JP5221516B2 - フィターゼ変異体 - Google Patents
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Description
本出願は、コンピューター読み取り形での配列列挙を含む。このコンピューター読み取り形は、引用により本明細書に組込まれる。
発明の分野:
本発明は、シトロバクター・ブラキ(Citrobacter braakii)ATCC51113由来のフィターゼに対して少なくとも74%の同一性を有し、そしてこのフィターゼ(すなわち、その変異体である)に比較して、少なくとも1つの変更を含んで成るフィターゼに関する。本発明はまた、それらのフィターゼをコードするDNA、それらの生成方法、及び例えば動物飼料及び動物飼料添加剤へのそれらの使用にも関する。シトロバクター・ブラキATCC51113フィターゼの成熟部分は、配列番号2として配列列挙に包含される。
背景技術:
シトロバクター・フレウンジ(Citrobacter freundii)からのphyA遺伝子の配列が、受託番号AY390262として、Zininなど. によりEMBL/GenBank/DDBJデータベースに提供されている。その対応するフィターゼアミノ酸配列は、受託番号Q676V7としてUniProt/TrEMBLデータベースに見出される。Q676V7の予測される成熟部分は、配列番号4として本発明の配列列挙に包含される。
WO2006/037328号は、シトロバクター・ブラシATCC51113の野生型フィターゼ(すなわち、配列番号2)、及びその変異体(配列番号6として本発明の配列番号に包含される)を開示する。
修正された、好ましくは改良された性質のフィターゼを供給することが本発明の目的である。そのような性質の非制限的例は次のことである:熱安定性、温度プロフィール、pHプロフィール、比活性、動物飼料における性能、プロテアーゼ−感受性、及び/又はグリコシル化パターン。
本発明は、配列番号2に対して少なくとも74%の同一性を有し、そして下記のもの:
1 、2、3、4、5、31 、41 、46、52、53、55、57、59、74、76、82、84、91、99、100、104、105、107、109、111 、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、136、137、141、154、161、162、164、167、171、176、177、179、180、181、182、183、184、185、186、196、199、200、202、203、218、223、239、240、241、247、273、276、281、282、283、284、285、286、289、294、299、308、314、316、324、331 、339、351 、355、362、379、385、406、409、410及び411から選択された少なくとも1つの位置において、配列番号2に比較して、少なくとも1つの変更を含んで成り、但し配列番号3、配列番号4及び配列番号6ではない、フィターゼに関する。
本発明はまた、それらのフィターゼをコードするDNA、それらの生成方法、及び例えば動物飼料及び動物飼料添加剤へのそれらの使用にも関する。
第1の観点においては、本発明は、配列番号2に対して少なくとも74%の同一性を有し、そして下記のもの:
1 、2、3、4、5、31 、41 、46、52、53、55、57、59、74、76、82、84、91、99、100、104、105、107、109、111 、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、136、137、141、154、161、162、164、167、171、176、177、179、180、181、182、183、184、185、186、196、199、200、202、203、218、223、239、240、241、247、273、276、281、282、283、284、285、286、289、294、299、308、314、316、324、331 、339、351 、355、362、379、385、406、409、410及び411から選択された少なくとも1つの位置において、配列番号2に比較して、少なくとも1つの変更を含んで成り、但し配列番号3、配列番号4及び配列番号6ではない、フィターゼに関する。
位置番号は、セクション“位置番号付け”に記載のようにして、配列番号2の位置番号付けを言及する。他のフィターゼにおけるそれらの配列番号2の位置番号に対応する位置は、セクション“対応する位置番号の同定”に記載のようにして決定される。
本発明のフィターゼは、配合番号2のフィターゼの変異体であり、すなわちそれは、配列番号2に比較して、少なくとも1つの変更を含んで成るので、配列番号2とは同一でない。
1 、2、3、4、5、31 、41 、46、52、53、55、57、59、74、76、82、84、91、99、100、104、105、107、109、111 、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、136、137、141、154、161、162、164、167、171、176、177、179、180、181、182、183、184、185、186、196、199、200、202、203、218、223、239、240、241、247、273、276、281、282、283、284、285、286、289、294、299、308、314、316、324、331 、339、351 、355、362、379、385、406、409、410及び411から選択された少なくとも1つの位置において、配列番号2に比較して、少なくとも1つの変更を含んで成る。
さらなる特定の態様においては、本発明のフィターゼは、図1に列挙される配列番号9の変異体ではない。
から選択された変更を含んで成る。
本発明のフィターゼは、図1の個々の列に列挙される変更(置換)及び変更(置換)の組合せから選択された変更(置換)又は変更(置換)の組合せを、さらに含んで成る。
本発明の特に好ましいフィターゼは、次の変更の少なくとも1つを含んで成る:339D, 4P, 5P, 111 P, 1*, 1*/2*, 1*/2*/3*, 273L及び/又は286K。
(i) 141 C/199C、 91 C/46C、 52C/99C、 31 C/176C、 31 C/177C、 59C/100C及び/又は 162C/247C;
(ii) 41P、 91 P、 136P、 137P、 154P、 161 P、 355P、 1 11 P、240P、282P、 283P、 284P、289P、4P1及び/又は 5P;
(iii) 52E、 551、 57Y、 104A/105F、 107D、G、 109A、G、 76G、 84Y、 121T、362K、 273L、Q、 285G、R、286K、Q、 294T、 299L、 331K/55D及び/又は351 Y;
(iv) 1*、1*/2*又は1*/2*/3*;
(v) K179、 T180、 T181、 E182、 K183、 S184、 T185及び K186 が、QADKP、 GEDKP、 NGISA、 IAGKS、 KEKHQ、 KEKQQ、 KEKKV1又はKTDKLにより置換されている;
(vi) 119R、K及び/又は411 R、K;
(vii) 107E及び/又は164E、D;
(viii) 362R、K、276R、K、 379R、K、 409D、E、 223E、 385D、 46D、E、410D、E及び/又は 82E;
(x) 114H/115Q/116E/117K/118M/119G/120T/121 M/122D/123P/124T、
114H/115Q/116Q/117D/1181/119K/120Q/121 V/122D/123S/124L、
114H/115Q/116P/117E/1181/119G/120K/121 M/122D/123P/124V、
114T/115Q/116A/117D/118T/119S/120S/121P/122D/123P/124L1、 114H/115Q/116Q/117D/118I/119K/120Q/121A/122D/123P/124L、
114T/115Q/116T/117D/118T/119S/120S/121 P/122D/123P/124L又は
114N/115Q/116A/117D/118Lyi 19K/120K/121 T/122D/123P/124L;
(xi) 31T1 74A1 171T1 203T1 281H1 316D及び/又は308A; 及び/又は
(xii) 339D。
C. ブラキATCC51113フィターゼの構造体は、E. コリAppAフィターゼの構造体を、鋳型として用いての相同モデリングにより構築された(Protein Data Bank id.: 1DKO; Lim など, Nat. Struct. Biol. (2000), vol. 2, pp. 108-113)。
構造体は、分子力学(MD)シュミレーション及び静電計算にゆだねられた。推定上のジスルフィド橋及びプロリンについての位置、及び種々の所望する酵素性質に関して、実質的に重要な他の位置がまた同定された。最終的に、推定上のグリコシル化部位(MXT又はNXSの延長)が同定された。
その対応するフィターゼ変異体は、当業界において知られている方法により調製され、そして実験部分に記載されるようにして試験された。
本発明においては、フィターゼは、フィターゼ活性を有するポリペプチド、すなわち、(1)myo−イノシトール及び/又は(2)その一、二、三、四及び/又は五リン酸、及び(3)の無機リン酸へのフィテート(myo−イノシトール六リン酸)の加水分解を触媒する酵素である。
本明細書においては、用語フィターゼ基質とは、フィチン酸及びフィテート(フィチン酸の塩)、並びに上記(2)下に列挙されるホスフェートを包含する。
下記純粋に推定的な一列整列の例においては、オーバーラップは、配列1のアミノ酸配列“HTWGER-NL”又は配列番号2のアミノ酸配列“NGWGEDANL”である。この例においては、ギャップは、“−”により示される。
推定的な一列整列の例:
アミノ酸位置を定義するための本明細書において使用される命名法は、シトロバクター・ブラキATCC51113由来のフィターゼのアミノ酸配列に基づかれ、前記成熟配列は、配列番号2として列挙する配列(配列番号2のアミノ酸1−411)で与えられる。従って、本発明においては、位置を番号付けるための基本は、E1で出発し、E411で終結する配列番号2である。
フィターゼ変異体は、鋳型(すなわち、対照又は比較アミノ酸配列、例えば配列番号2)に対して種々の型の変更を含んで成ることができる。アミノ酸は他のアミノ酸により置換され得;アミノ酸は欠失され得る;アミノ酸は挿入され得;そしていずれかの数のそのような変更の組合せが存在する。本発明においては、用語“挿入”とはまたN−及び/又はC-末端延長も包含する。
他の変異は、“’”(コンマ)により分離され、例えば表示“119R、K”とは、位置119でのアミノ酸がR又はKにより置換されることを意味する。
置換するか又は延長するかのいずれの表示も伴わないでの置換又は延長は、いずれかの天然の又は非天然のアミノ酸の挿入を言及し、但し鋳型におけるこの位置を市販するアミノ酸を除く。
例13はさらに、この命名法をいかにして適用するかを例示する。
上記に説明されるように、シトロバクター・ブラキATCC51113(配列番号2)の成熟フィターゼは、位置番号付けのために及びそれにより、また命名法のために標準として使用される。
第3縦列に、2種の配列の多くの一列整列を包含する上記表1に由来する、いくつかの追加の、純粋に仮定的な例が包含される:
表の第2横列における第3セルを考慮して、上部配列は再び鋳型を表し、そして下部配列は変異体である。位置番号80は再び、鋳型におけるアミノ酸残基Gを言及する。変異体は2つの挿入、すなわち鋳型においてG80の後、及びV81の前にTYを有する。もちろんT及びYは変異体アミノ酸配列においてそれら自体の“真の”位置番号を有するが、本発明のために、本発明者は鋳型位置番号を常に言及し、そして従って、T及びYはそれぞれ位置番号80a及び80bに存在すると言われる。
特定の態様においては、本発明にフィターゼは修正された、好ましくは改良された性質を有する。用語“修正された”及び“改良された”とは、もう1つのフィターゼとの比較を包含する。そのような他の、参照の又は比較フィターゼの例は、配列番号3及び/又は4である。参照フィターゼのさらなる例は、配列番号2及び/又は6である。参照フィターゼのさらなる例は、配列番号9及び図1に開示されるその変異体であり得る。
熱安定性又は温度安定性は、“温度安定性の決定”のセクション下で例1に記載のようにして決定され得る。従って、好ましい態様においては、本発明のフィターゼは、対照フィターゼの残留活性よりも高い残留活性を有し、ここで残留活性は次の通りにして決定される:発酵上清液が2つの部分に分けられ、1つの部分は所望する高温で30分間インキュベートされ、そして他の部分は、5℃で30分間インキュベートされ、これに続いて、両者の活性が37℃及びpH5.5でp−ニトロフェニルホスフェート上で決定され、そして高温でインキュベートされたサンプルの活性が、5℃でインキュベートされた同じサンプルの活性により割算される。
(ii) 411K、 331K/55D、 167Q、 179K/180T/181D/182K/183L/184*/185*/186*、 107E;
(iii) 196Q、 276R、 285G、 299L、 200K;
(iv) 119R、121D、 107D、 179K/180E/181K/182H/183Q/184*/185*/186*;
(v) 314N、 161P、 410D、 141 C、179K/180E/181 K/182Q/183Q/184*/185*/186*、285N;
(vi) 164E、 411R、52C、 137P、 314G;
(vii) 1K、1*/2*/3*、121 T、 406A、 82E、 109A;
(ix) 410E、 1*、 119K、52E;
(x) 4P、 362K、 202N、 276K、 385D;
(xi) 111 P/241 Q、 162C、 179K/180E/181 K/182K/183V/184*/185*/186*、 241 Q;
(xii) 223E、286Q、 107G、 114T/115Q/116A/117D/ 118T/119S/120S/121 P/122D/123P/124L、 379K、 273L;
(xiii) 31 C、 53V、 59C/100C;
(xiv) 46E、111 P、 114T/115Q/116T/117D/118T/119S/120S/121 P/122D/123P/124L、76G、 362R;
(xv) 141 C/199C、 52C/99C。
特定の態様においては、改良された熱安定性は、配列番号2のフィターゼの次の変異体から予測される(個々のグループ内での優先の順):
(i) K141C/V199C、Q91C/W46C、G52C/A99C、N31C/E176C、N31C/T177C、G59C/F100C、S162C/S247C;
(ii) D41 P、Q91 P、N136P、T137P、L154P、S161P、T355P、Q111P、K240P、G282P、T283P,T284P、G289P、N4P、G5P;
(iii) G52E、V55I、E57Y、L104A/A105F、K107D,G、Q109A,G、T76G、A84Y、N121T、I362K、M273L、Q、E285G、R、N286Q、V294T、I299L、E331K/55D、F351Y;
(v) 例えばQADKP、GEDKP、NGISA、IAGKS、KEKHQ、KEKQQ、KEKKV、KTDKLから選択された短いループによるC178 とC187との間に含まれるループの置換;
(vi) E119R、K、E411R、K;
(vii) K107E、R164E、D;
(iix) I362R、K、T276R、K、I379R、K、V409D、E、Q223E、N385D、W46D、E、T410D、E、Q82E;
(ix) 例えばHQEKMGTMDPT、HQQDIKQVDSL、HQPEIGKMDPV、TQADTSSPDPL、HQQDIKQADPL、TQTDTSSPDPL、NQADLKKTDPL から選択されたループによる、活性部位と直面する残基114 と残基124 との間のループ(YQKDEEKNDPL)の置換;
(x) R339D。
本発明のフィターゼが対照フィターゼに比較して修正された温度プロフィールを有するか、否かにかかわらず、例10に記載のようにして決定され得る。従って、特定の態様においては、本発明のフィターゼは、対照フィターゼに比較して、修正された温度プロフィールを有し、ここで前記温度プロフィールは、20〜90℃の温度範囲(10℃段階)でpH5.5でフィチン酸ナトリウムに基づく温度の関数としてのフィターゼ活性として決定される。好ましい緩衝液は、0.25Mの酢酸ナトリウムpH5.5である。個々の温度での活性は好ましくは、最適温度での値に対して標準化された相対活性(%)として示される。最適温度は、活性が最高である、試験された温度(すなわち、10℃の上昇を有するそれらの温度)内のその温度である。
本発明のフィターゼが、対照フィターゼに比較して、修正されたpHプロフィールを有するか、否かにかかわらず、例11に記載のようにして決定され得る。従って、特定の態様においては、本発明のフィターゼは、対照プロフィールに比較して、修正されたpHプロフィールを有し、ここでpHプロフィールは、2.0〜7.5のpHのpH範囲(0.5のpH単位段階)で37℃でフィチン酸ナトリウムに基づくpHの関数としてのフィターゼ活性として決定される。好ましい緩衝液は、50mMのグリシン、50mMの酢酸及び50mMのビス−トリスのカクテルである。もう1つの好ましい緩衝液は、0.25Mの酢酸ナトリウムである。個々のpHでの活性は好ましくは、最適pHで野値に対して標準化された相対活性(%)として示される。
(i)E218Q、 D324N、 T200R、K、 N121D、 E196Q、 D202N、 E406A、 E167Q、 E53V、Q、 E241Q、 D314N、G、 E239Q、 E285N;
(ii)活性部位と直面する残基114と124との間のループ(YQKDEEKNDPL)の、例えばHQEKMGTMDPT、 HQQDIKQVDSL、 HQPEIGKMDPV、 TQADTSSPDPL、 HQQDIKQADPL、 TQTDTSSPDPL、 NQADLKKTDPLから選択されたループによる置換。
特定の態様においては、本発明にフィターゼは、対照フィターゼに対して改良された比活性を有する。より特定には、本発明のフィターゼの比活性は、同じ方法により決定される対照フィターゼの比活性に対して少なくとも105%である。さらなる特定の態様においは、相対的比活性は、同じ方法により決定される場合、対照フィターゼの比活性に対して、少なくとも110, 115, 120, 125, 130, 140, 145, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 220, 240,260, 280, 300, 350又はさらに400%である。
特定の態様においては、本発明のフィターゼは、対照フィターゼに比較して、動物飼料における改良された性能を有する。動物飼料における性能は、例6のインビトロモデルにより決定され得る。従って、好ましい態様においては、本発明のフィターゼは、動物飼料において改良された性能を有し、ここで前記性能は、30%大豆ミール及び70%トウモロコシ、飼料1kg当たり5gのカルシウムの濃度まで添加されたCaCl2から構成される飼料を調製し;40℃及びpH3.0で30分間、それらをプレインキュベートし、続いて前記サンプルを、40℃及びpH3.0で60分間、続いてpH4.0で30分間インキュベートし;反応を停止し;0.5Mの最終濃度へのHClの添加、及び40℃で2時間のインキュベーション、続く1サイクルの凍結−融解及び40℃での1時間のインキュベーションによりフィチン酸及びイノシトール−リン酸を抽出し;フィチン酸及びイノシトールリン酸を、高性能イオンクロマトグラフィーにより分離し;残留フィチン酸リン酸(IP6-P)の量を測定し;フィターゼ処理されたブランクサンプルをフィターゼ処理されていないブランクサンプルとの間の残留IP6−Pの差異を計算し(この差異は分解されたIP6-Pである);そして対照フィターゼ(配列番号3及び4有するフィターゼ)の分解されたIP6-Pに対する本発明のフィターゼの分解されたIP6-Pを表すことにより、インビトロモデルにおいて決定される。
次の置換はまた、配列番号3のフィターゼに比較される場合、動物飼料において改良された又は少なくとも良好な性能を提供する(図4Bを参照のこと):57Y、76G、107G、362K、362R、121D、196Q、200K、202N、314N、406A、及び114T/115Q/116A/117D/118T/119S/120S/121P/122D/123P/124L。
本発明のフィターゼの相対的性能はまた、対照フィターゼにより放されるリンの%としても計算され得る。
さらに特定の態様においては、本発明にフィターゼの相対的性能は、対照フィターゼにより放されるリンの量に対する、本発明にフィターゼにより放されるリンの%として計算され得る。
さらに特定の態様においては、本発明のフィターゼの相対的性能は、少なくとも105%、好ましくは少なくとも110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190又は少なくとも200%である。
特定の態様においては、本発明のフィターゼは、低められたプロテアーゼ感受性を有する。より特定には、Kex2プロテアーゼに対する感受性を有し、すなわちこのプロテアーゼにより切断されるようになる低められた傾向を意味する。
グリコシル化は、真核生物、例えば菌類及びトランスジェニックの植物において発現する場合(但し、原核生物、例えば菌類において発現しない)、単に観察される現象である。種々のタイプのグリコシル化が存在するが、しかし本発明においては、ほとんどの関連物はN−グリコシル化、すなわちアスパラギンに結合されるN−アセチルグルコサミン分子から出発して、糖がタンパク質に結合されうるアスパラギン−結合されたグリコシル化である。N−グリコシル化は、配列において、次のトリペプチドの一部であるアスパラギンに対してのみ生じることが見出されている:N−X−T又はN−X−5(ここでXはいずれかのアミノ酸を示す)。
この観察は、熱安定性が、可能性あるグリコシル化部位を変更することにより菌類において発現されるフィターゼに関して改良され得る本発明の提案を導く。
特定の態様においては、修正されたグリコシル化パターンが、本発明の次のフィターゼ(例えば配列番号2の変異体)から予測される:N31T、N74A、N171T、 N203T、N281H、N316D、 N308A。次のものは、N−X−Tタイプのパターンを置換する:N31T、N74A、N281H。次のものは、N−X−Sタイプのパターンを置換する:N171T、N203T、N308A、N316D。
特定の態様においては、本発明のフィターゼ変異体は、動物、たとえばヒトに暴露される場合、低い免疫原応答をもたらすよう企画された低アレルギー性変異体である。免疫学的応答は、フィターゼ変異体に暴露される動物の免疫系によるいずれかの応答として理解されるべきである。1つのタイプの免疫学的応答は、暴露された動物における高められたレベルのIgEを導くアレルギー応答である。低アレルギー性変異体は、当業界において知られている技法を用いて調製され得る。例えば、フィターゼ変異体は、免疫学的応答に関与するフィターゼ変異体の一部又はエピトープを保護するポリマー成分により接合され得る。
本発明はまた、本発明のフィターゼ変異体をコードする核酸配列を含んで成る核酸配列にも関する。
用語“単離された核酸配列”とは、他の核酸配列を実質的に有さない、例えばアガロース電気泳動により決定される場合、少なくとも約20%純粋、好ましくは少なくとも約40%純粋、より好ましくは少なくとも約60%純粋、さらにより好ましくは少なくとも約80%純粋、及び最も好ましくは少なくとも約90%純粋である核酸配列を言及する。
本発明の変異体を供給するための他の方法は、WO95/22625号又はWO96/00343号に記載されるような遺伝子シャフリング、及びEP897985号に記載されるようなコンセンサス誘導方法を包含する。
核酸構造体は、制御配列と適合できる条件下で適切な宿主細胞におけるコード配列の発現を指図する1又は複数の制御配列に操作可能的に連結される本発明の核酸配列を含んで成る。発現は、転写、後翻訳修飾、翻訳、後転写修飾及び分泌(但し、それらだけには限定されない)を包含するポリペプチドの生成に関与するいずれかの段階を包含することが理解されるであろう。
本明細書において使用される場合、用語“コード配列”(CDS)とは、そのタンパク質生成物のアミノ酸配列を直接的に特定するヌクレオチド配列を意味する。コード配列の境界は一般的に、ATG開始コドン又は他の開始コドン、例えばGTG及びTTGにより通常開始する読み取り枠により決定される。コード配列は、DNA、cDNA又は組換えヌクレオチド配列であり得る。
用語“発現”とは、転写、後−転写修飾、翻訳、後−翻訳修飾及び分泌(但し、それらだけには限定されない)を包含するポリペプチドの生成に関与するいずれかの段階を包含する。
本発明のフィターゼ変異体をコードする核酸配列は、プロモーター、オペレーター、リボソーム結合部位、翻訳開始シグナル及び任意には、レプレッサー遺伝子又は種々の活性化因子遺伝子をコードする制御配列を典型的には含む発現ベクターを用いて発現され得る。
用語“宿主細胞”とは、本明細書において使用される場合、本発明のポリヌクレオチドを含んで成る核酸構造体を有する、形質転換、トランスフェクション、形質導入及び同様のものに対して敏感であるいずれかの細胞型を包含する。
有用な単細胞微生物は、細菌細胞、例えば次のグラム陽性細菌バチルス・アルカロフィラス(Bacillus alkalophilus)、バチルス・アミロリクエファシエンス(Bacillus amyloliquefaciens)、バチルス・ブレビス(Bacillus brevis)、バチルス・サーキュランス(Bacillus circulans)、バチルス・クラウシ(Bacillus clausii)、バチルス・コアギランス(Bacillus coagulans)、バチルス・ラウタス(Bacillus lautus)、バチルス・レンタス(Bacillus lentus)、バチルス・リケニホルミス(Bacillus licheniformis)、バチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium)、バチルス・ステアロサーモフィラス(Bacillus stearothermophilus)、バチルス・スブチリス(Bacillus subtilis)及びバチルス・スリンギエンシス(Bacillus thuringiensis)、又はストレプトミセス細胞、例えばストレプトミセス・リビダンス(Streptomyces lividans)又はストレプトミセス・ムリナス(Streptomyces murinus)、又は次のグラム陰性細菌:E.コリ及びプソイドモナスsp.(但し、それらだけには限定されない)である。好ましい態様においては、細菌宿主細胞は、バチルス・レンタス、バチルス・リケニホルミス、バチルス・ステアロサーモフィラス又はバチルス・サブチリス細胞である。もう1つの好ましい態様においては、バチルス細胞は、好アルカリ性バチルスである。
宿主細胞は、真核生物、例えば哺乳類、昆虫、植物、又は菌類細胞であり得る。
本発明はまた、(a)フィターゼの生成の助けとなる条件下で宿主細胞を培養し;そして(b)前記フィターゼを回収することを含んで成る、本発明のフィターゼの生成方法にも関する。
本発明のポリペプチドは、当業界において知られている種々の方法、例えばクロマトグラフィー(例えば、イオン交換、親和性、疎水性、クロマトフォーカシング及びサイズ排除)、電気泳動方法(例えば、分離用等電点電気泳動)、示差溶解性(例えば、硫酸アンモニウム沈殿)、SDS−PAGE又は抽出(但し、それらだけには限定されない)により精製され得る(Protein Purification, J. -C. Janson and Lars Ryden, editors, VCH Publishers, New York, 1989を参照のこと)。
本発明はまた、ポリペプチドを、回収できる量で発現し、そして生成するために、本発明のフィターゼ活性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列により形質転換されているトランスジェニック植物、その植物部分又は植物細胞にも関する。ポリペプチドは、植物又は植物部分から回収され得る。他方では、組換えポリペプチドを含む植物又は植物部分は、食物又は飼料の品質を改良し、例えば栄養価値、嗜好性及び流動性質を改良するために、又は抗栄養因子を破壊するために使用され得る。
本発明のポリペプチドを発現するトランスジェニック植物又は植物細胞は、当業界において知られている方法に従って構成され得る。手短には、植物又は植物細胞は、本発明のポリペプチドをコードする、1又は複数の発現構造体を、植物宿主ゲノム中に導入し、そして得られる修飾された植物又は植物細胞をトランスジェニック植物又は植物細胞中に成長せしめることによって構成される。
発現構造体の選択マーカー遺伝子及びいずれか他の部分は、当業界において入手できるそれらから選択され得る。
本発明はまた、トランスジェニック非ヒト動物及びその生成物又は要素にも関し、その例は体液、例えば乳汁及び血液、器官、肉及び動物細胞である。例えば、哺乳類細胞においてタンパク質を発現するための技法は当業界において知られている。例えば、ハンドブック Protein Expression: A Practical Approach, Higgins and Hames (eds), Oxford University Press (1999), 及びGene Transcription, RNA processing, and Post-translational Processingに関するこのシリーズの他の3種のハンドブックを参照のこと。
さらなる観点においては、本発明は、本発明のポリペプチドを含んで成る組成物、及びそれらの使用方法に関する。
ポリペプチド組成物は、当業者において知られている方法に従って調製され得、そして液体又は乾燥組成物の形で存在することができる。例えば、ポリペプチド組成物は、粒子又は微粒子の形で存在することができる。組成物に含まれるポリペプチドは、当業界において知られている方法に従って安定化され得る。
従って、本発明のポリペプチドの好ましい使用は、動物飼料調製物(ヒト食品を包含する)又はそのような調製物の添加剤においてである。
さらに、本発明のポリペプチドは、肥料のフィテートレベルを低めるためにも使用され得る。
用語、動物とは、ヒトを包含するすべての動物を包含する。動物の例は、非反芻動物、及び反芻動物である。反芻動物は例えば、動物、例えば羊、ヤギ、馬及び蓄牛、例えば肉ウシ、乳牛及び子牛を包含する。特定の態様においては、動物は非反芻動物である。非反芻動物は、単一の胃を有する動物、例えばブタ又はイノシシ(子ブタ、成長しているブタ及び雌ブタを包含するが、但しそれらだけには限定されない);家禽類、例えば七面鳥、鴨及び鶏(ブロイラー鶏、産卵鶏を包含するが、但しそれらだけには限定されない);及び魚(サケ、マス、ティラピア、ナマズ、及び鯉を包含するが、但しそれだけには限定されない);及び甲殻類(小エビ及び車えびを包含するが、但しそれだけには限定されない)を包含する。
本発明従っての使用においては、ポリペプチドは、食事の前、後又は同時に動物に供給され得る。後者が好ましい。
しかしながら、動物飼料への使用に関しては、純粋であるフィターゼは必要ではなく;それは他のポリペプチドを含むことができ、この場合、それはフィターゼ調製物と呼ばれる。
そのようなポリペプチド調製物はもちろん、他のポリペプチドと共に混合され得る。
ポリペプチドは、それが比較的純粋なポリペプチドとして存在する場合、いずれかの形で、又は動物飼料への添加のために意図された他の成分との混合物の形で、すなわち動物飼料添加物、例えばいわゆる動物飼料のためのプレミックスの形で、飼料に添加され得る。
本発明のポリペプチドとは別に、本発明の動物飼料添加物は、少なくとも1つの脂溶性ビタミン、及び/又は少なくとも1つの水溶性ビタミン、及び/又は少なくとも1つの微量鉱物、及び/又は少なくとも1つのマクロ鉱物を含む。前記飼料添加物はまた、少なくとも1つのマクロ鉱物を含むことができる。
本発明のフィターゼはまた、他のフィターゼ、例えば子嚢菌フィターゼ、例えばアスペルギラス・フィカム、アスペルギラス・ニガー又はアスペルギラス・アワモリ由来のアスペルギラスフィターゼ;又は担子菌フィターゼ、例えばペニオフォラ・リシ(Peniophora lycii)、アグロシベ・ペジアデス(Agrocybe pediades)、トラメテス・プベスセンス(Trametes pubescens)又はパキシラス・インボルタス(Paxillus involutus)由来の担子菌フィターゼ;又はフィターゼ活性を有する、それらの誘導体、フラグメント又は変異体と共に組合され得る。
多不飽和脂肪酸の例は、C18, C20及びC22多不飽和脂肪酸、例えばアラキドン酸、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸及びγ−リノール酸である。
通常、脂−及び水−溶性ビタミン、及び微量鉱物は、飼料への添加のために意図された、いわゆるプレミックスの一部を形成し、そしてマクロ鉱物は通常、別々に飼料に添加される。本発明のプロテアーゼにより富化される場合、それらの組成物のいずれかは、本発明の動物飼料添加物の例である。
次のものは、それらの成分の例の非制限的列挙である:
脂溶性ビタミンの例は、ビタミンA、ビタミンD3、ビタミンE及びビタミンK、例えばビタミンK3である。
微量鉱物の例は、マンガン、亜鉛、鉄、銅、ヨウ素、セレン及びコバルトである。
マクロ鉱物の例は、カルシウム、リン及びナトリウムである。
WO01/58275号は、引用により本明細書に組み込まれるアメリカ特許09/77334号に対応する。
さらに、又は他方では(上記に示される粗タンパク質含有率)、本発明の動物飼料組成物は、10+30MJ/kgの代謝可能エネルギー含有率;及び/又は0.1−200g/kgのカルシウム含有率;及び/又は0.1−200g/kgの利用できるリン含有率;及び/又は0.1−100g/kgのメチオニン含有率:及び/又は0.1−150g/kgのメチオニン及びシステイン含有率;及び/又は0.5−50g/kgのリシン含有率を有する。
粗タンパク質は、係数6.25により掛け算される窒素(N)、すなわち粗タンパク質(g/kg)=N(g/kg)×6.25として計算される。窒素含有率は、Kjeldahl方法 (A. O. A. C. , 1984, Official Methods of Analysis 14th ed., Association of Official Analytical Chemists, Washington DC)により決定され得る。
特定の態様においては、植物タンパク質源は、1又は複数のマメ科植物、例えば大豆、ルピナス、エンドウ又はインゲン豆からの材料である。
植物タンパク質源の他の例は、ナタネ種子、ヒマワリ種子、綿種子及びキャベツである。
大豆は、好ましい植物タンパク質源である。
植物タンパク質源の他の例は、穀物、例えば大麦、小麦ライ麦、オート麦、トウモロコシ、イネ、ライコムギ及びモロコシである。
さらなる特定の態様においては、本発明の動物用飼料組成物は、0-80%のトウモロコシ;及び/又は0-80%のモロコシ;及び/又は0−70%の小麦;及び/又は0-70%の大麦;及び/又は0-30%のオート麦;及び/及び0-40%の大豆ミール;及び/又は0-25%の魚ミール;0-25%の肉及び骨負ン及び/又は0-20%ホエーを含む。
フィターゼはもちろん、有効量で、すなわち飼料の溶解性及び/又は栄養価値を改良するための適切な量で適用され得る。ポリペプチドは次の量(用量範囲)で投与されることが現在企画される:0.01-200 ; 0.01-100 ; 0.5-100 ; 1-50; 5-100; 10-100; 0.05-50 ;又は0.10-10−すべてのそれらの範囲はmgフィターゼポリペプチドタンパク質/kg飼料(ppm)である。
本発明はまた、次の特定の実施態様にも関する:
I. 配列番号2に対して少なくとも74%の同一性を有し、そして下記のもの:
1 、2、3、4、5、31 、41 、46、52、53、55、57、59、74、76、82、84、91、99、100、104、105、107、109、111 、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、136、137、141、154、161、162、164、167、171、176、177、179、180、181、182、183、184、185、186、196、199、200、202、203、218、223、239、240、241、247、273、276、281、282、283、284、285、286、289、294、299、308、314、316、324、331 、339、351 、355、362、379、385、406、409、410及び411から選択された少なくとも1つの位置において、好ましくは下記のもの:
配列番号2に比較して、少なくとも1つの変更を含んで成り、但し配列番号3、配列番号4及び配列番号6ではない、フィターゼ。
1 、2、3、4、5、31 、41 、46、52、53、55、57、59、74、76、82、84、91、99、100、104、105、107、109、111 、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、136、137、141、154、161、162、164、167、171、176、177、179、180、181、182、183、184、185、186、196、199、200、202、203、218、223、239、240、241、247、273、276、281、282、283、284、285、286、289、294、299、308、314、316、324、331 、339、351 、355、362、379、385、406、409、410及び411から選択された少なくとも1つの位置において、好ましくは下記のもの:
配列番号2に比較して、少なくとも1つの変更を含んで成るフィターゼ。
1、 2、 3、 4、 5、 31、 41、 46、 52、 53、 55、 57、 59、 74、 76、 82、 84、 91、 99、 100、 104、 105、 107、 109、 111、114、 115、 116、 117、 118、 119、 120、 121、 122、 123、 124、 136、 137、 141、 154、 161、162、 164、 167、 171、176、 177、 179、 180、 181、182、 183、 184、 185、 186、 196、 199、 200、 202、 203、 218、 223、 239、 240、 241、247、 273、 276、 281、 282、 283、 284、 285、 286、 289、 294、 299、 308、 314、 316、 324、 331、339、 351、355、 362、 379、 385、 406、 409、 410、及び411から選択された少なくとも1つの位置において、好ましくは下記のもの:
配列番号2に比較して、少なくとも1つの変更を含んで成り、但し配列番号3、配列番号4、配列番号6及び配列番号9、並びに図1に列挙されるそれらの変異体ではない、フィターゼ。
1、2、 3、 4、 5、 41、 46、 52、 53、 55、 57、 59、 74、 76、 82、 84、 91、 99、 100、 104、 105、 107、 109、 111、114、 115、 116、 117、 118、 119、 120、 122、 123、 124、 136、 137、 141、154、 161、162、 164、 167、 171、 176、 177、 179、 180、 181、 182、 183、 184、 185、 186、 196、 199、 200、 202、 203、 218、 223、 239、 240、 241、247、 273、 276、 281、282、 283、 284、 285、 286、 289、 294、 299、 308、 314、 324、 339、 351、 355、 362、 379、 385、 406、 409、 410、 及び 411から選択された少なくとも1つの位置において、好ましくは下記のもの:
配列番号2に比較して、少なくとも1つの変更を含んで成り、但し配列番号9、及び図1に列挙されるそれらの変異体ではない、フィターゼ。
4、 5、 41、46、 59、 82、 84、 91、99、 105、 107、 109、 111、115、 116、 117、 119、 122、 123、 124、 136、 137、 141、161、 162、 164、 167、 171、 176、 179、 180、 186、 196、 199、 200、 218、 223、 239、 240、 241、247、 273、 276、 281、 282、 283、 284、 289、 294、 299、 308、 314、 324、 339、 351、355、 379、 385、 406、 409、 410、 及び 411から選択された少なくとも1つの位置において、好ましくは下記のもの:
配列番号2に比較して、少なくとも1つの変更を含んで成るフィターゼ。
但し、配列番号3,4及び6ではない、フィターゼ。
但し、配列番号3、4、6及び9、並びに図1に列挙されるそれらの異性体ではない、フィターゼ。
但し、配列番号9、及びに図1に列挙されるそれらの異性体ではない、フィターゼ。
好ましくは 1K、
を含んで成り;但し配列番号3、配列番号4、配列番号6、及び配列番号9及び図1に列挙されるそれらの変異体ではない、フィターゼ。
179K/180E/181 K/182H/183Q/184*/185*/186*、
179K/180E/181 K/182Q/183Q/184*/185*/186*、
179K/180E/181 K/182K/183V/184*/1857186*、
179K/180T/181 D/182K/183L/184*/185*/186*、
111P/241Q、1K、
114T/115Q/116A/117D/118T/119S/120S/121 P/122D/123P/124L、 及び114T/115Q/116T/117D/118T/119S/120S/121P/122D/123P/124Lの少なくとも1つ、
を含んで成るフィターゼ。
XV.配列番号3のフィターゼの変異体である実施態様1〜13のいずれか1つのフィターゼ。
XVI.配列番号4のフィターゼの変異体である実施態様1〜13のいずれか1つのフィターゼ。
XVII.配列番号6のフィターゼの変異体である実施態様1〜13のいずれか1つのフィターゼ。
IIXX.配列番号9のフィターゼの変異体である実施態様1〜13のいずれか1つのフィターゼ。
XX. 図1の個々の列に列挙される置換及び置換の組合せから選択された置換又は置換の組合せを、さらに含んで成る実施態様1〜19のいずれか1つのフィターゼ。
XXI. 改良された熱安定性、改良されたpHプロフィール、改良された比活性、修正されたグリコシル化パターン、改良された温度プロフィール、動物飼料における改良された性能を有し、そして/又は可能性あるプロテアーゼ切断部位の変化を組込む実施態様1〜19のいずれか1つのフィターゼ。
XXIII. 適切な発現宿主におけるフィターゼの生成を指図する1又は複数の制御配列に操作可能的に結合される実施態様XXIIの核酸配列を含んで成る核酸構造体。
XXIV. 実施態様XXIIIの核酸構造体を含んで成る組換え発現ベクター。
XXV. 実施態様XXIIIの核酸構造体及び/又は実施態様XXIVの発現ベクターを含んで成る組換え宿主細胞。
XXVII. 実施態様I〜XXIのいずれか1つのフィターゼを発現できるトランスジェニック植物又はその一部。
IIXXX. 実施態様I〜XXIのいずれか1つのフィターゼを発現できるトランスジェニック非ヒト動物、又はその生成物又は要素。
XXX. 次の酵素群:アミラーゼ、フィターゼ、ホスファターゼ、キシラナーゼ、ガラクタナーゼ、α−ガラクトシダーゼ、プロテアーゼ、ホスホリパーゼ及び/又はβ−グルカナーゼから選択された少なくとも1つの酵素をさらに含んで成る実施態様IXXの組成物。
XXXI. 動物飼料添加物である実施態様IXX〜XXXのいずれか1つの組成物。
XXXII. 50〜800g/kgの含有率の粗タンパク質を有し、そして実施態様I〜XXIのいずれか1つのフィターゼ、又は実施態様IXXX〜XXXIのいずれか1つの組成物を含んで成る動物用飼料組成物。
XXXIV. 有効量の実施態様XXXIIの飼料を動物に供給することを含んで成る、動物飼料におけるフィテートレベルを低めるための方法。
XXXV. 植物性タンパク質の処理方法であって、少なくとも1つの植物性タンパク質又はタンパク質源に、実施態様I〜XXIのいずれか1つのフィターゼ又は実施態様IXXX〜XXXIのいずれか1つの組成物を添加する段階を含んで成る方法。
1 、2、3、4、5、31 、41 、46、52、53、55、57、59、74、76、82、84、91、99、100、104、105、107、109、111 、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、136、137、141、154、161、162、164、167、171、176、177、179、180、181、182、183、184、185、186、196、199、200、202、203、218、223、239、240、241、247、273、276、281、282、283、284、285、286、289、294、299、308、314、316、324、331 、339、351 、355、362、379、385、406、409、410及び411から選択された少なくとも1つの位置において、配列番号2に比較して、少なくとも1つの変更を含んで成り、但し配列番号3、配列番号4及び配列番号6ではない、フィターゼ。
1 、2、3、4、5、31 、41 、46、52、53、55、57、59、74、76、82、84、91、99、100、104、105、107、109、111 、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、136、137、141、154、161、162、164、167、171、176、177、179、180、181、182、183、184、185、186、196、199、200、202、203、218、223、239、240、241、247、273、276、281、282、283、284、285、286、289、294、299、308、314、316、324、331 、339、351 、355、362、379、385、406、409、410及び411から選択された少なくとも1つの位置において、配列番号2に比較して、少なくとも1つの変更を含んで成り、但し(i) 31D/121T/316N/331E、 及び (ii) 31D/121N/316K/331E、 及び (iii) 31N/121N/316N/331Kを包含しない、フィターゼ。
1 、2、3、4、5、31 、41 、46、52、53、55、57、59、74、76、82、84、91、99、100、104、105、107、109、111 、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、136、137、141、154、161、162、164、167、171、176、177、179、180、181、182、183、184、185、186、196、199、200、202、203、218、223、239、240、241、247、273、276、281、282、283、284、285、286、289、294、299、308、314、316、324、331 、339、351 、355、362、379、385、406、409、410及び411から選択された少なくとも1つの位置において、配列番号2に比較して、少なくとも1つの変更を含んで成る、フィターゼ。
(i) 31C、 46C1 52C、 59C、 91C、 99C、100C、141C、162C、176C、177C、199C、 及び/又は 247C;
(ii) 4P、 5P、 41 P、 91 P、 111P、 136P、 137P、 154P、 161 P、 240P、 282P、283P、 284P、 289P、 及び/又は 355P;
(iii) 52E、 55D、I、 57Y、 76G、84Y、104A、105F、107D、G、 109A、G、 273L、Q、 285G、R、 286Q、 294T、 299L、 351Y、 及び/又は 362K;
(iv) 1*、 1*/2*、 又は 1*/2*/3*;
(vi) 119K、R、 及び/又は 411K、R;
(vii) 107E、 及び/又は 164D、E;
(viii) 46D、E、 82E、 223E、 276K、R、 362K、R、379K、R、 385D、 409D、E、 及び/又は 410D、E;
(x) 114H、N、T 、115Q、 116A、E、P、T、Q、 117D、E、K、 118I、L、M、T、 119G、K、S、 120K、S、T、Q、 121A、M、P、V、 122D、 123P、S、 及び/又は 124L、T、V;
(xi) 31T、 74A、 171T、 203T、 281H、 308A、 及び/又は 316D; 及び/又は
(xii) 339Dの少なくとも1つを含んで成る実施態様a2)〜a3)のいずれか1つのフィターゼ。
(i) 141C/199C、 91C/46C、 52C/99C、 31C/176C、 31C/177C、 59C/100C、 及び/又は 162C/247C;
(ii) 41P、 91 P、 136P、137P、154P、 161P、 355P、1 111P、 240P、 282P、 283P、 284P、 289P、 4P、 及び/又は 5P;
(iii) 52E、 551、 57Y、 104A/105F、 107D、G、109A、G、 76G、 84Y、 362K、 273L、Q、 285G、R、 286Q、 294T、 299L、 331K/55D、 及び/又は 351Y;
(iv) 1*、 1*/2*、 又は 1*/2*/3*;
QADKP、 GEDKP、 NGISA、 IAGKS、 KEKHQ、 KEKQQ、 KEKKV 又は KTDKLにより置換されている;
(vi) 119R、K、 及び/又は 411R、K;
(vii) 107E、 及び/又は 164E、D;
(viii) 362R、K、 276R、K、 379R、K、 409D、E、 223E、 385D、 46D、E、 410D、E 及び/又は 82E;
(ix) 218Q、 324N、 200R、K、 121 D、 196Q、 202N、 406A、 167Q、 53V、Q、 241 Q、 314N、G、 239Q、 及び/又は 285N;
114H/115Q/116P/117E/1181/119G/120K/121M/122D/123P/124V、
114T/115Q/116A/117D/118T/119S/120S/121P/122D/123P/124L、
114H/115Q/116Q/117D/1181/119K/120Q/121 A/122D/123P/124L、
114T/115Q/116T/117D/118T/119S/120S/121P/122D/123P/124L1 又は 114N/115Q/116A/117D/118L/119K/120K/121T/122D/123P/124L;
(xi) 31T、 74A、 171T、 203T、 281H、 308A、 及び/又は 316D; 及び/又は
(xii) 339Dの少なくとも1つを含んで成る実施態様a2)〜a4)のいずれか1つのフィターゼ。
1*、 2*、 3*、 4P、 5P、 31C、T、 41 P、 46C、D、E、 52C、E、 53V、Q、55D、I、 57Y、 59C、 74A、 76G、 82E、 84Y、 91C、P、 99C、 100C、 104A、 105F、 107D、E、G、 109A、G、 111P、 114H、N、T、 115Q、 116A、E、P、T、Q、 117D、E、K 118I、L、M、T、 119G、K、R、S、 12OK、S、T、Q、 121 A、D、M、P、T、V、 122D、 123P、S、 124L、T、V、 136P、 137P、 141C、 154P、 161P、 162C、 164D、E、 167Q、 171T、 176C、177C、 179G、I、K、N、Q、 18OA、E、G、T、 181D、G、I、K、 182H、K、S、Q、 183A、L、P、S、V、Q、 184*、 185*、 186*、 196Q、 199C、200K、R、 202N、 203T、 218Q、 223E、 239Q、 240P、 241Q、 247C、 273L、Q、 276K、R、 281 H、 282P、 283P、 284P、 285G、N、R、 286K、Q、 289P、 294T、 299L、 308A、 314G、N、 316D、 324N、 331K、 339D、 351Y、 355P、 362K、R、 379K、R、 385D、 406A、 409D、E、41OD、E、及び/又は 411R、Kの少なくとも1つを含んで成り;そして/又は位置179、180、181 、182、183、184、185及び186におけるアミノ酸が、QADKP、GEDKP、 NGISA、 IAGKS、 KEKHQ、 KEKQQ、 KEKKV、 又はKTDKLにより置換されている、の少なくとも1つを含んで成る実施態様a)〜a1)のいずれか1つのフィターゼ。
(i) 31 C、46C、52C、59C、 91 C、99C、10OC、141 C、162C、176C、177C、199C、及び/又は 247C;
(ii) 4P、5P、41 P、91 P、111P、136P、137P、154P、161 P、240P、282P、283P、284P、289P 及び/又は 355P;
(iii) 52E、 55D、I、 57Y、 76G、 84Y、 104A、 105F、 107D、G、 109A、G、 121T、 273L、Q、285G.R、286Q、294T、299L、331 K、351Y、及び/又は 362K;
(iv) 1*、 1*72*. 又は 1*/2*/3*;
(v) K179、 T180、 T181、E182、 K183、 S184、 T185、 及び K186はQADKP、 GEDKP、 NGISA、 IAGKS、 KEKHQ、 KEKQQ、 KEKKV、 又は KTDKLにより置換されている;
(vii) 107E、及び/又は 164D、E;
(viii) 46D、E、 82E、 223E、 276K、R、 362K、R、 379K、R、 385D、 409D、E、 及び/又は 41OD、E;
(ix) 53V、Q、 121D、 167Q、 196Q、 200K、R、 202N、 218Q、 239Q、 241Q、 285N、 314G、N、 324N、 及び/又は 406A;
(x) 114H、N、T 115Q、 116A、E、P、T、Q、 117D、E、K、 118I、L、M、T、119G、K、S、 120K、S、T、Q112、A、M、P、T、V、 122D、 123P、S、 及び/又は 124L、T、V;
(xi) 31T、 74A、 171T、 203T、 281H、 308A、 及び/又は 316D; 及び/又は
(xii) 339Dの少なくとも1つを含んで成る上記実施態様のいずれか1つのフィターゼ。
(i) 31 C、 46C、 52C、 59C、 91C1 99C、 100C、 141 C、 162C、 176C、 177C、 199C、 及び/又は 247C、 好ましくは52C、99C、141C、 及び/又は 199C;
(ii) 4P、 5P、41P、91P、111P、136P、137P、154P、161P、240P、282P、283P、284P、289P、及び/又は 355P、好ましくは4P、5P、111P;
(iii) 52E、 55D、I、57Y、76G、 84Y、104A、105F、107D、G、 109A、G、 121T、 273L、Q、 285G、R、286Q、 294T、 299L、331 K、351Y、 及び/又は 362K、 好ましくは 57Y、76G、107G、273L、286Q 及び/又は362K;
(iv) 1*、 1<*>/2*、 又は 1*/2*/3*;
(vi) 119K、R、及び/又は 411 K、R、好ましくは119K;
(vii) 107E、及び/又は 164D、E;
(viii) 46D、E、 82E、 223E、 276K、R、 362K、R、 379K、R、 385D、 409D1、E、 及び/又は 410D、E 好ましくは46E、、223E、 362K、R、 及び/又は 379K、R;
(ix) 53V、Q、 121D、 167Q、 196Q、200K、R、 202N、 218Q、 239Q、 241Q、285N、 314G、N、 324N、 及び/又は 406A、 好ましくは 53V、 121D、 196Q、 200K、 202N、 218Q、 241Q、 314N、 及び/又は 406A;
(xi) 31T、 74A、 171T、 203T、 281H、 308A、 及び/又は 316D; 及び/又は
(xii) 339Dの少なくとも1つを含んで成る上記実施態様のいずれか1つのフィターゼ。
e) 実施態様3の特徴(i)、 (ii)、 (iii)、 (iv)、 (v)、 (vi)、 (vii)、 (viii)、 (x)、 (xi) 及び/又は (xii)の1又は複数の変更を含んで成り、そして改良された熱安定性を有する実施態様c) 又は c1)のフィターゼ。
f) 実施態様c)の特徴(ix) 及び/又は (x) の1又は複数の変更を含んで成り、そして改良されたpHプロフィールを有する実施態様c) 又は c1)のフィターゼ。
g) 実施態様c)の特徴(x)の1又は複数の変更を含んで成り、そして改良された比活性を有する実施態様c) 又は c1)のフィターゼ。
i) 実施態様c)の特徴(xii)の1又は複数の変更を含んで成り、そして可能性ある切断部位を有する実施態様c) 又は c1)のフィターゼ。
(i) 141C/199C、91C/46C、52C/99C、31C/176C、31C/177C、59C/100C、 及び/又は 162C/247C;
(ii) 41P、91P、136P、137P、154P、161P、355P、111P、240P、282P、283P、284P、289P、4P、 及び/又は 5P;
(iii) 52E、 551、57Y、104A/105F、107D、G、109A、G、76G、84Y、121T、362K、273L、Q、285G、R、286Q、294T、299L、331K/55D、及び/又は 351Y;
(iv) 1*、1*/2*、 又は 1*/2*/3*;
(vi) 119R、K、及び/又は 411R、K;
(vii) 107E、 及び/又は 164E、D;
(viii) 362R、K、 276R、K、 379R、K、 409D、E、 223E、 385D、 46D、E、41 OD、E、 及び/又は 82E;
(ix) 218Q、324N、200R、K、121 D196Q、202N、406A、167Q、53V、Q、241Q、314N、G、239Q、及び/又は 285N;
114H/115Q/116P/117E/1181/119G/120K/121M/122D/123P/124V、
114T/115Q/116A/117D/118T/119S/120S/121P/122D/123P/124L、 114H/115Q/116Q/117D/1181/119K/120Q/121A/122D/123P/124L、
114T/115Q/116T/117D/118T/119S/120S/121P/122D/123P/124L、 又は
114N/115Q/116A/117D/118L/119K/120K/121T/122D/123P/124L;
(xi) 31T、74A、171T、203T、281H、316D、及び/又は 308A; 及び/又は
(xii) 339Dの少なくとも1つを含んで成るa1)-a5)を包含する実施態様a)-d)のいずれか1つのフィターゼ。
(i) K141C/V199C、 Q91C/W46C、 G52C/A99C、 N31C/E176C、 N31C/T177C、 G59C/F100C、 及び/又は S162C/S247C;
(ii) D41P、 Q91P、 N136P、 T137P、 L154P、 S161P、 T355P、 Q111P、 K240P、 G282P、 T283P、T284P、 G289P、 N4P、 及び/又は G5P;
(iii) G52E、 V55I、 E57Y、 L104A/A105F、 K107D、G、 Q109A、G、 T76G、 A84Y、 N121T、 I362K、M273L、Q、 E285G、R、 N286Q、 V294T、 I299L、 E331K/V55D、 及び/又は F351Y;
(v) K179、 T180、 T181、E182、 K183、 S184、 T185、 及び K186は、QADKP、 GEDKP、 NGISA、 IAGKS、 KEKHQ、 KEKQQ、 KEKKV、 又は KTDKLにより置換されている;
(vi) E119R、K、 及び/又は E411R、K;
(vii) K107E、 及び/又は R164E、D;
(viii) I362R、K、 T276R、K、 I379R.、K、 V409D、E、 Q223E、 N385D、 W46D、E、 T410D、E、 及び/又は Q82E;
(x) Y114H/K116E/D117K/E118M/E119G/K120T/N121M/L124T、
Y114H/K116Q/E118I/E119K/K120Q/N121V/P123S、
Y114H/K116P/D117E/E118I/E119G/N121M/L124V、
Y114T/K116A/E118T/E119S/K120S/N121P、
Y114H/K116Q/E118I/E119K/K120Q/N121A、
Y114T/K116T/E118T/E119S/K120S/N121P、 又は
Y114N/K116A/E118L/E119K/N121T;
(xii) R339Dの少なくとも1つを含んで成るa1)-a5) 及びc1)を包含する実施態様a)-d)のいずれか1つのフィターゼ。
l)配列番号2の変異体である実施態様k)のフィターゼ。
(i) T141C/V199C、 Q91C/W46C、 G52C/A99C、 D31C/E176C、 D31C/T177C、 G59C/F100C、 及び/又は S162C/S247C;
(ii) D41P、 Q91P、 N136P、 T137P、 L154P、 S161P、 T355P、 Q111P、 K240P、 G282P、 T283P、T284P、 G289P、 N4P、 及び/又は G5P;
(iii) G52E、 V55I、 E57Y、 L104A/A105F、 K107D、G、 Q109A、G、 T76G、 A84Y、 I362K、 M273L、Q、 E285G、R、 N286Q、 V294T、 I299L、 E331K/V55D、 及び/又は F351Y;
(v) K179、 T180、 T181、E182、 K183、 S184、 T185、 及び K186 は、QADKP、 GEDKP、 NGISA1 IAGKS、 KEKHQ、 KEKQQ、 KEKKV、 又は KTDKLにより置換されている;
(vi) E119R、K、 及び/又は E411R、K;
(vii) K107E、 R164E、D;
(viii) I362R、K、 T276R、K、 1379R、K、 V409D、E、 Q223E、 N385D、 W46D、E、 T41 OD、E、Q82E;
(ix) E218Q、 D324N、 T200R、K、 T121D、 E196Q、 D202N、 E406A、 E167Q、 E53V、Q、 E241Q、D314N、G、 E239Q、 及び/又は E285N;
Y114H/K116Q/E118I/E119K/K120Q/T121V/P123S、
Y114H/K116P/D117E/E118I/E119G/T121M/L124V、
Y114T/K116A/E118T/E119S/K120S/T121P/、
Y114H/K116Q/E118I/E119K/K120Q/T121A/、
Y114T/K116T/E118T/E119S/K120S/T121 P、 又は
Y114N/K116A/E118L/E119K;
(xi) N74A、 N171T、 N203T、 N281H、 N316D、 及び/又は N308A; 及び/又は
(xii) R339Dの少なくとも1つを含んで成るa1)-a5) 及びc1)を包含する実施態様a)-d)のいずれか1つのフィターゼ。
o) 次の変更:
(i) K141 C/V199C、 Q91C/W46C、 G52C/A99C、 D31C/E176C、 D31C/T177C、 G59C/F100C、 及び/又は S162C/S247C;
(ii) D41P、 Q91P、 N136P、 T137P、 L154P、 S161P、 T355P、 Q111P、 K240P、 G282P、 T283P、T284P、 G289P、 N4P、 及び/又は G5P;
(iii) G52E、 V55I、 E57Y、 L104A/A105F、 K107D、G、 Q109A、G、 T76G、 A84Y、 N121T、 I362K、 M273L.Q、 E285G、R、 N286Q、 V294T、 I299L、 E331K/V55D、 及び/又は F351Y;
(v) K179、 T180、 T181、 E182、 K183、 S184、 T185、 及び K186 は、QADKP、 GEDKP1 NGISA、 IAGKS、 KEKHQ、 KEKQQ、 KEKKV、 又は KTDKLにより置換されている;
(vi) E119R、K、 及び/又は E411R、K;
(vii) K107E、 及び/又は R164E、D;
(viii) I362R、K、 T276R、K、 I379R、K、 V409D、E、 Q223E、 N385D、 W46D、E、 T410D、E、 及び又はQ82E;
(ix) E218Q、 D324N、 T200R、K、 N121D、 E196Q、 D202N、 E406A、 E167Q、 E53V、Q、 E241Q、D314N、G、 E239Q、 及び/又は E285N;
Y114H/K116Q/E118I/E119K/K120Q/N121V/P123S、
Y114H/K116P/D117E/E118I/E119G/N121M/L124V、
Y114T/K116A/E118T/E119S/K120S/N121P、
Y114H/K116Q/E118I/E119K/K120Q/N121A、
Y114T/K116T/E118T/E119S/K120S/N121P、 又は
Y114N/K116A/E118L/E119K/N121T;
(xi) N74A、 N171T、 N203T、 N281H、 及び/又は N308A; 及び/又は
(xii) R339Dの少なくとも1つを含んで成るa1)-a5) 及びc1)を包含する実施態様a)-d)のいずれか1つのフィターゼ。
q) 次の変更:
(i) K141 C/V199C、 Q91 C/W46C、 G52C/A99C、 N31C/E176C、 N31C/T177C、 G59C/F100C、 及び/又は S162C/S247C;
(ii) D41P、 Q91P、 N136P、 T137P、 L154P、 S161P、 T355P、 Q111P、 K240P、 G282P、 T283P、T284P、 G289P、 N4P、 及び/又は G5P;
(iii) G52E、 V551、 E57Y、 L104A/A105F、 K107D、G、 Q109A、G、 T76G、 A84Y、 N121T、 I362K、M273L、Q, E285G、R、 N286Q、 V294T、 I299L、 V55D、 及び/又は F351Y;
(v) K179、 T180、 T181、E182、 K183、 S184、 T185、 及び K186 は、QADKP、 GEDKP、 NGISA、 IAGKS、 KEKHQ、 KEKQQ、 KEKKV、 又は KTDKLにより置換されている;
(vi) E119R、K、 及び/又は E411R、K;
(vii) K107E、 及び/又は R164E、D;
(viii) I362R、K、 T276R、K、 1379R、K、 V409D、E、 Q223E、 N385D、 W46D、E、 T410D、E、 及び/又は Q82E;
(ix) E218Q、 D324N、 T200R、K、 N121 D、 E196Q、 D202N、 E406A、 E167Q、 E53V、Q、 E241Q、D314N、G、 E239Q、 及び/又は E285N;
Y114H/K116Q/E118I/E119K/K120Q/N121V/P123S、
Y114H/K116P/D117E/E118I/E119G/N121M/L124V、
Y114T/K116A/E118T/E119S/K120S/N121P、
Y114H/K116Q/E118I/E119K/K120Q/N121A、
Y114T/K116T/E118T/E119S/K120S/N121P、 又は
Y114N/K116A/E118L/E119K/N121T;
(xi) N31T、 N74A、 N171T、 N203T、 N281H、 N316D、 及び/又は N308A; 及び/又は
(xii) R339Dの少なくとも1つを含んで成るa1)-a5) 及びc1)を包含する実施態様a)-d)のいずれか1つのフィターゼ。
s) 次の変更:
(i) K141C/V199C、 Q91C/W46C、 G52C/A99C、 D31C/E176C、 D31C/T177C、 G59C/F100C、 及び/又は S162C/S247C;
(ii) D41 P、 Q91P、 N136P、 T137P、 L154P、 S161 P、 T355P、 Q111P、 K240P、 G282P、 T283P、T284P、 G289P、 N4P、 及び/又は G5P;
(iii) G52E、 V55I、 E57Y、 L104A/A105F、 K107D、G、 Q109A、G、 T76G、 A84Y、 I362K、 M273L、Q、 E285G、R、 N286Q、 V294T、 I299L、 E331K/V55D、 及び/又は F351Y;
(v) K179、 T180、 T181、E182、 K183、 S184、 T185、 及び K186 は、QADKP、 GEDKP、 NGISA、 IAGKS、 KEKHQ、 KEKQQ、 KEKKV、 又は KTDKLにより置換されている;
(vi) E119R、K、 及び/又は E411R、K;
(vii) K107E、 及び/又は R164E、D;
(viii) I362R、K、 T276R、K、 I379R、K、 V409D、E、 Q223E、 N385D、 W46D、E、T410D、E、及び/又はQ82E;
(x) Y114H/K116E/D117K/E118M/E119G/K120T/T121M/L124T、
Y114H/K116Q/E118I/E119K/K120Q/T121V/P123S、
Y114H/K116P/D117E/E118I/E119G/T121M/L124V、
Y114T/K116A/E118T/E119S/K120S/T121 P、 Y114H/K116Q/E118I/E119K/K120Q/T121A、
Y114T/K116T/E118T/E119S/K120S/T121 P、 又は
Y114N/K116A/E118L/E119K;
(xi) D31T、 N74A、 N171T、 N203T、 N281 H、 N316D、 及び/又は N308A; 及び/又は
(xii) R339Dの少なくとも1つを含んで成るa1)-a5)及びc1)を包含する実施態様a)-d)のいずれか1つのフィターゼ。
u) a1)−a5)及びc1)を包含する実施態様a)-d)のいずれかのフィターゼをコードする核酸配列を含んで成る単離された核酸配列。
v) 適切な発現宿主におけるフィターゼの生成を方向ずける1又は複数の制御配列に操作可能的に結合される実施態様u)の核酸配列を含んで成る核酸構造体。
w) v)の実施態様の核酸構造体を含んで成る組換え発現ベクター。
x) 実施態様v)の核酸構造体及び/又は実施態様w)の発現ベクターを含んで成る組換え宿主細胞。
y) (a)前記フィターゼを含んで成る上清液を生成するために実施態様x)の宿主細胞を栽培し;そして(b)前記フィターゼを回収することを含んで成る、a1)−a5)及びc1)を包含する実施態様a)-d)のいずれかのフィターゼの生成方法。
z) a1)−a5)及びc1)を包含する実施態様a)-t )のいずれか1つのフィターゼを発現できるトランスジェニック植物又はその一部。
oe) a1)−a5)及びc1)を包含する実施態様a)-t )の少なくとも1つのフィターゼ、及び(a)少なくとも1つの脂溶性ビタミン;(b)少なくとも1つの水溶性ビタミン;及び/又は(c)少なくとも1つの微量鉱物を含んで成る組成物。
bb)動物飼料添加物である実施態様oe)−aa)のいずれか1つの組成物。
cc)50〜800g/kgの含有率の粗タンパク質を有し、そしてa1)−a5)及びc1)を包含する実施態様a)-t )のいずれか1つのフィターゼ、又は実施態様oe)−aa)のいずれか1つの組成物を含んで成る動物用飼料組成物。
ee)有効量の実施態様cc)の飼料を動物に供給することを含んで成る、動物飼料におけるフィテートレベルを低めるための方法。
gg)動物飼料への;動物飼料の調製への;動物飼料の栄養価値の改良への;動物飼料におけるフィテートレベルを低めるための;植物性タンパク質の処理への;又はフィターゼ基質からのリンの遊離のためへの、a1)−a5)及びc1)を包含する実施態様a)-t )のいずれか1つのフィターゼ又実施態様oe)−aa)のいずれか1つの組成物の使用。
例1:変異体の調製、及び熱安定性及びpHプロフィールの試験:
フィターゼ変異体の調製:
配列番号2のアミノ酸配列を有するフィターゼの異変体をコードするDNAを、当業界において知られている方法により生成し、そしてその構造体を、Takami など., Biosci. Biotechnol. Biochem. 56:1455 (1992)により記載されるシグナルペプチドをコードするDNAに、PCRにより融合し、そして標準技法を用いて、バチルス・サブチリス(Bacillus subtilis)宿主細胞(Diderichsenなど (1990), J. Bacteriol., 172, 4315-4321を参照のこと)のゲノム中に、相同組換えにより組込む。前記遺伝子を、三重プロモーターシステムの制御下で発現し(WO99/43835号に記載されるように)、そして得られるフィターゼタンパク質を、従来の方法を用いて精製する。
フィターゼ変異体の温度安定性を、次の手段で決定することができる:前記変異体及び1ml当たり約10μgのタンパク質を有する対照タンパク質(配列番号2,3,4及び/又は6)の0.1Mの酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.5)に溶解されたタンパク質溶液500μlを、2つの部分に分け、1つの部分をプラスチック容器において、所望する高められた温度(例えば、50℃、 55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、又は85℃、)でインキュベートし、他の部分を5℃で貯蔵する。
75μlのフィターゼ含有酵素溶液を、マイクロタイタープレートのウェル、例えばNUNC269620に分散し、そして75μlの基質を添加する(基質の調製のためには、2個の5mgのp−ニトロフェニルホスフェート錠剤(Sigma, カタログ番号N−9389)を、10mlの0.1Mの酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.5)に溶解する)。プレートを密閉し、そして37℃で15分間、750rpmで振盪しながらインキュベートする。インキュベーションの後、75μlの停止試薬を添加し(停止試薬は水中、0.1Mの四硼酸二ナトリウムである)、そして405nmでの吸光度をマイクロタイタープレート分光計により測定する。1ホスファターゼ単位は、所定の反応条件下で1分当たり1μモルのリン酸を放す酵素活性として定義される(緩衝液ブラインドは控除された)。1μモルのp−ニトロフェノールの吸光度は、アッセイ条件下で56AU(AU=吸光度単位)であることが決定される。
示差走査熱量法(DSC)を、Micro CalからのVP-DSCを用いて、種々のpH値で行う。操作を、20〜90℃で1.5℃/分の一定走査速度で行う。DSCの実施の前、フィターゼを、適切な緩衝液(例えば、0.1Mのグリシン−HCl、pH2.5又は3.0;20mMの酢酸ナトリウムpH4.0;0.1Mの酢酸ナトリウムpH5.5;0.1Mのトリス−HCl、pH7.0)により平衡化されたNAP-5カラム(Pharmacia)を用いて脱塩する。データ処理を、MicroCal Originソフトウェアー(バージョン4.10)を用いて実施し、そして変性温度Td(又は、融解温度Tmと呼ばれる)を、サーモグラムにおけるピークの頂点での温度として定義する。
フィターゼ変異体のpHプロフィールの修正を、次の通りにして決定することができる:活性をpH3.5(0.1Mの酢酸緩衝液、pH3.5)及びpH5.5(0.1Mの酢酸緩衝液、pH5.5)で測定し、両者の場合、緩衝液ブラインドは控除される。pH3.5で測定された活性をpH5.5で決定された活性により割算し、すなわち2つの吸光度を分割する(下記の参照のこと)。活性を測定するために、変異体及び対照の上清液を、それぞれの緩衝液において適切に希釈する(例えば、1:5000)。
適切に希釈された(例えば、0.25Mの酢酸ナトリウム、0.005%(w/v)Tween−20、pH5.5)、フィターゼ含有酵素溶液75μlを、マイクロタイタープレートウェル、例えばNUNC269620に分散し、そして75μlの基質を添加する(10mlの0.25M酢酸ナトリウム(pH5.5)に、米からのフィチン酸ナトリウム(Aldrichカタログ番号274321)100mgを溶解することにより調製する)。プレートを密封し、そして37℃で15分間、750rpmで振盪しながらインキュベートする。インキュベーションの後、75μlの停止試薬を添加し(前記停止試薬は、10mlのモリブデン酸溶液(0.25%(w/v)アンモニア溶液中、10%(w/v)アンモニウムヘプタ−モリブデート);10mlのバナジン酸アンモニウム(Bie&Berntsenからの市販の0.24%製品、カタログ番号LAB17650)及び21.7%(w/v)の硝酸)を混合することにより調製される)、405nmでの吸光度をマイクロタイタープレート分光計により測定する。フィターゼ活性をFYTの単位で表し、1FYTとは、上記条件下で、1分当たり1μモルの無機オルト−ホスフェートを放す酵素の量である。測定されるフィターゼ活性についての絶対値を、無機ホスフェートの適切な希釈から調整された標準曲線(既知活性を有するそのような標準酵素調製物は必要に応じ、Novozymes A/S, Krogshoejvej 36, DK-2880 Bagsvaerdから入手できる)に対する参照により得る。
バチルスにおける発現:
配列番号2のフィターゼを、例1に記載のようにして、バチルス・サブチリスにおいて発現し、そして次の従来の方法を用いて精製した:遠心分離、細菌濾過、硫酸アンモニウム沈殿(80%硫酸アンモニウム溶液)、遠心分離、緩衝液A(50mMの酢酸ナトリウム、1.5Mの硫酸アンモニウム、pH4.5)へのペレットの再懸濁、濾過、疎水性相互作用クロマトグラフィー(Phenyl Toyopearl, 緩衝液Aによる充填、緩衝液B(50mMの酢酸ナトリウム、pH4.5)による溶出)、及びカチオン交換のクロマトグラフィー(SP−セファロース、10mMのクエン酸ナトリウム、pH4.0による充填、線状塩グラジエント(10mMのクエン酸ナトリウムpH4.0+1MのNaCl)による溶出)。
さらに、配列番号2のフィターゼを、のロドリゲスなど、Archives of Biochemistry and Biophysics, vol. 382, no. 1, 2000, pp. 105-112により一般的に記載のようにして、ピチア・パストリス(Pichia pastoris)において発現した。フィターゼを、次の通りにして、発酵ブイヨンの上清液から精製した:硫酸アンモニウム(80%飽和)による沈殿、10mlの25mM硫酸ナトリウムpH4.5への再溶解、同じ緩衝液に対する透析、及び0.45mmのフィルターを通しての濾過。150mlのこの溶液を、同じ緩衝液pH4.5により平衡化された、40mlのSP Sepharose FFカラム(Pharmacia)に適用し、そしてタンパク質を線状NaClグラジエント(0〜0.5M)により溶出した。カラムからの画分を、フィターゼ活性について分析した。フィターゼ活性を有する画分を、SDS−PAGEにより調べ、そして純粋な画分をプールした。タンパク質濃度を、BCAキット(Pierce)を用いて測定した。
配列番号2のピチア−及びバチルス−発現されたフィターゼを、示差走査熱量法(DSC)による熱安定性測定にゆだねた。
サンプル(3ml以下の体積)を、500mlの20M酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.0)に対して、最少1時間、冷たい室(約5℃の遠心分離機)において透析した。サンプルを500mlの新鮮な冷緩衝液調製物に移し、そして一晩、透析した。サンプルを、0.45μlの注射器フィルターを用いて濾過し、透析緩衝液を用いて、体積を約1.5mlの調節し、そしてA280(280nmでの吸光度)を記録した。透析緩衝液を、DSC走査において対照として使用した。サンプルを、真空吸引を用い、そして約10分間、撹拌し、ガス抜きした。
MicroCalTMVP-DSC装置を用いて実験設定:走査速度:90k/時、走査間隔:20〜90℃センチグレード、フィードバックモード:なし、濾過期間:16秒。
サンプルの酵素濃度は、A280及び280nmでの理論的に計算された吸光係数(Vector NTIバージョン9.0.0)により評価される場合、約1〜1.5mg/mlであった。熱により折りたたまない温度(Td)を、MicroCal Originソフトウェア(バージョン4.10)を用いて評価し、そして変性温度をサーモグラムにおける頂点での温度として決定した。
結果が下記表2に要約される。
ピチア−発現されたフィターゼは、質量分析法(Maldi-TOF)を用いて広範囲の分子質量により可視化される場合、重度にグリコシル化され、ところがバチルス−発現されたフィターゼではグリコシル化されなかった。
置換R339を有する配列番号2のフィターゼのタンパク質−構築された変異体を調製し、そして当業界において知られている方法を用いて、アスペルギラス・オリザエにおいて発現した。その変性温度Tdを、例2に記載のようにしてDSCを用いて、62.5℃(20mMの酢酸ナトリウム、pH4.0)に決定した。
さらに、R339D置換は、アスペルギラスにおける発現のための可能性ある関連物のKex2プロテアーゼ切断部位を除去するよう作用する。
動物飼料添加物:
0.15gのフィターゼ酵素タンパク質を含む、配列番号2のフィターゼ変異体R339Dの配合物を、次のプレミックスに添加する(プレミックスに1kg当たり):
5000000IE ビタミンA
1000000IE ビタミンD3
13333 mg ビタミンE
1000 mg ビタミンK3
750 mg ビタミンB1
2500 mg ビタミンB2
1500 mg ビタミンB6
7666 mcg ビタミンB12
12333 mg Niacin
300 mg 葉酸
3000 mg Ca-D-Panthothenate
1666 mg Cu
16666 mg Fe
16666 mg Zn
23333 mg Mn
133 mg Co
66 mg I
66 mg Se
5.8 % カルシウム
25 % ナトリウム
これは、配列番号2のフィターゼ変異体R339D1.5mg/kg(1.5ppm)を含んで成る動物用飼料(ブロイラー飼料)の例である(フィターゼ酵素タンパク質として計算された):
62.55%のトウモロコシ
33.8%の大豆ミール(50%粗タンパク質、CP)
1.0%の大豆油
0.2%のDL−メチオニン
0.22%のDCP(リン酸二カルシウム)
0.76%のCaCO3(炭酸カルシウム)
0.32%の砂
0.15%のNaCl(塩化ナトリウム)
1%の上記プレミックス。
例5:温度安定性の決定:
配列番号2の8種の変異体(配列番号2に比較しての変更が下記表3に示されている)を、例1に記載のようにして調製した。配列番号2及び3を有する2種の対照フィターゼを、同じ態様で調製した。
変異体及び対照タンパク質の個々の上清液200μlを2つの部分に分け、1つの部分をプラスチック容器において50℃でインキュベートし、他の部分を5℃で貯蔵した。50℃での30分インキュベーションの後、そのタンパク質溶液を氷浴に移した。0.1Mの酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.5)における1:100の希釈の後、冷却された、及び加熱されたサンプルの活性を、例1のホスファターゼアッセイ(“ホスファターゼ活性の決定”)により測定し、ここで緩衝液ブラインドは控除された。結果は、それぞれ5℃及び50℃での30分間のインキュベーションの後、酵素活性(吸収単位(AUでの))として表3に示され、そして残留活性(RA)は、%での冷却されたサンプル(5℃でのインキュベーション)の活性により割算された、加熱処理されたサンプルの活性として計算される。
フィターゼ変異体の動物飼料における性能を、インビトロモデルにおいて、対照タンパク質、例えば配列番号2,3,4及び/又は6の性能に比較する。インビトロモデルは、単一胃の動物における胃腸条件をシュミレートし、そしてインビボでの動物試験に包含される結果と十分に相互関係する。その比較を次の通りにして行う:
変異体サンプルにおけるフィターゼ活性を、“フィターゼ活性の決定”下で例1に記載のようにして決定する。
フィチン酸及びイノシトール−リン酸を、Chen など., Journal of Chromatography A (2003) vol. 1018, pp. 41- 52により記載のようにして、高性能イオンクロマトグラフィーにより分離し、そしてSkoglund など., J. Agric. Food Chem. (1997), vol. 45, pp. 431-436により記載のようにして、定量化する。
配列番号2の多くのフィターゼ変異体のインビトロ性能を、上記のようにして、kg飼料当たり125FYTの投与量で決定した。
フィターゼ変異体の比活性を、250mMの酢酸ナトリウム(pH5.5)に対して透析された、高く精製されたサンプルに対して決定した。純度を、わずか1つの成分の存在を示すSDSポリアクリルアミドゲル上であらかじめ調べた。
配列番号2のフィターゼ及び変異体072(配列番号2のI362R)の比活性を上記のようにして決定した。変異体072の比活性は、配列番号2のフィターゼの比活性の86%であった。不確定(標準偏差)を約10%に見積もり、これは、主に複雑な基質に基づくフィターゼ活性アッセイのためである。
配列番号2の多くの変異体を、例1に記載のようにして調製し、そしてバチルス・サブチリス宿主株を、500mlの振盪フラスコにおける100mlのPS1倍地(100g/lのスクロース、40g/lの大豆フレーク、10g/lのNa2HPO4・12H2O, 0.1ml/lのDowfax 63N10(Dow))において、30℃、300rpmで4日間、増殖した。
また、配列番号9を有するフィターゼ(配列番号2の変異体Q3P/N31 D/N121T/K132T/Q139Kに対応する)も比較のために包含された。
上清液を、20μlの上清液を、180μlの0.1Mの酢酸ナトリウム緩衝液、pH5.5+0.005%Tween−20に添加することにより、10倍に希釈した。その希釈された酵素を2つの部分に分け、1つの部分をプラスチック容器において60℃でインキュベートし、そして他の部分を5℃で貯蔵した。60℃での30分間のインキュベーションの後、タンパク質溶液を氷浴に移した。0.1Mの酢酸ナトリウム緩衝液、pH5.5及び0.005%のTween−20において1:10に希釈した後、冷却された及び加熱されたサンプルの活性を、例1のホスファターゼアッセイ(“ホスファターゼ活性の決定”)により測定し、緩衝液ブラインドは控除された。
配列番号2の多くの精製された変異体を、一般的に例1に記載のようにして調製した。2種の対照フィターゼ、すなわち配列番号3を有するフィターゼ(配列番号2の変異体N31 D/Q139K/L197F/N316Kに対応する)、及び配列番号4を有するフィターゼ(配列番号2の変異体N31D/N121T/K132T/Q139Kに対応する)を、同じ態様で調製した。また、配列番号9を有するフィターゼ(配列番号2の変異体Q3P/N31 D/N121T/K132T/Q139Kに対応する)も比較のために包含された。
得られる変性温度(Td)が、下記表6に示され、これは3種の異なった実験の結果を要約する。
本明細書において使用されるフィターゼ変異体、及び対照及び比較フィターゼを次の通りにして精製した:フィターゼを有する発酵上清液を最初に、7200rpm及び5℃で1時間、遠心分離し、そして4種のWhatmanガラスマイクロ繊維フィルター(2.7、1.6、1.2及び0.7μm)のサンドイッチフィルターを通して濾過した。これに続いて、溶液を無菌濾過した(0.22μmのカットオフを有するFast PES Bottleトップフィルターを通して、又は圧力を用いてのSeitz-EKS深さフィルターを通して)。溶液に固体硫酸アンモニウムを添加し、1.5Mの最終濃度にし、そしてpHを6MのHClを用いて6.0に調節した。
変異体の温度プロフィール(温度の関数としてのフィターゼ活性)を、例1(“フィターゼ活性の決定”)に実質的に記載されるようにして、20〜90℃の温度範囲で決定したが、しかしながら、酵素反応(100μlのフィターゼ含有酵素溶液+100μlの基質)を、マイクロタイタープレートの代わりにPCR管において実施した。所望する温度での15分の反応期間の後、管を20℃に20秒間、冷却し、そして150μlの反応混合物をマイクロタイタープレートに移した。75μlの停止試薬を添加し、そして405nmでの吸光度でマイクロタイタープレート分光計において測定した。結果は下記表7に要約される。個々の温度(10℃の段階での20〜90℃)について与えられる数字は、最適下での値に標準化された相対的活性(%)である。
多くの変異体、及び前の例に使用されるのと同じ対照及び比較フィターゼのpHプロフィール(pHの関数としてのフィターゼ活性)を、例1(“フィターゼ活性の決定”)に記載のようにして、2.0〜7.5のpH範囲(0.5のpH−単位段階で)で、37℃で決定し、但し緩衝液カクテル(50mMのグリシン、50mMの酢酸及び50mMのビス−トリ)を、0.25Mの酢酸ナトリウム(pH5.5)緩衝液の代わりに使用した。その結果は下記表8に要約される。個々のpH(2.0−7.5)について与えられる数字は、最適下での値に標準化された相対活性(%)である。
さらに、表8のフィターゼ(対照フィターゼ026及び102を包含する)のほとんどに関して、最適性はpH3.5−pH4.0で存在し、3.5の最適pHが、062、085及び089に関して観察され、そして4.0の最適pHが091及び093について観察される。
多くの精製された変異体、及び前記例におけるのと同じ対照及び比較フィターゼの温度安定性を、70℃及びpH4.0(0.1M酢酸ナトリウム)でのインキュベーションの後、残留フィターゼ活性を測定することにより決定した。フィターゼをインキュベートし、そしてサンプルを、0,10, 30及び60分後に採取し、そして氷上で冷却した。pH5.5での残留活性を、例1に記載される方法(“フィターゼ活性の決定”)を用いて決定した。0分で見出される活性に対して標準化された結果が、下記表9に示される。
配列番号9を、EMBOSSパッケージバージョン2.8.0からのNeedleプログラムを用いて、配列番号2と共に一列整列した。使用される置換マトリックスはBLOSUM62であり、ギャップ開放ペナルティーは10.0であり、そしてギャップ延長ペナルティーは0.5であった。
得られる一列整列は図2に示される。
図2の一列整列をまた、次の通りに、対応する位置を得るために使用する:この一列整列におけるお互いの上部のアミノ酸は対応する位置に存在する。例えば、配列番号2の位置3でのアミノ酸Qは、配列番号9の位置番号25におけるアミノ酸Pに対応する。本発明のために、本発明者は、配列番号2の位置番号を言及する。従って、配列番号9は、置換Q3Pを含んで成る、配列番号2の変異体として見なされ得る。
追加の差異がN−末端で見出され、ここで配列番号9は、配列番号2に比較して、22個のアミノ酸の延長を有する。
全体的に、配列番号9は、配列番号2の次の変異体として見なされ得る:
*0aM/*0bS/*0cT/*0dF/*OeI/*OfI*/*0gR*/*OhL/*OiL/*0jF/*0kF/*0mS/*0nL/
*0oL/*0pC/*0qG/*OrS/*0sF/*0tS/*0uI/*0vH/*0wA/Q3P/N31D/N121T/K132T/Q139K。
Claims (16)
- 改良された熱定性を有するフィターゼにおいて、
上清液を2つの部分に分け、一方の部分を60℃にて30分間インキュベートし、他方の部分を5℃にて30分間インキュベートし、次に両方の活性を、37℃及びpH5.5においてp-ニトロフェニルホスフェートに対して決定し、ここで、フェターゼの残留活性は、60℃にてインキュベートした後のサンプルの活性を5℃にてインキュベートした後のサンプルの活性で割り算したものであり、当該フィターゼの残留活性が、同じ条件下で測定した配列番号2の参照フィターゼの残留活性の105%以上である場合に、これが前記の改良された熱安定性を意味し、そして
前記改良された熱定性を有するフィターゼは、配列番号2と比べて1〜4個の変更を含み、当該1〜4個の変更は、4P、46E、107G、111P、119K、162C、223E、241Q、273L、276K、379K、385D、91C/46C、52C/99C、31C/176C、31C/177C、59C/100C、141C/199C、162C/247C、111P/241Q、31C、119K、202N、286Q、362K、及び362Rから選択される、
ことを特徴とする改良された熱安定性を有するフィターゼ。 - 141C/199C、91C/46C、52C/99C、31C/176C、31C/177C、59C/100C、162C/247C、及び111P/241Qから選択される変更を含む、請求項1に記載のフィターゼ。
- 請求項1又は2に記載のフィターゼをコードする核酸配列を含む核酸。
- 適切な発現宿主におけるフィターゼの生成を指図する1又は複数の制御配列に作用可能に結合されている請求項3に記載の核酸を含んで成る核酸構造体。
- 請求項4に記載の核酸構造体を含んで成る組換え発現ベクター。
- 請求項4に記載の核酸構造体及び/又は請求項5に記載の発現ベクターを含んで成る組換え宿主細胞。
- 請求項1又は2に記載のフィターゼの生成方法であって、
(a)前記フィターゼを含んで成る上清液を生成するために請求項6に記載の宿主細胞を培養し;そして
(b)前記フィターゼを回収する、
ことを含んで成る方法。 - 請求項1又は2に記載のフィターゼを発現できるトランスジェニック植物又はその一部。
- 請求項1又は2に記載のフィターゼ、及び
(a)少なくとも1つの脂溶性ビタミン;
(b)少なくとも1つの水溶性ビタミン;及び/又は
(c)少なくとも1つの微量鉱物を含んで成る組成物。 - 次の酵素群:アミラーゼ、フィターゼ、ホスファターゼ、キシラナーゼ、ガラクタナーゼ、α−ガラクトシダーゼ、プロテアーゼ、ホスホリパーゼ及び/又はβ−グルカナーゼから選択された少なくとも1つの酵素をさらに含んで成る請求項9に記載の組成物。
- 動物飼料添加物である請求項9又は10に記載の組成物。
- 50〜800g/kgの含有率の粗タンパク質を有し、そして請求項1〜14のいずれか1項記載のフィターゼ、又は請求項9〜11のいずれか1項記載の組成物を含んで成る動物用飼料組成物。
- 請求項1又は2に記載のフィターゼ又は請求項9〜11のいずれか1項記載の組成物を動物飼料に添加する、動物飼料の栄養価値を改良するための方法。
- 有効量の請求項12に記載の飼料を動物に供給することを含んで成る、動物飼料におけるフィテートレベルを低めるための方法。
- 植物性タンパク質の処理方法であって、少なくとも1つの植物性タンパク質又はタンパク質源に、請求項1又は2に記載のフィターゼ又は請求項9〜11のいずれか1項記載の組成物を添加する段階を含んで成る方法。
- 動物飼料への、動物飼料の調製への、動物飼料の栄養価値の改良への、動物飼料におけるフィテートレベルを低めるための、植物性タンパク質の処理への、又はフィターゼ基質からのリンの遊離のためへの、請求項1又は2に記載のフィターゼ又は請求項9〜11のいずれか1項記載の組成物の使用。
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