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特許7063807安定性に優れたリパーゼ活性を有するポリペプチド
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-25
(45)【発行日】2022-05-09
(54)【発明の名称】安定性に優れたリパーゼ活性を有するポリペプチド
(51)【国際特許分類】
   C12N 15/55 20060101AFI20220426BHJP
   C12N 9/20 20060101ALI20220426BHJP
   C12N 15/63 20060101ALI20220426BHJP
   C12N 1/15 20060101ALI20220426BHJP
   C12N 1/19 20060101ALI20220426BHJP
   C12N 1/21 20060101ALI20220426BHJP
   C12N 5/10 20060101ALI20220426BHJP
   C02F 1/00 20060101ALI20220426BHJP
   C12Q 1/44 20060101ALI20220426BHJP
   C11D 3/386 20060101ALN20220426BHJP
【FI】
C12N15/55
C12N9/20 ZNA
C12N15/63 Z
C12N1/15
C12N1/19
C12N1/21
C12N5/10
C02F1/00 K
C12Q1/44
C11D3/386
【請求項の数】 11
(21)【出願番号】P 2018529920
(86)(22)【出願日】2017-07-25
(86)【国際出願番号】 JP2017026895
(87)【国際公開番号】W WO2018021324
(87)【国際公開日】2018-02-01
【審査請求日】2020-05-20
(31)【優先権主張番号】P 2016145832
(32)【優先日】2016-07-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000216162
【氏名又は名称】天野エンザイム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100124431
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 順也
(74)【代理人】
【識別番号】100174160
【弁理士】
【氏名又は名称】水谷 馨也
(72)【発明者】
【氏名】吉田 和典
【審査官】野村 英雄
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第1995/030744(WO,A2)
【文献】国際公開第2003/035878(WO,A2)
【文献】国際公開第2000/032758(WO,A1)
【文献】YEDAVALLI, P. et al.,"Engineering the loops in a lipase for stability in DMSO.",PROTEIN ENGINEERING, DESIGN & SELECTION,2013年,Vol.26, No.4,pp.317-324,ISSN 1741-0126
【文献】YANG, J. et al.,"In vitro analysis of roles of a disulfide bridge and calcium binding site in activation of Pseudomo,JOURNAL OF BACTERIOLOGY,2000年01月,Vol.182, No.2,pp.295-302,ISSN 0021-9193
【文献】KOGA, Y. et al.,"In vitro construction and screening of a Burkholderia cepacia lipase library using single-molecular,JOURNAL OF BIOSCIENCE AND BIOENGINEERING,2002年,Vol.94, No.1,pp.84-86,ISSN 1389-1723
【文献】KIM, K.K. et al.,"The crystal structure of a triacylglcerol lipase from Pseudomonas cepacia reveals a highly open con,STRUCTURE,1997年02月15日,Vol.5,pp.173-185,ISSN 0969-2126
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C12N 15/00-15/90
C12N 9/00- 9/99
C07K 1/00-19/00
C12Q 1/00- 3/00
JSTPlus/JMEDPlus/JST7580(JDreamIII)
UniProt/GeneSeq
PubMed
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
以下の(1)から(9)のいずれかに示すポリペプチド。
(1)配列番号1に示すアミノ酸配列において、25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~68、71、74~77、84、92、95、103、110、113~115、及び118に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~88、91、92、94~97、100~103、107、109、111、115、116、119、121、125、128~132、139~141、143、及び145~149に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(2)配列番号2に示すアミノ酸配列において、24~26位のアミノ酸残基が表IのNo.1~68、71、74~77、84、92、95、103、110、113~115、及び118に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は232~234位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~88、91、92、94~97、100~103、107、109、111、115、116、119、121、125、128~132、139~141、143、及び145~149に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(3)配列番号3に示すアミノ酸配列において、25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~68、71、74~77、84、92、95、103、110、113~115、及び118に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~88、91、92、94~97、100~103、107、109、111、115、116、119、121、125、128~132、139~141、143、及び145~149に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(4)配列番号1に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~68、71、74~77、84、92、95、103、110、113~115、及び118に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~88、91、92、94~97、100~103、107、109、111、115、116、119、121、125、128~132、139~141、143、及び145~149に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、前記置換が導入されたアミノ酸残基以外の1個又は数個のアミノ酸残基が置換、付加、挿入又は欠失されてなり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(5)配列番号2に示すアミノ酸配列における24~26位のアミノ酸残基が表IのNo.1~68、71、74~77、84、92、95、103、110、113~115、及び118に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は232~234位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~88、91、92、94~97、100~103、107、109、111、115、116、119、121、125、128~132、139~141、143、及び145~149に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、前記置換が導入されたアミノ酸残基以外の1個又は数個のアミノ酸残基が置換、付加、挿入又は欠失されてなり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号2に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(6)配列番号3に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~68、71、74~77、84、92、95、103、110、113~115、及び118に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~88、91、92、94~97、100~103、107、109、111、115、116、119、121、125、128~132、139~141、143、及び145~149に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、前記置換が導入されたアミノ酸残基以外の1個又は数個のアミノ酸残基が置換、付加、挿入又は欠失されてなり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号3に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(7)配列番号1に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~68、71、74~77、84、92、95、103、110、113~115、及び118に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~88、91、92、94~97、100~103、107、109、111、115、116、119、121、125、128~132、139~141、143、及び145~149に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、配列番号1に示すアミノ酸配列に対する前記置換が導入されたアミノ酸残基を除いた配列同一性が90%以上であり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(8)配列番号2に示すアミノ酸配列における24~26位のアミノ酸残基が表IのNo.1~68、71、74~77、84、92、95、103、110、113~115、及び118に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は232~234位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~88、91、92、94~97、100~103、107、109、111、115、116、119、121、125、128~132、139~141、143、及び145~149に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、配列番号2に示すアミノ酸配列に対する前記置換が導入されたアミノ酸残基を除いた配列同一性が90%以上であり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号2に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(9)配列番号3に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~68、71、74~77、84、92、95、103、110、113~115、及び118に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~88、91、92、94~97、100~103、107、109、111、115、116、119、121、125、128~132、139~141、143、及び145~149に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、配列番号3に示すアミノ酸配列に対する前記置換が導入されたアミノ酸残基を除いた配列同一性が90%以上であり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号3に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド。
【表1】
【表2】
【請求項2】
請求項1に記載のポリペプチドをコードしているDNA。
【請求項3】
請求項2に記載のDNAを含む組換えベクター。
【請求項4】
請求項3に記載の組換えベクターにより宿主を形質転換して得られる形質転換体。
【請求項5】
請求項4に記載の形質転換体を培養する工程を含む、請求項1に記載のポリペプチドの製造方法。
【請求項6】
請求項1に記載のポリペプチドを含む組成物。
【請求項7】
請求項1に記載のポリペプチド、又は請求項6に記載の組成物を含む酵素剤。
【請求項8】
請求項1に記載のポリペプチド、請求項6に記載の組成物、又は請求項7に記載の酵素剤を、油脂に作用させる、油脂処理方法。
【請求項9】
請求項1に記載のポリペプチド、請求項6に記載の組成物、又は請求項7に記載の酵素剤を排水に作用させる、排水処理方法。
【請求項10】
請求項1に記載のポリペプチド、請求項6に記載の組成物、又は請求項7に記載の酵素剤を医薬中間体原料に作用させる、医薬中間体の製造方法。
【請求項11】
請求項1に記載のポリペプチド、請求項6に記載の組成物、又は請求項7に記載の酵素剤をファインケミカル素材原料に作用させる、ファインケミカル素材の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、リパーゼ活性を有するポリペプチドに関する。具体的には、安定性に優れたリパーゼ活性を有するポリペプチド、そのポリペプチドをコードするDNA、組換えベクター、形質転換体、組成物、酵素剤、ポリペプチドの製造方法、そのポリペプチドを用いた油脂処理方法、排水処理方法、医薬中間体の製造方法、及びファインケミカル素材の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
バークホルデリア・セパシア(Burkholderia.cepacia)由来のリパーゼは、医薬中間体製造など幅広く商業利用されている酵素の一つである。しかしながら、溶媒存在下や高温条件下など酵素の使用条件によっては酵素の触媒活性が失われてしまうため、使用用途が限定されることが問題点として挙げられる。
【0003】
酵素の安定性(熱、pH、溶媒など)を向上させる方法として、蛋白質工学的手法が用いられている。蛋白質工学を用いた酵素の安定性向上の具体的な手法として、ループ領域への変異導入がこれまでに報告されており、例えば、非特許文献1では、枯草菌由来α-アミラーゼについて表面ループのヒンジ領域になる7残基に変異を導入することにより、標的残基のうち5残基の変異でデンプン分解活性が増大し、かつ安定な好冷性酵素を得られたことが報告されている。
【0004】
また例えば、非特許文献2では、動的表面ループを除去することで、ホスファチジルイノシトール合成型ストレプトマイセス(Streptmyces)属由来ホスホリパーゼDの熱安定性を向上し得たことが報告されている。
【0005】
しかしながら、バークホルデリア(Burkholderia)属、シュードモナス(Pseudomonas)属、及び類縁菌由来のリパーゼに関しては当該手法を用いた報告は未だされていない。ループ領域への変異導入は、1アミノ酸置換やアミノ酸挿入、及びアミノ酸の欠損によりなされるが、変異導入点の選定など容易に実施できるものではない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0006】
【文献】ループデザインによる耐熱性好冷酵素の創出、日び隆雄、伊藤貴文、西矢芳昭、科学研究費助成事業データベース、https://kaken.nii.ac.jp/d/p/23658095.ja.html
【文献】Deletion of a dynamic surface loop improves stability and changes kinetic behavior of phosphatidylinositol-synthesizing Streptomyces phospholipase D., Damnjanovic J, Nakano H., and Iwasaki Y., Biotechnol Bioeng., 2014, Apr; 111(4):674-82. Doi:10.1002/bit.25149.Epub 2013 Nov 30.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、前記現状に鑑みて、従来と比べて、安定性が向上したリパーゼ活性を有するポリペプチドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者は、上記の課題に鑑み鋭意研究を重ねた結果、バークホルデリア・セパシア(Burkholderia cepacia)由来のリパーゼ活性を有するポリペプチドにおいて、特定のループ領域の3つのアミノ酸残基を特定のアミノ酸残基に置換することにより、リパーゼ活性の安定性、特に熱安定性が格段に向上することを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて更に検討を重ねることにより完成したものである。
【0009】
すなわち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項1. 少なくとも、N末端側から、βシート(A)、αへリックス(A)、αへリックス(B)、αへリックス(C)、βシート(B)、及びαへリックス(D)を備え、リパーゼ活性を有しており、
前記βシート(A)は、そのN末端側のアミノ酸残基がポリペプチドのN末端側から7~13位に存在し、アミノ酸残基数が2~6で構成されており、
前記αへリックス(A)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に15~25位に存在し、アミノ酸残基数が3~9で構成されており、
前記αへリックス(B)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に70~92位に存在し、アミノ酸残基数が4~15で構成されており
前記αへリックス(C)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(B)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に3~11位に存在し、アミノ酸残基数が11~20で構成されており、
前記βシート(B)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に65~81位に存在し、アミノ酸残基数が2~8で構成されており、
前記αへリックス(D)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に6~15位に存在し、アミノ酸残基数が2~24で構成されている、ポリペプチドであって
前記βシート(A)とαへリックス(A)の間の領域が、表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基を含んでおり、及び/又は、
前記βシート(B)とαへリックス(D)の間の領域が、表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基を含んでいる、
ポリペプチド。
【表1】
【表2】
項2. 更に、αへリックス(E)、βシート(C)、βシート(D)、αへリックス(G)、及びβシート(E)を備え、
前記αへリックス(E)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に17~28位に存在し、アミノ酸残基数が13~19で構成されており、
前記βシート(C)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(E)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に2~8位に存在し、アミノ酸残基数が4~8で構成されており、
前記βシート(D)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に14~22位に存在し、アミノ酸残基数が3~11で構成されており、
前記αへリックス(G)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に3~13位に存在し、アミノ酸残基数が4~13で構成されており、
前記βシート(E)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(G)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に24~36位に存在し、アミノ酸残基数が2~6で構成されている、
項1に記載のポリペプチド。
項3. 更に、αへリックス(F)、αへリックス(H)、及びβシート(F)を備え、
前記αへリックス(F)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に1~5位に存在し、アミノ酸残基数が3~15で構成されており、
前記αへリックス(H)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(G)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に1~10位に存在し、アミノ酸残基数が2~13で構成されており、
前記βシート(F)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(E)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に1~5位に存在し、アミノ酸残基数が15~23で構成されている、
項2に記載のポリペプチド。
項4. 以下の(1)から(12)のいずれかに示すポリペプチド。
(1)配列番号1に示すアミノ酸配列において、25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(2)配列番号2に示すアミノ酸配列において、24~26位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は232~234位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(3)配列番号3に示すアミノ酸配列において、25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(4)配列番号4に示すアミノ酸配列において、25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(5)配列番号1に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、前記置換が導入されたアミノ酸残基以外の1個又は数個のアミノ酸残基が置換、付加、挿入又は欠失されてなり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(6)配列番号2に示すアミノ酸配列における24~26位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は232~234位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、前記置換が導入されたアミノ酸残基以外の1個又は数個のアミノ酸残基が置換、付加、挿入又は欠失されてなり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号2に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(7)配列番号3に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、前記置換が導入されたアミノ酸残基以外の1個又は数個のアミノ酸残基が置換、付加、挿入又は欠失されてなり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号3に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(8)配列番号4に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、前記置換が導入されたアミノ酸残基以外の1個又は数個のアミノ酸残基が置換、付加、挿入又は欠失されてなり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号4に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(9)配列番号1に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、配列番号1に示すアミノ酸配列に対する前記置換が導入されたアミノ酸残基を除いた配列同一性が80%以上であり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(10)配列番号2に示すアミノ酸配列における24~26位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は232~234位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、配列番号2に示すアミノ酸配列に対する前記置換が導入されたアミノ酸残基を除いた配列同一性が80%以上であり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号2に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(11)配列番号3に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、配列番号3に示すアミノ酸配列に対する前記置換が導入されたアミノ酸残基を除いた配列同一性が80%以上であり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号3に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(12)配列番号4に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、配列番号4に示すアミノ酸配列に対する前記置換が導入されたアミノ酸残基を除いた配列同一性が80%以上であり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号4に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド。
項5. 項1~4に記載のポリペプチドをコードしているDNA。
項6. 項5に記載のDNAを含む組換えベクター。
項7. 項6に記載の組換えベクターにより宿主を形質転換して得られる形質転換体。
項8. 項7に記載の形質転換体を培養する工程を含む、項1~5のいずれかに記載のポリペプチドの製造方法。
項9. 項1~4のいずれかに記載のポリペプチドを含む組成物。
項10. 項1~4のいずれかに記載のポリペプチド、又は項9に記載の組成物を含む酵素剤。
項11. 項1~4のいずれかに記載のポリペプチド、項9に記載の組成物、又は項10に記載の酵素剤を、油脂に作用させる、油脂処理方法。
項12.
項1~4のいずれかに記載のポリペプチド、項9に記載の組成物、又は項10に記載の酵素剤を排水に作用させる、排水処理方法。
項13. 項1~4のいずれかに記載のポリペプチド、項9に記載の組成物、又は項10に記載の酵素剤を医薬中間体原料に作用させる、医薬中間体の製造方法。
項14. 項1~4のいずれかに記載のポリペプチド、項9に記載の組成物、又は項10に記載の酵素剤をファインケミカル素材原料に作用させる、ファインケミカル素材の製造方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、pH、熱、溶媒等の安定性、特に熱安定性が向上したリパーゼ活性を有するポリペプチドを取得することができる。従って、本発明は、安定性に優れたリパーゼを必要とする用途等に利用することができる。また、本発明のポリペプチドは、高い安定性が求められる用途に好適に用いることができ、排水処理、医薬中間体製造、ファインケミカル素材製造、機能代替油脂製造、洗剤、食品加工、キラル合成、バイオエタノール等の分野で好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】バークホルデリア・セパシア由来リパーゼの立体構造を示す図である。
図2】シュードモナス・グルマエ由来リパーゼの立体構造を示す図である。
図3】シュードモナス・フルオレセンス由来リパーゼの立体構造を示す図である。
図4】シュードモナス・エルギノーサ由来リパーゼの立体構造を示す図である。
図5】バークホルデリア・セパシア由来リパーゼの立体構造とシュードモナス・グルマエ由来リパーゼの立体構造を重ね合わせた図である。黒がバークホルデリア・セパシア由来リパーゼで、灰色がシュードモナス・グルマエ由来リパーゼを示す。
図6】バークホルデリア・セパシア由来リパーゼの立体構造とシュードモナス・フルオレセンス由来リパーゼの立体構造を重ね合わせた図である。黒がバークホルデリア・セパシア由来リパーゼで、灰色がシュードモナス・フルオレセンス由来リパーゼを示す。
図7】バークホルデリア・セパシア由来リパーゼの立体構造とシュードモナス・エルギノーサ由来リパーゼの立体構造を重ね合わせた図である。黒がバークホルデリア・セパシア由来リパーゼで、灰色がシュードモナス・エルギノーサ由来リパーゼを示す。
図8】三重変異体(P233G/L234E/V235M)のpH安定性の評価結果の図である。
図9】三重変異体(P233G/L234E/V235M)の有機溶媒安定性の評価結果の図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明を詳細に説明する。なお、配列表以外では、アミノ酸配列における20種類のアミノ酸残基は、一文字略記で表現している。即ち、グリシン(Gly)はG、アラニン(Ala)はA、バリン(Val)はV、ロイシン(Leu)はL、イソロイシン(Ile)はI、フェニルアラニン(Phe)はF、チロシン(Tyr)はY、トリプトファン(Trp)はW、セリン(Ser)はS、スレオニン(Thr)はT、システイン(Cys)はC、メチオニン(Met)はM、アスパラギン酸(Asp)はD、グルタミン酸(Glu)はE、アスパラギン(Asn)はN、グルタミン(Gln)はQ、リジン(Lys)はK、アルギニン(Arg)はR、ヒスチジン(His)はH、プロリン(Pro)はPである。
【0013】
本明細書における「F45V」等の表現は、アミノ酸置換の表記法である。例えば、「F45V」とは、特定のアミノ酸配列におけるN末端側から45番目のアミノ酸Fが、アミノ酸Vに置換されていることを意味する。また、本明細書における「V272A/H273G」等の表現は、多重変異を意味している。例えば、「V272A/H273G」とは、V272A及びH273Gのアミノ酸置換を同時に導入していることを意味する。
【0014】
また、本明細書において、「非極性アミノ酸」には、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、メチオニン、フェニルアラニン、及びトリプチファンが含まれる。また、「非電荷アミノ酸」には、グリシン、セリン、トレオニン、システイン、チロシン、アスパラギン、及びグルタミンが含まれる。また、「酸性アミノ酸」には、アスパラギン酸及びグルタミン酸が含まれる。また、「塩基性アミノ酸」には、リジン、アルギニン、及びヒスチジンが含まれる。
【0015】
通常は翻訳開始点に対応するメチオニンをN末端の1番目の位置とするが、プロペプチド、プレペプチド、シグナルペプチドを含んだ状態で翻訳されて、これらのペプチドが切断された成熟体では、これらのペプチドが切断された後の成熟体のN末端を1番目の位置とする。例えば、本明細書における配列番号1は配列番号5から44アミノ酸が切断された成熟体の配列であり、N末端アミノ酸残基はアラニン(A)となっている。配列番号2は配列番号6から40アミノ酸が切断された成熟体の配列であり、N末端アミノ酸残基はアスパラギン酸(D)となっている。配列番号7は配列番号Cから44アミノ酸が切断された成熟体の配列であり、N末端アミノ酸残基はアラニン(A)となっている。配列番号4は配列番号8から26アミノ酸が切断された成熟体の配列であり、N末端アミノ酸残基はセリン(S)となっている。
【0016】
また、特に明示しない限り、ペプチドおよびタンパク質のアミノ酸残基の配列は、左端から右端にかけてN末端からC末端となるように表される。
【0017】
また、本明細書において、「置換」とは、人為的にアミノ酸残基の置換を導入した場合のみならず、自然にアミノ酸残基の置換が導入された場合、すなわち、もともとアミノ酸残基が相違していた場合も含まれる。本明細書においては、アミノ酸残基の置換は、人為的な置換であってもよく、自然な置換であってもよいが、人為的な置換が好ましい。
【0018】
ポリペプチド
本発明のポリペプチドは、少なくとも、N末端側から、βシート(A)、αへリックス(A)、αへリックス(B)、αへリックス(C)、βシート(B)、及びαへリックス(D)を備え、リパーゼ活性を有しており、
前記βシート(A)は、そのN末端側のアミノ酸残基がポリペプチドのN末端側から7~13位に存在し、アミノ酸残基数が2~6で構成されており、
前記αへリックス(A)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に15~25位に存在し、アミノ酸残基数が3~9で構成されており、
前記αへリックス(B)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に70~92位に存在し、アミノ酸残基数が4~15で構成されており、
前記αへリックス(C)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(B)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に3~11位に存在し、アミノ酸残基数が11~20で構成されており、
前記βシート(B)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に65~81位に存在し、アミノ酸残基数が2~8で構成されており、
前記αへリックス(D)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に6~15位に存在し、アミノ酸残基数が2~24で構成されている、ポリペプチドであって
前記βシート(A)とαへリックス(A)の間の領域が、表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基を含んでおり、及び/又は、
前記βシート(B)とαへリックス(D)の間の領域が、表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基を含んでいる、ポリペプチドである。
【0019】
【表3】
【0020】
【表4】
【0021】
基本構造
本発明は、少なくとも、N末端側から、βシート(A)、αへリックス(A)、αへリックス(B)、αへリックス(C)、βシート(B)、及びαへリックス(D)を順に備え、リパーゼ活性を有しており、
前記βシート(A)は、そのN末端側のアミノ酸残基がポリペプチドのN末端側から7~13位に存在し、アミノ酸残基数が2~6で構成されており、
前記αへリックス(A)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に15~25位に存在し、アミノ酸残基数が3~9で構成されており、
前記αへリックス(B)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に70~92位に存在し、アミノ酸残基数が4~15で構成されており、
前記αへリックス(C)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(B)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に3~11位に存在し、アミノ酸残基数が11~20で構成されており、
前記βシート(B)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に65~81位に存在し、アミノ酸残基数が2~8で構成されており、
前記αへリックス(D)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前αへリックス(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に6~15位に存在し、アミノ酸残基数2~24で構成されている、ポリペプチドである。
【0022】
N末端からβシート(A)間の領域、βシート(A)とαへリックス(A)間の領域、αへリックス(A)とαへリックス(B)間の領域、αへリックス(B)とβシート(B)間の領域、βシート(B)とαへリックス(D)間の領域、及びαへリックス(D)からC末端までの領域には、それぞれ1又は複数のアミノ酸残基を含む。これらの各領域には、1又は複数のループ、シート、又はヘリックスを含んでいてもよい。
【0023】
なお、本発明において、ポリペプチドのN末端からβシート(A)N末端側アミノ酸残基までの領域を領域(I)、βシート(A)C末端側アミノ酸残基からαへリックス(A)N末端側アミノ酸残基まで領域を領域(II)、αへリックス(A)C末端側アミノ酸残基からαへリックス(B)N末端側アミノ酸残基までの領域を領域(III)、αへリックス(B)C末端側アミノ酸残基からαへリックス(C)N末端側アミノ酸残基までの領域を領域(IV)、αへリックス(C)C末端側アミノ酸残基からβシート(B)N末端側アミノ酸残基までの領域を領域(V)、βシート(B)C末端側アミノ酸残基からαへリックス(D)N末端側アミノ酸残基までの領域を領域(VI)、αへリックス(D)C末端側アミノ酸残基からポリペプチドのC末端までの領域を領域(VII)とする。
【0024】
このようなポリペプチドは、分子量が30~33kDa程度のリパーゼで認められる構造である。
【0025】
具体的には、このような構造を有するポリペプチドは、バークホルデリア・セパシア(Burkholderia cepacia)、バークホルデリア・テリトリ(Burkholderia territorii)、バークホルデリア・セノセパシア(Burkholderia cenocepacia)、バークホルデリア・アンビファリア(Burkholderia ambifaria)、バークホルデリア・コンタミナンス(Burkholderia contaminans)、バークホルデリア・ラタ(Burkholderia lata)、バークホルデリア・セミナリス(Burkholderia seminalis)、バークホルデリア・アンセナ(Burkholderia anthina)等のバークホルデリア(Burkholderia)属;シュードモナス・グルマエ(Pseudomonas glumae)、シュードモナス・フルオレセンス(Pseudomonas fluorescence)、シュードモナス・エルギノーサ(Pseudomonas aeruginosa)等のシュードモナス属;クロモバクテリウム・ヴィスコスム(Chromobacterium viscosum)等のクロモバクテリウム属等が産生するリパーゼで認められている。
【0026】
このような構造を有するポリペプチドとしては、具体的には、後述するタイプIとタイプIIが挙げられる。タイプIに含まれるポリペプチドとしては、例えば、バークホルデリア・セパシア由来リパーゼ、シュードモナス・グルマエ由来リパーゼ、シュードモナス・フルオレセンス由来リパーゼが挙げられる。これらの立体構造を図1~3に示す。また、タイプIIに含まれるポリペプチドとしては、例えば、シュードモナス・エルギノーサ由来リパーゼが挙げられる。シュードモナス・エルギノーサ由来のリパーゼの立体構造を図4に示す。なかでも、タイプIのポリペプチドが好ましい。なお、ポリペプチドのタイプI、タイプIIについては、MOE(Molecular Operating Environment)(バージョンMOE2013)、PyMOL、RasMOL、WinCoot等のタンパク質の立体構造を解析するソフトウェアを用いて分析することにより、確認することができる。
【0027】
前記立体構造において、αへリックス、βシートは、前記ソフトウェアのMOEを用いて規定することができる。ループもまた前記ソフトウェアのMOEを用いて規定することができる。なお、本発明においては、前記ソフトウェアで規定されるループに限定されず、αへリックスとβシート以外の部分を全てループと定義する。
【0028】
以下に、タイプIとタイプIIのポリペプチドについてそれぞれ詳細に説明する。なお、タイプI、タイプII以外のポリペプチドであっても、本発明のポリペプチドの基本構造を有するものは、本発明に含まれる。
【0029】
<タイプI>
タイプIのポリペプチドとしては、例えば、配列番号1~3のアミノ酸配列を有するポリペプチド、及びこれらと類似の立体構造を有するポリペプチドが挙げられる。タイプIのポリペプチドの構成についてN末端からC末端まで順に説明する。
【0030】
N末端からβシート(A)N末端側のアミノ酸残基までの領域(I)
領域(I)のアミノ酸残基数としては、6~13、好ましくは8~11である。領域(I)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す1~10位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す1~9位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す1~10位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0031】
βシート(A)
βシート(A)は、そのN末端側のアミノ酸残基がポリペプチドのN末端側から7~13位に存在し、好ましくは8~11位に存在し、さらに好ましくは9~10位に存在する。βシート(A)を構成するアミノ酸残基数としては、2~6、好ましくは3~5、さらに好ましくは3~4が挙げられる。
βシート(A)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えばx1ILV(x1は、いずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくはI又はVである)が挙げられ、好ましくはIILVが挙げられる。βシート(A)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す11~14位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す10~13位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す11~14位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0032】
βシート(A)C末端側アミノ酸残基からαへリックス(A)N末端側アミノ酸残基まで の領域(II)
領域(II)のアミノ酸残基数としては、14~23、好ましくは16~22、さらに好ましくは17~21である。領域(II)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す15~32位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す14~31位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す15~32位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0033】
αへリックス(A)
αへリックス(A)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に15~25位に存在し、好ましくは17~23位に存在し、さらに好ましくは19~21に存在する。αへリックス(A)を構成するアミノ酸残基数としては、3~9、好ましくは4~8、さらに好ましくは5~7が挙げられる。
αへリックス(A)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、IQx2DLQx3(x2及びx3はそれぞれいずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくは、x2はE又はS、x3はQ又はSである。)が挙げられ、好ましくはIQEDLQQ、IQSDLQSが挙げられる。αへリックス(A)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す33~39位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す32~38位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す33~39位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0034】
αへリックス(A)C末端側アミノ酸残基からαへリックス(B)N末端側アミノ酸残基 までの領域(III)
領域(III)のアミノ酸残基数としては、69~92、好ましくは74~87、さらに好ましくは78~83である。領域(III)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す40~117位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す39~116位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す40~119位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0035】
αへリックス(B)
αへリックス(B)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に70~92位に存在し、好ましくは75~87位に存在し、さらに好ましくは79~83位に存在する。αへリックス(B)を構成するアミノ酸残基数としては、4~15、好ましくは5~14、さらに好ましくは7~12が挙げられる。
αへリックス(B)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、EFADFVQGVL、EFADFVQDVLKT、ADFVQGVL等が挙げられ、好ましくはEFADFVQGVLが挙げられる。αへリックス(B)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す118~127位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す117~128位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す120~128位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0036】
αへリックス(B)C末端側アミノ酸残基からαへリックス(C)N末端側アミノ酸残基 までの領域(IV)
領域(IV)のアミノ酸残基数としては、2~10、好ましくは4~9、さらに好ましくは5~8が挙げられる。領域(IV)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す128~133位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す129~135位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す129~133位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0037】
αへリックス(C)
αへリックス(C)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(B)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に3~11位に存在し、好ましくは5~10位に存在し、さらに好ましくは6~9位に存在する。αへリックス(C)を構成するアミノ酸残基数としては、11~20、好ましくは13~18、さらに好ましくは14~17が挙げられる。
αへリックス(C)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、LSSTVIAAFVNVx4Gx5LT(x4及びx5はそれぞれいずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくは、x4はF又はI、x5はI又はAである。)、TVIAAFVNVFGTLV等が挙げられ、好ましくはLSSTVIAAFVNVx4Gx5LT(x4及びx5は、それぞれいずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくは、x4はF又はI、x5はI又はAである。)が挙げられ、より好ましくはLSSTVIAAFVNVFGILT、LSSTVIAAFVNVIGALTが挙げられる。αへリックス(C)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す134~150位、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2では136~149位、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す134~150位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0038】
αへリックス(C)C末端側アミノ酸残基からβシート(B)N末端側アミノ酸残基まで の領域(V)
領域(V)のアミノ酸残基数としては、64~80、好ましくは68~76、さらに好ましくは70~75が挙げられる。領域(V)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す151~222位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す150~221位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す151~222位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0039】
βシート(B)
βシート(B)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に65~81位に存在し、好ましくは69~77位に存在し、さらに好ましくは71~75位に存在する。βシート(B)を構成するアミノ酸残基数としては、2~8、好ましくは3~7、さらに好ましくは4~6が挙げられる。
βシート(B)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、VTGAx6D(x6は、いずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくはT又はRである。)等が挙げられ、好ましくはVTGATDが挙げられる。βシート(B)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す223~228位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す222~227位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す223~228位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0040】
βシート(B)C末端側アミノ酸残基からαへリックス(D)N末端側アミノ酸残基まで の領域(VI)
領域(VI)のアミノ酸残基数としては、5~14、好ましくは7~12位、さらに好ましくは8~11が挙げられる。領域(VI)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す229~237位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す228~235位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す229~236位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0041】
αへリックス(D)
αへリックス(D)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に6~15位に存在し、好ましくは8~13位に存在し、さらに好ましくは9~12位に存在する。αへリックス(D)を構成するアミノ酸残基数としては、2~24、好ましくは3~23、さらに好ましくは4~22が挙げられる。
αへリックス(D)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、ANx78(x7及びx8はそれぞれいずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくは、x7はA又はV、x8はL又はTである。)、PANVT、STLALx910TGx11VMx12(x9、x10、x11、及びx12はそれぞれいずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくは、x9はF又はL、x10はG又はA、x11はT又はA、x12はV又はIである。)、STLALLGSGTVMVN等が挙げられ、好ましくはANx78(x7及びx8は、それぞれいずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくは、x7はA又はV、x8はL又はTである。)、STLALFGTGTVMV、STLALLATGAVMI、STLALLGSGTVMVN、が挙げられ、より好ましくはANAL、ANVT、STLALFGTGTVMV、STLALLATGAVMI、更に好ましくはANAL、STLALFGTGTVMVが挙げられる。αへリックス(D)領域には、前記で例示した2種以上の配列が、直接又は数個のアミノ酸残基を介して連結した配列であることが好ましく、ANAL、STLALFGTGTVMVを含む配列であることが好ましい。αへリックス(D)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す238~256位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す236~254位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す237~257位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0042】
αへリックス(D)C末端側アミノ酸残基からポリペプチドのC末端までの領域(VII
領域(VII)のアミノ酸配列の残基数としては、55~88、好ましくは58~84、さらに好ましくは61~80が挙げられる。領域(VII)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す257~320位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す255~318位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す258~320位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0043】
また、本発明のポリペプチドは、更に、領域(III)において、N末端側から、αへリックス(E)、βシート(C)、αへリックス(F)、又はβシート(D)を備えていてもよい。これらのαへリックス、βシートの間の領域には、1又は複数のループ、αへリックス、又はβシートを含んでもよい。
【0044】
αへリックス(E)
αへリックス(E)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に17~28位、好ましくは19~26位、さらに好ましくは21~24に存在し、アミノ酸残基数が13~19、好ましくは14~18、さらに好ましくは15~17で構成される。
αへリックス(E)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、RGEQLLAYVKx13VLAx14T(x13及びx14は、それぞれいずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくは、x13はT又はQ、x14はA又はQである。)等が挙げられ、好ましくはRGEQLLAYVKTVLAAT、RGEQLLAYVKQVLAAT、RGEQLLAYVKQVLAQT、より好ましくはRGEQLLAYVKTVLAATが挙げられる。αへリックス(E)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す61~76位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す60~75位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す61~76位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0045】
βシート(C)
βシート(C)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(E)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に2~8位、好ましくは3~7位、さらに好ましくは4~6に存在し、アミノ酸残基数が4~8、好ましくは5~7で構成される。
βシート(C)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、VNLx15GH(x15はいずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくはV又はIである。)等が挙げられ、好ましくはVNLVGHが挙げられる。βシート(C)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す81~86位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す80~85位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す81~86位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0046】
αへリックス(F)
αへリックス(F)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に1~5位、好ましくは2~4位に存在し、アミノ酸残基数が3~15、好ましくは5~14、さらに好ましくは10~13で構成される。
αへリックス(F)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、GGLTSRYVAAV、QGGLTSRYVAAV等が挙げられ、好ましくはGGLTSRYVAAVが挙げられる。αへリックス(F)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す89~99位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す87~98位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す88~99位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0047】
βシート(D)
βシート(D)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に14~22位、好ましくは16~20位、さらに好ましくは17~19位に存在する。また、βシート(D)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(F)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に3~13位、好ましくは4~12位、さらに好ましくは4~6位に存在する。βシート(D)は、アミノ酸残基数が3~11、好ましくは5~9、さらに好ましくは、6~8で構成される。
βシート(D)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、VASVTTI等が挙げられる。βシート(D)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す104~110位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す103~109位、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す104~110位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0048】
また、本発明のポリペプチドは、更に、領域(V)において、N末端側から、αへリックス(G)、αへリックス(H)、βシート(E)、又はβシート(F)を備えていてもよい。これらのαへリックス、βシートの間の領域には、1又は複数のループ、αへリックス、又はβシートを含んでもよい。
【0049】
αへリックス(G)
αへリックス(G)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に3~13位、好ましくは4~12位、さらに好ましくは5~11に存在し、アミノ酸残基数が4~13、好ましくは5~12、さらに好ましくは6~11で構成される。
αへリックス(G)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、ALAALKT、TDQDALAALR、ALAALQTL等が挙げられ、好ましくはALAALKTが挙げられる。αへリックス(G)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す160~166位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す155~164位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す160~167位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0050】
αへリックス(H)
αへリックス(H)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(G)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に1~10位、好ましくは2~8位、さらに好ましくは2~5位に存在し、アミノ酸残基数が2~13、好ましくは4~12、さらに好ましくは9~11で構成される。
αへリックス(H)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、TAx1617ATYNx18N(x16、x17、及びx18はそれぞれいずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくは、x16はQ又はR、x17はA又はT、x18はQ又はRである。)等が挙げられ、好ましくはTAQAATYNQN、TAQTATYNRN、又はTARAATYNQNが挙げられ、より好ましくはTAQAATYNQNが挙げられる。αへリックス(H)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す169~178位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す168~177位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す169~178位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0051】
βシート(E)
βシート(E)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(G)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に24~36位、好ましくは27~34位、さらに好ましくは29~32に存在し、アミノ酸残基数が2~6、好ましくは3~5で構成される。また、βシート(E)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(H)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に13~24位、好ましくは15~22位、さらに好ましくは17~20に存在する。βシート(E)は、アミノ酸残基数が2~6、好ましくは3~5で構成される。
βシート(E)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、TETV等が挙げられる。βシート(E)のアミノ酸配列としては、具体的には、例えば、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す196~199位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す195~198位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す196~199位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0052】
βシート(F)
βシート(F)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(E)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に1~5位、好ましくは2~4位に存在し、アミノ酸残基数が15~23、好ましくは17~21、さらに好ましくは18~20で構成される。
βシート(F)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、NTHLLYSWAG、SQHLLYSW、IQPTx1920V(x19、及びx20はそれぞれいずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくは、x19はI、S又はF、x20はS又はTである。)等が挙げられ、好ましくはNTHLLYSWAG、IQPTx1920V(x19、及びx20はそれぞれいずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくは、x19はI、S又はF、x20はS又はTである。)が挙げられ、より好ましくはNTHLLYSWAG、IQPTISVが挙げられる。βシート(F)領域には、前記で例示した2種以上の配列が、直接又は数個のアミノ酸残基を介して連結した配列であることが好ましく、NTHLLYSWAGとIQPTISVを含む配列であることが好ましい。βシート(F)のアミノ酸配列としては、具体的には、バークホルデリア・セパシア由来のものであれば、配列番号1に示す202~220位のアミノ酸残基、シュードモナス・グルマエ由来のものであれば、配列番号2に示す201~219位のアミノ酸残基、シュードモナス・フルオレセンス由来のものであれば、配列番号3に示す202~220位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0053】
本発明のポリペプチドは、前述のβシート(A)、αへリックス(A)、αへリックス(B)、αへリックス(C)、βシート(B)、及びαへリックス(D)を基本的に有するものであるが、好ましくは、更にαへリックス(E)、βシート(C)、βシート(D)、αへリックス(G)、及びβシート(E)を備え、より好ましくは、更にαへリックス(E)、βシート(C)、αへリックス(F)、βシート(D)、αへリックス(G)、αへリックス(H)、βシート(E)、及びβシート(F)を備える。
【0054】
<タイプII>
タイプIIのポリペプチドとしては、例えば、配列番号4のアミノ酸配列を有するポリペプチド、及びこれと類似の立体構造を有するポリペプチドが挙げられる。タイプIIのポリペプチドの構成についてN末端からC末端まで順に説明する。
【0055】
N末端からβシート(A)N末端側のアミノ酸残基までの領域(I)
領域(I)のアミノ酸残基数としては、6~13、好ましくは8~11である。領域(I)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す1~10位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0056】
βシート(A)
βシート(A)は、そのN末端側のアミノ酸残基がポリペプチドのN末端側7~13位に存在し、好ましくは8~11位に存在し、さらに好ましくは9~10位に存在する。βシート(A)を構成するアミノ酸残基数としては、2~6、好ましくは3~5、さらに好ましくは3~4が挙げられる。
βシート(A)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、VLA等が挙げられる。βシート(A)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す11~13位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0057】
βシート(A)C末端側アミノ酸残基からαへリックス(A)N末端側アミノ酸残基まで の領域(II)
領域(II)のアミノ酸残基数としては、14~23、好ましくは16~22、さらに好ましくは17~21である。領域(II)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す14~33位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0058】
αへリックス(A)
αへリックス(A)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に15~25位に存在し、好ましくは17~23位に存在し、さらに好ましくは19~21に存在する。αへリックス(A)を構成するアミノ酸残基数としては、3~9、好ましくは4~8、さらに好ましくは5~7が挙げられる。
αへリックス(A)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、ALRRD等が挙げられる。αへリックス(A)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4では34~38位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0059】
αへリックス(A)C末端側アミノ酸残基からαへリックス(B)N末端側アミノ酸残基 までの領域(III)
領域(III)のアミノ酸残基数としては、69~92、好ましくは74~87、さらに好ましくは78~83である。領域(III)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す39~120位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0060】
αへリックス(B)
αへリックス(B)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に70~92位に存在し、好ましくは75~87位に存在し、さらに好ましくは79~83位に存在する。αへリックス(B)を構成するアミノ酸残基数としては、4~15、好ましくは5~14、さらに好ましくは7~12が挙げられる。
αへリックス(B)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、IPPGSAG等が挙げられる。αへリックス(B)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す121~127位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0061】
αへリックス(B)C末端側アミノ酸残基からαへリックス(C)N末端側アミノ酸残基 までの領域(IV)
領域(IV)のアミノ酸残基数としては、2~10、好ましくは4~9、さらに好ましくは5~8が挙げられる。領域(IV)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す128~133位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0062】
αへリックス(C)
αへリックス(C)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(B)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に3~11位に存在し、好ましくは5~10位に存在し、さらに好ましくは6~9位に存在する。αへリックス(C)を構成するアミノ酸残基数としては、11~20、好ましくは13~18、さらに好ましくは14~17が挙げられる。
αへリックス(C)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、LVNSLGALISFLSSGST等が挙げられる。αへリックス(C)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す134~150位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0063】
αへリックス(C)C末端側アミノ酸残基からβシート(B)N末端側アミノ酸残基まで の領域(V)
領域(V)のアミノ酸残基数としては、64~80、好ましくは68~76、さらに好ましくは70~75が挙げられる。領域(V)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す151~222位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0064】
βシート(B)
βシート(B)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に65~81位に存在し、好ましくは69~77位に存在し、さらに好ましくは71~75位に存在する。βシート(B)を構成するアミノ酸残基数としては、2~8、好ましくは3~7、さらに好ましくは4~6が挙げられる。
βシート(B)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、KNGT等が挙げられる。βシート(B)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す223~226のアミノ酸残基が挙げられる。
【0065】
βシート(B)C末端側アミノ酸残基からαへリックス(D)N末端側アミノ酸残基まで の領域(VI)
領域(VI)のアミノ酸残基数としては、5~14、好ましくは7~12位、さらに好ましくは8~11が挙げられる。領域(VI)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す227~237位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0066】
αへリックス(D)
αへリックス(D)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(B)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に6~15位に存在し、好ましくは8~13位に存在し、さらに好ましくは9~12位に存在する。αへリックス(D)を構成するアミノ酸残基数としては、2~24、好ましくは3~23、さらに好ましくは4~22が挙げられる。
αへリックス(D)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、HLGM、IRDNYRMNHLDEVNQ等が挙げられる。αへリックス(D)領域には、前記で例示した2種以上の配列が、直接又は数個のアミノ酸残基を介して連結した配列であることが好ましく、HLGM、IRDNYRMNHLDEVNQを含む配列であることが好ましい。2種以上の配列が含まれる場合、その間にループが存在していてもよい。αへリックス(D)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す238~257位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0067】
αへリックス(D)のC末端側アミノ酸残基からポリペプチドのC末端までの領域(VI I)
領域(VII)のアミノ酸配列の残基数としては、21~51、好ましくは24~49、さらに好ましくは26~47が挙げられる。領域(VII)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す258~285位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0068】
また、本発明のポリペプチドは、更に、領域(III)において、N末端側から、αへリックス(E)、βシート(C)、及びβシート(D)を備えていることが好ましい。これらのαへリックス、βシートとの間の領域には、ループ、αへリックス、又はβシートを含んでもよい。
【0069】
αへリックス(E)
αへリックス(E)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に17~28位、好ましくは19~26位、さらに好ましくは21~24に存在し、アミノ酸残基数が13~19、好ましくは14~18、さらに好ましくは15~17で構成される。
αへリックス(E)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、LQQVEEIVALSGQPLV等が挙げられる。αへリックス(E)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す61~76位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0070】
βシート(C)
βシート(C)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(E)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に2~8位、好ましくは3~7位、さらに好ましくは4~6に存在し、アミノ酸残基数が4~8、好ましくは5~7で構成される。
βシート(C)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、HSHGGP等が挙げられる。βシート(C)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す81~86位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0071】
βシート(D)
βシート(D)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に14~22位、好ましくは16~20位、さらに好ましくは17~19位に存在し、アミノ酸残基数が3~11、好ましくは5~9、さらに好ましくは6~8で構成される。
βシート(D)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、SVGAPHK等が挙げられる。βシート(D)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す104~110位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0072】
また、本発明のポリペプチドは、更に、領域(VI)において、N末端側から、αへリックス(G)、及びβシート(E)を備えていることが好ましい。これらのαへリックス、βシートの間の領域には、ループ、αへリックス、又はβシートを含んでもよい。
【0073】
αへリックス(G)
αへリックス(G)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(C)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に3~13位、好ましくは4~12位、さらに好ましくは5~11に存在し、アミノ酸残基数が4~13、好ましくは5~12、さらに好ましくは6~11で構成される。
αへリックス(G)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、ESLNSEG等が挙げられる。αへリックス(G)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す160~166位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0074】
βシート(E)
βシート(E)は、そのN末端側のアミノ酸残基が前記αへリックス(G)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に24~36位、好ましくは27~34位、さらに好ましくは29~32位に存在し、アミノ酸残基数が2~6、好ましくは3~5で構成される。
βシート(E)のアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、YSWS等が挙げられる。βシート(E)のアミノ酸配列としては、具体的には、シュードモナス・エルギノーサ由来のものであれば、配列番号4に示す196~199位のアミノ酸残基が挙げられる。
【0075】
本発明のポリペプチドは、前述のβシート(A)、αへリックス(A)、αへリックス(B)、αへリックス(C)、βシート(B)、及びαへリックス(D)を基本的に有するものであるが、好ましくは、更にαへリックス(E)、βシート(C)、βシート(D)、αへリックス(G)、及びβシート(E)を備える。
【0076】
アミノ酸置換領域
本発明のポリペプチドでは、前記βシート(A)とαへリックス(A)の間の領域が、表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基を含み、及び/又は、前記βシート(B)とαへリックス(D)の間の領域が、表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基を含む。
本発明のポリペプチドにおいて、前記βシート(A)とαへリックス(A)の間の領域(II)に存在するループを含む領域のアミノ酸配列、好ましくはそのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に8~15位、好ましくは10~13位、さらに好ましくは11~12位に存在するアミノ酸配列は、表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基(3つのアミノ酸残基からなる配列)を含むように設定され、前記シート(B)とαへリックス(D)の間の領域(VI)に存在するループを含む領域のアミノ酸配列、好ましくはそのN末端側のアミノ酸残基が前記βシート(B)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に3~9位、好ましくは4~8位、さらに好ましくは5~7位に存在するアミノ酸配列は、表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基(3つのアミノ酸残基からなる配列)を含むように設定される。領域(II)と領域(VI)の少なくとも一方に、このような変異を導入することにより、ポリペプチドのリパーゼ活性の熱安定性が向上し得る。
【0077】
リパーゼ活性の熱安定性がより一層向上し得る点で、領域(II)に含まれる前記アミノ酸配列としては、好ましくは、表IのNo.1~125、より好ましくはNo.1~96、より一層好ましくはNo.1~68、更に好ましくはNo.1~50、特に好ましくはNo.1~40、特に一層好ましくはNo.1~33に示すいずれかのアミノ酸残基が挙げられ、領域(VI)に含まれる前記アミノ酸配列としては、好ましくは表IIのNo.1~150、より好ましくはNo.1~129、より一層好ましくはNo.1~88、更に好ましくはNo.1~68、特に好ましくはNo.1~55、特に一層好ましくはNo.1~40に示すいずれかのアミノ酸残基が挙げられる。
【0078】
前記βシート(A)とαへリックス(A)の間の領域(II)に存在するアミノ酸置換領域となるアミノ酸配列は、少なくとも1のアミノ酸残基がループ(A)領域に含まれ、好ましくは1~3、より好ましくは2又は3のアミノ酸残基がループ(A)領域に含まれる。
【0079】
ループ(A)領域は、前記βシート(A)とαへリックス(A)の間の領域(II)に存在する。ループ(A)は、そのN末端側のアミノ酸残基がβシート(A)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に1~12位、好ましくは1~11、より好ましくは8~11に存在する。
ループ(A)を構成するアミノ酸残基数は、1~13、好ましくは2~12である。ループ(A)のアミノ酸配列としては、特に限定されず、例えば、x2122V(x21は及びx22はそれぞれいずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくは、x21はA又はVであり、x22はG又はNである。)、GVD、HGLAGTDKFANV等が挙げられ、好ましくはAGV、HGLAGTDKFANV、VGV、GVD等が挙げられるが、ループ(A)のアミノ酸配列に、領域(II)の前記アミノ酸配列の少なくとも1のアミノ酸残基が含まれることが好ましい。
【0080】
前記βシート(B)とαへリックス(D)の間の領域(VI)に存在するアミノ酸置換領域となるアミノ酸配列は、少なくとも1のアミノ酸残基がループ(B)領域にあり、好ましくは1~3、より好ましくは2又は3のアミノ酸残基がループ(B)領域にある。
【0081】
ループ(B)領域は、前記βシート(B)とαへリックス(D)の間の領域(VI)に存在する。ループ(B)は、そのN末端側のアミノ酸残基がβシート(B)のC末端側のアミノ酸残基を0位とした場合に1~7位、好ましくは1~6位、更に好ましくは1~5位に存在する。ループ(B)を構成するアミノ酸残基数は、1~12、好ましくは2~11である。
ループ(B)のアミノ酸配列としては、特に限定されず、例えばTSTx232425VD(x23、x24、及びx25はそれぞれいずれのアミノ酸残基であってもよく、好ましくは。x23はI又はGであり、x24はP又はTであり、x25はV又はLである。)、TSTGTLDV、ANDGLVGTCSS等が挙げられ、好ましくは、TSTIPLVD、TSTIPLVD、TSTGTLDV、ANDGLVGTCSSが挙げられるが、ループ(B)のアミノ酸配列に、領域(VI)の前記アミノ酸配列の少なくとも1のアミノ酸残基が含まれることが好ましい。
【0082】
本発明のポリペプチドの総アミノ酸残基数としては、270~340、好ましくは280~330、より好ましくは285~325、より一層好ましくは300~325、特に好ましくは310~325である。
【0083】
本発明のポリペプチドの好適な一態様
本発明のポリペプチドの好適な一態様として、具体的には、下記(1)~(4)に示すポリペプチドが挙げられる。
(1)配列番号1に示すアミノ酸配列において、25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(2)配列番号2に示すアミノ酸配列において、24~26位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は232~234位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(3)配列番号3に示すアミノ酸配列において、25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(4)配列番号4に示すアミノ酸配列において、25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列からなるポリペプチド。
【0084】
配列番号1に示すアミノ酸配列は、バークホルデリア・セパシア由来の野生型リパーゼのアミノ酸配列である。配列番号2に示すアミノ酸配列は、シュードモナス・グルマエ由来の野生型リパーゼのアミノ酸配列である。配列番号3に示すアミノ酸配列は、シュードモナス・フルオレセンス由来の野生型リパーゼのアミノ酸配列である。配列番号4に示すアミノ酸配列は、シュードモナス・エルギノーサの野生型リパーゼのアミノ酸配列である。なお、本発明においては、前記(1)~(4)のポリペプチドには、人為的に置換して得られるポリペプチドのみならず、そのようなアミノ酸配列を元々有するポリペプチドも含まれる。
【0085】
前記(1)~(4)のポリペプチドにおいて、所定部位に置換される表I及びIIに示すアミノ酸残基の内、好ましいものについては、前述する通りである。
【0086】
また、本発明のポリペプチドの他の好適な態様として、下記(5)~(12)に示すポリペプチドが挙げられる。
(5)配列番号1に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、前記置換が導入されたアミノ酸残基以外の1個又は数個のアミノ酸残基が置換、付加、挿入又は欠失されてなり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(6)配列番号2に示すアミノ酸配列における24~26位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は232~234位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、前記置換が導入されたアミノ酸残基以外の1個又は数個のアミノ酸残基が置換、付加、挿入又は欠失されてなり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号2に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(7)配列番号3に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、前記置換が導入されたアミノ酸残基以外の1個又は数個のアミノ酸残基が置換、付加、挿入又は欠失されてなり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号3に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(8)配列番号4に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、前記置換が導入されたアミノ酸残基以外の1個又は数個のアミノ酸残基が置換、付加、挿入又は欠失されてなり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号4に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(9)配列番号1に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、配列番号1に示すアミノ酸配列に対する前記置換が導入されたアミノ酸残基を除いた配列同一性が80%以上であり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(10)配列番号2に示すアミノ酸配列における24~26位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は232~234位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、配列番号2に示すアミノ酸配列に対する前記置換が導入されたアミノ酸残基を除いた配列同一性が80%以上であり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号2に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(11)配列番号3に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、配列番号3に示すアミノ酸配列に対する前記置換が導入されたアミノ酸残基を除いた配列同一性が80%以上であり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号3に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド、
(12)配列番号4に示すアミノ酸配列における25~27位のアミノ酸残基が表IのNo.1~125に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されている、及び/又は233~235位のアミノ酸残基が表IIのNo.1~150に示すいずれかのアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列において、配列番号4に示すアミノ酸配列に対する前記置換が導入されたアミノ酸残基を除いた配列同一性が80%以上であり、且つ、リパーゼ活性を有し、配列番号4に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド。
【0087】
なお、本発明において、前記(5)~(12)のポリペプチドには、人為的に置換して得られるポリペプチドのみならず、そのようなアミノ酸配列を元々有するポリペプチドも含まれる。
【0088】
以下、前記(5)~(12)のポリペプチドにおいて、前記表I及びIIに示すアミノ酸残基による置換がされているアミノ酸残基以外を「任意相違部位」と表記することもある。本明細書において、用語「任意相違部位」とは、ポリペプチドの特性に大きく影響しない限り、相違が許容される部位である。また、本明細書において、前記(1)~(4)のポリペプチドと比較して、任意相違部位においてアミノ酸配列に相違がみられるものの、前記(1)~(4)のポリペプチドと同程度又はそれ以上のリパーゼ活性を有し、かつ、前記(1)~(4)のポリペプチドと同程度又はそれ以上の熱安定性を有しているものを、前記(1)~(4)のポリペプチドの相違体という。また、前記ポリペプチドの相違体は、前記(1)~(4)のポリペプチドと比較して、任意相違部位においてアミノ酸配列に相違がみられるものの、当該ポリペプチドの特性が実質的に同一であることが好ましい。なお、「実質的に同一」とは、前記(1)~(4)のポリペプチドと同程度のリパーゼ活性及び熱安定性を有しているものをいう。
【0089】
前記(5)及び(9)のポリペプチドは、前記(1)のポリペプチドの相違体である。前記(6)及び(10)のポリペプチドは、前記(2)のポリペプチドの相違体である。前記(7)及び(11)のポリペプチドは、前記(3)のポリペプチドの相違体である。前記(8)及び(12)のポリペプチドは、前記(4)のポリペプチドの相違体である。
【0090】
前記(5)~(8)のポリペプチドにおけるアミノ酸の相違は、置換、付加、挿入、および欠失の中から1種類の相違(例えば置換)のみを含むものであってもよく、2種以上の相違(例えば、置換と挿入)を含んでいても良い。前記(5)~(8)のポリペプチドにおいて、任意相違部位におけるアミノ酸の相違は、1個若しくは数個であればよく、例えば1~50個、好ましくは1~20個、1~10個、1~8個、1~7個、1~6個、1~5個、又は1~4個、更に好ましくは1~3個、特に好ましくは1又は2個或いは1個が挙げられる。
【0091】
また、前記(9)~(12)のポリペプチドにおいて、配列番号1~4に示す各アミノ酸配列に対する前記アミノ酸置換がされた部位を除いた配列同一性は、80%以上であればよいが、好ましくは85%以上又は90%以上、更に好ましくは95%以上、96%以上、97%以上、又は98%以上、特に好ましくは99%以上が挙げられる。
【0092】
ここで、前記(9)~(12)のポリペプチドにおいて、配列番号1~4に示す各アミノ酸配列に対する前記アミノ酸置換がされた部位を除いた配列同一性とは、配列番号1~4に示す各アミノ酸配列から前記任意相違部位のみを抜き出して、当該任意相違部位のみを比較して算出される配列同一性である。また、「配列同一性」とは、BLAST PACKAGE[sgi32 bit edition,Version 2.0.12;available from National Center for Biotechnology Information(NCBI)]のbl2seq program(Tatiana A.Tatsusova,Thomas L.Madden,FEMS Microbiol.Lett.,Vol.174,p247-250,1999)により得られるアミノ酸配列の同一性の値を示す。パラメーターは、Gap insertion Cost value:11、Gap extension Cost value:1に設定すればよい。
【0093】
また、前記(5)~(12)のポリペプチドの任意相違部位に導入されるアミノ酸置換の他の態様として、保存的置換が挙げられる。即ち、前記任意相違部位における置換としては、例えば、置換前のアミノ酸が非極性アミノ酸であれば他の非極性アミノ酸への置換、置換前のアミノ酸が非荷電性アミノ酸であれば他の非荷電性アミノ酸への置換、置換前のアミノ酸が酸性アミノ酸であれば他の酸性アミノ酸への置換、及び置換前のアミノ酸が塩基性アミノ酸であれば他の塩基性アミノ酸への置換が挙げられる。
【0094】
前記(5)のポリペプチドにおいて、「リパーゼ活性を有し、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチド」とは、リパーゼ活性があり、且つ下記条件で測定した残存活性が、同条件で測定した配列番号1に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドの残存活性よりも高いことを意味する。具体的には、下記条件で測定したポリペプチドの残存活性が、同条件で測定した配列番号1に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドの残存活性に比べて1.5倍以上、好ましくは2倍以上、更に好ましくは3倍以上高いことを意味する。なお、前記(6)~(12)のポリペプチドも、同様である。なお、「残存活性」とは、熱処理後に残存するリパーゼ活性であり、ポリペプチドの熱処理前のリパーゼ活性値に対する熱処理後のリパーゼ活性値を百分率で示したものである。
(測定条件)
熱処理:60℃、30分
活性値の測定:Lipase Kit S(DS ファーマバイオメディカル)を使用して、37℃、20分反応させた後、PowerScanHT(DS ファーマバイオメディカル)にて測定した吸光値(412nm)から算出する。
残存活性(残存率)(%):[活性値(熱処理サンプル)/活性値(未処理サンプル)×100]
【0095】
前記ポリペプチドをコードしているDNA
本発明のポリペプチドをコードしているDNA(以下、「本発明のDNA」と表記することもある)は、例えば、野生型リパーゼのアミノ酸配列(配列番号1~4)をコードしているDNAに前記アミノ酸変異を導入することにより得ることができる。また、本発明のDNAは、遺伝子の全合成法によって人工合成することもできる。
【0096】
配列番号1に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードしているDNAは、例えば、配列番号9に示される塩基配列として知られており、バークホルデリア・セパシア(Burkholderia cepacia)のM-12-33株のゲノムDNAからPCRを用いた定法により単離することができる。
【0097】
配列番号2に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードしているDNAは、例えば、配列番号10に示される塩基配列として知られており、シュードモナス・グルマエ(Pseudomonas glumae)のPG1株のゲノムDNAからPCRを用いた定法により単離することができる。
【0098】
配列番号3に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードしているDNAは、例えば、配列番号11に示される塩基配列として知られており、シュードモナス・フルオレセンス(Pseudomonas fluorescence)のAK102株のゲノムDNAからPCRを用いた定法により単離することができる。
【0099】
配列番号4に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードしているDNAは、例えば、配列番号12に示される塩基配列として知られており、シュードモナス・エルギノーサ(Pseudomonas aeruginosa)のTE3285株のゲノムDNAからPCRを用いた定法により単離することができる。
【0100】
塩基配列の特定の部位に特定の変異を導入する方法は公知であり、例えばDNAの部位特異的変異導入法等が利用できる。DNA中の塩基を変換する具体的な方法としては、例えば、市販のキット(QuickChange Lightning Site-Directed Mutagenesis kit:Stratagene製、KOD-Plus-Mutagenesis kit:東洋紡製など)の利用等が挙げられる。
【0101】
塩基配列に変異を導入したDNAは、DNAシーケンサーを用いて塩基配列を確認することができる。一旦、塩基配列が確定されると、その後は化学合成、クローニングされたプローブを鋳型としたPCR、又は当該塩基配列を有するDNA断片をプローブとするハイブリダイゼーションによって、前記ポリペプチドをコードするDNAを得ることができる。
【0102】
また、部位特異的突然変異誘発法等によって前記ペプチドをコードするDNAの変異型であって変異前と同等の機能を有するものを合成することができる。なお、前記ペプチドをコードするDNAに変異を導入するには、Kunkel法、Gapped duplex法、メガプライマーPCR法等の公知の手法によって行うことができる。
【0103】
本発明のDNAは、コドン利用頻度を宿主に最適化したものが好ましく、コドン利用頻度を大腸菌に最適化させたDNAがより好ましい。
【0104】
コドン利用頻度を表す指標として、各コドンの宿主最適コドン利用頻度の総計を採択すればよい。最適コドンとは、同じアミノ酸に対応するコドンのうち利用頻度が最も高いコドンと定義される。コドン利用頻度は、宿主に最適化したものであれば特に限定されないが、例えば、大腸菌の最適コドンの一例として以下のものが挙げられる。
F:フェニルアラニン(ttt)、L:ロイシン(ctg)、I:イソロイシン(att)、M:メチオニン(atg)、V:バリン(gtg)、Y:チロシン(tat)、終止コドン(taa)、H:ヒスチジン(cat)、Q:グルタミン(cag)、N:アスパラギン(aat)、K:リジン(aaa)、D:アスパラギン酸(gat)、E:グルタミン酸(gaa)、S:セリン(agc)、P:プロリン(ccg)、T:スレオニン(acc)、A:アラニン(gcg)、C:システイン(tgc)、W:トリプトファン(tgg)、R:アルギニン(cgc)、G:グリシン(ggc)。
【0105】
本発明のDNAの具体的態様として、配列番号9~13に示す塩基配列を含むDNAが挙げられる。配列番号9又は13に示される塩基配列からなるDNAは、前記(1)のポリペプチドであって、25~27位に表Iに示されるアミノ酸残基、233~235位に表IIに示されるアミノ酸残基が導入されたポリペプチドをコードしている。配列番号10に示される塩基配列からなるDNAは、前記(2)のポリペプチドであって、24~26位に表Iに示されるアミノ酸残基、232~234位に表IIに示されるアミノ酸残基が導入されたポリペプチドをコードしている。配列番号11に示される塩基配列からなるDNAは、前記(3)のポリペプチドであって、25~27位に表Iに示されるアミノ酸残基、233~235位に表IIに示されるアミノ酸残基が導入されたポリペプチドをコードしている。配列番号12に示される塩基配列からなるDNAは、前記(4)のポリペプチドであって、25~27位に表Iに示されるアミノ酸残基、233~235位に表IIに示されるアミノ酸残基が導入されたポリペプチドをコードしている。
【0106】
また、本発明のDNAには、(i)リパーゼ活性を有し、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチドをコードし、配列番号9又は13に示す塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列を含むDNAと、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、(ii)リパーゼ活性を有し、配列番号2に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチドをコードし、配列番号10に示す塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列を含むDNAと、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、(iii)リパーゼ活性を有し、配列番号3に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチドをコードし、配列番号11に示す塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列を含むDNAと、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、(iv)リパーゼ活性を有し、配列番号4に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチドをコードし、配列番号12に示す塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列を含むDNAと、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、が包含される。
【0107】
ここで、「ストリンジェントな条件下」とは、0.5%SDS、5×デンハルツ〔Denhartz’s、0.1%ウシ血清アルブミン(BSA)、0.1%ポリビニルピロリドン、0.1%フィコール400〕および100μg/mlサケ精子DNAを含む6×SSC(1×SSCは、0.15M NaCl、0.015M クエン酸ナトリウム、pH7.0)中で、50℃~65℃で4時間~一晩保温する条件をいう。
【0108】
ストリンジェントな条件下でのハイブリダイゼーションは、具体的には、以下の手法によって行われる。即ち、DNAライブラリー又はcDNAライブラリーを固定化したナイロン膜を作成し、6×SSC、0.5% SDS、5×デンハルツ、100μg/mlサケ精子DNAを含むプレハイブリダイゼーション溶液中、65℃でナイロン膜をブロッキングする。その後、32Pでラベルした各プローブを加えて、65℃で一晩保温する。このナイロン膜を6×SSC中、室温で10分間、0.1%SDSを含む2×SSC中、室温で10分間、0.1%SDSを含む0.2×SSC中、45℃で30分間洗浄した後、オートラジオグラフィーをとり、プローブと特異的にハイブリダイズしているDNAを検出することができる。
【0109】
更に、本発明のDNAには、(v)リパーゼ活性を有し、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチドをコードし、且つ配列番号9に示す塩基配列からなるDNAに80%以上の相同性を有するDNA、(vi)リパーゼ活性を有し、配列番号2に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチドをコードし、且つ配列番号10に示す塩基配列からなるDNAに80%以上の相同性を有するDNA、(vii)リパーゼ活性を有し、配列番号3に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチドをコードし、且つ配列番号11に示す塩基配列からなるDNAに80%以上の相同性を有するDNA、並びに(viii)リパーゼ活性を有し、配列番号4に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドに比して熱安定性が向上しているポリペプチドをコードし、且つ配列番号12に示す塩基配列からなるDNAに80%以上の相同性を有するDNAも包含される。当該相同性として、好ましくは85%以上又は90%以上、更に好ましくは95%以上、96%以上、又は97%以上、特に好ましくは98%以上又は99%以上が挙げられる。
【0110】
ここで、DNAの「相同性」は、基準配列を照会配列として比較するアルゴリズムをもった公開又は市販されているソフトウェアを用いて計算される。具体的には、BLAST、FASTA、又はGENETYX(ソフトウエア開発株式会社製)等を用いることができ、これらはデフォルトパラメーターに設定して使用すればよい。
【0111】
組換えベクター
本発明のペプチドをコードするDNAを含む組換えベクター(以下、「本発明の組換えベクター」と表記することもある)は、発現ベクターに本発明のDNAを挿入することにより得ることができる。
【0112】
本発明の組換えベクターには、本発明のDNAに作動可能に連結されたプロモーター等の制御因子が含まれる。制御因子としては、代表的にはプロモーターが挙げられるが、更に必要に応じてエンハンサー、CCAATボックス、TATAボックス、SPI部位等の転写要素が含まれていてもよい。また、作動可能に連結とは、本発明のDNAを調節するプロモーター、エンハンサー等の種々の制御因子と本発明のDNAが、宿主細胞中で作動し得る状態で連結されることをいう。
【0113】
発現ベクターとしては、宿主内で自律的に増殖し得るファージ、プラスミド、又はウイルスから遺伝子組換え用として構築されたものが好適である。このような発現ベクターは公知であり、例えば、商業的に入手可能な発現ベクターとしては、pQE系ベクター(株式会社キアゲン)、pDR540、pRIT2T(GEヘルスケアバイオサイエンス株式会社)、pET系ベクター(メルク株式会社)等が挙げられる。発現ベクターは、宿主細胞との適切な組み合わせを選んで使用すればよく、例えば、大腸菌を宿主細胞とする場合には、pET系ベクターとDH5α大腸菌株の組み合わせ、pET系ベクターとBL21(DE3)大腸菌株の組み合わせ、又はpDR540ベクターとJM109大腸菌株の組み合わせ等が好ましく挙げられる。
【0114】
形質転換体
本発明の組換えベクターを用いて宿主を形質転換することによって形質転換体(以下、「本発明の形質転換体」と表記することもある)が得られる。
【0115】
形質転換体の製造に使用される宿主としては、組換えベクターが安定であり、且つ自律増殖可能で外来性遺伝子の形質を発現できるのであれば特に制限されないが、例えば、大腸菌(Escherichia coli)等のエッシェリヒア属、バチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)等のバチルス属、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)等のシュードモナス属等に属する細菌;酵母等が好適な例として挙げられるが、その他、動物細胞、昆虫細胞、植物等であってもよい。これらの中でも大腸菌が特に好ましい。
【0116】
本発明の形質転換体は、宿主に本発明の組換えベクターを導入することによって得ることができ、宿主に組換えベクターを導入する条件は、宿主の種類等に応じて適宜設定すればよい。宿主が細菌の場合であれば、例えば、カルシウムイオン処理によるコンピテントセルを用いる方法及びエレクトロポレーション法等が挙げられる。宿主が酵母の場合であれば、例えば、電気穿孔法(エレクトロポレーション法)、スフェロプラスト法及び酢酸リチウム法等が挙げられる。宿主が動物細胞の場合であれば、例えば、エレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法及びリポフェクション法等が挙げられる。宿主が昆虫細胞の場合であれば、例えば、リン酸カルシウム法、リポフェクション法及びエレクトロポレーション法等が挙げられる。宿主が植物胞の場合であれば、例えば、エレクトロポレーション法、アグロバクテリウム法、パーティクルガン法、及びPEG法等が挙げられる。
【0117】
本発明の組換えベクターが宿主に組み込まれたか否かの確認は、PCR法、サザンハイブリダイゼーション法、及びノーザンハイブリダイゼーション法等により行うことができる。
【0118】
PCR法よって本発明の組換えベクターが宿主に組み込まれたか否かを確認する場合、例えば、形質転換体から組換えベクターを分離・精製すればよい。
【0119】
組換えベクターの分離・精製は、例えば、宿主が細菌の場合、細菌を溶菌して得られる溶菌物に基づいて行われる。溶菌の方法としては、例えばリゾチームなどの溶菌酵素により処理が施され、必要に応じてプロテアーゼ、及び他の酵素並びにラウリル硫酸ナトリウム(SDS)等の界面活性剤が併用される。
【0120】
更に、凍結融解およびフレンチプレス処理のような物理的破砕方法を組み合わせてもよい。溶菌物からのDNAの分離・精製は、例えば、フェノール処理およびプロテアーゼ処理による除蛋白処理、リボヌクレアーゼ処理、アルコール沈殿処理並びに市販のキットを適宜組み合わせることにより行うことができる。
【0121】
DNAの切断は、常法に従い、例えば制限酵素処理を用いて行うことができる。制限酵素としては、例えば特定のヌクレオチド配列に作用するII型制限酵素を用いる。DNAと発現ベクターとの結合は、例えばDNAリガーゼを用いて行う。
【0122】
その後、分離・精製したDNAを鋳型として、本発明のDNAに特異的なプライマーを設計してPCRを行う。PCRにより得られた増幅産物についてアガロースゲル電気泳動、ポリアクリルアミドゲル電気泳動、キャピラリー電気泳動等を行い、臭化エチジウムおよびSYBR Green液等により染色し、そして増幅産物をバンドとして検出することにより、形質転換されたことを確認することができる。
【0123】
また、予め蛍光色素等により標識したプライマーを用いてPCRを行い、増幅産物を検出することもできる。さらに、マイクロプレート等の固相に増幅産物を結合させ、蛍光および酵素反応等により増幅産物を確認する方法も採用してもよい。
【0124】
ポリペプチドの製造
本発明のポリペプチドは、本発明の形質転換体を培養することによって製造することができる。
【0125】
形質転換体の培養条件は、宿主の栄養生理的性質を考慮して適宜設定すればよいが、好ましくは液体培養が挙げられる。また、工業的製造を行う場合であれば、通気攪拌培養が好ましい。
【0126】
培地の栄養源としては、形質転換体の生育に必要とされるものが使用され得る。炭素源としては、資化可能な炭素化合物であればよく、例えば、グルコース、シュークロース、ラクトース、マルトース、糖蜜、ピルビン酸等が挙げられる。
【0127】
窒素源としては、資化可能な窒素化合物であればよく、例えば、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、カゼイン加水分解物、大豆粕アルカリ抽出物が挙げられる。
【0128】
炭素源及び窒素源の他に、例えば、リン酸塩、炭酸塩、硫酸塩、マグネシウム、カルシウム、カリウム、鉄、マンガンおよび亜鉛などの塩類、特定のアミノ酸並びに特定のビタミンなどを必要に応じて使用してもよい。
【0129】
培養温度は、本発明の形質転換体が生育可能であり、且つ本発明の形質転換体が本発明のポリペプチドを産生する範囲で適宜設定し得るが、好ましくは15~37℃程度である。培養は、本発明のポリペプチドが最高収量に達する時期を見計らって適当時期に完了すればよく、通常は培養時間が12~48時間程度である。
【0130】
本発明の形質転換体を培養し、培養液を遠心分離などの方法により培養上清または菌体を回収し、菌体は超音波およびフレンチプレスといった機械的方法又はリゾチーム等の溶菌酵素により処理を施し、必要に応じてプロテアーゼ等の酵素やラウリル硫酸ナトリウム(SDS)等の界面活性剤を使用することにより可溶化し、本発明のポリペプチドを含む水溶性画分を得ることができる。
【0131】
また、適当な発現ベクターと宿主を選択することにより、発現した本発明のポリペプチドを培養液中に分泌させることもできる。
【0132】
上記のようにして得られた本発明のポリペプチドを含む水溶性画分は、そのまま精製処理に供してもよいが、該水溶性画分中の本発明のポリペプチドを濃縮した後に精製処理に供してもよい。
【0133】
濃縮は、例えば、減圧濃縮、膜濃縮、塩析処理、親水性有機溶媒(例えば、メタノール、エタノールおよびアセトン)による分別沈殿法等により行うことができる。
【0134】
本発明のポリペプチドの精製処理は、例えば、ゲルろ過、吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー等の方法を適宜組み合わせることによって行うことができる。
【0135】
前記精製処理は既に公知であり、適当な文献、雑誌および教科書等を参照することで進めることができる。このようにして精製された本発明のポリペプチドは、必要に応じて、凍結乾燥、真空乾燥、スプレードライ等により粉末化して市場に流通させることができる。
【0136】
組成物
本発明のポリペプチドは、例えば組成物の形態で提供されてもよい。前記組成物は、本発明のポリペプチドを有効成分として含む。前記組成物の精製の程度は特に限定されないが、前記組成物は、本発明の効果に影響を与えない程度に、他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、培地由来の成分や夾雑タンパク質等が挙げられる。
【0137】
前記組成物はまた、他の酵素を含んでいてもよい。他の酵素としては、例えば、アミラーゼ(α-アミラーゼ、β-アミラーゼ、グルコアミラーゼ)、グルコシダーゼ(α-グルコシダーゼ、β-グルコシダーゼ)、ガラクトシダーゼ(α-ガラクトシダーゼ、β-ガラクトシダーゼ)、プロテアーゼ(酸性プロテアーゼ、中性プロテアーゼ、アルカリプロテアーゼ)、ペプチダーゼ(ロイシンペプチダーゼ、アミノペプチダーゼ)、リパーゼ、エステラーゼ、セルラーゼ、ホスファターゼ(酸性ホスファターゼ、アルカリホスファターゼ)、ヌクレアーゼ、デアミナーゼ、オキシダーゼ、デヒドロゲナーゼ、グルタミナーゼ、ペクチナーゼ、カタラーゼ、デキストラナーゼ、トランスグルタミナーゼ、蛋白質脱アミド酵素、プルラナーゼ等が挙げられる。
【0138】
前記組成物における本発明のポリペプチドの含有量としては、特に限定されないが、好ましくは前記組成物の全タンパク質中10質量%以上、より好ましくは30質量%以上が挙げられる。前記組成物の形態は、特に限定されないが、例えば、液体、粉末、顆粒等が挙げられる。前記組成物は、一般的に公知の方法で調製することができる。
【0139】
酵素剤
本発明のポリペプチド、又は本発明のポリペプチドを含む組成物は、例えば酵素剤の形態で提供されてもよい。酵素剤は、本発明のポリペプチド、又は前記組成物の他、賦形剤、緩衝剤、懸濁剤、安定剤、保存剤、防腐剤、生理食塩水などを含有していてもよい。賦形剤としてはデンプン、デキストリン、マルトース、トレハロース、乳糖、D-グルコース、ソルビトール、D-マンニトール、白糖、グリセロール等を用いることができる。緩衝剤としてはリン酸塩、クエン酸塩、酢酸塩等を用いることができる。安定剤としてはプロピレングリコール、アスコルビン酸等を用いることができる。保存剤としてはフェノール、塩化ベンザルコニウム、ベンジルアルコール、クロロブタノール、メチルパラベン等を用いることができる。防腐剤としてはエタノール、塩化ベンザルコニウム、パラオキシ安息香酸、クロロブタノール等と用いることができる。前記酵素剤における前記ポリペプチドの含有量としては、前記ポリペプチドの効果が発揮される範囲で適宜設定される。
【0140】
用途
本発明のポリペプチドは、リパーゼ活性を有し熱安定性に優れる。そのため、本発明のポリペプチドは、リパーゼによる酵素処理が必要とされる用途、例えば、油脂(トリグリセリド)の処理(分解、エステル交換)が要求される用途に利用することができる。リパーゼによる酵素処理が必要とされる用途が要求される用途としては、例えば、油脂の精製、食品又は食品素材の製造、消化酵素剤等の医薬品、化粧品添加剤、食品工場等の排水処理、医薬中間体製造、ファインケミカル素材製造、機能代替油脂製造、等の用途が挙げられ、好ましくは排水処理用途が挙げられる。本発明のポリペプチド、又は本発明のポリペプチドを含む前述の酵素剤は、油脂に作用させることにより、油脂処理することができる。そのような油脂処理方法も本発明の一つである。
【0141】
また、本発明のポリペプチド又は本発明のポリペプチドを含む前述の酵素剤を、油脂を含む排水に作用させることにより、排水を処理することができる。排水としては、特に限定されず、家庭用排水、工業用排水、農業用排水等が挙げられるが、なかでも油脂を多く含む排水の処理に適用することが好ましい。そのような排水処理方法も本発明の一つである。
【0142】
また、本発明のポリペプチド又は本発明のポリペプチドを含む前述の酵素剤を医薬中間体原料に作用させることにより、医薬中間体を製造することができる。医薬中間体原料としては、例えばコレステロール脂肪酸エステル、モノアシルグリセロール、グリシッド酸エステル類、ベンゾチアゼピン類化合物等が挙げられる。そのような医薬中間体の製造方法も本発明の一つである。
【0143】
更に、本発明のポリペプチド又は本発明のポリペプチドを含む前述の酵素剤をファインケミカル素材原料に作用させることにより、ファインケミカル素材を製造することができる。ファインケミカル素材としては、例えば香料(乳フレーバー、大環状ラクトン、フェネチルアルコール配糖体等)、化粧品原料、乳化剤等が挙げられる。そのようなファインケミカル素材の製造方法も本発明の一つである。
【実施例
【0144】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【0145】
<実験例1>
E.coli 発現用プラスミドの構築
E.coli発現系を構築するにあたり、B.cepacia M12-33 の各遺伝子(Lip A(配列番号9)、Lip X(配列番号14))をE.coli 発現用にコドン最適化した遺伝子を全合成した。全合成した構造遺伝子(Lip A;配列番号13)を鋳型としたPCR増幅(PrimeSTAR GXL DNA Polymerase (TaKaRa))、プライマー(フォワードプライマー:5’-TTTTCCATGGCTCGTTCTATGCGTTCTCG-3’、リバースプライマー:5’-AAAAAAGCTTAAACACCCGCCAGTTTCAGACGG-3’))にてリンカー配列(Nco I, Hind III)を付加した後、精製(NucleoSpin Gel and PCR Clean-up (MACHEREY-NAGEL))して遺伝子断片(BCL-LipA)を取得した。
【0146】
遺伝子断片(BCL-LipA)、及びpETDuet-1(Novagen)は、制限酵素(Nco I(TaKaRa),Hind III(TaKaRa))で処理した後、ライゲーション(DNA Ligation Kit <Mighty Mix>(TaKaRa))して、E.coli DH5α (TaKaRa)に形質転換することで、E.coli BCL-LipAを取得した。E.coli BCL-LipAからのプラスミド抽出は、LB Broth Base(invitrogen)+ Amp
: 100μg/mL:5mLに植菌して振とう培養(37℃、16h、140rpm)した後、NucleoSpin Plasmid EasyPure(MACHEREY-NAGEL)を用いて抽出して、プラスミド(pETBCL-LipA)を取得した。
【0147】
シャペロン遺伝子(Lip X)についても、同様の操作を行った。すなわち、全合成したシャペロン遺伝子(Lip X;配列番号15)を鋳型としてPCR増幅(プライマー(フォワードプライマー:5’-TTTTCATATGACCGCACGTGAAGGTCGCGC-3’、リバースプライマー:5’-AAAACTCGAGTTACTGTGCAGAACCCGCACCG-3’)にてリンカー配列(Nde I,Xho I)を付加した後、精製(NucleoSpin Gel and PCR Clean-up (MACHEREY-NAGEL))して遺伝子断片(BCL-LipX)を取得した。
【0148】
遺伝子断片(BCL-LipX)、及びpETBCL-LipAを制限酵素(NdeI(TaKaRa),Xho I(TaKaRa))で処理した後、ライゲーションしてE.coli DH5αに形質転換することで、E.coli BCL-LipAXを取得した。E.coli BCL-LipAXからのプラスミド抽出は、LB Broth Base + Amp : 100μg/mL:5mLに植菌して振とう培養(37℃、16h、140rpm)した後、NucleoSpin Plasmid EasyPure(MACHEREY-NAGEL)を用いて抽出して、E.coli発現プラスミド(pETBCL-LipAX)を取得した。
【0149】
E.coli 発現系の構築
取得したE.coli発現プラスミド(pETBCL-LipAX)をE.coli BL21(DE3) (Nippongene)に形質転換して、E.coli 発現菌株:E.coli BL21(BCL-LipAX)を取得した。
【0150】
変異株のシークエンス確認
構築したプラスミド(pETBCL-LipA、pETBCL-LipAX)のシークエンス確認は、Sequence Primer(pET Upstream Primer:5’-ATGCGTCCGGCGTAGA-3’、DuetDOWN1 Primer:5’-GATTATGCGGCCGTGTACAA-3’、DuetUP2 Primer:5’-TTGTACACGGCCGCATAATC-3’、T7 Terminator Primer:5’-GCTAGTTATTGCTCAGCGG-3’)を用いて行った。
【0151】
<実験例2>
Lipase (BCL)の変異導入点の選定、及びランダム変異ライブラリーの作製
(Lipase(BCL)の変異導入点の選定)
Burkholderia cepacia由来Lipaseの立体構造情報〔1〕、〔2〕を参考にして、12箇所の変異導入点(L1~L12)を選定した。
*〔1〕Kim,K.K.;Song,H.K.;Shin,D.H.;Suh,S.W.Structure.1997,5,173-185、
*〔2〕Lang,D.A.;Mannesse,M.L.M.;De Ha as,G.;Verheij, H.M.;Dijkstra,B.W.E ur J Biochem.1998,254,333-340
【0152】
(ランダム変異株の作製)
選定した12箇所の変異導入点についてランダム変異ライブラリーを作製するため、ランダムPrimerを設計した。
【0153】
・L1(A74X/A75X/T76X):
(フォワードプライマー: 5’-NNKNNKNNKGGCGCAACCAAAGTTAACCTGGTTG-3’、
リバースプライマー: 5’-CAGCACAGTTTTCACATACGCCAGC-3’)
・L2(V199X/G200X/G20X):
(フォワードプライマー: 5’-NNKNNKNNKAACACTCACCTGCTGTACTCTTGGGC-3’、
リバースプライマー: 5’-AGTCTCGGTCGGCGCACC-3’)
・L3(L127X/A128X/Y129X):
(フォワードプライマー: 5’-NNKNNKNNKGACCCGACTGGCCTGTCTTCTACC-3’、
リバースプライマー: 5’-AACGCCCTGAACGAAATCCGCG-3’)・L4(P216X/T217X/I218X):
(フォワードプライマー: 5’-NNKNNKNNKTCTGTTTTCGGTGTTACTGGTGCGAC-3’、
リバースプライマー: 5’-CTGGATCGCAGTACCCGCCCAAG-3’)
・L5(S219X/V220X/F221X):
(フォワードプライマー: 5’-NNKNNKNNKGGTGTTACTGGTGCGACTGATACCTCTAC-3’、
リバースプライマー: 5’-GATGGTCGGCTGGATCGCAGTAC-3’)
・L6(G222X/V223X/T224X):
(フォワードプライマー: 5’-NNKNNKNNKGGTGCGACTGATACCTCTACTATCCCGC-3’、
リバースプライマー: 5’-GAAAACAGAGATGGTCGGCTGGATCGC-3’)
・L7(P233X/L234X/V235X):
(フォワードプライマー: 5’-NNKNNKNNKGATCCGGCAAACGCACTGGACC-3’、
リバースプライマー: 5’-GATAGTAGAGGTATCAGTCGCACCAGTAAC-3’)
・L8(R258X/G259X/S260X):
(フォワードプライマー: 5’-NNKNNKNNKGGTCAGAACGATGGTGTGGTGTCTAAGTG-3’、
リバースプライマー: 5’-GTTCACCATAACGGTGCCGGTACCAAAC-3’)
・L9(Q292X/L293X/L294X):
(フォワードプライマー: 5’-NNKNNKNNKGGTGTTCGTGGTGCTAACGCGGAAGATC-3’、
リバースプライマー: 5’-GTTGATCTCGTCCAGGTGGTTCCATTTGTAAGAG-3’)
・L10(G25X/V26X/L27X):
(フォワードプライマー: 5’-NNKNNKNNKGAGTACTGGTACGGTATTCAGGAAGACCTGC-3’、
リバースプライマー: 5’-AGCATACTTATCGGTGCCAGTCAGACCATG-3’)
・L11(P58X/N59X/G60X):
(フォワードプライマー: 5’-NNKNNKNNKCGCGGCGAACAGCTGCTGGCGTATGTGAAAAC-3’、
リバースプライマー: 5’-GCCGTCGTCGGACTGGAAACCAGACAGGTTC-3’)
・L12(Q39X/R40X/G41X):
(フォワードプライマー: 5’-NNKNNKNNKGCGACTGTTTACGTTGCGAACCTGTCTGGTTTC-3’、
リバースプライマー: 5’-CTGCAGGTCTTCCTGAATACCGTACCAGTACTC-3’)
【0154】
各変異導入点へのランダム変異導入は、プラスミド(pETBCL-LipAX)を鋳型として、ランダムPrimerを用いたPCR増幅(PrimeSTAR GXL DNA Polymerase (TaKaRa))にて行った。PCR増幅後、Dpn I(TaKaRa)を用いた鋳型プラスミドの処理(37℃、16h)、及びT4 polymerase (Toyobo)、Ligation High (Toyobo)を用いたライゲーション反応(16℃、o/n)をした後、E.coli BL21(DE3)に形質転換して、各変異導入点にランダム変異導入されたランダム変異株( E.coli BL21(BCL-Ran L1 ~ BCL-Ran L12))を取得した。
【0155】
(ランダム変異ライブラリーの作製)
ランダム変異株(E.coli BL21(BCL-Ran L1 ~ BCL-Ran L12))を用いたランダム変異ライブラリーの作製は、2段階にて行った。
【0156】
1.LB Agar + 0.1% Tributyrin(Amp:100μg/mL )プレートを用いたプレートアッセイ
ランダム変異株から加水分解活性を有した変異株を選抜するため、LB Agar(invitrogen) + 0.1% Tributyrin(wako)(Amp :
100 μg/mL)を用いたプレートアッセイを行った。ランダム変異株を上記のプレート培地に植菌して培養(37℃、24h)した後、クリアハロー形成が認められた変異株を選抜した。
【0157】
2.Teriffic Broth(Amp:100μg/mL)を用いたランダム変異 ライブラリーの作製
各変異導入点についてランダム変異ライブラリーを作製するため、上記で選抜した変異株を96穴Deep Well Plate(Coastar)に分注したTeriffic Broth(invitrogen)(Amp : 100 μg/mL):1mL に植菌(180株/変異導入点)後、振とう培養機(Taitec)にて培養(33℃、48h、1,000rpm)した。酵素発現の誘導は、培養:24h時点で終濃度0.1 mMとなるようにIPTGを培養液に添加して行った。培養後、遠心分離(3,300 g ×15min、4℃)にて菌体を回収した後、B-PER(ThermoFisher)を用いた溶菌処理(25℃、1,000rpm)にて酵素抽出液を取得した。酵素抽出液を遠心分離(3,300g×15min、4℃)した後、上清を回収して、各変異導入点のランダム変異ライブラリーとした。
※ランダム変異ライブラリーを用いて、検討した菌株数
1つの変異導入点について、180株を培養・評価(概算合計:2160株(内訳:180株/変異点×12箇所=2160株))
BCLのランダム変異ライブラリーの評価にて、L7(P233/L234/V235)、及びL10(G25/V26/L27)への変異導入により、安定性の向上が確認された。
【0158】
<実験例3>
BCL(G25、V26、L27、P233、L234、V235)-飽和変異ライブラ リーの作製
(BCL(G25、V26、L27、P233、L234、V235)-飽和変異Primerの設計)
各変異点を構成するアミノ酸の飽和変異ライブラリーを作製して、安定性の向上に寄与する置換アミノ酸を検討した。
各変異点の飽和変異ライブラリーを作製するため、飽和変異プライマーを設計した。表5~10にプライマーを示す。
【0159】
【表5】
【0160】
【表6】
【0161】
【表7】
【0162】
【表8】
【0163】
【表9】
【0164】
【表10】
【0165】
BCL(G25、V26、L27、P233、L234、V235)-飽和変異プラスミ ドの作製
各変異点への飽和変異導入は、プラスミド(pETBCL-LipAX)を鋳型として、飽和変異Primerを用いたPCR増幅(PrimeSTAR GXL DNA Polymerase (TaKaRa))にて行った。
PCR増幅後、Dpn I(TaKaRa)を用いた鋳型プラスミドの処理(37℃、16h)、及びT4 polymerase (Toyobo)、Ligation High (Toyobo)を用いたライゲーション反応(16℃、o/n)をした後、E.coli DH5αに形質転換して、各変異点について飽和変異株( E.coli DH5α(BCL-G25A~G25Y、BCL-V26A~V26Y、BCL-L27A~L27Y、BCL-P233A~P233Y、 BCL-L234A~L234Y、BCL-V235A~V235Y))を取得した。
各飽和変異株からのプラスミド抽出は、LB Broth Base(invitrogen)+Amp:100μg/mLで振とう培養(37℃、16h、140rpm)した後、NucleoSpin Plasmid EasyPure(MACHEREY-NAGEL)を用いて抽出して、飽和変異プラスミド(pETBCL-G25A~G25Y、pETBCL-V26A~V26Y、pETBCL-L27A~L27Y、pETBCL-P233A~P233Y、pETBCL-L234A~L234Y、pETBCL-V235A~V235Y)を取得した。
取得したプラスミドのシークエンス確認は、Sequence Primer(pET
Upstream Primer:5’-ATGCGTCCGGCGTAGA-3’、
DuetDOWN1 Primer:5’-GATTATGCGGCCGTGTACAA-3’)を用いて行った。
【0166】
(BCL(G25、V26、L27、P233、L234、V235)- E.coli 発現菌株の作製)
取得した飽和変異プラスミドをE.coli BL21(DE3) (Nippongene)に形質転換して、E.coli 発現菌株:E.coli BL21(BCL-G25A~G25Y、BCL-V26A~V26Y、BCL-L27A~L27Y、BCL-P233A~P233Y、 BCL-L234A~L234Y、BCL-V235A~V235Y))を取得した。
【0167】
(BCL(G25、V26、L27、P233、L234、V235)-飽和変異ライブラリーの作製)
各変異点の飽和変異ライブラリーを作製するため、上記で作製したE.coli発現菌株を96穴Deep Well Plate(Coastar)に分注したTeriffic Broth(invitrogen)(Amp:100μg/mL): 1mL に植菌(180株/変異導入点)後、振とう培養機(TAITEC)にて培養(33℃、48h、1,000rpm)した。酵素発現の誘導は、培養:24h時点で終濃度0.1
mMとなるようにIPTGを培養液に添加して行った。培養後、遠心分離(3,300g×15min、4℃)にて菌体を回収した後、B-PER(ThermoFisher)を用いた溶菌処理(25℃、1,000rpm)にて酵素抽出液を取得した。酵素抽出液を遠心分離(3,300g×15min、4℃)した後、上清を回収して、各変異点の飽和変異ライブラリーとした。
【0168】
<実験例4>
活性測定法、及び各ポリペプチド変異ライブラリーの評価(熱安定性)
(活性測定法)
リパーゼ(BCL)、実験例2で調製したランダム変異ライブラリー(L7、L10)及び実験例3で調製した各変異点の飽和変異ライブラリーの活性値は、Lipase Kit S(DS ファーマバイオメディカル)を使用して、37℃、20分反応させた後、PowerScanHT(DS ファーマバイオメディカル)にて測定した吸光値(412nm)から算出した。測定サンプルの希釈は、20mM Potassium Phosphate Buffer pH7.0を用いた。
【0169】
(各変異ライブラリーの評価(熱安定性))
各変異ライブラリーの熱安定性の評価は、熱処理(60℃、30分)したサンプルの活性の残存率(活性値(熱処理サンプル)/活性値(未処理サンプル)× 100)で比較した。活性測定は、Lipase Kit S(DS ファーマバイオメディカル)を使用した。
【0170】
(PCR条件)
なお、BCLのE.coli発現系の構築、及び変異導入株の作製は、全ての検討において PrimeSTAR GXL DNA Polymerase (TaKaRa)を使用した。反応組成は、5×PrimeSTAR GXL Buffer:10μl、dNTP Mixture(2.5 mM each):4μl、フォワードプライマー:10pmol、リバースプライマー:10 pmol、Template:10ng、PrimeSTAR GXL DNA Polymerase:1μl、滅菌蒸留水:up to 50μl である。反応条件は、98℃:10sec、60℃:30sec、68℃:1.5min を30cycle である。
【0171】
各ポリペプチド変異ライブラリーの熱安定性の評価結果を表11、及び表12に示す。
【0172】
【表11】
【0173】
【表12】
【0174】
表11によれば、表11に示すNo.1~125のいずれかのアミノ酸配列の変異が導入されたポリペプチドは、熱処理後のリパーゼ活性の残存率が、野生型よりも高いことが示された。また、表11に示すNo.1~68のいずれかのアミノ酸配列の変異が導入されたポリペプチドは、熱処理後のリパーゼ活性の残存率が、野生型よりも2倍以上高く、更に、No.1~40のいずれかのアミノ酸配列の変異が導入されたポリペプチドは、野生型よりも3倍以上高いことが示された。また、表12によれば、表12に示すNo.1~150のいずれかのアミノ酸配列の変異が導入されたポリペプチドは、熱処理後のリパーゼ活性の残存率が、野生型よりも高いことが示された。また、表12に示すNo.1~88のいずれかのアミノ酸配列の変異が導入されたポリペプチドは、熱処理後のリパーゼ活性の存存率が、野生型よりも4倍以上高く、更に、No.1~55のいずれかのアミノ酸配列の変異が導入されたポリペプチドは、野生型よりも6倍以上高いことが示された。
【0175】
<実験例5>
(三重変異体の評価(pH安定性))
三重変異体(P233G/L234E/V235M、表12のNo.81)のpH安定性を評価した。サンプルは実験例2で調製したランダム変異ライブラリーを用いた。pH安定性の評価は、pH2~12の各pHで処理した野生型(表12のNo.151)と三重変異体の活性の残存率(活性値(pH処理サンプル)/活性値(未処理サンプル)×100)で比較した。pH2~4処理は0.1mol/L グリシン緩衝液、pH5~7処理は0.1mol/L リン酸カリウム緩衝液、pH8~9処理は0.1mol/L Tris緩衝液、pH10~12処理は0.1mol/L グリシン緩衝液を用いた。サンプルの酵素液10μLを前述の緩衝液90μLと混合後、37℃、1時間静置することにより処理した。処理後、1mol/Lリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)を等量加えてpH7.0に戻してから活性測定した。活性測定は、Lipase Kit S(DSファーマバイオメディカル)を使用して行った。
【0176】
三重変異体(P233G/L234E/V235M)と野生型のpH安定性の評価結果を表13及び図8に示す。
【0177】
【表13】
【0178】
表13及び図8によれば、三重変異体(P233G/L234E/V235M)は、pH3及び12におけるpH処理後のリパーゼ活性の残存率が、野生型よりも高いことが示された。
【0179】
(三重変異体の評価(有機溶媒安定性))
三重変異体(P233G/L234E/V235M)の有機溶媒安定性を評価した。サンプルは実験例2で調製したランダム変異ライブラリーを用いた。有機溶媒安定性の評価は、野生型と三重変異体のサンプルをそれぞれ水とアセトンで0~50v/v%アセトン濃度になるように希釈し、37℃、1時間処理したときの水処理サンプルに対する各濃度のアセトン処理サンプルの相対活性(活性値(水処理サンプル)/活性値(アセトン処理サンプル)× 100)で比較した。活性測定は、Lipase Kit S(DS ファーマバイオメディカル)を使用して行った。
【0180】
三重変異体(P233G/L234E/V235M)の溶媒安定性の評価結果を表14及び図9に示す。
【0181】
【表14】
【0182】
表14及び図9によれば、三重変異体(P233G/L234E/V235M)は、10~50v/v%アセトン溶液中におけるリパーゼ活性の残存率が、野生型よりも高いことが示された。
【0183】
以上の結果から、本発明における熱安定性が向上したポリペプチドは、pH安定性や有機溶媒安定性も向上することが示唆された。
【配列表フリーテキスト】
【0184】
配列番号1は、バークホルデリア・セパシア由来リパーゼ(成熟体)のアミノ酸配列である。
配列番号2は、シュードモナス・グルマエ由来リパーゼ(成熟体)のアミノ酸配列である。
配列番号3は、シュードモナス・フルオレセンス由来リパーゼ(成熟体)のアミノ酸配列である。
配列番号4は、シュードモナス・エルギノーサ由来リパーゼ(成熟体)のアミノ酸配列である。
配列番号5は、バークホルデリア・セパシア由来リパーゼ(全長)のアミノ酸配列である。
配列番号6は、シュードモナス・グルマエ由来リパーゼ(全長)のアミノ酸配列である。配列番号7は、シュードモナス・フルオレセンス由来リパーゼ(全長)のアミノ酸配列である。
配列番号8は、シュードモナス・エルギノーサ由来リパーゼ(全長)のアミノ酸配列である。
配列番号9は、バークホルデリア・セパシア由来リパーゼ(野生型)の塩基配列である。配列番号10は、シュードモナス・グルマエ由来リパーゼ(野生型)の塩基配列である。配列番号11は、シュードモナス・フルオレセンス由来リパーゼ(野生型)の塩基配列である。
配列番号12は、シュードモナス・エルギノーサ由来リパーゼ(野生型)の塩基配列である。
配列番号13は、バークホルデリア・セパシア由来リパーゼLipA(E.coliコドン最適化)の塩基配列である。
配列番号14は、バークホルデリア・セパシア由来のシャペロン遺伝子(LipX)野生型の塩基配列である。
配列番号15は、バークホルデリア・セパシア由来シャペロン遺伝子LipX(E.coliコドン最適化)の塩基配列である。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
【配列表】
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