺伝子ドメイン及びホスファターゼ遺伝子又はホスファターゼ連結遺伝子をPCR法等で調製し、これらの遺伝子を適当な制限酵素とリガーゼを用いる既知の方法で連結し、更に連結された遺伝子を適当な発現ベクターに組込むことができる。
組換え核酸の宿主への導入
本願発明に係るホスファターゼ遺伝子を生物体に導入又は発現強化させる場合、宿主細胞の種類は限定されない。例えば、原核生物,真菌(Eumycetes),子嚢菌類(Ascomycetes),単細胞真核生物,又は動物あるいは植物の生細胞を任意に選択できる。植物組織培養細胞及び動物組織培養細胞を含む多細胞生物の生組織培養細胞も任意に選択できる。
上記の植物細胞又は植物組織培養細胞において、「植物」とは藻類,蘚苔類,シダ類,裸子植物及び被子植物を含む。上記の動物細胞又は動物組織培養細胞において、「動物」とは海綿動物,腔腸動物,線形動物,軟体動物,節足動物,刺皮動物及び各種の脊椎動物を含む。動物又は植物の生細胞又は生組織培養細胞としては、動植物の懸濁培養細胞、内臓,葉,根等の動植物器管の組織培養細胞,植物におけるカルス等を例示できる。
宿主としては、特に限定されないが、S. cerevisiae,ピキア・パストリス(Pichia pastris)等のサッカロミセス属やピキア属その他に属する酵母、E. coli、バシルス・ズブチリス(Bacillus subtilis),バシルス・ブレビス(Bacillus brevis)等のエシェリヒア属又はバシルス属に属する細菌、アスペルギルス・オリゼー(Aspergillus oryzae),アスペルギルス・ニガー(Aspergillus nigar)等のアスペルギルス属に属する糸状菌、カイコ(Bombyx mori)の培養細胞,COS細胞又はCHO細胞等の動物細胞、あるいは植物細胞等が好ましく例示される。
宿主としては、特にサッカロミセス属の酵母を好ましく例示できる。より具体的には、S. cerevisiaeのYPH499(ATCC76625,MATa,ura3−52,lys2−801,ade2−101,trp1−delta63,his3−delta200,leu2−delta1)、YPH500(ATCC76626,MATalpha,ura3−52,lys2−801,ade2−101,trp1−delta63,his3−delta200,leu2−delta1)、A451(ATCC200589,MATalpha,can1,leu2,trp1,ura3,aro7)、W303−1A(ATCC208353,MATalpha,leu2−3,leu2−112,his3−11,ade2−1,ura3−1,trp1−1,can1−100)又はW303−1B MATa,leu2−3,leu2−112,his3−11,ade2−1,ura3−1,trp1−1,can1−100;haploid of W303(ATCC201239))を、とりわけ好ましく例示できる。
本願発明に係るホスファターゼ遺伝子を宿主細胞に導入するに当たり、前記のような種々の態様で、宿主に適合した組換え核酸を利用することができる。より具体的には、大腸菌への外来遺伝子の導入法は、ハナハンの方法等の確立された幾つかの方法を利用できる。酵母への外来遺伝子の導入法は、リチウム法等の確立された幾つかの方法を利用できる。ホスファターゼ遺伝子の導入においては、宿主細胞の染色体内に組込むこともできるし、プラスミド等として細胞内に保持することもできる。
プレニルアルコールの製造方法
本願発明に係るプレニルアルコールの製造方法はプレニルアルコール全般の生産性の向上に有利であるが、中でも炭素数10以上のプレニルアルコール、とりわけ炭素数15以上のプレニルアルコールの生産性の向上が著しい。プレニルアルコールの製造方法における炭素数15以上のプレニルアルコール特にFOH,GGOHの生産性の向上を一般的に対比すると、第15発明の方法が特に効果が高い。又、第13発明の方法や第19発明の方法も、プレニルアルコールの生産性を向上させる。
本願発明に係るプレニルアルコールの製造方法においては、産業上有用なトランス型のプレニルアルコールを製造できると言う利点がある。ここに「トランス型」とは、炭素数5のプレニルアルコールにおけるトランス型と、炭素数10以上のプレニルアルコールにおける全トランス型とを意味する。
一般的に組換え体を利用する目的物の生産法において認められることであるが、本発明のプレニルアルコールの製造方法においても、導入遺伝子の選択、導入すべき宿主の選択、発現ベクター等の導入手段とそれに適したポリヌクレオチドの構築方法の選択、培地もしくはこれに対する添加物の種類や濃度の選択、組換え体の培養条件あるいは生育条件の選択等のファクターが、プレニルアルコールの生産量に影響する場合がある。
培養物からのプレニルアルコールの採取に当たり、プレニルアルコール全般を採取するか、例えば炭素数15以上のプレニルアルコール又はその内の1種又は2種以上のみを採取する場合のように特定の1種又は2種以上のプレニルアルコールを選択的に採取するかは、プレニルアルコール製造方法の実施目的次第で、任意に決定できる。
生産されたプレニルアルコールは、通常行われる細胞破砕物からの抽出だけでなく、適当な有機溶媒を用いて培養液からも直接に抽出できる。宿主として酵母を用いる場合を含め、利用する宿主の種類によってはプレニルアルコールの少なくとも一部が宿主細胞内あるいは細胞表面に止まる場合があるが、細胞膜もしくは細胞壁の破壊や、ヘキサンやペンタン等の非極性有機溶媒による抽出等の公知の各種の操作を経て、容易に抽出することができる。
実施例
宿主、ベクター等
S. cerevisiaeE. coli間のシャトルベクターとして、pRS404、pRS405、pRS406(Stratagene)、pYES2(Invitrogen)およびpAUR101(Takara)を使用した。DNA断片をpT7Blueベクター又はpCR2.1−TOPOベクターへ導入してクローニングする際には、E. coli JM109コンピテント細胞(Takara)を宿主として用いた。DNA断片をpRSベクター又はpALTERベクターへ導入してクローニングする際には、E. coli SURE2スーパーコンピテント細胞(Stratagene)又はE. coli HB101コンピテント細胞(Takara)を宿主として用いた。
遺伝子導入用の宿主には、S. cerevisiaeのYPH499、A451、W303−1Bの各株を用いた。
S. cerevisiaeのcDNAから遺伝子をクローニングする際には、S. cerevisiae DBY746由来のcDNAライブラリ“Quick−Clone cDNA”(Clontec)を用いた。又、酵母ゲノムDNA調製用キット“Genとるくん”(Takara)添付のプロトコルに従って、S. cerevisiae YPH499からゲノムDNAを調製した。
E. coliからのプラスミドDNAの調製には、Wizard PureFection Plasmid DNA Purification System(Promega)を用いた。
PCR
PCR法による遺伝子クローニングは、特別な記載がない限り、次の条件で行った。5μLの10x ExTaq buffer(Takara)、4μLの2.5mM dNTP混合物、1μLの5U/μL ExTaq(Takara)、10pmolのプライマー1(FWプライマー、以下同様)、10pmolのプライマー2(RVプライマー、以下同様)、及び0.5ngのcDNA又はゲノムDNAを含む50μL溶液を調製し、次のようにPCRを行った。
94°C−45秒,55°C−1分,72°C−2分;30サイクル。
pRSベクターへのCYC1転写ターミネーターの挿入
CYC1転写ターミネーターであるCYC1t断片は、PCRで調製した。配列番号13に示す塩基配列を持つPCRプライマー(XhoI−Tcyc1FW)、配列番号14に示す塩基配列を持つPCRプライマー(KpnI−Tcyc1RV)、配列番号15に示す塩基配列を持つPCRプライマー(ApaI−Tcyc1RV)を、前記XhoI−Tcyc1FWとKpnI−Tcyc1RVの組合せと、前記XhoI−Tcyc1FWとApaI−Tcyc1RVの組合せによって用い、鋳型としてpYES2を用いた。反応溶液としては、0.1μg pYES2、50pmolプライマーDNA、1X pfu buffer with MgSO(Promega)、10nmol dNTP、1.5U Pfu DNA polymerase(Promega)、1μL perfect match polymerase enhancer(Stratagene)を含む50μL溶液を調製し、次のようにPCRを行った。
95°C−2分
95°C−45秒,60°C−30秒,72°C−1分;30サイクル
72°C−5分,4°Cストック
増幅した2種のDNAをそれぞれ、制限酵素XhoIとKpnI、又はXhoIとApaIを用いて切断し、アガロースゲル電気泳動によって260bpのDNA断片を精製した。これらのDNA断片をCYC1t−XK及びCYC1tXAと呼ぶ。
pRS405のXhoI−KpnI切断部位にCYC1t−XKを、pRS404及びpRS406のXhoI−ApaI切断部位にCYC1tXAを挿入した。これらをそれぞれ、pRS405Tcyc、pRS404Tcyc、pRS406Tcycと呼ぶ。
転写プロモーターの調製
S. cerevisiaeのゲノムDNAを鋳型にして、PCRによりTDH3転写プロモーター(TDH3p)及びTEF2転写プロモーター(TEF2p)を含むDNA断片を調製した。PCRプライマーとしては、配列番号16に示す塩基配列を持つプライマー(SacI−Ptdh3FW)、配列番号17に示す塩基配列を持つプライマー(SacII−Ptdh3RV)、配列番号18に示す塩基配列を持つプライマー(SacI−Ptef2FW)、及び配列番号19に示す塩基配列を持つプライマー(SacII−Ptef2RV)を用いた。TDH3pの増幅用には、プライマーとしてSacI−Ptdh3FWとSacII−Ptdh3RVを用い、TEF2pの増幅用には、プライマーとしてSacI−Ptef2FWとSacII−Ptef2RVを用いた。鋳型としてはS. cerevisiaeゲノムDNAを用いた。
反応溶液として、0.46μgのS. cerevisiaeゲノムDNA、100pmol DNA、1X ExTaq buffer(Takara)、20nmol dNTP、0.5U ExTaq DNA polymerase(Takara)、1μL perfect match polymerase enhancerを含む100μL溶液を調製し、次のようにPCRを行った。
95°C−2分
95°C−45秒,60°C−1分,72°C−2分;30サイクル
72°C−4分,4°Cストック
増幅したDNAを制限酵素SacIとSacIIで切断し、アガロースゲル電気泳動によって680bp、400bpのDNA断片を精製した。これらをTDH3p、TEF2pと呼ぶ。
2μDNA複製開始領域の調製
YEpベクターであるpYES2を制限酵素SspIとNheIで切断した後、2μDNA複製開始点(2μ ori)を含む1.5kbpの断片をアガロースゲル電気泳動により精製し、Klenow酵素で平滑末端化した。このDNA断片を2μOriSNと呼ぶ。
YEp型発現ベクターの作製
pRS404Tcyc、pRS405Tcyc、pRS406TcycをBAP(bacterial alkaline phosphatase,Takara)によって処理したNaeI切断部位に2μOriSNを挿入し、E. coli SURE2に導入して形質転換した後、プラスミドDNAを調製した。これらを、制限酵素DraIIIとEcoRI、HpaI、または、PstIとPvuIIにより切断した後、アガロースゲル電気泳動し、2μoriの挿入の有無とその向きとをチェックした。作製したpRS404Tcyc、pRS405Tcyc、pRS406TcycにおいてpYES2と同じ向きに2μoriが挿入されたプラスミドをそれぞれ、pRS434Tcyc 2μOri、pRS435Tcyc 2μOri、pRS436Tcyc 2μOriと呼び、pRS405TcycにおいてpYES2と反対向きに2μoriが挿入されたプラスミドをpRS445Tcyc 2μOriと呼ぶ。
pRS434Tcyc 2μOri、pRS435Tcyc 2μOri、pRS436Tcyc 2μOri、pRS445Tcyc 2μOri、の4種のプラスミドのSacI−SacII切断部位に、転写プロモーターを含む断片TDH3p、TEF2pを挿入してDNAをクローン化したところ、pRS434Tcyc 2μOriからpRS434GAP,PRS434TEFが、pRS435Tcyc 2μOriからpRS435GAPが、pRS436Tcyc 2μOriからpRS436GAPが、RS445Tcyc 2μOriからpRS445GAPが、それぞれ得られた。ここで作製した各pRSベクター由来のYEp型発現ベクターを総称してpRS発現ベクターと呼ぶ。
ヒドロキシメチルグルタリルCoA還元酵素遺伝子HMG1のサブクローニングおよび発現ベクターの作製
PCR法で、S. cerevisiaeのcDNAを鋳型にして、S. cerevisiae HMG1遺伝子約3.2kbp断片を増幅した。PCRプライマーは、配列番号20に示す塩基配列を持つプライマーと配列番号21に示す塩基配列を持つプライマーである。PCR断片をアガロースゲル電気泳動によって精製した後、pT7Blue−TへT/Aライゲーションによりクローニングした。作製したプラスミドをpT7HMG1と呼ぶ。
pT7HMG1を鋳型にして373A DNA sequencer(Perkin Elmer)により塩基配列を決定したところ、HMG1内に、c203t,t426c,t1026c,a1167g,t1248c,g1557a,a1605g,t1820c,a2451g,a2726g,t2787c,g2940aの12ヶ所のPCRエラーが検出された。これらのPCRエラーの表記法は、例えば「c203t」と表記した場合、SGD(Saccharomyces Genome Database,http://genome−www.stanford.edu/Saccharomyces)に登録されている塩基配列において、開始コドンatgのaを第一塩基としたときの第203番目の塩基「c」がエラーにより塩基「t」となっていることを示す。他の場合も同様の表記法である。これらPCRエラーのうち、c203t,t1820c,a2726gについては、コードしているアミノ酸残基にそれぞれS68F,L607S,H909Rの置換変異が導入されていた。これらの置換変異の表記法は、例えば「S68F」と表記した場合、上記SGDに登録されている塩基配列に基づくアミノ酸配列において、第68番目のアミノ酸残基「S」がエラーにより「F」となっていることを示す。他の場合も同様の表記法である。その他のPCRエラーは、コードしているアミノ酸残基に変化がないサイレントミューテーションであった。
上記PCRエラーによるアミノ酸置換変異を、部位特異的変異(site−directed mutagenesis)により次のようにして修正した。部位特異的変異は、Promega発行のProtocols and applications guide,third edition,1996 Promega,ISBN 1−882274−57−1に記載の方法で行った。pT7HMG1を制限酵素SmaI,ApaL1,SalIで切断し、3.2kbpのHMG1断片をアガロースゲル電気泳動によって調製した。これらの断片をpALTER−1のSmaI−SalI切断部位に挿入し、pALHMG1を作製した。pALHMG1をアルカリ変性させた後、mutagenic oligoとしてHMG1(190−216)、HMG1(1807〜1833)、HMG1(2713−2739)の3種、Repair oligoとしてAmp Repair oligo(Promega)、Knock Out oligoとしてTet Knock Out oligo(Promega)をアニーリングさせ、E. coli ES1301(Promega)に導入した。そして部位特異的変異が導入されたプラスミドを保持する形質転換体を125μg/mLのampicilinを含む培地で集積培養し、プラスミドDNAを調製した。上記mutagenic oligo HMG1(190−216)の塩基配列を配列番号22に、同HMG1(1807−1833)の塩基配列を配列番号23に、同HMG1(2713−2739)の塩基配列を配列番号24に、それぞれ示す。
こうして得られたプラスミドDNAの塩基配列を373A DNA sequencerにより決定したところ、c203t,t1820c,a2726gの3ヶ所のエラーはSGDに登録されている配列に修正されていた。このHMG1内の配列が修正されたプラスミドを、pALHMG106と呼ぶ。
pALHMG106を制限酵素SmaIとSalIで切断した後、アガロースゲル電気泳動によって3.2kbpのHMG1遺伝子断片を精製した。これをpRS434GAP、pRS434TEのSmaI−SalI切断部位へ挿入した。サブクローン化したプラスミドは、XhoI、SpeI、NaeI、SphIの各制限酵素マッピングと、挿入された3.2kbpのHMG1遺伝子断片のボーダー領域の塩基配列の確認とにより、物理地図をチェックした。そして計画通りに作製できたプラスミドを選抜した。選抜したプラスミドはそれぞれ、pRS434GAP−HMG1、pRS434TEF−HMG1と呼ぶ。
pYHMG044発現ベクターの構築
HMG1コード領域の一部を欠失させた遺伝子の発現ベクターを、以下の方法で作製した。pT7HMG1からHMG1を含むBamHI−SalI断片を調製し、pYES2のBamHI−XhoI切断部位に挿入し、発現ベクターpYES−HMG1を作製した。配列番号25に示す塩基配列を持つPCRプライマー(プライマーHMG1(1191−1165))と、配列番号26に示す塩基配列を持つPCRプライマー(プライマーHMG1(1267−1293))を用いて、pYES−HMG1を鋳型にしたPCR法を行った。PCR増幅産物をKlenow酵素で平滑末端にした後、セルフ−ライゲーションにより再び環化し、coli JM109へ導入して形質転換した後、プラスミドDNAを調製した。得られたプラスミドDNA内におけるHMG1の上流、下流のアミノ酸の読み枠がずれていないことと、その結合部位近辺にPCRエラーによるアミノ酸置換が起きていないことを、373A DNA sequencerで確認した。作製したプラスミドをpYHMG044と呼ぶ。
イソペンテニル二リン酸△−イソメラーゼ遺伝子IDI1のクローニング及び発現ベクターの作製
PCR法により、cerevisiae cDNAライブラリを鋳型にして、cerevisiaeのIDI1遺伝子約0.9kbp断片を増幅した。PCRプライマーは、配列番号27に示す塩基配列を持つプライマーと、配列番号28に示す塩基配列を持つプライマーである。PCR断片をアガロースゲル電気泳動によって精製した後、pT7Blue−TへT/Aライゲーションによりクローニングした。IDI1は、pT7Blue−T内のlacZと反対向きに挿入されていた。クローニングした断片の塩基配列決定を行い、SGDの配列と比較したところ、PCRエラーは無かった。作製したプラスミドDNAをpT7IDI1と呼ぶ。
pT7IDI1からBamHI−SalIによって切出される0.9kbp断片を調製し、pRS435GAPのBamHI−SalI切断部位に挿入した。IDI1をサブクローン化したプラスミドであって、NcoIとBamHI認識部位マッピングにより計画通りに作製できたプラスミドを、選抜した。選抜したプラスミドをpRS435GAP−IDI1と呼ぶ。
ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素遺伝子BTS1のクローニングおよび発現ベクターの作製
PCR法により、S. cerevisiae cDNAライブラリを鋳型にして、S. cerevisiaeのBTS1遺伝子約1.0kbp断片を増幅した。PCRプライマーは、配列番号29に示す塩基配列を持つプライマーと、配列番号30に示す塩基配列を持つプライマーである。PCR断片をアガロースゲル電気泳動によって精製した後、pT7Blue−TへT/Aライゲーションによりクローニングした。クローニングした断片の塩基配列決定を行い、SGDの配列と比較したところ、PCRエラーは無かった。作製したプラスミドDNAをpT7BTS1と呼ぶ。
pT7BTS1からBamHI−SalIによって切りされる1.0kbp断片を調製し、pYES2のBamHI−SalI切断部位に挿入した。作製したプラスミドをpYESGGPSと呼ぶ。
次に、pYESGGPSを制限酵素BamHIとMluIで切断し、アガロースゲル電気泳動により1.0kbp断片を精製した。これをpRS435GAPとpRS445GAPのBamHI−MluI切断部位に挿入した。これらのプラスミドをpRS435GAP−BTS1、pRS445GAP−BTS1と呼ぶ。
遺伝子DPP1のクローニングおよび発現ベクターの作製
PCR法により、S. cerevisiaeゲノムDNAを鋳型にして、S. cerevisiaeの遺伝子DPP1約0.9kbp断片を増幅した。PCRプライマーは、配列番号31に示す塩基配列を持つプライマーと、配列番号32に示す塩基配列を持つプライマーである。PCR断片をアガロースゲル電気泳動によって精製した後,pCR2.1−TOPOへT/Aライゲーションによりクローニングした。クローニングした断片の塩基配列決定を行い、SGDの配列と比較したところ、PCRエラーは無かった。作成したプラスミドDNAをpCR−DPP1と呼ぶ。
pCR−DPP1からSacII−XhoIによって切出される0.9kbpの断片を調製し、pRS434GAP,pRS436GAPのSacII−XhoI切断部位に挿入した。作製したプラスミドはpRS434GAP−DPP1、pRS436GAP−DPP1と呼ぶ。
遺伝子LPP1のクローニングおよびpRS発現ベクターの作製
PCR法により、S. cerevisiaeゲノムDNAを鋳型にして、S. cerevisiaeの遺伝子LPP1約0.9kbp断片を増幅した。PCRプライマーは、配列番号33に示す塩基配列を持つプライマーと、配列番号34に示す塩基配列を持つプライマーである。PCR断片をアガロースゲル電気泳動によって精製した後pCR2.1−TOPOへT/Aライゲーションによりクローニングした。クローニングした断片の塩基配列決定を行い、SGDの配列と比較したところ、PCRエラーは無かった。作成したプラスミドDNAをpCR−LPP1と呼ぶ。
pCR−LPP1からSacII−XhoIによって切出される0.9kbp断片を調製し、pRS434GAP、pRS436GAPのSacII−XhoI切断部位に挿入した。作製したプラスミドをpRS434GAP−LPP1、pRS436GAP−LPP1と呼ぶ。
遺伝子Dri42のクローニングおよび発現ベクターの作製
PCR法により、ラット(R. norvegicus)の遺伝子Dri42約0.9kbp断片を増幅した。PCRプライマーは、配列番号35に示す塩基配列を持つプライマーと、配列番号36に示す塩基配列を持つプライマーである。鋳型DNAとしては、ラット肝臓由来のPolyA+ RNA(CLONTECH)から、Marathon cDNA Amplication Kit(CLONTECH)を用いてラット肝臓cDNAライブラリを調製して用いた。PCR断片をアガロースゲル電気泳動によって精製した後、pCR2.1−TOPOへT/Aライゲーションによりクローニングした。クローニングした断片の塩基配列決定を行い、GenBanKの配列と比較したところ、PCRエラーは無かった。作成したプラスミドDNAをpCR−Dri42と呼ぶ。
pCR−Dri42からBamHI−SalIによって切出される0.9kbp断片を調製し、pRS434GAP,pRS436GAPのBamHI−SalI切断部位に挿入した。作製したプラスミドを、pRS434GAP−Dri42、pRS436GAP−Dri42と呼ぶ。
遺伝子PAP2のクローニングおよび発現ベクターの作製
PCR法で、R. norvegicusの遺伝子PAP2約0.9kbp断片を増幅した。PCRプライマーは、配列番号37に示す塩基配列を持つプライマーと、配列番号38に示す塩基配列を持つプライマーである。鋳型DNAとしては、前記のPolyA+ RNA(CLONTECH)から、Marathon cDNA Amplication Kit(CLONTECH)を用いて、ラット肝臓cDNAライブラリを調製して用いた。PCR断片をアガロースゲル電気泳動によって精製した後、pCR2.1−TOPOへT/Aライゲーションによりクローニングした。クローニングした断片の塩基配列決定を行いGenBanKの配列と比較したところ、PCRエラーは無かった。作成したプラスミドDNAをpCR−PAP2と呼ぶ。
pCR−PAP2からBamHI−EcoRIによって切出される0.9kbp断片を調製し、pRS434GAP,pRS436GAPのBamHI−EcoRI切断部位に挿入した。作製したプラスミドを、pRS434GAP−PAP2、pRS436GAP−PAP2と呼ぶ。
遺伝子AtPAP1のクローニングおよび発現ベクターの作製
PCR法により、A. thalianaの遺伝子AtPAP1約0.9kbp断片を増幅した。PCRプライマーは、配列番号39に示す塩基配列を持つプライマーと、配列番号40に示す塩基配列を持つプライマーである。鋳型DNAとしては、A. thaliana cDNA Uni−ZAP XR Library(STRATAGENE)40μLを100°Cで10分間加熱処理した後、フェノール抽出、クロロホルム抽出、エタノール沈殿処理して10μLのTEバッファーに溶解したものを用いた。得られたPCR断片をアガロースゲル電気泳動によって精製した後、pCR2.1−TOPOへT/Aライゲーションによりクローニングした。作成したプラスミドDNAをpCR−AtPAP1と呼ぶ。クローニングしたAtPAP1の塩基配列決定を行ったところ、配列番号1に示す通りであった。
pCR−AtPAP1からBamHI−XhoIによって切出される0.9kbp断片を調製し、pRS434GAP,pRS436GAPのBamHI−XhoI切断部位に挿入した。作製したプラスミドをpRS434GAP−AtPAP1、pRS436GAP−AtPAP1と呼ぶ。
遺伝子AtPAP2のクローニングおよび発現ベクターの作製
PCR法により、A. thalianaの遺伝子AtPAP2約0.9kbp断片を増幅した。PCRプライマーは、配列番号41に示す塩基配列を持つプライマーと、配列番号42に示す塩基配列を持つプライマーである。鋳型DNAとしては、A. thaliana cDNA Uni−ZAP XR Library 40μLを100°Cで10分間加熱処理した後、フェノール抽出、クロロホルム抽出、エタノール沈殿処理して10μLのTEバッファーに溶解したものを用いた。得られたPCR断片をアガロースゲル電気泳動によって精製した後、pCR2.1−TOPOへT/Aライゲーションによりクローニングした。作成したプラスミドDNAをpCR−AtPAP2と呼ぶ。クローニングしたAtPAP2の塩基配列決定を行ったところ、配列番号2に示す通りであった。
pCR−AtPAP2からBamHI−XhoIによって切出される0.9kbp断片を調製し、pRS434GAP、pRS436GAPのBamHI−XhoI切断部位に挿入した。作製したプラスミドを、pRS434GAP−AtPAP2、pRS436GAP−AtPAP2と呼ぶ。
組換え酵母の作製
Frozen EZ yeast transformation kit(Zymo Research)を用いS. cereviaeの形質転換を行った。形質転換には、1μgのプラスミドDNAを用いた。形質転換を行った菌体をSD選択平板培地〔1.7g/l Yeast Nitrogen Base without amino acid(Difco),20g/lグルコース(Wako),0.77g/l Complete Supplement Mixture(Bio 101)、20g/l Agar(Wako)から選択マーカー遺伝子に対応するアミノ酸及び/又はヌクレオチドを除いたもの〕に塗沫し、生育したコロニーをさらに別のSD選択平板培地にストリークすることにより組換え体を純化し、以後の実験に用いた。
組換え酵母の培養
形質転換したS. cereviaeは、マーカー遺伝子に応じたSD選択培地〔1.7g/l Yeast Nitrogen Base without amino acid(Difco),20g/l glucose,0.77g/l Complete Supplement Mixture(Bio 101)から選択マーカー遺伝子に対応するアミノ酸及び/又はヌクレオチドを除いたもの、pH7〕で2日間、30℃で前培養した。次いで、25μLの前培養液を2.5mLのYM培地(0.3% Yeast extract、0.3% malt extract、0.5% peptone、1.0% glucose、pH7)あるいはSG選択培地(SD選択培地のグルコース成分をガラクトースに置き換えたもの)に接種し、30°Cで4日間130r.p.m.の回転振盪培養で培養した。ただし、前培養液をSG選択培地に加える前には、菌体を生理食塩水で洗浄し、グルコース成分の持ち込みがないようにした。また、YPH499を宿主に用いたときには、40μg/mLになるようにadenine hemisulfateを培地に加えた。
培養液からのプレニルアルコールの抽出
上記組換え酵母の培養液から50μLを抜き取り、30倍希釈液にしてOD600を測定した。残りの培養液に2.5mLのメタノールを加えて混合した。その後、さらに約5mLのペンタンを加えてボルテックスミキサーで15秒間激しく攪拌した後に静置した。そしてペンタン層を新しいガラス試験管にとり、ドラフト中でペンタンを気化させて溶質成分を濃縮した後、内部標準物質として1.0mL/Lウンデカノールを10μL加え、GC/MS用サンプルとした。
GC/MS解析
ペンタン抽出画分をHP6890/5973 GC/MSシステム(Hewlett−Packard,Wilmington,DE)を用いて分離、同定、定量した。使用カラムはHP−5MS(0.25mm×30m、フィルム厚0.25μm)であり、分析条件は以下の通りである。
温度条件:注入口温度 250°C,検出器温度 260°C
MSゾーン温度:MS Quad 150°C,MSソース 230°C,マススキャンレンジ 35−200。
注入条件:自動注入モード,サンプル量 2μL,スプリット比1/20,キャリアガス;ヘリウム 1.0mL/分,ソルベントディレイ 2分。
昇温設定:115°C 90秒−250°Cまで昇温(70°C/分)−250°C 2分−300°Cまで昇温(70°C/分)−300°C 7分。ポストタイム 0。
標準物質:内部標準;0.01μL 1−ウンデカノール。標準物質;(E)−nerolidol(Eisai),(all−E)−farnesol(Sigma),(all−E)−geranylgeraniol(Eisai),squalene(Tokyo Kasei Kogyo)。
ホスファターゼ活性の発現
pRS436GAP−DPP1、pRS436GAP−LPP1、pRS436GAP−Dri42、pRS436GAP−PAP2、pRS436GAP−AtPAP1及びpRS436GAP−AtPAP2ベクターをそれぞれS. cerevisiae A451へ導入して形質転換した。得られた組換え体を、それぞれ5mLのSD選択培地でOD600が約1になるまで培養し、遠心分離により菌体を集菌した。菌体を生理食塩水で2度洗い、300μLの抽出バッファー(50mM Tris−HCl(pH7.5)、10mM β−mercaptoethanol、2mM EDTA、1mM PMSF、10μg/L aprotinin、10μg/L leupeptin、1μg/L pepstatin)に懸濁した。そして、等量のガラスビーズ(φ=0.45−0.5mm)を加え、ボルテックスミキサーにて15分間強く撹拌(4°C)して菌体を破砕した。更に300μLの抽出バッファーを加え、遠心分離(1,000g、5分)により未破砕の菌体を除去した。その上清を粗酵素画分として、酵素活性測定に供した。
GGPPホスファターゼ活性(GGPPase活性)の測定は、5μMのGGPP(2.1kBqの[H]GGPPを含む)を含む反応バッファー(最終濃度0.1M citrate(pH6.0)、5mM EDTA)に適当量の粗酵素画分を添加し、30分間37°Cで反応を行なった(合計100μL)。反応後、アルコールKOH液(90%エタノール:40%KOH(1:1))100μLを添加して反応を停止した。そして、n−ヘキサン500μLを加えた後、1分間ボルテックスミキサーにて激しく撹拌して、生成した[H]GGOHをヘキサン層に抽出した。このヘキサン層300μLを分取して、液体シンチレーションカウンターにて放射活性を測定した。0〜500mU/mLのアルカリホスファターゼ(calf intestine,ベーリンガー)を用いて検量線を作成し、前記で求めた放射活性を酵素活性値(Unit)に換算した。粗酵素画分中のタンパク質濃度は、Bio−Rad Protein Assay(Bio−Rad)でBSAを標準タンパク質として測定し、粗酵素液中のGGPPase比活性(U/mg protein)を求めた。野生株のGGPPase比活性を1とした場合の相対活性を表1に示す。ホスファターゼ遺伝子導入株は野生株に比べて2.4〜34.8倍GGPPase比活性が増大したことから、ホスファターゼ遺伝子を導入することによりGGPPase活性が発現することが確かめられた。
【表1】

Figure 0004002833
ホスファターゼの基質特異性
「ホスファターゼ活性の発現」の項で得られた形質転換体を500mLのSD選択培地でOD600が約1になるまで培養し、遠心分離により菌体を集菌した。得られた菌体ペレットから、Wu W.I.らの方法((1998)J.Biol.Chem.271(4),1868−1876)を参考にして、発現したホスファターゼの部分精製を行った。部分精製酵素を用いて、ホスファターゼの基質特異性を以下の方法で調べた。
5μM GGPP(2.1kBqの[H]GGPPを含む)および部分精製酵素を含む反応バッファー〔最終濃度0.1M citrate(pH6.0)、5mM EDTA〕に対して、GGPP以外の追加基質として100μM ATP、100μMグルコース6リン酸(G6P)、100μMピロリン酸ナトリウム(NaPP)、100μM β−グリセロリン酸(β−GP)、100μM p−ニトロフェニルリン酸(pNPP)、100μM MVP、100μM MVPP、100μM IPP、100μM DMAPP、100μM GPP、5μM FPP又は5μM GGPPのいずれかを添加し、30分間37°Cで反応を行なった。そして100μLアルコールKOH液を添加して反応を停止し、ヘキサン500μLを加えた後、1分間ボルテックスミキサーにて激しく撹拌し、生成した[H]GGOHを抽出した。このヘキサン層300μLを分取して液体シンチレーションカウンターで放射活性を測定することにより、GGPPase比活性を求めた。[H]GGPP以外の追加基質を加えなかったとき(+none)のGGPPase比活性を100%とした場合の相対活性を表2にまとめた。
【表2】
Figure 0004002833
表2の結果から、プレニル二リン酸生合成経路に関係しないリン酸化合物(ATP、G6P、NaPP、β−GP又はpNPP)を、追加基質としてGGPPの20倍量加えても、追加基質を加えなかった場合と比較してGGPPに対するホスファターゼ活性は90%以上保持していた。即ち、実験に供したホスファターゼのプレニル二リン酸生合成経路に関係しないリン酸化合物に対するホスファターゼ活性は、GGPPに対する酵素活性に比べて低いことが確かめられた。次に、プレニルリン酸前駆体(MVP,MVPP)、炭素数5のIPP又はDMAPP、あるいは炭素数10のGPPを、追加基質として、GGPPの20倍量加えても追加基質を加えなかった場合と比較してGGPPに対するホスファターゼ活性は90%以上保持していた。即ち、実験に供したホスファターゼのプレニルリン酸前駆体及び炭素数10以下のプレニルリン酸化合物に対するホスファターゼ活性は、GGPPに対するホスファターゼ活性に比べて低いことが確かめられた。一方、炭素数15のcold FPPを、追加基質として、GGPPと等モル(5μM)加えた場合には、基質競合により[H]GGPPに対する見かけ上のホスファターゼ活性が約40〜60%減少した。これはcold GGPPを、追加基質として、GGPPと等モル(5μM)加えた場合の見かけ上のホスファターゼ活性の減少度合いと同程度であった。即ち、実験に供したホスファターゼの炭素数15のFPPに対するホスファターゼ活性と炭素数20のGGPPに対する酵素活性は同等であることが確かめられた。以上のことから、実験に供したホスファターゼは次のような活性を示すことが明らかとなった。即ち、炭素数15以上のプレニルリン酸(A)を基質とした酵素活性測定系において、過剰量(モル比で20倍)のプレニル二リン酸生合成経路に関係しないリン酸化合物又は炭素数10以下のプレニルリン酸又はプレニルリン酸前駆体(B)を共存させても、(A)に対する酵素活性が(B)を共存させなかった場合と比べて90%以上の活性を示す。
酵母によるプレニルアルコールの生産
本発明に係るホスファターゼ遺伝子を用いて生体内でプレニルアルコールを大量生産させるためには、この遺伝子を適当なベクターあるいはDNA断片に組んで宿主に導入し、生体内で発現させればよい。
更に、プレニル二リン酸生合成経路(メバロン酸経路、非メバロン酸経路を含む)に関わる幾つかの酵素の遺伝子を用いてプレニルリン酸の供給能力を向上む)に関わる幾つかの酵素の遺伝子を用いてプレニルリン酸の供給能力を向上させたもとで上記ホスファターゼ遺伝子を導入すれば、より高いプレニルアルコール生産性を期待できる。例えば、ヒドロキシメチルグルタリルCoA(HMG−CoA)還元酵素は、メバロン酸経路の中で律速酵素であることが知られている(Dimster−Denk,D.et al(1994)Mol.Biol.Cell.5,655−665.)。又、イソペンテニル二リン酸イソメラーゼ(IPPイソメラーゼ)遺伝子の発現を増強したE. coliでカロテノイドの生産量が増加することが報告されている(三沢ら、特開平8−242861)。GGPP合成酵素遺伝子(例えば、S. cereviae BTS1)は、GGOHの前駆体であるGGPPを合成する酵素である。かかるGGPP合成酵素遺伝子の発現の増強により、GGPP生産能力の強化を期待できる。よって、これらの遺伝子の導入又は発現強化と、本発明に係るホスファターゼ遺伝子の導入又は発現強化とを組合わせることにより、より高いプレニルアルコール生産性の実現を期待できる。
ホスファターゼ遺伝子を導入したW303−1Bによるプレニルアルコールの生産
pRS435GAP−BTS1をS. cerevisiae W303−1Bに導入し、得られた組換え体に対して更に、本発明に係るホスファターゼ遺伝子を組込んだ発現ベクターpRS436GAP−DPP1、pRS436GAP−LPP1、pRS436GAP−Dri42、pRS436GAP−PAP2、pRS436GAP−AtPAP1又はpRS436GAP−AtPAP2を導入した。各組換え体及び宿主のGGOH生産性を測定した結果を表3に示す。
【表3】
Figure 0004002833
W303−1BではGGOHの生産は検出されなかったが、GGPP合成酵素遺伝子を導入することによりGGOHが0.2mg/L生産されるようになった。これは、GGPP合成酵活性上昇によりGGPPが生産され、このGGPPが酵母菌体内在性の脱リン酸化活性によりGGOHに変換されたことを示唆している。更に、この株に本発明に係るホスファターゼ遺伝子を導入することにより、GGPP合成酵素遺伝子のみを導入した場合に比べて、5.7〜17倍にGGOHの生産性が向上した。即ち、GGPP合成酵素遺伝子の導入によりある程度のGGOH生産性向上が認められるが、GGOHを更に効率的に大量生産させるためには、本発明に係るホスファターゼ遺伝子の導入が重要であることが判った。
ホスファターゼ遺伝子を導入したYPH499によるプレニルアルコールの生産
pRS434TEF−HMG1、pRS445GAP−BTS1又はpRS435GAP−IDI1を、S. cerevisiae YPH499に導入した。又、別途に、pRS434TEF−HMG1及びpRS445GAP−BTS1の2種のプラスミドをYPH499に導入した。上記2種のプラスミドを導入した組換え体に対して、更に本発明のホスファターゼ遺伝子を組込んだ発現ベクターpRS436GAP−DPP1、pRS436GAP−LPP1、pRS436GAP−Dri42、pRS436GAP−PAP2、pRS436GAP−AtPAP1又はpRS436GAP−AtPAP2の各プラスミドを導入した。各組換え体及び宿主のFOH、GGOH生産性を測定した結果を表4に示す。
【表4】
Figure 0004002833
YPH499ではGGOHは検出されなかった。IPP−△イソメラーゼ遺伝子のみの導入ではGGOHは検出されなかったが、HMG−CoA還元酵素遺伝子のみの導入によってGGOHの生産量がある程度増大し(GGOH 0.05mg/L)、GGPP合成酵素遺伝子の導入によってもGGOHの生産量がある程度増大した(GGOH 0.2mg/L)。
HMG−CoA還元酵素遺伝子とGGPP合成酵素遺伝子の2種の遺伝子を導入することによりプレニルアルコール生産性向上の相乗効果が認められた。但しその場合に比較して、上記の2種の遺伝子に加えて更に本発明のホスファターゼ遺伝子を導入することにより、1.3倍〜5.9倍にGGOH生産性が向上した。
ホスファターゼ遺伝子を導入したA451によるプレニルアルコールの生産
A451のAUR1遺伝子がAUR1−C遺伝子に置換変異した株をAURGG101(AUR1::AUR1−C)と呼ぶ。AURGG101にpYHMG044を導入し(15−2と呼ぶ)、15−2に更にpRS435GAP−BTS1を導入し、pRS435GAP−BTS1/15−2を得た。pRS435GAP−BTS1/15−2にpRS434GAP−DPP1,pRS434GAP−LPP1,pRS434GAP−Dri42,pRS434GAP−PAP2,pRS436GAP−AtPAP1又はpRS434GAP−AtPAP2を導入した。各組換え体及び宿主のプレニルアルコール生産性を測定した結果を表5に示す。
【表5】
Figure 0004002833
A451ではプレニルアルコールの生産は検出されなかった。HMG−CoA還元酵素遺伝子とGGPP合成酵素遺伝子の2種の遺伝子を導入した場合、FOH、GGOHがある程度生産されるようになった(FOH 1.4mg/L,GGOH 0.4mg/L)。更にこの株に本発明に係るホスファターゼ遺伝子を導入すると、上記2種の遺伝子を導入した場合に比較してFOHで2.6〜20倍、GGOHで8.8倍〜31倍に生産性が向上した。
この結果は、HMG−CoA還元酵素遺伝子やGGPP合成酵素遺伝子が導入されている場合、FOHやGGOHの生産の増量に対しては、ホスファターゼ遺伝子の導入が決定的であることを示している。
GGPP合成酵素遺伝子BTS1とプレニルリン酸特異的ホスファターゼ遺伝子DPP1の連結
Nikawaらの方法(Nikawa,J.and Kawabata,M.(1998)Nucleic Acids Res.26.860−861.)を参考にして、PCR法により、プレニルリン酸特異的ホスファタゼ遺伝子DPP1とGGPP合成酵素遺伝子BTS1の連結遺伝子(以後、「DPGG」と呼ぶ)を作製した。
1stPCRの条件を以下に示す。1XKOD buffer(TOYOBO),0.2mM dNTPs,1mM MgCl,2U KOD DNA polymerase(TOYOBO),20pmolプライマー1,20pmolプイマー2,60ng YPH499 ゲノムDNAを含む40μLの反応液を調製し、次のように1st PCRを行った。
98°C−15秒,44°C−2秒,74°C−30秒;25サイクル
プライマー1として配列番号43に示す塩基配列を持つS−DPP1−1、プライマー2として配列番号44に示す塩基配列を持つDPP−2を用いたときのPCR産物を#1とした。また、プライマー1として配列番号45に示す塩基配列を持つBTS−3、プライマー2として配列番号46に示す塩基配列を持つX−BTS−4を用いたときのPCR産物を#2とした。得られたPCR産物をアガロースゲル電気泳動により精製した。次に、Annealing and extension反応を以下の条件で行った。1XKOD buffer,0.2mM dNTPs,1mM MgCl,0.25U KOD DNA polymerase,0.5μL PCR 産物#1,0.5μL PCR 産物#2を含む10μLの反応液を調製し、次のように行った。
98°C−15秒,54°C−2秒,74°C−30秒;5サイクル
得られたPCR産物の一部についてアガロースゲル電気泳動を行い、PCR産物#1および#2の連結遺伝子(約1.9kb)が合成されていることを確認した。
続いて2nd PCRを以下の条件で行った。1XKOD buffer(TOYOBO),0.2mM dNTPs,1mM MgCl,0.5U KOD DNA polymerase(TOYOBO),20pmol S−DPP−1,20ol X−BTS−4,2μL Annealing and extension反応液を含む10μLの反応液を調製し、次のように2nd PCR反応を行った。
98°C−15秒,58°C−2秒,74°C−30秒;25サイクル
得られたPCR産物をアガロースゲル電気泳動により精製した(これをSX−DPGGと呼ぶ)。SX−DPGGを制限酵素SacIIおよびXhoIで消化した後、pRS434GAPのSacII−XhoI切断部位に挿入し、pRS434GAP−DPGGを得た。pRS434GAP−DPGGの構造遺伝子部分と、制限酵素サイト周辺とのDNAシークエンシングを行い、設計通りの塩基配列を持っていることを確認した。以上の方法により、DPP1とBTS1の結合領域にリンカー配列(5’ ggtggtggttct 3’)を導入したホスファターゼ連結遺伝子DPGGの発現ベクターを作製した。
ファルネシル二リン酸(FPP)合成酵素遺伝子ERG20とプレニルリン酸特異的ホスファターゼ遺伝子DPP1の連結
前記BTS1とDPP1の連結の場合と同様にして、FPP合成酵素遺伝子ERG20(Gen Bank accession No.NC001142,105006..106064)とプレニルリン酸特異的ホスファターゼ遺伝子DPP1を連結した遺伝子(DPFと呼ぶ)を作製した。
プライマー1として配列番号47に示す塩基配列を持つS−DPP13A、プライマー2としてDPP−2を用いて1st PCRを行い、PCR産物#3を得た。又、プライマー1として配列番号48に示す塩基配列を持つDPF3、プライマー2として配列番号49に示す塩基配列を持つX−FPS4を用いて1st PCRを行い、PCR産物#4を得た。これらのPCR産物をアガロースゲル電気泳動により精製した。
PCR産物#3および#4を用いてAnnealing and extension反応を行い、得られたPCR産物の一部についてアガロースゲル電気泳動を行い、PCR産物#3および#4の連結遺伝子(約1.9kb)が合成されていることを確認した。Annealing and extension反応液、S−DPP13AおよびX−FPS4を用いて2nd PCRを行い、得られたPCR産物をアガロースゲル電気泳動により精製した(これをSX−DPFと呼ぶ)。SX−DPFを制限酵素SacIIおよびXhoIで消化した後、pRS434GAPおよびpRS435GAPのSacII−XhoI切断部位に挿入し、それぞれpRS434GAP−DPF、pRS435GAP−DPFを得た。pRS434GAP−DPF、pRS435GAP−DPFの構造遺伝子部分と制限酵素サイト周辺とのDNAシークエンシングを行い、設計通りの塩基配列を持っていることを確認した。以上の方法により、DPP1とERG20の結合領域にリンカー配列(5’ ggtggtggttct 3’)を導入したホスファターゼ連結遺伝子DPFの発現ベクターを作製した。
ホスファターゼ連結遺伝子DPFおよびDPGGを導入したYPH499のGGPPase活性の発現
DPFを発現した場合はDPP1がコードするホスファターゼとERG20がコードするファルネシル二リン酸合成酵素との融合酵素が発現され、DPGGを発現した場合はDPP1がコードするホスファターゼとBTS1がコードするゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素との融合酵素が発現されると考えられる。そこで、連結遺伝子DPFおよびDPGGを発現した場合でもGGPPase活性が発現されるかどうかを調べた。
PRS434GAP−DPP1、pRS434GAP−DPF及びpRS434GAP−DPGGをそれぞれS. cerevisiae YPH499へ導入して形質転換を行い、得られた組換え体のGGPPase比活性を、前記「ホスファターゼ活性の発現」の項で記載した方法と同様にして測定した。その結果を表6に示す。
【表6】
Figure 0004002833
DPP1を単独で発現させた株のGGPPase比活性は野生株の約10倍であった。一方、DPF及びDPGGを発現させた株のGGPPase比活性は野生株の約4倍であった。即ち、DPF及びDPGGを発現させた株においては、DPP1を単独で発現させた場合に比べるとGGPPase活性の発現量は少ないものの、野生株に比べると有意にGGPPase比活性が増大した。この結果から、連結遺伝子DPFおよびDPGGを発現した場合でもGGPPase活性が発現されることが明らかとなった。
ホスファターゼ連結遺伝子DPFおよびDPGGを導入したA451によるプレニルアルコール生産
HMG−CoA還元酵素遺伝子HMG1の発現ベクターであるpRS434GAP−HMG1をA451に導入し(これをAH1と呼ぶ)、AH1に更にpRS435GAP−DPFを導入した。こうして得られた組換え体、及びA451、AH1をYM培地で培養し、FOH生産性を測定した。その結果を表7に示す。
【表7】
Figure 0004002833
A451ではFOHの生産は検出されなかった。HMG1を発現したAH1ではFOHがある程度生産されるようになった(FOH 0.3mg/L)。AH1にホスファターゼ連結遺伝子DPFを導入すると、AH1に比べてFOHの生産性が11.3倍に向上した(FOH 3.4mg/L)。この結果から、ホスファターゼ遺伝子とプレニル二リン酸生合成系路に関与する酵素の遺伝子(特にプレニル二リン酸合成酵素遺伝子)とを連結した連結遺伝子の導入が、プレニルアルコールの生産性向上に有効であることが分かった。
ホスファターゼ連結遺伝子DPFおよびDPGGを導入したAURGG101によるプレニルアルコール生産
前記した15−2に対して、それぞれpRS434GAP−DPFおよびpRS434GAP−DPGGを導入した。又、別途に15−2に対してpRS435GAP−BTS1とpRS434GAP−DPP1の2種のプラスミドを導入した。各組換え体および宿主をSG選択培地で培養し、プレニルアルコール生産性を測定した結果を表8に示す。
【表8】
Figure 0004002833
A451ではプレニルアルコールの生産は検出されず、AURGG101のプレニルアルコール生産量は微量であった。AURGG101にHMG044遺伝子を導入した15−2では、FOH,GGOHがある程度生産されるようになった(FOH 8.5mg/L,GGOH 2.2mg/L)。15−2にホスファターゼ連結遺伝子DPFを導入すると、15−2に比べてFOHでは7.8倍、GGOHでは2.6倍に生産性が向上した(FOH 66.7mg/L,GGOH 5.7mg/L)。次に、15−2にGGPP合成酵素遺伝子BTS1とプレニルリン酸特異的ホスファターゼ遺伝子DPP1の2種の遺伝子を別々のプラスミド上に組み込んで導入したところ、15−2と比べてFOH,GGOHの生産性が向上した(FOH 28.8mg/L,GGOH 13.7mg/L)。一方、15−2に連結遺伝子DPGGを導入すると、BTS1とDPP1を別々のプラスミド上に組み込んで導入した場合と比べて、FOHでは2.4倍、GGOHでは5.5倍に生産性が向上した(FOH 68.7mg/L,GGOH 75.5mg/L)。
この結果から、ホスファターゼ遺伝子とプレニル二リン酸生合成系路に関与する酵素の遺伝子(特にプレニル二リン酸合成酵素遺伝子)とを連結した連結遺伝子の導入が、プレニルアルコールの生産性向上に非常に有効であることが分かった。
ジャー培養
15−2に連結遺伝子DPGGを導入した株(pRS434GAP−DPGG/15−2)を5L容ジャーファーメンタ(MSJ−U2W;丸菱バイオエンジ)で培養して、その生産性を測定し、連結遺伝子DPGGを導入することによる生産性向上への効果を更に確認することとした。培地は、50g ガラクトース(ナカライ)、100g パクトペプトン(DIFCO)、50g 酵母エキス(DIFCO)、50ml 大豆油(ナカライ)、5ml アデカノールLG109、水道水51を混合して作製し、ジャーファーメンタで滅菌(121℃、20分)して培養に用いた。
ジャー培養条件は次の通りである。植菌量2%、温度33℃、通気量1VVM、かくはん速度300rpm、ガラクトース・フィード・レート=3.4g/L、pH7.0(4N NaOHで制御)。経時的に培養液を採取してプレニルアルコール生産量を定量した結果を図2に示す。
培養134時間目にFOHおよびGGOHの生産量は極大に達し、それぞれ0.38g/L、0.24g/Lであった。
酸性ホスファターゼ遺伝子PHO3およびアルカリ性ホスファターゼ遺伝子PHO8のクローニングおよび発現ベクターの作製
リン酸エステル化合物に対する加水分解活性において基質特異性のない(非特異的な)ホスファターゼをコードする遺伝子のクローニング及び発現ベクターの作製を、以下の方法で行った。非特異的ホスファターゼとしてS. cerevisiaeの酸性ホスファターゼ遺伝子PHO3(GenBank accession No.NC001134,complement(427657..429060))及びアルカリ性ホスファターゼ遺伝子PHO8(GenBank accession No.NC001136,complement(1418537..1420237))を用いた。
PCR法により、S. cerevisiae YPH499ゲノムDNAを鋳型として、S. cerevisiaeの遺伝子PHO3約1.4kbp断片を増幅した。PCRプライマーは、配列番号50に示す塩基配列を持つプライマーと、配列番号51に示す塩基配列を持つプライマーである。PCR断片をアガロースゲル電気泳動によって精製した後、pCR2.1−TOPOへT/Aライゲーションによりクローニングした。クローニングした断片の塩基配列決定を行い、SGDの配列と比較したところ、PCRエラーは無かった。作成したプラスミドDNAをpCR−PHO3と呼ぶ。pCR−PHO3からSacII−XhoIによって切出される1.4kbp断片を調製し、pRS434GAPのSacII−XhoI切断部位に挿入した。作製したプラスミドをpRS434GAP−PHO3と呼ぶ。
PCR法により、S. cerevisiae YPH499ゲノムDNAを鋳型として、S. cerevisiaeの遺伝子PHO8約1.7kbp断片を増幅した。PCRプライマーは、配列番号52に示す塩基配列を持つプライマーと、配列番号53に示す塩基配列を持つプライマーである。PCR断片をアガロースゲル電気泳動により精製した後pCR2.1−TOPOへT/Aライゲーションによりクローニングした。クローニングした断片の塩基配列決定を行い、SGDの配列と比較したところ、PCRエラーは無かった。作成したプラスミドDNAをpCR−PHO8と呼ぶ。pCR−PHO8からSacII−SmaIによって切出される1.7kbp断片を調製し、pRS434GAPのSacII−SmaI切断部位に挿入した。作製したプラスミドをpRS434GAP−PHO8と呼ぶ。
非特異的ホスファターゼ活性の測定
酸性ホスファターゼ活性はFerminanらの方法(E.Ferminan,et al.(1997)Microbiol.143,2615−2625)を参考にして以下のようにして測定した。pRS434GAP−PHO3を前記15−2に導入し、得られた組換え体および宿主を5mLのSD選択培地で1日間培養し、遠心分離により菌体を集菌した。菌体を生理食塩水で2度洗い、300μLの抽出バッファー(10mM citrate(pH4.3)、10mM β−mercaptoethanol、1mM PMSF、10μg/L aprotinin、10μg/L leupeptin、1μg/L pepstatin)に懸濁した。そして、等量のガラスビーズ(φ=0.45−0.5mm)を加え、ボルテックスミキサーにて15分間強く攪拌(4°C)して菌体を破砕した。更に300μLの抽出バッファーを加え、遠心分離(18,000×g、15分、4°C)した後、上清を分取して粗酵素画分とした。10mM citrate(pH4.3)で適当に希釈した粗酵素画分100μLに、100μLのp−ニトロフェニルリン酸(pNPP)溶液(10mM pNPP、200mM citrate(pH4.3))を添加し、30°Cで15分間反応を行った。50μLの1M NaOH水溶液を添加して反応を停止し、405nmの吸光度を測定した。0〜0.03U/mLの酸性ホスファターゼ(Roche Diagnostics)を用いて検量線を作成し、前記で求めた405nmの吸光度を酵素活性値(Unit)に換算した。粗酵素画分中のタンパク質濃度は、Bio−Rad Protein Assayで、BSAを標準タンパク質として測定し、粗酵素画分中の酸性ホスファターゼ比活性(U/mg protein)を求めた。また、ここで得られた粗酵素画分のGGPPase比活性は、反応バッファーとして120mM citrate(pH4.3)を用いて、前記「ホスファターゼ活性の発現」の項で記載した酵素活性測定法と同様の方法で測定した。
アルカリ性ホスファターゼ活性はDhamijaらの方法(S.S.Dhamija,et al.(1987)Current Genetics,11,467−473)を参考にして以下のようにして測定した。pRS434GAP−PHO8を前記15−2に導入し、得られた組換え体および宿主を5mLのSD選択培地で1日間培養し、遠心分離により菌体を集菌した。菌体を生理食塩水で2度洗い、300μLの抽出バッファー(100mM Tris・HCl(pH8.5)、1mM MgCl、10mM β−mercaptoethanol、1mM PMSF、10μg/L aprotinin、10μg/L leupeptin、1μg/L pepstatin)に懸濁した。そして、等量のガラスビーズ(φ=0.45−0.5mm)を加え、ボルテックスミキサーにて15分間強く攪拌(4°C)して菌体を破砕した。更に300μLの抽出バッファーを加え、遠心分離(18,000×g、15分、4°C)により可溶性画分(上清)を分取して粗酵素画分とした。100mM Tris・HCl(pH8.5)で適当に希釈した粗酵素画分100μLに、100μLのp−ニトロフェニルリン酸(pNPP)溶液(10mM pNPP、100mM Tris・HCl(pH8.5))を添加し、30°Cで15分間反応を行った。50μLの1M NaOH水溶液を添加して反応を停止し、405nmの吸光度を測定した。0〜0.3U/mLのアルカリ性ホスファターゼ(calf intestine,Roche Diagnostics)を用いて検量線を作成し、前記で求めた405nmの吸光度を酵素活性値(Unit)に換算した。アルカリ性ホスファターゼ比活性(U/mg protein)は酸性ホスファターゼの場合と同様にして求めた。又、ここで得られた粗酵素画分のGGPPase比活性は、反応バッファーとして60mM Tris・HCl(pH8.5)、1mM MgClを用いて、前記「ホスファターゼ活性の発現」の項で記載した酵素活性測定法と同様の方法で測定した。
以上の方法で測定した非特異的ホスファターゼ比活性(酸性ホスファターゼ比活性およびアルカリ性ホスファターゼ比活性)を以下pNPPase比活性と呼ぶ。
非特異的ホスファターゼ遺伝子を導入した15−2のホスファターゼ活性の発現とプレニルアルコールの生産
酸性ホスファターゼ遺伝子PHO3及びアルカリ性ホスファターゼ遺伝子PHO8をそれぞれ組込んだ発現ベクターを導入した15−2のpNPPase比活性、GGPPase比活性及びプレニルアルコール生産性(SG選択培地で培養)を測定した。その結果を表9に示す。表9では、宿主を1とした相対値で表示している。表中のGGPPase比活性の項で、+pNPPの列は、前記「ホスファターゼの基質特異性」の項で記載したのと同様に、GGPP以外の追加基質として100μMのpNPPを添加した場合のGGPPase比活性値を示し、−pNPPの列は、pNPPを添加せずにGGPPase比活性を測定した値を示す。
【表9】
Figure 0004002833
酸性ホスファターゼ遺伝子又はアルカリ性ホスファターゼ遺伝子の導入により、pNPPase比活性は宿主に比べて28〜35倍に増大した。GGPPase比活性は、追加基質としてpNPPを加えない場合は宿主に比べて3〜6倍に増大した。しかし、追加基質としてpNPPを加えると[H]GGPPに対する見かけ上のホスファターゼ活性はゼロとなった。このことから、酸性ホスファターゼ遺伝子およびアルカリ性ホスファターゼ遺伝子の導入により発現されたホスファターゼは、GGPPとpNPPのいずれとも反応する基質特異性の低いホスファターゼであることが示された。この結果は、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼ遺伝子を導入した場合と、対照的である(表2参照)。一方、プレニルアルコールの生産性は、酸性ホスファターゼ遺伝子又はアルカリ性ホスファターゼ遺伝子を導入しても向上しなかった。以上の結果から、非特異的ホスファターゼ遺伝子を宿主に導入して、pNPPase活性又はGGPPase活性を上昇させても、プレニルアルコールの生産性の向上への効果は無いことが分かった。
実施例の評価
以上の実施例は、次のように評価される。
即ち、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼをコードする6種類の遺伝子を、それぞれFOHおよびGGOH産生酵母に導入することにより、6種類いずれの遺伝子を導入した場合においても、GGPPase比活性が上昇した。更に、6種類いずれの遺伝子を導入した場合においても、FOHおよびGGOHの生産性が実際に数倍〜数十倍に向上することを示した。
本願発明者らは、FOHおよびGGOHの生産性を向上させることのできるホスファターゼのアミノ酸配列には、第1図に示すホスファターゼモチーフが含まれていることを見出した。このホスファターゼモチーフは、炭素数15以上のプレニルリン酸に対する基質特異性に関係があると推測している。
更に、炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼをコードする遺伝子とプレニル二リン酸生合成系路に関与する酵素をコードする遺伝子を連結してなる遺伝子を、FOHおよびGGOH産生酵母に導入することにより、FOHおよびGGOHの生産性が更に向上した。上記連結遺伝子を導入した場合、連結せずに別々のプラスミド上に組み込んで導入した場合と比べてFOHおよびGGOHの生産性が、数倍に向上することも示した。
一方、リン酸エステル化合物に対する加水分解活性において基質特異性のない(非特異的な)ホスファターゼをコードする遺伝子(PHO3,PHO8)を、FOHおよびGGOH産生酵母に導入した場合、GGPPase比活性は上昇したが、FOHおよびGGOHの生産性は向上しなかった。非特異的ホスファターゼは、基質特異性がないために菌体中のあらゆるリン酸エステル化合物と反応すると考えられる。そのため、菌体中のプレニルリン酸以外のリン酸エステル化合物(例えば菌体中に多量に存在すると考えられるATP等)とも反応してしまう。そして、実質的にプレニルリン酸と反応してプレニルアルコールを産生できる非特異的ホスファターゼの数は非常に限られてしまうため、プレニルアルコールの生産性が向上しなかったと推定される。
又、これらの非特異的なホスファターゼのアミノ酸配列を詳細に検討した結果、第1図に示したようなホスファターゼモチーフは含まれていないことが明らかとなった。このことは、上記ホスファターゼモチーフを含み炭素数15以上のプレニルリン酸に基質特異性のあるホスファターゼ遺伝子の導入又は発現強化が、プレニルアルコールの生産性の向上に対して決定的であることを示している。
産業上の利用分野
以上のように、本発明は、プレニルアルコール、特に生物学的に活性な全トランス型で、しかも炭素数15以上であるプレニルアルコールの効率的な大量生産を可能とする。
【配列表】
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【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る各ポリペプチドの保存配列を示す図である。
第2図はプレニルアルコール生産量の定量結果を示す図である。Technical field
The present invention relates to a method for producing a polypeptide, polynucleotide, recombinant nucleic acid, recombinant and prenyl alcohol. More specifically, the present invention relates to a phosphatase that is effective in selectively mass-producing prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms, a polynucleotide encoding such a phosphatase, a recombinant nucleic acid containing such a polynucleotide, Recombinants into which various polynucleotides have been introduced, and prenyl alcohol (particularly having a biologically active trans-isomer structure by controlling the expression of enzymes involved in biosynthesis of prenyl alcohol in living cells, The present invention relates to a method for efficiently mass-producing, for example, FOH or GGOH having 15 or more carbon atoms.
Background art
The isoprenoid biosynthetic pathway is thought to be universally provided for various species. The biosynthetic pathway of isopentenyl diphosphate (IPP), the basic skeletal unit of isoprenoid compounds, is the mevalonate pathway that exists mainly in eukaryotes and the non-mevalonate pathway (DXP pathway) that exists mainly in prokaryotes. Two routes are known.
In the mevalonate pathway, acetyl CoA as a starting material, acetoacetyl CoA, hydroxymethylglutaryl CoA (HMG-CoA), mevalonate, mevalonate 5-phosphate (MVP), mevalonate 5-diphosphate (MVPP) Then, IPP having 5 carbon atoms, which is an active isoprene unit, is biosynthesized. In the non-mevalonic acid pathway, IPP is biosynthesized via 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate produced by condensation of pyruvic acid and glyceraldehyde 3-phosphate. Although knowledge about the non-mevalonate pathway is gradually accumulating, some of the enzymes involved and the genes encoding them are still unclear.
IPP is converted to dimethylallyl diphosphate (DMAPP) by an isomerization reaction. DMAPP is subjected to sequential polycondensation with IPP and trans-type (E-type), so that carbon number 10 geranyl diphosphate (GPP), carbon number 15 farnesyl diphosphate (FPP), carbon number 20 geranylgeranyl diphosphate (GGPP)... In addition, undecaprenyl diphosphate, dehydrodrisyl diphosphate, and the like are biosynthesized by sequential polycondensation of IPP to cis-type (Z-type) with respect to all-trans type FPP and GGPP.
The above IPP, DMAPP, GPP, FPP, GGPP, undecaprenyl diphosphate, dehydrodosyl diphosphate, etc. are collectively referred to as prenyl diphosphate. Among these prenyl diphosphates, highly useful (biologically active) all-trans pure products are suitable for production by biosynthesis and are difficult to control by chemical synthesis.
In addition, these prenyl diphosphates are separated by diphosphite by the action of phosphatase (or by relaying prenyl monophosphate from which one phosphate is separated from prenyl diphosphate, Of the phosphoric acid is separated) to produce the corresponding prenyl alcohol. In the present specification, hereinafter, prenyl diphosphate and prenyl monophosphate are collectively referred to as “prenyl phosphate”.
Among the above-mentioned prenyl phosphoric acid and prenyl alcohol, those having 15 or more carbon atoms are particularly useful. For example, FPP and GGPP, which are prenyl diphosphates having 15 or more carbon atoms, farnesol (FOH) having 15 carbon atoms, and geranylgeraniol (GGOH) having 20 carbon atoms, which are dephosphorylated oxides, include phytol, vitamin Synthetic substrates such as E, vitamin K, ubiquinone (CoQ). Heptaprenyl alcohol having 35 carbon atoms, decaprenyl alcohol having 50 carbon atoms, and the like are also useful as pharmaceutical intermediates, and FPP, GGPP, FOH, GGOH and the like can be used as synthesis starting materials.
Further, when comparing prenyl phosphate and prenyl alcohol, prenyl phosphate generally has a relatively high water solubility, but it has a non-polar group and is difficult to extract and purify. It is advantageous to produce prenyl alcohol that can be easily extracted and purified with a non-polar organic solvent such as Furthermore, prenyl alcohol is used for chemical synthesis of a compound having a farnesyl group or a geranylgeranyl group.
In view of the above, using biosynthetic pathways, prenyl alcohol having a biologically active trans-type isomer structure, particularly having 15 or more carbon atoms (for example, geranyl farnesol, hexa It is desired to provide a method for efficiently mass-producing prenyl alcohol, heptaprenyl alcohol, octaprenyl alcohol, nonaprenyl alcohol, decaprenyl alcohol, undecaprenyl alcohol, FOH, GGOH and the like.
Japanese Patent Publication No. 63-17437 discloses a method for producing polyprenyl alcohol by culturing a Pseudomonas strain, but only 3 mg / L of all-trans-type undecaprenyl alcohol is produced. And production of GGOH is not disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-238692 discloses a method for producing GGOH and GGPP by culturing plant cells of Euphorbiaceae, but only a maximum of 3.25 mg / L GGOH production is reported. Even if natural microorganisms and plant and animal cells are cultured as they are, efficient mass production of prenyl alcohol cannot be expected.
JP-A-10-248575 discloses an HMG-CoA (hydroxymethylglutaryl-CoA) reductase gene involved in the process of converting acetyl CoA to MVP or MVPP in yeast (Candida  utilis) To produce carotenoids. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-115298 discloses a method for increasing sterol accumulation in plants by increasing the copy number of the HMG-CoA reductase gene. JP-A-5-192184 discloses a method for increasing the accumulation of squalene and sterol by increasing the expression level of the HMG-CoA reductase gene in a mutant yeast having a deficiency in the expression of sterol biosynthesis enzyme. Has been. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-155497 discloses a carotenoid production method using a fermentation method using a microorganism into which a GGPP synthase gene (crtE) has been introduced. However, the methods disclosed in JP-A-10-248575, JP-A-5-115298, JP-A-5-192184 or JP-A-10-155497 are effective in mass production of prenyl alcohol. It is not tied to. Japanese Patent Laid-Open No. 53-127889 discloses a method for producing prenyl alcohol in vitro using phosphatase isolated from potato roots. However, this method is not a method using biosynthesis, and there is no disclosure about the use of a phosphatase gene.
On the other hand, regarding phosphatase having prenyl phosphate dephosphorylation activity, rat (Rattus  norvegicus) Report of prenyl pyrophosphatase (EC 3.1.7.1) present in liver microsomes (Bansal, Vs. et. Al (1994) Arch. Biochem. Biophys. 315 (2), 393 -399) but not isolated. yeast(S.  cerevisiae) Report that the diacylglycerol diphosphate phosphatase encoded by the DPP1 gene acts on IPP, GPP, FPP, and GGPP (Faulkner, A. et. Al (1999) J. Biol. Chem. 274 (21), 14831-14837), but it has not been elucidated what selective substrate specificity this phosphatase shows between prenyl phosphate and its precursor phosphate ester compounds (MVP and MVPP). Furthermore, in the above report of Faulkner et al., FIG. According to No. 5, data on the relative substrate specificity of each of the IPP, GPP, FPP, and GGPP are not so selective with respect to each other. The above two reports by Bansal et al. And Faulkner et al. Are exclusively intended for enzymological studies and do not suggest any industrial use of phosphatases or their genes.
In addition, in USP 6,242,227, if a gene encoding a phosphatase having a high effect of dephosphorylating FPP and GGPP is overexpressed, productivity of FOH and GGOH will be improved. There is a description. However, no examples relating to the use of the phosphatase gene are disclosed, and there is no description of a phosphatase having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms. Furthermore, as shown in the Examples, the nonspecific phosphatase having no substrate specificity as described above has the effect of dephosphorylating FPP and GGPP, but the gene encoding the nonspecific phosphatase is overexpressed. However, the productivity of FOH and GGOH could not be improved.
In the production of a target substance using living cells such as microorganisms, a method for improving the productivity of a target substance by enhancing a specific step of a metabolic pathway by enhancing an enzyme action or the like is known as a general theory.
However, the construction of an efficient mass production system for prenyl alcohol in which the biosynthesis process of prenyl alcohol in living cells is artificially controlled has not yet been reported. In addition, it has not yet been clarified which step of the biosynthesis process should be controlled in order to specifically synthesize prenyl alcohol in living cells. Furthermore, a phosphatase that is effective in selectively mass-producing prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms has not been clarified.
It is an object of the present invention to provide a phosphatase that is effective in selectively mass-producing prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms, a polynucleotide encoding such a phosphatase, a recombinant nucleic acid containing such a polynucleotide, Recombinant into which nucleotides have been introduced, prenyl alcohol (particularly having a biologically active trans-type isomer structure, particularly having 15 or more carbon atoms) by controlling the expression of enzymes involved in biosynthesis of prenyl alcohol in living cells For example, FOH, GGOH).
Disclosure of the invention
1st invention of this application is a polypeptide which has the amino acid sequence shown in either of sequence number 1-sequence number 6, and shows the phosphatase activity which has substrate specificity to C15 or more prenyl phosphate.
The inventor of the present application has discovered that the polypeptide of the first invention is a phosphatase having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms. Therefore, the polypeptide of the first invention can efficiently select and produce prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms, such as FOH, GGOH, heptaprenyl alcohol, decaprenyl alcohol, and the like.
The second invention of the present application has an amino acid sequence in which 5 or less amino acids in the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 6 are substituted, deleted, or added, and a prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms. A polypeptide that exhibits phosphatase activity with substrate specificity.
The polypeptide according to the second invention can also be expected to have the same action and effect as the first invention.
The third invention of the present application is a polypeptide that contains at least one phosphatase motif of the following formulas (1) to (3) and exhibits phosphatase activity having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms.
(1) KXXXGXXXRP (wherein X is selected from any amino acid residue)
(2) 1XXSGH (wherein, 1 is selected from amino acid residues S or T, and X is selected from any amino acid residue)
(3) SR2XDXXHXXXDVXXXGXXX3 (wherein 2 is selected from amino acid residues V or T, 3 is selected from amino acid residues G or A, and X is selected from any amino acid residue).
The inventor of the present application examined in detail the amino acid sequence of a polypeptide having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms shown in SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 6, and in the third invention, (1) to (3) Conserved sequences common to these polypeptides were found. Although the details will be described later with reference to FIG. 1, this conserved sequence is considered to be a sequence (phosphatase motif) necessary for expressing phosphatase activity having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms. Therefore, the polypeptide according to the third invention is considered to be a phosphatase having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms.
According to a fourth invention of the present application, in the phosphatase motif represented by the formulas (1) to (3) according to the third invention, any one or more amino acid residues whose types are specified are subjected to a conservative substitution. It is a peptide. Here, the “amino acid residue whose type is specified” refers to an amino acid residue represented by a symbol other than “X” in the above formulas (1) to (3). A “conservative substitution” is a substitution of a given amino acid residue with another amino acid residue that is chemically or functionally similar so that the function of the polypeptide remains substantially unchanged. Say to do. Examples of chemically or functionally similar amino acids include hydrophobic amino acids (Ala, Ile, Leu, Phe, Pro, Trp, Val, Met), polar but uncharged amino acids (Asn, Cys, Gln, Gly, Ser, Thr, Tyr), basic amino acids (Arg, His, Lys), acidic amino acids (Asp, Glu), etc. (translated by EE Cornn et al., Translated by Nobuo Tamiya et al., “Corn Stamp Biochemistry 5th edition "Tokyo Kagaku Doujin, p56-58, 1988).
In the polypeptide according to the fourth invention, since any one or more amino acid residues specified in the phosphatase motif have undergone a conservative substitution, like the polypeptide according to the third invention, the polypeptide having 15 or more carbon atoms It is thought to be a phosphatase with substrate specificity for prenyl phosphate.
5th invention of this application is a polynucleotide which has a base sequence shown in either of sequence number 7-sequence number 12, and encodes the phosphatase which has a substrate specificity to prenyl phosphate with 15 or more carbon atoms.
The present inventor has discovered that the polypeptide encoded by the polynucleotide according to the fifth invention is a phosphatase having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms. Therefore, by introducing or enhancing expression of the polynucleotide of the fifth invention into a living cell or organism, a phosphatase having a substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms is produced in the living cell or organism, More than 15 prenyl alcohols can be produced effectively.
The sixth invention of the present application has a base sequence that hybridizes under a predetermined stringent condition to the base sequence shown in any one of SEQ ID NO: 7 to SEQ ID NO: 12 or a base sequence complementary thereto, and carbon It is a polynucleotide encoding a phosphatase having substrate specificity for several 15 or more prenyl phosphates.
Also in the polynucleotide according to the sixth invention, the same actions and effects as in the fifth invention can be expected.
The seventh invention of the present application is a polynucleotide encoding any of the polypeptides according to the first to fourth inventions.
In the polynucleotide according to the seventh invention, the same actions and effects as in the fifth invention can be expected.
The eighth invention of the present application is a recombinant nucleic acid comprising any one of the polynucleotides according to the fifth to seventh inventions.
The eighth invention provides an effective means for introducing the polynucleotide according to the fifth to seventh inventions into a living cell or organism.
A ninth invention of the present application is a recombinant into which any of the recombinant nucleic acids according to the eighth invention has been introduced.
By the recombinant according to the ninth invention, prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms can be selected and produced more advantageously.
According to a tenth aspect of the present invention, the host cell of the recombinant according to the ninth aspect is a fungus (Eumycetes), Ascomycetes (Ascomycetes), A recombinant that is one of the unicellular eukaryotes.
That is, as a recombinant host according to the ninth invention, for example, a fungus (Eumycetes), Ascomycetes (Ascomycetes), Any of single cell eukaryotes can be preferably used.
The eleventh invention of the present application is a recombinant in which the host cell of the recombinant according to the ninth invention is yeast.
That is, as a recombinant host according to the ninth invention, for example, yeast can be preferably used.
According to a twelfth aspect of the present invention, the yeast according to the eleventh aspect is a genus Saccharomyces (Saccharomyces) A yeast recombinant.
That is, as the yeast according to the eleventh invention, for example, Saccharomyces genus (SaccharomycesYeast) can be preferably used.
According to a thirteenth aspect of the present invention, the yeast according to the eleventh aspect is Saccharomyces cerevisiae (Saccharomyces  cerevisiae) YPH499 strain, YPH500 strain, A451 strain, W303-1A strain, W303-1B strain or a recombinant derived therefrom.
That is, examples of the yeast according to the eleventh invention include Saccharomyces cerevisiae (S.  cerevisiae) YPH499 strain, YPH500 strain, A451 strain, W303-1A strain, W303-1B strain or strains derived therefrom can be preferably used.
14th invention of this application is a manufacturing method of prenyl alcohol which culture | cultivates the host cell which introduce | transduced or enhanced expression of the phosphatase gene, and extract | collects prenyl alcohol from the culture.
The inventor of the present application uses the mevalonic acid pathway starting from acetyl-CoA or the non-mevalonic acid pathway starting from pyruvic acid to pass the prenyl alcohol via the various prenyl diphosphates to the prenyl alcohol. As a result of detailed experimental studies on the biosynthetic reaction, biologically active isomeric structures (for example, all trans-type, for example, by introducing or enhancing expression of phosphatase gene in living cells) Geranyl farnesol, hexaprenyl alcohol, heptaprenyl alcohol, octaprenyl alcohol, nonaprenyl alcohol, decaprenyl alcohol, undecaprenyl alcohol, FOH, GGOH, etc.) It was. On the other hand, the method of the fourteenth invention is also useful when it is desired to increase the overall production amount of prenyl alcohol having 5 or more carbon atoms.
The inventor of the present application has reduced productivity of prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms (for example, all-trans-type FOH, GGOH) at present by introducing or enhancing expression of a phosphatase gene in an example using yeast as a host. It has succeeded in raising it 40 times. That is, the fourteenth invention provides a method for efficiently mass-producing prenyl alcohol, particularly trans-type prenyl alcohol, particularly trans-type prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms.
A fifteenth aspect of the present invention is a method for producing prenyl alcohol, comprising culturing a host cell into which a phosphatase gene and a gene for an enzyme involved in a prenyl diphosphate biosynthesis pathway have been introduced or enhanced, and collecting prenyl alcohol from the culture. It is.
When the phosphatase gene and the gene of the enzyme involved in the prenyl diphosphate biosynthesis pathway are introduced or enhanced in the host cell as in the fifteenth invention, that is, the phosphatase gene is introduced or enhanced and the prenyl diphosphate biosynthesis is When the gene for an enzyme involved in any other step in the synthesis pathway is introduced or enhanced, the productivity of prenyl alcohol may be further increased. Contributing to efficient mass production of prenyl alcohol (especially prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms, such as FOH, GGOH) even if only a gene encoding an enzyme involved in the prenyl diphosphate biosynthetic pathway is introduced or enhanced. Is limited. Furthermore, in this case, it is particularly preferable that the phosphatase gene and the gene of the enzyme involved in the prenyl diphosphate biosynthetic pathway are linked to introduce or enhance expression.
The sixteenth invention of the present application is a method for producing prenyl alcohol, wherein the gene of an enzyme involved in the prenyl diphosphate biosynthesis pathway according to the fifteenth invention is the following gene (4) and / or (5): .
(4) At least one gene selected from a farnesyl diphosphate synthase gene and a geranylgeranyl diphosphate synthase gene.
(5) Acetyl CoA synthase gene, acetyl CoA-acetyltransferase gene, hydroxymethylglutaryl CoA synthase gene, hydroxymethylglutaryl CoA reductase gene, mevalonate kinase gene, mevalonate phosphate kinase gene, mevalonate diphosphate Acid decarboxylase gene, isopentenyl diphosphate isomerase gene, deoxyxylulose phosphate reductoisomerase gene, deoxyxylulose phosphate synthase gene, MEP (2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate) cytidylyl Transferase genes, CDP-ME (4- (cytidine 5'-diphospho) -2-C-methyl-D-erythritol) kinase genes and And at least one gene selected from MECDP (2-C-methyl-D-erythritol 2,4-cyclodiphosphate) synthase genes.
In the fifteenth aspect of the invention, the genes listed in (4) of the sixteenth aspect of the invention are particularly preferred as genes that are introduced or enhanced together with the phosphatase gene. The genes listed in (5) of the 16th invention are also preferred.
The seventeenth invention of the present application is a gene in which the phosphatase gene according to the fourteenth to sixteenth inventions encodes a phosphatase having a substrate specificity for a prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms in the hydrolysis activity for a phosphate ester compound. This is a method for producing prenyl alcohol.
When the phosphatase gene to be introduced or expression-enhanced is a gene encoding a phosphatase having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms as in the 17th invention, an efficient large amount of prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms can be efficiently produced. The effect is particularly remarkable for the purpose of production. As these prenyl alcohols, prenyl alcohols having various biologically active isomer structures exemplified in the above-mentioned column of “Operation / Effect of 14th Invention” can be particularly preferably exemplified.
18th invention of this application is a manufacturing method of the prenyl alcohol whose phosphatase gene which concerns on the said 14th invention-16th invention is any polypeptide in the said 5th invention-8th invention.
That is, the phosphatase gene according to the fifth to eighth inventions can be preferably used as the phosphatase gene introduced or enhanced in the fourteenth to sixteenth inventions.
In the nineteenth invention of the present application, the phosphatase gene according to the fourteenth to sixteenth inventions encodes a phosphatase other than a phosphatase having a substrate specificity for a prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms in the hydrolysis activity for a phosphate ester compound. It is a manufacturing method of prenyl alcohol which is a gene.
When the phosphatase gene to be introduced or enhanced in expression is a gene encoding a phosphatase other than a phosphatase having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms as in the 19th invention, the carbon number is 5 to 15 Various prenyl alcohols over a range can be obtained effectively.
The twentieth invention of the present application is the method for producing prenyl alcohol, wherein the host cell according to the fourteenth to nineteenth inventions is any one of the host cells according to the tenth to thirteenth inventions.
That is, any of the host cells according to the tenth to thirteenth inventions can be preferably used as the host cell in the fourteenth to nineteenth inventions.
A twenty-first invention of the present application is the method for producing a prenyl alcohol, wherein the prenyl alcohol according to the fourteenth to twentieth inventions has 15 or more carbon atoms.
In the method for producing prenyl alcohol according to the fourteenth to twentieth inventions, prenyl alcohol having 5 or 10 carbon atoms can also be collected, but prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms has a relatively large production amount. It is easy to extract and purify with a nonpolar organic solvent and has high utility as described above. Therefore, it is particularly effective to collect prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms. All of the prenyl alcohols having 15 or more carbon atoms can be collected, or one or more of them can be selectively collected.
According to a twenty-second invention of the present application, the prenyl alcohol according to the twenty-first invention is farnesol, geranylgeraniol, geranylfarnesol, hexaprenyl alcohol, heptaprenyl alcohol, octaprenyl alcohol, nonaprenyl alcohol, decaprenyl alcohol, undecaprenyl alcohol or It is a manufacturing method of prenyl alcohol which is 1 type, or 2 or more types of prenyl alcohol chosen from dodecaprenyl alcohol.
That is, as the prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms collected in the twenty-first invention, one or more prenyl alcohols selected from the above-mentioned prenyl alcohols are particularly preferably exemplified.
A twenty-third invention of the present application is a method for producing a prenyl alcohol in which the prenyl alcohol according to the twelfth to twenty-second inventions is an all-trans type.
That is, in the method for producing prenyl alcohol according to the twelfth to twenty-second inventions, all-trans-type prenyl alcohol having high utility can be produced because it is biosynthesis using host cells. It is more preferable to collect such all-trans prenyl alcohol.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Polypeptide
The polypeptide according to the present invention is a phosphatase having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms. An example of a preferable standard for such phosphatase can be defined as follows. That is, when the specific activity with respect to (A) shown in the enzyme activity measurement system using only prenyl phosphate (A) having 15 or more carbon atoms as a substrate is defined as 100, 20 times the amount of carbon in (A) and molar ratio. The specific activity with respect to (A) when coexisting with several dozens of prenyl phosphoric acid or its precursor (B) is 80 or more, more preferably 85 or more, and still more preferably 90 or more.
A representative example of a polypeptide having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms according to the present invention is a polypeptide having the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 6. It was first found by the present inventor that all of these polypeptides are phosphatases having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms.
A polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is an Arabidopsis thaliana (Arabidopsis  thalianaPhosphatidic acid phosphatase homolog gene [Gen Bank accession No. : AC006200 (complement (16778..17686)), this gene was named AtPAP1]. The nucleotide sequence of AtPAP1 is shown in SEQ ID NO: 7. A polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 isA.  thalianaPhosphatidic acid phosphatase homolog gene [Gen Bank accession No. : AC007591 (3610.5006), this gene was named “AtPAP2”). The nucleotide sequence of AtPAP2 is shown in SEQ ID NO: 8.
The polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 is Saccharomyces cerevisiae (S.  cerevisiae) Phosphatase encoded by the gene DPP1 (Toke DA et al (1998) J. Biol. Chem. 273 (6), 3278-3284). Gen Bank accession No. of DPP1. Is NC 00136 and its base sequence is shown in SEQ ID NO: 9.
The polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 is a phosphatase encoded by the yeast gene LPP1 (Toke DA et al (1998) J. Biol. Chem. 273 (23), 14331-14338). LPP1 Gen Bank accession No. Is NC001136, and its base sequence is shown in SEQ ID NO: 10.
The polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5 is rat (R.  norvegicus) Phosphatase encoded by the gene PAP2 (Brindley DN et al (1998) J. Biol. Chem. 273 (38), 24281-24284). PAP2 Gen Bank accession No. Is U90556 and its base sequence is shown in SEQ ID NO: 11. A polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 isR.  norvegicusThe phosphatase encoded by the gene Dri42 (Barila D et al (1996) J. Biol. Chem. 271 (47), 29928-29936). Dri42's Gen Bank accession No. Is Y07778, and its base sequence is shown in SEQ ID NO: 12.
Furthermore, as a result of detailed examination of the amino acid sequence of the polypeptide having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms, shown in SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 6, it was conserved in common as shown in FIG. The sequence was found.
In FIG. 1, the polypeptides according to SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 6 are distinguished by the notation of the genes encoding them (for example, the notation “DPP1” represents the polypeptide according to SEQ ID NO: 3). The conserved sequences found in each of these polypeptides are shown. In the bottom line of FIG. 1, the amino acid sequences common to these conserved sequences are shown by the sequence notation of the multiple alignment method. In this sequence expression of multiple alignment, 1 is selected from amino acid residues S or T, 2 is selected from amino acid residues V or T, 3 is selected from amino acid residues G or A, and X is any amino acid It represents being selected from residues. n1 represents an arbitrary number (for example, 34 to 39) of arbitrary amino acid residues, and n2 also represents an arbitrary number (for example, 38 to 46) of arbitrary amino acid residues.
Accordingly, in the conserved sequence represented by the multiple alignment sequence notation of FIG. 1, at least one or all of the sequence portions (1) to (3) defined in the third invention are all or It is considered that this is a sequence (phosphatase motif) necessary for expressing phosphatase activity having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms.
In addition, for a conserved sequence represented by the multiple alignment sequence notation in FIG. 1, a polypeptide that is a variant in which one or more of the specified amino acid residues has undergone the “conservative substitution” according to the above-mentioned definition. It is considered that prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms exhibits phosphatase activity having substrate specificity.
Another representative example of the polypeptide according to the present invention is an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 6, having an amino acid sequence in which 5 or less amino acids are substituted, deleted or added, and having 15 or more carbon atoms A polypeptide exhibiting phosphatase activity with substrate specificity for prenyl phosphate.
In the above, 5 or less amino acids to be substituted, deleted or added may be amino acids that are all adjacent to each other in the amino acid sequence. In addition, the above five or less amino acids may be amino acids that are partially adjacent to each other in the amino acid sequence. Furthermore, the five or less amino acids may be amino acids that are not adjacent to each other in the amino acid sequence.
The polypeptides listed above can be obtained directly from the cells of each of the above-mentioned source organisms by conventional enzyme isolation means, or the same can be obtained by introducing a DNA encoding each polypeptide into the host. Can be obtained in large quantities.
In the method for producing prenyl alcohol according to the fourteenth invention, the phosphatase encoded by the phosphatase gene to be introduced or enhanced in expression is not limited as long as it acts on at least prenyl phosphate. That is, various levels of substrates ranging from acid phosphatase and alkaline phosphatase having low substrate specificity to phosphatase having substrate specificity to prenyl phosphate and further to phosphatase having substrate specificity to prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms. Specific phosphatases are included without limitation. However, it is more preferable to use a phosphatase having a higher substrate specificity, particularly a phosphatase having a substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms. Preferred examples of the phosphatase having a high substrate specificity for prenyl phosphate include the polypeptides according to the first to fourth inventions. Preferable examples also include polypeptides derived from yeast, animals or plants having equivalent functions.
Polynucleotide
In the present invention, the polynucleotide refers to single-stranded, double-stranded or triple-stranded DNA and / or RNA. In the present invention, the recombinant nucleic acid refers to a polynucleotide prepared for recombination.
The polynucleotide according to the present invention is a polynucleotide encoding a phosphatase having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms.
A representative example of the polynucleotide according to the present invention is a polynucleotide having the base sequence shown in any one of SEQ ID NO: 7 to SEQ ID NO: 12. It was first discovered by the present inventor that they encode polypeptides exhibiting phosphatase activity that is substrate-specific for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms.
The polynucleotide having the base sequence shown in SEQ ID NO: 7 is the AtPAP1. The polynucleotide having the base sequence shown in SEQ ID NO: 8 is the AtPAP2. It is known that AtPAP1 is located in the second section of chromosome II published in the Arabidopsis Genome Project (Lin et al (1997) Nature 402, p.767-768), and AtPAP2 is the chromosome 1 BAC library. It is known to be located at F9L1 (F9L1.2 (Accession No. AC007591)).
The polynucleotide having the base sequence shown in SEQ ID NO: 9 is DPP1. The polynucleotide having the base sequence shown in SEQ ID NO: 10 is the LPP1. The polynucleotide having the base sequence shown in SEQ ID NO: 11 is the PAP2. The polynucleotide having the base sequence shown in SEQ ID NO: 12 is the above-mentioned Dri42.
Another representative example of the polynucleotide according to the present invention is a part of a conserved sequence represented by the multiple alignment sequence notation shown in FIG. 1 (among the sequence parts (1) to (3) defined in the third invention). A polynucleotide that encodes a polypeptide having an amino acid sequence that includes at least one or more portions) or all, or that encodes a polypeptide in which one or more of the amino acid residues identified therein have undergone conservative substitutions.
Still another representative example of the polynucleotide according to the present invention has a base sequence that hybridizes with the base sequence shown in any one of SEQ ID NO: 7 to SEQ ID NO: 12 under predetermined stringent conditions, and has 15 or more carbon atoms A polynucleotide encoding a phosphatase having substrate specificity for prenyl phosphate.
In the above description, “hybridizes under stringent conditions” means that in a suitable hybridization method such as colony hybridization method, plaque hybridization method or Southern blot hybridization method, one polynucleotide ( DNA) or the other polynucleotide (DNA) can be hybridized to a fragment of the polynucleotide. That is, one polynucleotide or a fragment of the polynucleotide immobilized on the filter is hybridized with the other polynucleotide at a predetermined temperature (X ° C) in the presence of 0.7 to 1 M NaCl. After that, when the filter is washed under an X ° C condition using an SSC solution of about 0.1 to 2 times (the composition of the SSC solution of 1 times concentration is composed of 150 mM sodium chloride and 15 mM sodium citrate). In addition, it means that the other polynucleotide can be identified. “X ° C.” is at least 50 ° C. or more, more preferably 60 ° C. or more, and further preferably 65 ° C. or more.
The polynucleotides listed above can be obtained from each of the above-mentioned source organisms by conventional isolation means, and may be obtained from various unicellular organisms such as other prokaryotes and animal and plant cells. Hybridization techniques (Southern 1975 J. Mol. Biol. 98: 503, Maniatis et al. Molecular Cloning Cold Harbor Laboratory Press) and PCR techniques (Saiki et al. 487 (1988)). That is, for those skilled in the art, using a base sequence of a known gene or a part thereof as a probe, or using an oligonucleotide that hybridizes to a part of the base sequence as a primer, a highly homologous polynucleotide is isolated, Cloning the phosphatase gene from the polynucleotide is easy. It is also easy to isolate the phosphatase using the above characteristic phosphatase activity as an index and clone the phosphatase gene from the amino acid sequence.
The phosphatase gene introduced or enhanced in the method for producing prenyl alcohol according to the fourteenth invention is not limited as long as it is a gene encoding phosphatase that acts on prenyl phosphate. That is, various levels of substrates ranging from acid phosphatase and alkaline phosphatase having low substrate specificity to phosphatase having substrate specificity to prenyl phosphate and further to phosphatase having substrate specificity to prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms. A gene encoding a specific phosphatase is included without limitation. However, it is more preferable to introduce or enhance expression of a phosphatase having a higher substrate specificity, in particular, a gene encoding a phosphatase having a substrate specificity in prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms. Preferred examples of the gene encoding a phosphatase having a high substrate specificity for prenyl phosphate include the polynucleotides according to the fifth to seventh inventions. Preferred examples also include yeast, plant or animal-derived polynucleotides having equivalent functions.
Introduction or enhanced expression of phosphatase gene
A gene encoding a non-specific phosphatase, more preferably a gene encoding a phosphatase having a substrate specificity for prenyl phosphate, more preferably a gene encoding a phosphatase having a substrate specificity for a prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms. , Introduced into or enhanced in the host cell.
In the present invention, “introducing or enhancing expression of a phosphatase gene” has the following meaning. That is, “introducing a phosphatase gene” includes all cases where the phosphatase gene is introduced into a host cell as a recombinant nucleic acid. At least the case where a phosphatase gene is introduced by a vector and the case where a phosphatase gene is introduced by homologous recombination of a polynucleotide using a PCR fragment or the like are included. More preferably, the phosphatase gene is introduced by an expression vector that enhances expression. Further, “enhancement of expression of phosphatase gene” includes all cases where the expression of the phosphatase gene is enhanced as a result. For example, when the phosphatase gene is introduced as a recombinant nucleic acid with a means for enhancing its expression, when the copy number of the phosphatase gene in the host cell is increased, the culture condition of the host cell is adjusted (inducer of gene expression) And the like) to enhance the expression of the phosphatase gene.
Moreover, at the same time as introducing or enhancing the expression of genes encoding the above-mentioned various phosphatases, at least one gene of enzymes involved in the prenyl diphosphate biosynthesis pathway can be introduced or enhanced in the host cell. The form in which the gene encoding the phosphatase and the gene of the enzyme involved in the prenyl diphosphate biosynthetic pathway are simultaneously introduced or expression-enhanced is arbitrary. It may be introduced or enhanced by using different means, or may be introduced or enhanced at the same time as a linked gene as described below.
As a gene for an enzyme involved in the prenyl diphosphate biosynthetic pathway, for example, at least one gene selected from a hydroxymethylglutaryl CoA reductase gene, a farnesyl diphosphate synthase gene and a geranylgeranyl diphosphate synthase gene is preferable. It can be illustrated. Alternatively, acetyl CoA synthase gene, acetyl CoA-acetyltransferase gene, hydroxymethylglutaryl CoA synthase gene, mevalonate kinase gene, mevalonate phosphate kinase gene, mevalonate diphosphate decarboxylase gene, isopentenyl diphosphate Preferred examples include at least one gene selected from an isomerase gene, deoxyxylulose phosphate reductoisomerase gene, deoxyxylulose phosphate synthase gene, MEP cytidylyltransferase gene, CDP-ME kinase gene and MECDP synthase gene. .
In addition, genes encoding various phosphatases can be linked to genes of enzymes involved in the prenyl diphosphate biosynthetic pathway and introduced into host cells or enhanced in expression as described above. As a gene for an enzyme involved in the prenyl diphosphate biosynthetic pathway, for example, at least one gene selected from a farnesyl diphosphate synthase gene and a geranylgeranyl diphosphate synthase gene can be preferably exemplified. Alternatively, acetyl CoA synthase gene, acetyl CoA-acetyltransferase gene, hydroxymethylglutaryl CoA synthase gene, hydroxymethylglutaryl CoA reductase gene, mevalonate kinase gene, mevalonate phosphate kinase gene, mevalonate diphosphate Selected from decarboxylase gene, isopentenyl diphosphate isomerase gene, deoxyxylulose phosphate reductoisomerase gene, deoxyxylulose phosphate synthase gene, MEP cytidylyltransferase gene, CDP-ME kinase gene or MECDP synthase gene Preferred examples include at least one gene. Such a linked gene is also referred to as a “phosphatase linked gene”.
The linked gene is a gene in which two or more genes are linked so that they can be expressed as one reading frame (ORF), and the expressed polypeptide becomes a fusion protein. It is also possible to freely insert an artificial nucleotide sequence (linker sequence) in the binding region between the gene to be linked and the gene so that a three-dimensional structure in which each gene translation product functions properly can be obtained. For example, a linker sequence encoding a peptide sequence such as Gly Gly Gly Ser or Gly Gly Gly Gly Ser can be used. These sequences were used as linker sequences for linking H and L chains when expressing antibodies in E. coli (Huston J. S. et al (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 5879-. 5883).
An expression vector or a polynucleotide fragment having an expression function of a gene to be introduced is linked to various polynucleotide fragments that enhance the expression of the phosphatase gene to be introduced or the phosphatase-linked gene. Preferably, the expression vector may include a transcription promoter, a transcription terminator, a recombinant selection marker gene, and an enhancer. More preferably, the plant expression vector may contain a T-DNA region. As a general expression vector construction method, for example, a gene fragment prepared by PCR or the like can be incorporated into an expression vector by a known method using an appropriate restriction enzyme and ligase.
Examples of vectors includeS.  cerevisiae“YEp13”, “YEp24”, “YCp50”, “pYES2”, “pRS414”, “pRS415”, “pRS416”, “pRS413”, “pRS404”, “pRS405], “PRS406”, “pRS403”, “pAUR101”, etc.Escherichia coli) As a host, plasmids “pSC101”, “pBR322”, “pHSG298”, “pVC18”, “pVC19”, “pTrc99A”, “pMa1-c2],“ pGEX2T ”,“ pTV118N ”, “PTV119N” etc., Bacillus subtilis (Bacillus  subtilisThe plasmids “pUB110”, “pC194”, and the like that are often used when a host is used as a host can be preferably used, and “pBI1221”, “pBI1101”, and other various types can be used without limitation.
The expression vector may contain a transcription promoter for constitutively or inducibly expressing phosphatase. For example,S.  cerevisiaeAlcohol dehydrogenase gene (ADH1 and ADH2), triose phosphate dehydrogenase gene (TDH3), genes related to galactose catabolism (GAL1, GAL7, GAL10), acid phosphatase gene (PHO5) or metallothionein gene (CUP1) transcription promoter. E. coli (E.  coli) Transcription promoters such as trp, lac, trc, tac can be used.
In addition, examples of transcription promoters for constant expression include cauliflower mosaic virus 35S promoter (Odell et al. 1985 Nature 313: 810) and rice actin promoter (Zhang et al. 1991 Plant Cell 3: 1155). ), Corn ubiquitin promoter (Cornejo et al 1993 Plant Mol. Biol. 23: 567) and other various types can be used without limitation. As a promoter for inducible expression, transcription promoter known to be expressed by external factors such as infection and invasion of filamentous fungi, bacteria, viruses, low temperature, high temperature, drying, ultraviolet irradiation, spraying of specific compounds, etc. Etc.
A recombinant nucleic acid for introducing or enhancing expression of a phosphatase gene or a phosphatase-linked gene does not necessarily have a vector function, and it is sufficient if it can be integrated, for example.
A phosphatase gene or a phosphatase-linked gene linked to an expression vector or other recombinant nucleic acid can contain a nucleotide sequence region that adds a localization signal to the vicinity of the lipid membrane.
Prenyl phosphate (especially prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms) is hydrophobic, and high in the vicinity of the cell membrane of the host cell and in various cell organ membranes such as the Golgi apparatus and endoplasmic reticulum when the host cell is a eukaryotic cell. There is a tendency to localize to the concentration. Therefore, by adding a localization signal such as a hydrophobic peptide to phosphatase, the contact probability between phosphatase and prenyl phosphate as a substrate can be improved, and the productivity of prenyl alcohol can be increased. In particular, when the phosphatase gene is originally a gene encoding a non-substrate-specific phosphatase, the addition of the above signal to phosphatase is effective.
Representative examples of the localization signal are various known hydrophobic signal peptides. As is well known, it is also possible to select the localization site of the phosphatase in the host cell by selecting the localization signal. As a general method for constructing an expression vector or other recombinant nucleic acid with the addition of a base sequence region for adding a localization signal to a phosphatase gene or a phosphatase-linked gene, for example, various known signal peptides A gene domain encoding phosphatase gene or a phosphatase ligation gene is prepared by PCR, etc., these genes are ligated by a known method using an appropriate restriction enzyme and ligase, and the ligated gene is added to an appropriate expression vector. Can be incorporated.
Introduction of recombinant nucleic acid into host
When introducing or enhancing expression of the phosphatase gene according to the present invention into an organism, the type of host cell is not limited. For example, prokaryotes, fungi (Eumycetes), Ascomycetes (Ascomycetes), Unicellular eukaryotes, or live cells of animals or plants. Living tissue culture cells of multicellular organisms including plant tissue culture cells and animal tissue culture cells can be arbitrarily selected.
In the above plant cells or plant tissue culture cells, “plants” include algae, bryophytes, ferns, gymnosperms and angiosperms. In the above animal cells or animal tissue culture cells, the “animal” includes sponges, coelenterates, linear animals, molluscs, arthropods, sessile animals, and various vertebrates. Examples of living cells or living tissue culture cells of animals or plants include suspension culture cells of animals and plants, tissue culture cells of animal and plant organs such as viscera, leaves and roots, and callus in plants.
Although it does not specifically limit as a host,S.  cerevisiae, Pichia Pastoris (Pichia  pastris) Yeast belonging to the genus Saccharomyces and Pichia and others,E.  coli, Bacillus subtilis (Bacillus  subtilis), Bacillus brevis (Bacillus  brevisBacteria belonging to the genus Escherichia or Bacillus such as Aspergillus oryzae (Aspergillus  oryzae), Aspergillus niger (Aspergillus  nigar) And other fungi belonging to the genus Aspergillus, silkworms (Bombyx  mori), Cultured cells, animal cells such as COS cells or CHO cells, or plant cells.
As the host, yeast of the genus Saccharomyces can be preferably exemplified. More specifically,S.  cerevisiaeYPH499 (ATCC76625, MATa, ura3-52, lys2-801, ade2-101, trp1-delta63, his3-delta200, leu2-delta1), YPH500 (ATCC76626, MATLAB, ura3-52, lys2-801, ade2-1101, trp1-delta63, his3-delta200, leu2-delta1), A451 (ATCC200509, MATalpha, can1, leu2, trp1, ura3, aro7), W303-1A (ATCC208353, MATalpha, leu2-3, leu2-112, his3-11, ade2-1, ura3-1, trp1-1, can1-100) or W303-1B MATa, leu2 3, leu2-112, his3-11, ade2-1, ura3-1, trp1-1, can1-100; haploid of W303 and (ATCC201239)), especially preferred examples.
In introducing the phosphatase gene according to the present invention into a host cell, a recombinant nucleic acid suitable for the host can be used in various aspects as described above. More specifically, several established methods such as Hanahan's method can be used as a method for introducing a foreign gene into E. coli. As a method for introducing a foreign gene into yeast, several established methods such as a lithium method can be used. In the introduction of the phosphatase gene, it can be incorporated into the chromosome of the host cell or can be retained in the cell as a plasmid or the like.
Method for producing prenyl alcohol
The method for producing prenyl alcohol according to the present invention is advantageous in improving the productivity of prenyl alcohol as a whole, but the productivity of prenyl alcohol having 10 or more carbon atoms, particularly prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms, is particularly remarkable. When generally improving the productivity of prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms, particularly FOH and GGOH, in the method for producing prenyl alcohol, the method of the fifteenth invention is particularly effective. The methods of the thirteenth and nineteenth inventions also improve prenyl alcohol productivity.
The method for producing prenyl alcohol according to the present invention is advantageous in that industrially useful trans-type prenyl alcohol can be produced. Here, the “trans type” means a trans type in a prenyl alcohol having 5 carbon atoms and an all trans type in a prenyl alcohol having 10 or more carbon atoms.
Generally, it is recognized in the production method of the target product using a recombinant, but also in the prenyl alcohol production method of the present invention, the selection of the transgene, the selection of the host to be introduced, the introduction of the expression vector, etc. Factors such as selection of the means and construction method of the polynucleotide suitable for it, selection of the type or concentration of the medium or its additive, selection of recombinant culture conditions or growth conditions, and the like affect the production of prenyl alcohol. There is a case.
When collecting prenyl alcohol from a culture, collect prenyl alcohol in general, for example, prenyl alcohol having 15 or more carbon atoms or one or two or more of them. Whether to selectively collect prenyl alcohol of more than one species can be arbitrarily determined depending on the purpose of carrying out the prenyl alcohol production method.
The prenyl alcohol produced can be extracted not only from a cell disruption usually performed, but also directly from a culture solution using an appropriate organic solvent. Depending on the type of host used, including when yeast is used as the host, at least part of the prenyl alcohol may remain in the host cell or on the cell surface, but the cell membrane or cell wall may be disrupted, or non-polar such as hexane or pentane. It can be easily extracted through various known operations such as extraction with an organic solvent.
Example
Host, vector, etc.
S.  cerevisiae=E.  coliPRS404, pRS405, pRS406 (Stratagene), pYES2 (Invitrogen) and pAUR101 (Takara) were used as the shuttle vectors. When introducing and cloning a DNA fragment into a pT7Blue vector or pCR2.1-TOPO vector,E.  coli  JM109 competent cells (Takara) were used as the host. When a DNA fragment is introduced into a pRS vector or pALTER vector and cloned,E.  coli  SURE2 supercompetent cells (Stratagene) orE.  coli  HB101 competent cells (Takara) were used as the host.
Hosts for gene transfer includeS.  cerevisiaeYPH499, A451, and W303-1B were used.
S.  cerevisiaeWhen cloning a gene fromS.  cerevisiae  The cDNA library “Quick-Clone cDNA” (Clontec) derived from DBY746 was used. In addition, according to the protocol attached to the yeast genomic DNA preparation kit “Gentori-kun” (Takara),S.  cerevisiae  Genomic DNA was prepared from YPH499.
E.  coliFor preparation of plasmid DNA from the above, Wizard PureFection Plasmid DNA Purification System (Promega) was used.
PCR
Gene cloning by PCR was performed under the following conditions unless otherwise specified. 5 μL of 10 × ExTaq buffer (Takara), 4 μL of 2.5 mM dNTP mixture, 1 μL of 5 U / μL ExTaq (Takara), 10 pmol of primer 1 (FW primer, the same below), 10 pmol of primer 2 (RV primer, same below) , And a 50 μL solution containing 0.5 ng of cDNA or genomic DNA was prepared, and PCR was performed as follows.
94 ° C-45 seconds, 55 ° C-1 min, 72 ° C-2 min; 30 cycles.
Insertion of CYC1 transcription terminator into pRS vector
The CYC1t fragment, which is a CYC1 transcription terminator, was prepared by PCR. PCR primer having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 13 (XhoI-Tcyc1FW), PCR primer having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 14 (KpnI-Tcyc1RV), PCR primer having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 15 (ApaI-Tcyc1RV) Was used by the combination of the XhoI-Tcyc1FW and KpnI-Tcyc1RV and the combination of the XhoI-Tcyc1FW and ApaI-Tcyc1RV, and pYES2 was used as a template. As a reaction solution, 0.1 μg pYES2, 50 pmol primer DNA, 1 × pfu buffer with MgSO4A 50 μL solution containing (Promega), 10 nmol dNTP, 1.5 U Pfu DNA polymerase (Promega), and 1 μL perfect match polymerase enhancer (Stratagene) was prepared, and PCR was performed as follows.
95 ° C-2 minutes
95 ° C-45 seconds, 60 ° C-30 seconds, 72 ° C-1 minutes; 30 cycles
72 ° C-5 minutes, 4 ° C stock
The two amplified DNAs were cleaved using restriction enzymes XhoI and KpnI or XhoI and ApaI, respectively, and a 260 bp DNA fragment was purified by agarose gel electrophoresis. These DNA fragments are called CYC1t-XK and CYC1tXA.
CYC1t-XK was inserted into the XhoI-KpnI cleavage site of pRS405, and CYC1tXA was inserted into the XhoI-ApaI cleavage sites of pRS404 and pRS406. These are called pRS405Tcyc, pRS404Tcyc, and pRS406Tcyc, respectively.
Preparation of transcription promoter
S.  cerevisiaeA DNA fragment containing the TDH3 transcription promoter (TDH3p) and the TEF2 transcription promoter (TEF2p) was prepared by PCR using the genomic DNA as a template. As PCR primers, a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 16 (SacI-Ptdh3FW), a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 17 (SacII-Ptdh3RV), and a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 18 (SacI- Ptef2FW) and a primer (SacII-Ptef2RV) having the base sequence shown in SEQ ID NO: 19 were used. For the amplification of TDH3p, SacI-Ptdh3FW and SacII-Ptdh3RV were used as primers, and for the amplification of TEF2p, SacI-Ptef2FW and SacII-Ptef2RV were used as primers. As a moldS.  cerevisiaeGenomic DNA was used.
As a reaction solution, 0.46 μgS.  cerevisiaeA 100 μL solution containing genomic DNA, 100 pmol DNA, 1 × ExTaq buffer (Takara), 20 nmol dNTP, 0.5 U ExTaq DNA polymerase (Takara), 1 μL perfect match polymerase enhancer was prepared as follows.
95 ° C-2 minutes
95 ° C-45 seconds, 60 ° C-1 min, 72 ° C-2 min; 30 cycles
72 ° C-4 minutes, 4 ° C stock
The amplified DNA was cleaved with restriction enzymes SacI and SacII, and 680 bp and 400 bp DNA fragments were purified by agarose gel electrophoresis. These are called TDH3p and TEF2p.
Preparation of 2μ DNA replication initiation region
After cutting the YEp vector pYES2 with restriction enzymes SspI and NheI, a 1.5 kbp fragment containing 2 μDNA replication origin (2 μori) was purified by agarose gel electrophoresis and blunt-ended with Klenow enzyme. This DNA fragment is called 2 μOriSN.
Preparation of YEp type expression vector
pRS404Tcyc, pRS405Tcyc, pRS406Tcyc was inserted into NaeI cleavage site treated with BAP (bacterial alkaline phosphatase, Takara), and 2 μOriSN was inserted,E.  coli  After introduction into SURE2 and transformation, plasmid DNA was prepared. These were cleaved with restriction enzymes DraIII and EcoRI, HpaI, or PstI and PvuII, and then subjected to agarose gel electrophoresis to check the presence and orientation of 2 μori. In the prepared pRS404Tcyc, pRS405Tcyc, and pRS406Tcyc, plasmids in which 2 μori was inserted in the same direction as pYES2 were called pRS434Tcyc 2 μOri and pRS435Tcyc 2 μOri, pRS436Tcyc 2 μOri and pRS405Tc2 Call.
The DNA fragment of T34 was obtained by inserting the T34 gene from T34 with the transcription of the T34 gene into the Tac3p and TEF2p containing the transcription promoter from the T34 gene containing the transcription promoter T34 from the T34 gene. However, pRS435GAP was obtained from pRS435Tcyc 2 μOri, pRS436GAP was obtained from pRS436Tcyc 2 μOri, and pRS445GAP was obtained from RS445Tcyc 2 μOri. The YEp type expression vectors derived from the pRS vectors prepared here are collectively referred to as pRS expression vectors.
Subcloning of hydroxymethylglutaryl CoA reductase gene HMG1 and preparation of expression vector
In PCR method,S.  cerevisiaeUsing the cDNA ofS.  cerevisiae  An about 3.2 kbp fragment of the HMG1 gene was amplified. The PCR primer is a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 20 and a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 21. The PCR fragment was purified by agarose gel electrophoresis and then cloned into pT7Blue-T by T / A ligation. The prepared plasmid is called pT7HMG1.
The base sequence was determined by 373A DNA sequencer (Perkin Elmer) using pT7HMG1 as a template. PCR error was detected. The notation method of these PCR errors is, for example, “c203t”, in the base sequence registered in SGD (Saccharomyces Genome Database, http://genome-www.stanford.edu/Saccharomyces). It is shown that the 203rd base “c” is a base “t” due to an error when a is the first base. In other cases, the same notation is used. Among these PCR errors, for c203t, t1820c, and a2726g, substitution mutations of S68F, L607S, and H909R were introduced into the encoded amino acid residues, respectively. The notation of these substitution mutations is, for example, “S68F”. In the amino acid sequence based on the base sequence registered in the SGD, the 68th amino acid residue “S” is changed to “F” due to an error. Indicates that In other cases, the same notation is used. The other PCR error was silent mutation with no change in the encoded amino acid residue.
The amino acid substitution mutation due to the PCR error was corrected as follows by site-directed mutation (site-directed mutation). Site-specific mutagenesis was performed by the method described in Promegas and applications guide, third edition, 1996 Promega, ISBN 1-882274-57-1 published by Promega. pT7HMG1 was cleaved with restriction enzymes SmaI, ApaL1, and SalI, and a 3.2 kbp HMG1 fragment was prepared by agarose gel electrophoresis. These fragments were inserted into the SmaI-SalI cleavage site of pALTER-1 to prepare pALHMG1. After pALHMG1 was alkali-denatured, three types of HMG1 (190-216), HMG1 (1807 to 1833) and HMG1 (2713-2739) were used as mutative oligos, Amp Repair oligo (Promega), Knocko as a repair oligo. Annealing Knock Out oligo (Promega)E.  coli  Introduced into ES1301 (Promega). Then, the transformant holding the plasmid introduced with the site-specific mutation was accumulated and cultured in a medium containing 125 μg / mL ampicillin to prepare plasmid DNA. The nucleotide sequence of the above-mentioned mutagenic oligo HMG1 (190-216) is SEQ ID NO: 22, the nucleotide sequence of HMG1 (1807-1833) is SEQ ID NO: 23, and the nucleotide sequence of HMG1 (2713-2939) is SEQ ID NO: 24. Each is shown.
When the nucleotide sequence of the plasmid DNA thus obtained was determined by 373A DNA sequencer, the three errors c203t, t1820c, and a2726g were corrected to the sequences registered in SGD. This plasmid whose sequence in HMG1 is corrected is called pALHMG106.
After pALHMG106 was cleaved with restriction enzymes SmaI and SalI, a 3.2 kbp HMG1 gene fragment was purified by agarose gel electrophoresis. This was inserted into the SmaI-SalI cleavage site of pRS434GAP and pRS434TE. The physical map of the subcloned plasmid was checked by mapping each restriction enzyme of XhoI, SpeI, NaeI and SphI and confirming the base sequence of the border region of the inserted 3.2 kbp HMG1 gene fragment. Then, plasmids that could be produced as planned were selected. The selected plasmids are called pRS434GAP-HMG1 and pRS434TEF-HMG1, respectively.
Construction of pYHMG044 expression vector
An expression vector for a gene in which a part of the HMG1 coding region was deleted was prepared by the following method. A BamHI-SalI fragment containing HMG1 was prepared from pT7HMG1 and inserted into the BamHI-XhoI cleavage site of pYES2 to prepare an expression vector pYES-HMG1. Using a PCR primer (primer HMG1 (1191-1165)) having the base sequence shown in SEQ ID NO: 25 and a PCR primer (primer HMG1 (1267-1293)) having the base sequence shown in SEQ ID NO: 26, pYES-HMG1 A PCR method using a template was performed. The PCR amplification product is made blunt with Klenow enzyme, then recirculated by self-ligation,E.coli  After introduction into JM109 and transformation, plasmid DNA was prepared. It was confirmed by 373A DNA sequencer that the reading frames of the upstream and downstream amino acids of HMG1 in the obtained plasmid DNA were not shifted and that amino acid substitution due to PCR error did not occur in the vicinity of the binding site. The prepared plasmid is called pYHMG044.
Cloning of isopentenyl diphosphate Δ-isomerase gene IDI1 and preparation of expression vector
By PCR methodS.cerevisiae  Using a cDNA library as a template,S.cerevisiaeAn about 0.9 kbp fragment of the IDI1 gene was amplified. The PCR primer is a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 27 and a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 28. The PCR fragment was purified by agarose gel electrophoresis and then cloned into pT7Blue-T by T / A ligation. IDI1 was inserted in the opposite direction to lacZ in pT7Blue-T. When the nucleotide sequence of the cloned fragment was determined and compared with the sequence of SGD, there was no PCR error. The prepared plasmid DNA is called pT7IDI1.
A 0.9 kbp fragment excised by BamHI-SalI from pT7IDI1 was prepared and inserted into the BamHI-SalI cleavage site of pRS435GAP. A plasmid obtained by subcloning IDI1 and selected as a result of NcoI and BamHI recognition site mapping was selected. The selected plasmid is called pRS435GAP-IDI1.
Cloning of geranylgeranyl diphosphate synthase gene BTS1 and preparation of expression vector
By PCR methodS.  cerevisiae  Using a cDNA library as a template,S.  cerevisiaeA BTS1 gene of about 1.0 kbp fragment was amplified. The PCR primer is a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 29 and a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 30. The PCR fragment was purified by agarose gel electrophoresis and then cloned into pT7Blue-T by T / A ligation. When the nucleotide sequence of the cloned fragment was determined and compared with the sequence of SGD, there was no PCR error. The prepared plasmid DNA is called pT7BTS1.
A 1.0 kbp fragment cut by BamHI-SalI was prepared from pT7BTS1 and inserted into the BamHI-SalI cleavage site of pYES2. The prepared plasmid is called pYESGGPS.
Next, pYESGGPS was cleaved with restriction enzymes BamHI and MluI, and a 1.0 kbp fragment was purified by agarose gel electrophoresis. This was inserted into the BamHI-MluI cleavage site of pRS435GAP and pRS445GAP. These plasmids are called pRS435GAP-BTS1 and pRS445GAP-BTS1.
Cloning of gene DPP1 and preparation of expression vector
By PCR methodS.  cerevisiaeUsing genomic DNA as a template,S.  cerevisiaeThe gene DPP1 of about 0.9 kbp fragment was amplified. The PCR primers are a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 31 and a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 32. The PCR fragment was purified by agarose gel electrophoresis and then cloned into pCR2.1-TOPO by T / A ligation. When the nucleotide sequence of the cloned fragment was determined and compared with the sequence of SGD, there was no PCR error. The prepared plasmid DNA is called pCR-DPP1.
A 0.9 kbp fragment excised by SacII-XhoI from pCR-DPP1 was prepared and inserted into the SacII-XhoI cleavage sites of pRS434GAP and pRS436GAP. The prepared plasmids are called pRS434GAP-DPP1 and pRS436GAP-DPP1.
Cloning of gene LPP1 and construction of pRS expression vector
By PCR methodS.  cerevisiaeUsing genomic DNA as a template,S.  cerevisiaeThe gene LPP1 of about 0.9 kbp fragment was amplified. The PCR primers are a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 33 and a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 34. The PCR fragment was purified by agarose gel electrophoresis and then cloned into pCR2.1-TOPO by T / A ligation. When the nucleotide sequence of the cloned fragment was determined and compared with the sequence of SGD, there was no PCR error. The prepared plasmid DNA is called pCR-LPP1.
A 0.9 kbp fragment excised from pCR-LPP1 by SacII-XhoI was prepared and inserted into the SacII-XhoI cleavage sites of pRS434GAP and pRS436GAP. The prepared plasmids are called pRS434GAP-LPP1 and pRS436GAP-LPP1.
Cloning of gene Dri42 and preparation of expression vector
By PCR method, rat (R.  norvegicus) Gene Dri42 about 0.9 kbp fragment was amplified. The PCR primer is a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 35 and a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 36. As a template DNA, a rat liver cDNA library was prepared from PolyA + RNA (CLONTECH) derived from rat liver using Marathon cDNA Amplification Kit (CLONTECH). The PCR fragment was purified by agarose gel electrophoresis and then cloned into pCR2.1-TOPO by T / A ligation. When the nucleotide sequence of the cloned fragment was determined and compared with the GenBank sequence, there was no PCR error. The prepared plasmid DNA is called pCR-Di42.
A 0.9 kbp fragment excised by BamHI-SalI from pCR-Dri42 was prepared and inserted into the BamHI-SalI cleavage site of pRS434GAP and pRS436GAP. The prepared plasmids are called pRS434GAP-Dri42 and pRS436GAP-Dri42.
Cloning of gene PAP2 and preparation of expression vector
In PCR method,R.  norvegicusAn about 0.9 kbp fragment of the gene PAP2 was amplified. The PCR primer is a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 37 and a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 38. As a template DNA, a rat liver cDNA library was prepared from the above-mentioned PolyA + RNA (CLONTECH) using a Marathon cDNA Amplification Kit (CLONTECH) and used. The PCR fragment was purified by agarose gel electrophoresis and then cloned into pCR2.1-TOPO by T / A ligation. When the nucleotide sequence of the cloned fragment was determined and compared with the sequence of GenBank, there was no PCR error. The prepared plasmid DNA is called pCR-PAP2.
A 0.9 kbp fragment excised from pCR-PAP2 by BamHI-EcoRI was prepared and inserted into the BamHI-EcoRI cleavage site of pRS434GAP and pRS436GAP. The prepared plasmids are called pRS434GAP-PAP2 and pRS436GAP-PAP2.
Cloning of gene AtPAP1 and preparation of expression vector
By PCR methodA.  thalianaAn about 0.9 kbp fragment of the gene AtPAP1 was amplified. The PCR primer is a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 39 and a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 40. As template DNA,A.  thaliana  40 μL of cDNA Uni-ZAP XR Library (STRATAGENE) was heat-treated at 100 ° C. for 10 minutes, phenol extracted, chloroform extracted and ethanol precipitated, and dissolved in 10 μL of TE buffer. The obtained PCR fragment was purified by agarose gel electrophoresis and then cloned into pCR2.1-TOPO by T / A ligation. The prepared plasmid DNA is called pCR-AtPAP1. When the nucleotide sequence of cloned AtPAP1 was determined, it was as shown in SEQ ID NO: 1.
A 0.9 kbp fragment excised by BamHI-XhoI from pCR-AtPAP1 was prepared and inserted into the BamHI-XhoI cleavage site of pRS434GAP and pRS436GAP. The prepared plasmids are called pRS434GAP-AtPAP1 and pRS436GAP-AtPAP1.
Cloning of gene AtPAP2 and construction of expression vector
By PCR methodA.  thalianaAn about 0.9 kbp fragment of the gene AtPAP2 was amplified. The PCR primer is a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 41 and a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 42. As template DNA,A.  thaliana  40 μL of cDNA Uni-ZAP XR Library was heat-treated at 100 ° C. for 10 minutes, phenol extracted, chloroform extracted and ethanol precipitated, and dissolved in 10 μL of TE buffer. The obtained PCR fragment was purified by agarose gel electrophoresis and then cloned into pCR2.1-TOPO by T / A ligation. The prepared plasmid DNA is called pCR-AtPAP2. When the base sequence of the cloned AtPAP2 was determined, it was as shown in SEQ ID NO: 2.
A 0.9 kbp fragment excised by BamHI-XhoI from pCR-AtPAP2 was prepared and inserted into the BamHI-XhoI cleavage sites of pRS434GAP and pRS436GAP. The prepared plasmids are called pRS434GAP-AtPAP2 and pRS436GAP-AtPAP2.
Production of recombinant yeast
Using Frozen EZ yeast transformation kit (Zymo Research)S.  cereviaeThe transformation was performed. For transformation, 1 μg of plasmid DNA was used. The transformed cells were transformed into an SD selective plate medium [1.7 g / l Yeast Nitrogen Base without amino acid (Difco), 20 g / l glucose (Wako), 0.77 g / l Complete Supplement Mixture (Bio 101) 20 / L Agar (Wako) from which amino acids and / or nucleotides corresponding to the selection marker gene are removed] and the grown colonies are further streaked into another SD selective plate medium to purify the recombinant. This was used for the subsequent experiments.
Recombinant yeast culture
TransformedS.  cereviaeIs selected from SD selection medium [1.7 g / l Yeast Nitrogen Base with amino acid (Difco), 20 g / l glucose, 0.77 g / l Complete Supplement Mixture (Bio 101) according to the marker gene] Pre-cultured at 30 ° C. for 2 days without amino acids and / or nucleotides, pH 7]. Then, 25 μL of the preculture solution was added to 2.5 mL of YM medium (0.3% Yeast extract, 0.3% malt extract, 0.5% peptone, 1.0% glucose, pH 7) or SG selection medium (SD selection) Medium in which the glucose component of the medium is replaced with galactose), and 130 r. p. m. Were cultured by rotary shaking culture. However, before adding the preculture solution to the SG selective medium, the cells were washed with physiological saline so that no glucose component was introduced. When YPH499 was used as a host, adenine hemisulfate was added to the medium so as to be 40 μg / mL.
Extraction of prenyl alcohol from culture broth
Remove 50 μL from the recombinant yeast culture solution and use it as a 30-fold dilution.600Was measured. To the remaining culture solution, 2.5 mL of methanol was added and mixed. Thereafter, about 5 mL of pentane was further added, and the mixture was vigorously stirred with a vortex mixer for 15 seconds and allowed to stand. Then, the pentane layer was placed in a new glass test tube, and pentane was vaporized in a draft to concentrate the solute component. Then, 10 μL of 1.0 mL / L undecanol was added as an internal standard substance to prepare a sample for GC / MS.
GC / MS analysis
The pentane extracted fraction was separated, identified and quantified using HP6890 / 5973 GC / MS system (Hewlett-Packard, Wilmington, DE). The column used is HP-5MS (0.25 mm × 30 m, film thickness 0.25 μm), and the analysis conditions are as follows.
Temperature conditions: inlet temperature 250 ° C, detector temperature 260 ° C
MS zone temperature: MS Quad 150 ° C, MS source 230 ° C, mass scan range 35-200.
Injection conditions: automatic injection mode, sample volume 2 μL, split ratio 1/20, carrier gas; helium 1.0 mL / min, solvent delay 2 minutes.
Temperature rise setting: 115 ° C 90 seconds-raised to 250 ° C (70 ° C / minute)-250 ° C 2 minutes-raised to 300 ° C (70 ° C / minute)-300 ° C 7 minutes. Post time 0.
Standard substance: internal standard; 0.01 μL 1-undecanol. Reference materials; (E) -nerolidol (Eisai), (all-E) -farnesol (Sigma), (all-E) -geranygeraniol (Eisai), squalane (Tokyo Kasei Kogyo).
Expression of phosphatase activity
pRS436GAP-DPP1, pRS436GAP-LPP1, pRS436GAP-Di42, pRS436GAP-PAP2, pRS436GAP-AtPAP1 and pRS436GAP-AtPAP2 vectors, respectivelyS.  cerevisiae  It was introduced into A451 and transformed. The resulting recombinants are each OD with 5 mL of SD selective medium.600Was cultured until about 1 and the cells were collected by centrifugation. The cells were washed twice with physiological saline, and 300 μL of extraction buffer (50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 10 mM β-mercaptoethanol, 2 mM EDTA, 1 mM PMSF, 10 μg / L aprotinin, 10 μg / L leupeptin, 1 μg / L) suspended in pepstatin). Then, an equal amount of glass beads (φ = 0.45-0.5 mm) was added, and the cells were crushed by vigorous stirring (4 ° C.) for 15 minutes with a vortex mixer. Further, 300 μL of extraction buffer was added, and unbroken cells were removed by centrifugation (1,000 g, 5 minutes). The supernatant was used as a crude enzyme fraction for enzyme activity measurement.
The measurement of GGPP phosphatase activity (GGPPase activity) was performed using 5 μM GGPP (2.1 kBq [3A suitable amount of the crude enzyme fraction was added to a reaction buffer (final concentration 0.1 M citrate (pH 6.0), 5 mM EDTA) containing H] GGPP, and the reaction was performed at 37 ° C. for 30 minutes (total) 100 μL). After the reaction, 100 μL of an alcohol KOH solution (90% ethanol: 40% KOH (1: 1)) was added to stop the reaction. And after adding 500 microliters of n-hexane, it stirred vigorously with the vortex mixer for 1 minute, and produced | generated [3H] GGOH was extracted into the hexane layer. 300 μL of this hexane layer was collected and the radioactivity was measured with a liquid scintillation counter. A calibration curve was prepared using 0 to 500 mU / mL alkaline phosphatase (calf intestine, Boehringer), and the radioactivity determined above was converted into an enzyme activity value (Unit). The protein concentration in the crude enzyme fraction was measured using BSA as a standard protein with Bio-Rad Protein Assay (Bio-Rad), and the GGPPase specific activity (U / mg protein) in the crude enzyme solution was determined. Table 1 shows the relative activities when the GGPPase specific activity of the wild strain is 1. The phosphatase gene-introduced strain increased 2.4-34.8 times the specific activity of GGPPase compared to the wild-type strain, so that it was confirmed that GGPPase activity was expressed by introducing the phosphatase gene.
[Table 1]
Figure 0004002833
Substrate specificity of phosphatase
The transformant obtained in the section “Expression of phosphatase activity” is ODed with 500 mL of SD selective medium.600Was cultured until about 1 and the cells were collected by centrifugation. From the obtained bacterial cell pellet, Wu W.W. I. The purified phosphatase was partially purified with reference to their method ((1998) J. Biol. Chem. 271 (4), 1868-1876). Using partially purified enzyme, the substrate specificity of phosphatase was examined by the following method.
5 μM GGPP (2.1 kBq [3H] containing GGPP) and a reaction buffer containing a partially purified enzyme [final concentration 0.1 M citrate (pH 6.0), 5 mM EDTA], 100 μM ATP, 100 μM glucose 6-phosphate (G6P) as additional substrates other than GGPP ), 100 μM sodium pyrophosphate (NaPP), 100 μM β-glycerophosphate (β-GP), 100 μM p-nitrophenyl phosphate (pNPP), 100 μM MVP, 100 μM MVPP, 100 μM IPP, 100 μM DMAPP, 100 μM GPP, 5 μM FPP or One of 5 μM GGPP was added and the reaction was performed at 37 ° C. for 30 minutes. Then, 100 μL alcohol KOH solution was added to stop the reaction, 500 μL of hexane was added, and then vigorously stirred for 1 minute in a vortex mixer.3H] GGOH was extracted. 300 μL of this hexane layer was collected and the radioactivity was measured with a liquid scintillation counter to determine the GGPPase specific activity. [3H] The relative activities when no additional substrate other than GGPP was added (+ none) and the GGPPase specific activity was taken as 100% are summarized in Table 2.
[Table 2]
Figure 0004002833
From the results shown in Table 2, even if a phosphate compound (ATP, G6P, NaPP, β-GP or pNPP) not related to the prenyl diphosphate biosynthetic pathway was added as an additional substrate in an amount 20 times that of GGPP, an additional substrate was added. The phosphatase activity with respect to GGPP retained 90% or more as compared with the case where it did not exist. That is, it was confirmed that the phosphatase activity for phosphate compounds not related to the prenyl diphosphate biosynthetic pathway of phosphatase used in the experiment was lower than the enzyme activity for GGPP. Next, compared with the case where prenyl phosphate precursor (MVP, MVPP), carbon number 5 IPP or DMAPP, or carbon number 10 GPP was added as an additional substrate even when 20 times the amount of GGPP was added, no additional substrate was added. Thus, the phosphatase activity against GGPP was maintained at 90% or more. That is, it was confirmed that the phosphatase activity for the prenyl phosphate precursor of phosphatase and the prenyl phosphate compound having 10 or less carbon atoms used in the experiment was lower than the phosphatase activity for GGPP. On the other hand, when cold FPP having 15 carbon atoms is added as an additional substrate in an equimolar amount (5 μM) with GGPP, [3The apparent phosphatase activity against H] GGPP was reduced by about 40-60%. This was similar to the apparent decrease in phosphatase activity when cold GGPP was added as an additional substrate in an equimolar amount (5 μM) with GGPP. That is, it was confirmed that the phosphatase activity for FPP having 15 carbon atoms and the enzyme activity for GGPP having 20 carbon atoms were equivalent to those of the phosphatase used in the experiment. From the above, it was revealed that the phosphatase used in the experiment showed the following activity. That is, in an enzyme activity measurement system using prenyl phosphate (A) having 15 or more carbon atoms as a substrate, an excessive amount (20 times in molar ratio) of a phosphate compound not related to the prenyl diphosphate biosynthesis pathway or 10 or less carbon atoms Even when the prenyl phosphate or prenyl phosphate precursor (B) is coexisted, the enzyme activity for (A) is 90% or more as compared with the case where (B) is not coexisted.
Production of prenyl alcohol by yeast.
In order to mass-produce prenyl alcohol in vivo using the phosphatase gene according to the present invention, this gene may be assembled into an appropriate vector or DNA fragment, introduced into a host, and expressed in vivo.
In addition, several enzyme genes related to prenyl diphosphate biosynthetic pathway (including mevalonate pathway and non-mevalonate pathway) are used to improve prenyl phosphate supply ability) When the phosphatase gene is introduced with the prenyl phosphate supply capability improved, higher prenyl alcohol productivity can be expected. For example, hydroxymethylglutaryl CoA (HMG-CoA) reductase is known to be the rate-limiting enzyme in the mevalonate pathway (Dimster-Denk, D. et al (1994) Mol. Biol. Cell. 5,655-665.). Moreover, the expression of the isopentenyl diphosphate isomerase (IPP isomerase) gene was enhanced.E.  coliHas been reported to increase carotenoid production (Misawa et al., JP-A-8-242861). GGPP synthase gene (eg,S.  cereviae  BTS1) is an enzyme that synthesizes GGPP, which is a precursor of GGOH. By enhancing the expression of the GGPP synthase gene, enhancement of GGPP production capability can be expected. Therefore, higher prenyl alcohol productivity can be expected by combining the introduction or expression enhancement of these genes with the introduction or expression enhancement of the phosphatase gene according to the present invention.
Production of prenyl alcohol by W303-1B introduced with phosphatase gene
pRS435GAP-BTS1S.  cerevisiae  The expression vector pRS436GAP-DPP1, pRS436GAP-LPP1, pRS436GAP-Dri42, pRS436GAP-PAP2, pRS436GAP-AtPAP1 or the expression vector incorporating the phosphatase gene according to the present invention into the recombinant obtained by introducing into W303-1B or pRS436GAP-AtPAP2 was introduced. Table 3 shows the results of measuring the GGOH productivity of each recombinant and host.
[Table 3]
Figure 0004002833
No production of GGOH was detected in W303-1B, but 0.2 mg / L of GGOH was produced by introducing the GGPP synthase gene. This suggests that GGPP was produced by an increase in GGPP synthesizing fermentation activity, and this GGPP was converted to GGOH by the endogenous dephosphorylation activity in yeast. Furthermore, by introducing the phosphatase gene according to the present invention into this strain, the productivity of GGOH was improved by 5.7 to 17 times compared to the case where only the GGPP synthase gene was introduced. In other words, the introduction of the GGPP synthase gene shows some improvement in GGOH productivity, but it has been found that the introduction of the phosphatase gene according to the present invention is important in order to produce GGOH more efficiently and in large quantities.
Production of prenyl alcohol by YPH499 introduced with phosphatase gene
pRS434TEF-HMG1, pRS445GAP-BTS1, or pRS435GAP-IDI1,S.  cerevisiae  Introduced into YPH499. Separately, two types of plasmids, pRS434TEF-HMG1 and pRS445GAP-BTS1, were introduced into YPH499. Expression vectors pRS436GAP-DPP1, pRS436GAP-LPP1, pRS436GAP-Di42, pRS436GAP-PAP2, pRS436GAP-AtPAP1 or pRS436GAP-AtPAP2 into which the phosphatase gene of the present invention is further incorporated into the recombinant into which the above two plasmids are introduced. Each plasmid was introduced. Table 4 shows the measurement results of FOH and GGOH productivity of each recombinant and host.
[Table 4]
Figure 0004002833
GGOH was not detected with YPH499. Although GGOH was not detected when only the IPP-Δ isomerase gene was introduced, the amount of GGOH produced increased to some extent by introducing only the HMG-CoA reductase gene (GGOH 0.05 mg / L), and the GGPP synthase gene was introduced. Also increased the production amount of GGOH to some extent (GGOH 0.2 mg / L).
A synergistic effect of improving prenyl alcohol productivity was observed by introducing two kinds of genes, HMG-CoA reductase gene and GGPP synthase gene. However, compared with that case, GGOH productivity was improved 1.3 to 5.9 times by introducing the phosphatase gene of the present invention in addition to the above two genes.
Production of prenyl alcohol by A451 introduced with phosphatase gene
A strain in which the AUR1 gene of A451 is substituted for the AUR1-C gene is referred to as AURGG101 (AUR1 :: AUR1-C). PYHMG044 was introduced into AURGG101 (referred to as 15-2), and pRS435GAP-BTS1 was further introduced into 15-2 to obtain pRS435GAP-BTS1 / 15-2. pRS434GAP-DPP1, pRS434GAP-LPP1, pRS434GAP-Dri42, pRS434GAP-PAP2, and pRS436GAP-AtPAP1 or pRS434GAP-AtPAP2 were introduced into pRS435GAP-BTS1 / 15-2. The results of measuring prenyl alcohol productivity of each recombinant and host are shown in Table 5.
[Table 5]
Figure 0004002833
In A451, production of prenyl alcohol was not detected. When two kinds of genes, HMG-CoA reductase gene and GGPP synthase gene, were introduced, FOH and GGOH were produced to some extent (FOH 1.4 mg / L, GGOH 0.4 mg / L). Furthermore, when the phosphatase gene according to the present invention is introduced into this strain, productivity is improved 2.6 to 20 times with FOH and 8.8 to 31 times with GGOH, compared to the case where the above two genes are introduced. did.
This result indicates that when the HMG-CoA reductase gene or the GGPP synthase gene is introduced, the introduction of the phosphatase gene is crucial for the increase in production of FOH and GGOH.
Linkage between GGPP synthase gene BTS1 and prenyl phosphate-specific phosphatase gene DPP1
The prenyl phosphate-specific phosphatase gene DPP1 and the GGPP synthase gene BTS1 by the PCR method with reference to the method of Nikawa et al. (Nikawa, J. and Kawabata, M. (1998) Nucleic Acids Res. 26.860-861.). Of these genes (hereinafter referred to as “DPGG”).
The conditions for 1st PCR are shown below. 1XKOD buffer (TOYOBO), 0.2 mM dNTPs, 1 mM MgCl2, 2U KOD DNA polymerase (TOYOBO), 20 pmol primer 1, 20 pmol primer 2, 60 ng YPH499 Genomic DNA-containing reaction solution was prepared, and 1st PCR was performed as follows.
98 ° C-15 seconds, 44 ° C-2 seconds, 74 ° C-30 seconds; 25 cycles
The PCR product when using S-DPP1-1 having the base sequence shown in SEQ ID NO: 43 as primer 1 and DPP-2 having the base sequence shown in SEQ ID NO: 44 as primer 2 was designated as # 1. The PCR product when using BTS-3 having the base sequence shown in SEQ ID NO: 45 as primer 1 and X-BTS-4 having the base sequence shown in SEQ ID NO: 46 as primer 2 was designated as # 2. The obtained PCR product was purified by agarose gel electrophoresis. Next, annealing and extension reaction was performed under the following conditions. 1X KOD buffer, 0.2 mM dNTPs, 1 mM MgCl2, 0.25 U KOD DNA polymerase, 0.5 μL PCR product # 1, 0.5 μL PCR product # 2 containing 10 μL reaction solution was prepared and performed as follows.
98 ° C-15 seconds, 54 ° C-2 seconds, 74 ° C-30 seconds; 5 cycles
A part of the obtained PCR product was subjected to agarose gel electrophoresis, and it was confirmed that a ligated gene (about 1.9 kb) of PCR products # 1 and # 2 was synthesized.
Subsequently, 2nd PCR was performed under the following conditions. 1XKOD buffer (TOYOBO), 0.2 mM dNTPs, 1 mM MgCl2, 0.5 U KOD DNA polymerase (TOYOBO), 20 pmol S-DPP-1, 20 ol X-BTS-4, 2 μL Annealing and extension reaction solution is prepared, and 2nd PCR reaction is performed as follows. It was.
98 ° C-15 seconds, 58 ° C-2 seconds, 74 ° C-30 seconds; 25 cycles
The obtained PCR product was purified by agarose gel electrophoresis (this is called SX-DPGG). SX-DPGG was digested with restriction enzymes SacII and XhoI and then inserted into the SacII-XhoI cleavage site of pRS434GAP to obtain pRS434GAP-DPGG. DNA sequencing was performed between the structural gene portion of pRS434GAP-DPGG and the vicinity of the restriction enzyme site, and it was confirmed that the nucleotide sequence was as designed. By the above method, an expression vector for the phosphatase-linked gene DPGG in which a linker sequence (5 'ggtgggtgttt 3') was introduced into the binding region between DPP1 and BTS1 was prepared.
Linkage of farnesyl diphosphate (FPP) synthase gene ERG20 and prenyl phosphate-specific phosphatase gene DPP1
In the same manner as in the case of linking BTS1 and DPP1, a gene (referred to as DPF) in which FPP synthase gene ERG20 (Gen Bank accession No. NC001142, 105006.1.106060) and prenyl phosphate-specific phosphatase gene DPP1 are linked is prepared. did.
1st PCR was performed using S-DPP13A having the base sequence shown in SEQ ID NO: 47 as primer 1 and DPP-2 as primer 2, and PCR product # 3 was obtained. Further, 1st PCR was carried out using DPF3 having the base sequence shown in SEQ ID NO: 48 as primer 1 and X-FPS4 having the base sequence shown in SEQ ID NO: 49 as primer 2, to obtain PCR product # 4. These PCR products were purified by agarose gel electrophoresis.
Annealing and extension reaction was performed using PCR products # 3 and # 4. A part of the obtained PCR product was subjected to agarose gel electrophoresis, and the ligated gene of PCR products # 3 and # 4 (about 1.9 kb) was obtained. It was confirmed that it was synthesized. 2nd PCR was performed using Annealing and extension reaction solution, S-DPP13A and X-FPS4, and the obtained PCR product was purified by agarose gel electrophoresis (this is referred to as SX-DPF). SX-DPF was digested with restriction enzymes SacII and XhoI and then inserted into the SacII-XhoI cleavage sites of pRS434GAP and pRS435GAP to obtain pRS434GAP-DPF and pRS435GAP-DPF, respectively. DNA sequencing was performed between the structural gene portion of pRS434GAP-DPF and pRS435GAP-DPF and the vicinity of the restriction enzyme site, and it was confirmed that the nucleotide sequence was as designed. By the above method, an expression vector for the phosphatase-linked gene DPF in which a linker sequence (5 ′ ggtgggtggttct 3 ′) was introduced into the binding region between DPP1 and ERG20 was prepared.
Expression of GGPPase activity of YPH499 introduced with phosphatase linking genes DPF and DPGG
When DPF is expressed, a fusion enzyme of phosphatase encoded by DPP1 and farnesyl diphosphate synthase encoded by ERG20 is expressed. When DPGG is expressed, phosphatase encoded by DPP1 and geranylgeranyl diphosphate encoded by BTS1 are expressed. It is thought that a fusion enzyme with a synthetic enzyme is expressed. Therefore, it was investigated whether or not GGPPase activity was expressed even when the linked genes DPF and DPGG were expressed.
PRS434GAP-DPP1, pRS434GAP-DPF and pRS434GAP-DPGG, respectivelyS.  cerevisiae  Transformation into YPH499 was carried out, and the GGPPase specific activity of the obtained recombinant was measured in the same manner as described in the above section “Expression of phosphatase activity”. The results are shown in Table 6.
[Table 6]
Figure 0004002833
The GGPPase specific activity of the strain expressing DPP1 alone was about 10 times that of the wild strain. On the other hand, the GGPPase specific activity of the strain expressing DPF and DPGG was about 4 times that of the wild strain. That is, in the strain expressing DPF and DPGG, although the expression level of GGPPase activity was small compared to the case where DPP1 was expressed alone, the GGPPase specific activity was significantly increased compared to the wild strain. From this result, it was revealed that GGPPase activity was expressed even when the linked genes DPF and DPGG were expressed.
Prenyl alcohol production by A451 introduced with phosphatase linking genes DPF and DPGG
PRS434GAP-HMG1, which is an expression vector for the HMG-CoA reductase gene HMG1, was introduced into A451 (this is referred to as AH1), and pRS435GAP-DPF was further introduced into AH1. The recombinants thus obtained, A451 and AH1 were cultured in YM medium, and FOH productivity was measured. The results are shown in Table 7.
[Table 7]
Figure 0004002833
In A451, production of FOH was not detected. AH1 expressing HMG1 produced FOH to some extent (FOH 0.3 mg / L). When the phosphatase-linked gene DPF was introduced into AH1, the productivity of FOH was improved 11.3 times compared to AH1 (FOH 3.4 mg / L). From this result, introduction of a linked gene that links the phosphatase gene and the gene of an enzyme involved in the prenyl diphosphate biosynthetic pathway (especially the prenyl diphosphate synthase gene) is effective in improving the productivity of prenyl alcohol. I found out.
Prenyl alcohol production by AURGG101 introduced with phosphatase linking genes DPF and DPGG
PRS434GAP-DPF and pRS434GAP-DPGG were introduced into the aforementioned 15-2, respectively. Separately, two types of plasmids, pRS435GAP-BTS1 and pRS434GAP-DPP1, were introduced into 15-2. Table 8 shows the results obtained by culturing each recombinant and host in an SG selective medium and measuring the prenyl alcohol productivity.
[Table 8]
Figure 0004002833
In A451, the production of prenyl alcohol was not detected, and the amount of prenyl alcohol produced by AURGG101 was very small. In 15-2 in which the HMG044 gene was introduced into AURGG101, FOH and GGOH were produced to some extent (FOH 8.5 mg / L, GGOH 2.2 mg / L). When the phosphatase-linked gene DPF was introduced into 15-2, productivity was improved by 7.8 times for FOH and 2.6 times for GGOH compared to 15-2 (FOH 66.7 mg / L, GGOH 5.7 mg / L). Next, when two types of genes, GGPP synthase gene BTS1 and prenyl phosphate-specific phosphatase gene DPP1, were incorporated into 15-2 and introduced into separate plasmids, the productivity of FOH and GGOH was higher than that of 15-2. Improved (FOH 28.8 mg / L, GGOH 13.7 mg / L). On the other hand, when the ligated gene DPGG was introduced into 15-2, productivity was improved 2.4 times for FOH and 5.5 times for GGOH, compared to the case where BTS1 and DPP1 were introduced on separate plasmids. (FOH 68.7 mg / L, GGOH 75.5 mg / L).
From this result, the introduction of a linked gene that links the phosphatase gene and the gene of the enzyme involved in the prenyl diphosphate biosynthetic pathway (especially the prenyl diphosphate synthase gene) greatly improves the productivity of prenyl alcohol. It turns out to be effective.
Jar culture
A strain (pRS434GAP-DPGG / 15-2) in which the linking gene DPGG was introduced into 15-2 was cultured in a 5 L jar fermenter (MSJ-U2W; Maruhishi Bioengineer), and its productivity was measured. It was decided to further confirm the effect of improving the productivity by introducing DPGG. The medium was prepared by mixing 50 g galactose (Nacalai), 100 g pactopeptone (DIFCO), 50 g yeast extract (DIFCO), 50 ml soybean oil (Nacalai), 5 ml Adecanol LG109, and tap water 51 (sterilized with jar fermenter ( 121 ° C., 20 minutes) and used for culture.
The jar culture conditions are as follows. Amount of inoculation 2%, temperature 33 ° C., aeration rate 1 VVM, stirring speed 300 rpm, galactose feed rate = 3.4 g / L, pH 7.0 (controlled with 4N NaOH). The results of quantifying prenyl alcohol production by collecting the culture solution over time are shown in FIG.
At 134 hours after culturing, the production amounts of FOH and GGOH reached the maximum, which were 0.38 g / L and 0.24 g / L, respectively.
Cloning of acid phosphatase gene PHO3 and alkaline phosphatase gene PHO8 and construction of expression vector
Cloning of a gene encoding a phosphatase having no substrate specificity (non-specific) in hydrolysis activity for a phosphate ester compound and preparation of an expression vector were carried out by the following methods. As non-specific phosphataseS.  cerevisiaeAcid phosphatase gene PHO3 (GenBank accession No. NC001134, complement (427657.42929060)) and alkaline phosphatase gene PHO8 (GenBank accession No. NC001136, complement (1418537..14020237)) were used.
By PCR methodS.  cerevisiae  Using YPH499 genomic DNA as a template,S.  cerevisiaeAn approximately 1.4 kbp fragment of the gene PHO3 was amplified. The PCR primers are a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 50 and a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 51. The PCR fragment was purified by agarose gel electrophoresis and then cloned into pCR2.1-TOPO by T / A ligation. When the nucleotide sequence of the cloned fragment was determined and compared with the sequence of SGD, there was no PCR error. The prepared plasmid DNA is called pCR-PHO3. A 1.4 kbp fragment excised by SacII-XhoI from pCR-PHO3 was prepared and inserted into the SacII-XhoI cleavage site of pRS434GAP. The prepared plasmid is called pRS434GAP-PHO3.
By PCR methodS.  cerevisiae  Using YPH499 genomic DNA as a template,S.  cerevisiaeThe gene PHO8 fragment of about 1.7 kbp was amplified. The PCR primer is a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 52 and a primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 53. The PCR fragment was purified by agarose gel electrophoresis and then cloned into pCR2.1-TOPO by T / A ligation. When the nucleotide sequence of the cloned fragment was determined and compared with the sequence of SGD, there was no PCR error. The prepared plasmid DNA is called pCR-PHO8. A 1.7 kbp fragment excised from pCR-PHO8 by SacII-SmaI was prepared and inserted into the SacII-SmaI cleavage site of pRS434GAP. The prepared plasmid is called pRS434GAP-PHO8.
Measurement of non-specific phosphatase activity
Acid phosphatase activity was measured as follows with reference to the method of Ferminan et al. (E. Ferminan, et al. (1997) Microbiol. 143, 2615-2625). pRS434GAP-PHO3 was introduced into 15-2, the obtained recombinant and host were cultured in 5 mL of SD selective medium for 1 day, and the cells were collected by centrifugation. The cells were washed twice with physiological saline and suspended in 300 μL of extraction buffer (10 mM citrate (pH 4.3), 10 mM β-mercaptoethanol, 1 mM PMSF, 10 μg / L aprotinin, 10 μg / L leupeptin, 1 μg / L pepstatin). did. Then, an equal amount of glass beads (φ = 0.45-0.5 mm) was added, and the cells were crushed by vigorous stirring (4 ° C.) for 15 minutes with a vortex mixer. Further, 300 μL of extraction buffer was added and centrifuged (18,000 × g, 15 minutes, 4 ° C.), and the supernatant was collected to obtain a crude enzyme fraction. To 100 μL of the crude enzyme fraction appropriately diluted with 10 mM citrate (pH 4.3), 100 μL of p-nitrophenyl phosphate (pNPP) solution (10 mM pNPP, 200 mM citrate (pH 4.3)) was added, and 30 ° C. The reaction was carried out for 15 minutes. 50 μL of 1 M NaOH aqueous solution was added to stop the reaction, and the absorbance at 405 nm was measured. A calibration curve was prepared using 0-0.03 U / mL acid phosphatase (Roche Diagnostics), and the absorbance at 405 nm determined above was converted to an enzyme activity value (Unit). The protein concentration in the crude enzyme fraction was measured by Bio-Rad Protein Assay using BSA as a standard protein, and the acid phosphatase specific activity (U / mg protein) in the crude enzyme fraction was determined. Further, the GGPPase specific activity of the crude enzyme fraction obtained here is the same as the enzyme activity measurement method described in the above section “Expression of phosphatase activity” using 120 mM citrate (pH 4.3) as a reaction buffer. Measured by the method.
Alkaline phosphatase activity was measured as follows with reference to the method of Dhamij et al. (SS Dhamija, et al. (1987) Current Genetics, 11, 467-473). pRS434GAP-PHO8 was introduced into 15-2, the obtained recombinant and host were cultured in 5 mL of SD selective medium for 1 day, and the cells were collected by centrifugation. The cells were washed twice with physiological saline, and 300 μL of extraction buffer (100 mM Tris · HCl (pH 8.5), 1 mM MgCl210 mM β-mercaptoethanol, 1 mM PMSF, 10 μg / L aprotinin, 10 μg / L leupeptin, 1 μg / L pepstatin). Then, an equal amount of glass beads (φ = 0.45-0.5 mm) was added, and the cells were crushed by vigorous stirring (4 ° C.) for 15 minutes with a vortex mixer. Further, 300 μL of extraction buffer was added, and the soluble fraction (supernatant) was collected by centrifugation (18,000 × g, 15 minutes, 4 ° C.) to obtain a crude enzyme fraction. To 100 μL of a crude enzyme fraction appropriately diluted with 100 mM Tris · HCl (pH 8.5), 100 μL of p-nitrophenyl phosphate (pNPP) solution (10 mM pNPP, 100 mM Tris · HCl (pH 8.5)) was added. The reaction was carried out at 30 ° C for 15 minutes. 50 μL of 1 M NaOH aqueous solution was added to stop the reaction, and the absorbance at 405 nm was measured. A calibration curve was prepared using 0 to 0.3 U / mL alkaline phosphatase (calf intestine, Roche Diagnostics), and the absorbance at 405 nm determined above was converted to an enzyme activity value (Unit). The alkaline phosphatase specific activity (U / mg protein) was determined in the same manner as in the case of acid phosphatase. Further, the GGPPase specific activity of the crude enzyme fraction obtained here was 60 mM Tris.HCl (pH 8.5), 1 mM MgCl as a reaction buffer.2Was measured by the same method as the enzyme activity measurement method described in the above section “Expression of phosphatase activity”.
The non-specific phosphatase specific activity (acid phosphatase specific activity and alkaline phosphatase specific activity) measured by the above method is hereinafter referred to as pNPPase specific activity.
Expression of 15-2 phosphatase activity and prenyl alcohol production by introducing non-specific phosphatase gene
The pNPPase specific activity, GGPPase specific activity and prenyl alcohol productivity (cultured in SG selective medium) of 15-2 into which expression vectors incorporating the acid phosphatase gene PHO3 and the alkaline phosphatase gene PHO8 were respectively measured were measured. The results are shown in Table 9. Table 9 shows the relative values with the host as 1. In the section of GGPPase specific activity in the table, the column of + pNPP indicates the GGPPase specific activity when 100 μM pNPP is added as an additional substrate other than GGPP, as described in the above-mentioned “Substrate specificity of phosphatase” section. -PNPP column indicates values obtained by measuring GGPase specific activity without adding pNPP.
[Table 9]
Figure 0004002833
With the introduction of the acid phosphatase gene or alkaline phosphatase gene, the pNPPase specific activity increased 28-35 times compared to the host. The GGPPase specific activity increased 3-6 times compared to the host when no pNPP was added as an additional substrate. However, when pNPP is added as an additional substrate,3The apparent phosphatase activity against H] GGPP was zero. This indicates that the phosphatase expressed by the introduction of the acid phosphatase gene and the alkaline phosphatase gene is a phosphatase with low substrate specificity that reacts with both GGPP and pNPP. This result is in contrast to the case where a substrate-specific phosphatase gene is introduced into prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms (see Table 2). On the other hand, the productivity of prenyl alcohol was not improved even when an acid phosphatase gene or an alkaline phosphatase gene was introduced. From the above results, it was found that even when a non-specific phosphatase gene was introduced into a host to increase pNPPase activity or GGPPase activity, there was no effect on the improvement of prenyl alcohol productivity.
Example evaluation
The above examples are evaluated as follows.
That is, by introducing six types of genes encoding phosphatase having substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms into FOH and GGOH-producing yeast, respectively, when any of the six types of genes is introduced, GGPPase Specific activity increased. Furthermore, it was shown that the productivity of FOH and GGOH was actually improved several to several tens of times when any of the six genes was introduced.
The present inventors have found that the phosphatase motif shown in FIG. 1 is contained in the amino acid sequence of phosphatase that can improve the productivity of FOH and GGOH. It is speculated that this phosphatase motif is related to substrate specificity for prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms.
Furthermore, a gene obtained by linking a gene encoding a phosphatase having a substrate specificity to prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms and a gene encoding an enzyme involved in the prenyl diphosphate biosynthesis pathway is obtained by using FOH and GGOH-producing yeast. By introducing it into the product, the productivity of FOH and GGOH was further improved. It was also shown that when the ligated gene was introduced, the productivity of FOH and GGOH was improved several times as compared with the case where the ligated gene was introduced and incorporated on separate plasmids.
On the other hand, when a gene (PHO3, PHO8) encoding phosphatase having no substrate specificity (PHO3, PHO8) having no substrate specificity in the hydrolysis activity for the phosphate ester compound was introduced into FOH and GGOH-producing yeast, the specific activity of GPPase increased However, the productivity of FOH and GGOH was not improved. Non-specific phosphatase is thought to react with any phosphate compound in the microbial cell due to lack of substrate specificity. Therefore, it will also react with phosphate ester compounds other than prenyl phosphate in the cells (for example, ATP which is considered to be present in large amounts in the cells). And since the number of the non-specific phosphatases which can react with prenyl phosphate substantially and can produce prenyl alcohol will be very limited, it is estimated that the productivity of prenyl alcohol was not improved.
Moreover, as a result of examining the amino acid sequences of these non-specific phosphatases in detail, it was revealed that the phosphatase motif as shown in FIG. 1 was not included. This indicates that introduction or expression enhancement of a phosphatase gene having a substrate specificity for a prenyl phosphate having 15 or more carbon atoms and containing the phosphatase motif is crucial for improving the productivity of prenyl alcohol. .
Industrial application fields
As described above, the present invention enables efficient mass production of prenyl alcohol, particularly prenyl alcohol having a biologically active all-trans form and having 15 or more carbon atoms.
[Sequence Listing]
Figure 0004002833
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[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the conserved sequence of each polypeptide according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the quantitative results of prenyl alcohol production.

Claims (12)

下記の(3)〜(6)のいずれかに規定するホスファターゼ遺伝子を導入又は発現強化した宿主細胞を培養し、その培養物からプレニルアルコールを採取するプレニルアルコールの製造方法。
(3)配列番号7、8、10〜12のいずれかに記載の塩基配列を有する。
(4)配列番号7、8、10〜12のいずれかに記載の塩基配列又はこれと相補的な塩基配列に対してストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列を有し , かつ、リン酸エステル化合物に対する加水分解活性において、炭素数15以上のプレニルリン酸(A)に対し、(A)のみを基質とした酵素活性測定系において示された(A)に対する比活性を100とした場合、(A)及びモル比でその20倍量の炭素数10以下のプレニルリン酸を共存させた場合における(A)に対する比活性が80以上であると言う基質特異性を示すポリペプチドをコードする。
(5)配列番号1、2、4〜6のいずれかに示すアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードする。
(6)配列番号1、2、4〜6のいずれかに示すアミノ酸配列における5個以下のアミノ酸が置換、欠失又は付加されたアミノ酸配列を有し , かつ、リン酸エステル化合物に対する加水分解活性において、炭素数15以上のプレニルリン酸(A)に対し、(A)のみを基質とした酵素活性測定系において示された(A)に対する比活性を100とした場合、(A)及びモル比でその20倍量の炭素数10以下のプレニルリン酸を共存させた場合における(A)に対する比活性が80以上であると言う基質特異性を示すポリペプチドをコードする。
A method for producing prenyl alcohol, comprising culturing a host cell into which the phosphatase gene defined in any of (3) to (6) below is introduced or enhancing expression thereof, and collecting prenyl alcohol from the culture.
(3) It has the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 7, 8, and 10-12.
(4) a nucleotide sequence that hybridizes under stringent conditions to the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 7, 8, and 10-12 or a complementary nucleotide sequence thereof , and phosphoric acid In the hydrolysis activity with respect to the ester compound, when the specific activity with respect to (A) shown in the enzyme activity measurement system using only (A) as a substrate with respect to prenyl phosphate (A) having 15 or more carbon atoms is defined as ( It encodes a polypeptide exhibiting a substrate specificity that the specific activity relative to (A) is 80 or more in the presence of A) and a 20-fold amount of prenyl phosphate having a carbon number of 10 or less in molar ratio.
(5) encodes a polypeptide having the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1, 2, 4-6.
(6) 5 or less amino acids in the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NO 1,2,4~6 is substitution, deletion or addition in the amino acid sequence, and hydrolytic activity towards phosphoric acid ester compound When the specific activity with respect to (A) shown in the enzyme activity measurement system using only (A) as a substrate is defined as 100 for prenyl phosphate (A) having 15 or more carbon atoms, (A) and molar ratio It encodes a polypeptide exhibiting substrate specificity that the specific activity relative to (A) is 80 or more in the presence of 20 times the amount of prenyl phosphate having 10 or less carbon atoms.
下記の(3)〜(6)のいずれかに規定するホスファターゼ遺伝子とプレニル二燐酸生合成経路に関与する酵素の遺伝子とを導入又は発現強化した宿主細胞を培養し、その培養物からプレニルアルコールを採取するプレニルアルコールの製造方法。
(3)配列番号7、8、10〜12のいずれかに記載の塩基配列を有する。
(4)配列番号7、8、10〜12のいずれかに記載の塩基配列又はこれと相補的な塩基配列に対してストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列を有し , かつ、リン酸エステル化合物に対する加水分解活性において、炭素数15以上のプレニルリン酸(A)に対し、(A)のみを基質とした酵素活性測定系において示された(A)に対する比活性を100とした場合、(A)及びモル比でその20倍量の炭素数10以下のプレニルリン酸を共存させた場合における(A)に対する比活性が80以上であると言う基質特異性を示すポリペプチドをコードする。
(5)配列番号1、2、4〜6のいずれかに示すアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードする。
(6)配列番号1、2、4〜6のいずれかに示すアミノ酸配列における5個以下のアミノ酸が置換、欠失又は付加されたアミノ酸配列を有し , かつ、リン酸エステル化合物に対する加水分解活性において、炭素数15以上のプレニルリン酸(A)に対し、(A)のみを基質とした酵素活性測定系において示された(A)に対する比活性を100とした場合、(A)及びモル比でその20倍量の炭素数10以下のプレニルリン酸を共存させた場合における(A)に対する比活性が80以上であると言う基質特異性を示すポリペプチドをコードする。
A host cell into which the phosphatase gene defined in any of the following (3) to (6) and the gene of an enzyme involved in the prenyl diphosphate biosynthesis pathway are introduced or enhanced is cultured, and prenyl alcohol is obtained from the culture. A method for producing prenyl alcohol to be collected.
(3) It has the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 7, 8, and 10-12.
(4) a nucleotide sequence that hybridizes under stringent conditions to the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 7, 8, and 10-12 or a complementary nucleotide sequence thereof , and phosphoric acid In the hydrolysis activity with respect to the ester compound, when the specific activity with respect to (A) shown in the enzyme activity measurement system using only (A) as a substrate with respect to prenyl phosphate (A) having 15 or more carbon atoms is defined as ( It encodes a polypeptide exhibiting a substrate specificity that the specific activity relative to (A) is 80 or more in the presence of A) and a 20-fold amount of prenyl phosphate having a carbon number of 10 or less in molar ratio.
(5) encodes a polypeptide having the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1, 2, 4-6.
(6) 5 or less amino acids in the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NO 1,2,4~6 is substitution, deletion or addition in the amino acid sequence, and hydrolytic activity towards phosphoric acid ester compound When the specific activity with respect to (A) shown in the enzyme activity measurement system using only (A) as a substrate is defined as 100 for prenyl phosphate (A) having 15 or more carbon atoms, (A) and molar ratio It encodes a polypeptide exhibiting substrate specificity that the specific activity relative to (A) is 80 or more in the presence of 20 times the amount of prenyl phosphate having 10 or less carbon atoms.
前記ホスファターゼ遺伝子とプレニル二燐酸生合成経路に関与する酵素の遺伝子とが連結遺伝子として導入又は発現強化されている請求項2に記載のプレニルアルコールの製造方法。  The method for producing prenyl alcohol according to claim 2, wherein the phosphatase gene and the gene of an enzyme involved in the prenyl diphosphate biosynthesis pathway are introduced or enhanced in expression as a linked gene. 前記プレニル二燐酸生合成経路に関与する酵素の遺伝子が以下の(1)及び/又は(2)の遺伝子である請求項2に記載のプレニルアルコールの製造方法。
(1)ファルネシル二燐酸合成酵素遺伝子及びゲラニルゲラニル二燐酸合成酵素遺伝子から選ばれる少なくとも1の遺伝子。
(2)アセチルCoA合成酵素遺伝子、アセチルCoA−アセチルトランスフェラーゼ遺伝子、ヒドロキシメチルグルタリルCoA合成酵素遺伝子、ヒドロキシメチルグルタリルCoA還元酵素遺伝子、メバロン酸キナーゼ遺伝子、メバロン酸リン酸キナーゼ遺伝子、メバロン酸二リン酸デカルボキシラーゼ遺伝子、イソペンテニル二リン酸イソメラーゼ遺伝子、デオキシキシルロースリン酸リダクトイソメラーゼ遺伝子、デオキシキシルロースリン酸合成酵素遺伝子、MEPシチジリルトランスフェラーゼ遺伝子、CDP-MEキナーゼ遺伝子及びMECDP合成酵素遺伝子から選ばれる少なくとも1の遺伝子。
The method for producing prenyl alcohol according to claim 2, wherein the gene of the enzyme involved in the prenyl diphosphate biosynthesis pathway is the following gene (1) and / or (2).
(1) At least one gene selected from a farnesyl diphosphate synthase gene and a geranylgeranyl diphosphate synthase gene.
(2) Acetyl CoA synthase gene, acetyl CoA-acetyltransferase gene, hydroxymethylglutaryl CoA synthase gene, hydroxymethylglutaryl CoA reductase gene, mevalonate kinase gene, mevalonate phosphate kinase gene, mevalonate diphosphate From acid decarboxylase gene, isopentenyl diphosphate isomerase gene, deoxyxylulose phosphate reductoisomerase gene, deoxyxylulose phosphate synthase gene, MEP cytidylyltransferase gene, CDP-ME kinase gene and MECDP synthase gene At least one gene selected.
前記プレニル二燐酸生合成経路に関与する酵素の遺伝子が以下の(1)及び/又は(2)の遺伝子である請求項3に記載のプレニルアルコールの製造方法。
(1)ファルネシル二燐酸合成酵素遺伝子及びゲラニルゲラニル二燐酸合成酵素遺伝子から選ばれる少なくとも1の遺伝子。
(2)アセチルCoA合成酵素遺伝子、アセチルCoA−アセチルトランスフェラーゼ遺伝子、ヒドロキシメチルグルタリルCoA合成酵素遺伝子、ヒドロキシメチルグルタリルCoA還元酵素遺伝子、メバロン酸キナーゼ遺伝子、メバロン酸リン酸キナーゼ遺伝子、メバロン酸二リン酸デカルボキシラーゼ遺伝子、イソペンテニル二リン酸イソメラーゼ遺伝子、デオキシキシルロースリン酸リダクトイソメラーゼ遺伝子、デオキシキシルロースリン酸合成酵素遺伝子、MEPシチジリルトランスフェラーゼ遺伝子、CDP-MEキナーゼ遺伝子及びMECDP合成酵素遺伝子から選ばれる少なくとも1の遺伝子。
The method for producing prenyl alcohol according to claim 3, wherein the gene of the enzyme involved in the prenyl diphosphate biosynthesis pathway is the following gene (1) and / or (2).
(1) At least one gene selected from a farnesyl diphosphate synthase gene and a geranylgeranyl diphosphate synthase gene.
(2) Acetyl CoA synthase gene, acetyl CoA-acetyltransferase gene, hydroxymethylglutaryl CoA synthase gene, hydroxymethylglutaryl CoA reductase gene, mevalonate kinase gene, mevalonate phosphate kinase gene, mevalonate diphosphate From acid decarboxylase gene, isopentenyl diphosphate isomerase gene, deoxyxylulose phosphate reductoisomerase gene, deoxyxylulose phosphate synthase gene, MEP cytidylyltransferase gene, CDP-ME kinase gene and MECDP synthase gene At least one gene selected.
前記ホスファターゼ遺伝子が、リン酸エステル化合物に対する加水分解活性において、炭素数15以上のプレニルリン酸(A)に対し、(A)のみを基質とした酵素活性測定系において示された(A)に対する比活性を100とした場合、(A)及びモル比でその20倍量の炭素数10以下のプレニルリン酸を共存させた場合における(A)に対する比活性が80以上であると言う基質特異性を示す請求項1〜請求項5のいずれかに記載のプレニルアルコールの製造方法。Specific activity for (A) shown in the enzyme activity measurement system using only (A) as a substrate for prenyl phosphate (A) having 15 or more carbon atoms in the hydrolysis activity of the phosphatase gene for phosphate compounds If the set to 100, shows the substrate specificity say is (a) and specific activity of 80 or more with respect to (a) in the case of the 20-fold amount Purenirurin acid having 10 or less carbon atoms are allowed to coexist in a molar ratio Motomeko 1 production method of prenyl alcohol according to claim 5. 前記プレニルリン酸がファルネシルリン酸、ゲラニルゲラニルリン酸、ゲラニルファルネシルリン酸、ヘキサプレニルリン酸、ヘプタプレニルリン酸、オクタプレニルリン酸、ノナプレニルリン酸、デカプレニルリン酸、ウンデカプレニルリン酸又はドデカプレニルリン酸の1種又は2種以上である請求項6に記載のプレニルアルコールの製造方法。  The prenyl phosphate is farnesyl phosphate, geranylgeranyl phosphate, geranyl farnesyl phosphate, hexaprenyl phosphate, heptaprenyl phosphate, octaprenyl phosphate, nonaprenyl phosphate, decaprenyl phosphate, undecaprenyl phosphate or dodecaprenyl phosphate The method for producing prenyl alcohol according to claim 6, which is one kind or two or more kinds. 前記宿主細胞が、以下のいずれかの宿主細胞である請求項1〜請求項5のいずれかに記載のプレニルアルコールの製造方法。
(11)真菌(Eumycetes)、子嚢菌類(Ascomycetes)、単細胞真核生物のいずれか。
(12)酵母。
(13)サッカロミセス属(Saccharomycetes)の酵母。
(14)サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)YPH499 株、YPH500株、A451株、W303-1A株、W303-1B株又はこれらに由来する株。
The method for producing prenyl alcohol according to any one of claims 1 to 5, wherein the host cell is any of the following host cells.
(11) Any of fungi (Eumycetes), ascomycetes (Ascomycetes), and unicellular eukaryotes.
(12) Yeast.
(13) Yeast of the genus Saccharomycetes.
(14) Saccharomyces cerevisiae YPH499 strain, YPH500 strain, A451 strain, W303-1A strain, W303-1B strain or a strain derived therefrom.
前記プレニルアルコールが炭素数15以上のものである請求項1〜請求項5のいずれかに記載のプレニルアルコールの製造方法。  The said prenyl alcohol is a C15 or more thing, The manufacturing method of the prenyl alcohol in any one of Claims 1-5. 前記プレニルアルコールがファルネソール、ゲラニルゲラニオール、ゲラニルファルネソール、ヘキサプレニルアルコール、ヘプタプレニルアルコール、オクタプレニルアルコール、ノナプレニルアルコール、デカプレニルアルコール、ウンデカプレニルアルコール又はドデカプレニルアルコールの1種又は2種以上である請求項9に記載のプレニルアルコールの製造方法。The prenyl alcohol farnesol, geranylgeraniol, galley Nirufa Rene sole, hexamethylene prenyl alcohol, hepta prenyl alcohol, octaprenyl alcohol, nonaprenyl alcohol, decaprenyl alcohol, one or at which claims more undecaprenyl alcohol or dodecamethylene prenyl alcohol Item 10. A method for producing prenyl alcohol according to Item 9 . 前記プレニルアルコールが全トランス型である請求項1〜請求項5のいずれかに記載のプレニルアルコールの製造方法。  The method for producing prenyl alcohol according to any one of claims 1 to 5, wherein the prenyl alcohol is an all-trans type. 前記プレニルアルコールが全トランス型である請求項9に記載のプレニルアルコールの製造方法。The method for producing prenyl alcohol according to claim 9 , wherein the prenyl alcohol is an all-trans type.
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