JPH06505144A - ラクトコッカス・ラクティス・サブスピーシス・クレモリスからの新規なバクテリオシン - Google Patents
ラクトコッカス・ラクティス・サブスピーシス・クレモリスからの新規なバクテリオシンInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ラクトコッカス・ラクティス・サブスピーシス・クレモリスからの新規なバクテ
リオシン
本発明は新規なバクテリオシン、およびその単離、合成および用途に関する。
本発明者らは、ラクトコッカス・ラクティス・サブスピーシス・クレモリス(L
actococcus 1actis 5ubsp、 cremoris)の菌
株から新規なバクテリオシンを単離した。この微生物は、これまで文献未載であ
った。
前記の微生物は、細胞濃度が高い場合に自己溶菌性であり、本発明者らは、この
微生物が生育培地、例えばM17培地において細胞外に見出されるバクテリオシ
ンを産生ずることを発見した。この細菌の自己溶菌は、バクテリオシンの溶菌特
性によるものとして示すことができる。溶菌は、バクテリオシンを分解するプロ
テアーゼの添加により防止することができる。
本明細書において「バクテリオシン」なる用語は、溶菌を含む河らかの機構によ
って、産生微生物それ自体のみならず他の細菌株をも殺す、細菌によって放出さ
れる物質を包含するものとして用いられる。従って、本願発明に係る新規なバク
テリオシンは、既知のバクテリオシンであるディプロコシン(diplococ
cin )およびナイシン(nisin )を産生ずる菌株を含む1aCtOC
OCCuS属の120以上の菌株の生育を阻害することが知られた。しかし、産
生微生物自体は、無差別な溶菌を防ぐために、バクテリオシンに対する耐性を与
える免疫ファクターについてコードする遺伝子を担持しており、本バクテリオシ
ンは、その産生微生物を高い細胞濃度においてのみ溶菌するものと思われる。
本発明者らは、新規なバクテリオシンのアミノ酸シークエンスを決定した。本発
明のm一つの観点によれば、下記のアミノ酸シークエンス
16−Asn Thr Asn Thr His Lys Tyr Val T
yr GIr+ Gln nv Gin Asn Ala46−ALa Ala
GlyGlyPhe Gly Leu His Hisを有するかまたは含む
ポリペプチド、およびバクテリオシン活性を有するその誘導体またはフラグメン
トが提供される。
前記の構造は、ナイシンの構造と異なっており、5WISS PROTデータバ
ンクの既知のポリベブチドシークエンスと有意なシI畦
一りエンス相同生を有しない。本発明のバクテリオシンの溶菌活性は、すてに知
られているり、 1aCtiSバクテリオシンの活性よりも実質的に大きい。
新規なバクテリオシンは熱安定性であり、水中で30分間煮沸した後にも活性を
保持している。この性質は、L、 1actis微生物を用いる工業的方法、例
えばチーズおよびヨーグルトの製造へのその使用を可能にする上で価値がある。
本バクテリオシンは、1actococcus HA菌を溶菌によって殺すと思
われる。1aetoeoccus属菌の溶菌を促進することはチーズの熟成を促
進するのに有益であり、従って新規なバクテリオシンは、特にチーズの製造に用
いられる。
本バクテリオシンの溶菌活性は、細胞壁調製物の製造または核酸物質の放出にも
使用できる。
ある種の細菌、例えばグラム陰性菌は、バクテリオシンに対して耐性であるので
、本発明のバクテリオシンの使用により、例えば発酵用のスターター培養物中の
混合細胞集団から、ある種の細胞、倒木発明のバクテリオシンをスターター培養
物に添加すると、異種微生物を除去するのに役立ち、また、例えば胞子形成性c
lostridium属菌またはり、 IaCtiSの望ましくない株に対して
有効である。
本バクテリオシンは、有利には、チーズまたはヨーグルト発酵の比較的遅い段階
において、L、 Iactis微生物による乳酸、プロテアーゼおよびフレーバ
ーの生成がすでに行われた後で添加することができる。
産生菌株をスターター培養物、あるいはミルクまたは他の培地のいずれかにおい
て純粋に保つことによって、均一な産生を向上することができる。
本バクテリオシンは、ビール発酵および蒸留発酵において乳酸産生細菌株を選択
的に殺すのにも使用できる。なぜならばこれらの株は、文献によると低温殺菌さ
れていないビールの腐敗の主な原因とされており、また、発酵中の感染を最高率
で引き起こすからである。
本発明は特に、夾雑する1actococcus属種の阻害剤として本バクテリ
オシンを含有する微生物のスターター培養物を包含する。このような微生物は、
例えば本バクテリオシンに耐性のり、 1actisの株、例えば産生微生物で
あってよく、従ってビール発酵または蒸留発酵に用いられたスターター培養物ま
たは酵母から、望ましくない微生物だけが除去される。このようなスターター培
養物は、通常は凍結乾燥された形態にある。
本バクテリオシンは、その高い選択性からみて、1actococcus属種の
同定における分類用手段として使用できる。
新規なバクテリオシンは、Lactococcus 1actis 5ubsp
、 eremorisの培養物から、生育培地の分別によって単離することかで
き、こうして本バクテリオシンに富んだフラクションが集められる。公知の分別
技術を適用することにより、本バクテリオシンを電気泳動的純度で得ることかで
きる。従って、例えば微生物を好適な培地、例えばM17ブロス中で生育させ、
その上澄液を例えば硫酸アンモニウムにより分別沈澱させた後、リン酸塩緩衝液
で溶離するカルボキシメチルアガロース上でのクロマトグラフィーおよび/また
はエタノールを上昇する濃度で含有するリン酸塩緩衝液で勾配溶離するフェニル
スペロース上でのクロマトグラフィーによって処理する。
本発明者らは、L、Iactis cremorisから二遺伝子オペロン(ブ
ロー形で本バクテリオシンについてコードする)、並びにもう一つのタンパク質
C本バクテリオシンによる自己分解に対する耐性を与える免疫ファクターと考え
られる)をクローン化し、シーフェンス決定することかできた。このオペロンの
完全なシーフェンスを図1に示す。この図には、対応するタンパク質、すなわち
本バクテリオシンおよび本免疫ファクターのシーフェンスも示されている。この
オペロンは、遺伝子発現の調節領域で始まる。これは、領域−35および−IO
にあるプロモーターと、リポソーム結合部位とを含むと考えられる。プロシーフ
ェンスについてコードする遺伝子は、塩基312から塩基374までである。本
バクテリオシンについてコードする遺伝子は、塩基375から塩基536までで
ある。本推定免疫ファクターについてコードする遺伝子は、異なるリーディング
フレーム内の塩基554から塩基847までである。三つの推定プロモーターは
、領域−35および一1OにおいてPl、P2およびP3として示されており、
リポソーム結合部位はRBSとして示されている。
本発明のもう一つの態様によれば、それぞれ本バクテリオシンおよび本免疫ファ
クターについてコードするDNAが提供される。請求の範囲第1項に記載のアミ
ノ酸シークエンス全体および/または本ブローバクテリオシンについてコードす
るDNAシークエンスの知識は、本成熟バタテリオシンについてコードする最初
のコドンの位置の指示を与えないことが認められる。
従って、本発明は、図1に示すDNAシークエンスだけでなく、コードの縮重に
よって当該タンパク質についてもコードすることができるシーフェンスをも包含
する。
本発明はまた、本成熟物バクテリオシンおよび/または本免疫ファクターについ
てコードするDNAを含有するクローニングベクターおよび発現ベクターも包含
する。L、 1actisに適する発現ベクターが特に好ましい。
さらに本発明は、このようなベクターで形質転換されたし。
1actisの株も包含する。
本発明の免疫ファクターは、1.1actisバクテリオシンの作用の除去、例
えば本発明のバクテリオシンの作用の抑制に用いることができる。
本免疫ファクターについてコードする遺伝子は、食品グレードのクローニングベ
クターを以後に構築する際に、例えば抗生物質の代わりに選択的マーカーとして
使用できる。
図1に示すオペロンは、L、 1actis cremorisのフラグメント
化プラスミドDNAから、図1に示すDNAストランドの成熟バクテリオシンを
コードする部分に対応する非コードDNAストランドの全部または一部を含むプ
ローブを用いて得られた。本成熟バクテリオシンまたは本免疫ファクターについ
てコードするDNAは、増幅用の任意の従来のクローニングベクターに、および
り、 Iactisのようなホスト微生物の形質転換用発現ベクターに、例えば
クローニングベクターp I L 253 (A、Chopin、 Bioch
ime 70.1988.59−566 )に挿入することかできる。好適な培
養条件下で生育させると、生育培地中に本バクテリオシンか産生され、この培地
から前記文献の教示により本バクテリオシンを単離することができる。
る改良株を与えるために必要なりNAシークエンスを含有するプラスミドまたは
他のベクターの多重コピーで形質転換することができる。このような改良株は、
より速い溶菌を与えるので、チーズ製造に用いると、チーズの熟成が促進される
。特に、本バクテリオシンを産生じ、従って耐性遺伝子をも担持している1、
1actisの株が、ベクターのこのような多重コピーで得ることができる。従
ってこの株は、本バクテリオシンにより成熟前に分解することなしに増殖できる
。
新規なバクテリオシンは、化学的合成により、例えば固相合成を用いて、有利に
は市場で入手できるポリペプチド合成装置を用いて製造することができる。この
ような合成において、それぞれのアミノ酸の活性側鎖基(例えばアミノ基または
カルボキシル基)は保護され、最終工程で保護基は脱離され、および/または合
成中にポリペプチドが結合していた不活性支持体から除去される。
ペプチド鎖の増成に際しては、C末端開始操作が一般に用いられるが、原則とし
てはC末端またはN末端のいずれかから開始できる。
従って、例えばヒスチジンの好適な誘導体を、ロイシンの保護された好適な誘導
体と反応させることにより、C末端から開始することかできる。ヒスチジン誘導
体は遊離α−アミノ基を有する一方で、他方の反応関与体は、遊離または活性化
カルボキシル基と、保護アミノ基とを有する。カップリングの後、中間体を例え
ばクロマトグラフィーにより精製することができ、次いでもう一つのN−保護か
つ遊離または活性化アミノ酸残基の付加を可能にするために、選択的にN−脱保
護することができる。この操作を、必要なアミノ酸シークエンスが完結するまで
続ける。
使用できるカルボン酸活性化置換基としては、例えば対称または混合無水物、あ
るいは活性化エステル、例えばp−ニトロフェニルエステル、2,4,5.−ト
リクロロフェニルエステル、N−ヒト七キシベンゾトリアゾールエステル(OB
t )、N−ヒト七キシサクシンイミジルエステル(O3u ) 、またはペン
タフルオロフェニルエステル(OFFP)が挙げられる。
遊離のアミノ基とカルボキシル基とのカップリングは、例えばシンクロヘキシル
カルボジイミド(DCC)を用いて行うことができる。
使用てきる他のカップリング剤としては、N−エトキシカルボニル−2−エトキ
シ−1,2−ジヒドロキノリン(EEDQ)が挙げられる。
一般に、カップリング反応は、低温例えば−20℃から常温で、有利には好適な
溶剤系、例えばテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、塩化
メチレンまたはこれらの溶剤の混合物の中で行うことか好ましい。
合成を固相樹脂支持体上で行うことがさらに有利なことかある。
クロロメチル化ポリスチレン(ジビニルベンゼン1%で架橋)は有用な型の支持
体の−ってあり、この場合、例えばN−保護ヒスチジンを支持体にカップリング
させることにより、C末端から合成を開始する。
多くの好適な固相技術は、次の文献に記載されている。Er1cAthreto
n Christopyer J、 longan and Rovert C
,5heppard、 J。
Chem、 Soc、 Perkin 1.538−46 (1981); J
ames P、 Tam、 Foe S。
Tjoekin、 and R,B、 Merrifield、 JJ、Che
m、 Soc、 102.6117−27(1980); James P、T
am、Richard D、Dimarchi and R,B。
Merrifi61d 1nj1. J、Peptide Protein R
es、16. 412−25(1980); Manfred Mutter
and Dieter Be1lof、He1vetica ChimicaA
Cta 67、2009”16 (1984)。
アミノ酸の保護基は広範囲のものから選択できることが知られており、例えば次
の文献か挙げられる。5chroeder、 E、、 and Luebke。
K、、 The Peptides、 Vols、 1 and 2. Aca
dernic Press、 New Yorkand London、196
5 and 1966; Pettit、G、R,、5yntheticPep
tides、 Vats、 l−4,Van No5trand、 Re1nh
old、 New York、 1970゜1971、1975 and 19
76; Houben−Weyl、 Methoden der Organi
schenChemie、 5ynthese von Peptiden、
Band 15. Georg Thieme VerlagStuttgar
t、 NY、 1983; The Peptides、 Analysis、
5ynthesis。
biology I−7,Ed: Erhard Gross、Johanne
s Meienhofer。
Academic Press、 NY、 San Fransisco、 L
ondon; 5olid phasepeptide 5ynthesis
2nd ed、、 John M、 Stewaet、 Janis D、 Y
oung。
Piece Chemical Company従って使用できるアミン保護基
としては、例えばカルボベンゾキシ(Z−)、t−ブトキシなボニル(Boc−
) 、4−メトキシ−2,3,6゜−トリメチルベンゼンスルホニル(Mtr−
)および9−フルオレニルメトキシカルボニル(Fmoc−)が挙げられる。C
末端からペプチドを増成する場合、付加したそれぞれ新しい残基のα−アミノ基
にアミン保護基が存在しており、次のカップリング工程の前に選択的に除去する
必要がある。このような一時的なアミン保護に特に有用な基は、育種溶剤中のピ
ペリジンで処理することにより選択的に除去CきるFmoc基である。。
用いられるカルボキシル保護基どしては、例えば解裂か容易なエステル基、例え
ばべ]、・ジル(−0BZI ) 、p−二1・1コベ゛5・ジル(−〇NB)
またはt−ブチル(−tOBu ) 、並びに固体支持体へのカップリング、例
えばポリスチレンに結合したメチル基か挙げられる。
例えば前記の文献に詳述されたよ−)な他の広範囲な基かあり、このような全て
の基を前記の方法に使用することは、本発明の範囲に含まれる。
アミンおよびカルボキシル保護基を除去するための広範囲な操作法がある。しか
しこれらの操作法は、採用される合成戦略と調和し7なければならない。側鎖保
護基は、次のカップリングの前に一時的α−アミノ保護基を除去するために用い
られる条件に対し7て安定であるべきである。
Bocなとのアミン保護基およびtOBuなとのカルボキシル保護基は、酸処理
、例えばトリフルオロ酢酸での処理により、同時に除去することかできる。ペプ
チド鎖の増成に際しては、C末端開始操作が一般に用いられるか、原則としては
C末端またはN末端のいずれかから開始できる。
従って、例えばヒスチジンの好適な誘導体を、ロイシンの保護された好適な誘導
体と反応させることにより、C末端から開始することかできる。ヒスチジン誘導
体は遊離α−アミノ基を有する一方で、他方の反応関与体は、遊離または活性化
カルボキシル基と、保護アミノ基とを有する。カップリングの後、中間体を例え
ばクロマトグラフィーにより精製することができ、次いでもう一つのN−保護が
−)遊離または活性化アミノ酸残基の付加を可能にするために、選択的にN−脱
保護することかできる。この操作を、必要なアミノ酸シークエンスか完結するま
で続ける。
使用できるカルボン酸活性化置換基としては、例ズば対称または混合無水物、あ
るいは活性化エステル、例えばp−ニトロフェニルエステル、2.4.5.−1
−リクロロフェニルエステル、N−ヒI・ロキンベンゾトリアゾールエステル(
OBt )、N−ヒドロキシサクシンイミジルエステル(O3u ) 、または
ペンタフルオロフェニルエステル(OPFP)か挙げられる。
遊離のアミノ基とカルボキシル基とのカップリングは、例えばジシクロへキシル
カルボジイミド(DCC)を用いて行うことかできる。
使用できる他のカップリング剤としては、N−エトキシカルボニル−2−エトキ
シ−1,2−ジヒドロキノリン(EEDQ)が挙げられる。
一般に、カップリング反応は、低温例えば−20″Cから常温で、有利には好適
な溶剤系、例えばテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、塩
化メチレンまたはこれらの溶剤の混合物の中で行うことが好ましい。
合成を固相樹脂支持体上で行うことかさらに有利なことかある。
クロロメチル化ポリスチレン(ジビニルベンゼン1%で架橋)は有用な型の支持
体の−っであり、この場合、例えばN−保護ヒスチジンを支持体にカップリング
させることにより、C−末端から合成を開始する。
多くの好適な固相技術は、次の文献に記載されている。Er1cAthreto
n Christopyer J、 longan and Rovert C
,5heppard、 J。
Chem、 Soc、 Perkin I、 538−46 (1981);
James P、 Tam、 Foe S。
Tjoekin、 and R,B、 Merrifield、 J、A、Ch
em、 Soe、 102.6117−27(1980); James P、
Tam、 Richard D、 Dimarchi and R,B。
Merrifield [nt、、 J、 Peptide Protein
Res、16.412−25(1980); Manfred Mutter
and Dieter Be1lof、 He1vetica Chimica
Acta 67、2009−16 (1984)。
アミノ酸の保護基は広範囲のものから選択できることか知られており、例えば次
の文献か挙げられる。5chroeder、 E、、 and Luebke。
K、、 The Peptides、 Vols、 1 and 2. Aca
demic Press、 New Yorkand London、1965
and 1966; Pettit、G、R,、5yntheticPept
ides、Vols、 1−4. Van No5trand、Re1nhol
d、New York、 1970゜1971、 1975 and +976
; Houben−Weyl、Methoden der Organiseh
enChemie、5ynthese van Peptiden、Band
15. Georg Thieme VerlagStuttgart、 NY
、 1983; The Peptides、 Analysis、 5ynt
hesis。
biology l−7,Ed: Erhard Gross、Johanne
s Meienhofer。
Academic Press、 NY、 San Fransisco、 L
ondon; 5olid phasepeptide 5ynthesis
2nd ed、、 John M、 Stewaet、 Janis D、 Y
oung。
Piece Chemical Company従って使用できるアミン保護基
としては、例えばカルボベンゾキシ(Z−)、t−ブトキシカポニル(Boc−
) 、4−メトキシ−2,3,6゜−トリメチルベンゼンスルホニル(Mtr)
および9−フルオレニルメトキシカルボニル(Fmoc−)か挙げられる。C−
末端からペプチドを増成する場合、付加したそれぞれ新しい残基のα−アミノ基
にアミン保護基か存在しており、次のカップリング工程の前に選択的に除去する
必要がある。このような一時的なアミン保護に特に有用な基は、有機溶剤中のピ
ペリジンで処理することにより選択的に除去できるFmoc基である。
用いられるカルボキシル保護基としては、例えば解裂か容易なエステル基、例え
ばベンジル(−0BZI ) 、りm;トロベンジル(−〇NB)またはt−ブ
チル(−tOBu ) 、並びに固体支持体へのカップリング、例えばポリスチ
レンに結合したメチル基が挙げられる。
例えば前記の文献に詳述されたような他の広範囲な基があり、このような全ての
基を前記の方法に使用することは、本発明の範囲に含まれる。
アミンおよびカルボキシル保護基を除去するための広範囲な操作法かある。しか
しこれらの操作法は、採用される合成戦略とM和しなければならない。側鎖保護
基は、次のカップリングの前に一時的α−アミノ保護基を除去するために用いら
れる条件に対して安定であるべきである。
Bocなとのアミン保護基およびtOBuなどのカルボキシル保護基は、酸処理
、例えばトリフルオロ酢酸での処理により、同時に除去することができる。
下記の実施例は説明としてのみ挙げられる。
実施例1
細菌株、培地、プラスミドおよび酵素。用いられた細菌株、プラスミドおよびフ
ァージは、表1に挙げられている。全ての1actOcOcca1株は、M17
ブロス(44)中で培養され、10%のグリセロールを含むM17ブロス中、−
80°Cて凍結ストックとして保存された。Escherichia coli
DH5aが、pUc18およびその誘導体の増殖に用いられた。M13ベクタ
ーおよびそのクローンは、制限エンドヌクレアーゼ、T4DNAリガーゼ、T4
ポリヌクレオチドキナーゼおよびDNA分子量標準試料は、Bethesda
Re5erchLaboratories、 Inc、 (Gaitherbu
rg、 Md、)より購入した。ウシ腸アルカリフォスファターゼ、シークエン
スゲレードのトリプシンおよびエンドプロテアーゼglu−Cは、Boehri
hger GmbH(Mannheim。
Germany)より購入した。シークエナーゼ(sequenase)は、U
nitedStates Biochemical Corp、 (C1eve
land、 0hio)より購入した。
プラスミドキユアリングa L、1acjls 5ubsp、 CremOrl
S LMG 2130を、1ml当り0.1Mgのノボビオシンの存在下、38
℃で、1%のグルコースを含むM17ブロス中で生長させた。この培養物の希釈
アリコートを、M17ブロスー1%グルコースプレートに拡散させ、30°Cて
培養した。コロニーが、バクテリオシン生成の評画として数えられた。
バクテリオシンアッセイ。バクテリオシンの活性を決定するために、3つの方法
が用いられた。(i)バクテリオシン生成可能な細菌のコロニーを一昼夜寒天プ
レート上で生長させた。指標微生物の新鮮培養物100μmを含みM17軟質寒
天(0,7%)3mlに相当するローン(lawn)を、プレート上に注いだ。
30°Cて一昼夜培養した後、生長阻害区域の評価として、コロニーを調査した
。
(ii)M17軟質寒天中に、直径4mmのウェルを形成し、バクテリオシンの
溶液で満たした。液体がゲルに完全に吸収された後、指標微生物を含むM17軟
質寒天をこのプレート上に乗せ、上述したようにバクテリオシンの活性を示させ
た。(iii)バクテリオシンの活性を、Ge1s et al、 (15)に
よって開示された方法で定量した。ただし、ここでは200μlのM17ブロス
を含むウェルを有するマイクロタイタープレートか用いられた。バクテリオシン
活性の1単位(BU)は、このアッセイにおけるり、 1actis 5ubs
p、 cremoris IMNC18の50%生長阻害(バクテリオシンを含
まない対照試料の50%の混濁度)を生じさせるのに必要な量として定義した。
表 1 実施例で用いられた細菌株、プラスミドおよびファージ細菌株
pON l ltn^を含む4−kb HindI[1本実施例フラグメントを
有するpUc18
pON 21cn^を含むJ−kb Hindlll 本実施例フラグメントを
有するpUcI8+ : plL 253polf T lcn^を含む1.2
−kb R+l1−Hindn[本実施例フラグメントを有するpHc18・:
plL 253LCN−Aの精製。L、 1actis 5ubsp、 cr
emoris LMG 2130の培養物1リツトルから、バクテリオシンを精
製した。様々な工程は、特に指示しない限り4°Cで行われた。細胞を、初期定
常期まで生長させ、この細菌は10分間、10,000Xgの遠心分離によって
除かれた。1リツトル当たり280gの硫酸アンモニウムを加えて、培養上澄み
よりバクテリオシンを沈澱させた。30分間、l01000×gで遠心分離を行
った後、ペレットを水に溶解し、0.5MのNatHP○4を加えて、pH7,
3に調節した。この溶液を、mMのリン酸ナトリウム(pH7,3)で平衡化さ
れた10m1のセファ0−ス力ラム(Pharmacia Uppsala、
Sweden)に供給した。このカラムを40m1の20mMリン酸ナトリウム
(pH7,3)で洗浄し、次いで0.3MのNaC1を含む同じ緩衝液20m1
でバクテリオシンを溶離させた。バクテリオシンを、高速タンパク質溶液クロマ
トクラフィー装置(Pharmacia)によって、逆相クロマトグラフィーに
かけた。陽イオン交換体からの溶離物を、10mMのリン酸ナトリウム(pH7
,3)で平衡化された1mlのフェニルスペロースカラム(Phenyl−3u
perose、 Pharmacia)に供給した。10mMのリン酸ナトリウ
ム(pH7,3)で洗浄した後、流速0.3m1/分で、エタノール濃度を線型
的に0〜60%の間で変化させて溶離を行った。精製したLCN−Aは、60%
エタノール−25mMリン酸ナトリウム(pH7,3)中、−20°Cて貯蔵し
た。タンパク質濃度は、分光光度計によって、2aonmて測定した。
アミノ酸の一次構造。アミノ酸の一次構造決定に、AppliedBiosys
tems(Foster C1ty Ca1if、 ) 477 Aシクエンサ
ーを用いた。
フェニルヂオヒダントインー誘導アミノ酸残基は、AppliedBiosys
te+ns l 20フ工ニルチオヒダントイン分析器によ−)で自動的に測定
した。シーフェンスのC末端部分は、Bornstein and Ga1ia
n(3)に開示されるように、Asn−GIN’結合をpH9にてヒト冶ギシル
アミンを用いて切断した後に得られた。
DNA0単離、分析および操作。Klaenhammer (23)に開示され
るスミドDNAを調製した。Maniatis et al、 (25)に開示
されるアルカリ開裂法によって、E、 coliから大きい方のプラスミドを単
離した。上述(2a) L、たように感染した1、5mlの培養物から、シーフ
ェンス決定のためのM13プラス−ストランドDNA鋳型を調製した。
DNA操作用酵素を、メーカー取扱書に従って用いた。クローニングに用いられ
たLMo 2130株からのプラスミドDNAを、CsCl等密度遠心法(33
)によって精製した。
クローニングに適した制限フラグメントを単離し、Gene−C1eanを用い
て0.7%寒天から精製した。
E、 coli、中でクローン化されたDNAを、以下に示すように、1act
ocoeci中て継代クローン化した。挿入DNAを有するpUc18プラスミ
ドは、EcoRIのDNA消化反応およびDNA連結反応によって、plL25
3に融合された。得られた生成物を、Lcoli、中に形質転換した。クローン
は、エリスロマイシン(300μg/ml)耐性およびアンピシリン(500μ
g/ml)耐性の選択性によって得られた。クロー:/から抽出されたプラスミ
ドDNAは、Ho1e andNes (20)に開示された工1.・りトロボ
レーション(eleetroporat 1on)によ・・)て1aetoco
cciを形質転換させるために用核酸ハイブリダイゼーションおよびヌクレオチ
ドシーフェンシング。L CN−Aのアミノ酸25から続くシーフェンスに基づ
いて、以下のような64倍−変性合成オリゴデオキシヌクレオチドプローブを調
製した(Apl)lied Biosystem 381ADNAシンセサイザ
ーを用いた)。3’ −ATIGT (T/C)GT (T/C)TG (I/
C)TG (T/C)TTICG (I/C)AAICC−5’。
Hanahan and Meselson (18)に開示されるように、コ
ロニーハイブリダイゼーションを行った。エンドヌクレアーゼで消化したDNA
(0,7%寒天で分別)をGeneScreen Plusメンプランx (N
ENReserch Products、 Dupont、 Boston、
Mass、) ヘ真空移動(Vacugene; Pharmacia)させる
ことにより、サザンプロット法(42)を行い、Church and G11
bert (7)に開示されるように、261体オリゴデオキシヌクレオチドで
ハイブリダイゼーションを行った。M13mp 18およびM13mp19中で
クローン化された制限フラグメントに対して、デオキシヌクレオチド法(37)
によるヌクレオチドシーフェンシングを行った。標識には、[α−”S]dAT
P (600Ci/mmol; Amersham Internationa
l、 Amersham、 Llnited Kngdom)が用いられた。
ヌクレオチドシーフェンスの受託番号。本明細書に示されるヌクLノオチドシー
クエンスは、EMBL受託番号M63675として認定されている。
培 養 −ヒ 澄 み 1.000 +4.6 15 102.8 1 100
17培地中での生長の間、本質的にバクテリオシンを生成することが認められた
。培養物上澄みからバクテリオシンを精製する方法を開発した。精製スキームを
表2に示す。このタンパク質は、アミノ酸シークエンス分析で判定して、約95
%の純度であった。精製バクテリオシンのアミノ酸シークエンスは、上述した通
りである。このバクテリオシンは54個のアミノ酸残基を含み、5.778の計
算分子量を有することが認められた。この分子量は、質量分析によって確認され
ており、これは実質的にグリコレ−ジョンあるいはメチレーションかないことを
示している。5w1ss−ProtあるいはNBRFデータベースにおけるとの
タンパク質あるいは推定遺伝子生成物とも、有為なシーフェンス類似性は認めら
れなかった。
本発明者らは、この新規バクテリオシンをLCN−Aと命名した。
このタンパク質は、アラニン残基(54個中8個)およびグリシン残基(54個
中8個)か多く、荷電アミノ酸残基をたった3個しか含んでいない。このバクテ
リオシンの計算上の等電点は9.2であった。280nmでのLCN−Aの消光
係数は、そのトリプトファンおよびチロシンの含有量から計算して、1.’ 2
X10’ cm−’M−1であった(4)。従って、精製LCN−Aは約4.9
XIO5BU/mgの比活性を有していた。精製の間にLCN−Aの活性が低下
しないと考えれば、LM02130株は、1リツトル当たり3mgン(dipp
lococein)を生産したことが認められた(lO)。この精製バクテリオ
シンは、水に余り溶解しなかった。4°Cで水性緩衝液中に貯蔵すると、このバ
クテリオシンは不活性な沈澱を形成した。しかしながら、精製LCN−Aは、検
出しうる程度の活性低下を伴わずに、2.5mMリン酸ナトリウム(pH7,3
)を含む60%エタノール中、−20°Cで6力月以上貯蔵することができた。
プロテアーゼの効果。LCN−Aは、高特異的エンドプロテアーゼgla−Cお
よびトリプシン等の種々のプロテアーゼに接触させることで、その活性を失った
。リン酸塩緩衝液(pH7,8)中で、エンドプロテアーゼglu−Cは、アミ
ノ酸残基12 (Asp)と13(Leu)の間の1つの部位でこのバクテリオ
シンを切断することができ、トリプシンはこのバクテリオシンを、2つの分解性
残基(lおよび21)のカルボキシル基において切断することかできた。
阻害スペクトルおよび作用形態。寒天拡散アッセイにより、120株以上のり、
1actis 5ubsp、 1actisおよびり、 1actis 5u
bsp。
受性味は、このバクテリオシンによって急速に殺菌された。指数関数的に生長す
るrMN C28の培養株生存数は、30℃のM17培地中200BU/ml
(のバクテリオシン)に5分間さらした後、2X10”l/mlから減少した。
表 3: LCN−Aに対するI&claccocu属菌株の感受性工MN C
185
LMG 2141 1,00O
NCDO6071,3
NCDO9241,00O
NCDO11980,4
BC10150
BC101(pON2) 5,000
BC101(pON7) 5,000
シュ剋1誌5ubsp、 暉にツ5
NCDO60430
工L 140コ 0+4
工L 1403(pON2) 1,500工L 140コ(pON7) 1,5
0ONCDO176(biovar diacetylactis) 20L旦
肛ジ旦鯨NCD02155 5,000表3は、種々のtactococcus
属菌株のLCN−Aに対する感受性を示している。感受性には大きなばらつきが
認められた。試験された中で最も感受性の高い株は、M17ブロス中よりも乳汁
ブロス中で生長させた場合に、バクテリオシンに対してより高い感受性を示すよ
うであった(14)、、乳汁ブロスでは、計算上のLCN−A濃度40pg/m
lまたは7pMで、NCD0II98株の50%生長阻害が観察された。この量
は、アッセイにおけるCPU当たり400分子のLCN−Aに相当する。
試験された株の内、2つだけ、即ちバクテリオシン生産株(1MG2130)自
体と、L、1actis 5ubsp、 1actis biovar dia
cetylactisN[ZO4−25が耐性であった。しかしながらこの後者
の株は、バクテリオシンを産生じないことがわかった。試験されたナイシン産生
株LCN−Aに感受性であり、1MG2130に対して阻害的であり、更に、こ
のバクテリオシンは、1. garviase NCD02155の弱い阻害効
果を示した(表3)。
LCN−Aの遺伝的決定因子の同定およびクローニング。LCN−へのアミノ酸
シークエンスに基づくオリゴデオキシヌクレオチドプローブが、サザンハイプリ
ダイゼーション分析において、遺伝子を特定するために用いられた。LNG21
30株からのプラスミドDNAが探知されたとき、55−kbプラスミドに対応
する1つのシグナルが観察された。LM02130株はプラスミドキユアリング
に付された。LNG−Aを産生じなかったlっの単離集団、即ちLMG2131
は、55−kbプラスミドを喪失し、サザンプロットでシグナルを与えないこと
が判明した。さらに、LMGl 30プラスミドDNA消化物のサザン分析は、
4−kb HindIIIフラグメント、1.2−kbのHindlI I−R
sa17ラグメントおよび0.6−kbのDraIフラグメントからのシグナル
を現した。Hind−IIIて消化されたLMG2130プラスミドDNAの4
−kbフラクションは、pUCl 8を用いてベクターとしてのE、coli中
てクローン化した。1,400個のクローンの内10個か、オリゴヌクレオチド
プローブによるスクリーニングで陽性であることか判明した。これら10個のク
ローンの1つからの組み換えプラスミド(pONl)を、DralおよびRsa
Iてさらに制限消化した。プローブにハイブリッド形成したフラグメント、即ち
4−kbのHindITTフラグメント、1.2−kbのHindlll−Rs
alフラグメントおよび0.6−kbのDralフラグメントは、M13Mp1
8およびMl 3mp 19中に継代クローン化し、両方のオリエンテーション
の挿入物を生産した。
1cnAのヌクレオチドシーフェンスo Hind I I l−R5alフラ
グメントのシーフェンスを決定した。625および292ヌクレオチドの2つの
連続するDralフラグメントのヌクレオチドシーフェンスを図1に示す。1c
nA遺伝子の全体か、0. 6−kbのDralフラグメントとともに含まれて
いた。6つの可能なオーブンリーディングフレーム(ORFs)のコンピュータ
解析から、DNAストランドの1つだけに長い0RFsが判明した。54個のア
ミノ酸残基からなる成熟LCN−Aは、ヌクレオチド位置316〜477からの
DNAセグメントによりコード化された。唯一可能性の合成されたことを意味し
ている。開始コドンは、可能なShine−Da1garnoシークエンス3’
AGGAGA5’ に先行される(40)。3つの推定されるプロモータ要素
(全てE、 coliσ70コンセンサスおよび5treptcoccatプロ
モータに対してかなりの類似性を示す)は、このリポソーム結合部位(RBS)
の直ぐ上流位置に発見された(図2)(27,35)。
1cnAの下流側には、第二のORF、即ち0RF2が発見された。ヌクレオチ
ド位置495のATGに翻訳開始部位があると仮定すると、このOFRは98ア
ミノ酸ポリペプチドをコードする。可能なRBSシークエンス、即ち5° GA
GGATTGA3’ は、Metコドンから7個のヌクレオチドに現れた。2つ
の2回対称軸領域のヌクレオチド位置803および896から延びる0RF2の
下ステムーループ構造から形成することができた(45)。それらの遠いステム
のウリジン含有量は、これら構造が1cnA転写のRho−非依存性ターミネー
タ−を構成することを示唆している。推定タミネーターシークエンスまたはプロ
モーターシーフェンスは、IcnAと0RF2との間には認められず、このこと
は、1cnAと0RF2とがオペロンを構成しているであろうことを示している
。
EMBLデータベースのどのDNAシークエンスも、本発明のDNAシークエン
スと高度のDNA相同性を示さなかった。このデータベースにおいて最も近かっ
たのは、122”概しシークエンスに対して57.4%同一であった。
L、 1actis中でのクローニング。IcnA遺伝子をり、1actis中
でクローニングした。4−kbのHindlrlフラグメントと、12−kbの
Hind I I l−R5a 1フラグメントとを育するPIL、253 :
:pUC18構造は、各々pON2およびpON7とじさせなかった。しかし
ながら、BC101中にある場合、pON2およびpON7の両者は、LCN−
Aに対する耐性を与えた。いずれのプラスミドにあっても、50%生長阻害を起
こすLCN−A濃度は、50から5,0OOBU/mlに増加した(表3)。こ
の結果は、クローニングベクターのみを含む形質転換体に見られなかった。
同様の結果は、L、 1actisの他の株にも観察された(データは示されて
いない)。試験された株の内、1cnA遺伝子による形質転換CN−A産生株で
あるLMG2130は、1,500BU/mlを産生じた。
T、、CN−Aに対する感受性は、L、 1actis株の間で一般的であるよ
ってある。このバクテリオシンは、非常に特異的であるため、L。
1actis株の同定に用いる。二とができる。LCN−Aは疎水性タンパク質
である。この疎水特性は、phenyl−superoseに対する高い親和性
によって示された。このマトリックスは、疎水的相互作用クロマトグラフィーに
用いるためのものであり、殆どのタンパク質は高い塩濃度の場合にのみこれに結
合する。I、CN−Aは、塩がなくてもこのカラムに結合し、水よりも極性が低
い溶媒によってのみ、活性バクテリオシンとして溶離させることができた。
ナイシンの毒性効果は、細胞質膜に小孔を形成するその能力に帰されている(3
6)。LCN−Aの疎水特性は、細胞質膜がこのバクテリオシンの標的となるこ
とかあるということを示唆している。Ra。
およびArgos (34)が開示したような計算によって、LCN−Aのアミ
ノ酸30〜52の範囲が膜をつなぐ螺旋(me+++brane−spanni
nghelix)を形成することができるということが予想される(データは示
されていない)。LCN−Aが膜に作用するという考えは、このバクテリオシン
か、高張シュークロース含有媒体中でさえ細胞内成分の漏れを発生させるという
発見からも更に支持される(未公開データ)。
分泌されたタンパク質は、通常は、シグナルペプチドと呼ばれる短いN−末端部
分を存する前駆体として合成され、この部分は分泌を促進するとともに特定の酵
素によって取り除かれる(1.43.49゜50、52)。成熟LCN−Aのた
めの遺伝子由来シーフェンスと直接のアミノ酸シークエンスデータとの比較は、
L CN −Aか75アミノ酸前駆体として合成されることを示す。21個のア
ミノ酸からなるLCN−Aリーダーペプチドは、正に荷電されたN末端を存し、
続いてダラム陽性菌のシグナルペプチドとして典型的な疎水性範囲(stret
ch)を存している(1)。成熟1、CN−Aは、そのN−末端アミノ酸として
リジンを有している。LCN−A前駆体では、二のリジンにA 1 a−As
n−G 1 y−G l yシーフェンスか先行し7ている。Von He1j
ne(49,50)の“−3,−1”則によれば、シグナルペプチダーセは2つ
のグリシン(−2,−1)間を切断できるが、グリシンとリシン(−1,+1)
間を切断することはできない。この理論は、先ず20アミノ酸ペプチドか、次い
てグリシンがN末端から取り除かれ、54個のアミノ酸からなる成熟LCN−A
が産出されるという段階的プロセラソングを示唆するかもしれない。
推定プロモーター要素は、1cnA遺伝子の直ぐ上流に発見された(図1)。た
ぶん、転写開始は、推定ブリブナウ(Prib口OW)ボックスの下流5〜9の
ヌクレオチドで起こり、17〜33のヌクレオチドのリーダーを生成するであろ
う。推定プロモーター要素の一10領域の重なりは、ステム−ループ構造を取り
得る逆繰り返しシーフェンスである(図1)。この構造は、−9,6kcal/
m。
]、(−40,2kJ/mo l) (45)の計算上のΔGを存しており、0
RF1のRho−非依存性ターミネータ−を示すてあろう。
IcnA遺伝子を喪失したLMG3121株は、L CN−Aに感受性であった
。この結果は、産生機構かバクテリオシンに対する免疫性をコードする遺伝子を
隠していることを示唆している。組み換えプラスミドpON7を有するIL14
03株は、LCN−Aを産生じ、(必然的に)バクテリオシンに対して耐性であ
った。このように、1.2−kbのRs a l−Hlnd I I 17ラグ
メントは、LCN−Aをコードする遺伝子だけでなく、耐性の遺伝的決定因子も
有しているよってある。このフラグメントのDNAシークエンスは、IcnA遺
伝子に加えて、−個だけの完全なORF、即ち1cnAと同一のオペロン内で、
かつその下流側に位置シ2.ている0RF2である。したかって、この明らかに
同時複写されるOR,F2が、LCN−A免疫機能をコードする候補者のようで
ある。バクチリオシ弓/遺伝子およびその対応する免疫遺伝子の非常に近似する
機構か、幾つかのE、 coliバクテリオシンに関して示されている(2.2
6)。
ツク1ノオチド位置495にMetを存し、可能なRBSシークエンス5’ G
GATTAG3’ に先行される0RF2は、98個のアミノ酸の仮説的ポリペ
プチドをコードしている。あるいは、ヌクレオチド位置540にL e uを有
し、可能なRBSシークエンス5’ AAGAAG3’ に先行され、仮説的な
83アミノ酸ポリペプチドをコードしている0RF2もあり得る。しかしなから
、98アミノ酸ポリペプチドの15個のN末端アミノ酸におけるコドンの使用形
式は、0RF2ポリペプチドの残りおよびLCN−Aのコンパイルされたコドン
使用パターンとよく相関しており、このことは、ORF2か98アミノ酸ポリペ
プチドをコードしていることを示している。
−一い
その6個のN末端残基(Met−Lys−Lys−G1.=y)−=IIe)は
、ダラム陽性菌のシグナルペプチドと非常に良く似ている。
7.9および11位にG11】かあるにもかかわらず、この推定シグナルシーフ
ェンスは、アミノ酸位置5〜20にわたる疎水特性を保持している。Von H
ei jneの−3,−1則によれば、アミノ酸位置20にあるAla−Thr
−Alaの後に可能なシグナルペブチダーセ切断位置かある。Abrahams
en et at、 (1)がコンパイルした14個のダラム陽性シグナルシー
クエンスの内、7つかAla−X−Alaを切断部位に含んでいた。さらに、A
la−Thr−AIか、Bacillus 5ubtilisβ−グルカナー七
のシグナルペプチダーゼ切断部位の−3,−1アミノ酸シークエンスであること
が判明した(29)。
このことは、79個のアミノ酸からなる成熟0RF2タンパク質を示唆している
。○RF2にコードされたポリペプチドが膜内に分泌されるかまたはアンカーさ
れるかを示すことが残されている。
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PCT/EP 91101109
フロントページの続き
(51) Int、cL、 ” 識別記号 庁内整理番号C07K 7/10
ZNA 8318−4HC12N 1106 7236−48
C12P 7106 7432−4B
//(C12P 21102
C12R1:01)
(81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、 ES、FR,GB、 GR,IT、 LU、 NL、 SE)、AU、
CA、FI、JP、MG、No、USI
Claims (11)
- 1.下記のアミノ酸シークエンス 【配列があります】 を有するかまたは含むポリペプチド、またはバクテリオシン活性を有するその誘 導体またはフラグメント。
- 2.下記のアミノ酸シークエンス 【配列があります】 を有するかまたは含むポリペプチド、またはバクテリオシン免疫活性を有するそ の誘導体またはフラグメント。
- 3.微生物的方法に使用され、請求の範囲第1項に記載のポリペプチドを含み、 該微生物が該ポリペプチドに対して耐性である、スターター培養物。
- 4.前記の微生物が乳酸菌または酵母である、請求の範囲第1項に記載のスター ター培養物。
- 5.乳酸菌の溶菌を行うために、請求の範囲第1項に記載のポリペプチドを添加 することを含む、チーズまたはヨーグルトの製造方法。
- 6.乳酸菌の夾雑株を選択的に殺すために、請求の範囲第1項に記載のポリペプ チドを使用する、エタノール製造のための発酵方法。
- 7.請求の範囲第1項に記載のポリペプチドを発現する微生物の培養物を分別し 、これによって該ポリペプチドに富んだフラクションを集めることを含む、請求 の範囲第1項に記載のポリペプチドの単離方法。
- 8.前記の微生物がラクトコッカス・ラクティス・サブスピーシスクレモリス( Lactococcus lactis subsp.cremoris)であ る、請求の範囲第7項に記載の方法。
- 9.請求の範囲第1項および/または請求の範囲第2項に記載のポリペプチドに ついてコードするDNAシークエンス。
- 10.請求の範囲第1項および/または請求の範囲第2項に記載のポリペプチド についてコードするDNAを含有するベクターで形質転換されたラクトコッカス ・ラクティス(L.lactiS)の菌株。
- 11.対応する保護ポリペプチドまたは固定化ポリペプチドを脱保護するか、ま たは不活性支持体から分離する、請求の範囲第1項または請求の範囲第2項に記 載のポリペプチドの製造方法。
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