JP5874286B2 - Method for producing yeast extract containing γ-glutamyl compound and yeast used in the method - Google Patents
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Description
本発明は、γ−グルタミル化合物を含有する酵母エキスの製造方法及び当該方法に用いられる酵母に関するものである。当該酵母エキスや酵母は食品分野で有用である。 The present invention relates to a method for producing a yeast extract containing a γ-glutamyl compound and a yeast used in the method. The yeast extract and yeast are useful in the food field.
γ−グルタミル化合物の1つであるグルタチオン(γ−Glu−Cys−Gly)はすべての生物が有する細胞内に最も多量に存在する非タンパク質性チオールである。グルタチオンは生体内において抗酸化作用、免疫支援、細胞毒の除去など生体維持に必要な様々な機能を有しており、医薬品、化粧品原料として用いられる。また、グルタチオンはコク味を有し、食品添加物としても利用される。そのため、グルタチオンを安価に大量に生産することは重要である。グルタチオンは、例えば、グルタチオンを高生産する出芽酵母を分離して利用することにより、効率よく生産することが可能である(非特許文献1)。しかし、高反応性のチオール基を有するグルタチオンは、生体維持に重要である一方、過剰に蓄積されると有害であり、グルタチオンを高濃度に蓄積した細胞ではしばしば生育遅延が認められる。そのため、効率よくグルタチオンを生産するためには、グルタチオンを細胞内に高濃度に蓄積し、かつ生育が遅延しない出芽酵母の分離が必要である。 Glutathione (γ-Glu-Cys-Gly), which is one of γ-glutamyl compounds, is a non-protein thiol that is present in the largest amount in cells of all living organisms. Glutathione has various functions necessary for living body maintenance such as antioxidant action, immune support, and removal of cytotoxins in vivo, and is used as a raw material for pharmaceuticals and cosmetics. Glutathione has a rich taste and is also used as a food additive. Therefore, it is important to produce glutathione in large quantities at low cost. Glutathione can be efficiently produced, for example, by separating and using a budding yeast that produces glutathione at a high level (Non-Patent Document 1). However, glutathione having a highly reactive thiol group is important for maintaining the living body, but is harmful when it is excessively accumulated, and growth delay is often observed in cells that accumulate glutathione at a high concentration. Therefore, in order to efficiently produce glutathione, it is necessary to isolate budding yeast that accumulates glutathione in cells at a high concentration and does not delay growth.
酵母の細胞内でグルタチオンを分解する酵素としては、ECM38遺伝子にコードされるEcm38pが知られている(非特許文献2、3)。また、酵母の細胞内でグルタチオンを分解する酵素としては、近年DUG複合体が見出された(非特許文献4、5)。しかし、これらのグルタチオン分解系を弱化することにより細胞内のグルタチオン濃度が上昇したという報告は無い。その為、これらグルタチオン分解酵素の活性が低下した酵母を用いて酵母エキスを製造しようとの発想はなかった。またDUG複合体はDug1p、Dug2p、Dug3pからなるが、各DUG因子がグルタチオンの分解にどの程度寄与しているかは明らかになっていない。
As an enzyme that degrades glutathione in yeast cells, Ecm38p encoded by the ECM38 gene is known (Non-patent
YCF1遺伝子にコードされるYcf1pは金属とキレートしたグルタチオンを液胞へ輸送するトランスポーターである(非特許文献3および6)。Ycf1pは栄養飢餓時にグルタチオンのみを液胞に輸送すると考えられているが、Ycf1pの機能が細胞内のグルタチオン濃度におよぼす影響は知られていない。
Ycf1p encoded by the YCF1 gene is a transporter that transports glutathione chelated to metal to the vacuole (Non-patent
本発明は、産業上有用なグルタチオン等のγ−グルタミル化合物を高濃度に蓄積する酵母、当該酵母を利用したγ−グルタミル化合物を含有する酵母エキス、および当該酵母エキスを含有する飲食品、並びにそれらの製造方法を提供することを課題とする。 The present invention relates to a yeast that accumulates industrially useful γ-glutamyl compounds such as glutathione at a high concentration, a yeast extract containing a γ-glutamyl compound using the yeast, a food and drink containing the yeast extract, and those It is an object to provide a manufacturing method.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、γ−グルタミルシステイン合成酵素をコードするGSH1遺伝子の高発現によってグルタチオン合成能を強化した酵母において、さらにグルタチオン分解酵素であるDUG複合体の活性を低下させることで、細胞内のグルタチオンの蓄積量が増大するにもかかわらず酵母の生育遅延を軽減できるという予想外の知見を見出した。また、本発明者は、液胞膜グルタチオントランスポーターの発現を増強し、且つ、液胞局在グルタチオン分解酵素であるEcm38pの活性を低下させることにより、グルタチオン過剰蓄積による生育遅延およびグルタチオンによるフィードバック阻害を回避し、酵母細胞内のグルタチオン蓄積量が増大することを見出した。さらに、本発明者は、γ−グルタミルシステインを蓄積する酵母においても、DUG複合体の活性低下により酵母の生育が向上すること、並びに、Ecm38pの活性低下および液胞膜グルタチオントランスポーターの発現増強により酵母細胞内のγ−グルタミルシステイン蓄積量が増大することを見出した。以上に基づき、本発明は完成された。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has further found that DUG, which is a glutathione degrading enzyme, is further enhanced in a yeast that has enhanced glutathione synthesizing ability by high expression of GSH1 gene encoding γ-glutamylcysteine synthetase. An unexpected finding has been found that by reducing the activity of the complex, the growth delay of yeast can be reduced despite the increase in intracellular glutathione accumulation. In addition, the present inventors enhanced the expression of the vacuolar glutathione transporter and reduced the activity of Ecm38p, a vacuolar localized glutathione degrading enzyme, thereby preventing growth delay due to excessive accumulation of glutathione and feedback inhibition by glutathione. And the amount of glutathione accumulated in the yeast cells was found to increase. Furthermore, the present inventor also improved the growth of yeast by reducing the activity of the DUG complex in yeast that accumulates γ-glutamylcysteine, and reduced the activity of Ecm38p and enhanced expression of the vacuolar glutathione transporter. The inventors have found that the amount of γ-glutamylcysteine accumulated in yeast cells increases. Based on the above, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は以下の通り例示できる。
[1]
γ−グルタミル化合物合成能が増大し、且つ、グルタチオン分解酵素の活性が低下するよう改変された酵母を原料として用いて酵母エキスを調製することを特徴とする、酵母エキスの製造方法。
[2]
前記グルタチオン分解酵素が下記(A)〜(D)から選ばれる1またはそれ以上のタンパク質である、前記方法。
(A)DUG1遺伝子にコードされるタンパク質
(B)DUG2遺伝子にコードされるタンパク質
(C)DUG3遺伝子にコードされるタンパク質
(D)ECM38遺伝子にコードされるタンパク質
[3]
前記酵母は、少なくとも液胞局在グルタチオン分解酵素の活性が低下し、さらに液胞グルタチオントランスポーターの発現が増大するよう改変されている、前記方法。
[4]
γ−グルタミルシステイン合成酵素の活性が増大することによりγ−グルタミル化合物合成能が増大した、前記方法。
[5]
グルタチオン合成酵素の活性が増大または低下することによりγ−グルタミル化合物合成能が増大した、前記方法。
[6]
前記γ−グルタミル化合物が、グルタチオン、γ−グルタミルシステイン、およびγ−グルタミル−α−アミノ酪酸から選択される化合物である、前記方法。
[7]
前記γ−グルタミル化合物を構成するアミノ酸、アミノ酸誘導体、およびペプチドから選択される化合物が添加された培地で前記酵母を培養することを特徴とする、前記方法。[8]
前記酵母がサッカロミセス属に属する酵母である、前記方法。
[9]
前記酵母がサッカロミセス・セレビシエである、前記方法。
[10]
前記方法により製造された酵母エキスを含有する飲食品。
[11]
γ−グルタミルシステイン合成酵素の活性が増大し、且つ、グルタチオン分解酵素の活性が低下するよう改変された酵母。
[12]
さらに、下記(I)および(II)から選ばれる1またはそれ以上の性質を有する前記酵母。
(I)グルタチオン合成酵素の活性の増大、または低下
(II)液胞グルタチオントランスポーターの発現の増大
That is, the present invention can be exemplified as follows.
[1]
A method for producing a yeast extract, characterized in that a yeast extract is prepared using as a raw material a yeast that has been modified to increase the ability to synthesize γ-glutamyl compounds and to reduce the activity of glutathione degrading enzymes.
[2]
The method, wherein the glutathione degrading enzyme is one or more proteins selected from the following (A) to (D).
(A) Protein encoded by DUG1 gene (B) Protein encoded by DUG2 gene (C) Protein encoded by DUG3 gene (D) Protein encoded by ECM38 gene
[3]
The method as described above, wherein the yeast is modified so that at least the activity of a vacuolar localized glutathione degrading enzyme is decreased and the expression of a vacuolar glutathione transporter is increased.
[4]
The method as described above, wherein the activity of γ-glutamylcysteine synthetase is increased to increase the ability to synthesize γ-glutamyl compound.
[5]
The method, wherein the activity of synthesizing a glutathione synthetase is increased or decreased to increase the ability to synthesize γ-glutamyl compounds.
[6]
The method, wherein the γ-glutamyl compound is a compound selected from glutathione, γ-glutamylcysteine, and γ-glutamyl-α-aminobutyric acid.
[7]
The method described above, wherein the yeast is cultured in a medium to which a compound selected from amino acids, amino acid derivatives, and peptides constituting the γ-glutamyl compound is added. [8]
The method as described above, wherein the yeast belongs to the genus Saccharomyces.
[9]
The method, wherein the yeast is Saccharomyces cerevisiae.
[10]
Food / beverage products containing the yeast extract manufactured by the said method.
[11]
Yeast modified so that the activity of γ-glutamylcysteine synthetase is increased and the activity of glutathione degrading enzyme is decreased.
[12]
Furthermore, the yeast having one or more properties selected from the following (I) and (II).
(I) Increase or decrease activity of glutathione synthase (II) Increase expression of vacuolar glutathione transporter
本発明により、細胞内にグルタチオン等のγ−グルタミル化合物を蓄積し、且つ生育の良い酵母が提供される。それら酵母を原料として用いることにより、γ−グルタミル化合物を含有する酵母エキスを効率的に製造でき、また、それら酵母エキスを利用して飲食品を製造することができる。 According to the present invention, a yeast that accumulates γ-glutamyl compounds such as glutathione in cells and has good growth is provided. By using these yeasts as raw materials, yeast extracts containing γ-glutamyl compounds can be efficiently produced, and foods and drinks can be produced using these yeast extracts.
以下、本発明を詳細に説明する。
(1)本発明の酵母
(1−1)本発明の酵母
本発明の酵母は、グルタチオン等のγ−グルタミル化合物の合成能が増大し、且つ、細胞内のグルタチオン分解酵素活性が低下するように改変された、細胞内にグルタチオン等のγ−グルタミル化合物を蓄積する酵母である。本発明の酵母は、細胞内のグルタチオン分解酵素活性が低下することにより、単にγ−グルタミル化合物の合成能が強化されただけの酵母と比較して、酵母の生育が向上するのが好ましい。更には、本発明の酵母は、細胞内のグルタチオン分解酵素活性が低下することにより、単にγ−グルタミル化合物の合成能が強化されただけの酵母と比較して、細胞内のγ−グルタミル化合物の濃度が増大するのが好ましい。本発明の酵母は、乾燥重量で、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは1.5重量%以上、さらに好ましくは3重量%以上、特に好ましくは5重量%以上のグルタチオン等のγ−グルタミル化合物を細胞内に蓄積できる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(1) Yeast of the Present Invention (1-1) Yeast of the Present Invention The yeast of the present invention has an increased ability to synthesize γ-glutamyl compounds such as glutathione and a decrease in intracellular glutathione degrading enzyme activity. A modified yeast that accumulates γ-glutamyl compounds such as glutathione in cells. The yeast of the present invention preferably has improved yeast growth as a result of a decrease in intracellular glutathione degrading enzyme activity, as compared to a yeast in which the ability to synthesize γ-glutamyl compounds is merely enhanced. Furthermore, the yeast of the present invention has a lower intracellular glutathione-degrading enzyme activity, so that the yeast γ-glutamyl compound has a higher ability to synthesize γ-glutamyl compounds than the yeast in which the ability to synthesize γ-glutamyl compounds is merely enhanced. It is preferred that the concentration be increased. The yeast of the present invention is preferably 0.5% by weight or more, more preferably 1.5% by weight or more, still more preferably 3% by weight or more, and particularly preferably 5% by weight or more γ- such as glutathione by dry weight. Glutamyl compounds can accumulate in cells.
また、本発明の酵母は、液胞に局在するグルタチオン分解酵素の活性が低下し、且つ、液胞グルタチオントランスポーターの活性が増大するように改変されているのが好ましい。この場合、グルタチオン分解酵素としては、液胞局在グルタチオン分解酵素の活性のみが低下していてもよく、液胞局在グルタチオン分解酵素に加えて他のグルタチオン分解酵素の活性が低下していてもよい。高濃度のグルタチオンは生育遅延やグルタチオン合成系のフィードバック阻害を引き起こすが、液胞グルタチオントランスポーターの活性を増大させ、且つ、液胞局在グルタチオン分解酵素活性を低下させることで、グルタチオンを液胞に移送して細胞質内のグルタチオン濃度を低下させ、液胞にグルタチオンを安定に蓄積できると考えられる。これにより、グルタチオンによる生育遅延やグルタチオン合成系のフィードバック阻害を回避でき、グルタチオン蓄積量を増大させることができると考えられる。 The yeast of the present invention is preferably modified so that the activity of glutathione degrading enzyme localized in the vacuole is reduced and the activity of the vacuolar glutathione transporter is increased. In this case, as the glutathione-degrading enzyme, only the activity of the vacuolar-localized glutathione-degrading enzyme may be reduced, or in addition to the vacuolar-localized glutathione-degrading enzyme, the activity of other glutathione-degrading enzymes may be reduced. Good. A high concentration of glutathione causes growth retardation and feedback inhibition of the glutathione synthesis system, but increases the activity of the vacuolar glutathione transporter and decreases the vacuolar localized glutathione degrading enzyme activity, thereby converting glutathione into the vacuole. It is considered that glutathione can be stably accumulated in the vacuole by transporting and reducing the glutathione concentration in the cytoplasm. Thereby, it is considered that growth delay due to glutathione and feedback inhibition of the glutathione synthesis system can be avoided, and the amount of accumulated glutathione can be increased.
本発明の酵母は、酵母の適当な菌株、例えば後述する菌株を改変することで取得することができる。 The yeast of the present invention can be obtained by modifying an appropriate strain of yeast, for example, a strain described later.
本発明の酵母は、上記のように改変されグルタチオン等のγ−グルタミル化合物を細胞内に蓄積できる限り特に制限されず、出芽酵母であってもよく、分裂酵母であってもよい。出芽酵母としては、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)等のサッカロミセス属、キャンディダ・ユティリス(Candida utilis)等のキャンディダ属、ピヒア・パストリス(Pichia pastoris)等のピヒア属、ハンゼヌラ・ポリモルファ(Hansenula polymorpha)等のハンゼヌラ属等に属する酵母を例示することができる。分裂酵母としては、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)等のシゾサッカロミセス属等に属する酵母を例示することができる。中でも、酵母エキスの生産によく用いられているサッカロミセス・セレビシエやキャンディダ・ユティリスが好ましい。本発明の酵母は、1倍体でもよいし、2倍性またはそれ以上の倍数性を有するものであってもよい。 The yeast of the present invention is not particularly limited as long as it can be modified as described above and accumulates γ-glutamyl compounds such as glutathione in cells, and may be budding yeast or fission yeast. As budding yeast, Saccharomyces cerevisiae (Saccharomyces cerevisiae) genus Saccharomyces, Candida utilis (Candida utilis) genus Pichia pastoris (Pichia pastoris (Pichia pastoris) Pichia genus, Hansenula polymorpha (Hansenula polymorpha) Examples include yeast belonging to the genus Hansenula. Examples of the fission yeast include yeast belonging to the genus Schizosaccharomyces pombe such as Schizosaccharomyces pombe. Of these, Saccharomyces cerevisiae and Candida utilis, which are often used for the production of yeast extract, are preferable. The yeast of the present invention may be haploid or may have diploidity or higher ploidy.
グルタチオン生合成系はすべての生物が有しており、また、実施例で用いた液胞グルタチオントランスポーター、およびグルタチオン分解酵素のホモログは、これら種々の酵母に存在することが知られている(非特許文献5および9)。
The glutathione biosynthetic system is possessed by all living organisms, and the vacuolar glutathione transporter and the homologue of glutathione degrading enzyme used in the examples are known to exist in these various yeasts (non-
サッカロミセス・セレビシエとしては、具体的には、サッカロミセス・セレビシエY006株を用いることができる。サッカロミセス・セレビシエY006株は、平成22年8月18日に、産業技術総合研究所特許生物寄託センター(住所 郵便番号305−8566 茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6)に国際寄託され、受託番号FERM BP−11299が付与されている。 As Saccharomyces cerevisiae, specifically, Saccharomyces cerevisiae Y006 strain can be used. Saccharomyces cerevisiae Y006 strain was internationally deposited on August 18, 2010 at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Deposit Center (address postal number 305-8656 Tsukuba City, Ibaraki Prefecture, 1-Chome, 1-Chuo 1-Chuo 6) Accession number FERM BP-11299 is given.
また、サッカロミセス・セレビシエとしては、具体的には、BY4743株(ATCC201390)やS288C株(ATCC26108)を用いることができる。また、キャンディダ・ユティリスとしては、具体的には、キャンディダ・ユティリスATCC22023株を用いることができる。これらを入手するには、例えばアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(住所 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852 P.O. Box 1549, Manassas, VA 20108, United States of America)より分譲を受けることが出来る。すなわち各菌株に対応する登録番号が付与されており、この登録番号を利用して分譲を受けることが出来る(http://www.atcc.org/参照)。各菌株に対応する登録番号は、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションのカタログに記載されている。 As Saccharomyces cerevisiae, specifically, the BY4743 strain (ATCC201390) and the S288C strain (ATCC26108) can be used. As Candida utilis, specifically, Candida utilis ATCC22023 strain can be used. These can be obtained, for example, from the American Type Culture Collection (address 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852 P.O. Box 1549, Manassas, VA 20108, United States of America). That is, a registration number corresponding to each strain is given, and it is possible to receive a sale using this registration number (see http://www.atcc.org/). The registration number corresponding to each strain is described in the catalog of American Type Culture Collection.
(1−2)グルタチオン分解酵素活性の低下
本発明の酵母は、グルタチオン分解酵素の活性が低下するように改変されている。
(1-2) Decrease in glutathione degrading enzyme activity The yeast of the present invention is modified so that the activity of glutathione degrading enzyme is reduced.
「酵素の活性が低下する」とは、目的の酵素活性が野性株や親株等の非改変株と比較して減少していることを意味し、活性が完全に消失している場合を含む。 “Enzyme activity decreases” means that the target enzyme activity is reduced as compared to a non-modified strain such as a wild strain or a parent strain, and includes a case where the activity is completely lost.
グルタチオン分解酵素活性は、非改変株と比較して、好ましくは50%以下、より好ましくは20%以下、さらに好ましくは10%以下、特に好ましくは5%以下に低下している。また、グルタチオン分解酵素活性は、実質的に消失しているのが好ましい。 The glutathione degrading enzyme activity is preferably 50% or less, more preferably 20% or less, still more preferably 10% or less, and particularly preferably 5% or less, as compared to the unmodified strain. Moreover, it is preferable that the glutathione degrading enzyme activity is substantially lost.
酵素活性が低下するような改変は、例えば、突然変異処理又は遺伝子組換え技術により達成できる。 Modifications that reduce enzyme activity can be achieved, for example, by mutation treatment or genetic recombination techniques.
突然変異処理としては、紫外線照射、または、N-メチル-N'-ニトロ-N-ニトロソグアニジン(MNNG)、エチルメタンスルフォネート(EMS)、メチルメタンスルフォネート(MMS)等の通常変異処理に用いられている変異剤による処理が挙げられる。 Mutation treatment includes UV irradiation or normal mutation treatment such as N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG), ethyl methanesulfonate (EMS), methylmethanesulfonate (MMS), etc. Treatment with the mutagen used in the above.
遺伝子組換え技術としては、例えば、公知の技術(FEMS Microbiology Letters 165 (1998) 335-340、JOURNAL OF BACTERIOLOGY, Dec. 1995, p7171-7177、Curr Genet 1986; 10(8):573-578、WO 98/14600等)を利用できる。 Examples of gene recombination techniques include known techniques (FEMS Microbiology Letters 165 (1998) 335-340, JOURNAL OF BACTERIOLOGY, Dec. 1995, p7171-7177, Curr Genet 1986; 10 (8): 573-578, WO 98/14600 etc.) can be used.
酵素活性が低下するような改変は、例えば、目的の酵素をコードする遺伝子の発現を低下させることにより達成できる。遺伝子の発現の低下は、例えば、遺伝子のプロモーター等の発現調節配列を改変することにより達成できる。発現調節配列を改変する場合には、発現調節配列は、好ましくは1塩基以上、より好ましくは2塩基以上、特に好ましくは3塩基以上が改変される。また、発現調節配列の一部または全部を欠失させてもよい。 The modification that reduces the enzyme activity can be achieved, for example, by reducing the expression of a gene encoding the target enzyme. Reduction of gene expression can be achieved, for example, by modifying an expression regulatory sequence such as a gene promoter. In the case of modifying the expression control sequence, the expression control sequence is preferably modified by 1 base or more, more preferably 2 bases or more, particularly preferably 3 bases or more. Further, part or all of the expression regulatory sequence may be deleted.
また、酵素活性が低下するような改変は、例えば、染色体上の目的の酵素をコードする遺伝子のコード領域の一部または全部を欠失させることにより達成できる。さらには、染色体上の遺伝子の前後の配列を含めて、遺伝子全体を欠失させてもよい。酵素活性の低下
が達成できる限り、欠失させる領域は、N末端領域、内部領域、C末端領域等のいずれの領域であってもよい。通常、欠失させる領域は長い方が確実に遺伝子を不活化することができる。また、欠失させる領域の前後の配列は、リーディングフレームが一致しないことが好ましい。
Moreover, the modification that decreases the enzyme activity can be achieved, for example, by deleting a part or all of the coding region of the gene encoding the target enzyme on the chromosome. Furthermore, the entire gene including the sequences before and after the gene on the chromosome may be deleted. As long as the reduction in enzyme activity can be achieved, the region to be deleted may be any region such as an N-terminal region, an internal region, or a C-terminal region. Usually, the longer region to be deleted can surely inactivate the gene. Moreover, it is preferable that the reading frames of the sequences before and after the region to be deleted do not match.
また、酵素活性が低下するような改変は、例えば、染色体上の目的の酵素をコードする遺伝子のコード領域にアミノ酸置換(ミスセンス変異)を導入すること、終始コドンを導入すること(ナンセンス変異)、あるいは1〜2塩基を付加または欠失するフレームシフト変異を導入すること等によっても達成できる。 Modifications that reduce enzyme activity include, for example, introducing an amino acid substitution (missense mutation) into the coding region of the gene encoding the target enzyme on the chromosome, introducing a stop codon (nonsense mutation), Alternatively, it can also be achieved by introducing a frameshift mutation that adds or deletes 1 to 2 bases.
また、酵素活性が低下するような改変は、例えば、染色体上の目的の酵素をコードする遺伝子のコード領域に他の配列を挿入することによっても達成できる。挿入部位は、遺伝子のいずれの領域であってもよいが、挿入する配列は長い方が確実に遺伝子を不活化することができる。また、挿入部位の前後の配列は、リーディングフレームが一致しないことが好ましい。他の配列としては、コードされるタンパク質の機能を低下又は消失させるものであれば特に制限されないが、例えば、マーカー遺伝子やグルタチオン等のγ−グルタミル化合物の生産に有用な遺伝子が挙げられる。 Moreover, the modification that decreases the enzyme activity can be achieved, for example, by inserting another sequence into the coding region of the gene encoding the target enzyme on the chromosome. The insertion site may be any region of the gene, but the longer the sequence to be inserted, the more reliably the gene can be inactivated. Moreover, it is preferable that the reading frames of the sequences before and after the insertion site do not match. The other sequence is not particularly limited as long as it reduces or eliminates the function of the encoded protein, and examples thereof include genes useful for production of γ-glutamyl compounds such as marker genes and glutathione.
染色体上の遺伝子を上記のように改変することは、例えば、遺伝子の部分配列を欠失し、正常に機能するタンパク質を産生しないように改変した欠失型遺伝子を作製し、該欠失型遺伝子を含む組換えDNAで酵母を形質転換して、欠失型遺伝子と染色体上の遺伝子とで相同組換えを起こさせることにより、染色体上の遺伝子を欠失型遺伝子に置換することによって達成できる。その際、組換えDNAには、宿主の栄養要求性等の形質にしたがって、マーカー遺伝子を含ませておくと操作がしやすい。また、前記組換えDNAは、制限酵素で切断する等により直鎖状にしておくと、染色体に組換えDNAが組み込まれた株を効率よく取得することができる。欠失型遺伝子によってコードされるタンパク質は、生成したとしても、野生型タンパク質とは異なる立体構造を有し、機能が低下又は消失する。 Modifying a gene on a chromosome as described above includes, for example, deleting a partial sequence of the gene and preparing a deleted gene modified so as not to produce a normally functioning protein. This can be achieved by replacing the gene on the chromosome with the deletion-type gene by transforming yeast with the recombinant DNA containing, and causing homologous recombination between the deletion-type gene and the gene on the chromosome. At this time, the recombinant DNA can be easily manipulated by including a marker gene in accordance with a trait such as auxotrophy of the host. In addition, if the recombinant DNA is linearized by cutting with a restriction enzyme or the like, a strain in which the recombinant DNA is incorporated into the chromosome can be efficiently obtained. Even if the protein encoded by the deletion-type gene is produced, it has a three-dimensional structure different from that of the wild-type protein, and its function is reduced or lost.
用いる組換えDNAの構造によっては、相同組換えの結果として、野生型遺伝子と欠失型遺伝子とが組換えDNAの他の部分(例えば、ベクター部分及びマーカー遺伝子)を挟んだ状態で染色体に挿入される場合がある。この状態では野生型遺伝子が機能するため、当該2個の遺伝子間で再度相同組換えを起こさせ、1コピーの遺伝子を、ベクター部分及びマーカー遺伝子とともに染色体DNAから脱落させ、欠失型遺伝子が残ったものを選抜する必要がある。 Depending on the structure of the recombinant DNA used, as a result of homologous recombination, the wild-type gene and the deletion-type gene are inserted into the chromosome with other parts of the recombinant DNA (for example, the vector part and the marker gene) sandwiched between them. May be. Since the wild-type gene functions in this state, homologous recombination occurs again between the two genes, and one copy of the gene is dropped from the chromosomal DNA together with the vector portion and the marker gene, leaving the deleted gene. It is necessary to select the ones.
また、例えば、任意の配列を含む線状DNAであって、当該任意の配列の両端に染色体上の置換対象部位の上流および下流の配列を備える線状DNAで酵母を形質転換して、置換対象部位の上流および下流でそれぞれ相同組換えを起こさせることにより、1ステップで置換対象部位を当該任意の配列に置換することができる。当該任意の配列としては、例えば、マーカー遺伝子を含む配列を用いればよい。マーカー遺伝子は、その後、必要により除去してもよい。マーカー遺伝子を除去する場合には、マーカー遺伝子を効率的に除去できるよう、相同組み換え用の配列をマーカー遺伝子の両端に付加しておいてもよい。 In addition, for example, a linear DNA containing an arbitrary sequence, wherein yeast is transformed with a linear DNA having sequences upstream and downstream of the site to be replaced on both ends of the arbitrary sequence, and the target to be replaced By causing homologous recombination respectively upstream and downstream of the site, the site to be replaced can be replaced with the arbitrary sequence in one step. As the arbitrary sequence, for example, a sequence including a marker gene may be used. The marker gene may then be removed if necessary. When removing the marker gene, sequences for homologous recombination may be added to both ends of the marker gene so that the marker gene can be efficiently removed.
目的の酵素活性が低下したことの確認は、同酵素の活性を測定することによって行うことが出来る。グルタチオン分解酵素の活性は、公知の手法(Penninckx M. et al., 1980.
Eur J Biochem 104: 119-123、Ganguli D. et al., Genetics. 2007 Mar; 175(3): 1137-51等)により測定することができる。
Confirmation that the target enzyme activity has decreased can be performed by measuring the activity of the enzyme. The activity of glutathione degrading enzyme is determined by a known method (Penninckx M. et al., 1980.
Eur J Biochem 104: 119-123, Ganguli D. et al., Genetics. 2007 Mar; 175 (3): 1137-51 etc.).
目的の酵素をコードする遺伝子の転写量が低下したことの確認は、同遺伝子から転写されるmRNAの量を非改変株と比較することによって行うことが出来る。mRNAの量を評価する
方法としては、ノーザンハイブリダイゼーション、RT-PCR等が挙げられる(Molecular cloning(Cold spring Harbor Laboratory Press, Cold spring Harbor (USA), 2001))。mRNAの量は、非改変株と比較して、例えば、50%以下、20%以下、10%以下、5%以下、または0%に低下しているのが好ましい。
Confirmation that the transcription amount of the gene encoding the target enzyme has decreased can be confirmed by comparing the amount of mRNA transcribed from the gene with the unmodified strain. Examples of methods for evaluating the amount of mRNA include Northern hybridization, RT-PCR and the like (Molecular cloning (Cold spring Harbor Laboratory Press, Cold spring Harbor (USA), 2001)). The amount of mRNA is preferably reduced to, for example, 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 0% as compared to the unmodified strain.
目的の酵素の量が低下したことの確認は、抗体を用いてウェスタンブロットによって行うことが出来る(Molecular cloning(Cold spring Harbor Laboratory Press, Cold spring Harbor (USA), 2001))。目的の酵素の量は、非改変株と比較して、例えば、50%以下、20%以下、10%以下、5%以下、または0%に低下しているのが好ましい。 Confirmation that the amount of the target enzyme is reduced can be confirmed by Western blotting using an antibody (Molecular cloning (Cold spring Harbor Laboratory Press, Cold spring Harbor (USA), 2001)). The amount of the target enzyme is preferably reduced to, for example, 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 0% as compared to the unmodified strain.
本発明の酵母が2倍体以上の倍数性を有する場合には、本発明の酵母は、グルタチオン等のγ−グルタミル化合物を蓄積できる限り、酵素活性が低下するように改変された遺伝子と野生型遺伝子とをヘテロで有していてもよいが、通常は、酵素活性が低下するように改変された遺伝子のホモ型であるのが好ましい。 When the yeast of the present invention has a polyploidy of diploid or higher, the yeast of the present invention is a gene and wild type modified so that the enzyme activity is reduced as long as γ-glutamyl compounds such as glutathione can be accumulated. Although it may have a heterogeneous gene, it is usually preferable to be a homozygous gene modified so that the enzyme activity decreases.
酵母の形質転換法としては、プロトプラスト法、KU法(H.Ito et al., J. Bateriol., 153-163 (1983))、KUR法(発酵と工業 vol.43, p.630-637 (1985))、エレクトロポレーション法(Luis et al., FEMS Micro biology Letters 165 (1998) 335-340)、キャリアDNAを用いる方法(Gietz R.D. and Schiestl R.H., Methods Mol.Cell. Biol. 5:255-269 (1995))等、通常酵母の形質転換に用いられる方法を採用することができる。また、酵母の胞子形成、1倍体酵母の分離、等の操作については、「化学と生物 実験ライン31 酵母の実験技術」、初版、廣川書店;「バイオマニュアルシリーズ10 酵母による遺伝子実験法」初版、羊土社等に記載されている。
Yeast transformation methods include protoplast method, KU method (H. Ito et al., J. Bateriol., 153-163 (1983)), KUR method (fermentation and industry vol.43, p.630-637 ( 1985)), electroporation method (Luis et al., FEMS Micro biology Letters 165 (1998) 335-340), method using carrier DNA (Gietz RD and Schiestl RH, Methods Mol. Cell. Biol. 5: 255- 269 (1995)) and the like, a method usually used for yeast transformation can be employed. In addition, for the procedures such as yeast spore formation and haploid yeast separation, see “Chemistry and Biology Experiment Line 31 Yeast Experiment Technique”, first edition, Yodogawa Shoten; “
本発明において、グルタチオン分解酵素とはグルタチオンを分解する活性を有するタンパク質をいう。 In the present invention, glutathione degrading enzyme refers to a protein having an activity of degrading glutathione.
グルタチオン分解酵素としては、DUG1遺伝子、DUG2遺伝子、およびDUG3遺伝子によりそれぞれコードされるDug1p、Dug2p、およびDug3pが挙げられる。Dug1p、Dug2p、およびDug3pはDUG複合体として機能することが知られている。よって、「グルタチオンを分解する活性を有する」とは、遺伝子にコードされるタンパク質が単独でグルタチオンを分解する活性を示す場合だけでなく、当該タンパク質が組み込まれた酵素複合体がグルタチオンを分解する活性を示す場合を含む。DUG複合体によるグルタチオンの分解には、Dug1p、Dug2p、およびDug3pの全てが必要であることが知られており(Ganguli D. et al., Genetics.
2007 Mar; 175(3): 1137-51)、Dug1p、Dug2p、およびDug3pから選択される1またはそれ以上のタンパク質の活性を低下させることでグルタチオン分解酵素活性を低下させることができる。これらの内、少なくともDug2pの活性を低下させるのが好ましい。
Examples of glutathione degrading enzymes include Dug1p, Dug2p, and Dug3p encoded by the DUG1 gene, DUG2 gene, and DUG3 gene, respectively. Dug1p, Dug2p, and Dug3p are known to function as DUG complexes. Therefore, “having the activity of degrading glutathione” not only means that the protein encoded by the gene alone has the activity of degrading glutathione, but also the activity of the enzyme complex incorporating the protein degrading glutathione. Including the case where It is known that degradation of glutathione by the DUG complex requires all of Dug1p, Dug2p, and Dug3p (Ganguli D. et al., Genetics.
2007 Mar; 175 (3): 1137-51), reducing the activity of one or more proteins selected from Dug1p, Dug2p, and Dug3p can reduce glutathione degrading enzyme activity. Of these, it is preferable to reduce at least the activity of Dug2p.
サッカロミセス・セレビシエのDUG1遺伝子、DUG2遺伝子、およびDUG3遺伝子の塩基配列は、Saccharomyces Genome Database(http://www.yeastgenome.org/)に開示されている。上記データベースより取得したサッカロミセス・セレビシエのDUG1遺伝子の塩基配列、および同遺伝子がコードするアミノ酸配列を、それぞれ配列番号1および2に示す。また、同様に、DUG2遺伝子の塩基配列、および同遺伝子がコードするアミノ酸配列を、それぞれ配列番号3および4に示す。また、同様に、DUG3遺伝子の塩基配列、および同遺伝子がコードするアミノ酸配列を、それぞれ配列番号5および6に示す。 Saccharomyces cerevisiae DUG1 gene, DUG2 gene, and DUG3 gene nucleotide sequences are disclosed in the Saccharomyces Genome Database (http://www.yeastgenome.org/). The nucleotide sequence of Saccharomyces cerevisiae DUG1 gene obtained from the above database and the amino acid sequence encoded by the gene are shown in SEQ ID NOs: 1 and 2, respectively. Similarly, the nucleotide sequence of the DUG2 gene and the amino acid sequence encoded by the gene are shown in SEQ ID NOs: 3 and 4, respectively. Similarly, the nucleotide sequence of the DUG3 gene and the amino acid sequence encoded by the gene are shown in SEQ ID NOs: 5 and 6, respectively.
酵素が由来する生物によってグルタチオン分解酵素をコードする遺伝子の塩基配列に差異が存在することがあるため、グルタチオン分解酵素をコードする遺伝子は、グルタチオンを分解する活性を有するタンパク質をコードする限り、配列番号1、3、または5に示す塩基配列のバリアントであってもよい。なお、各遺伝子のバリアントには、各遺伝子の
ホモログが含まれる。各遺伝子のホモログは、配列番号1、3、または5に示す塩基配列を問い合わせ配列として用いたBLAST検索(http://blast.genome.jp/)やFASTA検索によって公開データベースから容易に取得することができる。また、各遺伝子のホモログとしては、任意の生物、例えば酵母等の真核微生物、あるいは腸内細菌やコリネ型細菌等の細菌の染色体を鋳型にして、例えば配列番号1、3、または5の塩基配列に基づいて調製される合成オリゴヌクレオチドを用いてPCRで増幅可能な遺伝子が挙げられる。
Since there may be differences in the base sequence of the gene encoding glutathione-degrading enzyme depending on the organism from which the enzyme is derived, the gene encoding glutathione-degrading enzyme is SEQ ID NO: It may be a variant of the base sequence shown in 1, 3, or 5. Each gene variant includes a homolog of each gene. Homologs of each gene can be easily obtained from public databases by BLAST search (http://blast.genome.jp/) or FASTA search using the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1, 3, or 5 as a query sequence. Can do. The homologue of each gene is a base of SEQ ID NO: 1, 3, or 5 using a chromosome of an arbitrary organism, for example, a eukaryotic microorganism such as yeast, or a bacterium such as an enteric bacterium or coryneform bacterium, as a template. Examples include genes that can be amplified by PCR using synthetic oligonucleotides prepared on the basis of sequences.
また、本発明に用いられる酵素をコードする遺伝子は、グルタチオンを分解する活性を有するタンパク質をコードする限り、上記のような遺伝子にコードされるタンパク質のアミノ酸配列、例えば配列番号2、4、または6のアミノ酸配列において、1若しくは数個の位置での1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入または付加等を含む配列を有するタンパク質をコードする遺伝子であってもよい。前記「1若しくは数個」とは、アミノ酸残基のタンパク質の立体構造における位置やアミノ酸残基の種類によっても異なるが、具体的には好ましくは1〜20個、より好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個を意味する。上記の1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、または付加は、タンパク質の機能が正常に維持される保存的変異である。保存的変異の代表的なものは、保存的置換である。保存的置換とは、例えば、置換部位が芳香族アミノ酸である場合には、Phe、Trp、Tyr間で、置換部位が疎水性アミノ酸である場合には、Leu、Ile、Val間で、極性アミノ酸である場合には、Gln、Asn間で、塩基性アミノ酸である場合には、Lys、Arg、His間で、酸性アミノ酸である場合には、Asp、Glu間で、ヒドロキシル基を持つアミノ酸である場合には、Ser、Thr間でお互いに置換する変異である。保存的置換とみなされる置換としては、具体的には、AlaからSer又はThrへの置換、ArgからGln、His又はLysへの置換、AsnからGlu、Gln、Lys、His又はAspへの置換、AspからAsn、Glu又はGlnへの置換、CysからSer又はAlaへの置換、GlnからAsn、Glu、Lys、His、Asp又はArgへの置換、GluからGly、Asn、Gln、Lys又はAspへの置換、GlyからProへの置換、HisからAsn、Lys、Gln、Arg又はTyrへの置換、IleからLeu、Met、Val又はPheへの置換、LeuからIle、Met、Val又はPheへの置換、LysからAsn、Glu、Gln、His又はArgへの置換、MetからIle、Leu、Val又はPheへの置換、PheからTrp、Tyr、Met、Ile又はLeuへの置換、SerからThr又はAlaへの置換、ThrからSer又はAlaへの置換、TrpからPhe又はTyrへの置換、TyrからHis、Phe又はTrpへの置換、及び、ValからMet、Ile又はLeuへの置換が挙げられる。また、上記のようなアミノ酸の置換、欠失、挿入、付加、または逆位等には、遺伝子が由来する微生物の個体差、種の違いに基づく場合などの天然に生じる変異(mutant又はvariant)によって生じるものも含まれる。 In addition, as long as the gene encoding the enzyme used in the present invention encodes a protein having an activity of degrading glutathione, the amino acid sequence of the protein encoded by the above gene, for example, SEQ ID NOs: 2, 4, or 6 Or a gene encoding a protein having a sequence including substitution, deletion, insertion or addition of one or several amino acids at one or several positions. The “one or several” differs depending on the position of the protein in the three-dimensional structure of the amino acid residue and the type of the amino acid residue, but specifically preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, More preferably, it means 1-5. One or several amino acid substitutions, deletions, insertions or additions described above are conservative mutations in which the function of the protein is maintained normally. A typical conservative mutation is a conservative substitution. Conservative substitution means, for example, when a substitution site is an aromatic amino acid, between Phe, Trp, and Tyr, and when a substitution site is a hydrophobic amino acid, between Leu, Ile, and Val, a polar amino acid Is an amino acid having a hydroxyl group between Gln and Asn, in the case of a basic amino acid, between Lys, Arg, and His, and in the case of an acidic amino acid, between Asp and Glu. In some cases, it is a mutation that substitutes between Ser and Thr. Specifically, substitutions considered as conservative substitutions include substitution from Ala to Ser or Thr, substitution from Arg to Gln, His or Lys, substitution from Asn to Glu, Gln, Lys, His or Asp, Asp to Asn, Glu or Gln, Cys to Ser or Ala, Gln to Asn, Glu, Lys, His, Asp or Arg, Glu to Gly, Asn, Gln, Lys or Asp Substitution, Gly to Pro substitution, His to Asn, Lys, Gln, Arg or Tyr substitution, Ile to Leu, Met, Val or Phe substitution, Leu to Ile, Met, Val or Phe substitution, Substitution from Lys to Asn, Glu, Gln, His or Arg, substitution from Met to Ile, Leu, Val or Phe, substitution from Phe to Trp, Tyr, Met, Ile or Leu, Ser to Thr or Ala Substitution, substitution from Thr to Ser or Ala, substitution from Trp to Phe or Tyr, substitution from Tyr to His, Phe or Trp, and substitution from Val to Met, Ile or Leu. In addition, amino acid substitutions, deletions, insertions, additions, or inversions as described above include naturally occurring mutations (mutants or variants) such as cases based on individual differences in microorganisms from which genes are derived, or differences in species. Also included by
さらに、上記のような保存的変異を有する遺伝子は、上記のような遺伝子にコードされるタンパク質のアミノ酸配列全体、例えば配列番号2、4、または6のアミノ酸配列全体に対して、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有し、かつ、グルタチオンを分解する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子であってもよい。尚、本明細書において、「相同性」(homology)は、「同一性」(identity)を指すことがある。 Furthermore, the gene having a conservative mutation as described above is 80% or more of the entire amino acid sequence of the protein encoded by the above gene, for example, the entire amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4, or 6. A gene encoding a protein having a homology of preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 97% or more, particularly preferably 99% or more and having an activity of degrading glutathione. Also good. In the present specification, “homology” may refer to “identity”.
また、本発明に用いられる酵素をコードする遺伝子は、公知の遺伝子配列から調製され得るプローブ、例えば配列番号1、3、または5に示す塩基配列の全体または一部に対する相補配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、グルタチオンを分解する活性を有するタンパク質をコードするDNAであってもよい。ここで、「ストリンジェントな条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。一例を示せば、相同性が高いDNA同士、例えば80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有するDNA同士がハイブリダイズし、それより相同性が低いDNA同士がハイブリダイズしない条件、あるいは通常のサザンハイブリダイゼーショ
ンの洗いの条件である60℃、1×SSC、0.1% SDS、好ましくは、60℃、0.1×SSC、0.1% SDS、さらに好ましくは、68℃、0.1×SSC、0.1% SDSに相当する塩濃度および温度で、1回、より好ましくは2〜3回洗浄する条件が挙げられる。
The gene encoding the enzyme used in the present invention is a probe that can be prepared from a known gene sequence, for example, a complementary sequence to the whole or a part of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, 3, or 5 and stringent conditions. It may be DNA encoding a protein that hybridizes underneath and has an activity of degrading glutathione. Here, “stringent conditions” refers to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. For example, highly homologous DNAs, for example, 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 97% or more, particularly preferably 99% or more DNAs having homology. Are hybridized and DNAs with lower homology do not hybridize with each other, or normal Southern hybridization washing conditions of 60 ° C., 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 60 ° C. Washing once, more preferably 2-3 times at a salt concentration and temperature corresponding to 0.1 × SSC, 0.1% SDS, more preferably 68 ° C., 0.1 × SSC, 0.1% SDS The conditions to do are mentioned.
上述の通り、プローブは、遺伝子の相補配列の一部であってもよい。そのようなプローブは、公知の遺伝子配列に基づいて作製したオリゴヌクレオチドをプライマーとし、これらの塩基配列を含むDNA断片を鋳型とするPCRによって作製することができる。例えば、300bp程度の長さのDNA断片をプローブとして用いる場合には、ハイブリダイゼーションの洗いの条件としては、50℃、2×SSC、0.1% SDSが挙げられる。 As described above, the probe may be a part of the complementary sequence of the gene. Such a probe can be prepared by PCR using an oligonucleotide prepared on the basis of a known gene sequence as a primer and a DNA fragment containing these base sequences as a template. For example, when a DNA fragment having a length of about 300 bp is used as a probe, hybridization washing conditions include 50 ° C., 2 × SSC, and 0.1% SDS.
なお、これらのバリアントに関する記載は、本明細書中の他の遺伝子およびタンパク質についても準用されるものとする。 In addition, the description regarding these variants shall apply mutatis mutandis also about the other gene and protein in this specification.
また、グルタチオン分解酵素としては、液胞局在グルタチオン分解酵素が挙げられる。本発明において、液胞局在グルタチオン分解酵素とは、液胞に局在し、且つ、グルタチオンを分解する活性を有するタンパク質をいう。液胞局在グルタチオン分解酵素としては、ECM38遺伝子にコードされるEcm38pが挙げられる。Ecm38pは、具体的にはγ−グルタミルトランスペプチダーゼ(γ−GT)活性を有する。 Examples of glutathione degrading enzymes include vacuolar localized glutathione degrading enzymes. In the present invention, vacuole-localized glutathione degrading enzyme refers to a protein that is localized in the vacuole and has an activity of degrading glutathione. Examples of the vacuolar localized glutathione degrading enzyme include Ecm38p encoded by the ECM38 gene. Specifically, Ecm38p has γ-glutamyl transpeptidase (γ-GT) activity.
サッカロミセス・セレビシエのECM38遺伝子の塩基配列は、Saccharomyces Genome Database(http://www.yeastgenome.org/)に開示されている。上記データベースより取得したサッカロミセス・セレビシエのECM38遺伝子の塩基配列、および同遺伝子がコードするアミノ酸配列を、それぞれ配列番号7および8に示す。 The base sequence of the ECM38 gene of Saccharomyces cerevisiae is disclosed in the Saccharomyces Genome Database (http://www.yeastgenome.org/). The nucleotide sequence of Saccharomyces cerevisiae ECM38 gene obtained from the above database and the amino acid sequence encoded by the gene are shown in SEQ ID NOs: 7 and 8, respectively.
酵素が由来する生物によって液胞局在グルタチオン分解酵素をコードする遺伝子の塩基配列に差異が存在することがあるため、液胞局在グルタチオン分解酵素をコードする遺伝子は、液胞に局在し、グルタチオンを分解する活性を有するタンパク質をコードする限り、配列番号7に示す塩基配列のバリアントであってもよい。バリアントは、上述したDUG遺伝子群およびDUG複合体についてのバリアントの記載に準ずる。 Since the base sequence of the gene encoding the vacuolar localized glutathione degrading enzyme may vary depending on the organism from which the enzyme is derived, the gene encoding the vacuolar localized glutathione degrading enzyme is localized in the vacuole, As long as it encodes a protein having the activity of degrading glutathione, it may be a variant of the base sequence shown in SEQ ID NO: 7. The variant conforms to the description of the variant for the DUG gene group and the DUG complex described above.
また、トリペプチドであるグルタチオンの分解には、上記のグルタチオン分解酵素の他に、LAP4遺伝子にコードされるLap4pのような各種ペプチダーゼが関与していると考えられる(非特許文献3および7)。したがって、本発明の酵母においては、そのようなペプチダーゼの活性を低下させることも有効であり得る。
Moreover, it is considered that various peptidases such as Lap4p encoded by the LAP4 gene are involved in the degradation of glutathione, which is a tripeptide, in addition to the above-mentioned glutathione degrading enzyme (
(1−3)γ−グルタミル化合物合成能の強化
本発明の酵母は、γ−グルタミル化合物合成能が増大するよう改変されている。γ−グルタミル化合物としては、γ−グルタミル基を有する化合物であれば特に制限されないが、例えば、γ‐グルタミルジペプチドやγ‐グルタミルトリペプチド等のγ−グルタミルぺプチドが挙げられる。γ‐グルタミルジペプチドとして、具体的には、例えば、γ−グルタミルシステイン(γ−Glu−Cys)やγ−グルタミル−α−アミノ酪酸(γ−Glu−Abu)が挙げられる。γ‐グルタミルトリペプチドとして、具体的には、例えば、グルタチオン(γ−Glu−Cys−Gly)やγ−グルタミル−α−アミノ酪酸−グリシン(γ−Glu−Abu−Gly)が挙げられる。なお、本発明において、γ−グルタミル化合物を構成するアミノ酸および/またはアミノ酸誘導体はいずれもL体である。
(1-3) Enhancing the ability to synthesize γ-glutamyl compounds The yeast of the present invention has been modified to increase the ability to synthesize γ-glutamyl compounds. The γ-glutamyl compound is not particularly limited as long as it is a compound having a γ-glutamyl group, and examples thereof include γ-glutamyl peptides such as γ-glutamyl dipeptide and γ-glutamyl tripeptide. Specific examples of the γ-glutamyldipeptide include γ-glutamylcysteine (γ-Glu-Cys) and γ-glutamyl-α-aminobutyric acid (γ-Glu-Abu). Specific examples of the γ-glutamyl tripeptide include glutathione (γ-Glu-Cys-Gly) and γ-glutamyl-α-aminobutyric acid-glycine (γ-Glu-Abu-Gly). In the present invention, the amino acids and / or amino acid derivatives constituting the γ-glutamyl compound are all in the L form.
「γ−グルタミル化合物合成能が増大する」とは、グルタチオン等のγ−グルタミル化合物の生合成が、野性株や親株等の非改変株と比較して向上していることを意味する。γ
−グルタミル化合物合成能が増大するような改変は、例えば、γ−グルタミル化合物の生合成に関わる1またはそれ以上の酵素の活性を増大させることにより達成できる。生体内では、γ−グルタミルシステイン合成酵素によりL−GluとL−Cysからγ−グルタミルシステイン(γ−Glu−Cys)が生成し、更にグルタチオン合成酵素によりL−Glyが結合してグルタチオンが生成する。よって、グルタチオン合成能が増大するような改変は、例えばγ−グルタミルシステイン合成酵素および/またはグルタチオン合成酵素の活性の増大により達成できる。また、γ−グルタミルシステイン合成能が増大するような改変は、例えばγ−グルタミルシステイン合成酵素の活性の増大により達成できる。また、γ−グルタミルシステイン合成能が増大するような改変は、グルタチオン合成酵素の活性を低下させることによっても達成できる。
“The ability to synthesize γ-glutamyl compounds” means that the biosynthesis of γ-glutamyl compounds such as glutathione is improved as compared to unmodified strains such as wild strains and parental strains. γ
Modifications that increase the ability to synthesize glutamyl compounds can be achieved, for example, by increasing the activity of one or more enzymes involved in the biosynthesis of γ-glutamyl compounds. In vivo, γ-glutamylcysteine synthetase produces γ-glutamylcysteine (γ-Glu-Cys) from L-Glu and L-Cys, and L-Gly is further bound by glutathione synthetase to produce glutathione. . Therefore, the modification that increases the ability to synthesize glutathione can be achieved by, for example, increasing the activity of γ-glutamylcysteine synthetase and / or glutathione synthetase. Further, modification that increases the ability to synthesize γ-glutamylcysteine can be achieved by, for example, increasing the activity of γ-glutamylcysteine synthetase. Modification that increases the ability to synthesize γ-glutamylcysteine can also be achieved by reducing the activity of glutathione synthetase.
また、γ−グルタミルシステインやグルタチオン以外のγ‐グルタミルペプチドは、γ−グルタミルシステイン合成酵素および/またはグルタチオン合成酵素の副反応により生合成されうる。よって、γ‐グルタミルジペプチド合成能が増大するような改変は、例えば、γ−グルタミルシステイン合成能が増大するような改変と同様に達成できる。また、γ‐グルタミルトリペプチド合成能が増大するような改変は、例えば、グルタチオン合成能が増大するような改変と同様に達成できる。 In addition, γ-glutamylcysteine other than γ-glutamylcysteine and glutathione can be biosynthesized by a side reaction of γ-glutamylcysteine synthetase and / or glutathione synthetase. Therefore, a modification that increases the ability to synthesize γ-glutamyldipeptide can be achieved, for example, in the same manner as a modification that increases the ability to synthesize γ-glutamylcysteine. Moreover, the modification that increases the ability to synthesize γ-glutamyl tripeptide can be achieved, for example, in the same manner as the modification that increases the ability to synthesize glutathione.
「酵素活性が増大する」とは、目的の酵素活性が野性株や親株等の非改変株と比較して増大していることを意味する。また、「酵素活性が増大する」とは、もともと目的の酵素活性を有する菌株において目的の酵素活性を増大させることだけでなく、もともと目的の酵素活性を有さない菌株に目的の酵素活性を付与することを含む。また、結果としてグルタチオン合成能が強化される限り、酵母が本来有するグルタチオン生合成系を弱化させた上で、好適なグルタチオン生合成系を導入してもよい。 “Enzyme activity increases” means that the target enzyme activity is increased as compared to a non-modified strain such as a wild strain or a parent strain. In addition, “enzyme activity increases” not only increases the target enzyme activity in a strain originally having the target enzyme activity, but also imparts the target enzyme activity to a strain that does not originally have the target enzyme activity. Including doing. As a result, as long as the ability to synthesize glutathione is enhanced, a suitable glutathione biosynthesis system may be introduced after weakening the glutathione biosynthesis system inherent in yeast.
γ−グルタミルシステイン合成酵素活性が増大する場合には、γ−グルタミルシステイン合成酵素活性は、非改変株と比較して、好ましくは1.5倍以上、より好ましくは2倍以上、さらに好ましくは3倍以上に向上している。 When the γ-glutamylcysteine synthetase activity increases, the γ-glutamylcysteine synthetase activity is preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times or more, and even more preferably 3 times that of the unmodified strain. It has improved more than twice.
グルタチオン合成酵素活性が増大する場合には、グルタチオン合成酵素活性は、非改変株と比較して、好ましくは1.5倍以上、より好ましくは2倍以上、さらに好ましくは3倍以上に向上している。 When glutathione synthetase activity increases, the glutathione synthetase activity is preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times or more, and even more preferably 3 times or more compared to the unmodified strain. Yes.
酵素活性が増大するような改変は、例えば、目的の酵素をコードする遺伝子の発現を増強することにより達成できる。 Modification that increases the enzyme activity can be achieved, for example, by enhancing the expression of a gene encoding the target enzyme.
遺伝子の発現の増強は、例えば、染色体上の遺伝子のプロモーターをより強力なプロモーターに置換することにより達成できる。「より強力なプロモーター」とは、遺伝子の転写が、もともと存在している野生型のプロモーターよりも向上するプロモーターを意味する。より強力なプロモーターとしては、各種レポーター遺伝子を用いることにより、在来のプロモーターの高活性型のものを取得してもよい。また、より強力なプロモーターとしては、公知の高発現プロモーター、例えば、PGK1、PDC1、TDH3、TEF1、HXT7、ADH1等の遺伝子のプロモーターを用いてもよい。なお、強力なプロモーターへの置換は、後述する遺伝子のコピー数の増加と組み合わせて利用できる。より強力なプロモーターを利用した例としては、染色体上のγ−グルタミルシステイン合成酵素遺伝子のプロモーターを強転写プロモーターで置換することによりγ−グルタミルシステイン合成酵素活性を増強する方法が開示されている(大竹康之ら、バイオサイエンスとインダストリー、第50巻第10号、第989〜994頁、1992年)。 Enhancement of gene expression can be achieved, for example, by replacing the promoter of the gene on the chromosome with a stronger promoter. By “stronger promoter” is meant a promoter that improves transcription of the gene over the native wild-type promoter. As a stronger promoter, a highly active type of a conventional promoter may be obtained by using various reporter genes. As a stronger promoter, a known high expression promoter, for example, a promoter of a gene such as PGK1, PDC1, TDH3, TEF1, HXT7, ADH1, etc. may be used. The replacement with a strong promoter can be used in combination with an increase in the copy number of a gene described later. As an example using a stronger promoter, a method for enhancing the γ-glutamylcysteine synthetase activity by replacing the promoter of the γ-glutamylcysteine synthetase gene on the chromosome with a strong transcription promoter is disclosed (Otake). Yasuyuki et al., Bioscience and Industry, Vol. 50, No. 10, pp. 989-994, 1992).
また、遺伝子の発現の増強は、例えば、遺伝子のコピー数を増加させることにより達成
できる。
Further, enhancement of gene expression can be achieved, for example, by increasing the copy number of the gene.
遺伝子のコピー数の増加は、染色体上に目的の遺伝子を導入することにより達成できる。染色体上への遺伝子の導入は、例えば相同的組み換えを利用して行うことができる。例えば、染色体中に多数のコピーが存在する配列を標的として相同的組み換えを行うことで、染色体へ遺伝子の多数のコピーを導入することができる。染色体中に多数のコピーが存在する配列としては、特有の短い繰り返し配列からなる自律複製配列(ARS)や、約150コピー存在するrDNA配列が挙げられる。ARSを含むプラスミドを用いて酵母の形質転換を行った例が、国際公開95/32289号パンフレットに記載されている。また、トランスポゾンに遺伝子を組み込み、それを染色体へ遺伝子の多数のコピーを導入するよう転移させてもよい。 An increase in gene copy number can be achieved by introducing the gene of interest onto the chromosome. Introduction of a gene onto a chromosome can be performed using, for example, homologous recombination. For example, multiple copies of a gene can be introduced into a chromosome by performing homologous recombination with a sequence having multiple copies in the chromosome as a target. Examples of the sequence having a large number of copies in a chromosome include an autonomously replicating sequence (ARS) consisting of a unique short repetitive sequence and an rDNA sequence having about 150 copies. An example of transformation of yeast using a plasmid containing ARS is described in International Publication No. 95/32289. Alternatively, a gene may be incorporated into a transposon and transferred to introduce multiple copies of the gene into the chromosome.
また、遺伝子のコピー数の増加は、目的遺伝子を含むベクターを宿主に導入することによっても達成できる。ベクターとしては、例えば、CEN4の複製開始点を持つプラスミドや2μm DNAの複製開始点を持つ多コピー型プラスミドを好適に用いることができる。目的遺伝子は、好適なプロモーターと組み合わせてベクターに挿入し、目的遺伝子を発現させてもよい。また、遺伝子を発現させるのに好適なプロモーターを含むベクターを用いる場合には、ベクター中のプロモーターを利用して目的遺伝子を発現させてもよい。 An increase in gene copy number can also be achieved by introducing a vector containing the target gene into the host. As a vector, for example, a plasmid having a CEN4 replication origin and a multicopy plasmid having a 2 μm DNA replication origin can be preferably used. The target gene may be inserted into a vector in combination with a suitable promoter to express the target gene. In addition, when a vector containing a promoter suitable for expressing a gene is used, the target gene may be expressed using the promoter in the vector.
γ−グルタミルシステイン合成酵素の活性の増強は、例えば米国特許第7553638号、大竹康之ら(バイオサイエンスとインダストリー、第50巻第10号、第989〜994頁、1992年)等に開示されている。その他の酵素活性も、γ−グルタミルシステイン合成酵素の活性と同様に増強させることができる。 Enhancement of the activity of γ-glutamylcysteine synthetase is disclosed in, for example, US Pat. No. 7553638, Yasuyuki Otake et al. (Bioscience and Industry, Vol. 50, No. 10, pages 989-994, 1992) and the like. . Other enzyme activities can be enhanced similarly to the activity of γ-glutamylcysteine synthetase.
また、酵素活性が増大するような改変は、例えば、目的の酵素の比活性を増強することによっても達成できる。比活性が増強された酵素は、例えば、種々の生物を探索し取得することができる。また、在来の酵素に変異を導入することで高活性型のものを取得してもよい。比活性の増強は、単独で用いてもよく、上記のような遺伝子の発現を増強させる手法と任意に組み合わせて用いてもよい。 Modification that increases the enzyme activity can also be achieved, for example, by enhancing the specific activity of the target enzyme. Enzymes with enhanced specific activity can be obtained by searching for various organisms, for example. Alternatively, a highly active type may be obtained by introducing a mutation into a conventional enzyme. The enhancement of specific activity may be used alone or in any combination with the above-described method for enhancing gene expression.
目的の酵素活性が増大したことの確認は、同酵素の活性を測定することによって行うことが出来る。γ−グルタミルシステイン合成酵素活性は、Jacksonの方法(Jackson, R. C., Biochem.J., 111, 309 (1969))によって測定することができる。グルタチオン合成酵素活性は、Gushimaらの方法(Gushima, T. et al., J. Appl. Biochem., 5, 210 (1983))によって測定することができる。 Confirmation that the target enzyme activity has increased can be performed by measuring the activity of the enzyme. The γ-glutamylcysteine synthetase activity can be measured by the method of Jackson (Jackson, R. C., Biochem. J., 111, 309 (1969)). Glutathione synthase activity can be measured by the method of Gushima et al. (Gushima, T. et al., J. Appl. Biochem., 5, 210 (1983)).
目的の酵素をコードする遺伝子の転写量が増大したことの確認は、同遺伝子から転写されるmRNAの量を非改変株と比較することによって行うことが出来る。mRNAの量を評価する方法としては、ノーザンハイブリダイゼーション、RT-PCR等が挙げられる(Molecular cloning(Cold spring Harbor Laboratory Press, Cold spring Harbor (USA), 2001))。mRNAの量は、非改変株と比較して、例えば、1.5倍以上、2倍以上、または3倍以上に増大しているのが好ましい。 Confirmation that the transcription amount of the gene encoding the target enzyme has increased can be performed by comparing the amount of mRNA transcribed from the gene with that of the unmodified strain. Examples of methods for evaluating the amount of mRNA include Northern hybridization, RT-PCR and the like (Molecular cloning (Cold spring Harbor Laboratory Press, Cold spring Harbor (USA), 2001)). It is preferable that the amount of mRNA increases, for example, 1.5 times or more, 2 times or more, or 3 times or more as compared with the unmodified strain.
目的の酵素の量が増大したことの確認は、抗体を用いてウェスタンブロットによって行うことが出来る(Molecular cloning(Cold spring Harbor Laboratory Press, Cold spring Harbor (USA), 2001))。目的の酵素の量は、非改変株と比較して、例えば、1.5倍以上、2倍以上、または3倍以上に増大しているのが好ましい。 Confirmation that the amount of the target enzyme is increased can be confirmed by Western blotting using an antibody (Molecular cloning (Cold spring Harbor Laboratory Press, Cold spring Harbor (USA), 2001)). The amount of the target enzyme is preferably increased to 1.5 times or more, 2 times or more, or 3 times or more, for example, as compared to the unmodified strain.
本発明の酵母が2倍体以上の倍数性を有する場合であって、染色体の改変により酵素活性が増大している場合には、本発明の酵母は、グルタチオンを蓄積できる限り、酵素活性
が増大するように改変された染色体と野生型染色体とをヘテロで有していてもよく、酵素活性が増大するように改変された染色体のホモ型であってもよい。
When the yeast of the present invention has a polyploidy of diploid or more and the enzyme activity is increased by modification of the chromosome, the yeast of the present invention has an increased enzyme activity as long as glutathione can be accumulated. Thus, the modified chromosome and the wild-type chromosome may be heterogeneous, or the homozygous chromosome modified so that the enzyme activity is increased.
また、グルタチオン合成酵素活性が低下する場合には、グルタチオン合成酵素活性は、非改変株と比較して、好ましくは50%以下、より好ましくは20%以下、さらに好ましくは10%以下、特に好ましくは5%以下に低下している。また、グルタチオン合成酵素活性が低下する場合には、グルタチオン分解酵素活性は、実質的に消失しているのが好ましい。グルタチオン合成酵素活性が低下するような改変は、上述した、グルタチオン分解酵素活性を低下させるのと同様の手法により達成できる。 Further, when the glutathione synthetase activity decreases, the glutathione synthetase activity is preferably 50% or less, more preferably 20% or less, still more preferably 10% or less, particularly preferably, as compared to the unmodified strain. It has fallen below 5%. Moreover, when glutathione synthetase activity falls, it is preferable that glutathione degrading enzyme activity has substantially disappeared. The modification that reduces the glutathione synthetase activity can be achieved by the same method as described above for reducing the glutathione degrading enzyme activity.
本発明において、γ−グルタミルシステイン合成酵素は、L−GluおよびL−Cysを基質として認識し、γ−グルタミルシステイン(γ−Glu−Cys)を生成する反応を触媒する活性を有する限り特に限定されない。また、γ−グルタミルシステイン合成酵素は、正反応であるγ−Glu−Cysを生成する反応以外に、任意のL−アミノ酸またはアミノ酸誘導体Xを基質として認識し、L−Gluと結合させることでγ‐Glu‐Xを生成する反応を触媒する活性を有していてもよい。γ−グルタミルシステイン合成酵素としては、GSH1遺伝子によりコードされるGsh1pが挙げられる。 In the present invention, γ-glutamylcysteine synthetase is not particularly limited as long as it has an activity of recognizing L-Glu and L-Cys as substrates and catalyzing a reaction to produce γ-glutamylcysteine (γ-Glu-Cys). . Γ-glutamylcysteine synthetase recognizes any L-amino acid or amino acid derivative X as a substrate in addition to a reaction that generates γ-Glu-Cys, which is a positive reaction, and binds to L-Glu. -It may have an activity of catalyzing a reaction for producing Glu-X. Examples of γ-glutamylcysteine synthetase include Gsh1p encoded by the GSH1 gene.
本発明において、グルタチオン合成酵素は、γ−グルタミルシステインおよびGlyを基質として認識し、グルタチオン(γ−Glu−Cys−Gly)を生成する反応を触媒する活性を有する限り特に限定されない。グルタチオン合成酵素としては、GSH2遺伝子によりコードされるGsh2pが挙げられる。 In the present invention, glutathione synthase is not particularly limited as long as it has an activity of recognizing γ-glutamylcysteine and Gly as substrates and catalyzing a reaction for producing glutathione (γ-Glu-Cys-Gly). An example of glutathione synthase is Gsh2p encoded by the GSH2 gene.
サッカロミセス・セレビシエのGSH1遺伝子およびGSH2遺伝子の塩基配列は、それぞれSaccharomyces Genome Database(http://www.yeastgenome.org/)に開示されている。上記データベースより取得したサッカロミセス・セレビシエのGSH1遺伝子の塩基配列、および同遺伝子がコードするアミノ酸配列を、それぞれ配列番号9および10に示す。また、上記データベースより取得したサッカロミセス・セレビシエのGSH2遺伝子の塩基配列、および同遺伝子がコードするアミノ酸配列を、それぞれ配列番号11および12に示す。 The base sequences of Saccharomyces cerevisiae GSH1 and GSH2 genes are disclosed in the Saccharomyces Genome Database (http://www.yeastgenome.org/), respectively. The nucleotide sequence of the GSH1 gene of Saccharomyces cerevisiae obtained from the above database and the amino acid sequence encoded by this gene are shown in SEQ ID NOs: 9 and 10, respectively. Further, the base sequence of Saccharomyces cerevisiae GSH2 gene obtained from the above database and the amino acid sequence encoded by the gene are shown in SEQ ID NOs: 11 and 12, respectively.
酵素が由来する生物によってグルタチオン合成酵素またはγ−グルタミルシステイン合成酵素をコードする遺伝子の塩基配列に差異が存在することがあるため、それらをコードする遺伝子は、グルタチオン合成酵素活性またはγ−グルタミルシステイン合成酵素活性を有するタンパク質をコードする限り、配列番号9または11に示す塩基配列のバリアントであってもよい。バリアントは、上述したDUG遺伝子群およびDUG複合体についてのバリアントの記載に準ずる。 Since there may be a difference in the base sequence of the gene encoding glutathione synthetase or γ-glutamylcysteine synthetase depending on the organism from which the enzyme is derived, the gene encoding them may be glutathione synthetase activity or γ-glutamylcysteine synthesis. As long as it encodes a protein having enzyme activity, it may be a variant of the base sequence shown in SEQ ID NO: 9 or 11. The variant conforms to the description of the variant for the DUG gene group and the DUG complex described above.
(1−4)液胞グルタチオントランスポーターの発現強化
本発明の酵母は、一態様において、液胞グルタチオントランスポーターの発現が増大するよう改変されている。
(1-4) Enhanced expression of vacuolar glutathione transporter In one aspect, the yeast of the present invention has been modified to increase the expression of the vacuolar glutathione transporter.
「液胞グルタチオントランスポーターの発現が増大する」とは、液胞グルタチオントランスポーターをコードする遺伝子の発現が、野性株や親株等の非改変株と比較して増大していることを意味する。 “The expression of the vacuolar glutathione transporter is increased” means that the expression of the gene encoding the vacuolar glutathione transporter is increased as compared with a non-modified strain such as a wild strain or a parent strain.
液胞グルタチオントランスポーターの発現を増大させる場合には、液胞グルタチオントランスポーターの発現は、非改変株と比較して、好ましくは1.5倍以上、より好ましくは2倍以上、さらに好ましくは3倍以上に向上している。 In the case of increasing the expression of the vacuolar glutathione transporter, the expression of the vacuolar glutathione transporter is preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times or more, and even more preferably 3 times, compared to the unmodified strain. It has improved more than twice.
また、「液胞グルタチオントランスポーターの発現が増大する」とは、もともと液胞グ
ルタチオントランスポーターが発現している菌株において発現を増大させることだけでなく、もともと液胞グルタチオントランスポーターが発現していない菌株において、液胞グルタチオントランスポーターを発現させることを含む。すなわち、例えば、液胞グルタチオントランスポーターをコードする遺伝子を保持しない菌株に液胞グルタチオントランスポーターをコードする遺伝子を導入し、液胞グルタチオントランスポーターを発現させることを含む。
In addition, “the expression of the vacuolar glutathione transporter” is not only increased in the strain in which the vacuolar glutathione transporter is originally expressed, but the vacuolar glutathione transporter is not originally expressed. Expressing a vacuolar glutathione transporter in the strain. That is, for example, it includes introducing a gene encoding a vacuolar glutathione transporter into a strain that does not have a gene encoding a vacuolar glutathione transporter, and expressing the vacuolar glutathione transporter.
液胞グルタチオントランスポーターをコードする遺伝子の発現を増大させることは、上述した、γ−グルタミルシステイン合成酵素をコードする遺伝子やグルタチオン合成酵素をコードする遺伝子の発現を増大させるのと同様の手法により達成できる。 Increasing the expression of the gene encoding the vacuolar glutathione transporter can be achieved by the same method as described above for increasing the expression of the gene encoding γ-glutamylcysteine synthetase and the gene encoding glutathione synthetase. it can.
本発明において、液胞グルタチオントランスポーターとは、細胞質のグルタチオンを液胞に輸送する機能を有するタンパク質を意味し、当該機能を有する限り特に限定されない。液胞グルタチオントランスポーターをコードする遺伝子としては、YCF1遺伝子およびBPT1遺伝子が挙げられる。中でも、YCF1遺伝子の発現を増大させるのが好ましい。また、液胞へのグルタチオンの輸送には、VBA1遺伝子にコードされるVba1pのような各種アミノ酸・ペプチドトランスポーターが関与していると考えられ、本発明において、液胞グルタチオントランスポーターにはそのような各種アミノ酸・ペプチドトランスポーターが含まれるものとする。 In the present invention, the vacuolar glutathione transporter means a protein having a function of transporting cytoplasmic glutathione to the vacuole, and is not particularly limited as long as it has the function. Examples of genes encoding the vacuolar glutathione transporter include the YCF1 gene and the BPT1 gene. Among them, it is preferable to increase the expression of the YCF1 gene. In addition, it is considered that various amino acid / peptide transporters such as Vba1p encoded by the VBA1 gene are involved in the transport of glutathione to the vacuole. In the present invention, the vacuolar glutathione transporter Various amino acid / peptide transporters are included.
サッカロミセス・セレビシエのYCF1遺伝子、BPT1遺伝子、およびVBA1遺伝子の塩基配列は、Saccharomyces Genome Database(http://www.yeastgenome.org/)に開示されている。また、上記データベースより取得したサッカロミセス・セレビシエのYCF1遺伝子の塩基配列、および同遺伝子がコードするアミノ酸配列を、それぞれ配列番号13および14に示す。 The base sequences of Saccharomyces cerevisiae YCF1 gene, BPT1 gene, and VBA1 gene are disclosed in the Saccharomyces Genome Database (http://www.yeastgenome.org/). Further, the base sequence of the Saccharomyces cerevisiae YCF1 gene obtained from the above database and the amino acid sequence encoded by the same gene are shown in SEQ ID NOs: 13 and 14, respectively.
酵素が由来する生物によって液胞グルタチオントランスポーターをコードする遺伝子の塩基配列に差異が存在することがあるため、当該遺伝子は、細胞質のグルタチオンを液胞に輸送する機能を有するタンパク質をコードする限り、配列番号13に示す塩基配列のバリアント、またはSaccharomyces Genome Databaseに開示される液胞グルタチオントランスポーターをコードする遺伝子の塩基配列のバリアントであってもよい。バリアントは、上述したDUG遺伝子群およびDUG複合体についてのバリアントの記載に準ずる。 Since there may be a difference in the base sequence of the gene encoding the vacuolar glutathione transporter depending on the organism from which the enzyme is derived, as long as the gene encodes a protein having a function of transporting cytoplasmic glutathione to the vacuole, It may be a variant of the base sequence shown in SEQ ID NO: 13 or a variant of the base sequence of the gene encoding the vacuolar glutathione transporter disclosed in the Saccharomyces Genome Database. The variant conforms to the description of the variant for the DUG gene group and the DUG complex described above.
(1−5)その他の改変
また、本発明の酵母は、グルタチオン等のγ−グルタミル化合物を蓄積できる限りにおいて、上記のような改変に加えて、その他の任意の改変がなされていてもよい。そのような改変としては、細胞内のγ−グルタミル化合物濃度が高まるような改変が挙げられる。例えば、酵母におけるMET25遺伝子の発現量を増大させると菌体内グルタチオン含有量が上昇することが報告されている。MET25遺伝子の発現量を増大させる方法としては、変異型MET4遺伝子(大村ら, FEBS Letters 387 (1996) 179-183、クリスet. al., Molecular Biology of the Cell., 8, 1699-1707, 1997))、変異型MET30遺伝子(DOMINIQUE et. al., MOLECULAR AND CELLUAR BIOLOGY, Dec 1995 p6526-6534、特開2004-113155)を利用する方法等が報告されている。また、アミノ基転移酵素の活性が増大していてもよい。酵母のアミノ基転移酵素として、アラニン:グリオキシル酸アミノトランフェラーゼ(Alanine:Glyoxylate aminotransferase)、分岐鎖アミノ酸トランスアミナーゼ(Branched-chain Amino acid transaminase)、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(Aspartate amino transferase)、γ−アミノ酪酸トランスアミナーゼ(Gamma-aminobutyrate transaminase)などを例示することができる。サッカロマイセス・セレビシエでは既にこれらの酵素をコードする遺伝子が特定されており、各々AGX1(システマティックネーム:YFL030W)、BAT1(システマティックネーム:YHR208W)およびBAT2(システマティックネーム:YJR148W)、AAT1(システマティックネーム:YKL106W)およびAAT2(システマティックネーム:YLR027C)、ならびにUGA1(システマティックネーム:YGR019W)にコードされている。特に、BAT1にコードされる分岐鎖アミノ酸トランスアミナーゼの活性を増大させることにより有意に細胞内のα−アミノ酪酸合成を促進することができ、細胞内でのγ-Glu-Abu(L-γ-グルタミル-L-2-アミノ酪酸)やγ-Glu-Abu-Gly(L-γ-グルタミル-L-2-アミノ酪酸-グリシン)蓄積量を増加させることができうる。アミノ基転移酵素の活性を増大させることは、上述した、γ−グルタミルシステイン合成酵素活性やグルタチオン合成酵素活性を増大させるのと同様の手法により達成できる。なお、上記各遺伝子の塩基配列は、Saccharomyces Genome Database(http://www.yeastgenome.org/)に開示されている。
(1-5) Other Modifications The yeast of the present invention may be subjected to other arbitrary modifications in addition to the above modifications as long as γ-glutamyl compounds such as glutathione can be accumulated. Such modifications include modifications that increase the intracellular γ-glutamyl compound concentration. For example, it has been reported that the intracellular glutathione content increases when the expression level of the MET25 gene in yeast is increased. Methods for increasing the expression level of the MET25 gene include mutant MET4 gene (Omura et al., FEBS Letters 387 (1996) 179-183, Chris et. Al., Molecular Biology of the Cell., 8, 1699-1707, 1997). )), A method using a mutant MET30 gene (DOMINIQUE et. Al., MOLECULAR AND CELLUAR BIOLOGY, Dec 1995, p6526-6534, JP 2004-113155) has been reported. Moreover, the activity of aminotransferase may be increased. Examples of yeast aminotransferases include alanine: glyoxylate aminotransferase, branched-chain amino acid transaminase, aspartate aminotransferase, and γ-aminobutyric acid transaminase. (Gamma-aminobutyrate transaminase) and the like can be exemplified. In Saccharomyces cerevisiae, genes encoding these enzymes have already been identified, and AGX1 (systematic name: YFL030W), BAT1 (systematic name: YHR208W) and BAT2 (systematic name: YJR148W), AAT1 (systematic name: YKL106W), respectively. And AAT2 (systematic name: YLR027C), and UGA1 (systematic name: YGR019W). In particular, by increasing the activity of the branched-chain amino acid transaminase encoded by BAT1, it is possible to significantly promote intracellular α-aminobutyric acid synthesis, and intracellular γ-Glu-Abu (L-γ-glutamyl) -L-2-aminobutyric acid) and γ-Glu-Abu-Gly (L-γ-glutamyl-L-2-aminobutyric acid-glycine) accumulation can be increased. Increasing the activity of the aminotransferase can be achieved by the same method as described above for increasing the γ-glutamylcysteine synthetase activity or the glutathione synthetase activity. The base sequence of each gene is disclosed in the Saccharomyces Genome Database (http://www.yeastgenome.org/).
上記のような改変、すなわちγ−グルタミル化合物合成能の増大、グルタチオン分解酵素活性の低下、液胞グルタチオントランスポーターの発現の増大、および、その他の任意の改変は、いずれの改変を先に行ってもよい。 Modifications as described above, that is, increase in the ability to synthesize γ-glutamyl compounds, decrease in glutathione degrading enzyme activity, increase in expression of vacuolar glutathione transporter, and any other modification, any modification should be performed first. Also good.
(2)本発明の酵母エキス
次に、酵母エキスを製造する方法を説明する。本発明の酵母エキスは、本発明の酵母を原料として用いる以外は、通常の酵母エキスと同様に製造することができる。
(2) Yeast extract of this invention Next, the method to manufacture a yeast extract is demonstrated. The yeast extract of the present invention can be produced in the same manner as a normal yeast extract except that the yeast of the present invention is used as a raw material.
まず、本発明の酵母を培地で培養する。培地は、酵母が増殖し得るものであれば特に制限されず、通常工業的に用いられる培地を利用することができる。例えば、実施例に記載したYPD培地を好適に利用することができる。 First, the yeast of the present invention is cultured in a medium. The medium is not particularly limited as long as yeast can grow, and a medium usually used industrially can be used. For example, the YPD medium described in the examples can be suitably used.
また、グルタチオン等のγ−グルタミル化合物の原料となる化合物(以下、γ−グルタミル化合物の原料ともいう)を培地に添加してもよい。γ−グルタミル化合物の原料となる化合物とは、例えば、γ−グルタミル化合物を構成するアミノ酸、アミノ酸誘導体、および/またはペプチドをいう。γ−グルタミル化合物の原料を添加する場合、その添加量は、γ−グルタミル化合物の種類や、本発明の酵母が有する当該原料の生合成能等の諸条件によって適宜設定すればよいが、例えば、培養開始時の培地における終濃度として、好ましくは1ppm以上、より好ましくは10ppm以上、さらに好ましくは100ppm以上であってよい。添加量の上限は特に制限されないが、例えば費用の観点から、培養開始時の培地における終濃度として、100,000ppm以下に設定してもよい。添加量は、例えば、好ましくは10,000ppm以下、より好ましくは1,000ppm以下、さらに好ましくは500ppm以下であってよい。また、培養中に、間欠的あるいは連続的にγ−グルタミル化合物の原料を添加する場合には、添加量の累計が、上述の培養開始時の培地における終濃度と同等になるように設定すればよい。添加するγ−グルタミル化合物の原料は、1種またはそれ以上であってよい。添加するγ−グルタミル化合物の原料は、精製品(純品)であってもよく、当該原料を含む組成物であってもよい。当該原料を含む組成物は、必要量の当該原料を含む限り特に制限されない。 In addition, a compound that is a raw material for a γ-glutamyl compound such as glutathione (hereinafter also referred to as a raw material for a γ-glutamyl compound) may be added to the medium. The compound that is a raw material of the γ-glutamyl compound refers to, for example, an amino acid, an amino acid derivative, and / or a peptide that constitute the γ-glutamyl compound. When adding the raw material of the γ-glutamyl compound, the addition amount may be appropriately set according to various conditions such as the type of the γ-glutamyl compound and the biosynthetic ability of the raw material of the yeast of the present invention. The final concentration in the medium at the start of culture is preferably 1 ppm or more, more preferably 10 ppm or more, and even more preferably 100 ppm or more. The upper limit of the addition amount is not particularly limited, but for example, from the viewpoint of cost, the final concentration in the medium at the start of culture may be set to 100,000 ppm or less. The amount added may be, for example, preferably 10,000 ppm or less, more preferably 1,000 ppm or less, and even more preferably 500 ppm or less. In addition, when the raw material of the γ-glutamyl compound is added intermittently or continuously during the culture, the total amount added may be set to be equal to the final concentration in the medium at the start of the culture. Good. The raw material of the γ-glutamyl compound to be added may be one or more. The raw material of the γ-glutamyl compound to be added may be a purified product (pure product) or a composition containing the raw material. The composition containing the raw material is not particularly limited as long as it contains a necessary amount of the raw material.
培養条件は、通常の酵母エキスの製造と同様の条件を採用することができ、用いる酵母に応じて適宜変更することができる。バッチ培養、フェドバッチ培養、連続培養など任意の方法を使用することができる。サッカロミセス・セレビシエの場合は、25〜35℃で、より好ましくは、27〜33℃で、更に好ましくは28〜32℃で振とう培養等により好気的に培養することが好ましい。 The culture conditions can be the same as those used in the production of normal yeast extract, and can be appropriately changed depending on the yeast used. Any method such as batch culture, fed-batch culture, or continuous culture can be used. In the case of Saccharomyces cerevisiae, it is preferable to cultivate aerobically by shaking culture or the like at 25 to 35 ° C, more preferably at 27 to 33 ° C, still more preferably at 28 to 32 ° C.
上記のようにして本発明の酵母を培養すると、酵母の細胞内にγ−グルタミル化合物が蓄積する。 When the yeast of the present invention is cultured as described above, a γ-glutamyl compound accumulates in the yeast cells.
得られた酵母からの酵母エキスの調製は、通常の酵母エキスの調製と同様にして行えば
よい。酵母エキスは、酵母菌体を熱水抽出したものを処理したものでもよいし、酵母菌体を消化したものを処理したものでもよい。また、必要に応じて得られた酵母エキスを濃縮してもよいし、乾燥し粉末の形態にしてもよい。
Preparation of a yeast extract from the obtained yeast may be performed in the same manner as the preparation of a normal yeast extract. The yeast extract may be one obtained by treating a yeast cell extracted with hot water, or one obtained by digesting a yeast cell. Moreover, you may concentrate the yeast extract obtained as needed, and you may dry and make it into the form of a powder.
上記のようにして、γ−グルタミル化合物の含有量が高められた酵母エキスが得られる。好適な形態では、酵母エキスは、酵母エキス中の固形分全量に対し、γ−グルタミル化合物を乾燥重量として0.5重量%以上、より好ましくは1重量%以上、さらに好ましくは5重量%以上、特に好ましくは10重量%以上含有する。 As described above, a yeast extract having an increased content of the γ-glutamyl compound is obtained. In a preferred form, the yeast extract is 0.5% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, based on the total amount of solids in the yeast extract, based on the dry weight of the γ-glutamyl compound. The content is particularly preferably 10% by weight or more.
(3)本発明の飲食品
上記のようにして得られるγ−グルタミル化合物の含有量が高められた酵母エキスは、飲食品の製造に用いることができる。飲食品としては、例えば、アルコール飲料、パン食品、発酵食品調味料が挙げられる。
(3) Food / beverage products of this invention The yeast extract in which content of the (gamma) -glutamyl compound obtained as mentioned above was raised can be used for manufacture of food / beverage products. Examples of the food and drink include alcoholic beverages, bread foods, and fermented food seasonings.
本発明の飲食品は、本発明の酵母エキスを飲食品の原料に添加し、飲食品に加工することによって製造される。なお、酵母エキスの添加は、飲食品の製造工程のいずれの段階で行われてもよい。本発明の飲食品は、前記酵母エキスを使用すること以外は、通常の飲食品と同様の原料を用い、同様の方法によって製造することができる。このような原料としては、例えばアルコール飲料では、米、大麦、コーンスターチ等、パン食品では小麦粉、砂糖、食塩、バター、発酵用酵母菌等が、発酵食品調味料では大豆、小麦等が挙げられる。また、酵母エキスもしくはその濃縮物、またはそれらを乾燥したものは、それ自体で発酵食品調味料として用いることができる。 The food / beverage products of this invention are manufactured by adding the yeast extract of this invention to the raw material of food / beverage products, and processing it into food / beverage products. In addition, the addition of the yeast extract may be performed at any stage of the production process of the food or drink. The food / beverage products of this invention can be manufactured by the same method using the raw material similar to normal food / beverage products except using the said yeast extract. Examples of such raw materials include rice, barley and corn starch for alcoholic beverages, flour, sugar, salt, butter, yeast for fermentation, etc. for bread foods, and soybeans, wheat, etc. for fermented food seasonings. Yeast extract or a concentrate thereof, or a product obtained by drying them can be used as a fermented food seasoning by itself.
実施例1.グルタチオン分解酵素活性低下の効果の検討
本実施例では、酵母のグルタチオン分解酵素活性を低下させ、グルタチオン蓄積能および生育速度に与える影響を検証した。
Example 1. Examination of the effect of lowering glutathione degrading enzyme activity In this example, the glutathione degrading enzyme activity of yeast was lowered and the influence on glutathione accumulating ability and growth rate was examined.
(1)γ−グルタミルシステイン合成酵素遺伝子高発現酵母(AG1株)の作製
γ−グルタミルシステイン合成酵素をコードするGSH1遺伝子の高発現株では、細胞内グルタチオン濃度が上昇することが知られている(非特許文献10および11)。そこで、サッカロミセス・セレビシエY006株(FERM BP−11299)のGSH1遺伝子のプロモーター領域を、構成発現プロモーターであるアルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子(以下、ADH1)のプロモーター領域に置換することにより、GSH1高発現酵母(AG1株)を作製した。手順を以下に示す。なお、Y006株はURA3遺伝子の欠損株であり、ウラシル要求性を示す。
(1) Preparation of γ-glutamylcysteine synthetase gene high expression yeast (AG1 strain) It is known that intracellular glutathione concentration increases in a high expression strain of GSH1 gene encoding γ-glutamylcysteine synthetase (
(1−1)ADH1プロモーター置換の為の鋳型プラスミドの作成
まず、配列番号15及び16のプライマーを用い、NBRCより分譲されたサッカロミセス・セレビシエS288C株の染色体DNAを鋳型とするPCRにより、URA3遺伝子を増幅した。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(50℃、10 sec)、伸張(72℃、1 min)、25 cycleとした。得られたDNA断片をエタノール沈殿により精製後、SphI及びEcoRIで消化し、プラスミドpUC19のSphI-EcoRI部位に挿入し、pUC19-URA3を得た。次に、配列番号17及び18のプライマーを用い、Y006株の染色体DNAを鋳型とするPCRにより、ADH1プロモーター領域(pADH1)を増幅した。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(50℃、10 sec)、伸張(72℃、1 min)、25 cycleとした。得られたDNA断片をPstIで消化し、PstIで消化しCIAP処理したpUC19-URA3のPstI部位に挿入し、pUC19-pADH1-URA3を得た。同様に、配列番号19及び20のプライマーを用いて増幅したADH1プロモーター領域をAatIIで消化し、AatIIで消化しCIAP処理したpUC19-pADH1-URA3のAatII部位に挿入し、pUC19-pADH1-URA3-ADH1pを得た。
(1-1) Preparation of template plasmid for ADH1 promoter replacement First, the URA3 gene was obtained by PCR using the primers of SEQ ID NOS: 15 and 16 and using the chromosomal DNA of Saccharomyces cerevisiae S288C strain distributed by NBRC as a template. Amplified. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (50 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 1 min), and 25 cycles. The obtained DNA fragment was purified by ethanol precipitation, digested with SphI and EcoRI, and inserted into the SphI-EcoRI site of plasmid pUC19 to obtain pUC19-URA3. Next, the ADH1 promoter region (pADH1) was amplified by PCR using the primers of SEQ ID NOs: 17 and 18 and the chromosomal DNA of the Y006 strain as a template. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (50 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 1 min), and 25 cycles. The obtained DNA fragment was digested with PstI and inserted into the PstI site of pUC19-URA3 digested with PstI and treated with CIAP to obtain pUC19-pADH1-URA3. Similarly, the ADH1 promoter region amplified using the primers of SEQ ID NOs: 19 and 20 was digested with AatII, inserted into the AatII site of pUC19-pADH1-URA3 digested with AatII and treated with CIAP, and pUC19-pADH1-URA3-ADH1p Got.
(1−2)染色体上のGSH1遺伝子へのADH1プロモーターの導入
5'端にGSH1の上流配列をもつ配列番号21のプライマー、及びGSH1遺伝子の開始コドンから始まる一部のORF内配列を持つ配列番号22のプライマーを用い、pUC19-pADH1-URA3-pADH1を鋳型にPCRを行い、ADH1プロモーターに挟まれたURA3を有するDNA断片を得た。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(60℃、10 sec)、伸張(72℃、4 min)、25 cycleとした。このDNA断片でY006株を形質転換し、ウラシルを含有しないSD平板培地に塗布した。生育した形質転換体から、GSH1プロモーターがpADH1-URA3-pADH1に置換された株を取得した。
(1-2) Introduction of ADH1 promoter into GSH1 gene on chromosome
Using pUC19-pADH1-URA3-pADH1 as a template, using a primer of SEQ ID NO: 21 having an upstream sequence of GSH1 at the 5 ′ end and a primer of SEQ ID NO: 22 having a partial intra-ORF sequence starting from the start codon of the GSH1 gene PCR was performed to obtain a DNA fragment having URA3 sandwiched between ADH1 promoters. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (60 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 4 min), and 25 cycles. The Y006 strain was transformed with this DNA fragment and spread on an SD plate medium containing no uracil. From the grown transformant, a strain in which the GSH1 promoter was replaced with pADH1-URA3-pADH1 was obtained.
<SD培地組成>
グルコース 2%
Nitrogen Base 1倍濃度
(10倍濃度Nitrogen Baseは、1.7gのBacto Yeast Nitrogen Base w/o Amino Acids and
Ammonium Sulfate (Difco社)と5gの硫酸アンモニウムを混合したものを100mlの滅菌水に溶解し、pHを5.2程度に調整し、フィルター濾過滅菌したもの)
<SD medium composition>
Nitrogen Base 1x Concentration (10x Nitrogen Base is 1.7g Bacto Yeast Nitrogen Base w / o Amino Acids and
Ammonium Sulfate (Difco) mixed with 5 g of ammonium sulfate dissolved in 100 ml of sterilized water, pH adjusted to about 5.2, and filter sterilized by filtration)
(1−3)URA3選択マーカーの除去とGSH1遺伝子のプロモーター置換
URA3遺伝子が欠損した細胞は5−フルオロオロト酸(5-FOA)耐性を示すため、5-FOAを含有する培地を利用してURA3選択マーカーが除去された株を選抜できる。そこで、GSH1プロモーターがpADH1-URA3-pADH1に置換された株を、ウラシル添加SD培地で一晩培養し、適量を5-FOA平板培地に塗布した。生育したコロニーから、導入された2つのADH1プロモーター間の相同組換えにより、URA3が除去され、GSH1プロモーターがADH1プロモーターに置換された株(AG1 ura3- 株)を取得した。
(1-3) Removal of URA3 selection marker and promoter replacement of GSH1 gene
Since cells lacking the URA3 gene exhibit resistance to 5-fluoroorotic acid (5-FOA), a strain from which the URA3 selection marker has been removed can be selected using a medium containing 5-FOA. Therefore, the strain in which the GSH1 promoter was replaced with pADH1-URA3-pADH1 was cultured overnight in SD medium supplemented with uracil, and an appropriate amount was applied to a 5-FOA plate medium. A strain (AG1 ura3- strain) in which URA3 was removed and the GSH1 promoter was replaced with the ADH1 promoter was obtained from the grown colonies by homologous recombination between the two introduced ADH1 promoters.
(1−4)ura3部位へのURA3遺伝子の挿入
サッカロミセス・セレビシエS288Cのゲノムを鋳型に、配列番号23および24に示すプライマーを用い、URA3遺伝子部位を増幅した。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(50℃、10 sec)、伸張(72℃、3min)、25 cycleとした。次にAG1 ura3- 株をこのDNA断片で形質転換し、ura3部位が野生型のURA3に置換されウラシル非要求性となった株を取得し、AG1株とした。また、Y006株を同様にこのDNA断片で形質転換し、ウラシル非要求性となった株を取得し、Y003株とした。
(1-4) Insertion of URA3 Gene into ura3 Site Using the Saccharomyces cerevisiae S288C genome as a template, the primers shown in SEQ ID NOs: 23 and 24 were used to amplify the URA3 gene site. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (50 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 3 min), and 25 cycles. Next, the AG1 ura3- strain was transformed with this DNA fragment, and a strain in which the ura3 site was replaced with wild-type URA3 and became non-requiring uracil was obtained and designated AG1. Similarly, the Y006 strain was similarly transformed with this DNA fragment, and a strain that became non-uracil-requiring was obtained and designated as Y003 strain.
(2)Y006株のグルタチオン分解酵素遺伝子破壊株の作製
グルタチオン分解活性低下の効果を検証するため、サッカロミセス・セレビシエY006株を基に、各グルタチオン分解酵素遺伝子を破壊した変異株を以下の手順で作製した。
(2) Preparation of glutathione degrading enzyme gene disruption strain of Y006 strain In order to verify the effect of reducing glutathione degrading activity, mutant strains in which each glutathione degrading enzyme gene was disrupted were prepared based on Saccharomyces cerevisiae Y006 strain by the following procedure did.
(2−1)Y006株のDUG1破壊株の作製
まず、DUG1の開始コドンより上流80塩基を付加した配列番号25のプライマー及びDUG1の終止コドンより下流80塩基を付加した配列番号26のプライマーを用い、Y006株のURA3遺伝子を増幅した。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(50℃、10 sec)、伸張(72℃、2 min)、25 cycleとした。得られたDNA断片でY006株を形質転換し、ウラシルを含有しないSD培地に塗布した。生育した形質転換体からY006のdug1D株(以下、d1株)を得た。
(2-1) Preparation of a DUG1-disrupted strain of Y006 strain First, a primer of SEQ ID NO: 25 with 80 bases upstream from the start codon of DUG1 and a primer of SEQ ID NO: 26 with 80 bases downstream from the stop codon of DUG1 were used. The URA3 gene of Y006 strain was amplified. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (50 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 2 min), and 25 cycles. Y006 strain was transformed with the obtained DNA fragment and applied to SD medium containing no uracil. A dug1D strain (hereinafter referred to as d1 strain) of Y006 was obtained from the grown transformant.
(2−2)Y006株のDUG2破壊株の作製
まず、DUG2の開始コドンより上流80塩基を付加した配列番号27のプライマー及びDUG2の終止コドンより下流80塩基を付加した配列番号28のプライマーを用い、Y006株のURA3遺伝子を増幅した。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(50℃、10 sec)、伸張(72℃、2 min)、25 cycleとした。得られたDNA断片でY006株を形質転換し、ウラシルを含有しないSD培地に塗布した。生育した形質転換体からY006のdug2D株(以下、d2株)を得た。
(2-2) Preparation of a DUG2-disrupted strain of Y006 strain First, a primer of SEQ ID NO: 27 with 80 bases upstream from the start codon of DUG2 and a primer of SEQ ID NO: 28 with 80 bases downstream from the stop codon of DUG2 were used. The URA3 gene of Y006 strain was amplified. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (50 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 2 min), and 25 cycles. Y006 strain was transformed with the obtained DNA fragment and applied to SD medium containing no uracil. A dug2D strain of Y006 (hereinafter referred to as d2 strain) was obtained from the grown transformant.
(2−3)Y006株のDUG3破壊株の作製
まず、DUG3の開始コドンより上流80塩基を付加した配列番号29のプライマー及びDUG3の終止コドンより下流80塩基を付加した配列番号30のプライマーを用い、Y006株のURA3遺伝子を増幅した。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(50℃、10 sec)、伸張(72℃、2 min)、25 cycleとした。得られたDNA断片でY006株を形質転換し、ウラシルを含有しないSD培地に塗布した。生育した形質転換体からY006のdug3D株(以下、d3株)を得た。
(2-3) Preparation of a DUG3-disrupted strain of Y006 strain First, a primer of SEQ ID NO: 29 added with 80 bases upstream from the start codon of DUG3 and a primer of SEQ ID NO: 30 added with 80 bases downstream from the stop codon of DUG3 were used. The URA3 gene of Y006 strain was amplified. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (50 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 2 min), and 25 cycles. Y006 strain was transformed with the obtained DNA fragment and applied to SD medium containing no uracil. A dug3D strain of Y006 (hereinafter referred to as d3 strain) was obtained from the grown transformant.
(2−4)Y006株のECM38破壊株の作製
まず、ECM38の開始コドンより上流80塩基を付加した配列番号31のプライマー及びECM38の終止コドンより下流80塩基を付加した配列番号32のプライマーを用い、Y006株のURA3遺伝子を増幅した。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(50℃、10 sec)、伸張(72℃、2 min)、25 cycleとした。得られたDNA断片でY006株を形質転換し、ウラシルを含有しないSD培地に塗布した。生育した形質転換体からY006のecm38D株(以下、e株)を得た。
(2-4) Preparation of ECM38-disrupted strain of Y006 strain First, the primer of SEQ ID NO: 31 with 80 bases upstream from the start codon of ECM38 and the primer of SEQ ID NO: 32 with 80 bases downstream from the stop codon of ECM38 were used. The URA3 gene of Y006 strain was amplified. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (50 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 2 min), and 25 cycles. Y006 strain was transformed with the obtained DNA fragment and applied to SD medium containing no uracil. An ecm38D strain of Y006 (hereinafter referred to as e strain) was obtained from the grown transformant.
(2−5)dug2D株のECM38破壊株の作製
まず、BY4743を親株とするサッカロミセス・セレビシエ破壊株セット(OpenBiosystems社)のECM38破壊株を鋳型に、配列番号33のプライマー及び配列番号34のプライマーを用い、ECM38を増幅した。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(50℃、10 sec)、伸張(72℃、2 min)、25 cycleとした。得られたDNA断片でdug2△株を形質転換し、終濃度50mg/LのG418を含むYPD平板培地へ塗布した。生育した形質転換体からdug2D ecm38D株(以下、ed株)を得た。
(2-5) Production of ECM38-disrupted strain of dug2D strain First, using the ECM38-disrupted strain of Saccharomyces cerevisiae-disrupted strain set (OpenBiosystems) with BY4743 as a parent strain as a template, the primer of SEQ ID NO: 33 and the primer of SEQ ID NO: 34 were used. Used to amplify ECM38. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (50 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 2 min), and 25 cycles. The obtained DNA fragment was transformed into dug2Δ strain and applied to a YPD plate medium containing G418 having a final concentration of 50 mg / L. A dug2D ecm38D strain (hereinafter referred to as ed strain) was obtained from the grown transformant.
(3)グルタチオン分解酵素破壊株のグルタチオン蓄積能の評価
以上のようにして作製したサッカロミセス・セレビシエ遺伝子変異株をYPD培地でフラスコ培養し、菌体内グルタチオン濃度を測定した。YPD培地の組成を以下に示す。
<YPD培地>
D-グルコース 20 g
Bacto Yeast Extract 10 g
Bacto Peptone 20 g
水 1 L
(3) Evaluation of glutathione accumulation ability of glutathione-degrading enzyme-disrupted strains The Saccharomyces cerevisiae gene mutant prepared as described above was cultured in a flask in a YPD medium, and the intracellular glutathione concentration was measured. The composition of the YPD medium is shown below.
<YPD medium>
D-glucose 20 g
Bacto Yeast Extract 10 g
Bacto Peptone 20 g
1 L water
Y003、AG1、d1、d2、d3、e、およびed株のSD培地オーバーナイト培養液2.5mLを、それぞれ50mLのYPD培地に植菌し、フラスコで18時間培養を行った。培養終了後、乾燥菌体重量測定に供する培養液5mL、およびHPLCでグルタチオン濃度分析に供する培養液1mLをそれぞれ分取した。培養液から菌体を集菌し、純水で一回リンスした後、サンプルとして-80℃で保存した。その後、乾燥菌体重量を計測するサンプルは、100mLの水に懸濁した後、予め乾燥重量を計測したろ紙に塗布し、4時間乾燥させて培養液5mL当たりの乾燥菌体重量を算出した。グルタチオン濃度分析に用いるサンプルは、10mLの純水に懸濁し、70℃で10分間熱水抽出を行った。熱水抽出液を4-フルオロ-7-スルファモイルベンゾフラザン(ABD-F)反応液と混合してグルタチオンのチオール基を蛍光ラベルし、HPLC分析によりグルタチオン量を算出した。細胞内グルタチオン濃度は、乾燥菌体重量あたりのグルタチオン量として算出した。 2.5 mL of SD medium overnight culture solution of Y003, AG1, d1, d2, d3, e, and ed strain was inoculated into 50 mL of YPD medium, respectively, and cultured in a flask for 18 hours. After completion of the culture, 5 mL of the culture solution used for dry cell weight measurement and 1 mL of the culture solution used for glutathione concentration analysis by HPLC were collected. The cells were collected from the culture solution, rinsed once with pure water, and stored as a sample at -80 ° C. Thereafter, the sample for measuring the dry cell weight was suspended in 100 mL of water, and then applied to a filter paper whose dry weight was measured in advance, and dried for 4 hours to calculate the dry cell weight per 5 mL of the culture solution. The sample used for glutathione concentration analysis was suspended in 10 mL of pure water and subjected to hot water extraction at 70 ° C. for 10 minutes. The hot water extract was mixed with a 4-fluoro-7-sulfamoylbenzofurazan (ABD-F) reaction solution, the thiol group of glutathione was fluorescently labeled, and the amount of glutathione was calculated by HPLC analysis. The intracellular glutathione concentration was calculated as the amount of glutathione per dry cell weight.
結果を図1に示す。野生型株であるY003株、GSH1の高発現株であるAG1株、並びにグルタチオン分解酵素遺伝子破壊株である、d1、d2、d3、eおよびed株の菌体内グルタチオン
濃度はそれぞれ、Y003:0.50%、AG1:0.80%、d1:0.47%、d2:0.49%、d3:0.54%、e:0.53%、ed:0.50% であった。GSH1の高発現株であるAG1株は、既に報告されているように(非特許文献10および11)、野生型株であるY003株と比較してグルタチオン濃度が向上した。一方、グルタチオン分解酵素をコードするECM38または各DUG遺伝子を破壊しても、菌体内グルタチオン濃度は影響を受けなかった。ECM38または各DUG遺伝子の単一破壊株においては、Ecm38pとDUG複合体がお互いの機能を相補するために細胞内グルタチオン濃度が影響を受けないことが予想されたが、これら2つのグルタチオン分解酵素をコードする遺伝子の二重破壊株であるed株においても細胞内グルタチオン濃度の上昇は見られなかった。
The results are shown in FIG. The intracellular glutathione concentrations of the wild type strain Y003, the GSH1 high expression strain AG1, and the glutathione degrading enzyme gene disruption strains d1, d2, d3, e, and ed are Y003: 0.50%, respectively. AG1: 0.80%, d1: 0.47%, d2: 0.49%, d3: 0.54%, e: 0.53%, ed: 0.50%. The AG1 strain, which is a high expression strain of GSH1, has an improved glutathione concentration as compared with the wild-type strain Y003, as already reported (
(4)高グルタチオン蓄積形質を有する株(AG1)由来のグルタチオン分解酵素遺伝子破壊株の作製
次に、高グルタチオン蓄積形質を有する株におけるグルタチオン分解酵素活性の低下がグルタチオン蓄積能に与える影響を評価するため、AG1株を基にグルタチオン分解酵素遺伝子破壊株を作製した。手順を以下に示す。
(4) Production of a glutathione degrading enzyme gene-disrupted strain derived from a strain having a high glutathione accumulation trait (AG1) Next, the effect of a decrease in glutathione degrading enzyme activity on the glutathione accumulating ability in a strain having a high glutathione accumulating trait is evaluated. Therefore, a glutathione degrading enzyme gene disruption strain was prepared based on the AG1 strain. The procedure is shown below.
(4−1)AG1株のDUG2破壊株の作製
Y006株のDUG2破壊株(d2株)作製と同様に、DUG2の開始コドンより上流80塩基を付加した配列番号27のプライマー及びDUG2の終止コドンより下流80塩基を付加した配列番号28のプライマーを用い、Y006株のURA3遺伝子を増幅した。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(50℃、10 sec)、伸張(72℃、2 min)、25 cycleとした。得られたDNA断片でAG1 ura3- 株を形質転換し、ウラシルを含有しないSD培地に塗布した。生育した形質転換体からAG1 dug2D株(以下、AG1-d株)を得た。
(4-1) Production of AG1 strain DUG2 disruption strain
As in the preparation of the DUG2 disruption strain (d2 strain) of Y006 strain, the primer of SEQ ID NO: 27 with 80 bases upstream from the start codon of DUG2 and the primer of SEQ ID NO: 28 with 80 bases downstream from the stop codon of DUG2 were used. The URA3 gene of Y006 strain was amplified. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (50 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 2 min), and 25 cycles. AG1 ura3- strain was transformed with the obtained DNA fragment and applied to SD medium containing no uracil. AG1 dug2D strain (hereinafter referred to as AG1-d strain) was obtained from the grown transformant.
(4−2)AG1株のECM38破壊株の作製
Y006株のECM38破壊株(e株)作製と同様に、ECM38の開始コドンより上流80塩基を付加した配列番号31のプライマー及びECM38の終止コドンより下流80塩基を付加した配列番号32のプライマーを用い、Y006株のURA3遺伝子を増幅した。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(50℃、10 sec)、伸張(72℃、2 min)、25 cycleとした。得られたDNA断片でAG1 ura3- 株を形質転換し、ウラシルを含有しないSD培地に塗布した。生育した形質転換体からAG1 ecm38D株(以下、AG1-e株)を得た。
(4-2) Preparation of ECM38 disruption strain of AG1 strain
Similar to the preparation of the ECM38 disruption strain (e strain) of the Y006 strain, the primer of SEQ ID NO: 31 with 80 bases upstream from the start codon of ECM38 and the primer of SEQ ID NO: 32 with 80 bases downstream from the stop codon of ECM38 were used. The URA3 gene of Y006 strain was amplified. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (50 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 2 min), and 25 cycles. AG1 ura3- strain was transformed with the obtained DNA fragment and applied to SD medium containing no uracil. AG1 ecm38D strain (hereinafter referred to as AG1-e strain) was obtained from the grown transformant.
(5)AG1株由来のグルタチオン分解酵素遺伝子破壊株のグルタチオン蓄積能の評価
以上のようにして作製したサッカロミセス・セレビシエ遺伝子変異株をYPD培地でフラスコ培養し、菌体内グルタチオン濃度を測定した。YPD培地の組成を以下に示す。
<YPD培地>
D-グルコース 20 g
Bacto Yeast Extract 10 g
Bacto Peptone 20 g
水 1 L
(5) Evaluation of glutathione accumulation ability of AG1 strain-derived glutathione-degrading enzyme gene-disrupted strain The Saccharomyces cerevisiae gene mutant prepared as described above was cultured in a flask in a YPD medium, and the intracellular glutathione concentration was measured. The composition of the YPD medium is shown below.
<YPD medium>
D-glucose 20 g
Bacto Yeast Extract 10 g
Bacto Peptone 20 g
1 L water
Y003、AG1、AG1-d、AG1-e、および、AG1-ed株のSD培地オーバーナイト培養液2.5mLを、それぞれ50mLのYPD培地に植菌し、フラスコで18時間培養を行った。培養終了後、乾燥菌体重量測定に供する培養液5mL、およびHPLCでグルタチオン濃度分析に供する培養液1mLをそれぞれ分取した。培養液から菌体を集菌し、純水で一回リンスした後、サンプルとして-80℃で保存した。その後、乾燥菌体重量を計測するサンプルは、100mLの水に懸濁した後、予め乾燥重量を計測したろ紙に塗布し、4時間乾燥させて培養液5mL当たりの乾燥菌体重量を算出した。グルタチオン濃度分析に用いるサンプルは、10mLの純水に懸濁し、70℃で10分間熱水抽出を行った。熱水抽出液を4-フルオロ-7-スルファモイルベンゾフラザン(ABD-F)反応液と混合してグルタチオンのチオール基を蛍光ラベルし、HPLC分析によりグルタチオン量を算出した。細胞内グルタチオン濃度は、乾燥菌体重量あたりのグルタチオン量として算出した。 2.5 mL of SD medium overnight culture solution of Y003, AG1, AG1-d, AG1-e, and AG1-ed strains was inoculated into 50 mL of YPD medium, respectively, and cultured in a flask for 18 hours. After completion of the culture, 5 mL of the culture solution used for dry cell weight measurement and 1 mL of the culture solution used for glutathione concentration analysis by HPLC were collected. The cells were collected from the culture solution, rinsed once with pure water, and stored as a sample at -80 ° C. Thereafter, the sample for measuring the dry cell weight was suspended in 100 mL of water, and then applied to a filter paper whose dry weight was measured in advance, and dried for 4 hours to calculate the dry cell weight per 5 mL of the culture solution. The sample used for glutathione concentration analysis was suspended in 10 mL of pure water and subjected to hot water extraction at 70 ° C. for 10 minutes. The hot water extract was mixed with a 4-fluoro-7-sulfamoylbenzofurazan (ABD-F) reaction solution, the thiol group of glutathione was fluorescently labeled, and the amount of glutathione was calculated by HPLC analysis. The intracellular glutathione concentration was calculated as the amount of glutathione per dry cell weight.
結果を図2に示す。Y003株、AG1株、およびAG1株由来のグルタチオン分解酵素破壊株の菌体内グルタチオン濃度はそれぞれ、Y003:0.6%、AG1:1.0 %、AG1-d:2.5%、AG1-e:1.1%、AG1-ed:2.4%であった。 The results are shown in FIG. The intracellular glutathione concentrations of the Y003 strain, the AG1 strain, and the glutathione degrading enzyme-disrupted strain derived from the AG1 strain are Y003: 0.6%, AG1: 1.0%, AG1-d: 2.5%, AG1-e: 1.1%, AG1- ed: 2.4%.
単一破壊では菌体内グルタチオン濃度に影響しなかったDUG複合体の欠損は、GSH1の高発現株において菌体内グルタチオン濃度の上昇に寄与した。また、高グルタチオン蓄積形質を有するAG1はY003と比較して生育遅延が認められるが、AG-dはAG1と比較して菌体内グルタチオン濃度が高いにもかかわらず、対数増殖期における生育遅延が軽減された(図3)。 DUG complex deficiency, which did not affect intracellular glutathione concentration by single disruption, contributed to an increase in intracellular glutathione concentration in the high expression strain of GSH1. In addition, AG1 with high glutathione accumulation traits shows growth delay compared to Y003, but AG-d reduces growth delay in the logarithmic growth phase despite the higher intracellular glutathione concentration compared to AG1. (FIG. 3).
以上の結果より、DUG複合体の欠損は、GSH1高発現株において、グルタチオン分解に寄与することが明らかになった。従って、GSH1の高発現によって、DUG複合体の活性が誘導されることが示唆された。 From the above results, it was revealed that the deficiency of the DUG complex contributes to glutathione degradation in the GSH1 high expression strain. Therefore, it was suggested that high expression of GSH1 induces the activity of the DUG complex.
(6)GSH1高発現株におけるDUG複合体構成因子の発現量の解析
GSH1の高発現によってDUG複合体の活性が誘導されるかどうかを、DUG複合体の各構成因子のmRNA量をRT-PCRで定量することにより解析した。
(6) Analysis of expression level of DUG complex component in GSH1 high expression strain
Whether the activity of the DUG complex was induced by high expression of GSH1 was analyzed by quantifying the amount of mRNA of each component of the DUG complex by RT-PCR.
Y003および、AG1株のSD培地オーバーナイト培養液2.5mLを、それぞれ50mLのYPD培地に植菌し、フラスコで培養を行った。OD600=5および10の2点で1mLサンプルを分取し、滅菌水で2回リンスした後、ペレットを-80℃で冷凍した。翌日、RNA抽出キット、RNeasy(キアゲン)を用いてトータルRNAを抽出した。抽出したRNAのうち500ngを、PrimeScript RT reagent Kit(TaKaRa)を用い37℃で15分反応させ、cDNAを作製した。この際、RT-PCRのネガティブコントロールとして用いるため、酵素を入れずに反応を行ったサンプルを用意した。 Y003 and 2.5 mL of the AG1 strain SD medium overnight culture solution were inoculated into 50 mL of YPD medium, respectively, and cultured in a flask. A 1 mL sample was taken at two points of OD600 = 5 and 10, rinsed twice with sterilized water, and then the pellet was frozen at −80 ° C. The next day, total RNA was extracted using an RNA extraction kit, RNeasy (Qiagen). 500 ng of the extracted RNA was reacted at 37 ° C. for 15 minutes using PrimeScript RT reagent Kit (TaKaRa) to prepare cDNA. At this time, in order to use as a negative control of RT-PCR, a sample was prepared in which the reaction was performed without adding an enzyme.
続いて、Power SYBR Green(Applied Biosystems)で、反応液を調整した。DUG1の反応には配列番号35および36に示すプライマーを用いた。DUG2の反応には配列番号37および38に示すプライマーを用いた。DUG3の反応には配列番号39および40に示すプライマーを用いた。また、配列番号41および42に示すプライマーでACT1遺伝子を増幅し、内部標準とした。cDNA液は、原液、10倍希釈液、100倍希釈液、1000倍希釈液の4つの希釈率の異なる液を用いた。RT-PCR反応には、7500 Real Time PCR System(Applied Biosystems)を用いた。 Subsequently, the reaction solution was prepared with Power SYBR Green (Applied Biosystems). The primers shown in SEQ ID NOs: 35 and 36 were used for the DUG1 reaction. The primers shown in SEQ ID NOs: 37 and 38 were used for the DUG2 reaction. The primers shown in SEQ ID NOs: 39 and 40 were used for the DUG3 reaction. In addition, the ACT1 gene was amplified with the primers shown in SEQ ID NOs: 41 and 42 and used as an internal standard. As the cDNA solution, four different dilutions were used: a stock solution, a 10-fold diluted solution, a 100-fold diluted solution, and a 1000-fold diluted solution. For the RT-PCR reaction, 7500 Real Time PCR System (Applied Biosystems) was used.
結果を図4に示した。GSH1高発現株では、培養中期において、DUG1のmRNAがおよそ1.6倍に、DUG3のmRNAがおよそ3倍に上昇した(図4a)。その一方で、定常期では、GSH1高発現による影響は見られなかった(図4b)。 The results are shown in FIG. In the GSH1 high-expressing strain, DUG1 mRNA increased approximately 1.6-fold and DUG3 mRNA increased approximately 3-fold during the middle stage of culture (FIG. 4a). On the other hand, no effect due to high expression of GSH1 was observed in the stationary phase (FIG. 4b).
以上の結果より、GSH1の高発現株においては、DUG構成因子の発現が誘導されることにより、グルタチオン分解酵素であるDUG複合体の活性が上昇することがわかった。また、上述の通り、Y003、AG1およびAG1-d株の生育曲線の比較より、AG1株では対数増殖期において生育遅延がみられたが、AG1-d株ではそれが軽減された(図3)。定常期に両株において差の見られないDUG遺伝子の発現量が、GSH1高発現株では対数増殖期に上昇していることから、対数増殖期のDUG遺伝子の発現量は生育に影響を及ぼすことがわかった。 From the above results, it was found that the activity of the DUG complex which is a glutathione degrading enzyme is increased by inducing the expression of the DUG component in the high expression strain of GSH1. In addition, as described above, from the comparison of the growth curves of the Y003, AG1, and AG1-d strains, growth delay was observed in the logarithmic growth phase in the AG1 strain, but this was reduced in the AG1-d strain (FIG. 3). . The expression level of DUG gene, which shows no difference between the two strains in the stationary phase, increased in the logarithmic growth phase in the high GSH1 expression strain, so the expression level of DUG gene in the logarithmic growth phase has an effect on growth. I understood.
以上より、GSH1高発現株でDUG複合体の活性を低下させることにより、(1)菌体内グルタチオン濃度が上昇する、(2)菌体内グルタチオン濃度が上昇するにもかかわらず、
生育遅延が軽減するという2つの効果が得られることを明らかにした。
As described above, by reducing the activity of the DUG complex in the GSH1 high-expressing strain, (1) the intracellular glutathione concentration is increased, (2) the intracellular glutathione concentration is increased,
It was clarified that two effects of reducing the growth delay can be obtained.
実施例2.液胞グルタチオントランスポーター増強の効果の検討
本実施例では、酵母の液胞グルタチオントランスポーターの発現を増強させ、グルタチオン蓄積能および生育速度に与える影響を検証した。
Example 2 Examination of the effect of enhancing the vacuolar glutathione transporter In this example, the expression of the yeast vacuolar glutathione transporter was enhanced, and the influence on the glutathione accumulation ability and growth rate was examined.
(7)グルタチオン液胞トランスポーター遺伝子高発現酵母(PY株)の作製
酵母のグルタチオン液胞トランスポーターをコードする遺伝子としてYCF1遺伝子が知られている。グルタチオン液胞トランスポーター増強の効果を検証するため、サッカロミセス・セレビシエY006株のYCF1遺伝子のプロモーター領域を、構成高発現プロモーターであるPGK1遺伝子のプロモーター領域に置換することにより、YCF1高発現酵母(PY株)を作製した。手順を以下に示す。
(7) Production of Yeast Glutathione Vacuolar Transporter Gene Highly Expressing Yeast (PY Strain) YCF1 gene is known as a gene encoding yeast glutathione vacuolar transporter. In order to verify the effect of enhancing glutathione vacuolar transporter, the YCF1 gene promoter region of Saccharomyces cerevisiae strain Y006 was replaced with the promoter region of the PGK1 gene, which is a high expression promoter of the YCF1 strain (PY strain). ) Was produced. The procedure is shown below.
(7−1)PGK1プロモーター置換の為の鋳型プラスミドの作成
まず、配列番号15及び16のプライマーを用い、サッカロミセス・セレビシエS288C株の染色体DNAを鋳型とするPCRによりURA3遺伝子を増幅した。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(50℃、10 sec)、伸張(72℃、1 min)、25 cycleとした。得られたDNA断片をエタノール沈殿により精製後、SphI及びEcoRIで消化し、プラスミドpUC19のSphI-EcoRI部位に挿入し、pUC19-URA3を得た。次に、配列番号43及び44に示すプライマーを用い、Y006株の染色体DNAを鋳型とするPCRによりPGK1プロモーター領域(pPGK1)を増幅した。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(50℃、10 sec)、伸張(72℃、1 min)、25 cycleとした。得られたDNA断片をPstIで消化し、PstIで消化しCIAP処理したpUC19-URA3のPstI部位に挿入し、pUC19-pPGK1-URA3を得た。同様に、配列番号45及び46に示すプライマーを用いて増幅したPGK1プロモーター領域をAatIIで消化し、AatIIで消化しCIAP処理したpUC19-pPGK1-URA3のAatII部位に挿入し、pUC19-pPGK1-URA3-pPGK1を得た。
(7-1) Preparation of template plasmid for PGK1 promoter substitution First, the URA3 gene was amplified by PCR using the primers of SEQ ID NOs: 15 and 16 and the chromosomal DNA of Saccharomyces cerevisiae S288C as a template. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (50 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 1 min), and 25 cycles. The obtained DNA fragment was purified by ethanol precipitation, digested with SphI and EcoRI, and inserted into the SphI-EcoRI site of plasmid pUC19 to obtain pUC19-URA3. Next, using the primers shown in SEQ ID NOs: 43 and 44, the PGK1 promoter region (pPGK1) was amplified by PCR using the chromosomal DNA of the Y006 strain as a template. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (50 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 1 min), and 25 cycles. The obtained DNA fragment was digested with PstI and inserted into the PstI site of pUC19-URA3 digested with PstI and treated with CIAP to obtain pUC19-pPGK1-URA3. Similarly, the PGK1 promoter region amplified using the primers shown in SEQ ID NOs: 45 and 46 was digested with AatII, inserted into the AatII site of pUC19-pPGK1-URA3 digested with AatII and treated with CIAP, and pUC19-pPGK1-URA3- pPGK1 was obtained.
(7−2)染色体上のYCF1遺伝子へのPGK1プロモーターの導入
5'端にYCF1の上流配列をもつ配列番号47のプライマー、及びYCF1遺伝子の開始コドンから始まる一部のORF内配列を持つ配列番号48のプライマーを用い、pUC19-pPGK1-URA3-pPGK1を鋳型にPCRを行い、PGK1プロモーターに挟まれたURA3を有するDNA断片を得た。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(60℃、10 sec)、伸張(72℃、4 min)、25 cycleとした。このDNA断片でY006株を形質転換し、ウラシルを含有しないSD平板培地に塗布し得られる形質転換体から、YCF1プロモーターがpPGK1-URA3-pPGK1に置換された株を取得した。
(7-2) Introduction of PGK1 promoter into YCF1 gene on chromosome
Using pUC19-pPGK1-URA3-pPGK1 as a template, using a primer of SEQ ID NO: 47 having an upstream sequence of YCF1 at the 5 ′ end and a primer of SEQ ID NO: 48 having a partial intra-ORF sequence starting from the start codon of the YCF1 gene PCR was performed to obtain a DNA fragment having URA3 sandwiched between PGK1 promoters. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (60 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 4 min), and 25 cycles. The Y006 strain was transformed with this DNA fragment, and a strain in which the YCF1 promoter was replaced with pPGK1-URA3-pPGK1 was obtained from a transformant obtained by applying it to an SD plate medium containing no uracil.
(7−3)URA3選択マーカーの除去とYCF1遺伝子のプロモーター置換
YCF1プロモーターがpPGK1-URA3-pPGK1に置換された株を、ウラシル添加SD培地で一晩培養し、適量を5-FOA平板培地に塗布した。生育したコロニーから、導入された2つのPGK1プロモーター間の相同組換えにより、URA3が除去され、YCF1プロモーターがPGK1プロモーターに置換した株(PY ura3- 株)を取得した。
(7−4)ura3部位へのURA3遺伝子の挿入
サッカロミセス・セレビシエS288Cのゲノムを鋳型に、配列番号23および24に示すプライマーを用い、URA3遺伝子部位を増幅した。次にPY ura3- 株をこのDNA断片で形質転換し、ura3部位が野生型のURA3に置換された株であるPY株を取得した。
(7-3) Removal of URA3 selectable marker and promoter replacement of YCF1 gene
The strain in which the YCF1 promoter was replaced with pPGK1-URA3-pPGK1 was cultured overnight in SD medium supplemented with uracil, and an appropriate amount was applied to a 5-FOA plate medium. From the grown colonies, a strain (PY ura3- strain) was obtained in which URA3 was removed by homologous recombination between the two introduced PGK1 promoters and the YCF1 promoter was replaced with the PGK1 promoter.
(7-4) Insertion of URA3 gene into ura3 site The URA3 gene site was amplified using the Saccharomyces cerevisiae S288C genome as a template and the primers shown in SEQ ID NOs: 23 and 24. Next, the PY ura3- strain was transformed with this DNA fragment to obtain a PY strain which was a strain in which the ura3 site was replaced with wild-type URA3.
(8)Y006株由来のグルタチオン液胞トランスポーター増強株のグルタチオン蓄積能の評価
以上のようにして作製したサッカロミセス・セレビシエ遺伝子変異株をYPD培地でフラスコ培養し、菌体内グルタチオン濃度を測定した。YPD培地の組成を以下に示す。
<YPD培地>
D-グルコース 20 g
Bacto Yeast Extract 10 g
Bacto Peptone 20 g
水 1 L
(8) Evaluation of glutathione accumulation ability of the Y006 strain-derived glutathione vacuolar transporter-enhanced strain The Saccharomyces cerevisiae gene mutant prepared as described above was cultured in a flask in a YPD medium, and the glutathione concentration in the cells was measured. The composition of the YPD medium is shown below.
<YPD medium>
D-glucose 20 g
Bacto Yeast Extract 10 g
Bacto Peptone 20 g
1 L water
Y003、AG1、e、d、PY株のSD培地オーバーナイト培養液2.5mLを、それぞれ50mLのYPD培地に植菌し、フラスコで18時間培養を行った。培養終了後、乾燥菌体重量測定に供する培養液5mL、およびHPLCでグルタチオン濃度分析に供する培養液1mLをそれぞれ分取した。培養液から菌体を集菌し、純水で一回リンスした後、サンプルとして-80℃で保存した。その後、乾燥菌体重量を計測するサンプルは、100mLの水に懸濁した後、予め乾燥重量を計測したろ紙に塗布し、4時間乾燥させて培養液5mL当たりの乾燥菌体重量を算出した。グルタチオン濃度分析に用いるサンプルは、10mLの純水に懸濁し、70℃で10分間熱水抽出を行った。熱水抽出液を4-フルオロ-7-スルファモイルベンゾフラザン(ABD-F)反応液と混合してグルタチオンのチオール基を蛍光ラベルし、HPLC分析によりグルタチオン量を算出した。細胞内グルタチオン濃度は、乾燥菌体重量あたりのグルタチオン量として算出した。 Y003, AG1, e, d, and PY strain SD medium overnight culture solution 2.5 mL was inoculated into 50 mL of YPD medium, respectively, and cultured in a flask for 18 hours. After completion of the culture, 5 mL of the culture solution used for dry cell weight measurement and 1 mL of the culture solution used for glutathione concentration analysis by HPLC were collected. The cells were collected from the culture solution, rinsed once with pure water, and stored as a sample at -80 ° C. Thereafter, the sample for measuring the dry cell weight was suspended in 100 mL of water, and then applied to a filter paper whose dry weight was measured in advance, and dried for 4 hours to calculate the dry cell weight per 5 mL of the culture solution. The sample used for glutathione concentration analysis was suspended in 10 mL of pure water and subjected to hot water extraction at 70 ° C. for 10 minutes. The hot water extract was mixed with a 4-fluoro-7-sulfamoylbenzofurazan (ABD-F) reaction solution, the thiol group of glutathione was fluorescently labeled, and the amount of glutathione was calculated by HPLC analysis. The intracellular glutathione concentration was calculated as the amount of glutathione per dry cell weight.
結果を図5に示す。Y003と、その単一変異株であるAG1、e、d、PY株の菌体内グルタチオン濃度はそれぞれ、Y003:0.75%、AG1:1.20%、e:0.70%、d2:0.75%、PY:0.65%であった。グルタチオン液胞トランスポーターであるYCF1の発現強化は細胞内グルタチオン濃度に影響を与えなかった。 The results are shown in FIG. The intracellular glutathione concentrations of Y003 and its single mutant AG1, e, d, and PY strains are Y003: 0.75%, AG1: 1.20%, e: 0.70%, d2: 0.75%, PY: 0.65%, respectively. Met. The enhanced expression of YCF1, a glutathione vacuolar transporter, did not affect intracellular glutathione concentration.
(9)高グルタチオン蓄積形質を有する株(AG1)由来のグルタチオン液胞トランスポーター増強株の作製
グルタチオン液胞トランスポーターの増強は、単独では細胞内グルタチオン濃度に影響を与えなかった。そこで次に、高グルタチオン蓄積形質を有する株におけるグルタチオン液胞トランスポーター増強の効果を評価するため、AG1株のYCF1遺伝子のプロモーター領域を、構成高発現プロモーターであるPGK1遺伝子のプロモーター領域に置換することにより、YCF1高発現酵母(AG1-PY株)を作製した。さらに、液胞局在グルタチオン分解酵素活性の低下とグルタチオン液胞トランスポーター増強との組み合わせの効果を評価するため、AG1-PY株を基に液胞局在グルタチオン分解酵素をコードするECM38が破壊された株(AG1-PY-e株)を作製した。手順を以下に示す。
(9) Production of a glutathione vacuolar transporter-enhanced strain derived from a strain (AG1) having a high glutathione accumulating trait The enhancement of glutathione vacuolar transporter alone did not affect the intracellular glutathione concentration. Therefore, in order to evaluate the effect of enhancing glutathione vacuolar transporter in strains with high glutathione accumulation traits, the promoter region of AGCF strain YCF1 gene should be replaced with the promoter region of PGK1 gene, which is a high expression promoter. Thus, a YCF1 high expression yeast (AG1-PY strain) was prepared. Furthermore, in order to evaluate the combined effect of reduced vacuolar localized glutathione degrading enzyme activity and enhanced glutathione vacuolar transporter, ECM38 encoding vacuolar localized glutathione degrading enzyme was destroyed based on the AG1-PY strain. Strain (AG1-PY-e strain) was prepared. The procedure is shown below.
(9−1)AG1株のYCF1発現強化株の作製 (9-1) Production of AG1 strain enhanced YCF1 expression
(9−1−1)AG1株の染色体上のYCF1遺伝子へのPGK1プロモーターの導入
5'端にYCF1の上流配列をもつ配列番号47のプライマー、及びYCF1遺伝子の開始コドンから始まる一部のORF内配列を持つ配列番号48のプライマーを用い、pUC19-pPGK1-URA3-pPGK1を鋳型にPCRを行い、PGK1プロモーターに挟まれたURA3を有するDNA断片を得た。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(60℃、10 sec)、伸張(72℃、4 min)、25 cycleとした。このDNA断片でAG1 ura3- 株を形質転換し、ウラシルを含有しないSD平板培地に塗布し得られる形質転換体から、YCF1プロモーターがpPGK1-URA3-pPGK1に置換された株を取得した。
(9-1-1) Introduction of PGK1 promoter into YCF1 gene on chromosome of AG1 strain
Using pUC19-pPGK1-URA3-pPGK1 as a template, using a primer of SEQ ID NO: 47 having an upstream sequence of YCF1 at the 5 ′ end and a primer of SEQ ID NO: 48 having a partial intra-ORF sequence starting from the start codon of the YCF1 gene PCR was performed to obtain a DNA fragment having URA3 sandwiched between PGK1 promoters. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (60 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 4 min), and 25 cycles. The AG1 ura3- strain was transformed with this DNA fragment, and a strain in which the YCF1 promoter was replaced with pPGK1-URA3-pPGK1 was obtained from a transformant obtained by applying to an SD plate medium containing no uracil.
(9−1−2)URA3選択マーカーの除去とYCF1遺伝子のプロモーター置換
YCF1プロモーターがpPGK1-URA3-pPGK1に置換された株を、ウラシル添加SD培地で一晩培養し、適量を5-FOA平板培地に塗布した。生育したコロニーから、導入された2つのPGK1プロモーター間の相同組換えにより、URA3が除去され、YCF1プロモーターがPGK1プロモーターに置換された株(AG1-PY ura3- 株)を取得した。
(9-1-2) Removal of URA3 selection marker and promoter replacement of YCF1 gene
The strain in which the YCF1 promoter was replaced with pPGK1-URA3-pPGK1 was cultured overnight in SD medium supplemented with uracil, and an appropriate amount was applied to a 5-FOA plate medium. From the grown colonies, a strain (AG1-PY ura3- strain) was obtained in which URA3 was removed and the YCF1 promoter was replaced with the PGK1 promoter by homologous recombination between the two introduced PGK1 promoters.
(9−1−3)ura3部位へのURA3遺伝子の挿入
サッカロミセス・セレビシエS288Cのゲノムを鋳型に、配列番号23および24に示すプライマーを用い、URA3遺伝子部位を増幅した。次にAG1-PY ura3- 株をこのDNA断片で形質転換し、ura3部位が野生型のURA3に置換された株であるAG1-PY株を取得した。
(9-1-3) Insertion of URA3 Gene into ura3 Site Using the Saccharomyces cerevisiae S288C genome as a template, the primers shown in SEQ ID NOs: 23 and 24 were used to amplify the URA3 gene site. Next, the AG1-PY ura3- strain was transformed with this DNA fragment, and the AG1-PY strain, which was a strain in which the ura3 site was replaced with wild-type URA3, was obtained.
(9−2)AG1-PY株のECM38破壊株の作製
まず、ECM38の開始コドンより上流80塩基を付加した配列番号31のプライマー及びECM38の終止コドンより下流80塩基を付加した配列番号32のプライマーを用い、S288C株のURA3遺伝子を増幅した。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(50℃、10 sec)、伸張(72℃、2 min)、25 cycleとした。得られたDNA断片でAG1-PY ura3- 株を形質転換し、ウラシルを含有しないSD培地に塗布した。生育した形質転換体からAG1-PY ecm38D株(以下、AG1-PY-e株)を得た。
(9-2) Preparation of ECM38-disrupted strain of AG1-PY strain First, the primer of SEQ ID NO: 31 added 80 bases upstream from the start codon of ECM38 and the primer of SEQ ID NO: 32 added 80 bases downstream from the stop codon of ECM38 Was used to amplify the URA3 gene of S288C strain. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (50 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 2 min), and 25 cycles. The obtained DNA fragment was transformed into AG1-PY ura3- strain and applied to SD medium not containing uracil. AG1-PY ecm38D strain (hereinafter referred to as AG1-PY-e strain) was obtained from the grown transformant.
(9−3)AG1-d株のYCF1発現強化株の作製
上記(9−1)でAG1株のYCF1発現強化株を作製したのと同様の手法で、AG1-d ura3- 株から、YCF1プロモーターがPGK1プロモーターに置換されたAG1-d-PY ura3- 株を取得し、さらにura3部位を野生型のURA3に置換してAG1-d-PY株を取得した。
(9-3) Preparation of AG1-d strain enhanced YCF1 expression strain In the same manner as the preparation of AG1 strain YCF1 expression-enhanced strain in (9-1) above, the AG1-d ura3- strain was obtained from the YCF1 promoter. AG1-d-PY ura3- strain in which PGK1 promoter was substituted was obtained, and further, the ura3 site was substituted with wild-type URA3 to obtain AG1-d-PY strain.
(9−4)AG1-d-PY株のECM38破壊株の作製
上記(9−2)でAG1-PY株のECM38破壊株を作製したのと同様の手法で、AG1-d-PY ura3- 株から、ECM38が破壊されたAG1-d-PY ecm38D株(以下、AG1-d-PY-e株)を取得した。
(9-4) Preparation of ECM38-disrupted strain of AG1-d-PY strain AG1-d-PY ura3- strain in the same manner as the ECM38-disrupted strain of AG1-PY strain was prepared in (9-2) above. Thus, an AG1-d-PY ecm38D strain (hereinafter referred to as AG1-d-PY-e strain) in which ECM38 was destroyed was obtained.
(10)AG1由来各種多重変異株のグルタチオン蓄積能および生育の評価
以上のようにして作製したサッカロミセス・セレビシエ遺伝子変異株を、ジャーファーメンターで培養し、菌体内グルタチオン濃度および生育を測定した。用いた培地の組成は以下の通りである。
(10) Evaluation of glutathione accumulation ability and growth of various AG1-derived multiple mutant strains The Saccharomyces cerevisiae gene mutant strains produced as described above were cultured in a jar fermenter, and intracellular glutathione concentration and growth were measured. The composition of the medium used is as follows.
<培地組成>
I)5xSD培地
D-グルコース 5g
Difco Yeast Nitrogen base w/o Amino Acids and Ammonium Sulfate 8.5 g
硫酸アンモニウム 25 g
水 1 L
<Medium composition>
I) 5xSD medium
D-glucose 5g
Difco Yeast Nitrogen base w / o Amino Acids and Ammonium Sulfate 8.5 g
Ammonium sulfate 25 g
1 L water
II)50%グルコース
D-グルコース 500 g
水 1 L
II) 50% glucose
D-glucose 500 g
1 L water
Y003、AG1、AG1-d、AG1-d-e、AG1-PY、AG1-PY-e株のSD培地オーバーナイト培養液30mLを、それぞれ270mLの5xSD培地に植菌し、必要に応じて50%グルコース溶液を滴下しながらジャーファーメンターで36時間培養を行った。培養終了後、乾燥菌体重量測定に供する培養液5mLおよび、HPLCでグルタチオン濃度分析に供する培養液1mLをそれぞれ分取した。培養液から菌体を集菌し、純水で一回リンスした後、サンプルとして-80℃で保存した。その後、乾燥菌体重量を計測するサンプルは、3日間、42℃の真空乾燥機で菌体を完全に乾燥させ、培養液5mL当たりの乾燥菌体重量を算出した。グルタチオン濃度分析に用いるサンプルは、10mLの純水に懸濁し、70℃10分間熱水抽出を行った。熱水抽出液はABD-F反応液と混合してグルタチオンのチオール基を蛍光ラベルし、HPLC分析によりグルタチオン量を算出した。細胞内グルタチオン濃度は、乾燥菌体重量あたりのグルタチオン量として算出した。
各株の細胞内グルタチオン濃度を図6に、生育曲線を図7に示す。それぞれの菌株の細胞内グルタチオン濃度は、Y003:0.7%、AG1:1.1%、AG1-d:2.5%、AG1-e:1.2%、AG1- PY:1.3%、AG1- PY-e:4.3%であった。細胞内の高濃度グルタチオンは生育を阻害することが知られているとおり、AG1株では細胞内グルタチオンの上昇に伴い、生育速度の低下が見られた。 The intracellular glutathione concentration of each strain is shown in FIG. 6, and the growth curve is shown in FIG. The intracellular glutathione concentration of each strain is Y003: 0.7%, AG1: 1.1%, AG1-d: 2.5%, AG1-e: 1.2%, AG1-PY: 1.3%, AG1-PY-e: 4.3% there were. As it is known that intracellular high-concentration glutathione inhibits growth, the growth rate of AG1 strain decreased with the increase of intracellular glutathione.
グルタチオン液胞トランスポーターをコードするYCF1の発現を強化したAG1-PY株では、細胞内グルタチオン濃度の上昇は見られなかったが、生育速度は野生型であるY003株程度まで改善した。これは、生育遅延の原因である高濃度の細胞内グルタチオンが液胞に輸送され、細胞質のグルタチオン濃度が低下したためと考えられる。 In the AG1-PY strain in which the expression of YCF1 encoding the glutathione vacuolar transporter was enhanced, the intracellular glutathione concentration was not increased, but the growth rate was improved to the wild type Y003 strain. This is presumably because a high concentration of intracellular glutathione, which is the cause of growth delay, was transported to the vacuole, and the glutathione concentration in the cytoplasm decreased.
AG1-PY株においてさらに液胞局在グルタチオン分解酵素をコードするECM38を破壊したAG1-PY-e株では、生育速度は野生型よりもはるかに速くなり、また、細胞内グルタチオン濃度も著しく上昇した。AG1-e株では細胞内グルタチオン濃度の上昇は見られなかったことから、これは、Ycf1pにより液胞に輸送されたグルタチオンが、液胞でEcm38pによって分解されずに蓄積されたほか、細胞質内のグルタチオン濃度が低下したことによってグルタチオン生合成系に対するフィードバック阻害が解消し、グルタチオン生合成能が向上したためと考えられる。 The AG1-PY-e strain, in which ECM38 encoding the vacuolar localized glutathione degrading enzyme was further disrupted in the AG1-PY strain, grew much faster than the wild type, and the intracellular glutathione concentration was significantly increased. . In the AG1-e strain, there was no increase in intracellular glutathione concentration, indicating that glutathione transported to the vacuole by Ycf1p was accumulated in the vacuole without being degraded by Ecm38p, and in the cytoplasm. It is thought that the feedback inhibition to the glutathione biosynthetic system was eliminated and the glutathione biosynthesis ability was improved by reducing the glutathione concentration.
以上の結果より、グルタチオン液胞トランスポーターをコードするYCF1を高発現することで、生育遅延やグルタチオン生合成系に対するフィードバック阻害の原因となりうる細胞質内グルタチオンを液胞へ輸送し、さらに液胞局在グルタチオン分解酵素をコードするECM38を破壊し、グルタチオンを液胞に蓄積させることで、生育遅延を回避しつつ、グルタチオン高含有株における細胞内グルタチオン濃度のさらなる上昇を達成することができることが明らかとなった。 Based on the above results, high expression of YCF1, which encodes the glutathione vacuolar transporter, transports cytoplasmic glutathione to the vacuole, which can cause growth delay and feedback inhibition of the glutathione biosynthesis system. It was revealed that by further destroying ECM38 encoding glutathione-degrading enzyme and accumulating glutathione in vacuoles, it is possible to achieve further increase in intracellular glutathione concentration in strains with high glutathione content while avoiding growth delay. It was.
実施例3.酵母エキスの製造
本実施例では、上記実施例で取得した細胞内のグルタチオン濃度が上昇し、且つ、生育が改善した酵母を原料として用いて酵母エキスを製造した。
Example 3 Production of Yeast Extract In this example, a yeast extract was produced using yeast obtained by increasing the intracellular glutathione concentration obtained in the above example and improving growth as a raw material.
(11)酵母エキスの製造
上記(10)で得られたAG1-d株及びAG1-PY-e株の培養ブロス約50mlを各々分取し、遠心分離により菌体と培養上清を分離した。菌体を50mlの純水に懸濁し、遠心分離により菌体を分離することにより、菌体を洗浄した。この洗浄操作を再度繰り返した後、菌体濃度が約10g / dLになるように純水に懸濁した。なお、菌体濃度は、吸光度と乾燥菌体重量の相関を調べた予備実験結果より推定した。この懸濁液を70℃10分間加熱し、その後氷上にて急速冷却した。遠心分離により抽出液と菌体残渣を分離した。このようにして、酵母エキス(抽出液)を製造した。AG1-d株からはエキス固形分あたりのGSH含量が約8.2%の酵母エキスが、AG1-PY-e株からはエキス固形分あたりのGSH含量が約13.1%の酵母エキスが得られた。
(11) Manufacture of yeast extract About 50 ml of culture broths of AG1-d strain and AG1-PY-e strain obtained in (10) above were collected, and the cells and culture supernatant were separated by centrifugation. The bacterial cells were washed by suspending the bacterial cells in 50 ml of pure water and separating the bacterial cells by centrifugation. This washing operation was repeated again and then suspended in pure water so that the bacterial cell concentration was about 10 g / dL. The bacterial cell concentration was estimated from the result of a preliminary experiment in which the correlation between the absorbance and the dry cell weight was examined. This suspension was heated at 70 ° C. for 10 minutes and then rapidly cooled on ice. The extract and the cell residue were separated by centrifugation. In this way, a yeast extract (extract) was produced. A yeast extract having a GSH content of about 8.2% per solid extract was obtained from the AG1-d strain, and a yeast extract having a GSH content of about 13.1% per solid extract was obtained from the AG1-PY-e strain.
実施例4.グルタチオン以外のγ−グルタミルペプチド生産への応用(1)
本実施例では、γ−グルタミルシステインを例として、グルタチオン以外のγ−グルタミルペプチドの蓄積においても、DUG複合体の活性低下が生育遅延の軽減に寄与し、また、グルタチオン液胞トランスポーターの増強と液胞局在グルタチオン分解酵素活性の低下との組み合わせが効果的であることを示す。γ−グルタミルシステインを蓄積する酵母は、例えば、γ−グルタミル基を有するジペプチドを生成する反応を触媒する酵素をコードするGSH1の発現を強化し、γ−グルタミルシステインとグリシンからグルタチオンを合成する反応を触媒する酵素をコードするGSH2を破壊することにより作製できる。
Example 4 Application to production of γ-glutamyl peptides other than glutathione (1)
In this example, taking γ-glutamylcysteine as an example, in the accumulation of γ-glutamyl peptides other than glutathione, the decrease in the activity of the DUG complex contributes to the reduction of growth delay, and the enhancement of the glutathione vacuolar transporter The combination with reduced vacuolar localized glutathione degrading enzyme activity is shown to be effective. Yeast that accumulates γ-glutamylcysteine, for example, enhances the expression of GSH1, which encodes an enzyme that catalyzes a reaction that produces a dipeptide having a γ-glutamyl group, and synthesizes glutathione from γ-glutamylcysteine and glycine. It can be made by destroying GSH2, which encodes the enzyme to catalyze.
(12)GSH2破壊株の作製
まず、BY4743を親株とするサッカロミセス・セレビシエ破壊株セット(OpenBiosystems社)のGSH2破壊株を鋳型に、配列番号49のプライマー及び配列番号50のプライマーを用い、GSH2を増幅した。PCRの条件は、熱変性(94℃、10 sec)、アニーリング(50℃、10 sec)、伸張(72℃、2 min)、25 cycleとした。得られたDNA断片でY003株、AG1株、AG1-d株、AG1-d-PY株およびAG1-d-PY-e株を形質転換し、終濃度50mg/LのG418を含むYPD平板培地へ塗布した。生育した形質転換体からY003株のGSH2破壊株(以下gsh2株)、AG1株のGSH2破壊株(以下AG1-gsh2株)、AG1-d株のGSH2破壊株(以下AG1-d-gsh2)、AG1-d-PY株のGSH2破壊株(以下AG1-d-PY-gsh2株)、およびAG1-d-PY-e株のGSH2破壊株(以下AG1-d-PY-e-gsh2株)を得た。
(12) Preparation of GSH2-disrupted strain First, GSH2 was amplified using the primer of SEQ ID NO: 49 and the primer of SEQ ID NO: 50 using the GSH2-disrupted strain of Saccharomyces cerevisiae-disrupted strain set (OpenBiosystems) with BY4743 as a parent strain as a template. did. PCR conditions were heat denaturation (94 ° C., 10 sec), annealing (50 ° C., 10 sec), extension (72 ° C., 2 min), and 25 cycles. The obtained DNA fragment is transformed into Y003 strain, AG1 strain, AG1-d strain, AG1-d-PY strain and AG1-d-PY-e strain to a YPD plate medium containing G418 at a final concentration of 50 mg / L. Applied. From the grown transformants, Y003 strain GSH2 disruption strain (hereinafter referred to as gsh2 strain), AG1 strain GSH2 disruption strain (hereinafter referred to as AG1-gsh2 strain), AG1-d strain GSH2 disruption strain (hereinafter referred to as AG1-d-gsh2), AG1 -D-PY GSH2 disruption strain (AG1-d-PY-gsh2 strain) and AG1-d-PY-e GSH2 disruption strain (AG1-d-PY-e-gsh2 strain) .
(13)各種GSH2破壊株におけるγ−グルタミルシステイン蓄積濃度と生育の評価
以上のようにして作製したサッカロミセス・セレビシエのGSH2破壊株を、ジャーファーメンターで培養し、菌体内γ−グルタミルシステイン濃度および生育を測定した。用いた培地の組成は以下の通りである。
(13) Evaluation of γ-glutamylcysteine accumulation concentration and growth in various GSH2-disrupted strains The GSH2-disrupted strain of Saccharomyces cerevisiae prepared as described above was cultured with a jar fermenter, and the intracellular γ-glutamylcysteine concentration and growth Was measured. The composition of the medium used is as follows.
<培地組成>
I)5xSD培地
D-グルコース 5g
Difco Yeast Nitrogen base w/o Amino Acids and Ammonium Sulfate 8.5 g
硫酸アンモニウム 25 g
水 1 L
<Medium composition>
I) 5xSD medium
D-glucose 5g
Difco Yeast Nitrogen base w / o Amino Acids and Ammonium Sulfate 8.5 g
Ammonium sulfate 25 g
1 L water
II)50%グルコース
D-グルコース 500 g
水 1 L
II) 50% glucose
D-glucose 500 g
1 L water
gsh2株、AG1-gsh2株、およびAG-d-gsh2株のSD培地オーバーナイト培養液30mLを、それぞれ270mLの5xSD培地に植菌し、必要に応じて50%グルコース溶液を滴下しながらジャーファーメンターで培養を行った。培養終了後、乾燥菌体重量測定に供する培養液5mLおよび、HPLCでγ−グルタミルシステイン濃度分析に供する培養液1mLをそれぞれ分取した。培養液から菌体を集菌し、純水で一回リンスした後、サンプルとして-80℃で保存した。その後、乾燥菌体重量を計測するサンプルは、3日間、42℃の真空乾燥機で菌体を完全に乾燥させ、培養液5mL当たりの乾燥菌体重量を算出した。γ−グルタミルシステイン濃度分析に用いるサンプルは、10mLの純水に懸濁し、70℃10分間熱水抽出を行った。熱水抽出液はABD-F反応液と混合してγ−グルタミルシステインのチオール基を蛍光ラベルし、HPLC分析によりγ−グルタミルシステイン量を算出した。細胞内γ−グルタミルシステイン濃度は、乾燥菌体重量あたりのγ−グルタミルシステイン量として算出した。
生育曲線を図8に、細胞内γ−グルタミルシステイン濃度を図9に示した。GSH2の単一破壊株であるgsh2株と比較して、gsh2株のGSH1発現増強株であるAG1-gsh2株では、細胞内γ−グルタミルシステイン濃度の上昇が認められた。AG1-gsh2株においてさらにグルタチオン分解酵素をコードするDUG2を破壊したAG1-d-gsh2株では、AG1-gsh2株と比較して細胞内γ−グルタミルシステイン濃度の上昇は認められなかった。これは、DUG複合体はもともとγ−グルタミルシステイン分解に全く寄与していないか、ほとんど寄与していないためであると考えられる。しかしながら、このようにDUG2の破壊は細胞内γ−グルタミルシステイン濃度の上昇に寄与しないにもかかわらず(図9)、AG1-d-gsh2株では生育遅延が大幅に軽減された(図8)。 The growth curve is shown in FIG. 8, and the intracellular γ-glutamylcysteine concentration is shown in FIG. An increase in intracellular γ-glutamylcysteine concentration was observed in the AG1-gsh2 strain, which is a GSH1 expression-enhanced strain of the gsh2 strain, compared to the gsh2 strain, which is a single disruption strain of GSH2. In the AG1-gsh2 strain, the AG1-d-gsh2 strain in which DUG2 encoding glutathione-degrading enzyme was further disrupted did not show an increase in intracellular γ-glutamylcysteine concentration compared to the AG1-gsh2 strain. This is probably because the DUG complex originally did not contribute to γ-glutamylcysteine degradation at all or hardly contributed. However, although the destruction of DUG2 did not contribute to the increase in intracellular γ-glutamylcysteine concentration (FIG. 9), the growth delay was greatly reduced in the AG1-d-gsh2 strain (FIG. 8).
以上の結果より、DUG複合体の活性低下によって、グルタチオンを高濃度に蓄積する酵母の生育遅延が軽減されるだけでなく、グルタチオン以外のγ−グルタミルペプチドであるγ−グルタミルシステインを蓄積する酵母においても生育遅延が軽減されることが明らかとなった。従ってDUG複合体の活性を低下させることにより、Gsh1pによって生成される様々なγ−グルタミルペプチドを蓄積する酵母の生育遅延を解消できると考えられる。 From the above results, in the yeast that accumulates γ-glutamylcysteine, which is a γ-glutamyl peptide other than glutathione, not only the growth delay of yeast that accumulates glutathione at a high concentration is reduced by the decreased activity of the DUG complex. It was also found that growth delay was reduced. Therefore, it is considered that the growth delay of yeast that accumulates various γ-glutamyl peptides produced by Gsh1p can be eliminated by reducing the activity of the DUG complex.
(14)γ−グルタミルシステインの液胞への蓄積効果
AG1-d-gsh2株、AG-d-PY-gsh2株、およびAG-d-PY-e-gsh2株のSD培地オーバーナイト培養液30mLを、それぞれ270mLの5xSD培地に植菌し、必要に応じて50%グルコース溶液を滴下しながらジャーファーメンターで培養を行った。培養終了後、乾燥菌体重量測定に供する培養液5mLおよび、HPLCでγ−グルタミルシステイン濃度分析に供する培養液1mLをそれぞれ分取した。培養液から菌体を集菌し、純水で一回リンスした後、サンプルとして-80℃で保存した。その後、乾燥菌体重量を計測するサンプルは、3日間、42℃の真空乾燥機で菌体を完全に乾燥させ、培養液5mL当たりの乾燥菌体重量を算出した。γ−グルタミルシステイン濃度分析に用いるサンプルは、10mLの純水に懸濁し、70℃10分間熱水抽出を行った。熱水抽出液はABD-F反応液と混合してγ−グルタミルシステインのチオール基を蛍光ラベルし、HPLC分析によりγ−グルタミルシステイン量を算出した。細胞内γ−グルタミルシステイン濃度は、乾燥菌体重量あたりのγ−グルタミルシステイン量として算出した。
(14) Effect of accumulation of γ-glutamylcysteine in vacuoles
結果を図10に示した。グルタチオン蓄積株と同様、YCF1の発現を強化し、ECM38を破壊した株であるAG1-d-PY-e-gsh2株では、AG1-d-gsh2株と比較し、細胞内γ−グルタミルシステイン濃度が大幅に上昇した。一方、野生型ECM38を有するAG1-d-PY-gsh2株では、AG1-d-gsh2株と比較し、細胞内γ−グルタミルシステイン濃度に変化が無かったことから、生成したγ−グルタミルシステインは液胞に局在するEcm38pによって分解されると考えられる。従って、AG1-d-PY-e-gsh2株において、YCF1の発現強化により液胞に移送されたγ−グルタミルシステインは、液胞に安定的に蓄積していると考えられる。 The results are shown in FIG. Similar to the glutathione-accumulating strain, the AG1-d-PY-e-gsh2 strain, which enhanced YCF1 expression and disrupted ECM38, had an intracellular γ-glutamylcysteine concentration compared to the AG1-d-gsh2 strain. Increased significantly. On the other hand, in the AG1-d-PY-gsh2 strain having wild type ECM38, the intracellular γ-glutamylcysteine concentration was not changed compared to the AG1-d-gsh2 strain. It is thought that it is degraded by Ecm38p localized in the vesicle. Therefore, in the AG1-d-PY-e-gsh2 strain, it is considered that γ-glutamylcysteine transferred to the vacuole due to enhanced expression of YCF1 is stably accumulated in the vacuole.
以上の結果より、YCF1の発現強化およびECM38の活性低下により、グルタチオンだけでなく、γ−グルタミルシステインなどγ−グルタミルペプチドが液胞内で分解されずに蓄積し、結果として細胞内濃度を上昇させることができることがわかった。 From the above results, by enhancing the expression of YCF1 and decreasing the activity of ECM38, not only glutathione but also γ-glutamylcysteine such as γ-glutamylcysteine accumulates without being degraded in the vacuole, resulting in an increase in intracellular concentration. I found out that I could do it.
実施例5.グルタチオン以外のγ−グルタミルペプチド生産への応用(2)
γ−グルタミル基を有するジペプチドを生成する反応を触媒する酵素をコードするGSH1の発現を強化することにより、正反応であるγ−グルタミルシステインの生成に加え、各種γ−グルタミルペプチドが生成する。そこで、本実施例では、グルタチオン以外のγ−グルタミルペプチドの一例として、γ−グルタミル−α−アミノ酪酸(γ-Glu-Abu)の生産と、その蓄積が生育に与える影響を検討した。
Example 5 FIG. Application to production of γ-glutamyl peptides other than glutathione (2)
By enhancing the expression of GSH1, which encodes an enzyme that catalyzes a reaction that generates a dipeptide having a γ-glutamyl group, various γ-glutamyl peptides are generated in addition to the production of γ-glutamylcysteine, which is a positive reaction. Therefore, in this example, as an example of γ-glutamyl peptides other than glutathione, the production of γ-glutamyl-α-aminobutyric acid (γ-Glu-Abu) and the effect of its accumulation on growth were examined.
(15)γ-Glu-Abu蓄積濃度と生育の評価
まず、AG1株及びAG1-d株をSD培地に植菌し、30℃で振とう培養した。次に、これらのオーバーナイト培養液を100ppmのL−α−アミノ酪酸(Abu)を含むSD培地に植菌し、30℃で振とう培養した。対数増殖期に、乾燥菌体重量測定に供する培養液、および、γ−グルタミルぺプチド濃度分析に供する培養液を分取した。培養液から菌体を集菌し、純水で一回リンスした後、サンプルとして保存した。その後、乾燥菌体重量を計測するサンプルは、適切な濃度になるように水に懸濁した後、予め乾燥重量を計測したろ紙に塗布し、4時間乾燥させて乾燥菌体重量を算出した。一方、γ-Glu-Abu濃度分析に用いるサンプルは、適切な濃度になるように水に懸濁した後、70℃で10分間熱水抽出を行った。この工程にて菌体内に含まれるエキス分を抽出した。次に、遠心操作によりエキスと菌体残渣を分離した。エキスから10kDaの遠心濾過膜(MILLIPORE社:Amicon Ultra - 0.5mL 10K(カタログ番号UFC501096))を用いて細胞デブリを除去し、得られた画分を酵母抽出物として、下記に記載する方法で酵母抽出物中のAbu、γ-Glu-Abu、及びγ-Glu-Abu-Gly含量を測定した。各種化合物の細胞内濃度は、乾燥菌体重量あたりの量として算出した。
(15) γ-Glu-Abu accumulation concentration and evaluation of growth First, the AG1 strain and the AG1-d strain were inoculated in an SD medium, and cultured with shaking at 30 ° C. Next, these overnight cultures were inoculated into SD medium containing 100 ppm of L-α-aminobutyric acid (Abu) and cultured with shaking at 30 ° C. During the logarithmic growth phase, a culture solution used for dry cell weight measurement and a culture solution used for γ-glutamyl peptide concentration analysis were collected. The cells were collected from the culture solution, rinsed once with pure water, and stored as a sample. Thereafter, the sample for measuring the dry cell weight was suspended in water so as to have an appropriate concentration, then applied to a filter paper whose dry weight was measured in advance, and dried for 4 hours to calculate the dry cell weight. On the other hand, the sample used for γ-Glu-Abu concentration analysis was suspended in water to an appropriate concentration, and then extracted with hot water at 70 ° C. for 10 minutes. In this step, the extract contained in the cells was extracted. Next, the extract and the cell residue were separated by centrifugation. Cell debris was removed from the extract using a 10 kDa centrifugal filtration membrane (MILLIPORE: Amicon Ultra-0.5 mL 10K (catalog number UFC501096)), and the obtained fraction was used as a yeast extract by the method described below. Abu, γ-Glu-Abu, and γ-Glu-Abu-Gly contents in the extract were measured. The intracellular concentration of each compound was calculated as the amount per dry cell weight.
Abu、γ-Glu-Abu、及びγ-Glu-Abu-Gly含量の測定は、これら化合物を6−アミノキノリル−N−ヒドロキシスクシンイミジルカルバメート(AQC)を用いて蛍光誘導体化し、LC-MS/MSにより検出することより行った。具体的には、適当な濃度に希釈した酵母抽出物2.5μL、又は、1μMのAbu、γ-Glu-Abu、及びγ-Glu-Abu-Glyを含む標準液2.5μLに、MillQ水2.5μL、5μM内部標準物質溶液(内部標準物質は、3-methyl-His-d2(シグマ社)、およびGly-d2(シグマ社)。いずれも安定同位体で標識されている。)5μL、硼酸緩衝液(日本ウォーターズ社製AccQ-Fluor(登録商標)試薬キット付属品)30μLを添加した。これら混合物に、AQC試薬溶液(上記AccQ-Fluor試薬キットの試薬粉末をアセトニトリル1mL中に溶解することにより調製)10μLを添加した。得られた混合物を10分間、55℃で加熱後、0.1%のギ酸水溶液100μLを加え、分析サンプルとした。 Abu, γ-Glu-Abu, and γ-Glu-Abu-Gly content were measured by derivatizing these compounds with 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl carbamate (AQC), LC-MS / It was performed by detecting by MS. Specifically, 2.5 μL of yeast extract diluted to an appropriate concentration, or 2.5 μL of MillQ water in 2.5 μL of a standard solution containing 1 μM of Abu, γ-Glu-Abu, and γ-Glu-Abu-Gly, 5 μM internal standard solution (internal standard is 3-methyl-His-d2 (Sigma) and Gly-d2 (Sigma), both are labeled with stable isotopes)) 5 μL, borate buffer ( 30 μL of AccQ-Fluor (registered trademark) reagent kit (manufactured by Japan Waters) was added. To these mixtures, 10 μL of AQC reagent solution (prepared by dissolving the above AccQ-Fluor reagent kit reagent powder in 1 mL of acetonitrile) was added. The obtained mixture was heated at 55 ° C. for 10 minutes, and then 100 μL of 0.1% formic acid aqueous solution was added to prepare an analytical sample.
次に前述のように調製した分析サンプルを、逆相の液体クロマトグラフィーで分離した。分離条件は下記の通りである。 The analytical sample prepared as described above was then separated by reverse phase liquid chromatography. The separation conditions are as follows.
(1)HPLC:Agilent 1200シリーズ
(2)分離カラム:Unison UK-Phenyl 内径2.0mm、長さ100mm、粒子径3μm(Imtakt社製)
(3)カラム温度:40℃
(4)移動相A:25mMギ酸水溶液をアンモニア水でpH6.0に調整した水溶液
(5)移動相B:メタノール
(6)流速:0.25mL/min
(7)溶出条件:溶出は、移動相A及び移動相Bの混合液を用いて行った。混合液に対する移動相Bの比率は以下の通り。0分(5%)、0分〜17分(5%〜40%)、17分〜17.1分(40%〜80%)、17.1分〜19分(80%)、19分〜19.1分(80%〜5%)、19.1分〜27分(5%)。
(1) HPLC: Agilent 1200 series (2) Separation column: Unison UK-Phenyl ID 2.0 mm,
(3) Column temperature: 40 ° C
(4) Mobile phase A: Aqueous solution of 25 mM formic acid aqueous solution adjusted to pH 6.0 with aqueous ammonia (5) Mobile phase B: Methanol (6) Flow rate: 0.25 mL / min
(7) Elution conditions: Elution was performed using a mixed solution of mobile phase A and mobile phase B. The ratio of mobile phase B to the mixture is as follows. 0 minutes (5%), 0 minutes to 17 minutes (5% to 40%), 17 minutes to 17.1 minutes (40% to 80%), 17.1 minutes to 19 minutes (80%), 19 minutes to 19.1 minutes (80 % -5%), 19.1-27 minutes (5%).
その後、前述の分離条件によって溶出されたAbu、γ-Glu-Abu、およびγ-Glu-Abu-Glyの誘導体化物を質量分析計に導入してマスクロマトグラムにより定量を行った。分析条件は下記の通りである。 Thereafter, derivatized products of Abu, γ-Glu-Abu, and γ-Glu-Abu-Gly eluted under the above-described separation conditions were introduced into a mass spectrometer and quantified by mass chromatogram. The analysis conditions are as follows.
(1)質量分析装置:AB Sciex API3200 QTRAP
(2)検出モード:Selected Ion Monitoring(ポジティブイオンモード)
(3)選択イオン:表1
(1) Mass spectrometer: AB Sciex API3200 QTRAP
(2) Detection mode: Selected Ion Monitoring (positive ion mode)
(3) Selected ions: Table 1
Abu、γ-Glu-Abu、およびγ-Glu-Abu-Glyの誘導体化物の定量は、解析ソフトAnalyst v
er 1.4.2(AB Sciex)を用いて行った。定量を行うための内部標準物質として、Abuの誘導体化物の場合は3-methyl-His-d3の誘導体化物を、γ-Glu-Abu又はγ-Glu-Abu-Glyの誘導体化物の場合はGly-d2の誘導体化物を、各々用いた。なお、γ-Glu-Abuの定量の際に、極まれにサンプルによって夾雑ピークが見られた場合は、第二のマスアナライザーでの選択イオンとして、145.2、或いは、104.1を用いて定量した。その結果、表2に示すように、AG1株と比較して、AG1-d株は著量のγ-Glu-Abuを蓄積していた。
Quantification of Abu, γ-Glu-Abu, and γ-Glu-Abu-Gly derivatized products can be performed using the analysis software Analyst v.
er 1.4.2 (AB Sciex). As an internal standard substance for quantification, derivatized 3-methyl-His-d3 in the case of Abu derivatized, Gly- in the case of γ-Glu-Abu or γ-Glu-Abu-Gly derivatized Each derivatized product of d2 was used. When γ-Glu-Abu was quantified, if a rare peak was observed in the sample, it was quantified using 145.2 or 104.1 as the selected ion in the second mass analyzer. As a result, as shown in Table 2, the AG1-d strain accumulated a significant amount of γ-Glu-Abu as compared to the AG1 strain.
次に、γ-Glu-Abuの蓄積が生育に与える影響について検討した。AG1株及びAG1-d株をSD培地に植菌し、30℃で振とう培養した。次に、これらのオーバーナイト培養液を100ppmのAbuを含むSD培地に660nmの吸光度が0.01になるように小型L型培養菅(ADVANTEC社型式TV100030)4mlに植菌し、バイオフォトレコーダー(ADVANTEC社型式TVS062CA)を用いて1時間毎に660nmの吸光度を測定し生育を確認した。培養温度は30℃、振とう数は70rpmに設定した。生育曲線を図11に示した。図に示すように、より多くのγ-Glu-Abuを蓄積したAG1-d株は、AG1株とほぼ同等の生育を示した。 Next, the effect of γ-Glu-Abu accumulation on growth was examined. AG1 strain and AG1-d strain were inoculated in SD medium and cultured at 30 ° C. with shaking. Next, these overnight cultures were inoculated into 4 ml of a small L-type culture vessel (ADVANTEC model TV100030) in an SD medium containing 100 ppm Abu so that the absorbance at 660 nm was 0.01, and a biophoto recorder (ADVANTEC) Growth was confirmed by measuring the absorbance at 660 nm every hour using a model TVS062CA). The culture temperature was set to 30 ° C., and the shaking number was set to 70 rpm. The growth curve is shown in FIG. As shown in the figure, the AG1-d strain that accumulated more γ-Glu-Abu showed almost the same growth as the AG1 strain.
以上の結果より、DUG複合体の活性低下によって、グルタチオンを高濃度に蓄積する酵母の生育遅延が軽減されるだけでなく、グルタチオン以外のγ−グルタミルペプチドであるγ-Glu-Abuを蓄積する酵母においても生育遅延が軽減されることが明らかとなった。従ってDUG複合体の活性を低下させることにより、Gsh1pによって生成される様々なγ−グルタミルペプチドを蓄積する酵母の生育遅延を解消できると考えられる。 From the above results, the decrease in the activity of the DUG complex not only reduces the growth delay of yeast that accumulates glutathione at a high concentration, but also accumulates γ-Glu-Abu, which is a γ-glutamyl peptide other than glutathione. It became clear that growth delay was reduced in Therefore, it is considered that the growth delay of yeast that accumulates various γ-glutamyl peptides produced by Gsh1p can be eliminated by reducing the activity of the DUG complex.
本実施例1〜5のまとめとして、DUGを破壊することによる生育遅延の軽減と、YCF1の発現強化およびECM38破壊による液胞への蓄積を利用することにより、高濃度にγ−グルタミルペプチドを蓄積する酵母菌体を効率的に取得することができ、この酵母菌体を用いて高γ−グルタミルペプチド酵母エキスを製造することができることが明らかになった。 As a summary of Examples 1-5, γ-glutamyl peptide is accumulated at a high concentration by reducing growth delay by destroying DUG and enhancing expression of YCF1 and accumulation in vacuole by ECM38 disruption. It has been clarified that the yeast cells can be efficiently obtained and a high γ-glutamyl peptide yeast extract can be produced using the yeast cells.
本発明により、細胞内にグルタチオン等のγ−グルタミル化合物を蓄積し、且つ生育の良い酵母が提供される。それら酵母を原料として用いることにより、γ−グルタミル化合物を含有する酵母エキスを効率的に製造でき、また、それら酵母エキスを利用して飲食品を製造することができる。 According to the present invention, a yeast that accumulates γ-glutamyl compounds such as glutathione in cells and has good growth is provided. By using these yeasts as raw materials, yeast extracts containing γ-glutamyl compounds can be efficiently produced, and foods and drinks can be produced using these yeast extracts.
配列表の説明
配列番号1:サッカロミセス・セレビシエのDUG1の塩基配列
配列番号2:サッカロミセス・セレビシエのDug1pのアミノ酸配列
配列番号3:サッカロミセス・セレビシエのDUG2の塩基配列
配列番号4:サッカロミセス・セレビシエのDug2pのアミノ酸配列
配列番号5:サッカロミセス・セレビシエのDUG3の塩基配列
配列番号6:サッカロミセス・セレビシエのDug3pのアミノ酸配列
配列番号7:サッカロミセス・セレビシエのECM38の塩基配列
配列番号8:サッカロミセス・セレビシエのEcm38pのアミノ酸配列
配列番号9:サッカロミセス・セレビシエのGSH1の塩基配列
配列番号10:サッカロミセス・セレビシエのGsh1pのアミノ酸配列
配列番号11:サッカロミセス・セレビシエのGSH2の塩基配列
配列番号12:サッカロミセス・セレビシエのGsh2pのアミノ酸配列
配列番号13:サッカロミセス・セレビシエのYCF1の塩基配列
配列番号14:サッカロミセス・セレビシエのYcf1pのアミノ酸配列
配列番号15、16:URA3増幅用プライマー
配列番号17〜20:ADH1プロモーター領域増幅用プライマー
配列番号21、22:pADH1-URA3-pADH1断片増幅用プライマー
配列番号23、24:URA3増幅用プライマー
配列番号25、26:DUG1破壊用プライマー
配列番号27、28:DUG2破壊用プライマー
配列番号29、30:DUG3破壊用プライマー
配列番号31、32:ECM38破壊用プライマー
配列番号33、34:BY4743遺伝子破壊株セットを鋳型としたECM38破壊用プライマー
配列番号35、36:RT-PCRに用いるDUG1増幅プライマー
配列番号37、38:RT-PCRに用いるDUG2増幅プライマー
配列番号39、40:RT-PCRに用いるDUG3増幅プライマー
配列番号41、42:RT-PCRに用いるACT1増幅プライマー
配列番号43〜46:PGK1プロモーター領域増幅用プライマー
配列番号47、48:pPGK1-URA3-pPGK1断片増幅用プライマー
配列番号49、50:BY4743遺伝子破壊株セットを鋳型としたGSH2破壊用プライマー
Description of Sequence Listing SEQ ID NO: 1: SUGARMYCES cerevisiae DUG1 base sequence SEQ ID NO: 2: Saccharomyces cerevisiae Dug1p amino acid sequence SEQ ID NO: 3: Saccharomyces cerevisiae DUG2 base sequence SEQ ID NO: 4: Saccharomyces cerevisiae Dug2p Amino acid sequence SEQ ID NO: 5: nucleotide sequence of DUG3 of Saccharomyces cerevisiae SEQ ID NO: 6: amino acid sequence of Dug3p of Saccharomyces cerevisiae SEQ ID NO: 7: nucleotide sequence of ECM38 of Saccharomyces cerevisiae SEQ ID NO: 8: amino acid sequence of Ecm38p of Saccharomyces cerevisiae SEQ ID NO: 9 Saccharomyces cerevisiae GSH1 nucleotide sequence SEQ ID NO: 10 Saccharomyces cerevisiae Gsh1p amino acid sequence SEQ ID NO: 11 Saccharomyces cerevisiae GSH2 nucleotide sequence SEQ ID NO: 12 Saccharomyces cerevisiae Gsh2p Amino acid sequence SEQ ID NO: 13: Saccharomyces cerevisiae YCF1 nucleotide sequence SEQ ID NO: 14: Saccharomyces cerevisiae Ycf1p amino acid sequence SEQ ID NO: 15, 16: URA3 amplification primer SEQ ID NO: 17-20: ADH1 promoter region amplification primer sequence number 21, 22: Primer sequence number 23 for pADH1-URA3-pADH1 fragment amplification, 24: Primer sequence number 25 for URA3 amplification, 26: Primer sequence number 27 for DUG1 destruction, 28: Primer sequence number 29 for DUG2 destruction, 30: DUG3 Disruption primer SEQ ID NOs: 31, 32: ECM38 disruption primer SEQ ID NO: 33, 34: ECM38 disruption primer sequence number 35 using BY4743 gene disruption strain set as template, 36: DUG1 amplification primer SEQ ID NO: 37 used for RT-PCR, 38: DUG2 amplification primer used for RT-PCR SEQ ID NO: 39, 40: Used for RT-PCR DUG3 amplification primer SEQ ID NO: 41, 42: ACT1 amplification primer used for RT-PCR SEQ ID NO: 43-46: PGK1 promoter region amplification primer SEQ ID NO: 47, 48: pPGK1-URA3-pPGK1 fragment amplification primer SEQ ID NO: 49, 50: GSH2 disruption primer using BY4743 gene disruption strain set as template
Claims (9)
前記酵母は、少なくとも液胞局在グルタチオン分解酵素の活性が低下し、さらに液胞グルタチオントランスポーターの発現が増大するよう改変されており、
γ−グルタミルシステイン合成酵素の活性が増大することにより、前記γ−グルタミル化合物合成能が増大した、製造方法。 A method for producing a yeast extract, characterized in that a yeast extract is prepared using as a raw material a yeast that has been modified so that the ability to synthesize γ-glutamyl compound and the activity of glutathione-degrading enzyme decreases .
The yeast has been modified so that at least the activity of the vacuolar localized glutathione degrading enzyme is decreased, and the expression of the vacuolar glutathione transporter is increased,
A production method wherein the activity of γ-glutamylcysteine synthetase is increased to increase the ability to synthesize the γ-glutamyl compound .
(A)DUG1遺伝子にコードされるタンパク質
(B)DUG2遺伝子にコードされるタンパク質
(C)DUG3遺伝子にコードされるタンパク質
(D)ECM38遺伝子にコードされるタンパク質 The method according to claim 1, wherein the glutathione degrading enzyme is one or more proteins selected from the following (A) to (D).
(A) Protein encoded by DUG1 gene (B) Protein encoded by DUG2 gene (C) Protein encoded by DUG3 gene (D) Protein encoded by ECM38 gene
の方法。 The method according to any one of claims 1 to 6 , wherein the yeast belongs to the genus Saccharomyces.
(I)グルタチオン合成酵素の活性の増大、または低下
(II)液胞グルタチオントランスポーターの発現の増大および液胞局在グルタチオン分解酵素の活性の低下 Yeast modified to increase the activity of γ-glutamylcysteine synthase and decrease the activity of glutathione degrading enzyme, and further have the following properties (I) and (II):
(I) Increase or decrease of glutathione synthase activity
(II) Increased expression of vacuolar glutathione transporter and decreased activity of vacuolar localized glutathione degrading enzyme
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