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Title:
SPHINGOLIPID HAVING ENDOPLASMIC RETICULUM LOCALIZATION SIGNAL ATTACHED THERETO, AND METHOD FOR PRODUCTION OF CERAMIDE IN TRANSFORMED CELL USING Δ4-DESATURASE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/120604
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a method for producing human ceramide in a cell such as a yeast cell. The method comprises the following steps 1) and 2): 1) introducing a gene (DES1m) for sphingolipid Δ4-desaturase having an endoplasmic reticulum localization signal attached thereto by the transformation of a yeast cell, wherein the gene (DES1m) comprises sphingolipid Δ4-desaturase gene (DES1) having a nucleotide sequence encoding a yeast endoplasmic reticulum localization signal attached to its 3'-terminus; and 2) causing a loss of the expression of yeast sphinganine C4-hydroxylase gene (SUR2) by the transformation of a yeast cell.

Inventors:
KODAMA YUKIKO (JP)
OKUHARA HIROAKI (JP)
FUNATO KOICHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/055485
Publication Date:
October 09, 2008
Filing Date:
March 25, 2008
Export Citation:
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Assignee:
SUNTORY LTD (JP)
UNIV HIROSHIMA (JP)
KODAMA YUKIKO (JP)
OKUHARA HIROAKI (JP)
FUNATO KOICHI (JP)
International Classes:
C12P13/02; C12N15/52; C12R1/85
Foreign References:
JP2007151464A2007-06-21
JP2007094762A2007-04-12
JP2007155037A2007-06-21
US20020086356A12002-07-04
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Attorney, Agent or Firm:
SHAMOTO, Ichio et al. (Section 206 New Ohtemachi Bldg., 2-1, Ohtemachi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 04, JP)
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Claims:
 ヒト型セラミドを酵母細胞内で製造する方法であって、
  1)酵母細胞の形質転換によって、スフィンゴリピッド δ4-デサチュラーゼ遺伝子(DES1)の3’末端に酵母の小胞体局在化シグナルをコードする塩基配列を付加した小胞体局在化シグナル付スフィンゴリピッド δ4-デサチュラーゼ遺伝子(DES1m)を導入すること;及び
  2)酵母細胞の形質転換によって、酵母スフィンガニン C4-ヒドロキシラーゼ遺伝子(SUR2)の発現を欠失させること
を含む、前記製造方法。
 小胞体局在化シグナルのアミノ酸配列が、2個以上のリジン残基を含む4又は5個のアミノ酸残基からなる、請求項1に記載の製造方法。
 小胞体局在化シグナルのアミノ酸配列が、VKKEK(Vはバリン残基を、Kはリジン残基を、Eはグルタミン酸を表す)である、請求項1又は2に記載の製造方法。
 スフィンゴリピッド δ4-デサチュラーゼ遺伝子(DES1)が、配列番号2のアミノ酸配列又は配列番号2において1またはそれ以上のアミノ酸残基が欠失、付加または置換しているアミノ酸配列を有しており、かつ、スフィンゴリピッド δ4-デサチュラーゼ活性を有するタンパク質をコードする、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。
 小胞体局在化シグナル付スフィンゴリピッド δ4-デサチュラーゼ遺伝子(DES1m)が配列番号4のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の方法。
 酵母スフィンガニン C4-ヒドロキシラーゼ遺伝子(SUR2)が、配列番号6のアミノ酸配列又は配列番号6において1またはそれ以上のアミノ酸残基が欠失、付加または置換しているアミノ酸配列を有しており、かつ、スフィンガニン C4-ヒドロキシラーゼ活性を有するタンパク質をコードする、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法。
 さらに、酵母細胞の形質転換によって、酵母スフィンゴ脂質 α-ヒドロキシラーゼ遺伝子(SCS7)の発現を欠失させることを含む、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の方法。
 酵母スフィンゴ脂質 α-ヒドロキシラーゼ遺伝子(SCS7)が、配列番号8のアミノ酸配列又は配列番号8において1またはそれ以上のアミノ酸残基が欠失、付加または置換しているアミノ酸配列を有しており、かつ、スフィンゴ脂質 α-ヒドロキシラーゼ活性を有するタンパク質をコードする、請求項7に記載の方法。
 さらに、酵母細胞の形質転換によって、酵母アルカリジヒドロセラミダーゼ遺伝子(YDC1)の発現を欠失させることを含む、請求項1ないし8のいずれか1項に記載の方法。
 酵母アルカリジヒドロセラミダーゼ遺伝子(YDC1)が、配列番号10のアミノ酸配列又は配列番号10において1またはそれ以上のアミノ酸残基が欠失、付加または置換しているアミノ酸配列を有しており、かつ、アルカリジヒドロセラミダーゼ活性を有するタンパク質をコードする、請求項9に記載の方法。
 酵母が、サッカロミセス属の酵母から選択される、請求項1ないし10のいずれか1項に記載の方法。
Description:
小胞体局在化シグナル付スフィ ゴリピッド δ4-デサチュラーゼを用いた形 転換細胞におけるセラミドの製造方法

 本出願は、2007年3月30日に出願された日本 国特許出願2007-94762、及び2007年6月12日に出願 れた日本国特許出願2007-155037に基づく優先 を主張する。

 本発明は、ヒト型セラミドを酵母細胞内 どの細胞内で製造する方法に関する。

 皮膚の最外層には、水分を保持する保湿 能と外部刺激から肌を保護するバリア機能 司る角質層という組織が存在する。角質層 角質細胞と天然保湿因子、そして細胞間脂 から構成されているが、その中でも特に細 間脂質の約半分を占めるセラミドが、それ の機能に極めて重要な役割を担っている。 えば、アトピー性皮膚炎や老人性乾皮症に 通する特徴は保湿能の著しい低下であるが その主因は脂質代謝酵素異常によるセラミ 量の減少であることが知られている。また ラミドはバリア機能の増強・美白作用やメ ニンの生成を抑制する作用があることも確 されている。セラミドは外部から補給する とが可能な物質である。

 J Invest Dermatol. 96:523-526, 1991(非特許文献 1)、Arch Dermatol Res. 283:219-223,1991(非特許文献2 )は、「アトピー性皮膚炎や老人性乾皮症に けるセラミド量の減少」について、J Dermatol  Sci. 1:79-83, 1990(非特許文献3)、Acta Derm Vener eol. 74:337-340, 1994(非特許文献4)は、「セラミ 量の減少と脂質代謝酵素異常」について、C ontact Dermatitis. 45:280-285, 2001(非特許文献5)、J  Eur Acad Dermatol Venereol. 16:587-594, 2002(非特 文献6)は、「セラミドによるバリア機能の回 復」について、そして、Cell Signal 14:779-785,  2002(非特許文献7)は、「セラミドによるメラ ン生成の抑制」について開示している。

 近年では、乾燥敏感肌を伴う皮膚疾患に する治療薬あるいは化粧品・美容健康食品 素材として大変注目されている。実際、化 品、食品・サプリメント等として、セラミ を配合した多くの製品がすでに市販されて り、さらに、セラミド原料市場規模は拡大 向が続いている。

 セラミドの原料としては、これまで牛な の動物由来のものが使われていたが、感染 の問題が指摘され、現在では米、小麦、大 や芋などの植物性セラミドが主流である。 近の基礎的研究(J. Clin. Invest. 112:1372-1382,  2003(非特許文献8))により、セラミドの構造が 膚の保湿・バリア能に極めて重要であるこ が明らかとなり、ヒトのセラミドと構造が なる植物性セラミドが機能性の高い脂質で るかどうか疑問が残る。しかも動植物に存 するセラミドは微量で抽出・精製が困難で り、生産性が悪い上コストが高いことから それらを克服することが可能な新しい生産 術の開発が強く望まれている。

 図1に示したように、スフィンゴ脂質合成・ 代謝経路においてジヒドロスフィンゴシン(DH S)生合成以降の反応は、ヒトを含む高等動物 胞と酵母の間で大きく異なることが知られ いる。また、スフィンゴ脂質合成・代謝経 において、各工程において機能する各酵素 ンパク質及び当該タンパク質をコードする 伝子についても、ある程度知見が得られて る(Biochemistry. 41:15105-15114. 2002(非特許文献9) ;J Biol Chem. 277:25512-25518,2002(非特許文献10);Yea st 9: 267-277,1993(非特許文献11);J Biol Chem 272:2 9704-29710,1997(非特許文献12);J Biol Chem 275:31369- 31378, 2000(非特許文献13);J Biol Chem 275:39793-397 98, 2000(非特許文献14))。
J Invest Dermatol. 96:523-526, 1991 Arch Dermatol Res. 283:219-223,1991 J Dermatol Sci. 1:79-83, 1990、 Acta Derm Venereol. 74:337-340, 1994 Contact Dermatitis. 45:280-285, 2001、 J Eur Acad Dermatol Venereol. 16:587-594, 2002 Cell Signal 14:779-785, 2002 J. Clin. Invest. 112:1372-1382, 2003 Biochemistry. 41:15105-15114. 2002 J Biol Chem. 277:25512-25518,2002 Yeast 9: 267-277,1993 J Biol Chem 272:29704-29710,1997 J Biol Chem 275:31369-31378, 2000 J Biol Chem 275:39793-39798, 2000 EMBO J. 9:3153-3162, 1990 J Cell Biol. 127:653-665, 1994 Science. 263:1629-1631, 1994 Cell. 79:1199-1207, 1994 Eur J Cell Biol. 64:211-216, 1994 Annu Rev Cell Dev Biol. 12:27-54, 1996 J Cell Biol. 127:21-28, 1994 J Biol Chem. 273:33273-33278, 1998 J Cell Biol. 152:935-944, 2001

 植物性セラミドはヒトのセラミドと構造 異なる上に生産性が低い。それらを克服す ために、ヒト型セラミドを酵母細胞などの 胞を用いて製造することが可能な、新しい 産技術の開発が強く望まれている。

 本発明者らは、上記問題解決のために鋭 研究に努めた結果、本発明を想到した。

 本発明は、遺伝子組み換え技術と真核生 のセラミド合成・代謝および輸送システム 巧く制御することにより、機能性の高いヒ 型セラミドを効率的に生産する系を開発す 。そのため遺伝子操作が比較的容易であり しかも伝統的に食品製造に利用されている 芽酵母を宿主として用いる。

 具体的には、ヒトの角質層に存在し、そ なかでも分布量が最も多く皮膚の保湿・バ ア機能に極めて重要であると言われている ラミドNSをターゲットにする。セラミドの 造は細胞が持っている酵素の種類によって 定されており生物種で異なる。宿主として いる出芽酵母は、高等動物の主なセラミド あるセラミドNSを合成する酵素を持っていな い。その代わり宿主には宿主特有のセラミド を合成する酵素を有している。そのため酵母 でセラミドNSを合成させるためには、宿主由 のセラミド合成経路を抑制し、且つ必要な 素を酵母に導入する必要がある。

 具体的には、図1に示したように、スフィ ンゴ脂質合成・代謝経路においてジヒドロス フィンゴシン(DHS)生合成以降の反応は、ヒト 含む高等動物細胞と酵母の間で大きく異な 。即ち、出芽酵母(サッカロミセス属)では スフィンゴリピッド δ4-デサチュラーゼ遺 子(DES1)が存在しないことから、DHSのC-4位に 重結合を有するヒト型スフィンゴイド塩基( フィンゴシン)は合成されない(図2)。その代 わりスフィンガニン C4-ヒドロキシラーゼ遺 子(SUR2)がコードする酵素によってDHSのC-4位 水酸化されフィトスフィンゴシン(PHS)が合 される。次いでそれらのスフィンゴイド塩 はセラミドへと変換される。

 本発明者らは、まずヒト型セラミドを酵 細胞内で製造させるために、酵母細胞内に 存在しないスフィンゴリピッド δ4-デサチ ラーゼ酵素を酵母細胞内で発現させること 及び、スフィンガニン C4-ヒドロキシラー 酵素活性を完全に又は部分的にでも破壊す ことが重要であること考えた。そこで先ず 酵母の形質転換により、1)上述したSUR2遺伝 破壊株を作成し、その変異株に2)ヒトDES1遺 子を導入する、ということを想到した。

 さらに導入する酵素を最適な場所に局在 させることにより、セラミドNSの産生量を 大させることができる。セラミドNSの合成に 必要なジヒドロセラミドは酵母の小胞体で合 成される。しかしながらヒト型のスフィンゴ リピッド δ4-デサチュラーゼDES1タンパク質 C末端アミノ酸配列を見た限りでは、酵母の 型的な小胞体局在化シグナル、例えば、dily sine-based(KKXXやKXKXX)の配列は認められない。し たがって、ヒト型のスフィンゴリピッド δ4- デサチュラーゼDES1タンパク質を酵母で発現 せてもヒト型のセラミドNSが効率的に合成さ れるとは考えにくい。

 本発明者らは、ヒト型セラミドをより効 的に生産されるためには、酵素であるスフ ンゴリピッド δ4-デサチュラーゼDES1タンパ ク質を小胞体に局在化させるほうがより有効 である、と考えた。即ち、DES1タンパク質を 胞体に局在化させるため、酵母の典型的な 胞体局在化シグナルをDES1タンパク質に付加 たスフィンゴリピッド δ4-デサチュラーゼ 伝子(DES1m)を酵母に導入する。導入する酵素 を最適な場所に局在化させることにより、セ ラミドNSの産生量を増大させることができる

 よって、本発明は、ヒト型セラミドを酵母 胞内で製造する方法であって、
  1)酵母細胞の形質転換によって、スフィン ゴリピッド δ4-デサチュラーゼ遺伝子(DES1)の 3’末端に酵母の小胞体局在化シグナルをコ ドする塩基配列を付加した小胞体局在化シ ナル付スフィンゴリピッド δ4-デサチュラ ゼ遺伝子(DES1m)を導入すること;及び
  2)酵母細胞の形質転換によって、酵母スフ ィンガニン C4-ヒドロキシラーゼ遺伝子(SUR2) 発現を欠失させること
を含む、前記製造方法を提供する。

 本発明において、ヒト型セラミドは、例 ば図2の「目的生産物」に示された構造式を 有する、セラミドNSを意味する。これに対し 酵母型セラミドであるフィトセラミドは、 ト型セラミドの4位の二重結合部分が水酸基 で置換されている点で相違する(図3)。

 さらにまた、ヒト型セラミドNSを効率的に 産させるシステムを構築するために、本発 の製造方法の最適化を行った。具体的な方 としては、酵母の形質転換によって、以下 3)又は4)のいずれか、あるいはこれらの組み わせを行い、ヒト型セラミドをより効率よ 製造することに成功した:
  3)セラミドNSが水酸化されないように酵母 フィンゴ脂質 α-ヒドロキシラーゼ遺伝子(S CS7)の発現を欠失させること;及び/又は
  4)酵母アルカリジヒドロセラミダーゼ遺伝 子(YDC1)の発現を欠失させること。

 よって、本発明は、上記1)及び2)を必須要件 とし、3)-4)を好ましい態様の追加要件として うことにより、ヒト型セラミドを酵母細胞 で簡便かつ効率よく製造する方法を提供す ものである。本発明は、好ましくは以下の 様を含む。
(態様1)
 ヒト型セラミドを酵母細胞内で製造する方 であって、
  1)酵母細胞の形質転換によって、スフィン ゴリピッド δ4-デサチュラーゼ遺伝子(DES1)の 3’末端に酵母の小胞体局在化シグナルをコ ドする塩基配列を付加した小胞体局在化シ ナル付スフィンゴリピッド δ4-デサチュラ ゼ遺伝子(DES1m)を導入すること;及び
  2)酵母細胞の形質転換によって、酵母スフ ィンガニン C4-ヒドロキシラーゼ遺伝子(SUR2) 発現を欠失させること
を含む、前記製造方法。
(態様2)
 小胞体局在化シグナルのアミノ酸配列が、2 個以上のリジン残基を含む4又は5個のアミノ 残基からなる、態様1に記載の製造方法。
(態様3)
 小胞体局在化シグナルのアミノ酸配列が、V KKEK(Vはバリン残基を、Kはリジン残基を、Eは ルタミン酸を表す)である、態様1又は2に記 の製造方法。
(態様4)
 スフィンゴリピッド δ4-デサチュラーゼ遺 子(DES1)が、配列番号2のアミノ酸配列又は配 列番号2において1またはそれ以上のアミノ酸 基が欠失、付加または置換しているアミノ 配列を有しており、かつ、スフィンゴリピ ド δ4-デサチュラーゼ活性を有するタンパ 質をコードする、態様1ないし3のいずれか1 に記載の方法。
(態様5)
 小胞体局在化シグナル付スフィンゴリピッ  δ4-デサチュラーゼ遺伝子(DES1m)が配列番号 4のアミノ酸配列からなるタンパク質をコー する、態様1ないし4のいずれか1項に記載の 法。
(態様6)
 酵母スフィンガニン C4-ヒドロキシラーゼ 伝子(SUR2)が、配列番号6のアミノ酸配列又は 列番号6において1またはそれ以上のアミノ 残基が欠失、付加または置換しているアミ 酸配列を有しており、かつ、スフィンガニ  C4-ヒドロキシラーゼ活性を有するタンパク 質をコードする、態様1ないし5のいずれか1項 に記載の方法。
(態様7)
 さらに、酵母細胞の形質転換によって、酵 スフィンゴ脂質 α-ヒドロキシラーゼ遺伝 (SCS7)の発現を欠失させることを含む、態様1 いし6のいずれか1項に記載の方法。
(態様8)
 酵母スフィンゴ脂質 α-ヒドロキシラーゼ 伝子(SCS7)が、配列番号8のアミノ酸配列又は 列番号8において1またはそれ以上のアミノ 残基が欠失、付加または置換しているアミ 酸配列を有しており、かつ、スフィンゴ脂  α-ヒドロキシラーゼ活性を有するタンパク 質をコードする、態様7に記載の方法。
(態様9)
 さらに、酵母細胞の形質転換によって、酵 アルカリジヒドロセラミダーゼ遺伝子(YDC1) 発現を欠失させることを含む、態様1ないし 8のいずれか1項に記載の方法。
(態様10)
 酵母アルカリジヒドロセラミダーゼ遺伝子( YDC1)が、配列番号10のアミノ酸配列又は配列 号10において1またはそれ以上のアミノ酸残 が欠失、付加または置換しているアミノ酸 列を有しており、かつ、アルカリジヒドロ ラミダーゼ活性を有するタンパク質をコー する、態様9に記載の方法。
(態様11)
 酵母が、サッカロミセス属の酵母から選択 れる、態様1ないし10のいずれか1項に記載の 方法。

  スフィンゴリピッド δ4-デサチュ ラーゼ遺伝子(DES1)
 本発明の方法は構成要件1)として、酵母細 の形質転換によって、スフィンゴリピッド  δ4-デサチュラーゼ遺伝子(DES1)の3’末端に酵 の小胞体局在化シグナルをコードする塩基 列を付加した小胞体局在化シグナル付スフ ンゴリピッド δ4-デサチュラーゼ遺伝子(DES 1m)を導入することを含む。

 限定されるわけではないが、DES1は、好ま しくは、配列番号2のアミノ酸配列又は配列 号2において1またはそれ以上のアミノ酸残基 が欠失、付加または置換しているアミノ酸配 列を有しており、かつ、スフィンゴリピッド  δ4-デサチュラーゼ活性を有するタンパク質 をコードする。

 本発明に利用可能な遺伝子(核酸)は、ゲ ムDNA(その対応するcDNAも含む)、化学的に合 されたDNA、PCRにより増幅されたDNA、および れらの組み合わせが含まれる。

 DES1は、好ましくは配列番号1の塩基配列を する。これは配列番号2のアミノ酸配列を有 るヒト スフィンゴリピッド δ4-デサチュ ーゼタンパク質をコードする塩基配列であ 、例えば、GenBanK TM : accession number AF466375に開示されている。

 1つ以上のコドンが同一のアミノ酸をコー ドする場合があり、遺伝暗号の縮重と呼ばれ ている。このため、配列番号1とは完全には 致していないDNA配列が、配列番号2と全く同 のアミノ酸配列を有するタンパク質をコー することがあり得る。こうした変異体DNA配 は、サイレント(silent)突然変異(例えば、PCR 幅中に発生する)から生じてもよいし、また は天然配列の意図的な突然変異誘発の産物で あってもよい。

 DES1は、好ましくは配列番号2に記載のア ノ酸配列をコードする。しかしながら、こ に限定されることなく、1またはそれ以上の ミノ酸配列が欠失、付加または置換してい アミノ酸配列を有していてもよい。スフィ ゴリピッド δ4-デサチュラーゼ活性を有す 限り、全ての相同タンパク質を含むことが 図される。配列番号2と同等の機能を有する アミノ酸配列をコードする限り、配列番号2 限定されるものではない。「アミノ酸変異 は1から複数個、好ましくは、1ないし20個、 り好ましくは1ないし10個、最も好ましくは1 ないし5個である。

 DES1にコードされるアミノ酸配列は、配列 番号2に記載のアミノ酸配列と、少なくとも 70%、好ましくは約80%以上、より好ましくは90 %以上、さらに好ましくは95%以上、最も好ま くは98%以上の同一性を有する。

 アミノ酸の同一性パーセントは、視覚的 査及び数学的計算により決定してもよい。 るいは、2つのタンパク質配列の同一性パー セントは、Needleman,S.B.及びWunsch,C.D.(J.Mol.Biol.,4 8:443-453,1970)のアルゴリズムに基づき、そして ウィスコンシン大学遺伝学コンピューターグ ループ(UWGCG)より入手可能なGAPコンピュータ プログラムを用い配列情報を比較すること より、決定してもよい。GAPプログラムの好 しいデフォルトパラメーターには:(1)Henikoff,S 及びHenikoff,J.G.(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,89:10915-10919,19 92)に記載されるような、スコアリング・マト リックス、blosum62;(2)12のギャップ加重;(3)4の ャップ長加重;及び(4)末端ギャップに対する ナルティなし、が含まれる。

 当業者に用いられる、配列比較の他のプ グラムもまた、用いてもよい。同一性のパ セントは、例えばAltschulら(Nucl.Acids.Res.25.,p.3 389-3402,1997)に記載されているBLASTプログラム 用いて配列情報と比較し決定することが可 である。当該プログラムは、インターネッ 上でNational Center for Biotechnology Information(NCB I)、あるいはDNA Data Bank of Japan(DDBJ)のウェ サイトから利用することが可能である。BLAST プログラムによる相同性検索の各種条件(パ メーター)は同サイトに詳しく記載されてお 、一部の設定を適宜変更することが可能で るが、検索は通常デフォルト値を用いて行 。

 本発明の方法において、好ましくは、ス ィンゴリピッド δ4-デサチュラーゼが、配 番号2又は配列番号2と少なくとも70%の同一 アミノ酸配列を有しており、かつ、スフィ ゴリピッド δ4-デサチュラーゼ活性を有す 。

 同一の機能を有するタンパク質であって 、由来する品種の相違によって、そのアミ 酸配列に相違が存在しうることは当業者に って周知の事実である。スフィンゴリピッ  δ4-デサチュラーゼ活性を有する限り、DES1 は、配列番号1の塩基配列のこのような相同 、変異体も含みうる。配列番号2のヒト ス ィンゴリピッド δ4-デサチュラーゼタンパ 質以外にも、例えばマウス(M. musculus)やショ ウジョウバエ(D. melanogaster)、線虫(C. elegans) 分裂酵母(Schizosaccharomyces pombe)等で同様の活 を示すタンパク質をコードする遺伝子の存 が知られている(非特許文献10)。

 「スフィンゴリピッド δ4-デサチュラー 活性を有する」とは、例えば図2又は図3に されているように、ジヒドロスフィンゴシ のC-4にニ重結合を導入し、スフィンゴシン 合成する活性を意味する。あるいは、ジヒ ロセラミドのC-4にニ重結合を導入し、セラ ドNSを合成する活性を意味する。DES1の導入 より、形質転換酵母細胞内では、酵母の天 の代謝経路では合成されない、スフィンゴ ン及び/又はセラミドNSの合成が行われる。

 本発明の好ましいスフィンゴリピッド δ 4-デサチュラーゼ遺伝子はまた、配列番号1の 塩基配列にストリンジェントな条件下、例え ば、中程度又は高程度にストリンジェントな 条件下でハイブリダイズすることが可能であ り、かつ、フィンゴイド δ4-デサチュラーゼ 活性を有する核酸を含む。

 「ストリンジェントな条件下」とは、中 度または高程度にストリンジェントな条件 おいてハイブリダイズすることを意味する 具体的には、中程度にストリンジェントな 件は、例えば、DNAの長さに基づき、一般の 術を有する当業者によって、容易に決定す ことが可能である。基本的な条件は、Sambroo kら,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第3版,第6-7 章,Cold Spring Harbor Laboratory Press,2001に示され 、そしてニトロセルロースフィルターに関し 、5×SSC、0.5% SDS、1.0mM EDTA(pH8.0)の前洗浄溶液 、約40-50℃での、約50%ホルムアミド、2×SSC-6× SSC(または約42℃での約50%ホルムアミド中の、 スターク溶液(Stark’s solution)などの他の同様 のハイブリダイゼーション溶液)のハイブリ イゼーション条件、および例えば、約40℃-60 ℃、0.5-6×SSC、0.1% SDSの洗浄条件の使用が含 れる。好ましくは中程度にストリンジェン な条件は、約50℃、6×SSCのハイブリダイゼー ション条件(及び洗浄条件)を含む。高ストリ ジェントな条件もまた、例えばDNAの長さに づき、当業者によって、容易に決定するこ が可能である。

 一般に、こうした条件は、中程度にストリ ジェントな条件よりも高い温度および/また は低い塩濃度でのハイブリダイゼーション( えば、約65℃、6×SSCないし0.2×SSC、好ましく 6×SSC、より好ましくは2×SSC、最も好ましく 0.2×SSCのハイブリダイゼーション)および/ま たは洗浄を含み、例えば上記のようなハイブ リダイゼーション条件、およびおよそ65℃-68 、0.2×SSC、0.1% SDSの洗浄を伴うと定義され 。ハイブリダイゼーションおよび洗浄の緩 液では、SSC(1×SSCは、0.15M NaClおよび15mM ク ン酸ナトリウムである)にSSPE(1×SSPEは、0.15M  NaCl、10mM NaH 2 PO 4 、および1.25mM EDTA、pH7.4である)を代用するこ とが可能であり、洗浄はハイブリダイゼーシ ョンが完了した後で15分間行う。

 当業者に知られていて、以下にさらに記載 たように、ハイブリダイゼーション反応と 本鎖の安定性を支配する基本原理を適用す ことによって望ましい度合いのストリンジ ンシーを達成するためには、洗浄温度と洗 塩濃度を必要に応じて調整することが可能 あると理解すべきである(例えば、Sambrookら 2001を参照されたい)。核酸を未知配列の標 核酸へハイブリダイズさせる場合、ハイブ ッドの長さはハイブリダイズする核酸のそ であると仮定される。既知配列の核酸をハ ブリダイズさせる場合、ハイブリッドの長 は核酸の配列を並列し、最適な配列相補性 もつ単数または複数の領域を同定すること よって決定可能である。50塩基対未満の長さ であることが予測されるハイブリッドのハイ ブリダイゼーション温度は、ハイブリッドの 融解温度(T m )より5-25℃低くなければならず、T m は、以下の等式により決定される。長さ18塩 対未満のハイブリッドに関して、T m (℃)=2(A+T塩基数)+4(G+C塩基数)。18塩基対を超え る長さのハイブリッドに関しては、T m =81.5℃+16.6(log 10 [Na + ])+41(モル分率[G+C])-0.63(%ホルムアミド)-500/nで り、ここで、Nはハイブリッド中の塩基数で あり、そして[Na + ]は、ハイブリダイゼーション緩衝液中のナ リウムイオン濃度である(1×SSCの[Na + ]=0.165M)。好ましくは、こうしたハイブリダイ ズする核酸は各々、少なくとも8ヌクレオチ (または、より好ましくは、少なくとも15ヌ レオチド、または少なくとも20ヌクレオチド 、または少なくとも25ヌクレオチド、または なくとも30ヌクレオチド、または少なくと 40ヌクレオチド、または最も好ましくは少な くとも50ヌクレオチド)、またはそれがハイブ リダイズする核酸の長さの少なくとも1%(より 好ましくは少なくとも25%、または少なくとも 50%、または少なくとも70%、そして最も好まし くは少なくとも80)である長さを有し、それが ハイブリダイズする核酸と少なくとも50%(よ 好ましくは少なくとも70%、少なくとも75%、 なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90% 少なくとも95%、少なくとも97.5%、または少な くとも99%、そして最も好ましくは少なくとも 99.5%)の配列同一性を有する。ここで配列同一 性は、上記により詳しく記載されるように、 重複部分と同一性を最大化する一方、配列ギ ャップを最小化するように並列された、ハイ ブリダイズする核酸の配列を比較することに よって決定される。

 核酸の同一性パーセントは、視覚的検査 よび数学的計算によって決定することが可 である。あるいは、2つの核酸配列のパーセ ント同一性は、目視検査と数学的計算により 決定可能であるか、またはより好ましくは、 この比較はコンピュータ・プログラムを使用 して配列情報を比較することによってなされ る。代表的な、好ましいコンピュータ・プロ グラムは、遺伝学コンピュータ・グループ(GC G;ウィスコンシン州マジソン)のウィスコンシ ン・パッケージ、バージョン10.0プログラム GAP」である(Devereuxら、1984、Nucl.Acids Res.12:387 )。この「GAP」プログラムの使用により、2つ 核酸配列の比較の他に、2つのアミノ酸配列 の比較、核酸配列とアミノ酸配列との比較を 行うことができる。ここで、「GAP」プログラ ムの好ましいデフォルトパラメーターには:(1 )ヌクレオチドについての(同一物について1、 および非同一物について0の値を含む)一元(una ry)比較マトリックスのGCG実行と、Schwartzおよ Dayhoff監修「ポリペプチドの配列および構造 のアトラス(Atlas of Polypeptide SequenceおよびStr ucture)」国立バイオ医学研究財団、353-358頁、1 979により記載されるような、GribskovおよびBurg ess,Nucl.Acids Res.14:6745,1986の加重アミノ酸比較 トリックス;または他の比較可能な比較マト リックス;(2)アミノ酸の各ギャップについて30 のペナルティと各ギャップ中の各記号につい て追加の1のペナルティ;またはヌクレオチド 列の各ギャップについて50のペナルティと ギャップ中の各記号について追加の3のペナ ティ;(3)エンドギャップへのノーペナルティ :および(4)長いギャップへは最大ペナルティ し、が含まれる。当業者により使用される の配列比較プログラムでは、例えば、国立 学ライブラリーのウェブサイト:http://www.ncbi. nlm.nih.gov/blast/bl2seq/bls.htmlにより使用が利用可 能なBLASTNプログラム、バージョン2.2.7、また WU-BLAST2.0アルゴリズムが使用可能である。WU -BLAST2.0についての標準的なデフォルトパラメ ーターの設定は、以下のインターネットサイ ト:http://blast.wustl.eduに記載されている。さら 、BLASTアルゴリズムは、BLOSUM62アミノ酸スコ ア付けマトリックスを使用し、使用可能であ る選択パラメーターは以下の通りである:(A) い組成複雑性を有するクエリー配列のセグ ント(WoottonおよびFederhenのSEGプログラム(Comput ers and Chemistry,1993)により決定され;Woottonおよ びFederhen,1996「配列データベースにおける組 編重領域の解析(Analysis of compositionally biased  regions in sequence databases)」Methods Enzymol.266:5 44-71も参照されたい)、または、短周期性の内 部リピートからなるセグメント(Claverieおよび States(Computers and Chemistry,1993)のXNUプログラム より決定される)をマスクするためのフィル ターを含むこと、および(B)データベース配列 に対する適合を報告するための統計学的有意 性の閾値、またはE-スコア(KarlinおよびAltschul, 1990)の統計学的モデルにしたがって、単に偶 により見出される適合の期待確率;ある適合 に起因する統計学的有意差がE-スコア閾値よ 大きい場合、この適合は報告されない);好 しいE-スコア閾値の数値は0.5であるか、また は好ましさが増える順に、0.25、0.1、0.05、0.01 、0.001、0.0001、1e-5、1e-10、1e-15、1e-20、1e-25、1 e-30、1e-40、1e-50、1e-75、または1e-100である。

 同様に、本発明のスフィンゴリピッド δ 4-デサチュラーゼ遺伝子(DES1)には、1つまたは 複数の塩基の欠失、挿入または置換のため、 配列番号1の塩基配列とは異なるが、スフィ ゴリピッド δ4-デサチュラーゼ活性を有す タンパク質をコードする核酸を含む。スフ ンゴリピッド δ4-デサチュラーゼ活性を有 るタンパク質をコードする限り、欠失、挿 または置換される塩基の数は特に制限され いが、好ましくは1個ないし数千個、より好 しくは1個ないし千個、さらにこのましくは 1個ないし500個、さらにより好ましくは1個な し200個、最も好ましくは1個ないし100個であ る。

 既定のアミノ酸を、例えば同様の物理化 的特性を有する残基により置換してもよい こうした保存的置換の例には、1つの脂肪族 残基を互いに、例えばIle、Val、Leu、またはAla を互いに置換するもの;LysおよびArg、Gluおよ Asp、またはGlnおよびAsn間といった、1つの極 残基から別のものへの置換;あるいは芳香族 残基の別のものでの置換、例えばPhe、Trp、ま たはTyrを互いに置換するものが含まれる。他 の保存的置換、例えば、同様の疎水性特性を 有する領域全体の置換が、周知である。当業 者は、周知の遺伝子工学的手法により、Sambro okら(2001)(上述)等に記載の、例えば部位特異 突然変異誘発法を使用して、所望の欠失、 入または置換を施すことが可能である。

  小胞体局在化シグナル付スフィン ゴリピッド δ4-デサチュラーゼ遺伝子(DES1m)
 本発明の、小胞体局在化シグナル付スフィ ゴリピッド δ4-デサチュラーゼ遺伝子(DES1m) は、上述したスフィンゴリピッド δ4-デサチ ュラーゼ遺伝子(DES1)の3’末端に酵母の小胞 局在化シグナルをコードする塩基配列を付 した遺伝子である。「酵母の小胞体局在化 グナル」は、当業者において周知であり、 発明の方法において、任意の小胞体局在化 グナルを利用可能である。

 例えば、限定されるわけではないが、以 の文献には、2個以上のリジン残基を含む4 は5個のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列 有する、典型的な酵母の局在化シグナルが 示されている。

 EMBO J. 9:3153-3162, 1990(非特許文献15)
 J Cell Biol. 127:653-665, 1994(非特許文献16)
 Science. 263:1629-1631, 1994(非特許文献17)
 Cell. 79:1199-1207, 1994(非特許文献18)
 Eur J Cell Biol. 64:211-216, 1994(非特許文献19)
 Annu Rev Cell Dev Biol. 12:27-54, 1996(非特許文 20)
 本発明の「酵母の小胞体局在化シグナル」 、好ましくは、「2個以上のリジン残基を含 む4又は5個のアミノ酸残基からなるアミノ酸 列を有するもの」である。より好ましくは 小胞体局在化シグナルのアミノ酸配列は、K KX 1 X 2 又はKX 1 KX 2 X 3 (Kはリジン残基を、そしてX 1 、X 2 、X 3 は、任意の同一又は別個のアミノ酸残基を表 す)を含む。最も好ましい小胞体局在化シグ ルのアミノ酸配列の一態様として、本明細 中の実施例に記載のVKKEK(Vはバリン残基を、K はリジン残基を、Eはグルタミン酸を表す)が まれる。

 本発明の小胞体局在化シグナル付スフィ ゴリピッド δ4-デサチュラーゼ遺伝子(DES1m) のシグナル部分以外、即ちスフィンゴリピッ ド δ4-デサチュラーゼ遺伝子(DES1)は特に限定 されず、「スフィンゴリピッド δ4-デサチュ ラーゼ遺伝子(DES1)」の項目で上述した通りで ある。好ましくは、配列番号2のアミノ酸配 をコードする。よって、DES1m遺伝子は、配列 番号2のアミノ酸配列+VKKEK、即ち配列番号4の ミノ酸配列からなるタンパク質をコードす 。DES1m遺伝子の核酸配列は、典型的には配 番号3の塩基配列からなる。配列番号3以外で も遺伝子縮重より配列番号4のアミノ酸配列 コードする塩基配列も含まれる。

 「酵母の小胞体局在化シグナル」は、「2 個以上のリジン残基を含む4又は5個のアミノ 残基からなるアミノ酸配列を有するもの」 外でも、多様なものが知られている。限定 れるわけではないが、例えば小胞体局在の カニズムが知られており本発明の方法に利 可能である。

 J Cell Biol. 127:21-28, 1994(非特許文献21)
 アミノ酸配列HDELを有するタンパク質がゴル ジ体より小胞体に回収されることを記載して いる。HDELと同様にKDELも小胞体局在化シグナ として公知である。

 J Biol Chem. 273:33273-33278, 1998(非特許文献22)
 膜貫通ドメイン中の決定因子(群)が、小胞 への回収に機能していることを開示してい 。

 J Cell Biol. 152:935-944, 2001(非特許文献23)
 ゴルジ体膜タンパク質の一種が、小胞体膜 ンパク質における膜貫通ドメイン中の回収 グナルと相互作用して、小胞体への回収に 与することを記載している。

 なお、酵母細胞以外の細胞を本発明の製 方法における形質転換のための宿主細胞と て利用することも可能である。宿主細胞と ては、哺乳動物細胞(ヒト、マウス、ラット など)、昆虫細胞などが含まれる。これらの 種細胞において小胞体局在化のためのシグ ルが知られており、使用する細胞の種類に じた小胞体局在かシグナルを利用可能であ 。

  酵母スフィンガニン C4-ヒドロキ ラーゼ遺伝子(SUR2)
 本発明の方法は構成要件2)として、酵母細 の形質転換によって、酵母スフィンガニン  C4-ヒドロキシラーゼ遺伝子(SUR2)の発現を欠失 させることを含む。

 限定されるわけではないが、SUR2は、好ま しくは、配列番号6のアミノ酸配列又は配列 号6において1またはそれ以上のアミノ酸残基 が欠失、付加または置換しているアミノ酸配 列を有しており、かつ、スフィンガニン C4- ドロキシラーゼ活性を有するタンパク質を ードする。

 SUR2は、好ましくは配列番号5の塩基配列 有する。これは配列番号6のアミノ酸配列を する酵母スフィンガニン C4-ヒドロキシラ ゼタンパク質をコードする塩基配列であり 例えば、SGD(Saccharomyces Genome Database, http://ww w.yeastgenome.org/)に開示されている。

 SUR2は、好ましくは配列番号6に記載のア ノ酸配列をコードする。しかしながら、こ に限定されることなく、1またはそれ以上の ミノ酸配列が欠失、付加または置換してい アミノ酸配列を有していてもよい。スフィ ガニン C4-ヒドロキシラーゼ活性を有する り、全ての相同タンパク質を含むことが意 される。配列番号6と同等の機能を有するア ノ酸配列をコードする限り、配列番号6に限 定されるものではない。「アミノ酸変異」は 1から複数個、好ましくは、1ないし20個、よ 好ましくは1ないし10個、最も好ましくは1な し5個である。

 「スフィンガニン C4-ヒドロキシラーゼ 性を有する」とは、例えば図2又は図3に示さ れているように、ジヒドロスフィンゴシンの C-4に水酸基を導入し、フィトスフィンゴシン を合成する活性を意味する。あるいは、ジヒ ドロセラミドのC-4に水酸基を導入し、フィト セラミドを合成する活性を意味する。本発明 では、酵母細胞の形質転換によって、SUR2の 現を部分的又は完全に欠失させることによ て、酵母の天然の代謝経路では合成される フィトスフィンゴシン及び/又はフィトセラ ドの合成を部分的又は完全に抑制させる。S UR2遺伝子発現の抑制と、DES1遺伝子発現によ 、スフィンゴシン及び/又はセラミドNSの効 的な合成が可能になる。

 SUR2にコードされるアミノ酸配列は、配列 番号6に記載のアミノ酸配列と、少なくとも 70%、好ましくは約80%以上、より好ましくは90 %以上、さらに好ましくは95%以上、最も好ま くは98%以上の同一性を有する。

 本発明の好ましい酵母スフィンガニン C4 -ヒドロキシラーゼ遺伝子(SUR2)はまた、配列 号5の塩基配列にストリンジェントな条件下 例えば、中程度又は高程度にストリンジェ トな条件下でハイブリダイズすることが可 であり、かつ、酵母スフィンガニン C4-ヒ ロキシラーゼ活性を有する核酸を含む。

 同様に、本発明の酵母スフィンガニン C4 -ヒドロキシラーゼ遺伝子(SUR2)には、1つまた 複数の塩基の欠失、挿入または置換のため 配列番号5の塩基配列とは異なるが、スフィ ンガニン C4-ヒドロキシラーゼ活性を有する ンパク質をコードする核酸を含む。

 「アミノ酸及び/又は塩基の欠失、付加、 置換」、「アミノ酸及び/又は塩基の同一性 ーセント」、ハイブリダイゼーションの「 トリンジェントな条件下」など、共通する 項については、DES1について上述した通りで る。

  酵母スフィンゴ脂質 α-ヒドロキ ラーゼ遺伝子(SCS7)
 本発明の方法はさらに、酵母細胞の形質転 によって、酵母スフィンゴ脂質 α-ヒドロ シラーゼ遺伝子(SCS7)の発現を欠失させるこ を含んでもよい。SCS7は、例えば図3又は図7 フィトセラミド、ジヒドロセラミド、セラ ドNSのスフィンゴイド塩基にアミド結合した 脂肪酸のα位の炭素に水酸基を付加し、各々C er(AP)、Cer(ASa)、Cer(AS)を合成する活性を有する 。SCS7活性の存在により、所望のジヒドロセ ミド、セラミドNSが合成されても、さらに水 酸化されてしまう。よって、本発明は好まし くは、SCS7の発現を欠失させることを含む。

 限定されるわけではないが、SCS7は、好ま しくは、配列番号8のアミノ酸配列又は配列 号8において1またはそれ以上のアミノ酸残基 が欠失、付加または置換しているアミノ酸配 列を有しており、かつ、スフィンゴ脂質 α- ドロキシラーゼ活性を有するタンパク質を ードする。

 SCS7は、好ましくは配列番号7の塩基配列 有する。これは配列番号8のアミノ酸配列を する酵母スフィンゴ脂質 α-ヒドロキシラ ゼタンパク質をコードする塩基配列であり 例えば、SGD(Saccharomyces Genome Database, http://ww w.yeastgenome.org/)に開示されている。

 SCS7は、好ましくは配列番号8に記載のア ノ酸配列をコードする。しかしながら、こ に限定されることなく、1またはそれ以上の ミノ酸配列が欠失、付加または置換してい アミノ酸配列を有していてもよい。スフィ ゴ脂質 α-ヒドロキシラーゼ活性を有する り、全ての相同タンパク質を含むことが意 される。配列番号8と同等の機能を有するア ノ酸配列をコードする限り、配列番号8に限 定されるものではない。「アミノ酸変異」は 1から複数個、好ましくは、1ないし20個、よ 好ましくは1ないし10個、最も好ましくは1な し5個である。

 「スフィンゴ脂質 α-ヒドロキシラーゼ 性を有する」とは、例えば図7に示されてい ように、フィトセラミド、ジヒドロセラミ 、セラミドNSのスフィンゴイド塩基にアミ 結合している脂肪酸のα位の炭素に水酸基を 付加し、各々Cer(AP)、Cer(ASa)、Cer(AS)を合成す 活性を有する、ことを意味する。本発明で 、好ましくは、酵母細胞の形質転換によっ 、SCS7の発現を部分的又は完全に欠失させる とによって、ジヒドロセラミド、セラミドN Sの好ましくない水酸化を抑制する。

 SCS7にコードされるアミノ酸配列は、配列 番号8に記載のアミノ酸配列と、少なくとも 70%、好ましくは約80%以上、より好ましくは90 %以上、さらに好ましくは95%以上、最も好ま くは98%以上の同一性を有する。

 本発明の好ましい酵母スフィンゴ脂質 α -ヒドロキシラーゼ遺伝子(SCS7)はまた、配列 号7の塩基配列にストリンジェントな条件下 例えば、中程度又は高程度にストリンジェ トな条件下でハイブリダイズすることが可 であり、かつ、酵母スフィンゴ脂質 α-ヒ ロキシラーゼ活性を有する核酸を含む。

 同様に、本発明の酵母スフィンゴ脂質 α -ヒドロキシラーゼ遺伝子(SCS7)には、1つまた 複数の塩基の欠失、挿入または置換のため 配列番号7の塩基配列とは異なるが、スフィ ンゴ脂質 α-ヒドロキシラーゼ活性を有する ンパク質をコードする核酸を含む。

 「アミノ酸及び/又は塩基の欠失、付加、 置換」、「アミノ酸及び/又は塩基の同一性 ーセント」、ハイブリダイゼーションの「 トリンジェントな条件下」など、共通する 項については、DES1について上述した通りで る。

  酵母アルカリジヒドロセラミダー ゼ遺伝子(YDC1)
 本発明の方法はさらに、酵母細胞の形質転 によって、酵母アルカリジヒドロセラミダ ゼ遺伝子(YDC1)の発現を欠失させることを含 でもよい。

 YDC1は、例えば図1-図3に示されているよう にジヒドロセラミドを分解してジヒドロスフ ィンゴシンを合成する活性を有するタンパク 質をコードする。YDC1活性は、セラミド合成 いわば反対方向の反応を促進する活性であ 、セラミドNS合成の材料となるジヒドロセラ ミドを減少させる。よって、本発明は好まし くは、YDC1の発現を欠失させることを含む。

 限定されるわけではないが、YDC1は、好ま しくは、配列番号10のアミノ酸配列又は配列 号10において1またはそれ以上のアミノ酸残 が欠失、付加または置換しているアミノ酸 列を有しており、かつ、アルカリジヒドロ ラミダーゼ活性を有するタンパク質をコー する。

 YDC1は、好ましくは配列番号9の塩基配列 有する。これは配列番号10のアミノ酸配列を 有する酵母アルカリジヒドロセラミダーゼタ ンパク質をコードする塩基配列であり、例え ば、SGD(Saccharomyces Genome Database, http://www.yeast genome.org/)に開示されている。

 YDC1は、好ましくは配列番号10に記載のア ノ酸配列をコードする。しかしながら、こ に限定されることなく、1またはそれ以上の アミノ酸配列が欠失、付加または置換してい るアミノ酸配列を有していてもよい。アルカ リジヒドロセラミダーゼ活性を有する限り、 全ての相同タンパク質を含むことが意図され る。配列番号10と同等の機能を有するアミノ 配列をコードする限り、配列番号10に限定 れるものではない。「アミノ酸変異」は1か 複数個、好ましくは、1ないし20個、より好 しくは1ないし10個、最も好ましくは1ないし 5個である。

 「アルカリジヒドロセラミダーゼ活性を する」とは、例えば図1-図3に示されている うにジヒドロセラミドを分解してジヒドロ フィンゴシンを合成する活性を有する、こ を意味する。本発明では、好ましくは、酵 細胞の形質転換によって、YDC1の発現を部分 的又は完全に欠失させることによって、好ま しくないジヒドロセラミドの分解を抑制する 。

 YDC1にコードされるアミノ酸配列は、配列 番号10に記載のアミノ酸配列と、少なくとも 70%、好ましくは約80%以上、より好ましくは9 0%以上、さらに好ましくは95%以上、最も好ま くは98%以上の同一性を有する。

 本発明の好ましい酵母アルカリジヒドロ ラミダーゼ遺伝子(YDC1)はまた、配列番号9の 塩基配列にストリンジェントな条件下、例え ば、中程度又は高程度にストリンジェントな 条件下でハイブリダイズすることが可能であ り、かつ、酵母アルカリジヒドロセラミダー ゼ活性を有する核酸を含む。

 同様に、本発明の酵母アルカリジヒドロ ラミダーゼ遺伝子(YDC1)には、1つまたは複数 の塩基の欠失、挿入または置換のため、配列 番号9の塩基配列とは異なるが、アルカリジ ドロセラミダーゼ活性を有するタンパク質 コードする核酸を含む。

 「アミノ酸及び/又は塩基の欠失、付加、 置換」、「アミノ酸及び/又は塩基の同一性 ーセント」、ハイブリダイゼーションの「 トリンジェントな条件下」など、共通する 項については、DES1について上述した通りで る。

  酵母の形質転換による遺伝子の導 入及び発現方法
 本発明において、酵母細胞内におけるDES1m 発現は限定されず、公知の方法を用いて行 ことが可能である。好ましくは、DES1mを含む 発現ベクターで宿主酵母細胞を形質転換し、 そして、核酸の発現を可能にする条件下で形 質転換酵母細胞を培養する、ことを含む。

 本発明の方法に利用可能な酵母は、限定 れるわけではないが、好ましくは、サッカ ミセス属(Saccharomyces)由来の酵母である。よ 好ましくは、サッカロミセス・セレビジエ サッカロミセス・パストリアヌス、サッカ ミセス・バイヤヌス、サッカロミセス・ク ベリである。サッカロミセス属を含む出芽 母は、遺伝子レベルでセラミドの合成・代 の解析が最も進んでいる。そのため、本発 のヒト型セラミドの製造方法を迅速に最適 することが可能である。また酵母細胞は培 が容易で、また、伝統的に食品製造に利用 れている。簡便、安全、安価にセラミドを 量に抽出・精製する方法を確立することが 能である。

 本発明において、遺伝子の導入・発現の めに公知の酵母発現ベクターを使用可能で る。本発明の実施例では、公知の酵母用遺 子発現ベクターpRS series(p4XX)(Mumberg et al.,  Gene, 156, 119, 1995)及びpYE22m(Ashikari et al., App l Microbiol Biotechnol,30, 515, 1989)を使用した。

 酵母に導入する際に用いるベクターとし は、多コピー型(YEp型)、単コピー型(YCp型)、 染色体組み込み型(YIp型)のいずれもが利用可 である。例えば、YEp型ベクターとしてはYEp2 4 (J. R. Broach et al., Experimental Manipulation of  Gene Expression, Academic Press, New York, 83, 1983 )、YCp型ベクターとしてはYCp50 (M. D. Rose et  al., gene, 60, 237, 1987)、YIp型ベクターとして YIp5(K. Struhl et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA,  76, 1035, 1979)等多数の酵母用発現ベクター 当業者に公知であり、本発明の方法に利用 能である。

 発現ベクターは、各遺伝子の他に、一般 に、宿主における増殖のため、選択可能マ カーおよび複製起点を含むベクター内に含 されることが可能である。ベクターにはさ に、好ましくは酵母由来の適切な転写また 翻訳制御配列が、所望により本発明の核酸 連結されて、含まれる。

 制御配列の例には、転写プロモーター、 ペレーター、またはエンハンサー、mRNAリボ ソーム結合部位、並びに転写および翻訳開始 および終結を調節する適切な配列が含まれる 。ヌクレオチド配列は、制御配列が該DNA配列 に機能的に関連しているとき、機能可能であ るように連結されている。したがって、プロ モーターヌクレオチド配列は、該プロモータ ーヌクレオチド配列がDNA配列の転写を調節す るならば、DNA配列に、機能可能であるように 連結されている。宿主細胞において複製する 能力を与える複製起点、および形質転換体を 同定する選択遺伝子が、一般的に発現ベクタ ーに取り込まれている。選択マーカーとして は、通常使用されるものを常法により用いる ことができる。例えばテトラサイクリン、ア ンピシリン、またはカナマイシンもしくはネ オマイシン、ハイグロマイシンまたはスペク チノマイシン等の抗生物質耐性遺伝子やHIS3 TRP1などの栄養要求性遺伝子などが例示され 。

 酵母ベクターは、しばしば、2μ酵母プラ ミド由来の複製起点配列、自律複製配列(ARS )、プロモーター領域、ポリアデニル化のた の配列、転写終結のための配列、および選 可能マーカー遺伝子を含有するであろう。

 べクターは、簡便には当業界において入 可能な組換え用べクター(例えば、プラスミ ドDNAなど)に所望の遺伝子を常法により連結 ることによって調製することができる。プ スミドなどのベクターに遺伝子のDNA断片を み込む方法としては、例えば、Sambrook,J., and  Russell, D.W. (2001). Molecular Cloning: A Laborator y Manual, 3rd ed. (New York: Cold Spring Harbor Lab oratory Press)に記載の方法などが挙げられる。 簡便には、市販のライゲーションキット(例 ば、宝酒造製等)を用いることもできる。

 ベクターを宿主細胞に導入する方法とし は、一般に、Sambrook,J.ら(2001)(上述)に記載の リン酸カルシウム法または塩化カルシウム/ 化ルビジウム法、エレクトロポレーション 、エレクトロインジェクション法、PEGなど 化学的な処理による方法、遺伝子銃などを いる方法などが挙げられる。

  酵母の形質転換による各遺伝子の 欠失方法
 本発明の方法は、酵母細胞の形質転換によ て、酵母スフィンガニン C4-ヒドロキシラ ゼ遺伝子(SUR2)の発現を欠失させること、を む。

 本発明の方法はさらに、好ましい態様にお て、
 酵母細胞の形質転換によって、酵母スフィ ゴ脂質 α-ヒドロキシラーゼ遺伝子(SCS7)の 現を欠失させること;及び
 酵母細胞の形質転換によって、酵母アルカ ジヒドロセラミダーゼ遺伝子(YDC1)の発現を 失させること
のいずれか、あるいはこれらの組み合わせを 含む。

 本発明において、各遺伝子の発現を欠失 せるとは、各遺伝子によってコードされる ンパク質活性が発揮されないことを意味す 。酵母細胞のゲノム上の各遺伝子を破壊す 、遺伝子の転写を阻害する、遺伝子からタ パク質の翻訳を阻害する、タンパク質が翻 されても活性の発揮を阻害する、など結果 に遺伝子によってコードされるタンパク質 性が発揮されなければ、本発明の方法にお る目的を達成するため、本発明の範囲に含 れる。欠失は、部分的な欠失であっても完 な欠失であってもよい。典型的には、母細 のゲノム上の各遺伝子を破壊し、遺伝子を 分的又は完全に欠失させる。

 SUR2、SCS7、YDC1の各遺伝子の発現の欠失は 知の方法によって行うことができる。

 例えば、本明細書中の実施例では各遺伝 の上流及び下流の塩基配列、及び選択マー ーを連結させたDNA断片を用い、酵母の天然 ゲノム配列との相同組換えによって、各遺 子を欠失させた。

 遺伝子の破壊は、ターゲットとする遺伝 における遺伝子産物の発現に関与する領域 例えば、コード領域やプロモーター領域の 部へ単一あるいは複数の塩基を付加あるい 欠失させたり、これらの領域全体を欠失さ ることにより行うことができる。このよう 遺伝子破壊の手法は、公知の文献を参照す ことができる(例えば、Yeast 10, 1793 (1994)、 Yeast 15,1541(1999)、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 76, 4951(1979) 、Methods in Enzymology, 101, 202(1983)な ど参照)。

 遺伝子破壊以外にも、本発明の目的のた に、各遺伝子の発現を抑制する方法として 、アンチセンス法(例えば、平島および井上 : 新生化学実験講座2 核酸IV 遺伝子の複製 発現 (日本生化学会編, 東京化学同人) pp.31 9-347, 1993などを参照)、RNAi法(特表2002-516062号 報; 米国特許公開公報第2002/086356A号; Nature Genetics, 24(2), 180-183, 2000などを参照)、リボ イムによる方法(FEBS Lett. 228: 228, 1988; FEBS  Lett. 239: 285, 1988; Nucl. Acids. Res. 17: 7059, 1989などを参照)、共抑制による方法(例えば Smyth DR: Curr. Biol. 7: R793, 1997、Martienssen R:  Curr. Biol. 6: 810, 1996など参照)などが挙げ れる。

  セラミド合成の確認方法
 本発明の方法によって、製造されたヒト型 ラミド(セラミドNS)は、公知の方法を用いる ことによって、抽出・精製することができる 。本発明の方法は、酵母細胞を使用するため 、大量の培養、セラミドの簡便かつ迅速な抽 出・精製が可能である。精製されたセラミド は、公知のスフィンゴイド分析のための方法 を用いて確認することが可能である。分析方 法は、例えば、図4に示すTLCやHPLC、マススペ トル(例えば、LC-MS、LC-MS/MS、FT-MS)等を含む

 本発明の酵素の局在制御によるセラミドN Sの高効率生産システムを用いれば、ヒトの 膚で機能性の高いヒト型セラミドをより安 に製造することが可能となる。

図1は、酵母及び高等動物細胞における スフィンゴ脂質合成代謝経路を示す。 図2は、本発明のヒト型セラミドを酵母 細胞内で製造する方法の好ましい態様の概要 を示す。 図3は、酵母及び高等動物のスフィンゴ イド及びセラミドの分子種とその構造式を示 す。 図4は、酵母菌体の培養からTLC及びHPLC よる分析までの工程を模式的に示したもの ある。 図5は、トリチウム標識( 3 H)したD-erythro-dihydrosphingosine を用いた酵母の ラミドのTLCによる分析結果とバイオイメー アナライザー(BAS)を用いた放射能標識セラ ドの定量結果を示す。標識時間は16時間、温 度は25℃であった。左からサンプル1-3は以下 通りである。

 1. 実施例6III. SUR2/SCS7二重破壊(実施例3)+空 クター
 2. 実施例6I. SUR2/SCS7二重破壊(実施例3)+DES1 伝子発現
 3. 実施例6II. SUR2/SCS7二重破壊(実施例3)+DES1m 遺伝子発現
図6は、トリチウム標識( 3 H)したD-erythro-dihydrosphingosine を用いた酵母の ラミドのTLCによる分析結果とバイオイメー アナライザー(BAS)を用いた放射能標識セラ ドの定量結果を示す。標識時間は16時間、温 度は25℃であった。左からサンプル1-3は以下 通りである。

 1. 実施例6VI. SUR2/SCS7/YDC1三重破壊(実施例4)+ 空ベクター
 2. 実施例6IV. SUR2/SCS7/YDC1三重破壊(実施例4)+ DES1遺伝子発現
 3. 実施例6V. SUR2/SCS7/YDC1三重破壊(実施例4)+D ES1m遺伝子発現
図7は、実施例9で作成した融合タンパ 質の局在を、蛍光顕微鏡(OLMPUS BX51)によりGFP 用フィルターを用いて観察した結果を示す。

 以下、実施例によって本発明を具体的に 明するが、これらは本発明の技術的範囲を 定するためのものではない。当業者は本明 書の記載に基づいて容易に本発明に修飾・ 更を加えることができ、それらは本発明の 術的範囲に含まれる。

  実施例1:ヒト スフィンゴリピッ  δ4-デサチュラーゼ遺伝子(DES1)発現ベクタ の作製
 公開されているデータベース中のヒト ス ィンゴリピッド δ4-デサチュラーゼ(sphingoid δ4-desaturase)遺伝子(DES1)の塩基配列(GenBanK TM : accession number AF466375)(配列番号40、そのう のCDSは配列番号1)を参考にプライマーdes1F(配 列番号11)およびdes1R(配列番号12)を作製した。

 配列番号11:5’-CCTTCTCTAGAGGATCCATGGGGAGCCGCGTCTCGCGG GAAGAC-3’
 配列番号12:5’-CCTTCGAATTCCCCGGGCCAGGGGAGCTTCTGAGCATC ACTGGTC-3’
 上記プライマー対を利用して、ヒトcDNAライ ブラリーを鋳型にPCRを行った。得られたPCR産 物(約1.1kb)のBamHIとSmaIサイトを利用して酵母 遺伝子発現ベクターpKO11 (Kamei et al., J. Bio l. Chem., 273,28341,1998;Dr.K.Tanakaより提供)にクロ ーニングした。

 サンガー法による塩基配列決定を行い、 ローンの塩基配列がデータベースと一致す ことを確認した。BamHIとXho1サイトを利用し 酵母用遺伝子発現ベクターpRS series(p4XX)(Mumb erg et al., Gene, 156, 119, 1995)にサブクローニ ングした(phDES1)。

  実施例2:酵母スフィンガニン C4- ドロキシラーゼ遺伝子(SUR2)破壊株の作製
 公開されている酵母ゲノムデータベース(SGD (Saccharomyces Genome Database, http://www.yeastgenome.or g/))中の酵母スフィンガニン C4-ヒドロキシラ ーゼ(sphinganine C4-hydroxylase)遺伝子(SUR2)の塩基 列(配列番号5)とその上流および下流領域を む配列(配列番号41)を参考にプライマーsur2F( 配列番号13)およびsur2R(配列番号14)を作製した 。

 配列番号13:5’-CTCCGGCTTCTGCGGTTTTTCTTAGTCTTTCCGCACCA ATTTTCACAGGAATTCCCGGGGATCCGG-3’
 配列番号14:5’-GGATAATAAATACAAACGTGGGAAGTCGGAGACATTGC CTTTACCCAGCAAGCTAGCTTGGCTGCAGG-3’
 上記プライマー対を利用して、プラスミドp YDp―L(Berben et al., Yeast,7,475,1991)を鋳型とし PCRを行い、SUR2遺伝子上流295bp、選択マーカ およびSUR2遺伝子下流75bpが連結したPCR産物を 得た。このPCR産物を用いてFK113株(MATa,ura3,his3, leu2,lys2,trp1,bar1-1)の形質転換を常法に従って い、栄養要求性培地で形質転換体を選抜し SUR2遺伝子破壊株を得た。

 正常遺伝子と破壊遺伝子で増幅する断片 長さが異なるように設計した確認用のプラ マー(配列番号15および16)を用いて、PCR法に りSUR2遺伝子破壊の確認を行った。

 配列番号15:5’-CTCCGGCTTCTGCGGTTTTTCTTAGTCTTTC-3’
 配列番号16: 5’-GGAAGTCGGAGACATTGCCTTTACCCAG-3’
  実施例3:酵母SUR2、および酵母スフ ィンゴ脂質 α-ヒドロキシラーゼ遺伝子(SCS7) 重破壊株の作製
 公開されている酵母ゲノムデータベース(SGD )中の酵母スフィンゴ脂質 α-ヒドロキシラー ゼ(sphingolipid alpha-hydroxylase)遺伝子(SCS7)の塩基 配列(配列番号7)とその上流および下流領域を 含む配列(配列番号42)を参考にプライマーscs7u p280F(配列番号17)およびscs7up280R_G418(配列番号18 )、scs7down280F_G418(配列番号19)およびscs7down280R( 列番号20)を作製した。

 配列番号17:5’-CGAATTCAGCCGAAAACAGTCTTGCTT-3’
 配列番号18:5’-CTCCATGTCGCTTACCACCGCTTTTAGTGC-3’
 配列番号19:5’-CGCTATACTGCAGCCTCGTCCAAAATTGTCA-3’
 配列番号20:5’-CGAATTCTTGCCAACCTGATCTGTGAA-3’
 上記プライマー対を利用して、常法により 製した酵母ゲノムDNAを鋳型にPCRを行い、SCS7 遺伝子上流域約280bp、下流域約280bpにそれぞ 相当するPCR産物を得た。

 次に2段階目のPCRとして、これら2種類のPC R断片を混合し、既存プライマーをG-50ゲル濾 カラム(Quick Spin Columns for radiolabeled DNA pu rification, Roche社)で除去した後、ジェネティ ン(G418)抵抗性遺伝子をマーカーにもつpFA6a-ka nMX4(EMBL AJ002680)ベクターを鋳型に、上記プラ マーscs7up280Fとscs7down280Rの組み合わせで約2.3 kbのPCR断片を増幅した。この最終PCR産物を用 て、実施例2記載の酵母SUR2破壊株の形質転 を常法に従って行った。G418 300 mg/Lを含むYP D平板培地(1%酵母エキス、2%ポリペプトン、2% ルコース、2%寒天)で形質転換体を選抜し、S UR2/SCS7二重破壊株を取得した。

 目的の場所にG418遺伝子が挿入されSCS7遺 子が破壊されているかどうか調べるために SCS遺伝子内でプライマーSCS7 GD CheckF2(配列 号21)を、G418遺伝子内でプライマーG418CheckR( 列番号22)を作製した。PCRで1.2kbの断片が増幅 したものについて、遺伝子破壊株と確認した 。

 配列番号21:5’-GCGCTGCATACATAGACATATACAC-3’
 配列番号22:5’-ATACGCGATCGCTGTTAAAAGGACA-3’
  実施例4:酵母SUR2、酵母アルカリジ ヒドロセラミダーゼ遺伝子(YDC1)、およびSCS7 重破壊株の作製
 公開されている酵母ゲノムデータベース(SGD )中の酵母アルカリジヒドロセラミダーゼ(alka line dihydroceramidase)遺伝子(YDC1)の塩基配列(配 番号9)とその上流および下流領域を含む配列 (配列番号43)を参考に、プライマーydc1up280F(配 列番号23)および ydc1up280R(配列番号24)、ydc1down 250F(配列番号25)およびydc1down250R(配列番号26)を 作製した。

 配列番号23:5’-CGAATTCCCCAGAGGCAAAGATGTTA-3’
 配列番号24:5’-TGGATGGCACGGATCCGAAAGGCACACCTGTCATTATG G-3’
 配列番号25:5’-TGTGCCTTTCGGATCCGTGCCATCCATTTGAATC-3
 配列番号26:5’-CGAATTCCTTTTATGATGGGAGTAACTGCT-3’
 上記プライマー対を利用して、常法により 製した酵母ゲノムDNAを鋳型にPCRを行い、YDC1 遺伝子上流域約280bp、下流域約250bpにそれぞ 相当するPCR産物を得た。プライマーydc1up280R ydc1down250Fはそれぞれ共通に相補的な配列を 有しておりYDC1遺伝子の上流域と下流域の境 界にBamHIサイトを含む。

 YDC1遺伝子上流域約280bp、下流域約250bpに れぞれ相当するPCR産物を混合し、プライマ ydc1up280Fとydc1down250Rを用いてPCRを行い、BamHI イトをはさんでYDC1遺伝子の上下流域を含む5 30bpのPCR産物を得た。これをあらかじめpUC19を BamHIで切断後、T4 DNA polymeraseによる平滑末端 化を行った後にセルフライゲーションして得 たベクターに、プライマーydc1up280Fとydc1down250 Rに含まれるEcoRIサイトを利用してクローニン グした(pYDC1-1)。

 1)次に導入する予定のハイグロマイシン 抗性遺伝子内にEcoRIサイトが存在するので、 pYDC1-1中のEcoRIサイトを除くため、プライマー YDC1up280F_Sse(配列番号27)とYDC1down250R_Sse(配列番 28)を作製し、pYDC1-1を鋳型にPCRを行った。得 られた530bpの断片を制限酵素Sse8387Iで消化し 後、アガロースゲル電気泳動で精製・回収(G ENECLEAN Turbo, Q-BIO Gene社)した断片をpUC19のPstI 部位に挿入した(pYDC1-2)。ハイグロマイシン抵 抗性遺伝子を制限酵素BglIIで切り出せるよう するため、プライマーGA32-2(配列番号29)とGA3 2R(配列番号30)を作製、pGA32 (Goldstein et al., y east. 15 1541 (1999))を鋳型にPCRを行い1.5kbの断 を得た。

 配列番号27: 5’-AAACCTGCAGGCCCAGAGGCAAAGATGTTAAGTTAG ATTTTC-3’
 配列番号28: 5’-TTTCCTGCAGGCTTTTATGATGGGAGTAACTGCTGC ATGTGT-3’
 配列番号29: 5’-TAAGATCTGACATGGAGGCCCAGAATAC-3’
 配列番号30: 5’-TAAGATCTCGCACTTAACTTCGCATCTG-3’
 この断片を上記pYDC1-2のBamHIサイトに導入し 結果としてYDC1遺伝子の上下流域がハイグロ マイシン抵抗性遺伝子によって分断されたコ ンストラクトが完成した(pYDC1-3)。pYDC1-3を制 酵素Sse8387I消化によってpUC19ベクター部分を いた領域を、上記のようにアガロースゲル 気泳動で精製・回収したものを用いて、実 例3記載の酵母SUR2/SCS7破壊株の形質転換を常 法に従って行った。ハイグロマイシン 200 mg /Lを含むYPD平板培地で形質転換体を選抜し、S UR2/SCS7/YDC1三重破壊株を取得した。

 2)あるいは、プラスミドpYDp-H(Berben et al.,  Yeast, 7, 475, 1991)をBamHIで切断し、HIS3遺伝 を含む約1.2kbの断片を、上記のYDC1遺伝子の 下流域を含むプラスミドのBamHIサイトに挿入 した。得られたYDC1遺伝子の上下流域にHIS3遺 子をはさんだ領域を含むプラスミドをEcoRI 切断して得られた断片を用い、実施例2記載 酵母SUR2破壊株の形質転換を常法に従って行 った。ヒスチジンを含まない最少完全平板培 地(SC-His)でスクリーニングを行うことにより SUR2/YDC1二重破壊株を得た。次に、実施例3記 載のジェネティシン(G418)抵抗性遺伝子をもつ 約2.3kbのPCR産物を用いて、上記の酵母SUR2/YDC1 重破壊株の形質転換を常法に従って行った G418 300mg/Lを含むYPD平板培地で形質転換体を 選抜し、SUR2/SCS7/YDC1三重破壊株を取得した。

 正常遺伝子と破壊遺伝子ではPCRで増幅す 断片の長さが異なるように、プライマーYDC1 UPcheckF2(配列番号31)とydc1_GD_CheckR2(配列番号32) 作製し、PCRで遺伝子破壊を確認した。

 配列番号31:5’-CTCGTCCTCTGAACCAAAGC-3’
 配列番号32:5’-GGTAAATAGAACTTTTATGTGCCGC-3’
  実施例5 小胞体局在化シグナル付 ヒトDES1(hDES1m)発現ベクターの作製
 酵母の小胞体局在酵素であるSUR2タンパクの C末端アミノ酸配列VKKEK(小胞体局在化シグナ )をhDES1のC末端側に結合する形になるように 以下方法にてベクターを構築した。

 実施例1記載hDES1発現ベクターを鋳型に1段 階目のPCRとして、プライマー426SseF(配列番号3 3)とVKKEK_R2(配列番号36)の組み合わせで約1.5kb PCR断片を、プライマーVKKEK_F2(配列番号35)と42 6SseR(配列番号34)の組み合わせで約0.6kbの断片 それぞれ増幅した。

 配列番号33:5’- AACCTGCAGGTGGAATTGTGAGCGGATA-3’
 配列番号34:5’- TTCCTGCAGGTTTTCCCAGTCACGACGTT-3’
 配列番号35:5’- ATGGTGCTGGAGGTAAAGAAAGAGAAATAAATATCA TTAGTGCCAAAG-3’
 配列番号36:5’- TAATGATATTTATTTCTCTTTCTTTACCTCCAGCAC CATCTCTCCTTT-3’
 次に2段階目のPCRとして、これら2種類のPCR 片を混合し、既存プライマーをアガロース ル電気泳動で精製除去(GENECLEAN Turbo, Q-BIO Ge ne社)したものを鋳型とし、プライマー426SseF 426SseRの組み合わせで約2kbのPCR断片を増幅し 。この2kbの断片をpCR-Blunt II-TOPOベクター(Inv itrogen社)にサブクローニングした。

 サンガー法による塩基配列決定を行い、 ローンの塩基配列を確認した(配列番号37)。 このうち、DES1mのORF部分の塩基配列を配列番 3、配列番号3がコードするアミノ酸配列を 列番号4とする。制限酵素BamHIとXhoI消化によ 約1.3kbの断片を得、Ura3をマーカーにもつpRS4 26(2μ)GPDベクター(Mumberg et al.,GENE,156,119-122,199 5)の同制限酵素部位に挿入した(phDES1m)。

  実施例6 ヒトDES1 あるいは小胞体 局在化シグナル付ヒトDES1(DES1m)発現プラスミ をもつセラミド合成系・代謝系形質転換株 作製
  上記実施例3、4で得られた各遺伝子の破壊 株を用いてDES1遺伝子(実施例1)あるいはDES1m遺 伝子(実施例5)発現株を作 した。

 I. SUR2/SCS7二重破壊(実施例3)+DES1遺伝子発現
 II. SUR2/SCS7二重破壊(実施例3)+DES1m遺伝子発
 III. SUR2/SCS7二重破壊(実施例3)+空ベクター
 IV. SUR2/SCS7/YDC1三重破壊(実施例4)+DES1遺伝子 現
 V. SUR2/SCS7/YDC1三重破壊(実施例4)+DES1m遺伝子 現
 VI. SUR2/SCS7/YDC1三重破壊(実施例4)+空ベクタ
 実施例1のヒトDES1発現プラスミド、あるい 実施例5で作製した小胞体局在化シグナル付 ト型DES1(DES1m)を用いて、実施例3、4で得られ た破壊株の形質転換を常法に従って行った。 形質転換体の選抜はウラシルを含まない最少 完全平板培地(SC-Ura)を用いて行った。

 得られた形質転換株におけるヒトDES1遺伝 子の発現は、RNeasyキット(Qiagen社)を用いて精 した総RNAをプライマーHdes1_R(配列番号38)を いたSuperscriptII(Invitrogen社)による逆転写反応 反応物のHdes1_F(配列番号39)とHdes1_R(配列番号 38)を用いたEx-taq(Takara Bio社)によるPCR(RT-PCR)を 行って確認した。

 配列番号38:5’-TCCAGCACCATCTCTCCTTT-3’
 配列番号39:5’-AGTGGGTCTACACCGACCAG-3’
  実施例7 トリチウム標識( 3 H)したD-erythro-dihydrosphingosine を用 たセラミドの解析
 上記実施例6のセラミド合成系・代謝系形質 転換株をヒスチジン、ロイシン、リジン、ア デニン、およびトリプトファンを添加したウ ラシルを含まない最少液体培地で25℃、150rpm 24時間振盪培養した後、酵母を回収し、最 液体培地に懸濁させた懸濁液0.5ml(16OD 600 units/ml)を調製した。トリチウム標識( 3 H)したD-エリスロ-ジヒドロスフィンゴシンを1 0μl(10μCi)加え、一晩25℃で培養を行った(Zanola ri et al., The EMBO Journal, 19, 2824,2000)。250mM NaFと250mMのNaN 3 を200μl加え、反応を停止させた後、氷冷した 滅菌水で3度洗浄し、菌体を66μlの滅菌水に懸 濁させた。

 本懸濁液にグラスビーズを加え、激しく 拌することにより菌体を破砕した。これに ロロホルム、メタノール、懸濁液の比が10:1 0:3になるようにクロロホルム、メタノールを 加え、脂質を抽出した。抽出液の遠心分離を 行い、得られた上清を回収した後、窒素ガス を吹き付けて濃縮乾燥させた。試料を100μlの クロロホルム-メタノール-水(10:10:3)に溶解し 0.6N NaOHメタノール溶液を20μl加え、30℃、90 min反応させた後、0.6N 酢酸溶液で中和させた 。ブタノール抽出により塩を除去し、得られ たブタノール層(上層)を窒素ガスを吹き付け 濃縮乾燥させた。

 脂質を20μlのクロロホルム-メタノール(1:1) 溶解させ、あらかじめborate(70mM Na 2 B 4 O 7 .10H 2 0 メタノール溶液)で30min間処理し乾燥させた 薄層クロマトグラフィー(TLC)プレートにスポ トし、クロロホルム-メタノール(9:1)で展開 た(Triola et al.,Molecular Pharmacology, 66, 1671,  2004)。展開後、放射能標識セラミドをバイオ メージアナライザー(BAS)で分析した。結果 図5及び図6に示す。

 ヒトDES1発現プラスミドをもつSUR2/SCS7二重 破壊株およびSUR2/SCS7/YDC1三重破壊株のセラミ NS(CerNS)を100%とした場合、小胞体局在化シグ ナル付ヒトDES1(DES1m)発現酵母SUR2/SCS7二重破壊 のセラミドNS(CerNS)は177%、小胞体局在化シグ ナル付ヒトDES1(DES1m)発現酵母SUR2/SCS7/YDC1三重 壊株のセラミドNS(CerNS)は232%と増加した。

  実施例8 EGFP付ヒトDES1(EGFP-hDES1)あ いはEGFPおよび小胞体局在化シグナル付ヒト DES1(EGFP-hDES1m)発現ベクターの作製
 hDES1と小胞体局在化シグナルを付けたhDES1m 酵母の細胞中でどこに局在しているのか調 るため、本実施例では、それぞれのhDES1のN 端側にEGFPを結合させたコンストラクトを作 した。

 ベクターの構築方法を以下に示す。実施 1に記載のphDES1より制限酵素BamHIとXhoIでDES1 伝子を切り出し、pRS314-GAL-EGFP-EBP2ベクター(GA l1プロモーターとTDHターミネーターを持ったp RS314発現ベクターのEcoRIとBamHIサイトにEGFP遺 子がBamHIとXhoIサイトにEBP2遺伝子が挿入され いるベクター;広島大学、Dr. Keiko Mizutaより 提供)の同制限酵素部位に挿入した(pRS314-GAL-EG FP-DES1)。制限酵素EcoRIとXhoIでEGFP-DES1遺伝子を り出し、酵母用遺伝子発現ベクターpRS426-GPD (Mumberg et al., Gene, 156, 119, 1995)にサブクロ ニングした(pEGFP-hDES1)。

 pEGFP-hDES1よりEGFP遺伝子部分約750bpを制限 素EcoRIとBamHIで切り出した断片(EGFP-BamHI)を、 施例5記載のhDES1m発現ベクター(phDES1m)のBamHI イトに挿入した(pEGFP-hDES1m)。

  実施例9 EGFP付ヒトDES1(EGFP-hDES1)あ いはEGFPおよび小胞体局在化シグナル付ヒト DES1(EGFP-hDES1m)発現ベクターをもつDES1タンパク 質局在解析用形質転換株の作製
 実施例2と3で得られたSUR2破壊株とSUR2/SCS7二 破壊株および実施例2に記載のFK113株にEGFP-hD ES1遺伝子(実施例8)あるいはEGFP-hDES1m遺伝子(実 施例8)発現ベクターを常法に従って形質転換 た。形質転換体の選抜はヒスチジン、ロイ ン、リジン、アデニン、およびトリプトフ ンを添加したウラシルを含まない最少平板 地を用いて行った。

 I. FK113株(実施例2)+EGFP-hDES1遺伝子発現
 II. SUR2破壊株(実施例2)+EGFP-hDES1遺伝子発現
 III. SUR2/SCS7二重破壊株(実施例3)+EGFP-hDES1遺 子発現
 IV. FK113株(実施例2)+EGFP-hDES1m遺伝子発現
 V. SUR2破壊株(実施例2)+EGFP-hDES1m遺伝子発現
 VI. SUR2/SCS7二重破壊株(実施例3)+EGFP-hDES1m遺 子発現
  実施例10 EGFP付ヒトDES1(EGFP-hDES1)あ るいはEGFPおよび小胞体局在化シグナル付ヒ DES1(EGFP-hDES1m)発現ベクターをもつDES1タンパ 質の局在解析
 実施例9で得られたI.EGFP-hDES1遺伝子発現酵母 FK113株、II.EGFP-hDES1遺伝子発現酵母SUR2破壊株 III.EGFP-hDES1遺伝子発現酵母SUR2/SCS7二重破壊株 、IV.EGFP-hDES1m遺伝子発現酵母FK113株、V.EGFP-hDES 1m遺伝子発現酵母SUR2破壊株、VI.EGFP-hDES1m遺伝 発現酵母SUR2/SCS7二重破壊株をそれぞれヒス ジン、ロイシン、リジン、アデニン、およ トリプトファンを添加したウラシルを含ま い最少液体培地で一晩25℃で振盪培養後し 。蛍光顕微鏡(OLMPUS BX51)によりEGFP融合タン ク質の局在をGFP用フィルターを用いて観察 た。

 結果を図7に示す。hDES1mは、いずれの株で も小胞体に局在することが確認された。




 
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