JP5119466B2 - Yeast production method, yeast, and glycoprotein or β-glucan production method - Google Patents
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Description
本発明は、酵母の遺伝子破壊株などの遺伝子機能欠損株のDNAポリメラーゼにおける校正機能を制御して、望ましい変異を惹起することにより、高温感受性を回避又は増殖性などを回復した酵母の製造方法、及びそのような製造方法を用いて得られた酵母などに関する。より詳しく説明すると、本発明は、哺乳類型糖鎖を有する糖タンパク質産生能を有する出芽酵母、又は分裂酵母等の酵母の遺伝子機能欠損株を用い、そのDNAポリメラーゼのアミノ酸配列を改変し変異を惹起することにより、高温感受性を回避又は増殖性などを回復した酵母や外来遺伝子の発現能を有する酵母を得るための製造方法などに関する。 The present invention relates to a method for producing yeast in which high temperature sensitivity is avoided or growth is restored by controlling a proofreading function in a DNA polymerase of a gene function deficient strain such as a gene disrupted strain of yeast and inducing a desirable mutation, And a yeast obtained by using such a production method. More specifically, the present invention uses a budding yeast having a glycoprotein-producing ability having a mammalian sugar chain, or a yeast gene-deficient strain such as fission yeast, and alters the amino acid sequence of the DNA polymerase to induce mutation. It is related with the manufacturing method for obtaining the yeast which avoided the high temperature sensitivity or recovered | restored the proliferative property, etc., or the yeast which has the expression ability of a foreign gene.
また、本発明は、酵母の遺伝子破壊株などの遺伝子機能欠損株のDNAポリメラーゼにおける校正機能を制御して、望ましい変異を惹起することにより、多糖類(特にβ−グルカン)を高効率に産生する酵母の製造方法、及びそのような製造方法を用いて得られた酵母などに関する。より詳しく説明すると、本発明は、哺乳類型糖鎖を有する糖タンパク質産生能を有する酵母の遺伝子機能欠損株を用い、そのDNAポリメラーゼのアミノ酸配列を改変し変異を惹起することにより、機能性食品や医薬品の有効成分として用いられているβ−グルカンを高効率に細胞壁に含有する酵母を得るための製造方法などに関する。 In addition, the present invention produces a polysaccharide (particularly β-glucan) with high efficiency by controlling a proofreading function in a DNA polymerase of a gene function deficient strain such as a yeast gene disruption strain and inducing a desirable mutation. The present invention relates to a yeast production method, and a yeast obtained using such a production method. More specifically, the present invention uses a yeast gene function-deficient strain having a glycoprotein-producing ability having a mammalian sugar chain, alters the amino acid sequence of the DNA polymerase, and induces a mutation. The present invention relates to a production method for obtaining yeast containing a β-glucan used as an active ingredient of a pharmaceutical in a cell wall with high efficiency.
糖鎖を有する糖タンパク質は、生体内で重要な機能を有するものが多い。また、糖タンパク質から糖鎖を除くと生物活性を示さなくなることが、エリスロポエチン(EPO)や組織プラスミノゲン活性化因子(TPA)などで明らかにされている(木幡陽“タンパク質核酸酵素”Vol.36,p775(1991);竹内誠“生化学”vol.62,p1272(1990))。このことから、糖タンパク質における糖鎖は、生物活性に重要な役割を担っているといえる。よって、糖タンパク質を効果的に生産することは、医薬品などを開発する上で望ましい。 Many glycoproteins having sugar chains have important functions in vivo. In addition, it has been clarified by erythropoietin (EPO), tissue plasminogen activator (TPA), etc. that a sugar chain is removed from glycoprotein (Kiyoyo “Protein Nucleic Acid Enzyme” Vol. 36, p775 (1991); Makoto Takeuchi “Biochemistry” vol. 62, p1272 (1990)). From this, it can be said that the sugar chain in glycoprotein plays an important role in biological activity. Therefore, effective production of glycoproteins is desirable in developing pharmaceuticals and the like.
糖タンパク質を産生する場合、遺伝学や分子生物学的技術を適用できるという点や、外来異種タンパク質生産能が高い単細胞真核生物であるという点で、酵母を用いることが考えられる。一方、酵母により産生される糖鎖は、多くのマンノースが付加した構造を有しているため、高等動物体内で強い抗原性を示す。このため、酵母により産生された糖タンパク質は、特に経血管的に投与される医薬用には、必ずしも適切ではないという問題がある。このような問題を解決するため、遺伝子破壊により抗原性をなくした糖鎖(ヒト型糖鎖)を生産する酵母株が構築された(例えば、特開平6−277086号公報、特開平7−299509号公報、及び特開2001−161376号公報を参照のこと)。 When producing glycoproteins, it is conceivable to use yeast in terms of being able to apply genetics and molecular biological techniques, and being a single-cell eukaryote with a high ability to produce foreign heterologous proteins. On the other hand, since the sugar chain produced by yeast has a structure in which many mannoses are added, it exhibits strong antigenicity in higher animals. For this reason, there exists a problem that the glycoprotein produced by yeast is not necessarily suitable especially for the pharmaceuticals administered transvascularly. In order to solve such problems, yeast strains that produce sugar chains (human-type sugar chains) that have lost antigenicity by gene disruption have been constructed (for example, JP-A-6-277086, JP-A-7-299509). No. and JP-A-2001-161376).
特に、国際公開WO01/014522号パンフレット(下記特許文献1を参照)には、och1破壊(Δoch1)、mnn1破壊(Δmnn1)及びmnn4破壊(Δmnn4)を有する三重破壊株が開示されている。すなわち、酵母に特異的な外糖鎖の生合成に関与する遺伝子のうち、初発の延長付加反応を行うα−1,6マンノシルトランスフェラーゼをコードする遺伝子(OCH1)、糖鎖の非還元末端にマンノースを付加するα−1,3マンノシルトランスフェラーゼをコードする遺伝子(MNN1)、及びマンノース−1−リン酸の付加を制御する遺伝子(MNN4)の機能を破壊するか、それらの遺伝子に何らかの変異を導入した酵母変異株が開示されている。これらの酵母株は、哺乳類型の糖鎖を含有する糖タンパク質の産生に優れるので、機能性食品や医薬品の開発などに有用であると考えられる。
In particular, an international publication WO01 / 014522 pamphlet (see
しかしながら、遺伝子破壊株は、野生株に比べると温度感受性を示し、たとえば、37℃において増殖しないなど高温感受性であり増殖性に乏しい。その結果、遺伝子破壊株は、野生株に比べて生育不良を示し、更にタンパク質産生能が低いという問題がある。 However, gene-disrupted strains are more temperature-sensitive than wild-type strains, and are sensitive to high temperatures, such as not growing at 37 ° C., and have poor growth potential. As a result, the gene-disrupted strain has a problem in that it exhibits poor growth compared to the wild strain and further has a low protein production ability.
ところで、多糖類の一種であるβ−グルカンは、体内の感染細胞やガン細胞を攻撃するマクロファージや、NK細胞、T細胞、キラーT細胞を活性化させ、免疫力・抵抗力を増強させる作用を有することが知られている。この免疫増強作用により、身体の中に侵入した細菌や異物の排除能が高まり、仮に感染したとしても発病を抑制する抵抗力が得られる。また、このように免疫力が高まることにより、アレルギー反応を鎮め、ガンなどの腫瘍を抑える効果も期待でき、実際にさまざまな臨床試験によって抗腫瘍性などが明らかにされている。さらには、血糖値の低下、利尿作用、血圧調整、血中コレステロールと中性脂肪値の低下といった効果も得られる。 By the way, β-glucan, a kind of polysaccharide, activates macrophages, NK cells, T cells, and killer T cells that attack infected cells and cancer cells in the body, and has the effect of enhancing immunity and resistance. It is known to have. This immunity-enhancing action increases the ability to eliminate bacteria and foreign substances that have entered the body, and even if it is infected, it has resistance to suppress the disease. In addition, such an increase in immunity can be expected to suppress allergic reactions and suppress tumors such as cancer. Actually, various clinical trials have revealed antitumor properties. Furthermore, effects such as a decrease in blood glucose level, diuretic action, blood pressure adjustment, and a decrease in blood cholesterol and triglyceride levels are also obtained.
酵母(特にパン酵母)は、古くから発酵食品などに用いられており、食品として極めて安全である。パン酵母は、細胞壁中に通常約45%程度のβ−グルカンを含むため、免疫増強効果にターゲットを絞った健康補助食品として商品化されている。パン酵母のβ−グルカンは、主に細胞壁から抽出することによって利用されている。パン酵母由来のβ−グルカンは、既にザイモサンとして米国で医薬品として販売されている。 Yeast (especially baker's yeast) has been used in fermented foods for a long time and is extremely safe as food. Since baker's yeast usually contains about 45% β-glucan in the cell wall, it has been commercialized as a health supplement targeted at an immune enhancing effect. Baker's yeast β-glucan is utilized mainly by extraction from the cell wall. Β-glucan derived from baker's yeast is already sold as a pharmaceutical product in the United States as zymosan.
酵母の細胞壁からより多くのβ−グルカンを取得するためには、酵母を大量に培養することが必要となる。また培養後は、β−グルカンの高効率な抽出作業が必要となるが、この操作は特別な技術を要するため容易ではない。よって、このような行程をできるだけ省略化し、より一層簡便かつ安価に酵母由来β−グルカンを生産し得る方法の開発が望まれている。 In order to obtain more β-glucan from the cell wall of the yeast, it is necessary to culture the yeast in a large amount. Moreover, after culture | cultivation, the highly efficient extraction operation | work of (beta) -glucan is needed, but since this operation requires a special technique, it is not easy. Therefore, it is desired to develop a method capable of producing such yeast-derived β-glucan by omitting such a step as much as possible and further easily and inexpensively.
一方、1つの大腸菌細胞内に、忠実度の異なる2種類以上のDNAポリメラーゼを共存させることにより、突然変異を誘発する突然変異誘発方法が知られている(特開2002−262875号公報)。 On the other hand, a mutagenesis method for inducing mutation by coexisting two or more kinds of DNA polymerases having different fidelity in one E. coli cell is known (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-262875).
また、国際公開WO00/028015号パンフレット(下記特許文献2)には、“細胞または生物個体の二重鎖ゲノムDNAの一方の鎖に他方よりも多く点突然変異を導入することを特徴とする遺伝子への突然変異導入方法”(同公報の請求項1)が開示されている。同公報では、“DNA鎖の一方に他方より多くのランダムな点突然変異を多く蓄積させることにより、突然変異率を上げつつ変異処理細胞や生体個体の絶滅の危険性を低下させて効率的、効果的に突然変異体を得る”旨が記載されている(同公報の第9頁下から3行目以降)。しかしながら、同公報では大腸菌を用いた実施例があるものの、酵母を用いた実施例はない。したがって、同公報に開示された技術を酵母に応用した場合に、どのような突然変異が惹起されるかについては、必ずしも明らかではない。
In addition, International Publication WO 00/028015 pamphlet (
前述のとおり、一般的に酵母の遺伝子破壊株又は遺伝子変異株などのいわゆる遺伝子機能欠損株においては高温感受性や増殖性の低下など生育性における負の形質が認められることが多いので、本発明は、高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母の製造方法、及びそのような製造方法により得られた酵母を提供することを目的とする。 As described above, in general, so-called gene function-deficient strains such as yeast gene-disrupted strains or gene mutant strains often have negative traits in viability such as high-temperature sensitivity and reduced growth. It is an object of the present invention to provide a method for producing a yeast that avoids high-temperature sensitivity or restores the growth ability, and a yeast obtained by such a production method.
本発明は、哺乳類型の糖鎖を有する糖タンパク質の産生能を有する遺伝子破壊株又は遺伝子変異株などの遺伝子機能欠損株において、高温感受性を回避するか、又は増殖性を回復し、高温耐性及びタンパク質産生能に優れた酵母を製造する方法などを提供することを目的とする。 The present invention avoids high-temperature sensitivity or restores proliferative properties in gene-deficient strains such as gene-disrupted strains or gene-mutant strains that have the ability to produce glycoproteins having mammalian sugar chains. An object of the present invention is to provide a method for producing a yeast excellent in protein productivity.
本発明は、上記のような高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母の製造方法を用いた哺乳類型糖鎖を有する糖タンパク質の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for producing a glycoprotein having a mammalian sugar chain using the method for producing a yeast that avoids high-temperature sensitivity as described above or restores its growth ability.
また前述のとおり、より一層簡便かつ安価に酵母由来β−グルカンを生産し得る方法の開発が望まれているため、本発明は、β−グルカンを高効率に産生する酵母の製造方法、及びそのような製造方法により得られた酵母を提供することを目的とする。 In addition, as described above, since it is desired to develop a method capable of producing yeast-derived β-glucan more easily and inexpensively, the present invention provides a method for producing yeast that produces β-glucan with high efficiency, and its It aims at providing the yeast obtained by such a manufacturing method.
本発明は、上記のようなβ−グルカンを高効率に産生する酵母の製造方法を用いた、β−グルカンの製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the manufacturing method of (beta) -glucan using the manufacturing method of the yeast which produces the above-mentioned (beta) -glucan efficiently.
本発明は、外来遺伝子の発現能を有する酵母の製造方法、及びそのような製造方法を用いた外来タンパク質の製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the manufacturing method of the yeast which has the expression ability of a foreign gene, and the manufacturing method of a foreign protein using such a manufacturing method.
本発明は、基本的には、酵母の遺伝子破壊株又は遺伝子変異株などの遺伝子機能欠損株におけるDNAポリメラーゼの校正機能を制御することにより、有益な変異を惹起し、そのような有益な変異を繰り返す結果、哺乳類型の糖鎖を有しつつ、増殖遅延を回復し、高温耐性及びタンパク質産生能に優れた酵母、及びβ−グルカン産生能に優れた酵母の新規変異株を製造できたという、実験による知見に基づく。すなわち、本発明は、校正機能の制御に関与する変異を導入したpol3遺伝子やcdc6−遺伝子を酵母内で発現させ、培養を繰り返すことによって、タンパク質生産及びβ−グルカン産生能に適した酵母を得ることができるという知見に基づくものである。 The present invention basically induces a beneficial mutation by controlling the proofreading function of DNA polymerase in a gene function-deficient strain such as a gene disruption strain or a gene mutant strain of yeast. As a result of repeating, while having a mammalian sugar chain, the growth delay was recovered, and a yeast having excellent high-temperature resistance and protein-producing ability and a novel mutant of yeast having excellent β-glucan-producing ability could be produced. Based on experimental findings. That is, the present invention obtains a yeast suitable for protein production and β-glucan production ability by expressing a pol3 gene or cdc6-gene introduced with a mutation involved in the control of the proofreading function in yeast and repeating the culture. It is based on the knowledge that it is possible.
すなわち、本発明の第一の側面は、酵母の遺伝子破壊株や遺伝子変異株などの遺伝子機能欠損株におけるDNAポリメラーゼの校正機能を制御する工程を含む、高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母の製造方法、及びβ−グルカンを高効率に産生する酵母の製造方法に関する。本発明の好ましい態様は、前記酵母が、出芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)である、上記に記載の酵母の製造方法である。本発明の好ましい態様は、前記酵母が、分裂酵母(Schizosaccharomyces pombe)である、上記に記載の酵母の製造方法である。実施例により実証されたとおり、酵母の遺伝子破壊株(特にoch1遺伝子破壊株など)におけるDNAポリメラーゼの校正機能を制御することで、高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母、特にβ−グルカンを高効率に産生する酵母を製造できる。 That is, the first aspect of the present invention is a yeast that avoids high-temperature sensitivity or restores growth properties, including a step of controlling the proofreading function of DNA polymerase in a gene function-deficient strain such as a gene-disrupted strain or gene mutant of yeast. And a method for producing yeast that produces β-glucan with high efficiency. A preferred embodiment of the present invention is the above-described yeast production method, wherein the yeast is Saccharomyces cerevisiae. A preferred embodiment of the present invention is the above-described yeast production method, wherein the yeast is a Schizosaccharomyces pombe. As demonstrated by the Examples, by controlling the proofreading function of DNA polymerase in a yeast gene disruption strain (especially the och1 gene disruption strain, etc.) Yeast that can be produced with high efficiency can be produced.
本発明の好ましい態様は、前記酵母の遺伝子破壊株が、{och1破壊、mnn1破壊、mnn4破壊、及びalg3破壊}からなる群から選ばれるひとつ又は2つ以上の破壊を有する株であるか、又は{och1変異、mnn1変異、mnn4変異、及びalg3変異}からなる群から選ばれるひとつ又は2つ以上の変異を有する株である、上記いずれかに記載の酵母の製造方法である。すなわち、実施例により実証されたとおり、糖鎖の伸長に関するoch1などの遺伝子を破壊した遺伝子破壊株を用いると、哺乳類型タンパク質の産生能を発揮しつつ高温感受性を回避し、又は増殖性を回復した酵母、特にβ−グルカンを高効率に産生する酵母を得ることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the yeast gene disruption strain is a strain having one or more disruptions selected from the group consisting of {och1 disruption, mnn1 disruption, mnn4 disruption, and alg3 disruption}, or The yeast production method according to any one of the above, which is a strain having one or two or more mutations selected from the group consisting of {och1 mutation, mnn1 mutation, mnn4 mutation, and alg3 mutation}. That is, as demonstrated by the examples, when a gene-disrupted strain in which a gene such as och1 related to sugar chain elongation is disrupted is used, high-temperature sensitivity is avoided while the ability to produce mammalian proteins is exhibited, or the growth is restored. Yeast that produces β-glucan with high efficiency can be obtained.
本発明の好ましい態様は、前記DNAポリメラーゼの校正機能を制御する工程は、酵母の遺伝子破壊株又は遺伝子変異株などの遺伝子機能欠損株におけるDNAポリメラーゼのエラープローン頻度を調節する工程を含む上記いずれかに記載の酵母の製造方法であり、より具体的には、出芽酵母の遺伝子破壊株などの遺伝子機能欠損株におけるPol3(たとえば、配列番号1に記載のポリペプチド)のアミノ酸配列を改変する工程を含む上記いずれかに記載の酵母の製造方法である。また、本発明の好ましい態様は、分裂酵母の遺伝子破壊株などの遺伝子機能欠損株におけるCdc6(たとえば、配列番号7に記載のポリペプチド)のアミノ酸配列を改変する工程を含む上記いずれかに記載の酵母の製造方法である。 In a preferred embodiment of the present invention, the step of controlling the proofreading function of the DNA polymerase includes the step of adjusting the error prone frequency of the DNA polymerase in a gene function deficient strain such as a gene disruption strain or a gene mutant of yeast. And, more specifically, a step of modifying the amino acid sequence of Pol3 (for example, the polypeptide described in SEQ ID NO: 1) in a gene function-deficient strain such as a gene disrupted strain of budding yeast. It is the manufacturing method of the yeast in any one of the said containing. A preferred embodiment of the present invention includes any of the above steps comprising a step of modifying the amino acid sequence of Cdc6 (for example, the polypeptide described in SEQ ID NO: 7) in a gene function-deficient strain such as a gene disrupted strain of fission yeast. This is a method for producing yeast.
本発明の好ましい態様は、実施例により実証されたとおり、前記酵母の遺伝子破壊株は、och1破壊、mnn1破壊、及びmnn4破壊が導入された出芽酵母の遺伝子破壊株であり、前記DNAポリメラーゼの校正機能を制御する工程は、前記酵母の遺伝子破壊株に、配列番号2で示されるPOL3遺伝子における962番目の塩基がAからCに置換され、968番目の塩基がAからCに置換されたDNAを形質転換する工程を含む上記いずれかに記載の酵母の製造方法に関する。この態様については、後述する実施例により出芽酵母を用いて実証されたので、酵母一般について用いることができると考えられる。 In a preferred embodiment of the present invention, as demonstrated by Examples, the yeast gene disruption strain is a budding yeast gene disruption strain into which och1 disruption, mnn1 disruption, and mnn4 disruption are introduced, and the DNA polymerase proofreading In the step of controlling the function, a DNA in which the 962nd base in the POL3 gene represented by SEQ ID NO: 2 is substituted from A to C and the 968th base is substituted from A to C is added to the yeast gene-disrupted strain. The method for producing yeast according to any one of the above, which comprises a step of transforming. About this aspect, since it demonstrated using budding yeast by the Example mentioned later, it is thought that it can be used about yeast in general.
また、本発明の他の好ましい態様は、実施例により実証されたとおり、前記酵母の遺伝子破壊株は、och1破壊が導入された分裂酵母の遺伝子破壊株であり、前記DNAポリメラーゼの校正機能を制御する工程は、前記酵母の遺伝子破壊株に、配列番号8で示されるcdc6+遺伝子における898番目から906番目の塩基GAT ATT GAAが、GCC GGC GCTに置換されたDNAを形質転換する工程を含む上記いずれかに記載の酵母の製造方法に関する。och1破壊が導入された分裂酵母の遺伝子破壊株は、och1破壊のみが導入されたものであってもよいし、たとえば、さらに{mnn1破壊、mnn4破壊、及びalg3破壊}からなる群から選ばれるひとつ又は2つ以上の破壊を有する株であるか、又は{och1変異、mnn1変異、mnn4変異、及びalg3変異}からなる群から選ばれるひとつ又は2つ以上の変異を有する株であってもよい。 In another preferred embodiment of the present invention, as demonstrated by the examples, the yeast gene disruption strain is a fission yeast gene disruption strain into which och1 disruption has been introduced, and controls the calibration function of the DNA polymerase. Any of the above steps comprising transforming the yeast gene-disrupted strain with DNA in which the 898th to 906th bases GAT ATT GAA in the cdc6 + gene represented by SEQ ID NO: 8 are replaced with GCC GGC GCT The present invention relates to a method for producing yeast as described above. The fission yeast gene disruption strain into which och1 disruption has been introduced may be one into which only och1 disruption has been introduced, for example, one selected from the group consisting of {mnn1 disruption, mnn4 disruption, and alg3 disruption} Alternatively, it may be a strain having two or more disruptions, or a strain having one or two or more mutations selected from the group consisting of {och1 mutation, mnn1 mutation, mnn4 mutation, and alg3 mutation}.
本発明の好ましい態様は、前記高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母は、哺乳類型糖鎖を有する糖タンパク質を産生する出芽酵母又は分裂酵母である、上記いずれかに記載の酵母の製造方法に関する。 A preferred embodiment of the present invention is the yeast production method according to any one of the above, wherein the yeast that has avoided high-temperature sensitivity or restored growth is a budding yeast or a fission yeast that produces a glycoprotein having a mammalian sugar chain. About.
本発明の好ましい利用態様は、上記いずれかに記載の酵母の製造方法により得られた酵母を培地で培養し、糖タンパク質を生成させ、前記培養物から前記糖タンパク質を採取する、糖タンパク質の製造方法に関する。このような製造方法を用いて得られた糖タンパク質は、例えば、哺乳類型糖鎖を有する糖タンパク質であり、医薬等に有効に利用されうる。この利用態様における酵母として出芽酵母又は分裂酵母があげられる。 同様に、本発明の好ましい利用態様は、上記いずれかに記載の酵母の製造方法により得られた酵母を培地で培養し、β−グルカンを生成させ、前記培養物から前記β−グルカンを採取するβ−グルカンの製造方法に関する。このような製造方法を用いて得られたβ−グルカンは、例えば、各種機能性食品や医薬等に有効に利用されうる。この利用態様における酵母として出芽酵母又は分裂酵母があげられる。 A preferred utilization mode of the present invention is to produce a glycoprotein, wherein the yeast obtained by any one of the yeast production methods described above is cultured in a medium to produce a glycoprotein, and the glycoprotein is collected from the culture. Regarding the method. The glycoprotein obtained by using such a production method is, for example, a glycoprotein having a mammalian sugar chain, and can be effectively used for medicines and the like. As yeast in this utilization mode, budding yeast or fission yeast can be mentioned. Similarly, in a preferred embodiment of the present invention, yeast obtained by any one of the yeast production methods described above is cultured in a medium to produce β-glucan, and the β-glucan is collected from the culture. The present invention relates to a method for producing β-glucan. The β-glucan obtained by using such a production method can be effectively used, for example, for various functional foods and medicines. As yeast in this utilization mode, budding yeast or fission yeast can be mentioned.
本発明の第二の側面は、酵母の遺伝子破壊株又は遺伝子変異株などの遺伝子機能欠損株におけるDNAポリメラーゼの校正機能を制御する工程を含む、高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母の製造方法により得られた酵母、及び、酵母の遺伝子機能欠損株におけるDNAポリメラーゼの校正機能を制御する工程を含む、β−グルカンを高効率に産生する酵母の製造方法により得られた酵母に関する。この酵母は、高温感受性を回避又は増殖性を回復し、β−グルカンを高効率に産生するものであり、遺伝子破壊株などの遺伝子機能欠損株であるにもかかわらず、良好な増殖性などを有する。この利用態様における酵母として出芽酵母又は分裂酵母があげられる。 The second aspect of the present invention is the production of a yeast that avoids high-temperature sensitivity or restores growth, comprising a step of controlling the proofreading function of DNA polymerase in a gene function-deficient strain such as a gene disrupted strain or gene mutant of yeast. The present invention relates to a yeast obtained by the method, and a yeast obtained by a method for producing a yeast that produces β-glucan with high efficiency, comprising the step of controlling the proofreading function of DNA polymerase in a yeast gene function-deficient strain. This yeast avoids high-temperature sensitivity or restores growth and produces β-glucan with high efficiency. Even though it is a gene function-deficient strain such as a gene-disrupted strain, Have. As yeast in this utilization mode, budding yeast or fission yeast can be mentioned.
具体的な酵母として、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(〒305−8566
茨城県つくば市東1−1−1 つくばセンター 中央第6)に、受託番号「FERM P−20955」、「FERM P−20956」又は「FERM P−21145」として寄託されている酵母があげられる。これらの酵母は、高温感受性を回避又は増殖性を回復したものであり、これらの酵母を用いれば哺乳類に類似したタンパク質を製造することができる。また、これらの酵母はβ−グルカンを高効率に産生するものである。すなわち、本発明は、上記したいずれかの方法で製造された酵母、又は「FERM P−20955」、「FERM P−20956」又は「FERM P−21145」として寄託されている酵母を用いた、糖タンパク質の製造方法、又はβ-グルカンの製造方法をも提供する。
As a specific yeast, the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center (〒305-8565)
Yeast 1-1-1, Tsukuba Center, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture, Central 6) includes yeasts deposited under the accession number “FERM P-20955”, “FERM P-20956” or “FERM P-21145”. These yeasts are those that have avoided high temperature sensitivity or have recovered their growth potential, and if these yeasts are used, proteins similar to mammals can be produced. Moreover, these yeasts produce β-glucan with high efficiency. That is, the present invention provides a saccharide using a yeast produced by any of the methods described above, or a yeast deposited as “FERM P-20955”, “FERM P-20956” or “FERM P-21145”. A method for producing a protein or a method for producing β-glucan is also provided.
本発明の第三の側面は、上記いずれかの酵母の製造方法により製造された酵母、又は上記いずれかの酵母を用いた糖タンパク質の製造方法、又はβ−グルカンの製造方法に関する。実施例によって実証されたとおり、これらの酵母は、優れた糖タンパク質産生能と、優れたβ−グルカンの産生能を有するので、これらの酵母を用いることで、効果的に糖タンパク質又はβ−グルカンを製造することができる。 The third aspect of the present invention relates to a yeast produced by any one of the above-described yeast production methods, a glycoprotein production method using any one of the above yeasts, or a β-glucan production method. As demonstrated by the examples, these yeasts have excellent glycoprotein production ability and excellent β-glucan production ability. Therefore, by using these yeasts, glycoproteins or β-glucan can be effectively used. Can be manufactured.
本発明の第四の側面は、酵母の遺伝子破壊株又は遺伝子変異株などの遺伝子機能欠損株におけるDNAポリメラーゼの校正機能を制御する工程を含む、外来遺伝子の発現能を有する酵母の製造方法に関する。すなわち、酵母を用いてヒト由来遺伝子などの外来遺伝子を発現させ、外来タンパク質を得ることができれば、医薬品の開発などに有効であるが、実施例により実証されたとおり、本発明では、外来遺伝子の発現能を有する酵母をも製造することができる。なお、この側面に係る発明は、第一の側面に係る発明と同様の様々な利用態様を採用できる。この利用態様における酵母として出芽酵母又は分裂酵母があげられる。 The fourth aspect of the present invention relates to a method for producing yeast having the ability to express foreign genes, comprising the step of controlling the proofreading function of DNA polymerase in a gene function deficient strain such as a gene disrupted strain or gene mutant of yeast. That is, if a foreign gene such as a human-derived gene can be expressed using yeast and a foreign protein can be obtained, it is effective for the development of pharmaceuticals and the like. Yeast having expression ability can also be produced. The invention according to this aspect can employ various usage modes similar to those according to the first aspect. As yeast in this utilization mode, budding yeast or fission yeast can be mentioned.
本発明によれば、高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母遺伝子破壊株(又は遺伝子変異株)などの遺伝子機能欠損株の製造方法、及びそのような製造方法により得られた酵母を提供することができる。 According to the present invention, a method for producing a gene function-deficient strain such as a yeast gene-disrupted strain (or gene mutant strain) that avoids high-temperature sensitivity or has recovered its growth property, and a yeast obtained by such a production method are provided. be able to.
本発明によれば哺乳類型の糖鎖を有する糖タンパク質の産生能を維持しつつ、増殖遅延を回復し、高温耐性及びタンパク質産生能に優れた酵母の新規変異株及びそのような変異株を製造する方法を提供できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a novel mutant strain of yeast that recovers growth delay while maintaining the ability to produce glycoproteins having mammalian sugar chains and is excellent in high temperature resistance and protein production ability, and such a mutant strain are produced. Can provide a way to do.
本発明によれば、上記のような高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母の製造方法を用いた哺乳類型糖鎖を有する糖タンパク質の製造方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the glycoprotein which has a mammalian type sugar chain using the yeast manufacturing method which avoided the above high temperature sensitivities or recovered the growth property can be provided.
本発明によれば、β−グルカンを高効率に産生する酵母遺伝子破壊株(又は遺伝子変異株)の製造方法、及びそのような製造方法により得られた酵母を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the yeast obtained by the manufacturing method of the yeast gene disruption strain (or gene mutant strain) which produces (beta) -glucan highly efficiently, and such a manufacturing method can be provided.
本発明によれば、上記のようなβ−グルカンを高効率に産生する酵母の製造方法を用いたβ−グルカンの製造方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of (beta) -glucan using the manufacturing method of the yeast which produces the above beta-glucans with high efficiency can be provided.
本発明によれば、外来遺伝子の発現能を有する酵母の製造方法、及びそのような製造方法を用いた外来タンパク質の製造方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a yeast having the ability to express a foreign gene, and a method for producing a foreign protein using such a production method.
本発明の第一の側面は、酵母の遺伝子破壊株又は遺伝子変異株などの遺伝子機能欠損株を用い、DNAポリメラーゼの校正機能を制御する工程を含む、高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母の製造方法、及び、β−グルカンを高効率に産生する酵母の製造方法に関する。そして、本発明の第二の側面はその製造方法に従って製造された酵母に関する。さらに、本発明の好ましい形態は、そのような酵母の製造方法を含む、哺乳類型糖鎖を有する糖タンパク質、又はβ−グルカンの製造方法である。なお、本明細書において、「遺伝子機能欠損株」とは、遺伝子破壊及び遺伝子変異のいずれか又は両方が導入された株を意味する。なお、遺伝子破壊及び遺伝子変異の両方が導入された株であっても、遺伝子破壊株又は遺伝子変異株に含まれる。 The first aspect of the present invention is a yeast that avoids high-temperature sensitivity or restores growth properties, comprising a step of controlling a proofreading function of DNA polymerase using a gene function-deficient strain such as a gene disruption strain or gene mutant strain of yeast. And a method for producing yeast that produces β-glucan with high efficiency. And the 2nd side surface of this invention is related with the yeast manufactured according to the manufacturing method. Furthermore, a preferred embodiment of the present invention is a method for producing a glycoprotein having a mammalian sugar chain, or β-glucan, including such a method for producing yeast. In the present specification, the “gene function deficient strain” means a strain into which either or both of gene disruption and gene mutation have been introduced. A strain into which both gene disruption and gene mutation have been introduced is also included in the gene disruption strain or gene mutation strain.
本発明に用いる酵母は、一般的に酵母とよばれるものであれば特に限定されず、出芽酵母、分裂酵母などを適宜用いることができる。代表的な酵母として、サッカロミセス科(Saccharomycetaceae)、又はシゾサッカロミセス科(Schizosaccharomycetaceae)に属するものがあげられる。より具体的な酵母として、真核生物のモデル生物として汎用されており、出芽酵母の一種であるサッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、及び分裂酵母の一種であるシゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)があげられる。本発明に用い得る他の酵母としては、例えば、黒酵母(Aureobasidium pullulans)があげられる。これらの中では、実施例で実証された出芽酵母や分裂酵母が好ましいが、本発明は特に出芽酵母や分裂酵母に限定されず、酵母全般に広く適用できる。特に、分裂酵母については、出芽酵母と同様、所定の遺伝子を破壊することで、糖鎖へのマンノースの付加を効果的に防止し、哺乳類型の糖鎖を有する糖タンパク質を産生できることが知られている(Takehiko Yoko−o et al., FEBS Letters 489(2001)75−80;Clinton E. Ballow et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA Vol.91.pp9327−9331,1994;Naotaka Tanaka et al.,Biochemical and Biophysical Research Communications 330(2005)813−820;Sandra Fanchiotti et al.,Journal of Cell Biology, Vol. 143, No.3, 1988,pp625−636)。また、Pichia pastorisについては、例えば、Wouter Vercken et al., Applied and Environmental Microbiology, Vol. 70, No.5,2004,pp2639−2646に記載され、yeast Yarrowia Lipolyticaについては、例えばStephnie Barnay−Verdier et al.,Microbiology(2004),150,p2185−2195に記載されている。そして、本発明において、突然変異を導入するために改変するDNAポリメラーゼの校正機能に関与する遺伝子は、糖鎖に関する遺伝子とはそれほど関連が強くないと考えられるので、これらの文献に開示される遺伝子破壊株、又はそれらの遺伝子破壊株から当業者が容易に得ることができる遺伝子破壊株に対して、DNAポリメラーゼの校正機能を調整することで、本発明の実施例と同様に高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母を得ることができると考えられる。 The yeast used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally called yeast, and budding yeast, fission yeast, and the like can be appropriately used. Representative yeasts include those belonging to the family Saccharomycesaceae or Schizosaccharomycesaceae. As a more specific yeast, Saccharomyces cerevisiae (Saccharomyces cerevisiae), which is a kind of budding yeast, and Schizosaccharomyces pombe (schizosaccharomyces pombe), which is a kind of budding yeast, are widely used. can give. Examples of other yeast that can be used in the present invention include black yeast (Aureobasidium pullulans). Among these, the budding yeast and fission yeast demonstrated in the examples are preferable, but the present invention is not particularly limited to the budding yeast and fission yeast, and can be widely applied to all yeasts. In particular, for fission yeast, it is known that, like budding yeast, disruption of a predetermined gene can effectively prevent the addition of mannose to a sugar chain and produce a glycoprotein having a mammalian sugar chain. (Takehiko Yoko-o et al., FEBS Letters 489 (2001) 75-80; Clinton E. Ballow et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA Vol. 91. pp9327-Tak. et al., Biochemical and Biophysical Research Communications 330 (2005) 813-820; Sandra Fanchitti et al., Journal. of Cell Biology, Vol. 143, No. 3, 1988, pp 625-636). As for Pichia pastoris, see, for example, Water Verken et al. , Applied and Environmental Microbiology, Vol. 70, no. 5, 2004, pp 2639-2646, and yeast Yarrowia Lipolytica is described in, for example, Stepney Barney-Verdier et al. , Microbiology (2004), 150, p2185-2195. In the present invention, the genes involved in the proofreading function of the DNA polymerase that is modified to introduce mutations are considered to be not strongly related to the sugar chain-related genes, so the genes disclosed in these documents By adjusting the proofreading function of the DNA polymerase for the disrupted strains, or gene disrupted strains that can be easily obtained by those skilled in the art from these gene disrupted strains, avoiding high temperature sensitivity as in the examples of the present invention or It is believed that yeast that has recovered its growth ability can be obtained.
本発明に用いる酵母の遺伝子破壊株は、野生型酵母における何らかの遺伝子を破壊した株であれば特に限定されない。何らかの遺伝子を破壊した株は、一般的に野生型酵母に比べて、高温耐性や増殖性などが低下する。本発明によれば、DNAポリメラーゼの校正機能を制御することで突然変異を導入し、遺伝子破壊により低下した機能を回復した株を提供できる。さらには、DNAポリメラーゼの校正機能を制御して、突然変異を導入することで、野生株には見られない、又は野生株では乏しかった機能を発揮させることができる。後述するとおり、実施例では、出芽酵母の三重破壊株及び分裂酵母の三重破壊株を用いて高温感受性を回避し、増殖性などが回復されることを示したが、上記のとおり本発明は、出芽酵母や分裂酵母の三重破壊株に限定されず様々な酵母の遺伝子破壊株に用いることができる。以下、具体的な遺伝子破壊株を説明する。 The yeast gene-disrupted strain used in the present invention is not particularly limited as long as it is a strain in which some gene in wild-type yeast is disrupted. A strain in which some gene has been disrupted generally has a lower resistance to high temperatures and higher growth than wild-type yeast. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the strain | stump | stock which introduce | transduced the mutation by controlling the proofreading function of DNA polymerase and recovered the function reduced by gene disruption can be provided. Furthermore, by introducing a mutation by controlling the proofreading function of DNA polymerase, it is possible to exert a function that is not found in wild strains or is poor in wild strains. As described later, in the examples, it was shown that high temperature sensitivity was avoided by using a triple disruption strain of Saccharomyces cerevisiae and a triple disruption strain of fission yeast, and proliferative properties were restored. It is not limited to budding yeast or fission yeast triple disruption strains, and can be used for various yeast gene disruption strains. Hereinafter, specific gene-disrupted strains will be described.
特許第3091851号公報には、OCH1遺伝子破壊株(Δoch1)にmnn1破壊を有する二重破壊株(Δoch1 mnn1)が開示されている(例えば、同公報の実施例1を参照)。すなわち、本発明に用いる酵母の遺伝子破壊株が二重破壊株(Δoch1 mnn1)である場合、そのような二重破壊株は、同公報に記載の方法に従って得ればよい。そして、同公報によれば、そのような二重破壊株を用いれば、ヒトなど哺乳類細胞の生産する高マンノースと同一のコア型糖鎖、あるいはこの糖鎖構造をもつ高マンノース型糖タンパク質を多量かつ純度よく生産することができるとされている。本発明の酵母の製造方法において、この二重破壊株を用いれば、高温感受性を回避し、増殖性などが回復されるので、効果的に哺乳類細胞の生産する高マンノースと同一のコア型糖鎖などを産生できると考えられる。なお、同公報には、破壊株(Δoch1 mnn1 his1及び/又はhis3)なども開示されており、本発明の酵母の遺伝子破壊株には、それらを含んでもよい。 Japanese Patent No. 3091851 discloses a double disruption strain (Δoch1 mnn1) having an mnn1 disruption in the OCH1 gene disruption strain (Δoch1) (for example, see Example 1 of the publication). That is, when the yeast gene disruption strain used in the present invention is a double disruption strain (Δoch1 mnn1), such a double disruption strain may be obtained according to the method described in the publication. According to the publication, if such a double disruption strain is used, a large amount of a high-mannose glycoprotein having the same core type sugar chain as that of high mannose produced by mammalian cells such as humans or this sugar chain structure is produced. And it is said that it can be produced with high purity. In the yeast production method of the present invention, if this double disruption strain is used, high temperature sensitivity is avoided and proliferative properties are restored, so that the same core type sugar chain as high mannose produced by mammalian cells is effectively obtained. And so on. The publication also discloses disrupted strains (Δoch1 mnn1 his1 and / or his3), and the yeast gene disrupted strains of the present invention may contain them.
特許第3091851号公報には、och1破壊、mnn1破壊、及びmnn6破壊を持つ三重破壊株(Δoch1 mnn1 mnn6)が開示されている(例えば、同公報の実施例1を参照)。すなわち、本発明に用いる酵母の遺伝子破壊株が三重破壊株(Δoch1 mnn1 mnn6)などである場合、それらの株は、同公報に記載の方法に従って得ればよい。そして、同公報によれば、そのような三重破壊株などを用いることで、ヒトなど哺乳類細胞の生産する高マンノースと同一のコア型糖鎖、あるいはこの糖鎖構造をもつ高マンノース型糖タンパク質を多量かつ純度よく生産することができるとされている。本発明の酵母の製造方法において、これらの株を用いれば、高温感受性を回避し、増殖性などが回復されるので、効果的に哺乳類細胞の生産する高マンノースと同一のコア型糖鎖などを産生できると考えられる。なお、同公報には、破壊株(Δoch1、mnn1、mnn6、his1及び/又はhis3、ura3)なども開示されており、本発明の酵母の遺伝子破壊株には、それらを含んでもよい。さらに、同公報に開示された技術に従って、OCH1遺伝子及びMNN1遺伝子を破壊した二重破壊株を得ることができる。 Japanese Patent No. 3091851 discloses a triple disruption strain (Δoch1 mnn1 mnn6) having och1 destruction, mnn1 destruction, and mnn6 destruction (for example, see Example 1 of the publication). That is, when the yeast gene disruption strain used in the present invention is a triple disruption strain (Δoch1 mnn1 mnn6) or the like, these strains may be obtained according to the method described in the publication. And according to the same publication, by using such a triple disruption strain or the like, a high mannose glycoprotein having the same core type sugar chain as that of a high mannose produced by mammalian cells such as humans or this sugar chain structure can be obtained. It is said that it can be produced in large quantities and with high purity. In the yeast production method of the present invention, if these strains are used, high temperature sensitivity is avoided and proliferative properties are restored, so that the same core type sugar chain as high mannose produced by mammalian cells can be effectively obtained. It can be produced. The publication also discloses disrupted strains (Δoch1, mnn1, mnn6, his1 and / or his3, ura3) and the like, and the yeast gene disrupted strains of the present invention may contain them. Furthermore, according to the technique disclosed in the publication, a double disrupted strain in which the OCH1 gene and the MNN1 gene are disrupted can be obtained.
また、特開平9−266792号公報には、Δoch1 Δmnn1破壊の他に、MNN4遺伝子及びKRE2遺伝子の機能を破壊した四重破壊株が開示されている。同公報に開示されるように、たとえば、接合型の異なる変異株や遺伝子破壊株を接合させて、生成する2倍体細胞を窒素源を欠乏させた胞子形成培地[例えば、F.Sherman,Methods in Enzymology,vol.194,p.17(1991)参照]に移すことにより、減数分裂させ、これによって生成する4つの胞子を顕微鏡下で個別に分離し、その表現型を調べることにより、様々な変異株を作成することができる。 JP-A-9-266792 discloses a quadruple disruption strain in which the functions of the MNN4 gene and the KRE2 gene are disrupted in addition to the Δoch1 Δmnn1 disruption. As disclosed in the publication, for example, a sporulation medium in which mutant strains and gene-disrupted strains having different mating types are joined and the diploid cells produced are deficient in a nitrogen source [for example, F. Sherman, Methods in Enzymology, vol. 194, p. 17 (1991)], various varieties can be generated by meiosis, separating the four spores generated thereby individually under a microscope, and examining their phenotypes.
国際公開WO01/014522号パンフレット(特許文献1)には、och1破壊(Δoch1)、mnn1破壊(Δmnn1)及びmnn4破壊(Δmnn4)を有する三重破壊株が開示されている。すなわち、酵母に特異的な外糖鎖の生合成に関与する遺伝子のうち、初発の延長付加反応を行うα−1,6マンノシルトランスフェラーゼをコードする遺伝子(OCH1)、糖鎖の非還元末端にマンノースを付加するα−1,3マンノシルトランスフェラーゼをコードする遺伝子(MNN1)、及びマンノース−1−リン酸の付加を制御する遺伝子(MNN4)の機能を破壊した遺伝子破壊酵母株が開示されている。本発明の実施例で用いたTIY20は、同文献に開示されるTIY19とmatが異なるものであって、同じクローンから四分子分析によって得られるものである。四分子分析については、例えば、Dan Burkeら(大矢禎一ら訳)酵母遺伝子実験マニュアル、丸善株式会社平成14年12月10日発行などに記載される方法に従って行うことができる。 International Publication WO 01/014522 (Patent Document 1) discloses a triple disruption strain having och1 disruption (Δoch1), mnn1 disruption (Δmnn1) and mnn4 disruption (Δmnn4). That is, among genes involved in the biosynthesis of an outer sugar chain specific to yeast, a gene (OCH1) encoding α-1,6 mannosyltransferase that performs the first extended addition reaction, mannose at the non-reducing end of the sugar chain Disclosed is a gene-disrupted yeast strain in which the function of the gene (MNN1) encoding α-1,3 mannosyltransferase that adds mannose and the gene (MNN4) that controls addition of mannose-1-phosphate is disrupted. TIY20 used in the examples of the present invention has a mat different from that of TIY19 disclosed in the literature, and is obtained from the same clone by four-molecule analysis. Tetramolecular analysis can be performed, for example, according to a method described in Dan Burke et al. (Translated by Junichi Ohya et al.), Yeast Genetic Experiment Manual, published on Mar. 10, 2002.
国際公開WO01/014522号パンフレット(特許文献1)には、och1破壊、mnn1破壊、mnn4破壊及びalg3破壊を含む破壊を導入した出芽酵母破壊株が開示される他、OCH1遺伝子、MNN1遺伝子、MNN4遺伝子及びALG3遺伝子を破壊した出芽酵母破壊株が開示されている。また、同公報においては、それらの遺伝子破壊による変異形質の他に、ura3変異、his3変異、leu3変異、leu2変異、ade2変異、trp1変異、及びcan1変異からなる群から選ばれる栄養要求性変異形質を有する酵母変異株が開示されている。同公報によれば、これらの変異株は栄養要求性選択マーカーを用いた外来遺伝子の導入が容易に可能であり、これらの変異株を用いることで、哺乳類型の糖鎖あるいは哺乳類蛾他の糖鎖を有する糖タンパク質を多量かつ純度よく製造できることが開示されている。よって、本発明の酵母の製造方法において、同公報に開示される変異株を用いれば、高温感受性を回避し増殖性などが回復されるので、効果的に哺乳類型の糖タンパク質などを製造できると考えられる。さらに、このようにして高温感受性を回避し増殖性などが回復された変異株は、β−グルカンを高効率に産生すると考えられる。 International Publication WO01 / 014522 (Patent Document 1) discloses a budding yeast disruption strain into which disruption including och1 disruption, mnn1 disruption, mnn4 disruption and alg3 disruption is introduced, as well as OCH1 gene, MNN1 gene, and MNN4 gene And a budding yeast disruption strain in which the ALG3 gene is disrupted. In addition, in this publication, in addition to the mutant traits resulting from the gene disruption, an auxotrophic mutant trait selected from the group consisting of ura3 mutation, his3 mutation, leu3 mutation, leu2 mutation, ade2 mutation, trp1 mutation, and can1 mutation. A yeast mutant strain having According to the publication, these mutant strains can easily introduce foreign genes using auxotrophic selection markers, and by using these mutant strains, mammalian sugar chains or mammalian sugars and other sugars can be introduced. It is disclosed that a glycoprotein having a chain can be produced in a large amount and with high purity. Therefore, in the method for producing yeast of the present invention, if the mutant strain disclosed in the publication is used, high-temperature sensitivity is avoided and proliferative properties are restored, so that mammalian glycoproteins and the like can be produced effectively. Conceivable. Furthermore, it is considered that the mutant strain in which the high temperature sensitivity is avoided and the growth ability is restored in this way produces β-glucan with high efficiency.
よって、例えば、酵母の遺伝子破壊株又は遺伝子変異株などの遺伝子機能欠損株として、{och1破壊、mnn1破壊、mnn4破壊、及びalg3破壊}からなる群から選ばれるひとつ又は2つ以上の破壊を有する株であるか、又は{och1変異、mnn1変異、mnn4変異、及びalg3変異}からなる群から選ばれるひとつ又は2つ以上の変異を有する株であるものがあげられる。すなわち、特定の遺伝子機能の欠損が遺伝子の破壊による遺伝子破壊株のみならず、遺伝子の変異による遺伝子変異株においても、上記と同様の問題があるので、DNAポリメラーゼの校正機能を制御することにより、高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母を得ることができ、それによりβ−グルカンを高効率に産生させることができる。遺伝子破壊株又は遺伝子変異株などの遺伝子機能欠損株の中では、och1破壊のみ又はoch1破壊とその他の変異を有する酵母の遺伝子破壊株を好ましく用いることができる。なお、特開2001−161376号公報には、分裂酵母の糖転移酵素遺伝子och1+の機能を失わせた分裂酵母のoch1破壊株(Δoch1)が開示されている。本発明は、酵母の遺伝子破壊株として、分裂酵母のoch1破壊株(Δoch1)を用いてもよい。よって、例えば酵母として分裂酵母を用いた場合であっても、och1破壊のみ又はoch1破壊とその他の変異を有する遺伝子破壊株を好ましく用いることができる。 Thus, for example, as a gene function-deficient strain such as a yeast gene-disrupted strain or gene mutant strain, it has one or more disruptions selected from the group consisting of {och1 disruption, mnn1 disruption, mnn4 disruption, and alg3 disruption}. And a strain having one or more mutations selected from the group consisting of {och1 mutation, mnn1 mutation, mnn4 mutation, and arg3 mutation}. In other words, not only gene disruption strains due to gene disruption due to specific gene function deficiencies, but also gene mutation strains due to gene mutations have the same problems as described above. By controlling the calibration function of DNA polymerase, It is possible to obtain a yeast that avoids high temperature sensitivity or restores the growth ability, and thereby β-glucan can be produced with high efficiency. Among gene-deficient strains such as gene-disrupted strains or gene-mutated strains, yeast gene-disrupted strains having only och1 disruption or och1 disruption and other mutations can be preferably used. JP 2001-161376 discloses a fission yeast och1 disruption strain (Δoch1) that has lost the function of the glycosyltransferase gene och1 + of fission yeast. In the present invention, an och1 disruption strain (Δoch1) of fission yeast may be used as a gene disruption strain of yeast. Therefore, for example, even when fission yeast is used as the yeast, a gene-disrupted strain having only och1 disruption or och1 disruption and other mutations can be preferably used.
DNAポリメラーゼの校正機能を制御する工程 酵母の遺伝子破壊株又は遺伝子変異株などの遺伝子機能欠損株におけるDNAポリメラーゼの校正機能を制御する工程として、酵母の遺伝子機能欠損株におけるDNAポリメラーゼのエラープローン頻度を調節する工程を含むものがあげられ、より具体的には、出芽酵母の遺伝子破壊株などの遺伝子機能欠損株におけるPol3のアミノ酸配列を改変する工程を含むものがあげられる。また、分裂酵母の遺伝子破壊株などの遺伝子機能欠損株におけるCdc6のアミノ酸配列を改変する工程を含むものがあげられる。 The step of controlling the proofreading function of DNA polymerase As the step of controlling the proofreading function of DNA polymerase in a gene function deficient strain such as a gene disruption strain or gene mutant of yeast, the error prone frequency of DNA polymerase in a gene function deficient strain of yeast is determined. Examples include a step that regulates, and more specifically, those that include a step of modifying the amino acid sequence of Pol3 in a gene function-deficient strain such as a gene disrupted strain of Saccharomyces cerevisiae. Also included are those that include a step of modifying the amino acid sequence of Cdc6 in a gene function-deficient strain such as a gene disrupted strain of fission yeast.
本明細書において「エラープローン頻度」とは、エラープローンの性質のレベルをいう。エラープローン頻度は、たとえば、遺伝子配列における変異の絶対数(変異の数そのもの)または相対数(全長における変異の数の比率)で表現できる。あるいは、ある生物または酵素について言及するとき、エラープローン頻度は、ある生物の生殖または分裂1回あたりの遺伝子配列における変異の絶対数または相対数で表現してもよい。特に言及しない場合、エラープローン頻度は、遺伝子配列における複製過程1回あたりの誤差の数で表される。エラープローン頻度は、逆の尺度として本明細書において「精度」ということがある。エラープローン頻度が均一であるとは、複数の遺伝子の複製を担う因子(ポリメラーゼなど)に言及するとき、互いのエラープローン頻度が実質的に等しいことをいう。他方、エラープローン頻度が不均一であるとは、有意な差異が複数の遺伝子の複製を担う因子(ポリメラーゼなど)に存在する場合をいう。 As used herein, “error-prone frequency” refers to the level of nature of error-prone. The error prone frequency can be expressed by, for example, the absolute number of mutations in the gene sequence (the number of mutations themselves) or the relative number (ratio of the number of mutations in the full length). Alternatively, when referring to an organism or enzyme, the error-prone frequency may be expressed as the absolute or relative number of mutations in the gene sequence per reproduction or division of an organism. Unless otherwise stated, the error-prone frequency is expressed as the number of errors per replication process in a gene sequence. Error-prone frequency is sometimes referred to herein as “accuracy” as an inverse measure. The error-prone frequency being uniform means that the error-prone frequencies are substantially equal to each other when referring to factors (polymerase or the like) responsible for the replication of a plurality of genes. On the other hand, when the error-prone frequency is non-uniform, it means that a significant difference exists in a factor (polymerase or the like) responsible for the replication of a plurality of genes.
本明細書において「エラープローン頻度の調節」とは、エラープローン頻度を変化させることをいう。そのようなエラープローン頻度の調節には、エラープローン頻度の上昇および低減が含まれるが、好ましくはエラープローン頻度を上昇するものである。エラープローン頻度を調節するための手法として、たとえば、校正機能を有するDNAポリメラーゼの改変、複製中に重合反応または伸長反応を阻害または抑制するような因子の挿入、これらの反応を促進するような因子の阻害、抑制、単数または複数の塩基の欠損、DNA修復酵素の欠損、異常塩基の除去修復因子機能を有する酵素の改変、ミスマッチ塩基対修復因子の改変、複製自体の精度の低減などがあげられるがそれらに限定されない。エラープローン頻度の調節は、DNAの二本鎖の両方に対して行われてもよいし、片方のみに対して行われてもよい。DNAの二本鎖のうち片方のみに対して行われるものは、有害な変異誘発が低減されるため好ましい。 In this specification, “adjusting the error-prone frequency” means changing the error-prone frequency. Such adjustment of error-prone frequency includes increasing and decreasing error-prone frequency, but preferably increases error-prone frequency. Examples of methods for adjusting the error-prone frequency include modification of a DNA polymerase having a proofreading function, insertion of a factor that inhibits or suppresses a polymerization reaction or extension reaction during replication, and a factor that promotes these reactions Inhibition, suppression, single or multiple base deficiency, DNA repair enzyme deficiency, removal of abnormal base, modification of enzyme with repair factor function, mismatch base pair repair factor modification, reduction of accuracy of replication itself, etc. Is not limited to them. The adjustment of the error-prone frequency may be performed on both DNA double strands or only on one side. Those performed on only one of the DNA double strands are preferred because harmful mutagenesis is reduced.
本明細書において「エラープローン」とは、遺伝子(DNAなど)の複製における誤り易い(すなわち、複製誤りの)性質をいう。エラープローンは、主に、校正機能を有する酵素(たとえば、DNAポリメラーゼなど)の校正機能の精度によって影響を受ける。本明細書において「複製誤り」とは、遺伝子(DNAなど)の複製の過程で生じるヌクレオチド取り込みの誤りをいう。複製誤りは、通常、生体では、その頻度は108〜1012回に1回程度で極めて低い。複製誤りの頻度が低い理由としては、ヌクレオチドの取り込みが鋳型DNAの取り込まれるヌクレオチドとが相補的な塩基対を形成することによって複製が起こること、DNAポリメラーゼなどの酵素の校正機能すなわち3’→5’エキソヌクレアーゼが、鋳型に相補性を示さないヌクレオチドが誤って取り込まれたときそれを察知し直ちに切り出す機能が存在することなどがあげられる。したがって、本発明において複製におけるエラープローン頻度の調節は、特異的塩基対形成の障害、校正機能の障害などによって行うことができる。 As used herein, “error prone” refers to a property that is prone to error in replication of a gene (DNA or the like) (that is, replication error). Error prone is mainly affected by the accuracy of the calibration function of an enzyme having a calibration function (for example, a DNA polymerase). As used herein, “replication error” refers to an error in nucleotide incorporation that occurs in the process of gene (DNA, etc.) replication. In general, the frequency of replication errors is extremely low in a living body, about once every 10 8 to 10 12 times. The reason for the low frequency of replication errors is that replication occurs when nucleotide incorporation forms a complementary base pair with the nucleotide into which the template DNA is incorporated, and the proofreading function of an enzyme such as DNA polymerase, ie 3 ′ → 5 'Exonuclease has a function to detect and immediately cut out a nucleotide that is not complementary to the template when it is mistakenly incorporated. Therefore, in the present invention, the frequency of error prone in replication can be adjusted by the failure of specific base pairing, the failure of the calibration function, or the like.
本明細書において「エラーフリー」とは、遺伝子(DNAなど)の複製において誤りがほとんどない、好ましくは実質的に全くない性質をいう。エラーフリーは、主に、校正機能を有する酵素の校正機能の精度によって影響を受ける。本明細書においてエラープローンとエラーフリーとは、絶対的に(すなわち、エラープローン頻度のレベルなどで決定する)分類することができ、あるいは相対的(2種以上の遺伝子の複製を担う因子(たとえば、DNAポリメラーゼなど)におけるエラープローン頻度について多い方をエラープローンとし、少ない方をエラーフリーとする)に分類することができる。 As used herein, “error-free” refers to the property that there is almost no error in replication of a gene (DNA or the like), preferably substantially no error. Error free is mainly affected by the accuracy of the calibration function of an enzyme having a calibration function. As used herein, error-prone and error-free can be classified absolutely (ie, determined by the level of error-prone frequency, etc.) or relative (factors responsible for the replication of two or more genes (eg, , DNA polymerase, etc.) can be classified as error prone with a higher error prone frequency and error free with a lower error prone frequency.
なお、本明細書において“DNAポリメラーゼ”とは、4種類のデオキシリボヌクレオシド5’−三リン酸からピロリン酸を遊離してDNAを重合する働きを有する酵素をいい、出芽酵母のPol3や分裂酵母のCdc6はこれに含まれる。DNAポリメラーゼ反応には、鋳型となるDNA、プライマー分子、Mg2+などが必要とされる。プライマーの3’−OH末端に鋳型に相補的なヌクレオチドを順次付加し分子鎖を伸長する。
In this specification, “DNA polymerase” refers to an enzyme having a function of polymerizing DNA by liberating pyrophosphate from four types of
本発明において、DNAポリメラーゼの校正機能を制御するためには、何らかの方法で、酵母細胞を不均衡ミューテーター化すればよい。酵母細胞を不均衡ミューテーター化するには、公知の方法に従って、DNAポリメラーゼ遺伝子のうち校正機能に関与する遺伝子領域を破壊するか、そのような遺伝子領域に何らかの変異を導入すればよい。遺伝子破壊及び遺伝子変異の導入方法は、たとえば、DNAポリメラーゼ遺伝子のうち校正機能に関与する遺伝子領域は公知であるから、それらの遺伝子領域の塩基配列を、例えば1個〜100個、好ましくは1個〜10個、より好ましくは1個〜3個他の塩基で置換し、形質転換すればよい。例えば、真核生物染色体DNA複製時にラギング鎖の複製に関与するとされるポリメラーゼδ(Polδ)の校正機能を消失させた変異タンパク質を目的の酵母細胞内で発現させることで、酵母細胞を不均衡ミューテーター化することができる。すなわち、Polδ変異タンパク質を目的の酵母細胞内で発現させるための方法として、人為的にPolδ変異遺伝子を得て、対象となる酵母に形質転換することにより、変異遺伝子を発現させ、機能させるものがあげられる。すなわち、出芽酵母におけるPolδであるPol3の校正機能消失変異型の作成方法として、予めクローニングした野生型のPOL3遺伝子を鋳型にして、その校正機能活性部位のアミノ酸配列を一部人工的に置換し、校正機能を制御すればよい。また、pol3変異株と同様の形質を持ち、既に天然の変異体として同定されている株より、当該遺伝子をクローニングして用いる方法を用いてもよい(後述する実施例においては、後者の方法を用いた。)。DNAポリメラーゼ遺伝子には、DNAポリメラーゼの構造遺伝子のみならず、DNAポリメラーゼのプロモーターなどの転写および/または翻訳の調節配列の両方を包含してもよい。 In the present invention, in order to control the proofreading function of DNA polymerase, yeast cells may be converted into an unbalanced mutator by some method. In order to make a yeast cell an unbalanced mutator, a gene region involved in the proofreading function of a DNA polymerase gene may be destroyed or some mutation may be introduced into such a gene region according to a known method. Regarding gene disruption and gene mutation introduction methods, for example, gene regions involved in the proofreading function of DNA polymerase genes are known, and thus the base sequences of these gene regions are, for example, 1 to 100, preferably 1 It may be transformed by substituting with 10 to 10, more preferably 1 to 3 with other bases. For example, by expressing in a target yeast cell a mutant protein that has lost the proofreading function of polymerase δ (Polδ), which is believed to be involved in replication of the lagging strand during eukaryotic chromosomal DNA replication, It can be made into a tater. That is, as a method for expressing a Polδ mutant protein in a target yeast cell, an artificially obtained Polδ mutant gene is transformed into a target yeast to cause the mutant gene to be expressed and function. can give. That is, as a method for creating a proofreading function loss mutation type of Pol3 which is Polδ in budding yeast, a part of the amino acid sequence of the proofreading function active site is artificially substituted using a previously cloned wild-type POL3 gene as a template, The calibration function may be controlled. In addition, a method of cloning and using the gene from a strain having the same trait as that of the pol3 mutant and already identified as a natural mutant may be used (in the examples described later, the latter method is used). Using.). The DNA polymerase gene may include not only a structural gene of DNA polymerase but also both transcriptional and / or translational regulatory sequences such as a promoter of DNA polymerase.
また、他の例として、分裂酵母におけるPolδであるCdc6(Cell division cycle 6)の校正機能を消失させた変異タンパク質を目的の酵母細胞内で発現させることで、分裂酵母細胞を不均衡ミューテーター化することができる。すなわち、Cdc6変異タンパク質を目的の酵母細胞内で発現させるための方法として、人為的にcdc6−変異遺伝子を得て、対象となる酵母に形質転換することにより、変異遺伝子を発現させ、機能させるものもあげられる。具体的には、前記pol3変異遺伝子と同様の作成方法にて、校正機能消失変異型のcdc6(cdc6−)を得ることができる。 As another example, a mutant protein in which the proofreading function of Cdc6 (Cell division cycle 6), which is Polδ in fission yeast, is lost is expressed in the target yeast cell, thereby making the fission yeast cell an unbalanced mutator. can do. That is, as a method for expressing Cdc6 mutant protein in a target yeast cell, artificially obtaining a cdc6-mutated gene and transforming the target yeast to express the mutant gene and make it function Can also be raised. Specifically, the proofreading function loss type cdc6 (cdc6-) can be obtained by the same production method as the pol3 mutant gene.
後述する実施例においては、配列番号2で示される塩基配列からなるPOL3遺伝子におけるpol3−01変異遺伝子(配列番号4で示される塩基配列)は、配列番号2で示されるPOL3遺伝子における962番目の塩基がAからCに置換され、968番目の塩基がAからCに置換されたものである。ただし、出芽酵母におけるDNAポリメラーゼの校正機能を制御する方法は、上記の方法に限定されるものではなく、例えば、上記の位置における置換を含んで別の位置の塩基配列を1個〜10個(好ましくは2個〜5個、更に好ましくは配列番号2で示されるPOL3遺伝子の898番目〜980番目の塩基を2個〜5個)置換する方法など、様々な方法が含まれる。 更に、配列番号8で示される塩基配列からなるcdc6+遺伝子におけるcdc6−1変異遺伝子(配列番号10で示される塩基配列)は、配列番号8で示されるcdc6+遺伝子における898番目から906番目の塩基GAT ATT GAAが、GCC GGC GCTに置換されたものである。ただし、分裂酵母におけるDNAポリメラーゼの校正機能を制御する方法は、上記の方法に限定されるものではなく、例えば、上記の位置における置換を含んで別の位置の塩基配列を1個〜10個(好ましくは2個〜5個、更に好ましくは配列番号8で示されるcdc6+遺伝子の898番目〜980番目の塩基を2個〜5個)置換する方法など、様々な方法が含まれる。 In Examples described later, the pol3-01 mutant gene (base sequence shown by SEQ ID NO: 4) in the POL3 gene consisting of the base sequence shown by SEQ ID NO: 2 is the 962nd base in the POL3 gene shown by SEQ ID NO: 2. Is substituted from A to C, and the 968th base is substituted from A to C. However, the method for controlling the proofreading function of DNA polymerase in Saccharomyces cerevisiae is not limited to the above method. For example, 1 to 10 nucleotide sequences at different positions including substitution at the above positions ( Various methods such as a method of substituting 2 to 5 bases, more preferably 2 to 5 bases of the 898th to 980th positions of the POL3 gene represented by SEQ ID NO: 2 are included. Further, the cdc6-1 mutant gene (base sequence shown by SEQ ID NO: 10) in the cdc6 + gene consisting of the base sequence shown by SEQ ID NO: 8 is the 898th to 906th base GAT ATT in the cdc6 + gene shown by SEQ ID NO: 8. GAA is replaced with GCC GGC GCT. However, the method for controlling the proofreading function of DNA polymerase in fission yeast is not limited to the above method. For example, 1 to 10 nucleotide sequences at different positions including substitution at the above position ( Various methods are included, such as a method of preferably replacing 2 to 5 and more preferably 2 to 5 bases from 898th to 980th of the cdc6 + gene represented by SEQ ID NO: 8.
本明細書において校正機能が「野生型のものよりも低い」とは、ある校正機能を有する酵素などについて言及するとき、その酵素の野生型よりも校正機能が低いこと(すなわち、その酵素での校正処理の後に残留する変異の数が野生型による校正処理の後に残留する変異の数よりも多いこと)をいう。そのような野生型との比較は、相対的または絶対的な表示によって行うことができる。そのような比較はまた、エラープローン頻度などによって行うことができる。 In this specification, when the proofreading function is “lower than that of the wild type”, when referring to an enzyme or the like having a certain proofreading function, the proofreading function of the enzyme is lower than that of the wild type (that is, The number of mutations remaining after the calibration process is larger than the number of mutations remaining after the wild type calibration process). Comparison with such wild type can be done by relative or absolute representation. Such a comparison can also be made, such as by error-prone frequency.
本明細書において「変異」とは、遺伝子について言及するとき、その遺伝子の配列の変化を生じることまたはその変化によって生じた遺伝子の(核酸またはアミノ酸)配列の状態をいう。本明細書では、たとえば、変異は、校正機能について生じる遺伝子配列の変化について用いられる。本明細書では、特に言及しない場合は、変異は、改変と同義で用いられる。 As used herein, “mutation” refers to a state of a gene (nucleic acid or amino acid) sequence that causes a change in the sequence of the gene or a gene caused by the change. As used herein, for example, mutations are used for gene sequence changes that occur for proofreading functions. In this specification, unless otherwise stated, mutation is used synonymously with modification.
有用な変異体を作製するためには、生物において変異誘発を行うことがもっとも一般的である。変異とは、通常、遺伝子をコードする塩基配列の変化をいい、DNA配列の変化が包含される。変異は、それが発生した個体に与える影響により、大きく次の3種類に分けられる:A)中立変異(neutral mutation):この変異は、ほとんどの変異が該当し、生物の成育および代謝にほとんど影響がない。B)有害変異(deleterious mutation):この変異は、中立変異よりは頻度は少ない。生物の成長または代謝を阻害する。有害変異には、生育に必須な遺伝子を破壊するような致死変異(lethal mutation)も含まれる。微生物の場合、種によっても異なるが、通常全変異に占める有害変異の割合は、約1/10〜1/100とされている。C)有益変異(beneficial mutation):この変異は、生物の育種に有益な変異である。その発生頻度は中立変異と比較して極めて低い。したがって、有益変異が導入された生物個体を得るためには、大きな生物集団と、長い時間が必要となる。また、生物の育種の十分な効果は、単一の変異だけで現れることはまれであり、複数の有益変異の蓄積が必要であることが多い。なお、これらの変異の導入については、例えば、Dan Burkeら(大矢禎一ら訳)酵母遺伝子実験マニュアル、丸善株式会社平成14年12月10日発行などに記載される方法に従って行うことができる。 It is most common to perform mutagenesis in an organism to create useful mutants. The mutation usually means a change in the base sequence encoding the gene, and includes a change in the DNA sequence. Mutations can be broadly divided into the following three types according to the effects on the individuals in which they occur: A) Neutral mutations: This mutation applies to most mutations and has almost no effect on the growth and metabolism of organisms. There is no. B) deleterious mutation: This mutation is less frequent than the neutral mutation. Inhibit the growth or metabolism of an organism. The harmful mutation includes a lethal mutation that destroys a gene essential for growth. In the case of microorganisms, although it varies depending on the species, the ratio of harmful mutations to all mutations is usually about 1/10 to 1/100. C) Beneficial mutation: This mutation is beneficial for the breeding of organisms. Its frequency of occurrence is very low compared to neutral mutations. Therefore, in order to obtain an organism individual into which a beneficial mutation has been introduced, a large organism population and a long time are required. In addition, a sufficient effect of breeding an organism rarely appears with only a single mutation, and it is often necessary to accumulate a plurality of beneficial mutations. The introduction of these mutations can be performed, for example, according to the method described in Dan Burke et al. (Translated by Junichi Ohya et al.), Yeast Genetic Experiment Manual, published on Mar. 10, 2002.
以下では、DNAポリメラーゼの校正機能を制御し、酵母細胞を不均衡ミューテーター化する工程としてPOL3遺伝子を対象とした場合について説明する。なお、校正機能を制御するDNAポリメラーゼとして、分裂酵母におけるcdc6遺伝子などを対象とした場合も、POL3遺伝子を対象とした場合と同様にして酵母細胞を不均衡ミューテーター化することができる。なお、Pol3及びCdc6は、真核生物においてポリメラーゼδ(Polδ)と総称されるDNA複製酵素であり、それぞれ出芽酵母及び分裂酵母においてPolδに相当する遺伝子である。POL3遺伝子は、具体的には、出芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)のW303−1A(ura3,leu2,his3,trp1,ade2)〔Kainumaら、Glycobiology,Vol.9,133−141(1999)〕株から得たゲノムを鋳型にしてPCR法により取得することができる。プライマーには、Pol3タンパク質をコードする部分を容易に切り出せるように制限酵素切断部分を付与したものを用いればよい。具体的に説明すると、出芽酵母POL3遺伝子を適当なベクターにクローニングした後、Pol3の校正機能を調節するように変異を導入するためにプライマーを設計し、変異型pol3を得ることができる。 Below, the case where POL3 gene is made into object as a process which controls the proofreading function of DNA polymerase and makes a yeast cell an imbalance mutator is demonstrated. In addition, when the cdc6 gene or the like in fission yeast is targeted as a DNA polymerase that controls the proofreading function, the yeast cell can be converted into an unbalanced mutator as in the case of targeting the POL3 gene. Pol3 and Cdc6 are DNA replication enzymes collectively called polymerase δ (Polδ) in eukaryotes, and are genes corresponding to Polδ in budding yeast and fission yeast, respectively. Specifically, the POL3 gene is saccharomyces cerevisiae W303-1A (ura3, leu2, his3, trp1, ade2) [Kainuma et al., Glycobiology, Vol. 9, 133-141 (1999)] can be obtained by PCR using the genome obtained from the strain as a template. A primer provided with a restriction enzyme cleavage portion may be used so that a portion encoding the Pol3 protein can be easily cut out. More specifically, after cloning the budding yeast POL3 gene into an appropriate vector, a primer can be designed to introduce a mutation so as to control the proofreading function of Pol3, thereby obtaining mutant pol3.
また、上記変異型pol3を酵母内で発現させるために、上流にプロモーターを、下流にターミネーターを挿入して発現カセットを構築し、これを発現ベクターに導入すればよい。また、その遺伝子を導入する発現ベクターにプロモーターとターミネーターが既に存在する場合は、発現カセットを構築することなく、そのプロモーターとターミネーターを利用してその間に当該融合遺伝子のみを導入すればよい。 In order to express the mutant pol3 in yeast, an expression cassette is constructed by inserting a promoter upstream and a terminator downstream, and introducing this into an expression vector. If a promoter and terminator are already present in the expression vector into which the gene is to be introduced, only the fusion gene may be introduced between them using the promoter and terminator without constructing an expression cassette.
発現カセット中のプロモーターは、酵母発現系で一般に使用され、形質転換酵母菌内で導入した融合遺伝子を発現させることができるプロモーターであれば特に限定はないが、例えば、PGK、GAP、TPI、GAL1、GAL10、ADH2、PHO5、及びCUP1などがあげられ、これらの中ではGAPプロモーターが好ましい。 The promoter in the expression cassette is not particularly limited as long as it is a promoter that is generally used in a yeast expression system and can express a fusion gene introduced in a transformed yeast. For example, PGK, GAP, TPI, GAL1 , GAL10, ADH2, PHO5, and CUP1, among which GAP promoter is preferable.
一方、ターミネーターは、酵母発現系で一般に使用され、導入した融合遺伝子の下流に存在させて転写終結が可能とするものであればよく、例えば、ADH1、TDH1、TFF、及びTRP5などがあげられる。 On the other hand, the terminator is generally used in yeast expression systems, and any terminator may be used as long as it is present downstream of the introduced fusion gene and can terminate transcription. Examples thereof include ADH1, TDH1, TFF, and TRP5.
発現カセットを導入する発現ベクターとして、酵母発現系で一般に使用されるものであれば特に限定はない。具体的な発現ベクターとして、大腸菌由来のプラスミド(例、pBR322、pBR325、pUC12、及びpUC13)、枯草菌由来のプラスミド(例、pUB110、pTP5、及びpC194)、酵母由来のプラスミド(例、pSH19、及びpSH15)、λファージなどのバクテリオファージ、レトロウイルス、ワクシニアウイルスなどの動物ウイルス、並びにバキュロウイルスなどの昆虫病原ウイルスなどを用いることができるが、酵母由来のプラスミドが好適に使用されうる。 The expression vector for introducing the expression cassette is not particularly limited as long as it is generally used in yeast expression systems. As specific expression vectors, plasmids derived from E. coli (eg, pBR322, pBR325, pUC12, and pUC13), plasmids derived from Bacillus subtilis (eg, pUB110, pTP5, and pC194), yeast-derived plasmids (eg, pSH19, and pSH15), bacteriophages such as λ phage, animal viruses such as retrovirus and vaccinia virus, and insect pathogenic viruses such as baculovirus can be used, and yeast-derived plasmids can be preferably used.
酵母の形質転換に利用されるプラスミドは、酵母の形質転換に用いることができるプラスミドであれば特に限定されないが、例えば、YEpと略される酵母エピソーム型プラスミド(yeast episome plasmid)、YRpと略される酵母自己複製型プラスミド(yeast replicating plasmid)などがあげられる。酵母エピソーム型プラスミドベクターは、酵母の本来もつ2μプラスミドの配列を含んでおり、その複製起点を利用して宿主酵母細胞内で複製できるようにしたベクターである。本発明で使用する酵母エピソーム型発現ベクターは、酵母の2μプラスミド配列の少なくともARS配列を含んでおり、かつ宿主酵母菌体内において染色体外で増殖することができるものが好ましい。具体的なプラスミドとして、YEp51、pYES2、YEp351、YEp352及びpREPなどがあげられる。 The plasmid used for yeast transformation is not particularly limited as long as it is a plasmid that can be used for yeast transformation, for example, yeast episome plasmid abbreviated as YEp, abbreviated as YRp. Yeast self-replicating plasmid (yeast replicating plasmid) and the like. The yeast episomal plasmid vector is a vector that contains the 2μ plasmid sequence inherent in yeast and can be replicated in host yeast cells using its origin of replication. The yeast episomal expression vector used in the present invention preferably contains at least the ARS sequence of the yeast 2μ plasmid sequence and can be propagated extrachromosomally in the host yeast. Specific examples of the plasmid include YEp51, pYES2, YEp351, YEp352, and pREP.
上記の酵母エピソーム型発現ベクターは、組換え大腸菌でのサブクローニングを行えるように、大腸菌体内部で増殖できるシャトルベクターである方が好ましく、またアンピシリン耐性遺伝子等選択マーカー遺伝子を含むものがさらに好ましい。また、該発現ベクターは、組換え酵母を作成した際に、栄養要求性や薬剤耐性によって酵母クローンを選抜できる、マーカー遺伝子を含む。マーカー遺伝子としては、例えば、HIS3、TRP1、LEU2、URA3、ADE2、CAN1、SUC2、LYS2、及びCUP1などがあげられる(大島泰治編著、生物化学実験法39、酵母分子遺伝学実験法、119−144 (1996))。これらはあくまで例示であり、遺伝子導入の宿主とする酵母菌株の遺伝子型に応じて適宜選択すればよい。上述した融合遺伝子発現プラスミドの構築に関する一連の手法は、後記実施例の記載を参照して、あるいは慣用の技術により当業者が適宜実施することができる。 The yeast episomal expression vector is preferably a shuttle vector that can be propagated inside the Escherichia coli so that subcloning can be performed in recombinant Escherichia coli, and more preferably includes a selection marker gene such as an ampicillin resistance gene. The expression vector also contains a marker gene that allows selection of yeast clones by auxotrophy or drug resistance when recombinant yeast is produced. Examples of the marker gene include HIS3, TRP1, LEU2, URA3, ADE2, CAN1, SUC2, LYS2, and CUP1 (edited by Taiji Oshima, Biochemical Experimental Method 39, Yeast Molecular Genetics Experimental Method, 119-144). (1996)). These are merely examples, and may be appropriately selected according to the genotype of the yeast strain used as the host for gene transfer. A series of techniques relating to the construction of the above-described fusion gene expression plasmid can be appropriately carried out by those skilled in the art with reference to the description in Examples below or by conventional techniques.
発現ベクターには、プロモーター、エンハンサー、スプライシングシグナル、ポリA付加シグナル、選択マーカー、SV40複製オリジン、タグをコードするDNAなどを付加してもよい。また、発現ベクターは、融合タンパク質発現ベクターであってもよい。市販されている融合タンパク質発現ベクターとして、pGEXシリーズ(アマシャムファルマシアバイオテク社)、pET CBD Fusion System 34b−38b(Novagen社)、pET Dsb Fusion Systems 39b and 40b(Novagen社)、及びpET GST Fusion System 41 and 42(Novagen社)などがあげられる。 A promoter, enhancer, splicing signal, poly A addition signal, selection marker, SV40 replication origin, DNA encoding the tag, and the like may be added to the expression vector. The expression vector may be a fusion protein expression vector. Commercially available fusion protein expression vectors include pGEX series (Amersham Pharmacia Biotech), pET CBD Fusion System 34b-38b (Novagen), pET Dsb Fusion Systems 39b and 40b (Novagen), and pET GST Fst 41 42 (Novagen).
本発明において、上記の変異型pol3遺伝子発現ベクター(ミューテーター)にて形質転換させる宿主酵母としては、サッカロミセス属、カンジダ属に属する酵母を用いるものがあげられるが、特に限定はされない。サッカロミセス属の酵母としては、例えば、Saccharomyces cerevisiae KK4株、Y334株、Inv−Sc1株、及びW303株があげられる。また、本発明において、上記の変異型cdc6遺伝子発現ベクターにて形質転換させる宿主酵母としては、シゾサッカロミセス属、又はカンジダ属に属する酵母を用いるものがあげられるが、特に限定はされない。シゾサッカロミセス属の酵母としては、例えば、Schizosaccharomyces pombe、及びTN8株があげられる。 In the present invention, examples of host yeast transformed with the mutant pol3 gene expression vector (mutator) include those using yeasts belonging to the genus Saccharomyces and Candida, but are not particularly limited. Examples of Saccharomyces yeasts include Saccharomyces cerevisiae KK4 strain, Y334 strain, Inv-Sc1 strain, and W303 strain. In the present invention, host yeast transformed with the above mutant cdc6 gene expression vector includes those using yeast belonging to the genus Schizosaccharomyces or Candida, but is not particularly limited. Examples of yeast belonging to the genus Schizosaccharomyces include Schizosaccharomyces pombe and TN8 strain.
融合遺伝子発現ベクターにて酵母を形質転換するには、例えば、以下の方法があげられる。リン酸リチウムで処理し、DNAとPEGを加えてインキュベートする方法や、エレクトロポレーション法などの公知の方法を利用できる(Becker and Guarente, Methods Enzymol., 194, 182−187(1991))。また、細胞壁を酵素で消化したスフェロプラスト細胞をPEGとDNAとを、二塩化カルシウムなどに由来するカルシウムイオンの存在下でインキュベートするスフェロプラスト法(Hinnen et al., Proc.Natl.Acad.Sci.USA,75:1929(1978))や、DNAを表面に付着させた粒子を細胞に照射することにより形質転換を行う方法(Fox T.D.et.al.,1988.Plasmids can stably transform yeast mitochondria lacking endogeneous mtDNA.Proc.Nat.Acad.Sci.85:7288−7292)を用いてもよい。 In order to transform yeast with a fusion gene expression vector, for example, the following methods can be mentioned. A known method such as a method of incubating with lithium phosphate, adding DNA and PEG and incubating, or electroporation can be used (Becker and Guarente, Methods Enzymol., 194, 182-187 (1991)). In addition, spheroplast cells in which cell walls are digested with an enzyme are incubated with PEG and DNA in the presence of calcium ions derived from calcium dichloride or the like (Hinen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75: 1929 (1978)) or a method of transformation by irradiating cells with DNA-attached particles (Fox TD et al., 1988. Plasmids can stably transform). yeast mitochondria racking endogeneous mtDNA.Proc.Nat.Acad.Sci.85: 7288-7292) may be used.
対数増殖期の酵母細胞を、該酵母細胞に導入する遺伝子およびポリエチレングリコールを含有する溶液中で維持する工程を含む酵母の形質転換方法(特許3682530号)であってもよい。 A yeast transformation method (Japanese Patent No. 3682530) comprising a step of maintaining a logarithmically growing yeast cell in a solution containing a gene to be introduced into the yeast cell and polyethylene glycol may be used.
形質転換酵母のスクリーニングのために、適当な選択マーカーを用いる。一例として、宿主細胞の染色体DNA上の代謝に関与する遺伝子を用いることが望ましい。すなわち、染色体DNA上の上記遺伝子を突然変異等の適当な手段により機能しないような宿主細胞を用い、相当する正常な遺伝子を含む発現ベクターを形質転換することにより、正常な代謝遺伝子を含む形質転換細胞のみを増殖させてスクリーニングできる物が好ましい。具体的には上記したようなURA3、LEU2等広く用いられている選択マーカー遺伝子を発現ベクターに接続する。染色体組み込み型タイプ(YIpタイプ)の場合にもこれらの遺伝子はスクリーニングのマーカーとなる。 An appropriate selection marker is used for screening for transformed yeast. As an example, it is desirable to use a gene involved in metabolism on the chromosomal DNA of the host cell. That is, by using a host cell that does not function the above gene on chromosomal DNA by appropriate means such as mutation, and transforming an expression vector containing the corresponding normal gene, transformation containing a normal metabolic gene Those which can be screened by growing only cells are preferred. Specifically, a selection marker gene that is widely used such as URA3 and LEU2 as described above is connected to an expression vector. In the case of the chromosomal integration type (YIp type), these genes also serve as screening markers.
形質転換された形質転換酵母に多くの変異を導入するために、数世代にわたる分裂を繰り返すことができるように培養する。具体的には、培地5mlで一晩培養し、2ml、50ml、100mlとスケールアップを繰り返し、約一週間程度の期間、酵母が分裂できる状態で培養を繰り返す。形質転換酵母の培養方法は、酵母の培養に用いられる通常の方法に従って行うことができる。培地として、酵母が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、形質転換体の培養を効率的に行える培地を用いればよく、具体的には、YPD培地、YPG培地、YPDG培地、YPAD培地、グルコース合成最小培地(SD)、ヨウ素添加最小培地(SMM)、Hartwellの完全培地(HC)、GAL発酵試験培地、又は胞子形成培地などを適宜用いることができる。また、例えば、Difco社から供給される各種の培地成分を添加し、かつプラスミドの複製・保持に必要なマーカーによって供給可能となるアミノ酸を除いた合成培地(炭素源、窒素源、無機塩類、アミノ酸、ビタミン等を含む)等を利用できる(Sherman,Methods Enzymol.,194,3−57(1991))。 In order to introduce many mutations into transformed transformed yeast, the cells are cultured so that division can be repeated over several generations. Specifically, it is cultured overnight in 5 ml of medium, repeatedly scaled up to 2 ml, 50 ml, and 100 ml. The culture is repeated in a state where yeast can divide for a period of about one week. The method for culturing the transformed yeast can be performed according to the usual method used for culturing yeast. As the medium, a medium containing a carbon source, nitrogen source, inorganic salts, etc. that can be assimilated by yeast and capable of efficiently cultivating the transformant may be used. Specifically, a YPD medium, a YPG medium, a YPDG medium YPAD medium, glucose synthesis minimum medium (SD), iodine-added minimum medium (SMM), Hartwell complete medium (HC), GAL fermentation test medium, sporulation medium, or the like can be used as appropriate. In addition, for example, a synthetic medium (carbon source, nitrogen source, inorganic salt, amino acid) added with various medium components supplied from Difco and excluding amino acids that can be supplied by markers required for plasmid replication / retention (Including vitamins) and the like (Sherman, Methods Enzymol., 194, 3-57 (1991)).
培地のpHは、6〜8に調節することが適当である。pHの調整は、無機又は有機の酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム、アンモニアなどの添加量を制御することにより行えばよい。培養は、28〜32℃、好ましくは30℃で、約一週間(たとえば、1日から1ヶ月、好ましくは5日〜10日)、常法に従い、通気や攪拌を適宜加えつつ行えばよい。特に、TIY20株を効率よく培養するためにKCl及びソルビトールを加え30℃で培養することが望ましいが、穏やかな選択圧を加えるために、KCl及びソルビトールを加えない培地にて培養を行ってもよい。また、穏やかな選択圧を得るために、31℃〜35℃(又は32℃〜33℃)など30℃に比べ少し高い温度で培養してもよい。 It is appropriate to adjust the pH of the medium to 6-8. The pH may be adjusted by controlling the amount of inorganic or organic acid, alkali solution, urea, calcium carbonate, ammonia or the like added. The culture may be performed at 28 to 32 ° C., preferably 30 ° C., for about one week (for example, 1 day to 1 month, preferably 5 days to 10 days) according to a conventional method while appropriately adding aeration and stirring. In particular, in order to culture the TIY20 strain efficiently, it is desirable to add KCl and sorbitol and culture at 30 ° C. However, in order to apply a gentle selective pressure, the culture may be performed in a medium to which KCl and sorbitol are not added. . Further, in order to obtain a gentle selection pressure, the culture may be performed at a temperature slightly higher than 30 ° C. such as 31 ° C. to 35 ° C. (or 32 ° C. to 33 ° C.).
高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母 高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母は、上記した製造方法により製造された酵母を意味する。そして、具体的には、哺乳類型糖鎖を有する糖タンパク質を産生する出芽酵母、または分裂酵母などがあげられる。より具体的には、公知の遺伝子破壊株、又は公知の遺伝子破壊株から公知の方法に従って製造しうる遺伝子破壊株において、DNAポリメラーゼの校正機構に関する遺伝子を改変することにより得られる酵母などがあげられる。 Yeast that avoids high-temperature sensitivity or restores growth ability Yeast that avoids high-temperature sensitivity or restores growth ability means yeast produced by the above-described production method. Specific examples include budding yeast or fission yeast that produce glycoproteins having mammalian sugar chains. More specifically, a yeast obtained by modifying a gene relating to a proofreading mechanism of a DNA polymerase in a known gene-disrupted strain or a gene-disrupted strain that can be produced from a known gene-disrupted strain according to a known method is exemplified. .
哺乳類型糖鎖を有する糖タンパク質 哺乳類型糖鎖を有する糖タンパク質は、上記した公知の遺伝子破壊株によって産生されるものであればよく、遺伝子破壊株から糖タンパク質を単離・精製する方法も、本明細書に記載したいずれかの文献に開示される方法又は公知の方法を適宜用いればよい。例えば、培養が終了した後に、細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液にけん濁する。その後、超音波破砕機、フレンチプレス、ホモジナイザー、ダイノミルなどを適宜用いて細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。そのようにして得られた無細胞抽出液を遠心分離して上清を得て、その上清から溶媒抽出法、硫安などによる塩析法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル−セファロースなどのレジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、アフィニティークロマトグラフィー法などを適宜組み合せればよい。 Glycoprotein having a mammalian type sugar chain The glycoprotein having a mammalian type sugar chain may be produced by the above-mentioned known gene disruption strains, and a method for isolating and purifying glycoproteins from gene disruption strains, A method disclosed in any document described in this specification or a known method may be appropriately used. For example, after the culture is completed, the cells are collected by centrifugation and suspended in an aqueous buffer solution. Thereafter, the cells are crushed using an ultrasonic crusher, a French press, a homogenizer, a dynomill or the like as appropriate to obtain a cell-free extract. The cell-free extract thus obtained is centrifuged to obtain a supernatant. From the supernatant, a solvent extraction method, a salting-out method using ammonium sulfate, a precipitation method using an organic solvent, a resin such as diethylaminoethyl-sepharose, etc. What is necessary is just to combine the anion exchange chromatography method using this, an affinity chromatography method, etc. suitably.
本明細書において、Manはマンノース、GlcNAcはN−アセチルグルコサミンを示す。またアスタリスク(*)は、リン酸化可能部位を示す。具体的な哺乳類型糖鎖を有する糖タンパク質として、下記式(I)、又は(II)で示されるオリゴ糖鎖をアスパラギン結合型糖鎖として有する糖タンパク質があげられる。 In the present specification, Man represents mannose, and GlcNAc represents N-acetylglucosamine. An asterisk (*) indicates a site capable of phosphorylation. Specific examples of glycoproteins having mammalian sugar chains include glycoproteins having an oligosaccharide chain represented by the following formula (I) or (II) as an asparagine-linked sugar chain.
β−グルカンを高効率に産生する酵母 β−グルカンを高効率に産生する酵母は、高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母と同様に、上記した製造方法により製造された酵母があげられる。一方、酵母の遺伝子破壊株におけるDNAポリメラーゼの校正機能を制御することによらずに得られた、高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母を用いることによっても、β−グルカンを高効率に得ることができるとも考えられる。β−グルカンを高効率に産生する酵母の例として、β−グルカンを高効率に産生する出芽酵母又は分裂酵母などがあげられる。より具体的には、公知の遺伝子破壊株、又は公知の遺伝子破壊株から公知の方法に従って製造しうる遺伝子破壊株において、DNAポリメラーゼの校正機構に関する遺伝子を改変することにより得られる酵母などがあげられる。 Yeasts that produce β-glucan with high efficiency Yeasts that produce β-glucan with high efficiency include yeasts produced by the production method described above, as well as yeasts that have avoided high-temperature sensitivity or have recovered their growth properties. On the other hand, β-glucan can be obtained with high efficiency by using yeast that has been obtained without controlling the proofreading function of DNA polymerase in the yeast gene-disrupted strain and that has avoided high-temperature sensitivity or has recovered its growth properties. It is thought that it is possible. Examples of yeasts that produce β-glucan with high efficiency include budding yeast or fission yeast that produce β-glucan with high efficiency. More specifically, a yeast obtained by modifying a gene relating to a proofreading mechanism of a DNA polymerase in a known gene-disrupted strain or a gene-disrupted strain that can be produced from a known gene-disrupted strain according to a known method is exemplified. .
β−グルカン
β−グルカンは、上記した公知の遺伝子破壊株によって産生されるものであればよい。例えば、具体的なβ−グルカンの種類として、β−1,3−D−グルカン及びβ−1,6/1,3−Dグルカンがあげられる。遺伝子破壊株から(特に酵母細胞壁から)β−グルカンを単離・精製する方法として、公知の方法を適宜用いることができる。例えば、培養が終了した後に、得られた培養物(細胞)を遠心分離により回収し、水系緩衝液に懸濁する。次いで、超音波破砕機、ボルテックスミキサー、フレンチプレス、ホモジナイザー、ダイノミルなどを適宜用いて細胞を破砕し、細胞破砕液を得る。得られた細胞破砕液を遠心分離してペレット(細胞壁含む)を回収する(再懸濁、遠心分離、ペレット回収は適当回数繰り返す。)。その後、溶媒除去や減圧乾燥や再懸濁など、所定の操作を行った後、例えば、ピリジルアミノ(PA)化法によりHPLCを用いて糖質分析を行う方法などが好適であり、なかでもPA化法によるHPLC分析がより好適である。
[beta] -glucan [beta] -glucan may be any one produced by the aforementioned known gene disruption strain. For example, specific β-glucan types include β-1,3-D-glucan and β-1,6 / 1,3-D glucan. As a method for isolating and purifying β-glucan from a gene-disrupted strain (particularly from a yeast cell wall), a known method can be appropriately used. For example, after the culture is completed, the obtained culture (cell) is collected by centrifugation and suspended in an aqueous buffer solution. Next, the cells are crushed using an ultrasonic crusher, a vortex mixer, a French press, a homogenizer, a dyno mill, or the like as appropriate to obtain a cell lysate. The obtained cell lysate is centrifuged to collect pellets (including cell walls) (resuspension, centrifugation, and pellet recovery are repeated an appropriate number of times). Then, after performing predetermined operations such as solvent removal, drying under reduced pressure, and resuspension, for example, a method of performing carbohydrate analysis using HPLC by the pyridylamino (PA) method is suitable. HPLC analysis by the method is more preferred.
本発明の第2の側面は、酵母の遺伝子破壊株におけるDNAポリメラーゼの校正機能を制御する工程を含む、外来遺伝子の発現能を有する酵母の製造方法に関する。本発明の第2の側面は、外来遺伝子を導入した遺伝子破壊株を用いる以外は、第1の側面と同様である。外来遺伝子を導入した遺伝子破壊株の作出方法は、公知の方法に従って、適宜行えばよい。本発明の第2の側面における外来遺伝子は、その種以外の生物に由来する遺伝子であれば特に限定されないが、例えば、ヒト由来のヒトα−ガラクトシターゼA遺伝子があげられる。後述する実施例5によって、実証されたとおり、この方法によれば外来遺伝子を効果的に発現させることができる。本発明の第2の側面は、第1の側面と同様、外来遺伝子の発現能を有する酵母の製造方法のみならず、その製造方法によって製造された外来遺伝子の発現能を有する酵母、外来遺伝子、タンパク質などをも提供する。また、この側面に係る発明は、上記した製造方法により得られた酵母を培地で培養し、外来遺伝子を発現させて外来タンパク質を生成させ、得られた培養物から生成させた外来タンパク質を採取することにより、外来タンパク質を効果的に製造する方法をも提供する。 The second aspect of the present invention relates to a method for producing yeast having the ability to express foreign genes, comprising the step of controlling the proofreading function of DNA polymerase in a yeast gene disruption strain. The second aspect of the present invention is the same as the first aspect except that a gene disrupted strain into which a foreign gene has been introduced is used. A method for producing a gene-disrupted strain into which a foreign gene has been introduced may be appropriately performed according to a known method. The foreign gene in the second aspect of the present invention is not particularly limited as long as it is a gene derived from an organism other than the species, and examples thereof include human-derived human α-galactosidase A gene. As demonstrated by Example 5 described below, according to this method, a foreign gene can be effectively expressed. As in the first aspect, the second aspect of the present invention is not only a method for producing a yeast having the ability to express a foreign gene, but also a yeast having the ability to express a foreign gene produced by the production method, a foreign gene, Also provides protein and so on. The invention according to this aspect also comprises culturing yeast obtained by the above-described production method in a medium, expressing a foreign gene to produce a foreign protein, and collecting the foreign protein produced from the obtained culture. Thus, a method for effectively producing a foreign protein is also provided.
配列番号の説明 本明細書の配列表に記載される配列は、以下の配列を示す。 配列番号1は、Pol3のアミノ酸配列を示す。 配列番号2は、POL3遺伝子をコードするcDNAの塩基配列を示す。 配列番号3は、pol3−01のアミノ酸配列を示す。 配列番号4は、pol3−01変異遺伝子をコードするcDNAの塩基配列を示す。 配列番号5は、実施例1におけるPCR反応で用いたフォワードプライマーの塩基配列を示す。 配列番号6は、実施例1におけるPCR反応で用いたリバースプライマーの塩基配列を示す。 配列番号7は、Cdc6のアミノ酸配列を示す。 配列番号8は、cdc6+遺伝子をコードするcDNAの塩基配列を示す。 配列番号9は、cdc6−1のアミノ酸配列を示す。 配列番号10は、cdc6−1変異遺伝子をコードするcDNAの塩基配列を示す。 配列番号11は、実施例6におけるPCR反応で用いたフォワードプライマーの塩基配列を示す。 配列番号12は、実施例6におけるPCR反応で用いたリバースプライマーの塩基配列を示す。 配列番号13は、実施例6におけるPCR反応で用いたフォワードプライマーの塩基配列を示す。 配列番号14は、実施例6におけるPCR反応で用いたリバースプライマーの塩基配列を示す。 Description of SEQ ID NOs: The sequences described in the sequence listing of the present specification are the following sequences. SEQ ID NO: 1 shows the amino acid sequence of Pol3. SEQ ID NO: 2 shows the base sequence of cDNA encoding POL3 gene. SEQ ID NO: 3 shows the amino acid sequence of pol3-01. SEQ ID NO: 4 shows the nucleotide sequence of cDNA encoding pol3-01 mutant gene. SEQ ID NO: 5 shows the base sequence of the forward primer used in the PCR reaction in Example 1. SEQ ID NO: 6 shows the base sequence of the reverse primer used in the PCR reaction in Example 1. SEQ ID NO: 7 shows the amino acid sequence of Cdc6. SEQ ID NO: 8 shows the nucleotide sequence of cDNA encoding cdc6 + gene. SEQ ID NO: 9 shows the amino acid sequence of cdc6-1. SEQ ID NO: 10 shows the base sequence of cDNA encoding the cdc6-1 mutant gene. SEQ ID NO: 11 shows the base sequence of the forward primer used in the PCR reaction in Example 6. SEQ ID NO: 12 shows the base sequence of the reverse primer used in the PCR reaction in Example 6. SEQ ID NO: 13 shows the base sequence of the forward primer used in the PCR reaction in Example 6. SEQ ID NO: 14 shows the base sequence of the reverse primer used in the PCR reaction of Example 6.
寄託株の説明 後述する実施例で得られたYAB100株は、平成18年7月11日から独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センターに、受託番号:FERM BP−11122として寄託されている。 後述する実施例で得られたYAB101株は、平成18年7月11日から独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センターに、受託番号:FERM BP−11123として寄託されている。
後述する実施例で得られたC2−11株は、平成18年12月27日から独立行政法人産業技術総合研究所
特許生物寄託センターに、受託番号:FERM BP−11124として寄託されている。
Description of deposited strain The YAB100 strain obtained in the examples described later has been deposited at the Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology as of July 11, 2006, with the deposit number: FERM BP-11122 . . The YAB101 strain obtained in Examples described later has been deposited at the Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology as of July 11, 2006 under the accession number: FERM BP-11123 .
The C2-11 strain obtained in the Examples described later has been deposited at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Deposit Center on December 27, 2006 as the deposit number: FERM BP-11124 .
次に実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.
変異型pol3DNA断片を導入したプラスミドpAB100の産生 以下のようにして変異型pol3DNA断片を出芽酵母強制発現用マルチコピーベクターYEP352GAP2のSacI−SalIサイトにクローニングし、プラスミドpAB100(図1(a)参照)を構築した。 Pol3のアミノ酸配列は配列番号1に示され、Pol3をコードするDNAの塩基配列は配列番号2に示されるが、本実施例で得られたpol3−01変異遺伝子は配列番号2における962番目の塩基がAからCに置換され、968番目の塩基がAからCに置換されたものである。すなわち、配列番号2で示される塩基配列の961番目から969番目までの塩基配列によってコードされるアミノ酸残基が、DIEからAIAに置換されるような変異を導入した。このようにして得られたpol3−01のアミノ酸配列を配列番号3に示し、pol3−01変異遺伝子をコードするDNAの塩基配列を配列番号4に示す。具体的に説明すると、天然のミューテーター変異株として知られているAMY128−1株(MATαpol3−01、ura3−52、leu2−1、lys1−1、ade2−1、his1−7、hom3−10、trp1−289)のゲノムをテンプレートに用いて、PCR反応(フォワードプライマー:5’−AGCTCGAGCTC(SacI)ATGAGTGAAAAAAGATCCCTTCCCATG−3’(配列番号5)、リバースプライマー:5’−GCATCGCGGCCGC(NotI)TTACCATTTGCTTAATTGTTCTAC−3’(配列番号6))にてpol3−01変異遺伝子を増幅し、その増幅断片をpYES2ベクターのSacI−NotIサイトにクローニングした(得られたプラスミドをpYES2−pol3−01と命名した。)。さらに、GAPDHプロモーターの支配下でpol3−01変異遺伝子が発現できるように、pYES2−Pol3−01からpol3−01変異遺伝子を制限酵素SacIとXhoIにて消化し、YEp352GAP−IIベクターのSacI−SalI siteにクローニングした(このようにして得られたプラスミドをpAB100と命名した。)。 Production of Plasmid pAB100 Introducing Mutant Pol3 DNA Fragment The mutant pol3 DNA fragment was cloned into the SacI-SalI site of the multi-copy vector YEP352GAP2 for forced expression of budding yeast as follows, and plasmid pAB100 (see FIG. 1 (a)) was obtained. It was constructed. The amino acid sequence of Pol3 is shown in SEQ ID NO: 1, and the base sequence of DNA encoding Pol3 is shown in SEQ ID NO: 2. The pol3-01 mutant gene obtained in this example is the 962nd base in SEQ ID NO: 2. Is substituted from A to C, and the 968th base is substituted from A to C. That is, a mutation was introduced such that the amino acid residue encoded by the base sequence from the 961st to the 969th base sequence of SEQ ID NO: 2 was replaced from DIE to AIA. The amino acid sequence of pol3-01 thus obtained is shown in SEQ ID NO: 3, and the base sequence of the DNA encoding the pol3-01 mutant gene is shown in SEQ ID NO: 4. Specifically, the AMY128-1 strain (MATαpol3-01, ura3-52, leu2-1, lys1-1, ade2-1, his1-7, hom3-10, which is known as a natural mutator mutant, Using the genome of trp1-289) as a template, PCR reaction (forward primer: 5′-AGCTC GAGCTC (SacI) ATGAGTGAAAAAAGATCCCTTCCCATG-3 ′ (SEQ ID NO: 5), reverse primer: 5′- GCATTCGCGGCCGCC (NotI) TTACCTTTGCTTACAT '(SEQ ID NO: 6)), the pol3-01 mutant gene was amplified, and the amplified fragment was cloned into the SacI-NotI site of the pYES2 vector (the resulting plasmid was pY It was named ES2-pol3-01.) Further, the pol3-01 mutant gene is digested with restriction enzymes SacI and XhoI so that the pol3-01 mutant gene can be expressed under the control of the GAPDH promoter, and the SacI-SalI site of the YEp352GAP-II vector is digested. (The plasmid thus obtained was named pAB100).
糖鎖改変株の高温耐性株の取得 出芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)糖鎖改変株TIY20(matα och1::hisG mnn1::hisG mnn4::hisG)に、上記のようにして得られたプラスミドpAB100を形質転換した。TIY20は、国際公開WO01/014522号パンフレット(特許文献1)に開示されるTIY19と同じクローンから四分子分析によって得た。得られた形質転換体(TIY20/pAB100)を、より多くの変異を入れるために出芽酵母用合成培地SD−U(6.7g Yeast nitrogen base without amino acids (Difco laboratories)、20g グルコース、0.77g CMS−URA(Sunrise Science Products)(液体)に、できるだけ多く分裂できるように条件を制御して培養した。これらの菌の中から高温耐性株を得るために、SD−U固形培地に蒔いてから37℃で3日培養し、生えてきたコロニーを釣菌した。得られた株からpAB100を脱落させるために完全培地YPAD(10g Yeast extract(Difco laboratories)、20g peptone(Difco)、0.2g硫酸アデニン(Sigma)、20gGlucose/1L)にストリークした後、培養し、シングルコロニーを20個ずつ回収した。これらのコロニーのうちSD−U培地で生えることができないコロニーを取得した。 Acquisition of high-temperature-resistant strain of sugar chain-modified strain Saccharomyces cerevisiae sugar chain-modified strain TIY20 (matα och1 :: hisG mnn1 :: hisG mnn4 :: hisG) is transformed with the plasmid pAB100 obtained as described above. Converted. TIY20 was obtained by four-molecule analysis from the same clone as TIY19 disclosed in WO 01/014522 (Patent Document 1). The resulting transformant (TIY20 / pAB100) was added to a budding yeast synthetic medium SD-U (6.7 g Yeast nitrogen base with amino acids (Difco laboratories), 20 g glucose, 0.77 g) to introduce more mutations. CMS-URA (Sunrise Science Products) (liquid) was cultured under controlled conditions so that it could divide as many as possible. Culturing was carried out for 3 days at 37 ° C., and the colonies that had grown were caught, and in order to remove pAB100 from the obtained strain, complete medium YPAD (10 g Yeast extract (Difco laboratories), 20 g peptone (Difco)) 0.2g adenine sulfate (Sigma), was streaked on 20gGlucose / 1L), and cultured to collect a single colony by 20. Were the colonies that can not grow in SD-U medium of these colonies.
酵母内タンパク質インベルターゼに付加される糖鎖長の解析 実施例1で得られた9株(C15、C27、C28、C30、C3−20、C4−1、C3−3−1、C3−7−2、及びC3−3−9)のN結合型糖鎖長を調べるために酵母内で作られるインベルターゼに付加されるN−結合型糖鎖長を以下の方法にて調べた。それぞれの株を5mlのYPADで培養後、5mlのYPSuc(10g Yeast extract(Difcolaboratories)、20gのpeptone(Difco)、10gのsucrose/1L)で3時間以上培養し、菌を回収した。回収した菌は50μlのSDS−PAGEサンプルバッファー(15%Glycerol、0.125M Tris−HCl(pH6.8)、2mM PMSF、3%SDS、0.1%Bromophenol blue、1%2−mercaptoethanol)とグラスビーズを加えてボルテックスにて破砕した。15,000回転で5分間遠心分離した後、上清5μlずつを5%SDS−PAGEにて電気泳動(100V、3時間)した。ゲルを反応液(3.4g sucrose、3ml 3M Na−acetate/100ml)に移し、30分37℃でインキュベーションした後、脱イオン水にて2回洗浄した。染色液(2g NaOH、50mg triphenyltetrazoliumchloride/50ml)に移し、発色するまで煮込んだ。その結果を図2に示す。図2は、N結合型糖鎖長を調べるための図面に替わるSDSゲル電気泳動写真である。図2のレーンは、左から、C15、C27、C28、C30、C3−20、C4−1、C3−3−1、C3−7−2、C3−3−9、TIY20及びW303−1Aを示す。図2から、得られた9株のインベルターゼに付加されるN−結合型糖鎖は親株であるTIY20と同じ糖鎖長をもつことが分かった。 Analysis of sugar chain length added to protein invertase in yeast 9 strains obtained in Example 1 (C15, C27, C28, C30, C3-20, C4-1, C3-3-1, C3-7-2) In order to examine the N-linked sugar chain length of C3-3-9), the N-linked sugar chain length added to the invertase produced in yeast was examined by the following method. Each strain was cultured in 5 ml of YPAD, and then cultured in 5 ml of YPSuc (10 g Yeast extract (Difcolaboratories), 20 g of peptone (Difco), 10 g of sucrose / 1 L) for 3 hours or more to recover the bacteria. The collected bacteria were 50 μl of SDS-PAGE sample buffer (15% Glycerol, 0.125M Tris-HCl (pH 6.8), 2 mM PMSF, 3% SDS, 0.1% Bromophenol blue, 1% 2-mercaptoethanol) and glass. Beads were added and vortexed. After centrifuging at 15,000 rpm for 5 minutes, 5 μl of each supernatant was electrophoresed on 5% SDS-PAGE (100 V, 3 hours). The gel was transferred to a reaction solution (3.4 g sucrose, 3 ml 3M Na-acetate / 100 ml), incubated at 37 ° C. for 30 minutes, and then washed twice with deionized water. Transferred to staining solution (2 g NaOH, 50 mg triphenyltetrazole chloride / 50 ml) and boiled until color developed. The result is shown in FIG. FIG. 2 is an SDS gel electrophoresis photograph replacing the drawing for examining the N-linked sugar chain length. The lanes in FIG. 2 show C15, C27, C28, C30, C3-20, C4-1, C3-3-1, C3-7-2, C3-3-9, TIY20, and W303-1A from the left. . From FIG. 2, it was found that the N-linked sugar chains added to the 9 strains of invertase obtained had the same sugar chain length as the parent strain TIY20.
生育の回復効率の解析 次に、実施例1で得られた株の成長回復効率を解析した。5mlのYPADで30℃にて培養を行った後、OD600が0.1となるように10mlのYPADに移し、30℃あるいは37℃にて培養した。タイムポイントごとに菌を回収しOD600を調べた。その結果を図3に示す。図3は、30℃及び37℃における生育の回復効率を示す図面に替わるグラフである。図3から、解析を行った9株のうち、C4−1とC3−20は30℃での成長割合がTIY20よりも上回ったことがわかる。また図3から、37℃ではTIY20はほとんど増殖できないにもかかわらず、C4−1、C3−20では増殖能が回復したことがわかる。なお、各株の様子を図1(b)に示し、図1(b)の分画を図1(c)に示す。 Analysis of Growth Recovery Efficiency Next, the growth recovery efficiency of the strain obtained in Example 1 was analyzed. After culturing at 30 ° C. with 5 ml of YPAD, it was transferred to 10 ml of YPAD so that OD600 was 0.1, and cultured at 30 ° C. or 37 ° C. Bacteria were collected at each time point and examined for OD600. The result is shown in FIG. FIG. 3 is a graph instead of a drawing showing the growth recovery efficiency at 30 ° C. and 37 ° C. FIG. 3 shows that among the nine strains analyzed, C4-1 and C3-20 have higher growth rates at 30 ° C. than TIY20. FIG. 3 also shows that the growth ability of C4-1 and C3-20 was recovered, although TIY20 hardly grew at 37 ° C. The state of each strain is shown in FIG. 1 (b), and the fraction of FIG. 1 (b) is shown in FIG. 1 (c).
糖鎖構造解析 実施例1で得られた株におけるマンノタンパク質の糖鎖構造を解析した。50mlで培養した菌を回収し、水で洗浄後、100mMのクエン酸バッファー(pH7.0)8mlに懸濁し、121℃にて2時間オートクレーブした。遠心にて上清を回収し、24mlの冷エタノールを添加し、−20℃にて30分静置後、遠心して沈殿を回収した。水に懸濁後、3mg/mlになるようにタンパク溶液を調整し、そのうち5μlGlycopeptidaseF(タカラバイオ社製4450)にて処理した。37℃17時間インキュベーション後100μlとなるように水を加え、フェノール・クロロホルム・イソアミルアルコール(25・24・1)を加えて良く攪拌し、遠心にて上清を回収した(フェノールクロロホルム抽出)。回収した液にクロロホルムを加えて攪拌後、遠心して上清を回収し(クロロホルム抽出)、ドライアップした。ドライアップしたサンプルにPyridylamination manual kit(タカラバイオ社製4480)にてピリジルアミノ化した後、7回のフェノールクロロホルム抽出に供し余分な試薬を除去した。クロロホルム抽出を行った後、上清をドライアップし、水に溶解後、HPLC(島津社製Class−VP、カラム、TOSOH TSK−GEL AMIDE−80(φ4.6mm×250mm)、 流速、1ml/min、検出、320nm(励起)、400nm(蛍光)、バッファーA、アセトニトリル、バッファーB、200mMTEAA(バッファーの濃度を上げて各糖を溶出)、バッファーBのグラジエント条件、0−40分、30→60%、40−50分、30%)にて糖鎖構造を解析した。その結果を図4に示す。図4は、糖鎖構造を解析するための図面に替わるカラム解析の結果を示すグラフである。図中、マンノースの数がMで示されている。縦軸は蛍光強度であり、横軸は保持時間(分)である。図4から、野生株W303−1Aでは、様々な数のマンノースが付加していることがわかる。一方、図4から、得られた株の全てにおいて、親株であるTIY20と同じマンノース8個からなる糖鎖構造を示すピークがメインピークとして観察された。このことは、実施例における変異株が、いわゆる哺乳類型の糖鎖を有していることを示す。すなわち、実施例における変異株を用いれば望ましい糖鎖を有するタンパク質を得ることができる。すなわち、本発明は実施例における変異株を用いたタンパク質の製造方法をも提供する。 Sugar chain structure analysis The sugar chain structure of the mannoprotein in the strain obtained in Example 1 was analyzed. Bacteria cultured in 50 ml were collected, washed with water, suspended in 8 ml of 100 mM citrate buffer (pH 7.0), and autoclaved at 121 ° C. for 2 hours. The supernatant was collected by centrifugation, 24 ml of cold ethanol was added, and the mixture was allowed to stand at −20 ° C. for 30 minutes, and then centrifuged to collect a precipitate. After suspending in water, the protein solution was adjusted to 3 mg / ml, and treated with 5 μl Glycopeptidase F (4450 manufactured by Takara Bio Inc.). After incubation at 37 ° C. for 17 hours, water was added to 100 μl, phenol / chloroform / isoamyl alcohol (25/24/1) was added and stirred well, and the supernatant was collected by centrifugation (phenol chloroform extraction). Chloroform was added to the collected liquid, stirred, and then centrifuged to collect the supernatant (chloroform extraction) and dried up. The dried-up sample was pyridylaminated with a pyridylamine manual kit (4480 manufactured by Takara Bio Inc.) and then subjected to seven phenol chloroform extractions to remove excess reagents. After chloroform extraction, the supernatant was dried up and dissolved in water, followed by HPLC (Class-VP manufactured by Shimadzu Corporation, column, TOSOH TSK-GEL AMIDE-80 (φ4.6 mm × 250 mm), flow rate, 1 ml / min. , Detection, 320 nm (excitation), 400 nm (fluorescence), buffer A, acetonitrile, buffer B, 200 mM TEAA (elution of each saccharide by increasing the buffer concentration), buffer B gradient conditions, 0-40 minutes, 30 → 60% , 40-50 minutes, 30%). The result is shown in FIG. FIG. 4 is a graph showing the results of column analysis instead of a drawing for analyzing a sugar chain structure. In the figure, the number of mannose is indicated by M. The vertical axis represents fluorescence intensity, and the horizontal axis represents retention time (minutes). FIG. 4 shows that various numbers of mannose are added in the wild strain W303-1A. On the other hand, from FIG. 4, in all of the obtained strains, a peak showing a sugar chain structure composed of the same 8 mannoses as the parent strain TIY20 was observed as a main peak. This indicates that the mutant strain in the example has a so-called mammalian sugar chain. That is, if the mutant strain in the examples is used, a protein having a desirable sugar chain can be obtained. That is, the present invention also provides a method for producing a protein using the mutant strain in the examples.
キチナーゼ解析 実施例1で得られた株から分泌されるタンパク質の分泌効率を解析した。40mlで培養した菌の上清に40mgのwet chitin(Sigma)を加え、4℃で一晩攪拌する。遠心してキチン回収後、PBSで3回洗浄。100μlのSDS−PAGEサンプルバッファーに懸濁し、100℃にて10分処理した後、10μlをSDS−PAGEしConA−biotin(生化学工業)にてレクチンブロットした。検出はStreptavidin−HRP(生化学工業)にて検出した。検出用試薬として、Immobilon Western Chemiluminescent HRP Substrate(Milipore)を用い、検出装置として富士フィルムLAS1000を用いた。その結果を図5に示す。図5は、変異株から分泌されるタンパク質の分泌効率を示すための図面に替わるグラフである。図5から、TIY20では分泌効率が野生型株の約50%にも拘らず、得られた株において分泌効率が回復することがわかる。とりわけ、C4−1及びC3−20では分泌効率が野生型株と同等までに回復した。そこで、得られた株C4−1をYAB100、C3−20をYAB101とし特許微生物寄託した。 Chitinase analysis The secretion efficiency of the protein secreted from the strain obtained in Example 1 was analyzed. 40 mg wet chitin (Sigma) is added to the supernatant of the bacteria cultured in 40 ml and stirred overnight at 4 ° C. Centrifuge and collect chitin, then wash 3 times with PBS. After suspending in 100 μl SDS-PAGE sample buffer and treating at 100 ° C. for 10 minutes, 10 μl was subjected to SDS-PAGE and lectin blotted with ConA-biotin (Seikagaku Corporation). Detection was performed with Streptavidin-HRP (Seikagaku Corporation). Immobilon Western Chemiluminescent HRP Substrate (Milipore) was used as a detection reagent, and Fuji Film LAS1000 was used as a detection device. The result is shown in FIG. FIG. 5 is a graph replaced with a drawing for showing the secretion efficiency of the protein secreted from the mutant strain. FIG. 5 shows that the secretion efficiency of TIY20 is recovered in the obtained strain, although the secretion efficiency is about 50% of that of the wild type strain. In particular, in C4-1 and C3-20, the secretion efficiency recovered to the same level as the wild type strain. Therefore, the obtained strain C4-1 was deposited as YAB100 and C3-20 as YAB101, and the patent microorganism was deposited.
α−ガラクトシダーゼA活性測定(外来遺伝子の発現能検証) ヒトα−ガラクトシダーゼA遺伝子をGAPDHプロモーターの下流に連結した発現カセットを有するベクター(pRS4−GAP−αGalA)(Chiba,Y.et al.,Glycobiology,12,821−828,2002)をC4−1、C3−20、C3−7−2、及びC27にそれぞれ形質転換した。得られた形質転換体を図6に表示される時間培養した後、その培養液(菌も含む)を酵素源とした。基質として5mMの4−MU−α−galactopyranosideを用いて、37℃において30分反応後、200μlの反応停止液(0.2Mのグリシンバッファー(pH10.7))を入れることによって停止させた。蛍光用マイクロプレートリーダー(コロナ社製MTP−32、Ex:365nm、Em:450nm)で測定を行った。酵素活性はタンパク1mgあたり1時間で加水分解された基質をμmolとして表した(図6の縦軸)。その結果を図6に示す。図6は、α−ガラクトシダーゼA活性の測定結果を示す図面に替わるグラフである。図6から、TIY20株は、α−ガラクトシダーゼが失活するのに対し、C3−20、C3−7−2及びC4−1は、良好なα−ガラクトシダーゼA活性を示し、特にC3−20及びC3−7−2は、野生型W303−1Aよりも高いα−ガラクトシダーゼA活性を示すことがわかる。 α-Galactosidase A activity measurement (verification of foreign gene expression ability) Vector (pRS4-GAP-αGalA) (Chiba, Y. et al., Glycobiology) having an expression cassette in which a human α-galactosidase A gene is linked downstream of the GAPDH promoter , 12, 821-828, 2002) were transformed into C4-1, C3-20, C3-7-2, and C27, respectively. The obtained transformant was cultured for the time shown in FIG. 6, and the culture solution (including bacteria) was used as an enzyme source. After 5 minutes of reaction at 37 ° C. using 5 mM 4-MU-α-galactopyranoside as a substrate, the reaction was stopped by adding 200 μl of a reaction stop solution (0.2 M glycine buffer (pH 10.7)). Measurement was performed with a fluorescent microplate reader (MTP-32 manufactured by Corona, Ex: 365 nm, Em: 450 nm). Enzyme activity was expressed as μmol of the substrate hydrolyzed in 1 hour per mg of protein (vertical axis in FIG. 6). The result is shown in FIG. FIG. 6 is a graph instead of a drawing showing the measurement results of α-galactosidase A activity. FIG. 6 shows that TIY20 strain has inactivated α-galactosidase, whereas C3-20, C3-7-2 and C4-1 show good α-galactosidase A activity, especially C3-20 and C3. It can be seen that -7-2 exhibits higher α-galactosidase A activity than wild-type W303-1A.
変異型cdc6—DNA断片を導入したプラスミドpREP1cdc6−1の産生
以下のようにして変異型cdc6(cdc6−1)DNA断片を分裂酵母強制発現用マルチコピーベクターpREP1のBamHI−NotIサイトにクローニングし、プラスミドpREP1cdc6−1(図7(a)参照)を構築した。
分裂酵母のCdc6のアミノ酸配列は配列番号7に示され、Cdc6をコードするDNAの塩基配列は配列番号8に示される。本実施例で得られたcdc6−1変異遺伝子は、配列番号8における898番目から906番目の塩基(GAT ATT GAA)を、GCCGGCGCTに置換したものである。すなわち、898番目から906番目までの塩基配列によってコードされるアミノ酸残基がDIEからAGAと置換されるような変異を導入した。このようにして得られたcdc6−1のアミノ酸配列を配列番号9に示し、cdc6−1変異遺伝子をコードするDNAの塩基配列を配列番号10に示す。具体的には、分裂酵母の野生株であるTN8株(h90leu1−32)から抽出したゲノムDNAをテンプレートに用いて、PCR反応によるSite−directed法によってcdc6の変異遺伝子断片を増幅した。PCR反応には、フォワードプライマー(配列番号11):5’−AGCTCGGATCC(BamHI)GATGACAGATAGGTCTTCAAATGAGGGCGTC−3’、リバースプライマー(配列番号12):5’−TCGAGGCGACCTGCGCAAGCGCCGGCAAAGCTCATGAT−3’、フォワードプライマー(配列番号13):5’−AGCTCAGGATCATGAGCTTTGCCGGCGCTTGCGCAGGTCGCA−3’、リバースプライマー(配列番号14):5’−TCGAGGCGGCCGC(NotI)TCACCAGGACATTTCATCAAATCTTTTCA−3’を用いた。配列番号12のリバースプライマーおよび配列番号13のフォワードプライマーにより、前述した898番目から906番目の塩基の置換が起こる。得られた増幅断片の両端を制限酵素BamHIとNotIにて消化し、pREP1ベクターのBamHI−NotIサイトにクローニングした(このようにして得られたプラスミドをpREP1cdc6−1と命名した。)。このプラスミドはnmt1プロモーターの支配下で変異型cdc6遺伝子(cdc6−1)を発現させることができた。
Mutant cdc6 — Production of Plasmid pREP1cdc6-1 Introducing DNA Fragment The mutant cdc6 (cdc6-1) DNA fragment was cloned into the BamHI-NotI site of the multicopy vector pREP1 for fission yeast forced expression as follows. Plasmid pREP1cdc6-1 (see FIG. 7 (a)) was constructed.
The amino acid sequence of fission yeast Cdc6 is shown in SEQ ID NO: 7, and the base sequence of DNA encoding Cdc6 is shown in SEQ ID NO: 8. The cdc6-1 mutant gene obtained in this example is obtained by replacing the 898th to 906th bases (GAT ATT GAA) in SEQ ID NO: 8 with GCCGGGCGCT. That is, a mutation was introduced such that the amino acid residue encoded by the nucleotide sequence from the 898th to the 906th base was replaced from DIE to AGA. The amino acid sequence of cdc6-1 thus obtained is shown in SEQ ID NO: 9, and the base sequence of the DNA encoding the cdc6-1 mutant gene is shown in SEQ ID NO: 10. Specifically, a mutant gene fragment of cdc6 was amplified by a site-directed method by PCR reaction using genomic DNA extracted from TN8 strain (h 90 leu1-32) which is a wild strain of fission yeast as a template. For PCR reaction, forward primer (SEQ ID NO: 11): 5′-AGCTC GGATCC (BamHI) GATGACAGATAGGTCTCTCAAATGAGGCGCGTC-3 ′, reverse primer (SEQ ID NO: 12): 5′-TCGAGGCGACCTGCGCCAAGCGCCGGCAAAGCCTCATGAT-13 ′,
糖鎖改変株の高温耐性株の取得
分裂酵母(Schizosaccharomyces pombe)糖鎖改変株KT97(h− leu1−32 ura4−D18 Δoch1::ura4+)に、上記のようにして得られたプラスミドpREP1cdc6−1を形質転換した。KT97(Yoko−o T et al.,FEBS Letters 489,75−80.(2001))は、特開2001−161376号公報に開示されている。すなわち、KT97は、OCH1遺伝子を破壊した分裂酵母の遺伝子破壊株である。得られた形質転換体(KT97<pREP1cdc6−1)を、より多くの変異を入れるために分裂酵母用合成培地EMM(3g phthalic acid K+、2.2g NA2HPO4、5g NH4Cl2・2H2O、1g KCl、0.04g Na2SO4、1mg pantothenic acid、10mg nicotinic acid、10mg myo−inositol、1mg biotin、0.5mg boric acid、0.4mg MnSO4、0.4mg ZnSO4・7H2O、0.2mg FeCl2・6H2O、40mg molybdic acid、0.1mg Kl、40mg CuSO4・H2O、1mg Citric acid/1L)(液体)に、できるだけ多く分裂できるように条件を制御して培養した。これらの菌の中から高温耐性株を得るために、EMM固形培地にて37℃で6日間培養し、生えてきたコロニーを釣菌した。
Obtaining a high-temperature-resistant strain of a sugar chain-modified strain Schizosaccharomyces pombe sugar chain-modified strain KT97 (h - leu1-32 ura4-D18 Δoch1 :: ura4 +) was transformed with the plasmid pREP1cdc6-1 obtained as described above. Transformed. KT97 (Yoko-o T et al., FEBS Letters 489, 75-80. (2001)) is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-161376. That is, KT97 is a gene disrupted strain of fission yeast in which the OCH1 gene is disrupted. The obtained transformant (KT97 <pREP1cdc6-1) was added to a fission yeast synthetic medium EMM (3 g physacid acid K +, 2.2 g NA 2 HPO 4 , 5 g NH 4 Cl 2 · 2H in order to introduce more mutations. 2 O, 1 g KCl, 0.04 g Na 2 SO 4 , 1 mg pantothenic acid, 10 mg nicotinic acid, 10 mg myo-inositol, 1 mg biotin, 0.5 mg boric acid, 0.4 mg MnSO 4 , 0.4 mg ZnSO 4 · 7H 2 O, 0.2mg FeCl 2 · 6H 2 O, 40mg molybdic acid, 0.1mg Kl,
酵母内タンパク質インベルターゼに付加される糖鎖長の解析
実施例6で得られた4株(C2−1、C2−2、C2−3、及びC2−11)のN結合型糖鎖長を調べるために酵母内で作られる酸性脱リン酸化酵素に付加されるN−結合型糖鎖長を以下の方法にて調べた。それぞれの株を5mlのYEA培地(30g glucose、5g Yeast extract、20g agarose、0.16g adenine−SO4、0.05g Uracil)で培養後、5mlの低リン酸YPD培地(10g Yeast extract、20g Bacto Peptone、10mM MgSO4、20g glucose/1L)で一晩培養し、菌を回収した。回収した菌は20OD/50μlとなるように溶解バッファー(62.5mM Tris−HCl(pH6.8)、1mM EDTA、10%glycerol、0.1mM DTT、2mM PMSF)とガラスビーズを添加し、冷却しながらボルテックスミキサーにて破砕した。菌液を15,000回転で10分間遠心分離した後、上清を回収した。上清の25μlに対して7μlのサンプルバッファー(62.5mM Tris−HCl(pH6.8)、0.01%bromophenol blue、15%glycerol)を加え、そのうち10μlずつを4−20%グラディエントゲルにて電気泳動(150V、2時間)(上層バッファー:5.16g Tris、3.48g glycine/1L;下層バッファー:14.5g Tris、0.024N HCl/1L)した。ゲルを100mM 酢酸ナトリウム(pH4.0)中にて15分間振盪させ、ゲルを予め37℃に温めておいた発色液(100mM Na−acetate(pH4.0)、24.6mg1−ナフチルリン酸一ナトリウム一水和物、16.7mg o−dianisidine、Tetrazotized/50ml)に移し、37℃にて発色するまでインキュベーションを行った。その結果を図8に示す。図8は、N結合型糖鎖長を調べるための図面に替わるSDSゲル電気泳動写真である。図8のレーンは、左から、JY741(野生株)、KT97(親株)、及びC2−11を示す。図8から、実施例6によって得られたC2−11株が産生する酸性脱リン酸化酵素に付加されるN−結合型糖鎖は、親株であるKT97と同様に、野生株(JY741)と比較して短い単一の糖鎖長をもつことが分かった。なお、C2−11株を特許微生物寄託した。すなわち、C2−11株を用いれば望ましい糖鎖を有するタンパク質を得ることができる。すなわち、本発明はC2−11株を用いたタンパク質の製造方法をも提供する。
Analysis of the sugar chain length added to the protein invertase in yeast To examine the N-linked sugar chain length of the four strains (C2-1, C2-2, C2-3, and C2-11) obtained in Example 6 The N-linked sugar chain length added to the acidic phosphatase produced in yeast was examined by the following method. Each strain was cultured in 5 ml of YEA medium (30 g glucose, 5 g Yeast extract, 20 g agarose, 0.16 g adenine-SO 4 , 0.05 g Uracil), and then 5 ml of low phosphate YPD medium (10 g Yeast extract, 20 g Bacto Peptone, 10 mM MgSO 4 , 20 g glucose / 1 L) was cultured overnight, and the bacteria were collected. Add the lysis buffer (62.5 mM Tris-HCl (pH 6.8), 1 mM EDTA, 10% glycerol, 0.1 mM DTT, 2 mM PMSF) and glass beads so that the collected bacteria become 20 OD / 50 μl, and cool. While crushed with a vortex mixer. The bacterial solution was centrifuged at 15,000 rpm for 10 minutes, and then the supernatant was collected. 7 μl of sample buffer (62.5 mM Tris-HCl (pH 6.8), 0.01% bromphenol blue, 15% glycerol) was added to 25 μl of the supernatant, and 10 μl of each was added to a 4-20% gradient gel. Electrophoresis (150 V, 2 hours) (upper layer buffer: 5.16 g Tris, 3.48 g glycine / 1 L; lower layer buffer: 14.5 g Tris, 0.024 N HCl / 1 L). The gel was shaken in 100 mM sodium acetate (pH 4.0) for 15 minutes, and the gel was pre-warmed to 37 ° C. (100 mM Na-acetate (pH 4.0), 24.6 mg 1-sodium naphthyl phosphate) Hydrate, 16.7 mg o-dianisidine, Tetrazotized / 50 ml) and incubated at 37 ° C. until color developed. The result is shown in FIG. FIG. 8 is an SDS gel electrophoresis photograph replacing the drawing for examining the N-linked sugar chain length. The lane in FIG. 8 shows JY741 (wild type), KT97 (parent strain), and C2-11 from the left. From FIG. 8, the N-linked sugar chain added to the acid phosphatase produced by the C2-11 strain obtained in Example 6 is compared with the wild strain (JY741), similar to the parent strain KT97. It was found to have a short single sugar chain length. The C2-11 strain was deposited with the patent microorganism. That is, if the C2-11 strain is used, a protein having a desirable sugar chain can be obtained. That is, the present invention also provides a protein production method using the C2-11 strain.
生育の回復効率の解析
次に、実施例6で得られた株の成長回復効率を解析した。5mlのYEAで30℃にて培養を行った後、OD600が0.1となるように10mlのYEAに移し、30℃にて培養した。タイムポイントごとに菌を回収しOD600を調べた。その結果を図9に示す。図9は、30℃における生育の回復効率を示す図面に替わるグラフである。図9から、解析を行った全ての株において、成長割合がKT97よりも上回っていることがわかる。
Analysis of Growth Recovery Efficiency Next, the growth recovery efficiency of the strain obtained in Example 6 was analyzed. After culturing with 5 ml of YEA at 30 ° C., it was transferred to 10 ml of YEA so that the OD600 was 0.1, and cultured at 30 ° C. Bacteria were collected at each time point and examined for OD600. The result is shown in FIG. FIG. 9 is a graph replaced with a drawing showing the recovery efficiency of growth at 30 ° C. FIG. 9 shows that the growth rate is higher than that of KT97 in all the analyzed strains.
上記各実施例によれば、高温耐性、増殖性及び糖タンパク質産生能に優れた新規な出芽酵母及び分裂酵母の変異酵母株を得ることができる。上記の通り、本発明の方法を用いることで出芽酵母及び分裂酵母において有効な変異酵母株を得ることができたので、本発明は、上記実施例で用いられた出芽酵母及び分裂酵母に限定されることはなく、酵母全般に広く適用することができ、いずれの場合でも高温耐性、増殖性及び糖タンパク質産生能に優れた新規な変異酵母株を得ることができる。 According to each of the above-mentioned Examples, novel budding yeast and fission yeast mutant yeast strains excellent in high-temperature resistance, growth ability and glycoprotein production ability can be obtained. As described above, since the mutant yeast strain effective in budding yeast and fission yeast can be obtained by using the method of the present invention, the present invention is limited to the budding yeast and fission yeast used in the above examples. In any case, a novel mutant yeast strain excellent in high temperature resistance, growth ability and glycoprotein production ability can be obtained.
酵母細胞壁の単糖分析
実施例1で得られた酵母C4−1およびC3−7−2を、5mlのYPD、30℃で15時間、浸透培養した後、菌を遠心分離(4000 回転5分)することにより回収し、1mlの10mM Tris−HClバッファー (pH7.5,1mM PMSF)に懸濁し遠心分離(4000回転5分)することにより菌体を回収した。この操作を、3回行うことにより菌体を洗浄した。上記Tris−HClバッファー0.1mlに再懸濁しガラスビーズを液面まで加え−20℃で1時間保存した。ボルテックスミキサーにより細胞を破砕した後、細胞破砕液のみを回収し、遠心分離(1000g、10分)によってペレットを回収した。ペレット(細胞壁)は1mlの1M NaClに懸濁し、遠心分離した。この操作を3回繰り返すことにより、ペレットを洗浄した。次に、1mlの1mMPMSFで3回洗浄した。0.2mlの1mMPMSFに再懸濁した。
50μlの細胞壁懸濁液に50μlの滅菌超純水を加え、100μlの4M TFAを加え100℃で4時間インキュベーションした。減圧乾燥器にて溶媒を完全に蒸発させた後、100μlの0.2M酢酸アンモニウムと10μlの酢酸を加えて、室温にて30分インキュベーションした。減圧乾燥器にて乾燥した後、100μlの0.2M酢酸アンモニウムと10μlの酢酸を加えて、室温にて30分インキュベーションした。PAチューブに懸濁液を移し乾燥した。PAラベルはPA labeling Kit (PALSTATION Pyridylamination Reagent Kit 単糖分析用 (TaKaRa))を用いて行った。HPLCはカラム: TSK−GEL SUGAR AX タイプ(TOSHO)、溶媒:0.7Mホウ酸カリウム(pH9.0);アセトニトリル=9:1、65℃、流速:0.3ml/minで行った。単糖の組成比はピークの面積比から算出した(図10)。図10は、酵母細胞壁における単糖含有率の分析結果を示す図面に替わるグラフである。縦軸は%を表し、GlcNAcはN−アセチルグルコサミン、Glcはグルコース、Manはマンノースを表す。
図10に示すように、WTにおけるグルコースの割合(約45%)に比べ、TIY20株におけるグルコースの割合は約80%と高いものであったが、本発明の酵母であるC4−1株およびC3−7−2株はさらに高いグルコースの割合(90%以上)を示した。グルコースの割合が約80%を超えるようなβ−グルカン含有割合の高い酵母を作製することは、技術的にも非常に困難であると考えられていたが、本発明の酵母は、さらに約10%以上もグルコースの割合が向上したものであった。以上のことから、本発明の酵母は、酵母を用いたβ−グルカン産生技術において、生産性やコスト面等から極めて有用なものであるといえる。
Monosaccharide analysis of yeast cell wall Yeast C4-1 and C3-7-2 obtained in Example 1 were permeabilized with 5 ml of YPD at 30 ° C. for 15 hours, and then centrifuged (4000 rpm for 5 minutes). The cells were collected by suspending in 1 ml of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5, 1 mM PMSF) and centrifuging (4000 rpm for 5 minutes). The cells were washed by performing this operation three times. The suspension was resuspended in 0.1 ml of the above Tris-HCl buffer, glass beads were added to the liquid surface, and the mixture was stored at -20 ° C for 1 hour. After disrupting the cells with a vortex mixer, only the cell disruption solution was recovered, and the pellet was recovered by centrifugation (1000 g, 10 minutes). The pellet (cell wall) was suspended in 1 ml of 1M NaCl and centrifuged. By repeating this operation three times, the pellet was washed. Next, it was washed 3 times with 1 ml of 1 mMPMSF. Resuspended in 0.2 ml 1mMPMSF.
50 μl of sterile ultrapure water was added to 50 μl of the cell wall suspension, 100 μl of 4M TFA was added, and the mixture was incubated at 100 ° C. for 4 hours. After completely evaporating the solvent in a vacuum dryer, 100 μl of 0.2 M ammonium acetate and 10 μl of acetic acid were added and incubated at room temperature for 30 minutes. After drying in a vacuum dryer, 100 μl of 0.2M ammonium acetate and 10 μl of acetic acid were added and incubated at room temperature for 30 minutes. The suspension was transferred to a PA tube and dried. The PA labeling was performed using a PA labeling kit (PALSTATION Pyridylation Reagent Kit for monosaccharide analysis (TaKaRa)). HPLC was carried out at a column: TSK-GEL SUGAR AX type (TOSHO), solvent: 0.7 M potassium borate (pH 9.0); acetonitrile = 9: 1, 65 ° C., flow rate: 0.3 ml / min. The composition ratio of monosaccharides was calculated from the peak area ratio (FIG. 10). FIG. 10 is a graph replaced with a drawing showing the analysis result of the monosaccharide content in the yeast cell wall. The vertical axis represents%, GlcNAc represents N-acetylglucosamine, Glc represents glucose, and Man represents mannose.
As shown in FIG. 10, the proportion of glucose in the TIY20 strain was as high as about 80% compared to the proportion of glucose in the WT (about 45%). The strain -7-2 showed a higher glucose ratio (90% or more). Although it has been considered technically very difficult to produce a yeast having a high β-glucan content such that the proportion of glucose exceeds about 80%, the yeast of the present invention further has about 10 % Or more of the glucose was improved. From the above, it can be said that the yeast of the present invention is extremely useful in terms of productivity, cost, etc., in β-glucan production technology using yeast.
本発明の高温感受性を回避又は増殖性を回復した酵母及びその製造方法は、高温耐性、増殖性及び糖タンパク質産生能に優れた酵母を得ることができ、出芽酵母及び分裂酵母のみならず、酵母全般に広く適用することができる。 本発明のβ−グルカンを高効率に産生する酵母及びその製造方法は、従来公知の酵母に比べてより一層β−グルカン産生能に優れた酵母を得ることができ、出芽酵母及び分裂酵母のみならず、酵母全般に広く適用することができる。 本発明は、酵母を用いた糖タンパク質及びβ−グルカンの生産などに効果的に用いることができるため医薬産業において利用されうる。また、遺伝子破壊株などの特定を適宜制御できるので、試薬産業においても利用されうる。 The yeast avoiding high-temperature sensitivity or recovering its growth ability according to the present invention and a method for producing the same can obtain a yeast excellent in high-temperature resistance, growth ability and glycoprotein production ability, not only budding yeast and fission yeast, but also yeast Can be widely applied in general. The yeast that produces β-glucan of the present invention with high efficiency and a method for producing the same can obtain a yeast that is more excellent in β-glucan production ability than conventionally known yeasts. It can be widely applied to yeast in general. The present invention can be used in the pharmaceutical industry because it can be effectively used for production of glycoprotein and β-glucan using yeast. Moreover, since identification of gene disruption strains and the like can be controlled as appropriate, it can also be used in the reagent industry.
配列番号5:プライマー
配列番号6:プライマー
配列番号11:プライマー
配列番号12:プライマー
配列番号13:プライマー
配列番号14:プライマー
Sequence number 5: Primer sequence number 6: Primer sequence number 11: Primer sequence number 12: Primer sequence number 13: Primer sequence number 14: Primer
Claims (8)
前記酵母の遺伝子機能欠損株は,och1破壊が導入された糖タンパク質産生能を有する遺伝子破壊株であり,
前記酵母は,配列番号8で示されるcdc6+遺伝子における898番目から906番目の塩基GAT ATT GAAを,GCC GGC GCTに置換した変異型DNAポリメラーゼを有する,分裂酵母。 A yeast obtained by a method for producing a yeast that avoids high-temperature sensitivity or restores growth, comprising a step of controlling a proofreading function of a DNA polymerase in a yeast gene function-deficient strain,
The yeast gene function-deficient strain is a gene-disrupted strain having the ability to produce glycoprotein introduced with och1 disruption,
The yeast is a fission yeast having a mutant DNA polymerase in which the GAT ATT GAA at the 898th to 906th bases in the cdc6 + gene represented by SEQ ID NO: 8 is substituted with GCC GGC GCT.
前記酵母の遺伝子機能欠損株は,哺乳類型の糖鎖を有する糖タンパク質産生能を有する酵母変異株であり,
前記DNAポリメラーゼの校正機能を制御する工程は,前記酵母の遺伝子機能欠損株に,配列番号8で示されるcdc6+遺伝子における898番目から906番目の塩基GAT ATT GAAが,GCC GGC GCTに置換されたDNAを形質転換する工程を含む,
外来遺伝子の発現能を有する酵母の製造方法により得られた酵母であって,
前記酵母の遺伝子機能欠損株は,och1破壊が導入された糖タンパク質産生能を有する遺伝子破壊株であり,
前記酵母は,配列番号8で示されるcdc6+遺伝子における898番目から906番目の塩基GAT ATT GAAを,GCC GGC GCTに置換した変異型DNAポリメラーゼを有する,分裂酵母。 Controlling the proofreading function of DNA polymerase in a yeast gene function deficient strain,
The yeast gene function-deficient strain is a yeast mutant strain capable of producing a glycoprotein having a mammalian sugar chain,
The step of controlling the proofreading function of the DNA polymerase is a method in which the 498th to 906th bases GAT ATT GAA in the cdc6 + gene represented by SEQ ID NO: 8 are replaced with GCC GGC GCT in the yeast gene function deficient strain. Including the step of transforming
A yeast obtained by a method for producing a yeast having the ability to express foreign genes,
The yeast gene function-deficient strain is a gene-disrupted strain having the ability to produce glycoprotein introduced with och1 disruption,
The yeast is a fission yeast having a mutant DNA polymerase in which the GAT ATT GAA at the 898th to 906th bases in the cdc6 + gene represented by SEQ ID NO: 8 is substituted with GCC GGC GCT.
前記分裂酵母の遺伝子機能欠損株は,och1破壊が導入された糖タンパク質産生能を有する遺伝子破壊株であり,
前記分裂酵母は,配列番号8で示されるcdc6+遺伝子における898番目から906番目の塩基GAT ATT GAAを,GCC GGC GCTに置換した変異型DNAポリメラーゼを有する,
分裂酵母の製造方法。 A method for producing fission yeast that avoids high-temperature sensitivity or restores growth, comprising a step of controlling a DNA polymerase proofreading function in a gene function deficient strain of fission yeast,
The fission yeast gene function-deficient strain is a gene-disrupted strain having glycoprotein production ability into which och1 disruption is introduced,
The fission yeast has a mutant DNA polymerase in which the GAT ATT GAA at the 898th to 906th bases in the cdc6 + gene represented by SEQ ID NO: 8 is replaced with GCC GGC GCT.
A method for producing fission yeast.
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