JP6251669B2 - ステビオール配糖体化酵素およびそれをコードする遺伝子 - Google Patents

Description

本発明は、ステビオール配糖体を合成する活性を有するタンパク質及びこれをコードするポリヌクレオチド、同タンパク質を利用したステビオール配糖体の製造方法、ステビオール配糖体化酵素を高発現する形質転換体並びに前記方法により作製されたステビオール配糖体及びその利用に関する。

キク科ステビア（Ｓｔｅｖｉａ ｒｅｂａｕｄｉａｎａ）の葉にはジテルペノイドの一種であるステビオール（Ｓｔｅｖｉｏｌ）とよばれる二次代謝産物が含まれており、ステビオール配糖体は砂糖の約３００倍もの甘味を呈することからカロリーレスの甘味料として食品産業に利用されている。肥満が深刻な社会問題として国際的に発展しており、健康増進および医療費削減の観点からもカロリーレスの甘味料の要望は日々大きくなっている。現在では人工的に合成されたアミノ酸誘導体のアスパルテーム（Ａｓｐａｒｔａｍｅ）やアセスルファムカリウム（Ａｃｅｓｕｌｆａｍｅ Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ）が人工甘味料として利用されているが、ステビオール配糖体のように天然に存在するカロリーレス甘味料がより安全で消費者理解（Ｐｕｂｌｉｃ Ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ）が得られやすいと期待される。
ステビアの葉に含まれるステビオールは最終的には４つの糖が付いたレバウディオシドＡ（Ｒｅｂａｕｄｉｏｓｉｄｅ Ａ）と呼ばれる配糖体にまで糖で修飾される（図１）。その前駆体であるステビオール三糖配糖体のステビオシド（Ｓｔｅｖｉｏｓｉｄｅ）が量的に最も多く、レバウディオシドＡとステビオシドがステビアの甘味の中心的な物質である。これら以外に反応中間体と思われる配糖体や糖の種類が異なる類縁体の存在が知られている。
レバウディオシドＡの生合成に至る酵素遺伝子はステビアのＥｘｐｒｅｓｓｅｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｔａｇ（ＥＳＴ）解析を通じて単離されている（非特許文献１及び２、特許文献１）。植物ホルモンであるジテルペノイドのジベレリン（Ｇｉｂｂｅｒｅｌｌｉｎ）の前駆体であるエントカウレン酸（ｅｎｔ−ｋａｕｒｅｎｏｉｃ ａｃｉｄ）の１３位がチトクロームＰ４５０酵素であるエントカウレン酸１３位水酸化酵素（ＥＫ１３Ｈ）によって水酸化されることでステビオールが生成する（図２）（非特許文献３、特許文献１）。ステビオールはまず１３位の水酸基がＵＧＴ８５Ｃ２によって配糖体化（モノグルコシル化）されることでステビオールモノシド（Ｓｔｅｖｉｏｌｍｏｎｏｓｉｄｅ）が生成する。ステビオールモノシドの１３位のグルコースの２位が更にグルコシル化されることでステビオールビオシド（Ｓｔｅｖｉｏｌｂｉｏｓｉｄｅ）、あるいはステビオールモノシドの１９位のカルボキシル基がグルコシル化されてルブソシド（Ｒｕｂｕｓｏｓｉｄｅ）と呼ばれるステビオールの二糖配糖体が生じる。このように生成したステビオールビオシドやルブソシドが更に配糖体化され、ステビオシドやレバウディオシドＡ（Ｒｅｂａｕｄｉｏｓｉｄｅ Ａ）のようなステビオール配糖体を生じると考えられている。ステビオール配糖体の生成に関わる酵素遺伝子としてＵＧＴ７４Ｇ１やＵＧＴ７６Ｇ１が知られている。
ＵＧＴ７４Ｇ１は、ステビオールモノシドの１９位のグルコシル化を触媒することが知られている（非特許文献１）。ＵＧＴ７４Ｇ１は、また、ステビオールビオシドをグルコシル化し、ステビオール三糖配糖体のステビオシド（Ｓｔｅｖｉｏｓｉｄｅ）を生じる。このステビオシドがステビア葉で最も含有量が多く、砂糖の２５０〜３００倍程の甘味を呈することが知られている。このステビオシドがさらにＵＧＴ７６Ｇ１によってグルコシル化されて、最も甘味が高く（砂糖の３５０〜４５０倍）、且つ味質が良いとされるステビオール四糖配糖体であるレバウディオシドＡ（Ｒｅｂａｕｄｉｏｓｉｄｅ Ａ）が生成する。
ステビオール配糖体においては、特に、１３位のグルコースに分枝状糖を付加することで味質および甘味度が向上することが報告されているため（非特許文献４、特許文献２）、これらの反応を触媒する配糖体化酵素は、ステビアの甘味特性を決定する重要な酵素であると考えられる。
先行研究（非特許文献２）ではステビアの葉のＥＳＴ解析から数種類の配糖体化酵素（ＵＧＴ）が報告されているが、それら全ての詳細な酵素活性は十分検討されていない。また、ＵＧＴ９１Ｄ１のホモログタンパク質については、不完全長配列の単離しか報告されていない（特許文献３）。
ＥＰ１８９７９５１Ｂ１ 特開平５−２５５３７２ ＷＯ２０１１／１５３３７８Ａ１ Ｂｒａｎｄｌｅ ａｎｄ Ｔｅｌｍｅｒ（２００７）Ｐｈｙｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ６８，１８５５−１８６３ Ｒｉｃｈｍａｎ ｅｔ ａｌ（２００５）Ｐｌａｎｔ Ｊ．４１，５６−６７ Ｍｉｚｕｔａｎｉ ａｎｄ Ｏｈｔａ（２０１０）Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ．Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｌ．６１，２９１−３１５ 笠井ら（１９８１）日本化学会誌５，７２６−７３５

本発明者らは鋭意研究を遂行した結果、ステビアにおいてステビオール配糖体の１３位グルコースへの糖付加反応を触媒する酵素及び同酵素をコードする遺伝子を同定することに成功した。本発明は、上記知見に基づくものである。
即ち、本発明は、以下のとおりである。
［１］ 以下の（ａ）〜（ｃ）よりなる群より選ばれるいずれかに記載のタンパク質。
（ａ）配列番号２のアミノ酸配列からなるタンパク質；
（ｂ）配列番号２のアミノ酸配列において、１〜４８個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、及び／又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ下記一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するタンパク質；
（ｃ）配列番号２のアミノ酸配列に対して、９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ下記一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するタンパク質
（式中、Ｒ_１はＨ、Ｃ_１〜Ｃ_２０アルキル基、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル基、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０アルキルジエニル基、Ｃ_６〜Ｃ_１８アリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アルキルアリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アリールアルキル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０シクロアルキル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０シクロアルケニル基、（Ｃ_３〜Ｃ_１０シクロアルキル）Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基又は糖残基を表す。）
［２］ 前記糖分子が、ヘキソースである、前記［１］に記載のタンパク質。
［３］ 前記糖分子が、グルコース、マンノース及びガラクトースからなる群より選択されるものである、前記［１］に記載のタンパク質。
［４］ 前記Ｒ_１が、Ｈ又はグルコース単量体若しくはグルコース２量体の糖残基である、前記［１］に記載のタンパク質。
［５］ 前記化合物が、ステビオールモノシド又はルブソシドである、前記［１］に記載のタンパク質。
［６］ 以下の（ａ）〜（ｅ）よりなる群より選ばれるポリヌクレオチド。
（ａ）配列番号１の塩基配列を含有するポリヌクレオチド；
（ｂ）配列番号２のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチド；
（ｃ）配列番号２のアミノ酸配列において、１〜４８個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、及び／又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ下記一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド；
（ｄ）配列番号２のアミノ酸配列に対して、９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ下記一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド；
（ｅ）配列番号１の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドと高ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドであって、下記一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
（式中、Ｒ_１はＨ、Ｃ_１〜Ｃ_２０アルキル基、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル基、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０アルキルジエニル基、Ｃ_６〜Ｃ_１８アリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アルキルアリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アリールアルキル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０シクロアルキル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０シクロアルケニル基、（Ｃ_３〜Ｃ_１０シクロアルキル）Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基又は糖残基を表す。）
［７］ 前記糖分子が、グルコース、マンノース及びガラクトースからなる群より選択されるものである、前記［６］に記載のポリヌクレオチド。
［８］ 前記Ｒ_１が、Ｈ又はグルコース単量体若しくはグルコース２量体の糖残基である、前記［６］に記載のポリヌクレオチド。
［９］ 前記化合物が、ステビオールモノシド又はルブソシドである、前記［６］に記載のポリヌクレオチド。
［１０］ 前記［６］に記載のポリヌクレオチドが導入された非ヒト形質転換体。
［１１］ 前記ポリヌクレオチドが、発現ベクターに挿入されたものである、前記［１０］に記載の形質転換体。
［１２］ 微生物または植物体である、前記［１０］に記載の形質転換体。
［１３］ 前記［１０］に記載の形質転換体の抽出物。
［１４］ 前記［１３］に記載の抽出物を含む食品、医薬品又は工業原料。
［１５］ 前記［１０］に記載の非ヒト形質転換体を培養することを特徴とするタンパク質の製造方法であって、前記タンパク質が下記一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有する、方法。
（式中、Ｒ_１はＨ、Ｃ_１〜Ｃ_２０アルキル基、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル基、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０アルキルジエニル基、Ｃ_６〜Ｃ_１８アリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アルキルアリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アリールアルキル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０シクロアルキル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０シクロアルケニル基、（Ｃ_３〜Ｃ_１０シクロアルキル）Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基又は糖残基を表す。）
［１６］ 前記［１０］に記載の非ヒト形質転換体を用いることを特徴とするステビオール配糖体の製造方法。
［１７］ 前記ステビオール配糖体が、ステビオールビオシド、ステビオシド、レバウディオシドＡ、レバウディオシドＢ、レバウディオシドＣ、レバウディオシドＤ、レバウディオシドＥ、レバウディオシドＦ又はこれらの組み合わせである、前記［１６］に記載の方法。
［１８］ 前記非ヒト形質転換体は、ＵＧＴ８５Ｃ２遺伝子、ＵＧＴ７４Ｇ１遺伝子、ＵＧＴ７６Ｇ１遺伝子からなる群より選択される少なくとも１つの遺伝子を発現するものであり、製造されるステビオール配糖体がステビオールビオシド、レバウディオシドＡ、ステビオシド及びレバウディオシドＢである、前記［１６］に記載の方法。
［１９］ 前記［１］に記載のタンパク質と、ＵＤＰ−糖と、下記一般式（Ｉ）で示される化合物とを反応させる工程を含む、ステビオール配糖体の製造方法。
（式中、Ｒ_１はＨ、Ｃ_１〜Ｃ_２０アルキル基、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル基、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０アルキルジエニル基、Ｃ_６〜Ｃ_１８アリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アルキルアリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アリールアルキル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０シクロアルキル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０シクロアルケニル基、（Ｃ_３〜Ｃ_１０シクロアルキル）Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基又は糖残基を表す。）
［２０］ 前記ＵＤＰ−糖における糖が、グルコースである、前記［１９］に記載の方法。
［２１］ 前記ステビオール配糖体が、ステビオールビオシド、ステビオシド、レバウディオシドＡ、レバウディオシドＢ、レバウディオシドＣ、レバウディオシドＤ、レバウディオシドＥ、レバウディオシドＦ又はこれらの組み合わせである、前記［１９］に記載の方法。
本発明のタンパク質及びこれをコードするポリヌクレオチドを利用することにより、高効率にステビオール配糖体（例えば、ステビオールビオシド及びステビオシド等）を製造することができる。また、本発明の形質転換体は、ステビオール配糖体（例えば、ステビオールビオシド及びステビオシド等）の含有量が高いため、これらの形質転換体から、効率よくステビオール配糖体（例えば、ステビオールビオシド及びステビオシド等）を抽出・精製することができる。
また、本発明のタンパク質及びこれをコードするポリヌクレオチドを、他のステビオール配糖体化酵素又は同酵素をコードするポリヌクレオチドと同一の宿主細胞内で共発現させることにより、より高度に配糖化されたステビオール配糖体（例えば、レバウディオシドＡ及びレバウディオシドＢ等）を作製することができる。

ステビオール配糖体群の名称と構造を示す。図１において「Ｇｌｃ−Ｇｌｃ（β２→１）」は「Ｇｌｃ−Ｇｌｃ」がβ２，１グリコシド結合により結合していることを示し、「Ｇｌｃ−Ｇｌｃ（β３→１）」は「Ｇｌｃ−Ｇｌｃ」がβ３，１グリコシド結合により結合していることを示す。 推定されているステビオール配糖体の生合成経路を示す。 大腸菌で発現させたステビアＵＧＴタンパク質のＳＤＳ−ＰＡＧＥ結果。左はペレット画分、右はイミダゾール溶液による溶出画分のＣＢＢ染色図。アステリスクは発現した組換えタンパク質を示す。 ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３タンパク質の酵素活性を示す。 ＵＧＴ８５Ｃ２、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３、ＵＧＴ７４Ｇ１及びＵＧＴ７６Ｇ１遺伝子を導入した組み換え酵母の培養液のＬＣ−ＭＳ分析結果を示す。 組換えタンパク質の発現を示す図である。ウエスタンブロットによる組換えタンパク質を検出したところ、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３およびＵＧＴ９１Ｄ２ｅはそれぞれＨｉｓＴａｇ融合タンパク質として発現していることが確認でした。ＵＧＴ９１Ｄ２ｅは１２アミノ酸短いためＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３よりやや小さいサイズにバンドが認められる。 ＵＧＴ９１Ｄホモログ酵素のＮ末端部分配列のアライメントを示す。上からＵＧＴ９１Ｄ１，ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３，ＵＧＴ９１Ｄ２ｅのアミノ酸配列。アステリスク（＊）はブドウ由来の糖転移酵素ＶｖＧＴ１の触媒活性に必須とされているヒスチジン残基（ＶｖＧＴ１＿Ｈｉｓ２０）に対応する位置。

以下、本発明を詳細に説明する。以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこの実施の形態のみに限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施をすることができる。
なお、本明細書において引用した全ての文献、および公開公報、特許公報その他の特許文献は、参照として本明細書に組み込むものとする。また、本明細書は、２０１２年３月１６日に出願された本願優先権主張の基礎となる日本国特許出願（特願２０１２−６０４７３号）の明細書及び図面に記載の内容を包含する。
本発明者らは、ステビオール配糖体の１３位のグルコースへの糖付加反応を担う酵素タンパク質が、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３であることを初めて解明した。
ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３のＣＤＳ配列及び推定アミノ酸配列は、それぞれ配列番号１及び２である。前記ポリヌクレオチド及び酵素は、後述の実施例に記載した手法、公知の遺伝子工学的手法、公知の合成手法等によって取得することが可能である。
１．ステビオール配糖体化酵素
本発明は、以下の（ａ）〜（ｃ）よりなる群より選ばれるいずれかに記載のタンパク質（以下、「本発明のタンパク質」という）を提供する。
（ａ）配列番号２のアミノ酸配列からなるタンパク質；
（ｂ）配列番号２のアミノ酸配列において、１〜４８個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、及び／又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するタンパク質；
（ｃ）配列番号２のアミノ酸配列に対して、９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するタンパク質
（式中、Ｒ_１はＨ、Ｃ_１〜Ｃ_２０アルキル基、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル基、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０アルキルジエニル基、Ｃ_６〜Ｃ_１８アリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アルキルアリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アリールアルキル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０シクロアルキル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０シクロアルケニル基、（Ｃ_３〜Ｃ_１０シクロアルキル）Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基又は糖残基を表す。）
上記（ｂ）又は（ｃ）に記載のタンパク質は、代表的には、天然に存在する配列番号２のポリペプチドの変異体であるが、例えば、”Ｓａｍｂｒｏｏｋ ＆ Ｒｕｓｓｅｌｌ，Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ Ｖｏｌ．３，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ ２００１”、”Ａｕｓｕｂｅｌ，Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ １９８７−１９９７”、”Ｎｕｃ．Ａｃｉｄｓ．Ｒｅｓ．，１０，６４８７（１９８２）”、”Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，７９，６４０９（１９８２）”、”Ｇｅｎｅ，３４，３１５（１９８５）”、”Ｎｕｃ．Ａｃｉｄｓ．Ｒｅｓ．，１３，４４３１（１９８５）”、”Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，８２，４８８（１９８５）”等に記載の部位特異的変異導入法を用いて、人為的に取得することができるものも含まれる。
本明細書中、「配列番号２のアミノ酸配列において、１〜４８個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、及び／又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するタンパク質」としては、配列番号２のアミノ酸配列において、例えば、１〜４８個、１〜４７個、１〜４６個、１〜４５個、１〜４４個、１〜４３個、１〜４２個、１〜４１個、１〜４０個、１〜３９個、１〜３８個、１〜３７個、１〜３６個、１〜３５個、１〜３４個、１〜３３個、１〜３２個、１〜３１個、１〜３０個、１〜２９個、１〜２８個、１〜２７個、１〜２６個、１〜２５個、１〜２４個、１〜２３個、１〜２２個、１〜２１個、１〜２０個、１〜１９個、１〜１８個、１〜１７個、１〜１６個、１〜１５個、１〜１４個、１〜１３個、１〜１２個、１〜１１個、１〜１０個、１〜９個（１〜数個）、１〜８個、１〜７個、１〜６個、１〜５個、１〜４個、１〜３個、１〜２個、又は１個のアミノ酸残基が欠失、置換、挿入及び／又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するタンパク質が挙げられる。上記アミノ酸残基の欠失、置換、挿入及び／又は付加の数は、一般的には小さい程好ましい。
また、このようなタンパク質としては、配列番号２のアミノ酸配列と９０％以上、９１％以上、９２％以上、９３％以上、９４％以上、９５％以上、９６％以上、９７％以上、９８％以上、９９％以上、９９．１％以上、９９．２％以上、９９．３％以上、９９．４％以上、９９．５％以上、９９．６％以上、９９．７％以上、９９．８％以上、又は９９．９％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するタンパク質が挙げられる。上記配列同一性の数値は一般的に大きい程好ましい。
ここで、「一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性」とは、下記一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコース基に、糖を付加する活性を意味する。
一般式（Ｉ）において、Ｇｌｃは、グルコース残基を表す。また、一般式（Ｉ）においてＲ_１はＨ、Ｃ_１〜Ｃ_２０アルキル基、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル基、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０アルキルジエニル基、Ｃ_６〜Ｃ_１８アリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アルキルアリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アリールアルキル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０シクロアルキル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０シクロアルケニル基、（Ｃ_３〜Ｃ_１０シクロアルキル）Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基又は糖残基を表す。
本明細書において、「Ｃ_１〜Ｃ_２０アルキル基」は、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基であることが好ましく、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基であることが更に好ましい。アルキル基の例としては、制限するわけではないが、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ドデカニル等を挙げることができる。
本明細書において、「Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル基」は、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル基であることが好ましく、Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニル基であることが更に好ましい。アルケニル基の例としては、制限するわけではないが、ビニル、アリル、プロペニル、イソプロペニル、２−メチル−１−プロペニル、２−メチルアリル、２−ブテニル等を挙げることができる。
本明細書において、「Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル基」は、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル基であることが好ましく、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル基であることが更に好ましい。アルキニル基の例としては、制限するわけではないが、エチニル、２−プロピニル、２−ブチニル等を挙げることができる。
本明細書において、「Ｃ_４〜Ｃ_２０アルキルジエニル基」は、Ｃ_４〜Ｃ_１０アルキルジエニル基であることが好ましく、Ｃ_４〜Ｃ_６アルキルジエニル基であることが更に好ましい。アルキルジエニル基の例としては、制限するわけではないが、１，３−ブタジエニル等を挙げることができる。
本明細書において、「Ｃ_６〜Ｃ_１８アリール基」は、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基であることが好ましい。アリール基の例としては、制限するわけではないが、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、インデニル、ビフェニリル、アントリル、フェナントリル等を挙げることができる。
本明細書において、「Ｃ_６〜Ｃ_２０アルキルアリール基」は、Ｃ_６〜Ｃ_１２アルキルアリール基であることが好ましい。アルキルアリール基の例としては、制限するわけではないが、ｏ−トリル、ｍ−トリル、ｐ−トリル、２，３−キシリル、２，４−キシリル、２，５−キシリル、ｏ−クメニル、ｍ−クメニル、ｐ−クメニル、メシチル等を挙げることができる。
本明細書において、「Ｃ_６〜Ｃ_２０アリールアルキル基」は、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリールアルキル基であることが好ましい。アリールアルキル基の例としては、制限するわけではないが、ベンジル、フェネチル、ジフェニルメチル、トリフェニルメチル、１−ナフチルメチル、２−ナフチルメチル、２，２−ジフェニルエチル、３−フェニルプロピル、４−フェニルブチル、５−フェニルペンチル等を挙げることができる。
本明細書において、「Ｃ_４〜Ｃ_２０シクロアルキル基」は、Ｃ_４〜Ｃ_１０シクロアルキル基であることが好ましい。シクロアルキル基の例としては、制限するわけではないが、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等を挙げることができる。
本明細書において、「Ｃ_４〜Ｃ_２０シクロアルケニル基」は、Ｃ_４〜Ｃ_１０シクロアルケニル基であることが好ましい。シクロアルケニル基の例としては、制限するわけではないが、シクロプロペニル、シクロブテニル、２−シクロペンテン−１−イル、２−シクロヘキセン−１−イル、３−シクロヘキセン−１−イル等を挙げることができる。
本明細書において、「（Ｃ_３〜Ｃ_１０シクロアルキル）Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基」の例としては、メチルシクロプロピル、エチルシクロプロピル、メチルシクロブチル、エチルシクロペンチル、メチルシクロヘキシル等を挙げることができる。
本明細書において、「糖残基」は、特に限定されないが、１以上のペントース、ヘキソース又はその組み合わせからなる糖の残基であってもよい（キシロース、ラムノース又はその組み合わせを除く）。
ペントース（キシロース、ラムノース又はその組み合わせを除く）の例としてはリボース、アラビノース及びリキソースが挙げられ、ヘキソースの例としては、アロース、アルトロース、グルコース、マンノース、グロース、イドース、ガラクトース、タロースが挙げられる。
好ましくは「糖残基」は、１以上のヘキソース単位からなる糖の残基であり、さらに好ましくはグルコース単量体（−Ｇｌｃ）又はグルコース２量体（−Ｇｌｃ−Ｇｌｃ）の糖残基である。グルコース２量体の糖残基において、好ましくは、グルコース同士はβ２、１グリコシド結合により結合している。
好ましくは、一般式（Ｉ）の化合物は、ステビオールモノシド又はルブソシドである。
本発明のタンパク質により一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに付加される糖分子は、特に限定されないが、１以上のペントース、ヘキソース又はその組み合わせからなる糖分子であってもよい（キシロース、ラムノース又はその組み合わせを除く）。ペントース及びヘキソースの例は上述の通りである。好ましくは前記糖分子は、ヘキソースであり、更に好ましくは、グルコース、マンノース及びガラクトースからなる群より選択されるヘキソースである。最も好ましくは、前記糖分子は、グルコースである。
一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性は、被検タンパク質１〜５００ｎｇ（好ましくは、５０〜２００ｎｇ、最も好ましくは１００ｎｇ）、ＵＤＰ糖（例えば、ＵＤＰ−グルコース）１〜１０００μＭ（好ましくは、１００〜７００μＭ、最も好ましくは５００μＭ）、及び基質化合物（一般式（Ｉ）の化合物）１〜５００μＭ（好ましくは、１００〜５００μＭ、最も好ましくは２５０μＭ）を含むｐＨ６．０〜８．０の中性領域の緩衝液（例えば、リン酸ナトリウムバッファー又はリン酸カリウムバッファー）中において、２０〜４０℃の温度で１０分間〜２時間インキュベートした後に、前記基質化合物を精製し、精製したモノテルペンをＬＣ−ＭＳ分析（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ−Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）等の公知の手法により分析することで検証することができる。
ＬＣ−ＭＳ分析の結果、一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子が付加した化合物が検出された場合、前記被検タンパク質は一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するものと言える。
前記糖付加反応は、一般に、１分〜１２時間程度で終了する。
本発明のタンパク質のアミノ酸配列において１若しくは複数個のアミノ酸残基が欠失、置換、挿入及び／又は付加されたとは、同一配列中の任意かつ１若しくは複数のアミノ酸配列中の位置において、１若しくは複数個のアミノ酸残基の欠失、置換、挿入及び／又は付加があることを意味し、欠失、置換、挿入及び付加のうち２種以上が同時に生じてもよい。
以下に、相互に置換可能なアミノ酸残基の例を示す。同一群に含まれるアミノ酸残基は相互に置換可能である。Ａ群：ロイシン、イソロイシン、ノルロイシン、バリン、ノルバリン、アラニン、２−アミノブタン酸、メチオニン、ｏ−メチルセリン、ｔ−ブチルグリシン、ｔ−ブチルアラニン、シクロヘキシルアラニン；Ｂ群：アスパラギン酸、グルタミン酸、イソアスパラギン酸、イソグルタミン酸、２−アミノアジピン酸、２−アミノスベリン酸；Ｃ群：アスパラギン、グルタミン；Ｄ群：リジン、アルギニン、オルニチン、２，４−ジアミノブタン酸、２，３−ジアミノプロピオン酸；Ｅ群：プロリン、３−ヒドロキシプロリン、４−ヒドロキシプロリン；Ｆ群：セリン、スレオニン、ホモセリン；Ｇ群：フェニルアラニン、チロシン。
本発明のタンパク質は、これをコードするポリヌクレオチド（後述する「本発明のポリヌクレオチド」を参照）を適切な宿主細胞内で発現させることにより得ることができるが、Ｆｍｏｃ法（フルオレニルメチルオキシカルボニル法）、ｔＢｏｃ法（ｔ−ブチルオキシカルボニル法）等の化学合成法によっても製造することができる。また、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｐｅｐｔｉｄｅ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製、、Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製、ＰｅｒＳｅｐｔｉｖｅ社製、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ社製、ＳＨＩＭＡＤＺＵ社製等のペプチド合成機を利用して化学合成することもできる。
２．ステビオール配糖体の製造方法
本発明のタンパク質が有する、一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を利用することにより、ステビオール配糖体を容易かつ多量に製造することが可能である。
そこで、別の実施形態において、本発明は、本発明のタンパク質と、ＵＤＰ−糖と、下記一般式（Ｉ）で示される化合物とを反応させて、一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する工程を含む、ステビオール配糖体の第１の製造方法を提供する。
一般式（Ｉ）のＧｌｃ及びＲ_１の定義は前述の通りである。好ましくは、一般式（Ｉ）の化合物は、ステビオールモノシド又はルブソシドである。
本明細書において、「ＵＤＰ−糖」とは、ウリジン二リン酸（Ｕｒｉｄｉｎｅ ＤｉＰｈｏｓｐｈａｔｅ：ＵＤＰ）結合型の糖である。ＵＤＰ−糖における糖部分の好ましい例としては１以上のペントース（キシロースを除く）、ヘキソース又はその組み合わせからなる糖が挙げられる。ペントース（キシロースを除く）及びヘキソースの例は上述の通りである。好ましくはＵＤＰ−糖は、ＵＤＰ−ヘキソースであり、更に好ましくは、グルコース、マンノース及びガラクトースからなる群より選択されるヘキソースである。最も好ましくは、前記ＵＤＰ−糖は、ＵＤＰ−グルコースである。
本発明に係るステビオール配糖体の第１の製造方法は、本発明のタンパク質と、ＵＤＰ糖と、一般式（Ｉ）で示される化合物とを反応させて、一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する工程を含む。本発明の第１の製造方法は、さらに、前記工程で生成したステビオール配糖体を精製する工程を含んでいてもよい。
第１の製造方法により生成されるステビオール配糖体の例としては、ステビオールビオシド、ステビオシド、レバウディオシドＡ、レバウディオシドＢ、レバウディオシドＣ、レバウディオシドＤ、レバウディオシドＥ、レバウディオシドＦ又はこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
生成したステビオール配糖体は、適切な溶媒（水等の水性溶媒又はアルコール、エーテル及びアセトン等の有機溶媒）による抽出、酢酸エチルその他の有機溶媒：水の勾配、高速液体クロマトグラフィー（Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ：ＨＰＬＣ）、ガスクロマトグラフィー、飛行時間型質量分析（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：ＴＯＦ−ＭＳ）、超高性能液体クロマトグラフィー（Ｕｌｔｒａ（Ｈｉｇｈ）Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｌｉｑｕｉｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ：ＵＰＬＣ）等の公知の方法によって精製することができる。
３．ステビオール配糖体高含有非ヒト形質転換体
ステビオール配糖体は、本発明のタンパク質を用いて細菌（大腸菌又は酵母など）、植物、昆虫、ヒトを除く哺乳動物などの細胞内で生成することもできる。本発明のタンパク質は、ステビアに由来する酵素又はその変異体であるため、細胞内環境においても高い活性を有することが期待されるからである。この場合、本発明のタンパク質をコードするポリヌクレオチド（後述する「本発明のポリヌクレオチド」を参照）を、細菌、植物、昆虫、ヒトを除く哺乳動物などに由来する宿主細胞に導入して本発明のタンパク質を発現させ、本発明のタンパク質と、前記細胞内に存在するＵＤＰ−糖及び一般式（Ｉ）で示される化合物とを反応させることによりステビオール配糖体を生成することができる。
そこで、本発明は、以下の（ａ）〜（ｅ）よりなる群より選ばれるいずれかに記載のポリヌクレオチド（以下、「本発明のポリヌクレオチド」という）が導入された非ヒト形質転換体（以下、「本発明の形質転換体」という）を提供する。
（ａ）配列番号１の塩基配列を含有するポリヌクレオチド；
（ｂ）配列番号２のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチド；
（ｃ）配列番号２のアミノ酸配列において、１〜４８個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、及び／又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するタンパク質；
（ｄ）配列番号２のアミノ酸配列に対して、９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド；及び
（ｅ）配列番号１の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドと高ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドであって、一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
一般式（Ｉ）の定義及び具体例は既に述べた通りであり、また、一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位に付加される糖分子の定義及び具体例も前述の通りである。
本明細書中、「ポリヌクレオチド」とは、ＤＮＡ又はＲＮＡを意味する。
本明細書中、「高ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド」とは、例えば、配列番号１の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチド、又は配列番号２のアミノ酸配列をコードする塩基配列からなるポリヌクレオチドの全部又は一部をプローブとして、コロニーハイブリダイゼーション法、プラークハイブリダイゼーション法又はサザンハイブリダイゼーション法などを用いることにより得られるポリヌクレオチドをいう。ハイブリダイゼーションの方法としては、例えば、”Ｓａｍｂｒｏｏｋ ＆ Ｒｕｓｓｅｌｌ，Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ Ｖｏｌ．３，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ，Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ ２００１”及び”Ａｕｓｕｂｅｌ，Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ １９８７−１９９７”などに記載されている方法を利用することができる。
本明細書中、「高ストリンジェントな条件」とは、例えば、（１）５×ＳＳＣ、５×デンハルト溶液、０．５％ＳＤＳ、５０％ホルムアミド、５０℃、（２）０．２ｘＳＳＣ、０．１％ＳＤＳ、６０℃、（３）０．２ｘＳＳＣ、０．１％ＳＤＳ、６２℃、（４）０．２ｘＳＳＣ、０．１％ＳＤＳ、６５℃、又は（５）０．１ｘＳＳＣ、０．１％ＳＤＳ、６５℃の条件であるが、これに限定されるものではない。これらの条件において、温度を上げるほど高い配列同一性を有するＤＮＡが効率的に得られることが期待できる。ただし、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては温度、プローブ濃度、プローブの長さ、イオン強度、時間、塩濃度等の複数の要素が考えられ、当業者であればこれらの要素を適宜選択することで同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。
なお、ハイブリダイゼーションに市販のキットを用いる場合は、例えばＡｌｋｐｈｏｓ Ｄｉｒｅｃｔ Ｌａｂｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）を用いることができる。この場合は、キットに添付のプロトコルにしたがい、標識したプローブとのインキュベーションを一晩行った後、メンブレンを５５〜６０℃の条件下で０．１％（ｗ／ｖ）ＳＤＳを含む１次洗浄バッファーで洗浄後、ハイブリダイズしたＤＮＡを検出することができる。あるいは、配列番号１の塩基配列と相補的な塩基配列、又は配列番号２のアミノ酸配列をコードする塩基配列の全部又は一部と相補的な配列に基づいてプローブを作製する際に、市販の試薬（例えば、ＰＣＲラベリングミックス（ロシュ・ダイアグノスティクス社）等）を用いて該プローブをジゴキシゲニン（ＤＩＧ）ラベルした場合には、ＤＩＧ核酸検出キット（ロシュ・ダイアグノスティクス社）を用いてハイブリダイゼーションを検出することができる。
上記以外にハイブリダイズ可能なポリヌクレオチドとしては、ＦＡＳＴＡ、ＢＬＡＳＴ等の相同性検索ソフトウェアにより、デフォルトのパラメーターを用いて計算したときに、配列番号１のＤＮＡ、又は配列番号２のアミノ酸配列をコードするＤＮＡと８０％以上、８１％以上、８２％以上、８３％以上、８４％以上、８５％以上、８６％以上、８７％以上、８８％以上、８９％以上、９０％以上、９１％以上、９２％以上、９３％以上、９４％以上、９５％以上、９６％以上、９７％以上、９８％以上、９９％以上、９９．１％以上、９９．２％以上、９９．３％以上、９９．４％以上、９９．５％以上、９９．６％以上、９９．７％以上、９９．８％以上、又は９９．９％以上の配列同一性を有するＤＮＡをあげることができる。
なお、アミノ酸配列や塩基配列の配列同一性は、ＦＡＳＴＡ（Ｓｃｉｅｎｃｅ ２２７（４６９３）：１４３５−１４４１，（１９８５））や、カーリン及びアルチュールによるアルゴリズムＢＬＡＳＴ（Ｂａｓｉｃ Ｌｏｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｓｅａｒｃｈ Ｔｏｏｌ）（Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ ８７２２６４−２２６８，１９９０；Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ ９０：５８７３，１９９３）を用いて決定できる。ＢＬＡＳＴのアルゴリズムに基づいたｂｌａｓｔｎ、ｂｌａｓｔｘ、ｂｌａｓｔｐ、ｔｂｌａｓｔｎやｔｂｌａｓｔｘと呼ばれるプログラムが開発されている（Ａｌｔｓｃｈｕｌ ＳＦ，ｅｔ ａｌ：Ｊ Ｍｏｌ Ｂｉｏｌ ２１５：４０３，１９９０）。ｂｌａｓｔｎを用いて塩基配列を解析する場合は、パラメーターは、例えばｓｃｏｒｅ＝１００、ｗｏｒｄｌｅｎｇｔｈ＝１２とする。また、ｂｌａｓｔｐを用いてアミノ酸配列を解析する場合は、パラメーターは、例えばｓｃｏｒｅ＝５０、ｗｏｒｄｌｅｎｇｔｈ＝３とする。ＢＬＡＳＴとＧａｐｐｅｄ ＢＬＡＳＴプログラムを用いる場合は、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。
上記した本発明のポリヌクレオチドは、公知の遺伝子工学的手法又は公知の合成手法によって取得することが可能である。
本発明のポリヌクレオチドは、好ましくは、適切な発現ベクターに挿入された状態で宿主に導入される。
適切な発現ベクターは、通常、
（ｉ）宿主細胞内で転写可能なプロモーター；
（ｉｉ）該プロモーターに結合した、本発明のポリヌクレオチド；及び
（ｉｉｉ）ＲＮＡ分子の転写終結及びポリアデニル化に関し、宿主細胞内で機能するシグナルを構成要素として含む発現カセット
を含むように構成される。
発現ベクターの作製方法としては、プラスミド、ファージ又はコスミドなどを用いる方法が挙げられるが特に限定されない。
ベクターの具体的な種類は特に限定されず、宿主細胞中で発現可能なベクターが適宜選択され得る。すなわち、宿主細胞の種類に応じて、確実に本発明のポリヌクレオチドを発現させるために適宜プロモーター配列を選択し、これと本発明のポリヌクレオチドを各種プラスミド等に組み込んだベクターを発現ベクターとして用いればよい。
本発明の発現ベクターは、導入されるべき宿主の種類に依存して、発現制御領域（例えば、プロモーター、ターミネーター及び／又は複製起点等）を含有する。細菌用発現ベクターのプロモーターとしては、慣用的なプロモーター（例えば、ｔｒｃプロモーター、ｔａｃプロモーター、ｌａｃプロモーター等）が使用され、酵母用プロモーターとしては、例えば、ＧＡＬ１プロモーター、ＧＡＬ１０プロモーター、グリセルアルデヒド３リン酸デヒドロゲナーゼプロモーター、ＰＨ０５プロモーター等が挙げられ、糸状菌用プロモーターとしては、例えば、アミラーゼ、ｔｒｐＣ等が挙げられる。また、植物細胞内で目的遺伝子を発現させるためのプロモーターの例としては、カリフラワーモザイクウィルスの３５Ｓ ＲＮＡプロモーター、ｒｄ２９Ａ遺伝子プロモーター、ｒｂｃＳプロモーター、前記カリフラワーモザイクウィルスの３５Ｓ ＲＮＡプロモーターのエンハンサー配列をアグロバクテリウム由来のマンノピン合成酵素プロモーター配列の５’側に付加したｍａｃ−１プロモーター等が挙げられる。動物細胞宿主用プロモーターとしては、ウイルス性プロモーター（例えば、ＳＶ４０初期プロモーター、ＳＶ４０後期プロモーター等）が挙げられる。
発現ベクターは、少なくとも１つの選択マーカーを含むことが好ましい。このようなマーカーとしては、栄養要求性マーカー（ｕｒａ５、ｎｉａＤ、ＴＲＰ１、ＵＲＡ３、ＨＩＳ３、ＬＥＵ２）、薬剤耐性マーカー（ｈｙｇｒｏｍｙｃｉｎｅ、ゼオシン）、ジェネチシン耐性遺伝子（Ｇ４１８ｒ）、銅耐性遺伝子（ＣＵＰ１）（Ｍａｒｉｎ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，ｖｏｌ．８１，ｐ．３３７，１９８４）、セルレニン耐性遺伝子（ｆａｓ２ｍ，ＰＤＲ４）（それぞれ、猪腰淳嗣ら，生化学，ｖｏｌ．６４，ｐ．６６０，１９９２；Ｈｕｓｓａｉｎ ｅｔ ａｌ．，Ｇｅｎｅ，ｖｏｌ．１０１，ｐ．１４９，１９９１）などが利用可能である。
本発明の形質転換体の作製方法（生産方法）は特に限定されないが、例えば、本発明のポリヌクレオチドを含む発現ベクターを宿主に導入して形質転換する方法が挙げられる。
本発明の形質転換体は、ステビオール配糖体を高効率で生産することが期待される。形質転換に用いられる宿主細胞は、特に限定されるものではなく、公知の各種細胞を好適に用いることができる。例えば、宿主細胞の例としては、大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ）等の細菌、酵母（出芽酵母Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ、***酵母Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｐｏｍｂｅ）、植物細胞、ヒトを除く動物細胞等が挙げられる。
好ましくは、宿主細胞は、一般式（Ｉ）に示される化合物を生成することのできる宿主細胞である。ここで、宿主細胞は、天然状態で一般式（Ｉ）に示される化合物を生成することのできるものに限定されず、例えば、一般式（Ｉ）に示される化合物を生成することができるように公知の遺伝子で組換操作されたものであってもよい。
一般式（Ｉ）に示される化合物の合成に寄与する酵素をコードする遺伝子としては、ＥＫ１３Ｈ、ＵＧＴ７４Ｇ１及びＵＧＴ７６Ｇ１（非特許文献２）等が公知のものとして挙げられるがこれらに限定されるものではない。
宿主細胞が一般式（Ｉ）に示される化合物を生成することができないものである場合、同宿主細胞に本発明の遺伝子を導入して得られた形質転換体の培養系に基質として一般式（Ｉ）の化合物又は同化合物を含む植物抽出物を添加することにより、一般式（Ｉ）に示される化合物の合成に寄与する酵素をコードする遺伝子を導入せずともステビオール配糖体を製造することが可能である。
さらに、ステビオールからレバウディオシドＡまでの一連の配糖体合成に関与する配糖体化酵素をコードする遺伝子を導入した宿主細胞を用い、同宿主細胞で本発明のポリヌクレオチドを発現させることにより、より高度に配糖化されたステビオール配糖体（例えば、ステビオールビオシド、レバウディオシドＡ、ステビオシド及びレバウディオシドＢ等）を作製することができる。ステビオールからレバウディオシドＡまでの一連の配糖体合成に関与する配糖体化酵素及びその遺伝子の例としては、ＵＧＴ８５Ｃ２（ＣＤＳ配列：配列番号５、アミノ酸配列：配列番号６）、ＵＧＴ７４Ｇ１（ＣＤＳ配列：配列番号７、アミノ酸配列：配列番号８）、ＵＧＴ７６Ｇ１（ＣＤＳ配列：配列番号９、アミノ酸配列：配列番号１０）等が挙げられる。
上記の宿主細胞のための適切な培養培地及び条件は当分野で周知である。また、形質転換の対象となる生物も特に限定されるものではなく、上記宿主細胞で例示した各種微生物又は植物又はヒトを除く動物が挙げられる。
宿主細胞の形質転換方法としては一般に用いられる公知の方法が利用できる。例えば、エレクトロポレーション法（Ｍａｃｋｅｎｘｉｅ，Ｄ．Ａ．ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，ｖｏｌ．６６，ｐ．４６５５−４６６１，２０００）、パーティクルデリバリー法（特開２００５−２８７４０３）、スフェロプラスト法（Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，ｖｏｌ．７５，ｐ．１９２９，１９７８）、酢酸リチウム法（Ｊ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．１５３，ｐ．１６３，１９８３）、Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｙｅａｓｔ ｇｅｎｅｔｉｃｓ，２０００ Ｅｄｉｔｉｏｎ：Ａ Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｃｏｕｒｓｅ Ｍａｎｕａｌなどに記載の方法）で実施可能であるが、これらに限定されない。
その他、一般的な分子生物学的な手法に関しては、”Ｓａｍｂｒｏｏｋ ＆ Ｒｕｓｓｅｌｌ，Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ Ｖｏｌ．３，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ ２００１”、”Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｙｅａｓｔ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ、Ａ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｍａｎｕａｌ（Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ、Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ，ＮＹ）”等を参照することができる。
このようにして得られた形質転換体を培養することにより、形質転換体にステビオール配糖体を生産させることが可能である。前述の通り、形質転換体の培養系に基質として一般式（Ｉ）の化合物又は同化合物を含む植物抽出物を添加することにより、ステビオール配糖体の製造を促進することもできる。蓄積されたステビオール配糖体を抽出・精製することにより、目的のステビオール配糖体を得ることができる。
従って、本発明は、本発明の形質転換体を用いることを特徴とするステビオール配糖体の第２の製造方法を提供する。適切な培養培地及び条件は当分野で周知である。また、ステビオール配糖体の抽出・精製方法については既に述べた通りである。
ステビオール配糖体は、特に限定されないが、好ましくはステビオールビオシド、ステビオシド、レバウディオシドＡ、レバウディオシドＢ、レバウディオシドＣ、レバウディオシドＤ、レバウディオシドＥ、レバウディオシドＦ又はこれらの組み合わせからなる群より選択されるものであってもよい。
本発明の１つの態様において、形質転換体は、植物形質転換体であり得る。本実施形態に係る植物形質転換体は、本発明に係るポリヌクレオチドを含む組換えベクターを、当該ポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドが発現され得るように植物中に導入することによって取得される。
組換え発現ベクターを用いる場合、植物体の形質転換に用いられる組換え発現ベクターは、当該植物内で本発明に係るポリヌクレオチドを発現させることが可能なベクターであれば特に限定されない。このようなベクターとしては、例えば、植物細胞内でポリヌクレオチドを構成的に発現させるプロモーターを有するベクター又は外的な刺激によって誘導的に活性化されるプロモーターを有するベクターが挙げられる。
植物細胞内でポリヌクレオチドを構成的に発現させるプロモーターの例としては、カリフラワーモザイクウィルスの３５Ｓ ＲＮＡプロモーター、ｒｄ２９Ａ遺伝子プロモーター、ｒｂｃＳプロモーター、ｍａｃ−１プロモーター等が挙げられる。
外的な刺激によって誘導性に活性化されるプロモーターの例としては、ｍｏｕｓｅ ｍａｍｍａｒｙ ｔｕｍｏｒ ｖｉｒｕｓ（ＭＭＴＶ）プロモーター、テトラサイクリン応答性プロモーター、メタロチオネインプロモーター及びヒートショックプロテインプロモーター等が挙げられる。
本発明において形質転換の対象となる植物は、植物体全体、植物器官（例えば葉、花弁、茎、根、種子など）、植物組織（例えば表皮、師部、柔組織、木部、維管束、柵状組織、海綿状組織など）又は植物培養細胞、あるいは種々の形態の植物細胞（例えば、懸濁培養細胞）、プロトプラスト、葉の切片、カルスなどのいずれをも意味する。形質転換に用いられる植物としては、特に限定されず、単子葉植物綱又は双子葉植物綱に属する植物のいずれでもよい。
植物への遺伝子の導入には、当業者に公知の形質転換方法（例えば、アグロバクテリウム法、遺伝子銃法、ＰＥＧ法、エレクトロポレーション法など）が用いられる。例えば、アグロバクテリウムを介する方法と直接植物細胞に導入する方法が周知である。アグロバクテリウム法を用いる場合は、構築した植物用発現ベクターを適当なアグロバクテリウム（例えば、アグロバクテリウム・チュメファシエンス（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ））に導入し、この株をリーフディスク法（内宮博文著、植物遺伝子操作マニュアル（１９９０）２７〜３１頁、講談社サイエンティフィック、東京）などに従って無菌培養葉片に感染させ、形質転換植物を得ることができる。また、Ｎａｇｅｌ ｅｔ ａｌの方法（Ｍｉｃｒｉｂｉｏｌ．Ｌｅｔｔ．，６７：３２５（１９９０））が用いられ得る。この方法は、まず、例えば発現ベクターをアグロバクテリウムに導入し、次いで、形質転換されたアグロバクテリウムをＰｌａｎｔ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｍａｎｕａｌ（Ｇｅｌｖｉｎ，Ｓ．Ｂ．ｅｔ ａｌ．，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）に記載の方法で植物細胞又は植物組織に導入する方法である。ここで、「植物組織」とは、植物細胞の培養によって得られるカルスを含む。アグロバクテリウム法を用いて形質転換を行う場合には、バイナリーベクター（ｐＢＩ１２１又はｐＰＺＰ２０２など）を使用することができる。
また、遺伝子を直接植物細胞又は植物組織に導入する方法としては、エレクトロポレーション法、パーティクルガン法が知られている。パーティクルガンを用いる場合は、植物体、植物器官、植物組織自体をそのまま使用してもよく、切片を調製した後に使用してもよく、プロトプラストを調製して使用してもよい。このように調製した試料を遺伝子導入装置（例えばＰＤＳ−１０００（ＢＩＯ−ＲＡＤ社）など）を用いて処理することができる。処理条件は植物又は試料によって異なるが、通常は４５０〜２０００ｐｓｉ程度の圧力、４〜１２ｃｍ程度の距離で行う。
遺伝子が導入された細胞又は植物組織は、まずハイグロマイシン耐性などの薬剤耐性で選択され、次いで定法によって植物体に再生される。形質転換細胞から植物体の再生は、植物細胞の種類に応じて当業者に公知の方法で行うことが可能である。
植物培養細胞を宿主として用いる場合は、形質転換は、組換えベクターを遺伝子銃、エレクトロポレーション法などで培養細胞に導入する。形質転換の結果得られるカルスやシュート、毛状根などは、そのまま細胞培養、組織培養又は器官培養に用いることが可能であり、また従来知られている植物組織培養法を用い、適当な濃度の植物ホルモン（オーキシン、サイトカイニン、ジベレリン、アブシジン酸、エチレン、ブラシノライドなど）の投与などによって植物体に再生させることができる。
本発明のポリヌクレオチドが植物に導入されたか否かの確認は、ＰＣＲ法、サザンハイブリダイゼーション法、ノーザンハイブリダイゼーション法などによって行うことができる。例えば、形質転換植物からＤＮＡを調製し、ＤＮＡ特異的プライマーを設計してＰＣＲを行う。ＰＣＲは、前記プラスミドを調製するために使用した条件と同様の条件で行うことができる。その後は、増幅産物についてアガロースゲル電気泳動、ポリアクリルアミドゲル電気泳動又はキャピラリー電気泳動などを行い、臭化エチジウム、ＳＹＢＲ Ｇｒｅｅｎ液などによって染色し、そして増幅産物を１本のバンドとして検出することによって、形質転換されたことを確認することができる。また、予め蛍光色素などによって標識したプライマーを用いてＰＣＲを行い、増幅産物を検出することもできる。さらに、マイクロプレートなどの固相に増幅産物を結合させ、蛍光又は酵素反応などによって増幅産物を確認する方法も採用することができる。
本発明のポリヌクレオチドがゲノム内に組み込まれた形質転換植物体が一旦取得されれば、当該植物体の有性生殖又は無性生殖によって子孫を得ることができる。また、当該植物体又はその子孫、あるいはこれらのクローンから、例えば、種子、果実、切穂、塊茎、塊根、株、カルス、プロトプラストなどを得て、それらを基に当該植物体を量産することができる。従って、本発明には、本発明に係るポリヌクレオチドが発現可能に導入された植物体、若しくは当該植物体と同一の性質を有する当該植物体の子孫、又はこれら由来の組織も含まれる。
また、種々の植物に対する形質転換方法が既に報告されている。本発明に係る形質転換体植物としては、ナス科植物（例えば、ナス、トマト、トウガラシ、ジャガイモ、タバコ、チョウセンアサガオ、ホオズキ、ペチュニア、カリブラコア、ニーレンベルギア等）、マメ科植物（例えば、ダイズ、アズキ、ラッカセイ、インゲンマメ、ソラマメ、ミヤコグサ等）、バラ科植物（例えば、イチゴ、ウメ、サクラ、バラ、ブルーベリー、ブラックベリー、ビルベリー、カシス、ラズベリー、テンチャ等）、ナデシコ科植物（カーネーション、カスミソウ等）、キク科植物（キク、ガーベラ、ヒマワリ、デイジー、ステビア等）、ラン科植物（ラン等）、サクラソウ科植物（シクラメン等）、リンドウ科植物（トルコギキョウ、リンドウ等）、アヤメ科植物（フリージア、アヤメ、グラジオラス等）、ゴマノハグサ科植物（キンギョソウ、トレニア等）ベンケイソウ（カランコエ）、ユリ科植物（ユリ、チューリップ等）、ヒルガオ科植物（アサガオ、モミジヒルガオ、ヨルガオ、サツマイモ、ルコウソウ、エボルブルス等）、アジサイ科植物（アジサイ、ウツギ等）、ウリ科植物（ユウガオ等）、フロウソウ科植物（ペラルゴニウム、ゼラニウム等）、モクセイ科植物（レンギョウ等）、ブドウ科植物（例えば、ブドウ等）、ツバキ科植物（ツバキ、チャノキ等）、イネ科植物（例えば、イネ、オオムギ、コムギ、エンバク、ライムギ、トウモロコシ、アワ、ヒエ、コウリャン、サトウキビ、タケ、カラスムギ、シコクビエ、モロコシ、マコモ、ハトムギ、牧草等）、クワ科植物（クワ、ホップ、コウゾ、ゴムノキ、アサ等）、アカネ科植物（コーヒーノキ、クチナシ等）、ブナ科植物（ナラ、ブナ、カシワ等）、ゴマ科植物（ゴマ等）、ミカン科植物（例えば、ダイダイ、ユズ、ウンシュウミカン、サンショウ）及びアブラナ科植物（赤キャベツ、ハボタン、ダイコン、シロナズナ、アブラナ、キャベツ、ブロッコリー、カリフラワー等）、シソ科（サルビア、シソ、ラベンダー、タツナミソウ等）が挙げられる。形質転換対象の植物として特に好ましい例としては、ステビオールをアグリコンとして種々の配糖体を生合成することが知られている植物を使用することが望ましく、このような植物としては、ステビアやテンチャ（Ｒｕｂｕｓ ｓｕａｕｉｓｓｉｍｕｓ）等を挙げることができる。
本発明のポリヌクレオチドで形質転換された植物体（以下、「本発明の植物」又は「本発明の植物体」）は、適切な基質を有する場合、もしくは、適切な基質を外部から添加した場合、その野生型と比べてステビオール配糖体を多く生産することができる。
本発明の植物は、本発明の植物の種子、挿し木、球根等を育成することにより、容易に完全な植物体を得ることができる。
よって、本発明の植物には、植物体全体、植物器官（例えば葉、花弁、茎、根、種子、球根等）、植物組織（例えば表皮、師部、柔組織、木部、維管束、柵状組織、海綿状組織等）又は植物培養細胞、あるいは種々の形態の植物細胞（例えば、懸濁培養細胞）、プロトプラスト、葉の切片、カルス等が含まれる。
４．形質転換体の抽出物及びその利用
本発明はまた、別の実施形態において、上記の形質転換体の抽出物を提供する。本発明の形質転換体は、適切な基質を有する場合、もしくは、適切な基質を外部から添加した場合、その野生型と比べてステビオール配糖体の含有量が高いので、その抽出物には、ステビオール配糖体が高濃度で含まれると考えられる。
本発明の形質転換体の抽出物は、形質転換体をガラスビーズ、ホモジェナイザー又はソニケーター等を用いて破砕し、当該破砕物を遠心処理し、その上清を回収することにより、得ることができる。さらに、上記で述べたステビオール配糖体の抽出方法により、さらなる抽出工程を施してもよい。
本発明の形質転換体の抽出物は、常法に従って、例えば、食品、医薬品、工業原料の製造等の用途に使用することができる。
本発明はまた、別の実施形態において、本発明の形質転換体の抽出物を含む食品、医薬、工業原料（食品等の原料）を提供する。本発明の形質転換体の抽出物を含む食品、医薬、工業原料の調製は、常法による。このように、本発明の形質転換体の抽出物を含む食品、医薬、工業原料等は、本発明の形質転換体を用いて生成されたステビオール配糖体を含有する。
本発明の食品の例としては、栄養補助食品、健康食品、機能性食品、幼児用食品、老人用食品等が挙げられる。本明細書中、食品は、固体、流動体、及び液体、並びにそれらの混合物であって、摂食可能なものの総称である。
栄養補助食品とは、特定の栄養成分が強化されている食品をいう。健康食品とは、健康的な又は健康によいとされる食品をいい、栄養補助食品、自然食品、ダイエット食品等を含む。機能性食品とは、体の調節機能を果たす栄養成分を補給するための食品をいい、特定保健用途食品と同義である。幼児用食品とは、約６歳までの子供に与えるための食品をいう。老人用食品とは、無処理の食品と比較して消化及び吸収が容易であるように処理された食品をいう。
本発明の食品は、甘味料としてカロリーレスのステビオール配糖体を使用している。このため、本発明の食品は低カロリーであり、健康増進又は健康維持に寄与するというメリットを有する。
これらの食品の形態の例としては、パン、麺類、パスタ、ごはん、菓子類（ケーキ、アイスクリーム、アイスキャンデー、ドーナツ、焼き菓子、キャンデー、チューインガム、グミ、錠菓、並びに団子及びまんじゅう等の和菓子）、豆腐及びその加工品等の農産食品、清酒、薬用酒、みりん、食酢、醤油、みそ等の発酵食品、ヨーグルト、ハム、ベーコン、ソーセージ等の畜産食品、かまぼこ、揚げ天、はんぺん等の水産食品、果汁飲料、清涼飲料、スポーツ飲料、アルコール飲料、茶等又は調味料であってもよい。さらなる食品の形態の例としては、低カロリー飲料、ノンシュガー飲料、フルーツ缶詰、乳飲料、粉末飲料、ヨーグルト、ゼリー、ドレッシング、麺つゆ、漬物、佃煮、醤油、味噌、塩辛、バーモント酢、甘酢らっきょ漬け、甘酢生姜、酢レンコン、また、漬物、天ぷら及びカバ焼きのタレ、焼肉のタレ、ソース等、ガム、キャンディー・飴、歯磨きペースト、さつま揚げ、だし巻き、焼きそばソース、冷やし中華のタレ、しめ鯖、氷菓、シャーベット、ソフトクリーム、練り製品、スナック、米菓、コーンカップ、味付け海苔、天カス、ふりかけなどが挙げられる。
本発明の医薬品（組成物）の剤型は、特に限定されず、溶液状、ペースト状、ゲル状、固体状、粉末状等任意の剤型をとることができる。また、本発明の医薬組成物は、オイル、ローション、クリーム、乳液、ゲル、シャンプー、ヘアリンス、ヘアコンディショナー、エナメル、ファンデーション、リップスティック、おしろい、パック、軟膏、パウダー、歯磨、エアロゾル、クレンジングフォーム等の皮膚外用薬の他、浴用剤、養毛剤、皮膚美容液、日焼け防止剤等に用いることができる。
本発明の医薬組成物は、必要に応じてさらに、その他の医薬活性成分（例えば、消炎成分）又は補助成分（例えば、潤滑成分、担体成分）を含んでいてもよい。
５．ステビオール配糖体含有量の高い植物をスクリーニングする方法
本発明は、ステビオール配糖体含有量の高い植物をスクリーニングする方法を提供する。具体的には、前記方法は、以下の（１）〜（３）の工程を含む。
（１）被検植物からｍＲＮＡを抽出する工程
（２）前記ｍＲＮＡ又は前記ｍＲＮＡから調製したｃＤＮＡと、本発明のポリヌクレオチドと相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドと高ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドとをハイブリダイズさせる工程
（３）前記ハイブリダイゼーションを検出する工程
上記工程（１）は、被検植物から、ｍＲＮＡを抽出することにより行うことができる。ｍＲＮＡを抽出する被検植物の部位は、特に限定されないが、好ましくは、花弁である。ｍＲＮＡを抽出した場合には、逆転写することにより、ｍＲＮＡからｃＤＮＡを調製してもよい。
工程（２）は、上記で抽出したｍＲＮＡに対し、本発明のポリヌクレオチドと相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチド若しくはオリゴヌクレオチドをプローブ又はプライマーとして、高ストリンジェントな条件下でハイブリダイズさせることにより行うことができる。高ストリンジェントな条件は、既に述べたとおりである。ポリヌクレオチド若しくはオリゴヌクレオチドは、好ましくは、５〜５００ｂｐ、より好ましくは、１０〜２００ｂｐ、さらに好ましくは、１０〜１００ｂｐの長さである。ポリヌクレオチド若しくはオリゴヌクレオチドは、各種自動合成装置（例えば、ＡＫＴＡ ｏｌｉｇｏｐｉｌｏｔ ｐｌｕｓ １０／１００（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ））を用いて容易に合成することが可能であり、あるいは、第三者機関（例えば、Ｐｒｏｍｅｇａ社又はＴａｋａｒａ社）等に委託することもできる。
工程（２）において本発明のポリヌクレオチドと相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドをプローブとして用いた場合には、工程（３）は、通常のサザンブロッティング、ノーザンブロッティング（Ｓａｍｂｒｏｏｋ，Ｆｒｉｔｓｃｈ ａｎｄ Ｍａｎｉａｔｉｓ，”Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ”２ｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ（１９８９），Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ）、マイクロアレイ（Ａｆｆｙｍｅｔｒｉｘ社；米国特許第６，０４５，９９６号、同第５，９２５，５２５号、及び同第５，８５８，６５９号参照）、ＴａｑＭａｎ ＰＣＲ（Ｓａｍｂｒｏｏｋ，Ｆｒｉｔｓｃｈ ａｎｄ Ｍａｎｉａｔｉｓ，”Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ”２ｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ（１９８９），Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ）、又はＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｉｎ Ｓｉｔｕ Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ（ＦＩＳＨ）（Ｓｉｅｂｅｎ Ｖ．Ｊ．ｅｔ ａｌ．，（２００７−０６）．ＩＥＴ Ｎａｎｏｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １（３）：２７−３５）等のハイブリダイゼーション検出方法により行うことができる。一方、工程（２）において本発明のポリヌクレオチドと相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドをプライマーとして用いた場合には、工程（３）は、ＰＣＲ増幅反応を行い、得られた増幅産物を電気泳動又はシークエンシング（Ｓａｍｂｒｏｏｋ，Ｆｒｉｔｓｃｈ ａｎｄ Ｍａｎｉａｔｉｓ，”Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ”２ｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ（１９８９），Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ）等によって解析することにより、ハイブリダイゼーションを検出することができる。
ハイブリダイゼーションがより多く検出された植物体は、他の植物体と比べて下記一般式（Ｉ）で示される化合物の１３位のグルコースに糖分子を付加する活性を有するタンパク質をより多く発現しているといえるので、ステビオール配糖体含有量が高いことが予測される。

以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例によって限定されるものではない。
［実施例１］ステビオールビオシド配糖体化酵素の候補遺伝子の単離
本実施例において用いる分子生物学的手法は、他で詳述しない限り、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ（Ｓａｍｂｒｏｏｋら，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｕｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ，２００１）に記載の方法に従った。
ステビア葉で見出された配糖体化酵素遺伝子の配列を基にＰＣＲにより遺伝子探索を行った。先行文献（非特許文献２）ではステビオールモノシドに対する活性が認められなかったと報告されているＵＧＴ９１Ｄ１（ＧＥＮＢＡＮＫ Ａｃｃｅｓｓｉｏｎ Ｎｏ．ＡＹ３４５９８０）と相同性の高い遺伝子を得るために、下記のプライマーセット（配列番号３および４）でステビア葉から調製しｃＤＮＡを鋳型にＰＣＲを行った。
ステビア葉ｃＤＮＡについてはステビア葉からＲＮｅａｓｙ Ｐｌａｎｔ Ｍｉｎｉキット（ＱＩＡＧＥＮ）を用いて総ＲＮＡを抽出し、そのうち０．５μｇをＲａｎｄｏｍ Ｏｌｉｇｏ−ｄＴプライマーで逆転写（ＲＴ）反応することによって得た。
ＰＣＲ反応液（５０μｌ）は、ステビア葉由来ｃＤＮＡ １μｌ、１×ＥｘＴａｑ ｂｕｆｆｅｒ（ＴａＫａＲａＢｉｏ）、０．２ｍＭ ｄＮＴＰｓ、プライマー各０．４ｐｍｏｌ／μｌ、ＥｘＴａｑ ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ ２．５Ｕからなる組成とした。ＰＣＲ反応は、９４℃で３分間反応させた後、９４℃で１分間、５０℃で１分間、７２℃で２分間の反応を計３０サイクルの増幅を行った。ＰＣＲ産物を０．８％アガロースゲルによる電気泳動し、エチジウムブロマイド染色した結果、それぞれの鋳型ＤＮＡから推定された約１．４ｋｂのサイズに増幅バンドが得られた。
このＰＣＲ産物はｐＥＮＴＲ−ＴＯＰＯ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌベクター（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）に製造業者が推奨する方法でサブクローニングした。ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｒ ｍｏｄｅｌ ３１００（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）を用い、合成オリゴヌクレオチドプライマーによるプライマーウォーキング法によって配列を決定した。その結果ＵＧＴ９１Ｄ１と相同性の高い遺伝子が４種類存在することが明らかとなった。これらは既知のＵＧＴ９１Ｄ１とは相同性が高いもものの配列が異なる新規なステビアＵＧＴ遺伝子であった。このうちの一つであるＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３は、ＵＧＴ９１Ｄ１とＤＮＡレベルで９８％（２７塩基異なる）、アミノ酸レベルで９５％（１８残基異なる）の配列同一性を示すステビア新規ＵＧＴ遺伝子であった（ＣＤＳ配列：配列番号１、アミノ酸配列：配列番号２）。
［実施例２］発現ベクターの構築
プライマーに付加したＮｄｅＩおよびＢａｍＨＩの制限酵素部位（配列番号３および４の下線部）を利用して約１．４ｋｂのＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３のＯＲＦ断片を切り出し、大腸菌発現ベクターであるｐＥＴ１５ｂ（Ｎｏｖａｇｅｎ社）のＮｄｅＩおよびＢａｍＨＩサイトへ連結し、本酵素遺伝子の大腸菌発現ベクターを得た。本ベクターＮｄｅＩサイト上流にあるＨｉｓタグとＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３遺伝子のオープンリーディングフレームが合っており、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３とＨｉｓタグの融合したキメラタンパク質が発現するよう設計した。
［実施例３］組み換えタンパク質の発現および精製
本酵素の生化学的な機能を明らかにするために、本酵素を大腸菌において発現させた。上記で得られたＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３大腸菌発現用プラスミドを用い定法に従って大腸菌ＢＬ２１（ＤＥ３）株を形質転換した。得られた形質転換体を、５０μｇ／ｍｌのアンピシリンを含むＬＢ培地（１０ｇ／ｌ ｔｙｐｔｏｎｅ ｐｅｐｔｏｎ，５ｇ／ｌ ｙｅａｓｔ ｅｘｔｒａｃｔ，１ｇ／ｌ ＮａＣｌ）４ｍｌにて、３７℃で一晩振盪培養した。静止期に達した培養液４ｍｌを同組成の培地８０ｍｌに接種し、３７℃で振盪培養した。菌体濁度（ＯＤ６００）がおよそ０．５に達した時点で終濃度０．５ｍＭのＩＰＴＧを添加し、１８℃で２０ｈｒ振盪培養した。
以下のすべての操作は４℃で行った。培養した形質転換体を遠心分離（５，０００×ｇ，１０ｍｉｎ）にて集菌し、Ｂｕｆｆｅｒ Ｓ［２０ｍＭ ＨＥＰＥＳバッファー（ｐＨ７．５），２０ｍＭ ｉｍｉｄａｚｏｌ，１４ｍＭ β−メルカプトエタノール］１ｍｌ／ｇ ｃｅｌｌを添加して、懸濁した。続いて、超音波破砕（１５ｓｅｃ×８回）を行い、遠心分離（１５，０００×ｇ，１５ｍｉｎ）を行った。得られた上清を粗酵素液として回収した。粗酵素液をＢｕｆｆｅｒ Ｓにて平衡化したＨｉｓ ＳｐｉｎＴｒａｐ（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）に負荷し、遠心（７０×ｇ，３０ｓｅｃ）した。Ｂｕｆｆｅｒで洗浄後、１００ｍＭおよび５００ｍＭのイミダゾールを含むＢｕｆｆｅｒ Ｓ各５ｍｌにて、カラムに結合したタンパク質を段階的に溶出した。各溶出画分をＭｉｃｒｏｃｏｎ ＹＭ−３０（Ａｍｉｃｏｎ）を用いて２０ｍＭ ＨＥＰＥＳバッファー（ｐＨ７．５）、１４ｍＭ β−メルカプトエタノールにバッファー置換した（透析倍率１０００倍）。
ＳＤＳ−ＰＡＧＥ分離後のＣＢＢ染色の結果、５００ｍＭイミダゾール溶出画分においてＨｉｓＴａｇ融合ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３キメラタンパク質の推定分子量約５０ｋＤａ付近にタンパク質を確認したので、この画分を酵素解析に用いた（図３）。
［実施例４］ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３の酵素活性測定
標準的な酵素反応条件は以下の通りである。反応液（２ｍＭ ＵＤＰ−グルコース，０．１ｍＭ糖受容体基質，１００ｍＭリン酸カリウムバッファー（ｐＨ７．０），精製ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３酵素溶液２５μｌ）を蒸留水で５０μｌに調製し、３０℃、１時間反応させた。酵素反応液５μｌを下記の条件でＬＣ−ＭＳ分析を行った。
ＬＣ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
カラム：Ｗａｔｅｒｓ Ｓｕｎｆｉｒｅ Ｃ１８ ３．５ｕｍ ２．０ｍｍ Ｉ．Ｄ．×２０ｍｍ
移動相：Ａ：ＭｉｌｌｉＱ Ｗａｔｅｒ（＋０．０５％ｆｏｒｍｉｃ ａｃｉｄ），Ｂ：ＭｅＣＮ
グラジエント：Ｂ濃度１５％から５５％への直線濃度勾配（２０分間）
流速：毎分０．２ｍｌ
カラムオーブン：４０℃
ＭＳ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
ＥＳＩ（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｍｏｄｅ）
Ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ：ｍ／ｚ ３１７，４７９，６４１，６８７，８０３ ａｎｄ ８４９
ＵＧＴ８５Ｃ２とステビオール（ピークＡ）と反応させることでステビオールモノシド（ピークＢ）を調製し、該ステビオールモノシドとＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３とを反応させた結果、新たな生成物（ピークＣ）が認められた（図４：第１パネル）。このピークは保持時間およびマスフラグメントパターンからステビオールビオシドと判明した。さらに市販のルブソシド（ピークＤ）と反応させたところ、新たなピークＥが得られ、その保持時間およびマスフラグメントからステビオシドであることが分かった（図４：第２パネル）。このピークＥは、熱変性（９９℃、３分間）により失活したＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３を用いた場合、生成しないことから本酵素生成物であることが確認された（図４：第３パネル）。またステビオールから酵素反応で調製したステビオールモノシドには少量のステビオール（ピークＡ）が含まれているが（図４：第１パネル）、ステビオール（ピークＡ）とＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３を反応させても生成物がみとめられなかったことから（図４：第４パネル）、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３はステビオールモノシド（ピークＢ）を配糖体化することでステビオールビオシド（ピークＣ）を生成する活性を有することが確認された。またステビオールビオシドを基質にした場合は新たな生成物は認められなかった（図４：第５パネル）。さらにステビアにはステビオールの１３位グルコースの２位にキシロースやラムノースが付加されたステビオール配糖体が知られているが（図１）、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３はＵＤＰ−キシロースを糖供与体としなかった。以上の結果から、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３はステビオールの１３位に付加されたグルコースの２位を特異的に配糖体化する活性を有する新規配糖体化酵素であることが明らかとなった。
［実施例５］ ステビオールからレバウディオシドＡの合成
ステビアから見出されたＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３はステビオールモノシドの１３位のグルコースの２位をグリコシル化（２−Ｏ−グルコシル化）してステビオールビオシドを生成する活性と、ルブソシドの１３位のグルコースの２位をグリコシル化（２−Ｏ−グルコシル化）してステビオシドを生成する活性を有していることが明らかとなった。これによりステビオールから４回のグルコシル化反応を経て天然甘味料のレバウディオシドＡに至る生合成経路における配糖体化酵素が明らかとなった（図２）。
実際にＵＧＴ８５Ｃ２（ＣＤＳ配列：配列番号５、アミノ酸配列：配列番号６）、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３（ＣＤＳ配列：配列番号１、アミノ酸配列：配列番号２）、ＵＧＴ７４Ｇ１（ＣＤＳ配列：配列番号７、アミノ酸配列：配列番号８）、ＵＧＴ７６Ｇ１（ＣＤＳ配列：配列番号９、アミノ酸配列：配列番号１０）の４種の発現がレバウディオシドＡの生合成に必要十分かどうかを検証するために、これら４つの配糖体化酵素（ＵＧＴ）遺伝子を酵母において発現を試みた。
各ＵＧＴ遺伝子は下記のプライマーセットによりステビア葉由来ｃＤＮＡからＰＣＲ増幅した。
ＵＧＴ８５Ｃ２遺伝子増幅用プライマーセット
ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３遺伝子増幅用プライマーセット
ＵＧＴ７４Ｇ１遺伝子増幅用プライマーセット
ＵＧＴ７６Ｇ１遺伝子増幅用プライマーセット
ＰＣＲ反応液（５０μｌ）は、ステビア葉由来ｃＤＮＡ １μｌ、１×ＫＯＤ ｐｌｕｓ ｂｕｆｆｅｒ（ＴＯＹＯＢＯ）、０．２ｍＭ ｄＮＴＰｓ、プライマー各０．４ｐｍｏｌ／μｌ、１ｍＭ ＭｇＳＯ４，１Ｕ耐熱性ＫＯＤ ｐｌｕｓ ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅからなる組成とした。ＰＣＲ反応は、９５℃で５分間反応させた後、９４℃で０．５分間、５０℃で０．５分間、６８℃で２分間の反応を計３０サイクルの増幅を行った。各ＰＣＲ産物を０．８％アガロースゲルによる電気泳動し、エチジウムブロマイド染色した結果、それぞれの鋳型ＤＮＡから推定された約１．４ｋｂのサイズに増幅バンドが得られた。
このＰＣＲ産物はｐＥＮＴＲ−ＴＯＰＯ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌベクター（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）に製造業者が推奨する方法でサブクローニングした。ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｒ ｍｏｄｅｌ ３１００（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）を用い、合成オリゴヌクレオチドプライマーによるプライマーウォーキング法によって配列を決定し、目的のＵＧＴ遺伝子、すなわちＵＧＴ８５Ｃ２、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３、ＵＧＴ７４Ｇ１、ＵＧＴ７６Ｇ１の全てのＵＧＴ遺伝子がクローニングできたことを確認した。
これらの４種のＵＧＴ遺伝子を酵母発現ベクターに組み込むために下記のプライマーセットを設計した。
ＳｒＵＧＴ８５Ｃ２セット
ＳｒＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３セット
ＳｒＵＧＴ７４Ｇ１セット
ＳｒＵＧＴ７６Ｇ１セット
ＵＧＴ８５Ｃ２を鋳型としてＳｒＵＧＴ８５Ｃ２セット、
ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３を鋳型としてＳｒＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３セット、
ＵＧＴ７４Ｇ１を鋳型としてＳｒＵＧＴ７４Ｇ１セット、
ＵＧＴ７６Ｇ１を鋳型としてＳｒＵＧＴ７６Ｇ１セット
のプライマーの組み合わせで、耐熱性ＫＯＤ ＤＮＡポリメラーゼ（東洋紡）を用いて、ＰＣＲにより増幅し、それぞれのＯＲＦの両端に制限酵素サイトを付加した。得られたＤＮＡ断片を、ゼロＢｌｕｎｔ−ＴＯＰＯ ＰＣＲクローニングキット（インビトロジェン）を用いてサブクローニングし、ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｒ ｍｏｄｅｌ ３１００（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）を用い、合成オリゴヌクレオチドプライマーによるプライマーウォーキング法によって配列を決定し、目的のＵＧＴ遺伝子がそれぞれクローン化されていることを確認した。
ｐＥＳＣ酵母発現システム（ストラタジーン）を用いて、上記４つのＵＧＴ遺伝子を同時に酵母で発現させるために、次の発現ベクターを構築した。
（１）プラスミドｐＥＳＣ−ＵＲＡ−ＵＧＴ−１の構築
ＵＧＴ８５Ｃ２を制限酵素ＢｇｌＩＩと制限酵素ＳａｌＩで切り出し、ベクターｐＥＳＣ−ＵＲＡ（ストラタジーン）を制限酵素ＢａｍＨＩと制限酵素ＳａｌＩで切断したものと連結して、プラスミドｐＥＳＣ−ＵＲＡ−ＵＧＴ−１を得た。このプラスミドｐＥＳＣ−ＵＲＡ−ＵＧＴ−１を制限酵素ＮｏｔＩと制限酵素ＰａｃＩで切断したものと、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３を制限酵素ＮｏｔＩと制限酵素ＰａｃＩで切り出したものを連結し、ｐＥＳＣ−ＵＲＡ−ＵＧＴ−１２を得た。
（２）プラスミドｐＥＳＣ−ＨＩＳ−ＵＧＴ−３４の構築
ＵＧＴ７６Ｇ１を制限酵素ＢａｍＨＩと制限酵素ＳａｌＩで切り出し、ベクターｐＥＳＣ−ＨＩＳ（ストラタジーン）を同じ制限酵素で切断したものを連結し、プラスミドｐＥＳＣ−ＨＩＳ−ＵＧＴ−４を得た。このプラスミドｐＥＳＣ−ＨＩＳ−ＵＧＴ−４を制限酵素ＮｏｔＩと制限酵素ＰａｃＩで切断したものと、ＵＧＴ７４Ｇ１をＮｏｔＩとＰａｃＩで切り出したものを連結し、ｐＥＳＣ−ＨＩＳ−ＵＧＴ３４を得た。
酵母の形質転換
Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ ＹＰＨ５００株（ｕｒａ３−５２ ｌｙｓ２−８０１^{ａｍｂｅｒ} ａｄｅ２−１０１^{ｏｃｈｒｅ} ｔｒｐ１−Δ６３ ｈｉｓ３−Δ２００ ｌｅｕ２−Δ１ α）を宿主として、酢酸リチウム法で、プラスミドｐＥＳＣ−ＵＲＡ−ＵＧＴ−１２とｐＥＳＣ−ＨＩＳ−ＵＧＴ−３４により形質転換した。形質転換株として、ＳＣ−Ｕｒａ＆Ｈｉｓ寒天培地（１Ｌあたり、Ｙｅａｓｔ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｂａａｓｅ ｗｉｔｈｏｕｔ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ６．７ｇ、グルコース ２０ｇ、アミノ酸ミックスパウダー−Ｕｒａ＆Ｈｉｓ １．３ｇ、Ｂａｃｔｏ ａｇａｒ ２０ｇ）で生育するものを選抜し、ＵＧＴ−１２３４株＃１、ＵＧＴ−１２３４＃２株とした。なお、アミノ酸ミックスパウダー−Ｕｒａ＆Ｈｉｓは、アデニン硫酸塩 ２．５ｇ、Ｌ−アルギニン塩酸塩 １．２ｇ、Ｌ−アスパラギン酸 ６．０ｇ、Ｌ−グルタミン酸 ６．０ｇ、Ｌ−ロイシン３．６ｇ、Ｌ−リジン １．８ｇ、Ｌ−メチオニン １．２ｇ、Ｌ−フェニルアラニン ３．０ｇ、Ｌ−セリン ２２．５ｇ、Ｌ−スレオニン １２ｇ、Ｌ−トリプトファン ２．４ｇ、Ｌ−チロシン １．８ｇ、Ｌ−バリン ９．０ｇを混ぜて調製した。一方、ベクターｐＥＳＣ−ＵＲＡとベクターｐＥＳＣ−ＨＩＳにより、上記と同様の方法で形質転換した株をコントロール株とした。
配糖体化酵素遺伝子の発現誘導と発現解析
得られた形質転換株ＵＧＴ−１２３４株＃１、ＵＧＴ−１２３４＃２株、コントロール株を以下の通り培養した。まず、前培養としてＳＣ−Ｕｒａ＆Ｈｉｓ液体培地（ＳＣ−Ｕｒａ＆Ｈｉｓ寒天培地のＢａｃｔｏ ａｇａｒを除く）１０ｍｌに、それぞれの形質転換株を植菌し、３０℃で１日間振とう培養した。次に、本培養として前培養液のうち、１ｍｌを１０ｍｌのＳＧ−Ｕｒａ＆Ｈｉｓ液体培地（１Ｌあたり、Ｙｅａｓｔ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｂａａｓｅ ｗｉｔｈｏｕｔ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ６．７ｇ、ガラクトース ２０ｇ、アミノ酸ミックスパウダー−Ｕｒａ＆Ｈｉｓ １．３ｇ）に植菌し、３０℃で１日間振とう培養した。
４つのＵＧＴ遺伝子の発現が誘導されたかどうかを確認するため、培養液から菌体を集め、ＲＮｅａｓｙ Ｍｉｎｉ Ｋｉｔを用いて、トータルＲＮＡを精製した。
トータルＲＮＡ１μｇをとり、スーパースクリプトＩＩ逆転写酵素（インビトロジェン）、ランダムヘキサマーをプライマーとして、ｃＤＮＡを合成した。
４つのＵＧＴ遺伝子の発現を確認するために、以下のプライマーを作製した。
ＵＧＴ８５Ｃ２発現確認用
ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３発現確認用
ＵＧＴ７４Ｇ１発現確認用
ＵＧＴ７６Ｇ１発現確認用
ＧＡＬ１０ｐ領域（プロモーター領域）
ＧＡＬ１ｐ領域（プロモーター領域）
各ＵＧＴ遺伝子が発現していることは、以下の配列番号のプライマーの組み合わせで、先に合成したｃＤＮＡを鋳型として、ＥｘＴａｑ（タカラバイオ）を用いてＰＣＲを行うことにより確認した。
ＵＧＴ−１２３４株＃１、ＵＧＴ−１２３４＃２株ではそれぞれ目的の大きさのＰＣＲ産物が得られたのに対し、コントロール株ではＰＣＲ産物が得られなかった。このことから、ＵＧＴ−１２３４株＃１、ＵＧＴ−１２３４＃２株では、導入した４つのＵＧＴ遺伝子がすべて発現していることが確認できた。
ステビオール配糖体の生産
培養は、本培養用の液体培地に培地１ｍｌあたり０．５μｇのステビオール（ＣｈｒｏｍａＤｅｘＩｎｃ．）を添加した以外は、上記の「配糖体化酵素遺伝子の発現誘導と発現解析」と同様の条件で行った。培養終了後、培養液を遠心分離により、上清と菌体に分離した。菌体は、水で懸濁してガラスビーズで破砕後遠心分離し、上清を回収した。得られた菌体破砕上清と培養上清をそれぞれアセトニトリルで洗浄後、水で平衡化したＳｅｐ−Ｐａｋ Ｃ１８カラムに供し、２０％アセトニトリルで洗浄後、５０％アセトニトリルで溶出し、乾固後、少量のアセトニトリルに溶解して配糖体サンプルを調製した。この配糖体サンプルを以下の分析に供した。
薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）による生成物の確認
ＴＬＣ用シリカゲルプレート（メルク）に前記配糖体サンプルを供し、クロロホルム：メタノール：水＝６５：３５：１０（下層）を展開溶媒として、展開した。展開後、５％硫酸を噴霧し、１２０℃のプレートで５−１０分間加熱した。その結果、ＵＧＴ−１２３４株＃１、ＵＧＴ−１２３４＃２株の培養上清のサンプルでは、ステビオールモノシド、ステビオールビオシド、ルブソシド、ステビオシド、レバウディオシドＡと考えられるスポットを確認することができた。一方、ＵＧＴ−１２３４株＃１、ＵＧＴ−１２３４＃２株の菌体破砕上清サンプルと、コントロール株の菌体破砕上清サンプル及び培養上清サンプルでは、いずれのステビオールの配糖体と考えられるスポットは確認できなかった。
ＬＣ−ＭＳによる生成物の確認
次に、下記の分析条件にて前記配糖体サンプルのＬＣ−ＭＳ分析を行った。
ＬＣ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
カラム：ＣＡＰＣＥＬＬ ＰＡＫ Ｃ１８（５μｍ ２．０ｍｍ Ｉ．Ｄ．×１５０ｍｍ）
移動相：Ａ：ＭｉｌｌｉＱ Ｗａｔｅｒ（＋０．０５％ ギ酸），Ｂ：アセトニトリル
１５％〜６７％Ｂ／（Ａ＋Ｂ）ｆｏｒ ２６ｍｉｎ
流速：０．２ｍｌ／ｍｉｎ
カラム温度：４０℃
インジェクト量：５μｌ
ＭＳ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
分析モード：Ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ（ｎｅｇａｔｉｖｅ）
Ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ：ｍ／ｚ ８４９，８０３，６８７，６４１，４７９，３１７，９６５
分析の結果、独立した形質転換酵母２系統に特異的にステビオール配糖体が検出された（図５ＩＩ：ＵＧＴ−１２３４株＃１：ピークＡは基質として添加したステビオールを示す）。これらの配糖体は保持時間とＭＳ値から、ステビオールモノシド（図５ＩＩ：ピークＢ）、ステビオールビオシド（図５ＩＩ：ピークＣ）、ルブソシド（図５：ピークＤ）、レバウディオシドＢ（図５ＩＩ：ピークＥ）、ステビオシド（図５ＩＩ：ピークＦ）、レバウディオシドＡ（図５ＩＩ：ピークＧ）であることが明らかとなった。なお、ベクターのみを導入した株（ネガティブコントロール）を同分析に供したがこれらの配糖体はほとんど認められなかった（図５Ｉ）。
このため、配糖体は菌体内で合成された後に培地中へ排出されていると考えられる。
以上の結果から、この４種のＵＧＴ酵素により酵母でステビオールからレバウディオシドＡを生産できることが示された。
［実施例６］ 組換えタンパク質の活性比較
ＵＧＴ９１Ｄ２ｅタンパク質の発現
本発明のＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３と先行技術文献（特許文献３）に記載のＵＧＴ９１Ｄ２ｅ（ＣＤＳ配列：配列番号３１、アミノ酸配列：配列番号３２）とで酵素活性の比較評価を行った。
以下に示すようにＵＧＴ９１Ｄ２ｅの大腸菌発現コンストラクトを作製し、実施例３および４と同様の方法でＵＧＴ９１Ｄ２ｅとＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３の酵素活性評価を行った。
ＵＧＴ９１Ｄ２ｅのクローン化に際しては、前述のＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３を鋳型とし、配列番号３３および配列番号３４の特異的なプライマーを用いたＰＣＲにより増幅し、増幅されたＵＧＴ９１Ｄ２ｅ断片をＧｅｎｅＡｒｔシームレスシステム（Ｌｉｆｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社）を用いて製造業者が推奨する方法でｐＥＴ１５ｂ発現ベクターに組み込みこんだ。組み込まれた断片の塩基配列が正しいことをシークエンスにより確認した後に、この発現用プラスミドで大腸菌ＢＬ２１（ＤＥ３）株（Ｌｉｆｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社）を形質転換し、ＵＧＴ９１Ｄ２ｅをＨｉｓＴａｇ融合タンパク質として発現させた。
ウエスタンブロッティングによる発現タンパク質の検出
ＨｉｓＴａｇ融合ＵＧＴ９１Ｄ２ｅタンパク質および前述のＨｉｓＴａｇ融合ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３タンパク質は実施例３と同様の方法で大腸菌破砕液の上清画分をＨｉｓＳｐｉｎＴｒａｐカラムで精製した。５００ｍＭイミダゾールで溶出した精製タンパク質画分をアクリルアミドゲルＭｕｌｔｉ−ＭｉｎｉＧｅｌ ＩＩ（１０／２０）（コスモバイオ社）で電気泳動を行った（３０Ｖ、６０分間）を行った。泳動ゲルはタンパク質をＩｍｍｏｂｉｌｏｎ−Ｐメンブレン（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ社）に下記の手順でブロッティングした。
泳動ゲルをブロッティングバッファー（Ｔｒｉｓ ５．８２ｇ，Ｇｌｙｃｉｎｅ ２．９３ｇ，ｍｅｔｈａｎｏｌ ２００ｍｌ、１０％（ｖ／ｖ）ＳＤＳ １ｍｌを水で１Ｌにメスアップ）で２０分間平衡化し、ブロッティング機Ｔｒａｎｓ−ｂｌｏｔ ＳＤ ｓｅｍｉ−ｄｒｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｅｌｌ（ＢｉｏＲａｄ社）を用いて予めブロッティングバッファーに浸したメンブレンに１５Ｖで３０分間かけてブロッティングした。
ブロット後、ＴＢＳ−Ｔバッファー（ＴＢＳバッファー：１Ｍ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ ５００ｍｌにＮａＣｌ ８７．５ｇを加え、水で１Ｌにメスアップし溶解させる。そこに０．１％（ｖ／ｖ）Ｔｗｅｅｎ２０を加えたもの）でメンブレンを軽く洗浄し、１％（ｗ／ｖ）スキムミルクを含むＴＢＳ−Ｔバッファーで１時間ブロッキングを行い、その後、メンブレンをＴＢＳ−Ｔバッファーで軽く洗浄した。
Ａｎｔｉ−Ｈｉｓモノクローナル抗体／ｍｏｕｓｅ（Ｎｏｖａｇｅｎ社）をＴＢＳ−Ｔバッファーで１０００倍希釈した液をタンパク質がブロットされた面にメンブレン全体に液が行き渡るように広げ、一時間室温でインキュベーションした（一次抗体処理）。その後、メンブレンを軽くＴＢＳ−Ｔバッファーで濯いだ後、ＴＢＳ−Ｔバッファーで５分洗浄を３回繰り返した。
次にＡｎｔｉ−Ｍｏｕｓｅ ＩｇＧ抗体（Ｈｏｒｓｅ Ｒａｄｉｓｈ Ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ−ｌｉｎｋｅｄ）（ＧＥ ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社）をＴＢＳ−Ｔバッファーで５００００倍希釈した液を調整し、その中に一抗体処理したメンブレンを入れて一時間ゆるやかに室温で振とうした（二次抗体処理）。の後、メンブレンを軽くＴＢＳ−Ｔバッファーで濯いだ後、ＴＢＳ−Ｔバッファーで５分洗浄を３回繰り返した。
検出はＡｍｅｒｓｈａｍ ＥＣＬ−Ｐｒｉｍｅ Ｗｅｓｔｅｒｎ Ｂｌｏｔｔｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｒｅａｇｅｎｔｓキット（ＧＥ ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社）を用い、メーカーの推奨する手順に沿って実施した。発色液をブロッティング面に処理し、室温で５分間インキュベーションし、ＣｈｅｍｉＤｏｃ ＸＲＳ＋システム（ＢｉｏＲａｄ社）を用いて発現タンパク質を検出した（図６）。ｐＥＴ１５のベクターコントロールにはバンドが見られないが、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３では、そのアミノ酸配列から予測されるとおり、５０ｋＤａより少し大きいサイズにバンドが検出された。同様にＵＧＴ９１Ｄ２ｅについてはＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３より僅かに小さなサイズにバンドが検出され、１２アミノ酸短いタンパク質として発現していることが確認された。ＵＧＴ９１Ｄ１、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３及びＵＧＴ９１Ｄ２ｅのＮ末端部位の部分配列を図７に示す。
相対酵素活性の比較
大腸菌で発現させたＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３とＵＧＴ９１Ｄ２ｅの精製タンパク質を用いて酵素活性を比較した。基質はルブソシドを用い、実施例４と同様の酵素反応条件と分析条件で行った。生成物量のステビオシドを反応に供したタンパク質量で割った相対酵素活性を算出した結果、ＵＧＴ９１Ｄ２ｅのグルコシル化活性を１００％とすると、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３は１６７％であり、タンパク質量あたりの相対酵素活性はＵＧＴ９１Ｄ２ｅよりもＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３の方が６７％高いことが示された。
ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３タンパク質の全長が４８５アミノ酸残基であることを考慮すると、わずか１２残基（全体に占める割合：（１２／４８５）ｘ１００＝３．０９％）の存在によって、活性が６７％も上昇することは非常に顕著な効果である。
結果
ＵＧＴ９１Ｄ１を含む他の糖転移酵素との配列比較から明らかなように、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３は完全長のステビオール配糖体の配糖体化酵素と考えられる。加えて、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３はＮ末端の１２アミノ酸が存在することによりＵＧＴ９１Ｄ２ｅより６７％も高い相対酵素活性を有していることが実験的に証明された。

本発明によれば、ＵＧＴ９１Ｄ−ｌｉｋｅ３遺伝子を利用してステビオールモノシド、およびルブソシドの１３位のグルコースの２位を配糖体化することができ、ステビオール配糖体の甘味度および味質を向上させることができる。本発明により、レバウディオシドＡまでの生合成経路の全容が明らかになり、植物のみならず微生物においてカロリーレスの天然甘味料であるレバイディオシドＡやステビオシド、その他類縁化合物を生産させるための分子ツールを与える。

配列番号３：合成ＤＮＡ
配列番号４：合成ＤＮＡ
配列番号１１：合成ＤＮＡ
配列番号１２：合成ＤＮＡ
配列番号１３：合成ＤＮＡ
配列番号１４：合成ＤＮＡ
配列番号１５：合成ＤＮＡ
配列番号１６：合成ＤＮＡ
配列番号１７：合成ＤＮＡ
配列番号１８：合成ＤＮＡ
配列番号１９：合成ＤＮＡ
配列番号２０：合成ＤＮＡ
配列番号２１：合成ＤＮＡ
配列番号２２：合成ＤＮＡ
配列番号２３：合成ＤＮＡ
配列番号２４：合成ＤＮＡ
配列番号２５：合成ＤＮＡ
配列番号２６：合成ＤＮＡ
配列番号２７：合成ＤＮＡ
配列番号２８：合成ＤＮＡ
配列番号２９：合成ＤＮＡ
配列番号３０：合成ＤＮＡ
配列番号３３：合成ＤＮＡ
配列番号３４：合成ＤＮＡ
［配列表］

Claims (15)

1. 以下の（a）〜（c）よりなる群より選ばれるいずれかに記載のタンパク質。
   （a）配列番号2のアミノ酸配列からなるタンパク質；
   （b）配列番号2のアミノ酸配列において、1〜5個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、及び／又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ下記一般式（I）で示される化合物の13位のグルコースにグルコースを付加する活性を有するタンパク質；
   （c）配列番号2のアミノ酸配列に対して、99%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ下記一般式（I）で示される化合物の13位のグルコースにグルコースを付加する活性を有するタンパク質
   （式中、R₁はH又は糖残基を表す。）
2. 前記R₁が、H又はグルコース単量体若しくはグルコース2量体の糖残基である、請求項1に記載のタンパク質。
3. 前記化合物が、ステビオールモノシド又はルブソシドである、請求項1に記載のタンパク質。
4. 以下の（a）〜（d）よりなる群より選ばれるポリヌクレオチド。
   （a）配列番号1の塩基配列を含有するポリヌクレオチド；
   （b）配列番号2のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチド；
   （c）配列番号2のアミノ酸配列において、1〜5個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、及び／又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ下記一般式（I）で示される化合物の13位のグルコースにグルコースを付加する活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド；
   （d）配列番号2のアミノ酸配列に対して、99%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ下記一般式（I）で示される化合物の13位のグルコースにグルコースを付加する活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド；
   （式中、R₁はH又は糖残基を表す。）
5. 前記R₁が、H又はグルコース単量体若しくはグルコース2量体の糖残基である、請求項4に記載のポリヌクレオチド。
6. 前記化合物が、ステビオールモノシド又はルブソシドである、請求項4に記載のポリヌクレオチド。
7. 請求項4に記載のポリヌクレオチドが導入された非ヒト形質転換体。
8. 前記ポリヌクレオチドが、発現ベクターに挿入されたものである、請求項7に記載の形質転換体。
9. 植物体である、請求項7に記載の形質転換体。
10. 請求項7に記載の非ヒト形質転換体を培養することを特徴とするタンパク質の製造方法であって、前記タンパク質が下記一般式（I）で示される化合物の13位のグルコースにグルコースを付加する活性を有する、方法。
    （式中、R₁はH又は糖残基を表す。）
11. 請求項7に記載の非ヒト形質転換体を用いることを特徴とするステビオール配糖体の製造方法。
12. 前記ステビオール配糖体が、ステビオールビオシド、ステビオシド、レバウディオシドA、レバウディオシドB、レバウディオシドD、レバウディオシドE又はこれらの組み合わせである、請求項11に記載の方法。
13. 前記非ヒト形質転換体は、UGT85C2遺伝子、UGT74G1遺伝子、UGT76G1遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子を発現するものであり、製造されるステビオール配糖体がステビオールビオシド、レバウディオシドA、ステビオシド及びレバウディオシドBである、請求項11に記載の方法。
14. 請求項1に記載のタンパク質と、UDP-グルコースと、下記一般式（I）で示される化合物とを反応させる工程を含む、ステビオール配糖体の製造方法。
    （式中、R₁はH又は糖残基を表す。）
15. 前記ステビオール配糖体が、ステビオールビオシド、ステビオシド、レバウディオシドA、レバウディオシドB、レバウディオシドD、レバウディオシドE、又はこれらの組み合わせである、請求項14に記載の方法。