JP2000253888A - ペクチン酸リアーゼ遺伝子 - Google Patents
ペクチン酸リアーゼ遺伝子Info
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Abstract
を高純度でかつ大量に生産できる遺伝子、組換えベクタ
ー、形質転換体及びポリペプチドを提供すること。 【解決手段】配列番号:1の配列からなるポリペプチド
をコードする塩基配列、配列番号:1の配列中の1個以
上のアミノ酸の欠失、置換、挿入又は付加を有する配列
からなるポリペプチドをコードする塩基配列、配列番
号:2に示す塩基配列、配列番号:2に示す配列中の1
個以上の塩基の欠失、置換、挿入又は付加を有する塩基
配列及び前記いずれかの塩基配列を有するDNAにスト
リンジェントな条件下でハイブリダイズする核酸の塩基
配列からなる群より選ばれた塩基配列を含有し、かつペ
クチン酸リアーゼ活性を有するポリペプチドをコードす
る遺伝子;組換えベクター;形質転換体;該遺伝子を発
現させて得られるポリペプチド。
Description
剤、繊維処理剤等に有用なペクチン酸リアーゼをコード
する遺伝子等に関する。
る特性をもち、もろさやゼラチンのような臭味がないこ
とから食品、医薬品、化粧品の原料として広く利用され
ている。一方、原綿の精練や製紙において、繊維に含ま
れるペクチンは天然不純物として除去されている。
性〜酸性域においては、ペクチナーゼ(ペクチン分解酵
素)が利用されており、アルカリ性域では、加熱により
行なわれている。
素のうち、ペクチン酸リアーゼ(EC 4.2.2.
2)は、ペクチン質中のガラクチュロナン (ペクチン
酸) をβ脱離反応により分解する酵素である。前記ペク
チン酸リアーゼは、バチルス・ポリミキサ(Bacil
lus polymyxa)とエルビニア・カルトボー
ラ(Erwinia carotovora)の培養液
に初めて見い出された酵素で、反応にカルシウムイオン
を必要とする(Starr & Moran, Science, 135, 920-921,
1962)。現在、数多くの細菌、真菌類がペクチン酸リア
ーゼを生産することが知られている(Sakai, et al., Ad
v. Appl. Microbiol. 39, 213-294, 1993)。
は、製品として入手可能であるが、高価、不十分な比活
性、種々の糖質分解酵素の混在等の問題がある。また、
木綿繊維の精練は、より高い精練効果を得る観点から、
高アルカリ性条件下に行うことが望まれている。従っ
て、高アルカリ性条件下において良好に作用しうる高純
度のペクチン酸リアーゼを廉価にかつ大量に生産するこ
とが望まれている。
において有用なペクチン酸リアーゼを高純度でかつ大量
に生産することを可能にする該ペクチン酸リアーゼをコ
ードする遺伝子、組換えベクター、形質転換体及び該遺
伝子を発現させて得られるポリペプチドを提供すること
を目的とする。
(A)配列番号:1に示すアミノ酸配列からなるポリペ
プチドをコードする塩基配列、(B)配列番号:1に示
すアミノ酸配列中の1個以上のアミノ酸の欠失、置換、
挿入又は付加を有するアミノ酸配列からなるポリペプチ
ドをコードする塩基配列、(C)配列番号:2に示す塩
基配列、(D)配列番号:2に示す塩基配列中の1個以
上の塩基の欠失、置換、挿入又は付加を有する塩基配
列、及び(E)前記(A)〜(D)のいずれかの塩基配
列を有するDNAにストリンジェントな条件下でハイブ
リダイズする核酸の塩基配列、からなる群より選ばれた
塩基配列を含有し、かつペクチン酸リアーゼ活性を有す
るポリペプチドをコードする遺伝子、〔2〕 前記
〔1〕記載の遺伝子を含有してなる組換えベクター、
〔3〕 前記〔2〕記載の組換えベクターを含む形質転
換体、並びに〔4〕 前記〔1〕記載の遺伝子を発現さ
せて得られるポリペプチド、に関する。
子は、土壌から分離したバチルス属等の細菌由来の新規
なペクチン酸リアーゼ遺伝子であり、さらに、以下に述
べるような変異を有する遺伝子をも包含する。
ば、バチルス属細菌が産生する、(A)配列番号:1に
示すアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードする遺
伝子が挙げられる。前記配列番号:1に示すアミノ酸配
列を有するポリペプチドは、649アミノ酸からなる約
69,550Daの分子量を有する。
ペプチドをコードする遺伝子であれば、(B)配列番
号:1に示すアミノ酸配列中の1個以上のアミノ酸の欠
失、置換、挿入又は付加を有するアミノ酸配列からなる
ポリペプチドをコードする遺伝子をも包含する。さら
に、本発明においては、配列番号:1のアミノ酸配列に
おけるN末端に、1個以上のアミノ酸の付加を有するポ
リペプチドをコードする遺伝子であってもよい。前記
「1個以上のアミノ酸の付加を有するポリペプチド」
は、例えば、シグナルペプチドを有するポリペプチドを
含む。
1個若しくは複数個、又はそれ以上を意味する。また、
本明細書において、「欠失、置換、挿入又は付加」の語
を、「変異」という場合がある。前記「変異」の語は、
天然に生じた変異であってもよく、公知の手法、例え
ば、モレキュラークローニング・ア・ラボラトリーマニ
ュアル第2版(Sambrook et al., 1989)などに記載の部
位特異的変異導入方法等により導入された変異であって
もよい。本明細書において、「ペクチン酸リアーゼ」
は、広義には、配列番号:1に示すアミノ酸配列を有す
るペクチン酸リアーゼのみならず、同様の活性を有する
ペクチン酸リアーゼ変異体を含む。
の酵素のアミノ酸配列との相同性は、アミノ酸番号26
1〜637においてエルビニア・クリサンセミ(Erw
inia chrysanthemi)由来のペクチン
酸リアーゼPelL (Alfanoet al., J. Bacteriol., 1
77, 4553-4556, 1996) のアミノ酸番号44〜405の
間で最も相同性が高いが、35.2%の相同性があるに
すぎない〔GENETYX-MAC Ver.9.0 (ソフトウェア開発株
式会社製)を用いて解析〕。また、その他の酵素との相
同性は、配列番号:1中のアミノ酸番号258〜574
において、エルビニア・クリサンセミに由来するエキソ
型のペクチン酸リアーゼ(Brooks et al., J. Bacterio
l., 172, 6950-6958, 1990)のアミノ酸番号309〜6
76の間で最も相同性が高いが、35.1%の相同性が
あるにすぎない。また、その他の公知のペクチン酸リア
ーゼと配列番号:1に示す酵素との相同性は非常に低
い。従って、配列番号:1のアミノ酸配列からなるペク
チン酸リアーゼは新規な酵素であると解釈される。
酸配列中、アミノ酸番号258〜637について、相当
する配列を適切にアライメントした時、36%以上の相
同性があるポリペプチドであって、ペクチン酸リアーゼ
活性を有するポリペプチドをも包含される。本発明のペ
クチン酸リアーゼは、配列番号:1におけるアミノ酸番
号258〜637に対するアミノ酸配列の相同性は、3
6%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、80
%以上が特に好ましい。
するポリペプチドをコードする遺伝子としては、(C)
配列番号:2に示す塩基配列を含有する遺伝子が挙げら
れる。
示す塩基配列中の1個以上の塩基の欠失、置換、挿入又
は付加を有する塩基配列、又は(E)前記(A)〜
(D)のいずれかの塩基配列を有するDNAにストリン
ジェントな条件下でハイブリダイズする核酸の塩基配列
を含有し、かつペクチン酸リアーゼ活性を有するポリペ
プチドをコードする遺伝子であってもよい。
同様の意味を示す。
は、例えば、モレキュラークローニング・ア・ラボラト
リーマニュアル第2版(Sambrook et al., 1989)に記載
の条件等が挙げられる。具体的には、例えば、6×SS
C(1×SSCの組成:0.15M NaCl、0.0
15Mクエン酸ナトリウム、pH7.0)、0.5%S
DS、5×デンハート及び100mg/mlニシン精子
DNAを含む溶液中プローブとともに65℃で一晩保温
するという条件等が挙げられる。
えば、バチルス・スピーシーズ・KSM−P15株から
クローニングすることができる。前記バチルス・スピー
シーズ・KSM−P15株は、Bacillus s
p.KSM−P15と表示され、ブダペスト条約のも
と、平成8年12月6日(原寄託日)より通商産業省工
業技術院生命工学工業技術研究所(あて名:日本国茨城
県つくば市東1丁目1番3号(郵便番号:305−85
66))に受託番号:FERM BP−6241として
寄託されている。クローニング手段としては、前記モレ
キュラークローニング・ア・ラボラトリーマニュアル第
2版に記載の方法等が挙げられ、例えばショットガン
法、PCR法で目的とする遺伝子をクローニングする手
法等が挙げられる。目的遺伝子は、例えば、実施例に記
載の方法等により、確認することができる。
プローブとして用いて、種々の生物から、配列番号:1
におけるアミノ酸番号258〜637に対する領域が、
36%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは8
0%以上の相同性を有するポリペプチドをコードする遺
伝子を得ることができる。前記のようにして得られた遺
伝子も本発明に含まれる。
ン酸リアーゼは、至適pHが10.5〜12.0であ
り、なかでもpH11.5付近で最も高いペクチン酸リ
アーゼ活性を示すことを1つの大きな特徴とする。前記
ペクチン酸リアーゼは、公知のペクチン酸リアーゼと比
較して、至適pHが高いため、食品、医薬品、化粧品、
洗浄剤、繊維処理等の幅広い分野での使用が期待され
る。また、本発明の遺伝子によりコードされるペクチン
酸リアーゼは、プロトペクチンを分解することができる
ため、木綿(植物)繊維の精練への利用が期待される。
また、本発明の遺伝子を用いることにより、前記ペクチ
ン酸リアーゼを高純度かつ大量に生成することができ
る。
ン酸リアーゼは、ペクチン質中のガラクツロナン (ペク
チン酸) をβ脱離反応により分解する活性を有し、該活
性は、オリゴガラクツロン酸にペクチン酸リアーゼを反
応させて生成した不飽和オリゴガラクツロニド量を定量
することにより求めることができる。下記参考例1に活
性測定法を示す。
酸リアーゼ遺伝子を含有することを1つの特徴とする。
前記組換えベクターは、目的とする宿主内で遺伝子を発
現するのに適した任意のベクターにペクチン酸リアーゼ
遺伝子を組み込み作成することができる。かかるベクタ
ーとしては、大腸菌を宿主とする場合、pUC18、p
BR322、pUC19、pHSG398等が挙げら
れ、枯草菌を宿主とする場合、pUB110等が挙げら
れる。
ベクター由来のプロモーターを、使用する宿主、発現の
様式等に応じて、他のプロモーターに置き換えることが
できる。また、ペクチン酸リアーゼを大量に発現させた
場合にも宿主内で組換えベクターを安定化させるため
に、公知のターミネーターを組み込んでもよい。
ーを含むことを1つの特徴とする。本発明の形質転換体
は、前記組換えベクターを用いて宿主を形質転換するこ
とにより得ることができる。
法、塩化ルビジウム法、塩化カルシウム法、エレクトロ
ポレーション法、コンピテントセル法等の常法により行
われる。宿主としては、ペクチン酸リアーゼの発現に適
する宿主であればよく、微生物が好ましく、バチルス
属、ストレプトマイセス属等のグラム陽性菌;大腸菌等
のグラム陰性菌;サッカロマイセス属、アスペルギルス
属等の真菌等が挙げられる。
素源その他の必須栄養素を含む培地に接種し、常法に従
い培養し、得られた培養液中から一般の酵素の採取及び
精製方法により、本発明の遺伝子にコードされるポリペ
プチド(ペクチン酸リアーゼ)を得ることができる。
リアーゼは、土壌から分離したバチルス属細菌(例えば
Bacillus sp.KSM−P15株(FERM
P−15987)やこの変異株を培養し、得られた培
養物から採取することによっても製造できる。
より、必要に応じて、遺伝子の取得等に使用可能なプロ
ーブ、プライマー、抗体等を得ることができる。
ーニング (1)Bacillus sp.KSM−P15株の染
色体DNAの調製Bacillus sp.KSM−P15株を液体培地
〔組成:3.0% ポリペプトンS(日本製薬)、0.
5% 酵母エキス(ディフコ)、1%魚肉エキス(和光
純薬)、0.15% KH2 PO4 、0.001% C
aCl2 、0.5%ペクタン(シグマ)、0.5% N
a2 CO3 (別に滅菌したものを添加)pH9.5〕で
振盪培養した培養液を遠心し、菌体を回収した。得られ
た菌体からSaito とMiura の方法(Biochim. Biophys. A
cta, 72, 619-629, 1963) で染色体DNAを調製した。
DNA約1μgを制限酵素HindIII で切断し、エタ
ノール沈澱にて回収した。回収された切断片と予め同じ
制限酵素で処理し脱リン酸化したプラスミドpHSG3
98(タカラ社製)とを混合し、T4 DNAリガーゼ
を用いて16℃で一晩反応し、連結させた。得られた組
換えプラスミドを用いて、大腸菌HB101コンピテン
トセル(タカラ社製)を形質転換した。
含むLB寒天培地に形質転換体を塗抹し、目的のペクチ
ン酸リアーゼを生産するコロニーを、Mcvay らの方法
(J. Bacteriol., 72, 284-3239, 1990) に準じて検出し
た。目的遺伝子を含む組換えプラスミドの調製は、10
μg/mlのクロラムフェニコールを含むLB培地で振
盪培養後、プラスミド調製キット(ベーリンガーマンハ
イム社製)を用いて行った。
酸リアーゼ遺伝子の塩基配列の決定 実施例1−(2)で調製したKSM−P15株由来ペク
チン酸リアーゼ遺伝子を含むプラスミド約1μgを鋳型
として、Smith らの方法により〔Nature,321, 674-679
(1986)〕により、塩基配列に適するプライマー並びにD
ye TerminaterCycle Sequencing Kit (アプライド バ
イオシステム社製)とDNAシークエンサー377型
(アプライド バイオシステム社製)を用いてKSM−
P15株由来ペクチン酸リアーゼ遺伝子の塩基配列の決
定を行った。
酸リアーゼ遺伝子の塩基配列は、配列番号:2に示すよ
うに2031残基の塩基配列によりコードされ、677
アミノ酸残基により構成される酵素であることが判明し
た。更に、この配列中には28個のアミノ酸からなるシ
グナルペプチドを含み、成熟酵素は649アミノ酸から
なり、分子量は69,550Daと推定された。
菌によるペクチン酸リアーゼの生産 まず、実施例1で調製した染色体DNAを鋳型にし、上
流側プライマー(プライマー1、図1参照)としては、
記載した配列番号:2のアミノ酸番号1よりも約150
bp上流に位置する38bpの配列を有するプライマー
を、下流側プライマー(プライマー2、図1参照)とし
て、終始コドン(TAG)よりも約190bp下流に位
置する38bpの配列を有するプライマーを用いてKS
M−P15株のペクチン酸リアーゼ遺伝子の増幅を行っ
た。この際、増幅させた遺伝子が、用いたプラスミドp
HSP64(Sumitomo, et al., Biosci. Biotech. Bioc
hem., 56, 872-877, 1992)の高発現誘導領域の下流に正
方向に連結するように、作成したプライマー1にはマル
チクローニングサイトのSalI、プライマー2にはX
baI認識配列を付加させた。増幅したペクチン酸リア
ーゼ遺伝子及びプラスミドpHSP64をそれぞれ制限
酵素SalI及びXbaIで処理した後、混合し、T4
DNAリガーゼを用いて16℃で一晩反応させた(図
2)。得られた組換えプラスミドをpHSP−15Hと
命名した。
14を形質転換し、ポリペプトンS、マルトースを主成
分とする液体培地中で30℃、3日間振盪培養したとこ
ろ菌体外に著量のペクチン酸リアーゼを生産した。その
生産量は、8.4U/mlであった。
法 試験管に0.2mlの0.5Mグリシン−水酸化ナトリ
ウム緩衝液(pH10.5)、0.1mlの4mM塩化
カルシウム溶液、0.2mlの1%(w/v)オリゴガ
ラクツロン酸水溶液(ICN社製:Lot.1448
2、水酸化ナトリウム溶液にてpH6.8に調整した溶
液)及び1.4mlの脱イオン水を加え、30℃で5分
間恒温した後、0.1mlの適当に希釈した酵素液(希
釈は1mM塩化カルシウムを含む50mMトリス−塩酸
緩衝液、pH7.5により行った)を添加し反応を開始
した。30℃で10分間反応させた後、2mlの50m
M塩酸を加え反応を停止した。生成した不飽和オリゴガ
ラクツロニド量は235nmにおける吸光度を測定し、
不飽和ジガラクツロニドの分子吸光係数4600M-1c
m-1(Hasegawa & Nagel, J. Food Sci., 31, 838-845,
1996)を用いて求めた。なお、盲検は酵素液を加えずに
処理した反応液に2mlの50mM塩酸を加え、その後
に0.1mlの酵素液を添加したものを用いた。酵素1
単位(1U)は、上記反応条件下において1分間に1μ
molの不飽和ジガラクツロニド相当の不飽和オリゴガ
ラクツロニドを生成する量とした。
換えベクター及び形質転換体によれば、洗浄剤、食品加
工剤、繊維処理剤等として有用なペクチン酸リアーゼを
高純度かつ大量に生産することができる。また、本発明
の遺伝子を発現させて得られるポリペプチドは、従来困
難であった、高アルカリ性下での木綿(植物)繊維の精
練等に利用できる。
領域を増幅するためのプライマー1とプライマー2を示
す図である。実施例3で示したPCR増幅用プライマー
で、生成する増幅断片は、SalIとXbaIとで消化
された後、SalIとSmaIで消化されたpHSPに
連結される。
ター(pHSP64)への導入の概略と構築されたペク
チン酸リアーゼ発現分泌ベクターpHSP−15Hとを
示す図である。図中、Ampはアンピシリン耐性マーカ
ー遺伝子を、Tetはテトラサイクリン耐性マーカー遺
伝子を、sp64はKSM64株のプロモーターを示
す。
Claims (4)
- 【請求項1】 (A)配列番号:1に示すアミノ酸配列
からなるポリペプチドをコードする塩基配列、(B)配
列番号:1に示すアミノ酸配列中の1個以上のアミノ酸
の欠失、置換、挿入又は付加を有するアミノ酸配列から
なるポリペプチドをコードする塩基配列、(C)配列番
号:2に示す塩基配列、(D)配列番号:2に示す塩基
配列中の1個以上の塩基の欠失、置換、挿入又は付加を
有する塩基配列、及び(E)前記(A)〜(D)のいず
れかの塩基配列を有するDNAにストリンジェントな条
件下でハイブリダイズする核酸の塩基配列、からなる群
より選ばれた塩基配列を含有し、かつペクチン酸リアー
ゼ活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子。 - 【請求項2】 請求項1記載の遺伝子を含有してなる組
換えベクター。 - 【請求項3】 請求項2記載の組換えベクターを含む形
質転換体。 - 【請求項4】 請求項1記載の遺伝子を発現させて得ら
れるポリペプチド。
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---|---|---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002092741A3 (en) * | 2001-05-14 | 2003-05-01 | Novozymes As | 0etergent compositions comprising bacillus subtilis pectate lyases |
CN110004173A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-07-12 | 天津吉诺沃生物科技有限公司 | 一种获得非转基因耐储存鲜食枸杞的方法 |
US10662417B2 (en) | 2016-07-05 | 2020-05-26 | Novozymes A/S | Pectate lyase variants and polynucleotides encoding same |
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1999
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CN110004173B (zh) * | 2019-04-08 | 2023-03-14 | 天津吉诺沃生物科技有限公司 | 一种获得非转基因耐储存鲜食枸杞的方法 |
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