JP2002078488A - キサンタンリアーゼ活性を有する蛋白質、それをコードする遺伝子およびその用途 - Google Patents

キサンタンリアーゼ活性を有する蛋白質、それをコードする遺伝子およびその用途

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JP2002078488A
JP2002078488A JP2000267669A JP2000267669A JP2002078488A JP 2002078488 A JP2002078488 A JP 2002078488A JP 2000267669 A JP2000267669 A JP 2000267669A JP 2000267669 A JP2000267669 A JP 2000267669A JP 2002078488 A JP2002078488 A JP 2002078488A
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Kosaku Murata
幸作 村田
Noriaki Tsuchiie
憲亮 土家
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Dainippon Pharmaceutical Co Ltd
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 キサンタンリアーゼ活性を有する新規蛋
白質、それをコードする遺伝子、該遺伝子を発現する組
換え細胞、該細胞を培養することによる該新規蛋白質お
よび成熟キサンタンリアーゼの製造方法、並びに該蛋白
質または該細胞の培養物を用いた修飾キサンタンの製造
方法を提供する。 【効果】 本発明のキサンタンリアーゼ遺伝子を発現す
る組換え細胞は、天然のキサンタンリアーゼ生産菌に比
べて格段に優れたキサンタンリアーゼ生産性を示すの
で、低コストで大量のキサンタンリアーゼを提供するこ
とができ、ひいては修飾キサンタンの工業生産へのキサ
ンタンリアーゼの利用を可能にする点で極めて有用であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、キサンタンリアー
ゼ活性を有する新規蛋白質、それをコードする遺伝子、
該遺伝子を用いた該蛋白質の組換え生産および該蛋白質
によるキサンタン分解物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】キサンタンは、植物病原細菌キサントモ
ナス・キャンペストリス(Xanthomonascampestris)が産
生する細胞外多糖であり、主鎖としてセルロース骨格を
有し、主鎖の1つおきのグルコース残基のC3位に、側
鎖としてマンノース−グルクロン酸−マンノースからな
る直鎖三糖が結合した構造を有する(図1)[Carbohyd
r. Res., 45: 275-282 (1975); J. Biochem. Microbio
l. Technol. Eng., 3: 51-63 (1961)]。
【0003】側鎖の内部(即ち、主鎖グルコース残基と
結合する)マンノース残基は、C6位でO−アセチル基
により、また、末端マンノース残基はC4およびC6位
でピルビン酸ケタールによりしばしば修飾されている
が、修飾の度合は生育条件によって、あるいは細菌種に
よっても異なる[In Extracellular microbial polysac
charides, p. 192-210 (1977) American Cehmical Soci
ety Symposium Series,no. 45, American Chemical Soc
iety, Washington, D.C.]。
【0004】キサンタンは、シュードプラスチック(擬
塑)性、低濃度での高粘度、並びに広範なpHおよび温
度に対する耐性といった優れた流動学的性質を示すこと
から[J. Appl. Polym. Sci., 5: 519-526 (1961); In
Progress in industrial microbiology, Vol. 19, p. 3
19-371 (1984) Elsevier/North-Holland PublishingC
o., Amsterdam]、食品、医薬および油脂産業におい
て、ゲル化剤および安定化剤として広く利用されている
In The polysaccharides, Vol. 2, p. 411-490 (198
3) Academic Press Inc., New York, N.Y.]。しかしな
がら、その一方で、キサンタンの利用分野はその高粘度
のせいでかなり制限されている。そのため、新規な物理
化学的性質および生理学的機能を有する修飾キサンタン
の開発が、この多糖の新たな応用分野を開拓する上で大
いに求められている。
【0005】キサンタンは、その複雑な構造のせいで化
学的な修飾が困難であると一般に考えられている。遺伝
子工学により変異キサンタンを産生するキサントモナス
変異株を作出する試みがなされてはいるものの[In Ind
ustrial polysaccharides: genetic engineering, stru
cture/property relations and applications, p. 35-8
0 (1987) Elsevier, Amsterdam; Biotechnol. Prog.,
6: 182-187 (1990)]、その産生レベルは実用に程遠い
のが現状である[In Biochemical and biotechnologica
l advances in industrial polysaccharides, p. 145-1
56 (1989) Gordonand Breach, New York, N.Y.]。その
ため、キサンタンを分解もしくは修飾し得る酵素を探索
し、該酵素を利用してキサンタンの分子設計を行うこと
が、修飾キサンタンの製造のための最も適切且つ有望な
アプローチであると考えられる。
【0006】ある種の細菌や微生物混合培養がキサンタ
ンを資化し得ることが報告されている[J. Ind. Microb
iol., 12: 87-92 (1993); Appl. Environ. Microbiol.,
44:5-11 (1982); J. Ind. Microbiol., 4: 127-133 (1
989); Carbohydr. Polym.,15: 195-206 (1991); Appl.
Environ. Microbiol., 52: 37-44 (1986); Appl. Envir
on. Microbiol., 53: 385-393 (1982); Carbohydr. Re
s., 131: 93-104 (1984)]。本発明者らは、これまでに
バチルス・エスピー(Bacillus sp.)GL1株における
キサンタンの酵素的完全分解経路を解明した[Appl. En
viron. Microbiol., 64: 3765-3768 (1998); Appl. Env
iron. Microbiol., 65: 2520-2526 (1999)]。キサンタ
ンはまず、細胞外キサンタンリアーゼ(75kDa)の
作用によりキサンタン側鎖の末端のピルビルマンノース
が除かれ(図1)、次いで細胞外β−D−グルカナーゼ
(350kDa)により主鎖が切断され、四糖に分解さ
れる。この四糖は同菌株の菌体内に取り込まれ、β−D
−グルコシダーゼ(51kDa)、不飽和グルクロニル
ヒドロラーゼ(42kDa)およびα−D−マンノシダ
ーゼ(330kDa)によって触媒される連続反応によ
り、各構成単糖にまで分解される。
【0007】二糖を側鎖として有する修飾キサンタン
は、独特の食品工学上の特性、特に他の食用生体高分子
との相互作用において特性を示すことが実験的に確認さ
れているので、キサンタンリアーゼは、これらのキサン
タン分解酵素の中でも、キサンタンの修飾に特に有用な
バイオケミカルであると期待される。
【0008】いくつかの細菌または混合培養液からキサ
ンタンリアーゼが単離されている[Appl. Environ. Mic
robiol., 57: 2523-2528 (1991); Appl. Environ. Micr
obiol., 65: 2446-2452 (1999); J. Gen. Microbiol.,
133: 3129-3134 (1987)]。本発明者らも、バチルス・
エスピーGL1株から分子量約75kDaのキサンタン
リアーゼを単離することに成功している[Appl. Enviro
n. Microbiol., 64: 3765-3768 (1998)]。しかしなが
ら、同菌株を含めて、これまでに報告されている天然の
キサンタンリアーゼ生産菌はいずれも産生レベルが非常
に低く、修飾キサンタンの商業的生産には到底利用でき
ない。また、この酵素の一次構造は未知であり、その遺
伝子も未だにクローニングされていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、キサンタンリアーゼをコードする遺伝子を単離
し、それを用いてキサンタンリアーゼを組換え生産する
ことにより、該酵素を低コストで大量に提供し、もって
有用な特性を有する修飾キサンタンの新規な製造方法を
提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、バチルス・エス
ピーGL1株のゲノミックDNAライブラリーから、キ
サンタンリアーゼをコードするDNAをクローニング
し、その塩基配列を決定することに成功した。その結
果、このDNAは、意外にも分子量約99kDaのポリ
ペプチドをコードするオープン・リーディング・フレー
ム(ORF)を含んでいることがわかった。キサンタン
リアーゼ(約75kDa)のN末端アミノ酸配列との比
較から、該ポリペプチドは、N末端に約2kDaのシグ
ナルペプチドを含むことが明らかとなった。このシグナ
ルペプチド部分を除くキサンタンリアーゼコード配列を
発現ベクター中にサブクローニングして大腸菌に導入し
た結果、得られた形質転換体は、75kDa酵素と同様
の酵素学的性質を有する分子量約97kDaの蛋白質を
菌体内に大量に蓄積した。菌体抽出液から精製した97
kDa蛋白質を溶液中で保存すると、活性に関する至適
pH及び温度、基質特異性、並びに作用機序において、
バチルス・エスピーGL1株由来の酵素(75kDa)
と非常に類似した性質を有する75kDaの酵素に変換
された。また、本発明者らは、キサンタン含有培地中で
培養した対数増殖期にあるバチルス・エスピーGL1株
の細胞は、75kDa酵素の他に、同一のN末端アミノ
酸配列を有する97kDaの蛋白質を培地中に分泌する
ことを確認した。これらの結果から、本発明者らは、バ
チルス・エスピーGL1株において、キサンタンリアー
ゼはまずプレプロ体(99kDa)として合成され、シ
グナルペプチド(プレ配列)が切断されてプロ体(97
kDa)として分泌され、次いで、22kDaのC末端
ペプチド断片が開裂して成熟体(75kDa)となるも
のと結論した。
【0011】さらに、本発明者らは、大腸菌から精製し
たキサンタンリアーゼをキサンタンに作用させることに
より、側鎖の末端ピルビルマンノース残基を脱離させ、
セルロース骨格に二糖の側鎖を有する修飾キサンタンを
製造することに成功して本発明を完成するに至った。
【0012】すなわち、本発明は、配列表配列番号1に
示されるアミノ酸配列中アミノ酸番号1〜905で示さ
れるアミノ酸配列からなるキサンタンリアーゼ、または
該アミノ酸配列において、約22kDaのペプチド断片
に相当するC末端アミノ酸配列の一部を欠失し、且つキ
サンタンリアーゼ活性を有する蛋白質、あるいは上記の
いずれかのアミノ酸配列において、1もしくは数個のア
ミノ酸が欠失、置換、挿入、付加もしくは修飾されたア
ミノ酸配列からなり、且つキサンタンリアーゼ活性を有
する蛋白質を提供する。当該キサンタンリアーゼは、初
期翻訳産物がN末端シグナルペプチド配列を含むことが
できる。また、この酵素はC末端アミノ酸配列が開裂し
て約75kDaの成熟蛋白質を生じ得る。
【0013】本発明はまた、上記キサンタンリアーゼを
コードするDNA、該DNAを含む組換えベクター、該
ベクターで形質転換された宿主細胞および該宿主細胞を
培養することによるキサンタンリアーゼの製造方法を提
供する。このような組換え細胞は、天然のキサンタンリ
アーゼ生産菌に比べて格段に生産性が向上されているの
で、低コストで大量のキサンタンリアーゼを提供でき、
修飾キサンタンの工業生産へのキサンタンリアーゼの利
用を可能にする。
【0014】したがって、本発明は、さらに、上記方法
により製造されたキサンタンリアーゼ、またはキサンタ
ンリアーゼ生産菌の培養を用いたキサンタン分解物の製
造方法を提供する。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明のキサンタンリアーゼは、
従来公知のキサンタンリアーゼの前駆体蛋白質であり、
且つ成熟蛋白質と類似した酵素学的性質を有するもので
ある。具体的には、本発明のキサンタンリアーゼは、
(i) キサンタンの側鎖の末端糖であるピルビルマンノー
スを脱離させる反応を触媒するエキソ型酵素であり、(i
i) 酵素活性のための至適pHが約5.2、(iii) 至適
温度が約50℃であり、(iv) 40℃以下で安定であ
る。さらに、本発明のキサンタンリアーゼは、(v) キサ
ンタン、特にピルビルキサンタンに高い基質特異性を示
し、ヒアルロン酸、コンドロイチンA、ゲラン、ヘパリ
ン、ペクチン等の多糖には作用しない。
【0016】本発明のキサンタンリアーゼは、成熟体で
ある従来公知の75kDa酵素のC末端に付加的アミノ
酸配列が結合した一次構造を有する。好ましくは、本発
明のキサンタンリアーゼは、配列表配列番号1に示され
るアミノ酸配列中アミノ酸番号1〜905で示されるア
ミノ酸配列からなる蛋白質である。該アミノ酸配列は、
75kDa酵素のC末端に約22kDaのペプチド断片
に相当するアミノ酸配列が付加されたものである。
【0017】本発明のキサンタンリアーゼは、自己開裂
してC末端の付加的アミノ酸配列が除かれた約75kD
aの成熟蛋白質を生じ得る。したがって、配列表配列番
号1に示されるアミノ酸配列中、C末端の約22kDa
のペプチドに相当するアミノ酸配列は本発明のキサンタ
ンリアーゼに必須ではなく、キサンタンリアーゼ活性を
保持する限り、当該C末端アミノ酸配列の一部を欠失し
ていてもよい。
【0018】また、本発明のキサンタンリアーゼは、キ
サンタンリアーゼ活性を有する限り、上記のアミノ酸配
列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、
挿入、付加もしくは修飾された変異アミノ酸配列を有す
るものであってもよい。このような変異体は、自然また
は人工の突然変異により生じた突然変異体の中からスク
リーニングすることができ、或いはキサンタンリアーゼ
遺伝子を用いて部位特異的突然変異誘発を導入すること
によって得ることができる。当業者であれば、部位特異
的突然変異誘発に際してキサンタンリアーゼ活性を保持
する変異を容易に予測することができる。例えば、保存
的置換(conservative substitution)として知られる
アミノ酸置換(例えば、アラニンからセリン、アルギニ
ンからリシンへの置換等)などが挙げられる。また、本
発明のキサンタンリアーゼの場合、C末端の付加的アミ
ノ酸配列は酵素活性に必須ではないので、この領域での
アミノ酸の欠失、置換、挿入、付加もしくは修飾は、通
常キサンタンリアーゼ活性に影響しないものと推測され
る。
【0019】本発明のキサンタンリアーゼは、上記の配
列的および酵素学的特徴を有する限り、その由来は特に
限定されない。したがって、天然に存在する生物起源の
ものの他、自然もしくは人工の突然変異体、あるいは異
種(すなわち、外来の)キサンタンリアーゼ遺伝子を導
入して得られる形質転換体由来のものもすべて包含され
る。好ましくは、バチルス属、キサントモナス属、ペニ
バチルス(Paenibacillus)属およびコリネバクテリウ
ム(Corynebacterium)属からなる群より選択される属
に属する細菌由来のキサンタンリアーゼが例示される。
特に好ましくは、バチルス属由来のもの、就中バチルス
・エスピーGL1株由来のもの(これらの細菌から単離
されるキサンタンリアーゼ遺伝子が導入された形質転換
体由来のものを包含する)である。
【0020】本発明のキサンタンリアーゼの好適な起源
であるバチルス・エスピーGL1株は、本発明者らによ
って土壌から分離された桿状の細菌であり[Appl. Envi
ron.Microbiol., 62: 1475-1477 (1996); Arch. Bioche
m. Biophys., 339: 17-23 (1997)]、京都大学食糧科学
研究所食糧設計利用部門食糧安全利用研究室(〒611-00
11 京都府宇治市五ヶ庄)において保存番号WH355
として保存されている。本菌株はスフィンガン・ファミ
リーに属する多糖ゲランを分解することが以前より知ら
れている。また、16S rRNA遺伝子の塩基配列を
基にした系統樹分析から、本菌株は、ペニバチルス属細
菌と近縁であることがわかっている。
【0021】本発明のキサンタンリアーゼは、そのアミ
ノ酸組成の相違により異なる分子量を有してもよいが、
好ましくは、上述のように、成熟蛋白質としての約75
kDaの分子量を有し、且つC末端に分子量約22kD
a以下の付加的アミノ酸配列を有する。
【0022】本発明の一実施態様においては、キサンタ
ンリアーゼは細胞外に局在化する。本実施態様において
は、キサンタンリアーゼ初期翻訳産物は、さらにそのN
末端にシグナルペプチド配列を含むプレプロ体である。
シグナルペプチド配列は、宿主細胞が細菌、放線菌等の
原核細胞であれば原形質膜の、酵母、動物細胞等の真核
細胞であれば小胞体のシグナルペプチダーゼに認識され
て正しく切断され、本発明のキサンタンリアーゼ蛋白質
(プロ体)を生じるものであれば特に限定されない。例
えば、配列表配列番号1に示されるアミノ酸配列中アミ
ノ酸番号−25〜−1で示されるアミノ酸配列、あるい
は該配列において、シグナル配列としての特性を保持す
ると通常理解される範囲で、1もしくは数個のアミノ酸
が欠失、置換、挿入もしくは付加されたアミノ酸配列が
挙げられる。異種細胞でキサンタンリアーゼを分泌発現
させる場合は、宿主細胞の分泌蛋白質由来のシグナルペ
プチド配列もまた好ましい。例えば、バチルス属細菌由
来のα−アミラーゼシグナル配列や、サッカロマイセス
・セレビシエ由来のα−ファクタープレプロシグナル等
が挙げられる。
【0023】本発明のキサンタンリアーゼは、(1)該
酵素を産生する組織または細胞を原料として抽出精製す
る方法、(2)化学的に合成する方法または(3)遺伝
子組換え技術によりキサンタンリアーゼを発現するよう
に操作された細胞から精製する方法等を適宜用いること
によって取得することができる。天然のキサンタンリア
ーゼ産生細胞からのキサンタンリアーゼの単離精製は、
例えば以下のようにして行うことができる。天然のキサ
ンタンリアーゼ産生菌、例えば、バチルス・エスピーG
L1株を、適当な培地、好ましくはキサンタン含有培地
中で培養し、対数増殖期にある菌体の培養液からキサン
タンリアーゼ活性画分(バチルス・エスピーGL1株の
場合は培養上清)を分離回収して、該画分(キサンタン
リアーゼを菌体内に蓄積する細胞の場合は、細胞を適当
な緩衝液中、超音波処理や界面活性剤処理によって破砕
した後、遠心分離等により可溶性画分を得る)から蛋白
質の分離精製に常套的に利用される分離技術を適宜組み
合わせることにより、キサンタンリアーゼを精製するこ
とができる。このような分離技術としては、例えば、塩
析、溶媒沈澱法等の溶解度の差を利用する方法、透析、
限外濾過、ゲル濾過、非変性ポリアクリルアミド電気泳
動(PAGE)、ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリ
ルアミド電気泳動(SDS−PAGE)等の分子量の差
を利用する方法、イオン交換クロマトグラフィー、ヒド
ロキシアパタイトクロマトグラフィー等の荷電を利用す
る方法、アフィニティークロマトグラフィー等の特異的
親和性を利用する方法、逆相高速液体クロマトグラフィ
ー等の疎水性の差を利用する方法、等電点電気泳動等の
等電点の差を利用する方法などが挙げられるが、これら
に限定されない。
【0024】化学合成によるキサンタンリアーゼの製造
は、例えば、配列表配列番号1に示されるアミノ酸配列
(アミノ酸番号1〜905)を基にして、配列の全部ま
たは一部をペプチド合成機を用いて合成し、得られるポ
リペプチドを適当な条件下で再生(renaturation)させ
ることにより行うことができる。
【0025】本発明の好ましい実施態様においては、本
発明のキサンタンリアーゼは、該酵素をコードするDN
Aをクローニングし、該DNAを担持する発現ベクター
を含む形質転換体の培養物から単離精製することにより
製造することができる。酵素遺伝子のクローニングは、
通常、以下の方法により行われる。まず、所望の酵素を
産生する細胞または組織より、上記のような手段により
該酵素を完全または部分精製し、そのN末端アミノ酸配
列をエドマン分解法を用いて決定する。また、ペプチド
を配列特異的に切断するプロテアーゼや化学物質で該酵
素を部分分解して得られるオリゴペプチドのアミノ酸配
列を同様にエドマン法により決定する。決定された部分
アミノ酸配列に対応する塩基配列を有するオリゴヌクレ
オチドを合成し、複数のオリゴヌクレオチドの混合物を
プローブとして用いて、該酵素を産生する細胞または組
織より調製されたcDNAまたはゲノミックDNAライ
ブラリーから、コロニー(もしくはプラーク)ハイブリ
ダイゼーション法によって該酵素をコードするDNAを
クローニングする。
【0026】あるいは、完全または部分精製された酵素
の全部または一部を抗原として該酵素に対する抗体を常
法にしたがって作製し、該酵素を産生する細胞または組
織より調製されたcDNAまたはゲノミックDNAライ
ブラリーから、抗体スクリーニング法によって該酵素を
コードするDNAをクローニングすることもできる。
【0027】目的の酵素と酵素学的性質の類似する酵素
の遺伝子が公知である場合、EMBLやGenBank
等の一般に利用可能なデータベース上に登録されたES
T(Expressed Sequence Tag)クローン等のDNA断片
の中から、該公知遺伝子の塩基配列とホモロジーを有す
るクローンを検索し、抽出されたクローンの塩基配列を
基にして、上記のようにプローブを作製し、コロニー
(もしくはプラーク)ハイブリダイゼーション法によっ
て該酵素をコードするDNAをクローニングすることが
できる。本発明のキサンタンリアーゼの場合、ストレプ
トマイセス・グリセウス(Streptomyces griseus)由来
のヒアルロニダーゼ遺伝子とのホモロジー検索により、
キサンタンリアーゼをコードするDNAの断片であるク
ローンを見出すことができる。
【0028】あるいは、より迅速かつ簡便にcDNAク
ローンを得る方法として、RACE法を用いることがで
きる。すなわち、上記のようにしてキサンタンリアーゼ
遺伝子の一部に相当するクローンを抽出し、該クローン
のセンス鎖およびアンチセンス鎖の部分塩基配列に相同
なオリゴヌクレオチドをそれぞれ合成して、各オリゴヌ
クレオチドと適当なアダプタープライマーとを一対のP
CRプライマーとして5’および3’RACE反応を行
い、各増幅断片を制限酵素とリガーゼを用いる等の方法
で連結することにより、完全長のcDNAクローンを得
ることができる。
【0029】上記のようにして得られたDNAの塩基配
列は、マキサム・ギルバート法やジデオキシターミネー
ション法等の公知のシークエンス技術を用いて決定する
ことができる。
【0030】本発明のキサンタンリアーゼをコードする
DNAは、配列表配列番号1に示されるアミノ酸配列中
アミノ酸番号1〜905で示されるアミノ酸配列からな
る蛋白質をコードするDNA、または該アミノ酸配列に
おいて、約22kDaのペプチド断片に相当するカルボ
キシル末端アミノ酸配列の一部を欠失し、且つキサンタ
ンリアーゼ活性を有する蛋白質をコードするDNA、あ
るいは上記のいずれかのアミノ酸配列において、1もし
くは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、付加もしくは
修飾されたアミノ酸配列からなり、且つキサンタンリア
ーゼ活性を有する蛋白質をコードするDNAである。よ
り好ましくは、本発明のキサンタンリアーゼをコードす
るDNAは、配列表配列番号2に示される塩基配列中塩
基番号76〜2790で示される塩基配列からなるDN
A、または該塩基配列において、約22kDaのペプチ
ド断片に相当するカルボキシル末端アミノ酸配列をコー
ドする塩基配列の一部を欠失し、且つキサンタンリアー
ゼ活性を有する蛋白質をコードする塩基配列からなるD
NA、あるいは上記いずれかの塩基配列とストリンジェ
ントな条件でハイブリダイズし得る塩基配列であって、
且つキサンタンリアーゼ活性を有する蛋白質をコードす
る塩基配列からなるDNAである。
【0031】別の好ましい態様においては、本発明のキ
サンタンリアーゼをコードするDNAは、上記のような
塩基配列の5’末端にシグナルペプチド配列をコードす
る塩基配列をさらに含むものである。好ましくは、本発
明のキサンタンリアーゼをコードするDNAは、配列表
配列番号2に示される塩基配列中塩基番号1〜2790
で示される塩基配列からなるDNA、または該塩基配列
において、約22kDaのペプチド断片に相当するカル
ボキシル末端アミノ酸配列をコードする塩基配列の一部
を欠失し、且つキサンタンリアーゼ活性を有する蛋白質
をコードする塩基配列からなるDNA、あるいは上記い
ずれかの塩基配列とストリンジェントな条件でハイブリ
ダイズし得る塩基配列であって、且つキサンタンリアー
ゼ活性を有する蛋白質をコードする塩基配列からなるD
NAである。
【0032】本発明において、「ストリンジェントな条
件」とは、塩基配列において約60%以上の同一性を有
するDNAがハイブリダイズし得る条件をいう。ストリ
ンジェンシーは、ハイブリダイゼーション反応や洗浄の
際の塩濃度および温度等を適宜変化させることにより調
節することができる。
【0033】本発明のキサンタンリアーゼをコードする
DNAは、配列表配列番号2に示される塩基配列中塩基
番号76〜2790で示される塩基配列を基にして、化
学的に合成されるDNAであってもよい。
【0034】本発明はまた、本発明のキサンタンリアー
ゼをコードするDNAを含む組換えベクターを提供す
る。本発明の組換えベクターは原核および/または真核
細胞の各種宿主細胞内で複製保持または自律増殖できる
ものであれば特に限定されず、プラスミドベクターやウ
イルスベクター等が包含される。当該組換えベクター
は、簡便には当該技術分野において入手可能な公知のク
ローニングベクターまたは発現ベクターに、上記のキサ
ンタンリアーゼをコードするDNAを適当な制限酵素お
よびリガーゼ、あるいは必要に応じてさらにリンカーも
しくはアダプターDNAを用いて連結することにより調
製することができる。このようなベクターとしては、大
腸菌由来のプラスミドとして、例えばpBR322, pBR325,
pUC18, pUC19など、酵母由来プラスミドとして、例えば
pSH19, pSH15など、枯草菌由来プラスミドとして、例え
ばpUB110, pTP5, pC194 などが挙げられる。また、ウイ
ルスとして、λファージなどのバクテリオファージや、
SV40、ウシパピローマウイルス(BPV)等のパポ
バウイルス、モロニーマウス白血病ウイルス(MoMu
LV)等のレトロウイルス、アデノウイルス(Ad
V)、アデノ随伴ウイルス(AAV)、ワクシニヤウイ
ルス、バキュロウイルスなどの動物および昆虫のウイル
スが例示される。
【0035】特に、本発明は、目的の宿主細胞内で機能
的なプロモーターの制御下にキサンタンリアーゼをコー
ドするDNAが配置されたキサンタンリアーゼ発現ベク
ターを提供する。使用されるベクターとしては、原核お
よび/または真核細胞の各種宿主細胞内で機能して、そ
の下流に配置された遺伝子の転写を制御し得るプロモー
ター領域(例えば宿主が大腸菌の場合、trpプロモー
ター、lacプロモーター、lecAプロモーター等、
宿主が枯草菌の場合、SPO1プロモーター、SPO2
プロモーター、penPプロモーター等、宿主が酵母の
場合、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、G
APプロモーター、ADHプロモーター等、宿主が哺乳
動物細胞の場合、SV40由来初期プロモーター、Mo
MuLV由来ロングターミナルリピート、アデノウイル
ス由来初期プロモーター等のウイルスプロモーター)
と、該遺伝子の転写終結シグナル、すなわちターミネー
ター領域を含有し、該プロモーター領域と該ターミネー
ター領域とが、少なくとも1つの制限酵素認識部位、好
ましくは該ベクターをその箇所のみで切断するユニーク
な制限部位を含む配列を介して連結されたものであれば
特に制限はないが、形質転換体選択のための選択マーカ
ー遺伝子(テトラサイクリン、アンピシリン、カナマイ
シン、ハイグロマイシン、ホスフィノスリシン等の薬剤
に対する抵抗性を付与する遺伝子、栄養要求性変異を相
補する遺伝子等)をさらに含有していることが好まし
い。さらに、挿入されるキサンタンリアーゼをコードす
るDNAが開始コドンおよび終止コドンを含まない場合
には、開始コドン(ATGまたはGTG)および終止コ
ドン(TAG、TGA、TAA)を、それぞれプロモー
ター領域の下流およびターミネーター領域の上流に含む
ベクターが好ましく使用される。
【0036】宿主細胞として細菌を用いる場合、一般に
発現ベクターは上記のプロモーター領域およびターミネ
ーター領域に加えて、宿主細胞内で自律複製し得る複製
可能単位を含む必要がある。また、プロモーター領域
は、プロモーターの近傍にオペレーターおよびShine-Da
lgarno(SD)配列を包含する。
【0037】宿主として酵母,動物細胞または昆虫細胞
を用いる場合、発現ベクターは、エンハンサー配列、キ
サンタンリアーゼmRNAの5’側および3’側の非翻
訳領域、ポリアデニレーション部位等をさらに含むこと
が好ましい。
【0038】また、形質転換体の培地中にキサンタンリ
アーゼを分泌させる場合において、挿入されるキサンタ
ンリアーゼをコードするDNAがシグナルペプチドのコ
ード配列を含まない場合は、ベクターとして、開始コド
ンに続いて適当なシグナルコドンをさらに含む分泌発現
用ベクターが好ましく使用される。
【0039】本発明のキサンタンリアーゼをコードする
DNAがゲノミックDNAから単離され、本来のプロモ
ーターおよびターミネーター領域を含む形態で得られる
場合には、本発明の発現ベクターは、目的の宿主細胞内
で複製保持または自律増殖できる公知のクローニングベ
クターの適当な部位に該DNAを挿入することにより調
製することができる。
【0040】本発明はまた、上記のキサンタンリアーゼ
発現ベクターで宿主細胞を形質転換して得られる形質転
換体を提供する。
【0041】本発明で用いられる宿主細胞としては、前
記の発現ベクターに適合し、形質転換され得るものであ
れば特に限定されず、本発明の技術分野において通常使
用される天然の細胞あるいは人工的に樹立された変異細
胞または組換え細胞など種々の細胞 [例えば、細菌(大
腸菌、枯草菌、乳酸菌等)、酵母(サッカロマイセス
属、ピキア属、クリベロマイセス属等)、動物細胞また
は昆虫細胞など] が例示される。
【0042】発現ベクターの宿主細胞への導入は従来公
知の方法を用いて行うことができる。例えば、細菌の場
合は、Cohenらの方法[Proc. Natl. Acad. Sci. USA.,
69:2110 (1972)]、プロトプラスト法[Mol. Gen. Gene
t., 168: 111 (1979)]、コンピテント法[J. Mol. Bio
l., 56: 209 (1971)]等によって、酵母の場合は、Hinn
enらの方法[Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 75: 1927
(1978)]、リチウム法[J. Bacteriol., 153: 163 (198
3)]等によって、動物細胞の場合は、Grahamの方法[Vi
rology, 52: 456 (1973)]等によって、また昆虫細胞の
場合は、Summersらの方法[Mol. Cell. Biol., 3: 2156
-2165 (1983)]等によって、それぞれ形質転換すること
ができる。
【0043】本発明のキサンタンリアーゼは、上記のよ
うにして調製されるキサンタンリアーゼ発現ベクターを
含む形質転換体を培地中で培養し、得られる培養物から
キサンタンリアーゼを回収することによって製造するこ
とができる。
【0044】使用される培地は、宿主細胞(形質転換
体)の生育に必要な炭素源,無機窒素源もしくは有機窒
素源を含んでいることが好ましい。炭素源としては、例
えば、キサンタン、グルコース,デキストラン,可溶性
デンプン,ショ糖などが、無機窒素源もしくは有機窒素
源としては、例えばアンモニウム塩類,硝酸塩類,アミ
ノ酸,コーンスチープ・リカー,ペプトン,カゼイン,
肉エキス,大豆粕,バレイショ抽出液などが例示され
る。また所望により他の栄養素[例えば、無機塩(例え
ば塩化カルシウム,リン酸二水素ナトリウム,塩化マグ
ネシウム),ビタミン類,抗生物質(例えばテトラサイ
クリン,ネオマイシン,アンピシリン,カナマイシン
等)など]を含んでいてもよい。
【0045】培養は当分野において知られている方法に
より行われる。下記に宿主細胞に応じて用いられる具体
的な培地および培養条件を例示するが、本発明における
培養条件はこれらに何ら限定されるものではない。
【0046】宿主が細菌,放線菌,酵母,糸状菌等であ
る場合、例えば上記栄養源を含有する液体培地が適当で
ある。好ましくは、pHが5〜8である培地である。宿
主が大腸菌の場合、好ましい培地としてLB培地,M9
培地[Miller. J., Exp. Mol. Genet., p.431, Cold Sp
ring Harbor Laboratory, New York (1972)]等が例示
される。培養は、必要により通気・攪拌をしながら、通
常14〜43℃で約3〜24時間行うことができる。宿
主が枯草菌の場合、必要により通気・攪拌をしながら、
通常30〜40℃で約16〜96時間行うことができ
る。宿主が酵母の場合、培地として、例えばBurkholder
最少培地 [Bostian. K.L. et al, Proc.Natl. Acad. S
ci. USA, 77: 4505 (1980)]が挙げられ、pHは5〜8
であることが望ましい。培養は通常約20〜35℃で約
14〜144時間行なわれ、必要により通気や攪拌を行
うこともできる。
【0047】宿主が動物細胞の場合、培地として、例え
ば約5〜20%のウシ胎仔血清を含む最少必須培地(M
EM)[Science, 122: 501 (1952)]、ダルベッコ改変
最少必須培地(DMEM)[Virology, 8: 396 (195
9)]、RPMI1640培地[J . Am. Med. Assoc., 19
9: 519 (1967)]、199培地[Proc. Soc. Exp. Biol.
Med., 73: 1 (1950)] 等を用いることができる。培地
のpHは約6〜8であるのが好ましく、培養は通常約3
0〜40℃で約15〜72時間行なわれ、必要により通
気や攪拌を行うこともできる。
【0048】宿主が昆虫細胞の場合、培地として、例え
ばウシ胎仔血清を含むGrace's培地[Proc. Natl. Acad.
Sci. USA, 82: 8404 (1985)]等が挙げられ、そのpH
は約5〜8であるのが好ましい。培養は通常約20〜4
0℃で15〜100時間行なわれ、必要により通気や攪
拌を行うこともできる。
【0049】キサンタンリアーゼの精製は、該酵素活性
の存在する画分に応じて、通常使用される種々の分離技
術を適宜組み合わせることにより行うことができる。本
発明の一態様においては、キサンタンリアーゼは細胞外
(すなわち、培地)に存在する。
【0050】培養物の培地中に存在するキサンタンリア
ーゼは、培養物を遠心または濾過して培養上清(濾液)
を得、該培養上清から、例えば、塩析、溶媒沈澱、透
析、限外濾過、ゲル濾過、非変性PAGE、SDS−P
AGE、イオン交換クロマトグラフィー、ヒドロキシル
アパタイトクロマトグラフィー、アフィニティークロマ
トグラフィー、逆相高速液体クロマトグラフィー、等電
点電気泳動などの公知の分離方法を適当に選択して行う
ことにより得ることができる。
【0051】一方、細胞質に存在するキサンタンリアー
ゼは、培養物を遠心または濾過して細胞を集め、これを
適当な緩衝液に懸濁し、例えば超音波処理、リゾチーム
処理、凍結融解、浸透圧ショック、および/またはトラ
イトン−X100等の界面活性剤処理などにより、細胞
を破砕(溶解)した後、遠心分離や濾過などによりデブ
リスを除去して可溶性画分を得、該可溶性画分を、上記
と同様の方法で処理することにより単離精製することが
できる。
【0052】組換えキサンタンリアーゼを迅速且つ簡便
に取得する手段として、キサンタンリアーゼのコード配
列のある部分(好ましくはC末端)に、金属イオンキレ
ートに吸着し得るアミノ酸配列(例えば、ヒスチジン、
アルギニン、リシン等の塩基性アミノ酸からなる配列、
好ましくはヒスチジンからなる配列)をコードするDN
A配列を、遺伝子操作により付加して宿主細胞で発現さ
せ、該細胞の培養物のキサンタンリアーゼ活性画分か
ら、該金属イオンキレートを固定化した担体とのアフィ
ニティーによりキサンタンリアーゼを分離回収する方法
が好ましく例示される。金属イオンキレートに吸着し得
るアミノ酸配列をコードするDNA配列は、例えば、キ
サンタンリアーゼをコードするDNAをクローニングす
る過程で、キサンタンリアーゼのC末端アミノ酸配列を
コードする塩基配列に該DNA配列を連結したハイブリ
ッドプライマーを用いてPCR増幅を行ったり、あるい
は該DNA配列を終止コドンの前に含む発現ベクターに
キサンタンリアーゼをコードするDNAをインフレーム
で挿入することにより、キサンタンリアーゼコード配列
に導入することができる。また、精製に使用される金属
イオンキレート吸着体は、遷移金属、例えばコバルト、
銅、ニッケル、鉄の二価イオン、あるいは鉄、アルミニ
ウムの三価イオン等、好ましくはコバルトまたはニッケ
ルの二価イオン含有溶液を、リガンド、例えばイミノジ
酢酸(IDA)基、ニトリロトリ酢酸(NTA)基、ト
リス(カルボキシメチル)エチレンジアミン(TED)
基等を付着したマトリックスと接触させて該リガンドに
結合させることにより調製される。キレート吸着体のマ
トリックス部は通常の不溶性担体であれば特に限定され
ない。
【0053】本発明のキサンタンリアーゼは、溶液中で
保存する間にC末端のアミノ酸配列が開裂して約75k
Daの成熟蛋白質となる。したがって、該C末端アミノ
酸配列を含む前駆体としてキサンタンリアーゼを精製す
る場合、上記のような迅速精製法は特に有効である。
【0054】別の簡便な精製手段として、キサンタンリ
アーゼを、グルタチオンS−トランスフェラーゼ(GS
T)やマルトース結合蛋白質(MBP)との融合蛋白質
として合成した後、GSTやMBPの特異的親和性を用
いたアフィニティークロマトグラフィーにより融合蛋白
質を精製し、次いで、連結部を特異的プロテアーゼ等の
作用により切断して、キサンタンリアーゼのみを回収す
る方法が挙げられる。
【0055】上記の方法により得られるキサンタンリア
ーゼは、例えば、適当な緩衝液中、4℃〜室温で保存す
ることにより、約75kDaの成熟キサンタンリアーゼ
に変換することができる。
【0056】本発明はまた、上記のキサンタンリアーゼ
をコードするDNAを含む発現ベクターを含有する形質
転換体を適当な培地中で培養し、得られる培養液、ある
いはキサンタンリアーゼ活性が該形質転換体の菌体内画
分に存在する場合にはその菌体抽出液にキサンタンを接
触させることによる、側鎖末端のピルビルマンノース残
基が脱離したキサンタン分解物の製造方法を提供する。
培養液にキサンタンを接触させる方法には、キサンタン
を含有する培地中で該形質転換体を培養する方法も包含
される。
【0057】本発明の別の実施態様においては、上記の
製造方法により得られる組換えキサンタンリアーゼまた
は該キサンタンリアーゼを一定期間保存することにより
得られる約75kDaの成熟キサンタンリアーゼにキサ
ンタンを接触させることにより、側鎖末端のピルビルマ
ンノース残基が脱離したキサンタン分解物が得られる。
【0058】上記のようにして得られるキサンタン分解
物(修飾キサンタン)は、一般的に多糖の精製に利用さ
れる分離技術を適宜組み合わせることにより回収するこ
とができる。
【0059】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明するが、これらは単なる例示であって、本発明の
範囲を何ら限定するものではない。
【0060】実施例1 バチルス・エスピーGL1株か
らのキサンタンリアーゼの精製 バチルス・エスピーGL1株を、0.1% (NH4)2
4、0.1% KH2PO4、0.1% Na2HPO4
0.01% MgSO4・7H2O、0.01% 酵母エキ
ス及び0.5% キサンタンからなるキサンタン培地
(pH7.2)10L(1L/フラスコ×10本)中、
30℃で24時間培養した後、13,000×gで4
℃、10分間遠心して培養上清を回収した(特にことわ
らない限り、以下の操作はすべて0〜4℃で行った)。
該上清を20mM リン酸カリウム緩衝液(KPB),
pH7.0で平衡化したDEAE-Toyopearl 650Mカラム
[4.1×30cm;東ソー(株)製]にアプライし
た。20mM KPB,pH7.0(2L)中のNaC
l直線グラジェント(0→1.0M)で酵素を溶出さ
せ、17mlのフラクションを9分ごとに採取した。
0.5M NaClで溶出した活性フラクションを30
%硫安で飽和し、30%硫安で飽和した20mM KP
B,pH7.0で平衡化したButyl-Toyopearl 650M
[2.7×17cm;東ソー(株)製]に、該酵素溶液
をアプライした。20mM KPB,pH7.0(50
0ml)中の硫安直線グラジェント(30→0%)で酵
素を溶出させ、4mlのフラクションを4分ごとに採取
した。9%硫安で飽和した20mM KPB,pH7.
0で溶出した活性フラクションを合わせ、Amicon Model
8200(Amicon社製)を用いた限外濾過によって約3m
lに濃縮した後、0.15M NaClを含有する20
mM KPB,pH7.0で平衡化したSephacryl S-200
HRカラム[2.7×64cm;Pharmacia Biotech社
製]にアプライした。同じ緩衝液で酵素を溶出させ、3
mlのフラクションを6分ごとに採取した。酵素は60
番目から70番目のフラクションに溶出した。97及び
75kDaの2つの蛋白質を含むこれらのフラクション
を合わせて、20mM KPB,pH7.0に対し一晩
透析した。該透析液を20mM KPB,pH7.0で
平衡化したQAE-Sephadex A-25カラム[0.8×2.8
cm;Pharmacia Biotech社製]にアプライした。20
mM KPB,pH7.0(100ml)中のNaCl
直線グラジェント(0→0.3M)で酵素を溶出させ、
1mlのフラクションを0.5分ごとに採取した。0.
2M NaClで溶出した活性フラクションをバチルス
・エスピーGL1株由来精製キサンタンリアーゼ(75
kDa)として使用した。
【0061】実施例2 キサンタンリアーゼのN末端お
よび内部ペプチドのアミノ酸配列分析 実施例1において精製したキサンタンリアーゼのドデシ
ル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動
(SDS−PAGE)を常法に従って実施した[Ann.
N.Y. Acad. Sci., 121: 404-427 (1964); Nature, 227:
680-685 (1970)]。SDS−ポリアクリルアミドゲル
上で分離した蛋白質を、常法に従い[J. Biol. Chem.,
262: 10035-10038 (1987)]、エレクトロブロッキング
によりPVDFメンブラン[Immobilon PSQ;Millipore
社製]に転写した。メンブラン上の蛋白質をPonceau S
[ナカライテスク(株)製]で染色して可視化し、N末
端アミノ酸配列の分析に供した。N末端アミノ酸配列
は、Procise 492 プロテイン・シークエンシング・シス
テム(Applied Biosystems Division of Perkin-Elmer社
製)を用いてエドマン分解法により決定した。その結
果、キサンタンリアーゼのN末端アミノ酸配列はSDEFDA
LRIK(配列表配列番号3)と決定された。このアミノ酸
配列は酵素遺伝子のクローニングのためのハイブリダイ
ゼーションプローブ調製用として不適だったので、適当
なプローブを調製するために、本酵素の内部アミノ酸配
列を決定した。8M 尿素の存在下、37℃で2時間変
性させた後、トリプシン(10pmol)を用いて、バ
チルス・エスピーGL1株由来精製キサンタンリアーゼ
(75kDa,600pmol)を37℃で6時間加水
分解した。140Bポンプ、785A UVモニター(A
pplied Biosystems Division ofPerkin-Elmer社製)、
マイクロフロープロセッサー、UZフローセル、マイク
ロインジェクター(LC Packings社製)及びProbot マイ
クロフラクショネーターで構成されるキャピラリーHP
LCシステムに得られたペプチドを供した。逆相カラム
(FUS-15-03-C18, 0.3mm×15cm,LC Packings
社製)を通して、0.1% トリフルオロ酢酸中のアセ
トニトリル直線グラジェント(5%→60%)で60分
間ペプチドを溶出させ、220nmにおける吸光度を測
定することにより検出した。得られた3種類のペプチド
(P1、P2及びP3)について、上述のようにしてN
末端アミノ酸配列を決定したところ、それぞれXXVDDPXI
AP(配列表配列番号4)、XYAQDHAVGH(配列表配列番号
5)およびLAQFAPAPHA(配列表配列番号6)(但し、X
は未同定のアミノ酸)であった。
【0062】実施例3 キサンタンリアーゼ遺伝子のク
ローニング 実施例2で得られた内部アミノ酸配列のうち、プローブ
の長さが十分得られ(20mer)、且つ混合すべきプ
ローブの種類が少ない(128ミックス)という理由か
ら、P2ペプチドのアミノ酸配列をオリゴヌクレオチド
プローブの調製に使用した。以前に、Charomid 9-36 ク
ローニングベクター[ニッポンジーン(株)]を用いて
大腸菌DH5α中に構築したバチルス・エスピーGL1
株のゲノミックDNAライブラリーを、P2ペプチドの
N末端アミノ酸配列に対応する20merの32P標識プ
ローブ(TAYGCNCARGAYCAYGCSGT;128ミックス)(配
列表配列番号7)を用いたコロニーハイブリダイゼーシ
ョン法によりスクリーニングした。数個の陽性クローン
が得られ、これらを100μg/mlアンピシリン含有
LB培地中で培養した。そのうちの1つは、Charomid 9
-36 クローニングベクター中に6kbのゲノミックDN
A断片を有するプラスミド(pXL1と命名)を含有し、且
つみかけ上のキサンタンリアーゼ活性を示した。pXL1中
に含まれるゲノミック断片の一部(約4kb)の塩基配
列を、自動DNAシークエンサー model 377(Applied
Biosystems Division of Perkin-Elmer社製)を用い
て、ジデオキシターミネーション法により決定した。そ
の結果、この断片は2793bpからなるORF(配列
表配列番号2に示される塩基配列)を含むことがわかっ
た。該ORFは分子量99,308を有する930アミ
ノ酸からなるポリペプチドをコードしており、且つバチ
ルス・エスピーGL1株由来の精製キサンタンリアーゼ
(75kDa)のN末端アミノ酸配列(26Ser→35Lys)
および内部ペプチド(P1、P2およびP3)のアミノ
酸配列をコードしていた。以上より、この塩基配列から
推定されるアミノ酸配列は、キサンタンリアーゼの一次
構造を表しているものと結論した。精製キサンタンリア
ーゼのN末端アミノ酸配列から判断すると、この酵素は
25アミノ酸残基からなるシグナル配列をN末端に有し
ていると考えられ、培地中に本酵素が局在化するという
事実とよく一致する。推定のリボソーム結合部位(Shin
e-Dalgarno配列)が該遺伝子の開始コドン(ATG)の
直前に存在し、大腸菌のコンセンサスプロモーターとホ
モロジーを有するみかけ上のプロモーターが該遺伝子の
5'-領域中に見出された。20ヌクレオチドからなるス
テムを含むヘアピン構造が、終止コドン(TAG)の下
流に観察され、該構造は−28.2kcalの自由エネ
ルギーを有していた。バチルス・エスピーGL1株のこ
れらのプロモーターおよびターミネーターはpXL1で形質
転換した大腸菌において機能し得る。
【0063】実施例4 ホモロジー検索 99kDaの分子量を有するバチルス・エスピーGL1
株由来のポリペプチドを用いて、FASTAプログラム
により蛋白質データベースに対する類似性サーチを行っ
た。このポリペプチドはS.グリセウスのヒアルロニダ
ーゼ(アクセス番号AB028210)と最も高い同一
性スコアを示し(オーバーラップする697アミノ酸中
37.6%の同一性)、続いてストレプトコッカス・ニ
ューモニエ(Streptococcus pneumoniae)のヒアルロニ
ダーゼ(アクセス番号L20670)と高い同一性スコ
アを示した(オーバーラップする724アミノ酸中2
7.1%の同一性)。これらの蛋白質を照合したとこ
ろ、キサンタンリアーゼとヒアルロニダーゼとの間に5
つのよく保存された領域が観察された。ヒアルロニダー
ゼは、ヒアルロン酸塩を基質として用いてβ−脱離反応
を触媒する多糖リアーゼであるから、これらの領域は多
糖リアーゼのβ−脱離反応に重要な役割を果たしている
と考えられる。キサンタンリアーゼはまた、ペドバクタ
ー・ヘパリヌス(Pedobacter heparinus)のコンドロイ
チンACリアーゼ(多糖リアーゼの1つ)(アクセス番
号U27583)ともホモロジーを示す(オーバーラッ
プする649アミノ酸中25.9%の同一性スコア)。
【0064】実施例5 キサンタンリアーゼ発現プラス
ミドの構築および大腸菌での大量発現 実施例3で得られたキサンタンリアーゼ遺伝子を発現ベ
クターpET17b[Novagen社製]中にサブクローニングす
るために、厳密性の高いKODポリメラーゼ[東洋紡績
(株)製]、鋳型としてバチルス・エスピーGL1株の
ゲノミックDNA、並びにプライマーとして末端にNde
I及びSac Iサイトが付加された2つの合成オリゴヌクレ
オチド[5'-GGCATATGTCGGATGAATTCGACGCGCTTCGA-3'(配
列表配列番号8)および5'-CCGAGCTCCTAGCCGACGGCCACGA
ACTT-3'(配列表配列番号9)]を用いて、ポリメラー
ゼ連鎖反応(PCR)を行った。PCR条件は製造者の
推奨する条件を使用した。PCRによって増幅されたキ
サンタンリアーゼ遺伝子をNde I及びSac Iで消化し、Nd
e I及びSac Iで二重消化した発現ベクターpET17bにライ
ゲーションした。得られたキサンタンリアーゼ遺伝子を
含有するプラスミドをpET17b-XL4と命名した。6種の大
腸菌株[BL21(DE3)、BL21(DE3)pLysE、BL21(DE3)pLysS、
HMS174(DE3)、HMS174(DE3)pLysE及びHMS174(DE3)pLys
S;いずれもNovagen社製]をこのプラスミドで常法によ
り形質転換した[Molecular Cloning. ALaboratory Man
ual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press,
Cold Spring Harbor, N.Y. (1989)]。得られた形質転
換体をLB培地6L(1.5L/フラスコ×4本)中、
28℃で好気的に(100rpm)前培養し、600n
mにおける濁度が0.5に達した時点で、0.1mM
イソプロピルβ−D−チオガラクトピラノシドを培養液
に添加して、さらに16℃で38時間インキュベートし
た。13,000×gで4℃、5分間遠心して集菌し、
20mM KPB,pH7.0で洗浄した後、同じ緩衝
液中に懸濁させた。菌体を0℃、9kHzで40分間超
音波破砕し[Insonator Model 201M,(株)クボタ
製]、15,000×gで4℃、20分間遠心して澄明
な溶液を得、これを菌体抽出液として用いた。この菌体
抽出液に1mM フェニルメチルスルホニルフルオライ
ド(PhMeSO2F)および0.1μM ペプスタチン
Aを添加した後、20mM KPB,pH7.0で平衡
化したDEAE-Toyopearl 650Mカラム(2.6×30c
m)にアプライした。20mM KPB,pH7.0
(400ml)中のNaCl直線グラジェント(0→
0.7M)で酵素を溶出させ、4mlのフラクションを
3分ごとに採取した。約0.5M NaClを含む20
mM KPB,pH7.0で溶出した活性フラクション
を合わせて、20mM トリス塩酸緩衝液,pH7.2
に対して透析し、該透析液を大腸菌由来精製酵素として
使用した。尚、キサンタンリアーゼ活性は、キサンタン
リアーゼを0.05% ピルビルキサンタン[平均分子
量2×106(側鎖の末端マンノース残基のピルビル化
率50%)]および50mM 酢酸ナトリウム緩衝液
(pH5.5)を含む反応混液1ml中でインキュベー
トし、235nmにおける吸光度の増加をモニタリング
することにより測定した[Appl. Environ. Microbiol.,
64: 3765-3768 (1998)]。酵素活性1単位を、1分間
に235nmにおける吸光度を1.0増加させるのに必
要な酵素量と定義した。また、蛋白質量は、ウシ血清ア
ルブミンを標準としてローリー法[J. Biol. Chem., 19
3: 265-275 (1951)]により測定するか、あるいはE280
=1.0が1mg/mlに相当すると仮定して280n
mにおける吸光度を測定することにより決定した。
【0065】その結果、BL21(DE3)pLysSに該プラスミド
を導入した形質転換体が最も高いキサンタンリアーゼ活
性を示した[448kU(400mg)/L培養]。こ
の形質転換体におけるリアーゼ発現レベルは、バチルス
・エスピーGL1株におけるそれ(0.226kU/L
培養)よりも2,000倍近くも高かった。実際、大腸
菌の菌体抽出液中で発現したキサンタンリアーゼは、総
蛋白質の80%を超えるものと見積もられた。大腸菌か
らキサンタンリアーゼを1.15倍に精製した(収率:
96.4%)。精製した酵素はSDS−PAGEにより
均一(約97kDa)であることが確認された。以下
に、組換え大腸菌由来キサンタンリアーゼの性質を示
す。 (i) 分子量:約97kDa(SDS−PAGEおよび未
変性PAGE) (ii) 至適pH:約5.2(酢酸ナトリウム緩衝液) (iii) 至適温度:約50℃ (iv) 40℃以下で安定 (v) ピルビルキサンタンに高い基質特異性を示し、ヒア
ルロン酸、コンドロイチンA、ゲラン、ヘパリン、ペク
チン等の多糖には作用しない。
【0066】本酵素の酵素学的性質は、バチルス・エス
ピーGL1株由来キサンタンリアーゼ(分子量約75k
Da)のそれ[至適pH:約5.5(酢酸ナトリウム緩
衝液);至適温度:約50℃;37℃以下で安定;ピル
ビルキサンタンに高い基質特異性を示し、ヒアルロン
酸、コンドロイチンA、ゲラン、ヘパリン、ペクチン等
の多糖には作用しない]と極めて類似していた[Appl.
Environ. Microbiol., 64: 3765-3768 (1998)]。組換
え大腸菌由来キサンタンリアーゼは、SDS−PAGE
および未変性PAGEのいずれにおいても約97kDa
の分子量に相当する移動度を示すことから、モノマー蛋
白質であることを示している。また、この酵素を20m
M KPB(pH7.0)または20mM トリス塩酸緩
衝液(pH7.2)中、4℃で保存すると、徐々に約7
5kDaのより低分子量の蛋白質に変換されることがわ
かった。この低分子化された蛋白質のN末端分析の結
果、該蛋白質はバチルス・エスピーGL1株由来のキサ
ンタンリアーゼ(75kDa)と同一のN末端アミノ酸
配列を有することが明らかとなった。したがって、組換
え大腸菌由来キサンタンリアーゼは、97kDaの前駆
体蛋白質として合成された後、自己開裂してC末端の2
2kDaペプチドが除かれて75kDaの成熟キサンタ
ンリアーゼとなることが示唆された。
【0067】実施例6 バチルス・エスピーGL1株の
培養物からの97kDa蛋白質の検出 定常期にあるバチルス・エスピーGL1株の培養上清か
らは、分子量約75kDaのキサンタンリアーゼしか検
出されなかった[Appl. Environ. Microbiol.,64: 3765
-3768 (1998)]。実施例5の結果は、培地中に分泌され
た約97kDaの前駆体キサンタンリアーゼが培養期間
中に酵素的または非酵素的に開裂して75kDaの成熟
蛋白質となることを示唆している。そこで、実施例1と
同様にバチルス・エスピーGL1株をキサンタン培地中
で培養し、対数増殖期にある菌体の培養液から培養上清
を分離回収し、実施例1と同様にして精製(SephacrylS
-200HRカラムクロマトグラフィーまで)を行い、該部分
精製キサンタンリアーゼをSDS−ポリアクリルアミド
ゲル上で分離して、クーマシー・ブリリアント・ブルー
(CBB)染色により検出した。その結果、75kDa
の他に97kDaの位置にもバンドが検出された。上述
のようにしてPVDFメンブランに転写し、実施例2と
同様の方法で該97kDa蛋白質のN末端アミノ酸配列
を決定した結果、該蛋白質は75kDa酵素と同一のN
末端アミノ酸配列を有することが明らかとなった。
【0068】実施例7 サザンブロット分析 75kDaのキサンタンリアーゼが99kDaのプレプ
ロ体由来の成熟体であることを確かめるために、バチル
ス・エスピーGL1株のゲノミックDNA中のキサンタ
ンリアーゼ遺伝子のコピー数を、該酵素のN末端アミノ
酸配列に対応するプローブ[5'-TCGGATGAATTCGACGCGCTT
CGAA-3'(配列表配列番号10)]を用いて、サザンブ
ロット分析により調べた。種々の制限酵素で消化したゲ
ノミックDNAにおいて単一のバンドが検出されたこと
から、キサンタンリアーゼ遺伝子はバチルス・エスピー
GL1株のゲノミックDNAにおいてシングルコピーで
あることが示された。したがって、75kDaのキサン
タンリアーゼは99kDaのプレプロ体由来であると結
論された。
【0069】実施例8 組換え大腸菌由来キサンタンリ
アーゼによる修飾キサンタンの製造 実施例5で得られた組換え大腸菌由来成熟キサンタンリ
アーゼ(75kDa)を0.05% ピルビルキサンタ
ン[平均分子量2×106(側鎖の末端マンノース残基
のピルビル化率50%)]および50mM 酢酸ナトリ
ウム緩衝液(pH5.5)を含む反応混液1ml中でイ
ンキュベートし、キサンタンリアーゼによるキサンタン
分解産物を、1−ブタノール−酢酸−水(2:1:1,
v/v)の溶媒系を用いたTLCにより分析した。10
%(v/v)硫酸のエタノール溶液をスプレーした後、
110℃で5分間TLCプレートを加熱することによ
り、産物を可視化した。その結果、ピルビルキサンタン
の側鎖末端のピルビルマンノースが遊離していることが
確認された。未修飾のマンノースが検出されなかったこ
とから、キサンタンリアーゼはピルビルマンノースに特
異的に作用することが示唆された。したがって、キサン
タンにキサンタンリアーゼを作用させることにより、側
鎖末端のピルビルマンノース残基が除かれた構造を有す
る修飾キサンタンが生成されることが明らかとなった。
【0070】
【発明の効果】本発明のキサンタンリアーゼをコードす
るDNAを含む組換えベクターで形質転換された宿主細
胞は、天然のキサンタンリアーゼ生産菌に比べて格段に
生産性が向上されているので、低コストで大量のキサン
タンリアーゼを提供でき、修飾キサンタンの工業生産へ
のキサンタンリアーゼの利用を可能にする。
【0071】
【配列表フリーテキスト】
配列番号4 存在位置 (1):未同定のアミノ酸。 存在位置 (2):未同定のアミノ酸。 存在位置 (7):未同定のアミノ酸。 配列番号5 存在位置 (1):未同定のアミノ酸。 配列番号7 キサンタンリアーゼ遺伝子のクローニング用ミックスプ
ローブとして作用すべく設計されたオリゴヌクレオチ
ド。 存在位置 (6):a,g,tまたはc。 配列番号8 97kDaのキサンタンリアーゼをコードするDNAを
増幅するためのプライマーとして作用すべく設計された
オリゴヌクレオチド。 配列番号9 97kDaのキサンタンリアーゼをコードするDNAを
増幅するためのプライマーとして作用すべく設計された
オリゴヌクレオチド。 配列番号10 キサンタンリアーゼDNA検出用プローブとして作用す
べく設計されたオリゴヌクレオチド。
【0072】
【配列表】 Sequence Listing <110> Dainippon Pharmaceutical Co., Ltd. <120> Protein Having Xanthan Lyase Activity, Gene Encoding Same and Use Thereof. <130> A-4402 <160> 10 <210> 1 <211> 930 <212> PRT <213> Bacillus sp. strain GL1 <220> <221> SIGNAL <222> (-25)..(-1) <400> 1 Met Leu Ser Gly Ile Leu Ile Ala Ala Leu Leu Met Thr Leu Trp Gly -25 -20 -15 -10 Gly Trp Gln Pro Asp Ile Ala His Ala Ser Asp Glu Phe Asp Ala Leu -5 -1 1 5 Arg Ile Lys Trp Ala Thr Leu Leu Thr Gly Gly Pro Ala Leu Asp Pro 10 15 20 Ala Asp Ser Asp Ile Ala Ala Arg Thr Asp Lys Leu Ala Gln Asp Ala 25 30 35 Asn Asp Tyr Trp Glu Asp Met Asp Leu Ser Ser Ser Arg Thr Tyr Ile 40 45 50 55 Trp Tyr Ala Leu Arg Gly Asn Gly Thr Ser Asp Asn Val Asn Ala Val 60 65 70 Tyr Glu Arg Leu Arg Thr Met Ala Leu Ala Ala Thr Thr Val Gly Ser 75 80 85 Ser Leu Tyr Gly Asn Ala Asp Leu Lys Glu Asp Ile Leu Asp Ala Leu 90 95 100 Asp Trp Leu Tyr Val Asn Ser Tyr Asn Ser Thr Arg Ser Arg Ser Ala 105 110 115 Tyr Asn Trp Trp His Trp Gln Leu Gly Ile Pro Met Ser Leu Asn Asp 120 125 130 135 Ile Ala Val Leu Leu Tyr Asp Asp Ile Ser Ala Ala Arg Met Ala Thr 140 145 150 Tyr Met Asp Thr Ile Asp Tyr Phe Thr Pro Ser Ile Gly Leu Thr Gly 155 160 165 Ala Asn Arg Ala Trp Gln Ala Ile Val Val Gly Val Arg Ala Val Ile 170 175 180 Val Lys Asp Ala Val Lys Leu Ala Ala Ala Arg Asn Gly Leu Ser Gly 185 190 195 Thr Gly Ile Phe Pro Tyr Ala Thr Gly Gly Asp Gly Phe Tyr Ala Asp 200 205 210 215 Gly Ser Phe Val Gln His Thr Thr Phe Ala Tyr Thr Gly Gly Tyr Gly 220 225 230 Ser Ser Val Leu Glu Thr Thr Ala Asn Leu Met Tyr Leu Leu Ser Gly 235 240 245 Ser Thr Trp Ser Val Ser Asp Pro Asn Gln Ser Asn Val Trp Gln Trp 250 255 260 Ile Tyr Glu Ala Tyr Arg Pro Leu Leu Tyr Lys Gly Ala Met Met Asp 265 270 275 Met Val Arg Gly Arg Glu Ile Ser Arg Ser Tyr Ala Gln Asp His Ala 280 285 290 295 Val Gly His Gly Ile Val Ala Ser Ile Val Arg Leu Ala Gln Phe Ala 300 305 310 Pro Ala Pro His Ala Ala Ala Phe Lys Gln Ile Ala Lys Arg Val Ile 315 320 325 Gln Glu Asp Thr Phe Ser Ser Phe Tyr Gly Asp Val Ser Thr Asp Thr 330 335 340 Ile Arg Leu Ala Lys Ala Ile Val Asp Asp Pro Ser Ile Ala Pro Ala 345 350 355 Ala Ala Pro Asn Leu Tyr Lys Gln Tyr Ala Ala Met Asp Arg Ala Val 360 365 370 375 Leu Gln Arg Pro Gly Phe Ala Leu Gly Leu Ala Leu Tyr Ser Thr Arg 380 385 390 Ile Ser Ser Tyr Glu Ser Ile Asn Ser Glu Asn Gly Arg Gly Trp Tyr 395 400 405 Thr Gly Ala Gly Ala Thr Tyr Leu Tyr Asn Gln Asp Leu Ala Gln Tyr 410 415 420 Ser Glu Asp Tyr Trp Pro Thr Val Asp Ala Tyr Arg Ile Pro Gly Thr 425 430 435 Thr Val Ala Ser Gly Thr Pro Ile Ala Ser Gly Thr Gly Thr Ser Ser 440 445 450 455 Trp Thr Gly Gly Val Ser Leu Ala Gly Gln Tyr Gly Ala Ser Gly Met 460 465 470 Asp Leu Ser Tyr Gly Ala Tyr Asn Leu Ser Ala Arg Lys Ser Trp Phe 475 480 485 Met Phe Asp Asp Glu Ile Val Ala Leu Gly Ser Gly Ile Ser Ser Thr 490 495 500 Ala Gly Ile Pro Ile Glu Thr Val Val Asp Asn Arg Lys Leu Asn Gly 505 510 515 Ala Gly Asp Asn Ala Trp Thr Ala Asn Gly Ala Ala Leu Ser Thr Gly 520 525 530 535 Leu Gly Val Ala Gln Thr Leu Thr Gly Val Asn Trp Val His Leu Ala 540 545 550 Gly Asn Thr Ala Asp Gly Ser Asp Ile Gly Tyr Tyr Phe Pro Gly Gly 555 560 565 Ala Thr Leu Gln Thr Lys Arg Glu Ala Arg Thr Gly Thr Trp Lys Gln 570 575 580 Ile Asn Asn Arg Pro Ala Thr Pro Ser Thr Ala Val Thr Arg Asn Tyr 585 590 595 Glu Thr Met Trp Ile Asp His Gly Thr Asn Pro Ser Gly Ala Ser Tyr 600 605 610 615 Gly Tyr Val Leu Leu Pro Asn Lys Thr Ser Ala Gln Val Gly Ala Tyr 620 625 630 Ala Ala Asp Pro Ala Ile Glu Ile Val Val Asn Thr Ser Gly Val Gln 635 640 645 Ser Val Lys Glu Lys Thr Leu Gly Leu Val Gly Ala Asn Phe Trp Thr 650 655 660 Asp Thr Thr Gln Thr Ala Asp Leu Ile Thr Ser Asn Lys Lys Ala Ser 665 670 675 Val Met Thr Arg Glu Ile Ala Asp Glu Arg Leu Glu Ala Ser Val Ser 680 685 690 695 Asp Pro Thr Gln Ala Asn Asn Gly Thr Ile Ala Ile Glu Leu Ala Arg 700 705 710 Ser Ala Glu Gly Tyr Ser Ala Asp Pro Gly Ile Thr Val Thr Gln Leu 715 720 725 Ala Pro Thr Ile Lys Phe Thr Val Asn Val Asn Gly Ala Lys Gly Lys 730 735 740 Ser Phe His Ala Ser Phe Gln Leu Gly Glu Asp Thr Ser Gly Pro Val 745 750 755 Asp Pro Gly Glu Pro Glu Leu Pro Ser Val Ile Val Asp Asn Ala Asp 760 765 770 775 Ser Ala Gly Val Thr Arg Thr Gly Thr Trp Lys Thr Ala Ser Thr Gln 780 785 790 Thr Asp Arg Tyr Gly Ala Asn Tyr Leu His Asp Asp Asn Ala Gly Lys 795 800 805 Gly Thr Lys Ser Val Thr Phe Thr Pro Asn Leu Pro Ile Ala Gly Ser 810 815 820 Tyr Glu Val Tyr Leu Met Trp Pro Ala His Phe Asn Arg Glu Asp Ala 825 830 835 Val Gln Val Asp Val Gly His Ala Ser Gly Thr Thr Arg Thr Ala Val 840 845 850 855 Asp Gln Arg Ser Gly Gly Gly Val Trp His Ser Ile Gly Thr Tyr Glu 860 865 870 Phe Leu Ala Gly Ser Gly Gly Ser Val Thr Ile Arg Asn Asp Ala Leu 875 880 885 Gly Ser Pro Asp Gly Tyr Val Val Ala Asp Ala Val Lys Phe Val Ala 890 895 900 Val Gly 905 <210> 2 <211> 2793 <212> DNA <213> Bacillus sp. strain GL1 <220> <221> sig peptide <222> (1)..(75) <220> <221> CDS <222> (1)..(2790) <400> 2 atg ctg tcg ggc atc ctg atc gct gcg ctg ctg atg acg ctg tgg gga 48 Met Leu Ser Gly Ile Leu Ile Ala Ala Leu Leu Met Thr Leu Trp Gly -25 -20 -15 -10 ggc tgg cag ccg gac att gcg cac gca tcg gat gaa ttc gac gcg ctt 96 Gly Trp Gln Pro Asp Ile Ala His Ala Ser Asp Glu Phe Asp Ala Leu -5 -1 1 5 cga atc aag tgg gcg acg ctg ctg acc gga ggc ccg gcg ctg gat ccg 144 Arg Ile Lys Trp Ala Thr Leu Leu Thr Gly Gly Pro Ala Leu Asp Pro 10 15 20 gcg gat tcg gat atc gca gcg cgg acg gac aag ctt gcc caa gat gcg 192 Ala Asp Ser Asp Ile Ala Ala Arg Thr Asp Lys Leu Ala Gln Asp Ala 25 30 35 aac gac tat tgg gaa gac atg gac ttg tcc tct tcg cgc acg tac atc 240 Asn Asp Tyr Trp Glu Asp Met Asp Leu Ser Ser Ser Arg Thr Tyr Ile 40 45 50 55 tgg tac gcg ctc cgc ggc aac ggc act tcg gac aat gta aac gcg gtt 288 Trp Tyr Ala Leu Arg Gly Asn Gly Thr Ser Asp Asn Val Asn Ala Val 60 65 70 tac gag cgt ctg cgg acg atg gct ttg gcg gcg acg acc gtc ggc tcc 336 Tyr Glu Arg Leu Arg Thr Met Ala Leu Ala Ala Thr Thr Val Gly Ser 75 80 85 agc ctt tac ggc aac gcg gac ctc aag gaa gac att ctg gat gcg ctc 384 Ser Leu Tyr Gly Asn Ala Asp Leu Lys Glu Asp Ile Leu Asp Ala Leu 90 95 100 gac tgg ctg tac gtc aac agc tac aac agc acg cga agc cgc tcc gcg 432 Asp Trp Leu Tyr Val Asn Ser Tyr Asn Ser Thr Arg Ser Arg Ser Ala 105 110 115 tac aac tgg tgg cat tgg cag ctt ggc atc ccg atg agc ctg aac gac 480 Tyr Asn Trp Trp His Trp Gln Leu Gly Ile Pro Met Ser Leu Asn Asp 120 125 130 135 atc gcg gtg ctg ctg tac gac gat ata agc gca gcg cgg atg gcg acc 528 Ile Ala Val Leu Leu Tyr Asp Asp Ile Ser Ala Ala Arg Met Ala Thr 140 145 150 tat atg gac acc atc gat tat ttt acg cct tcg atc gga ctc acg ggc 576 Tyr Met Asp Thr Ile Asp Tyr Phe Thr Pro Ser Ile Gly Leu Thr Gly 155 160 165 gcg aac cgg gcg tgg cag gcg atc gtc gtc ggc gtg cgc gcg gtc atc 624 Ala Asn Arg Ala Trp Gln Ala Ile Val Val Gly Val Arg Ala Val Ile 170 175 180 gtc aag gac gcg gtc aag ctg gcc gcg gcg cgc aac ggc ttg tcc ggc 672 Val Lys Asp Ala Val Lys Leu Ala Ala Ala Arg Asn Gly Leu Ser Gly 185 190 195 aca ggc ata ttc ccg tac gcg acg ggc ggc gat ggc ttc tat gcg gac 720 Thr Gly Ile Phe Pro Tyr Ala Thr Gly Gly Asp Gly Phe Tyr Ala Asp 200 205 210 215 ggc tcc ttc gtc cag cat acc act ttc gcc tat acc ggc gga tac ggc 768 Gly Ser Phe Val Gln His Thr Thr Phe Ala Tyr Thr Gly Gly Tyr Gly 220 225 230 agc tcc gtg ctg gaa acg acg gcc aac ctg atg tac ttg ctg tcg ggc 816 Ser Ser Val Leu Glu Thr Thr Ala Asn Leu Met Tyr Leu Leu Ser Gly 235 240 245 tct acc tgg tcg gta tcc gat ccg aac cag agc aac gtt tgg cag tgg 864 Ser Thr Trp Ser Val Ser Asp Pro Asn Gln Ser Asn Val Trp Gln Trp 250 255 260 atc tac gaa gcc tat cgg ccg ctg ctg tac aag ggc gcg atg atg gac 912 Ile Tyr Glu Ala Tyr Arg Pro Leu Leu Tyr Lys Gly Ala Met Met Asp 265 270 275 atg gtg cgc gga cgg gag att tcc cgc agc tac gcg cag gat cat gcg 960 Met Val Arg Gly Arg Glu Ile Ser Arg Ser Tyr Ala Gln Asp His Ala 280 285 290 295 gtc ggg cac ggc atc gtc gcg agc atc gtg cgg ctt gcc cag ttc gcg 1008 Val Gly His Gly Ile Val Ala Ser Ile Val Arg Leu Ala Gln Phe Ala 300 305 310 ccg gcg ccg cat gca gcc gcc ttc aaa cag att gcg aag cgc gtg att 1056 Pro Ala Pro His Ala Ala Ala Phe Lys Gln Ile Ala Lys Arg Val Ile 315 320 325 cag gaa gat acg ttc agc agc ttc tac ggc gac gta tcg acc gac acg 1104 Gln Glu Asp Thr Phe Ser Ser Phe Tyr Gly Asp Val Ser Thr Asp Thr 330 335 340 atc cgc ctt gcc aag gcg atc gtt gac gat ccg tcc ata gcg ccc gcc 1152 Ile Arg Leu Ala Lys Ala Ile Val Asp Asp Pro Ser Ile Ala Pro Ala 345 350 355 gcg gcg ccg aat ctt tac aag cag tac gct gcg atg gac cgg gcc gtc 1200 Ala Ala Pro Asn Leu Tyr Lys Gln Tyr Ala Ala Met Asp Arg Ala Val 360 365 370 375 ctg cag cgg ccc ggt ttc gct ctg gga ctc gcc ttg tat tcg acg cgg 1248 Leu Gln Arg Pro Gly Phe Ala Leu Gly Leu Ala Leu Tyr Ser Thr Arg 380 385 390 atc agc agc tac gaa tcg atc aat agc gag aac ggg cgg ggc tgg tat 1296 Ile Ser Ser Tyr Glu Ser Ile Asn Ser Glu Asn Gly Arg Gly Trp Tyr 395 400 405 acg gga gcg ggc gcg acc tat ctg tac aat cag gac ctt gcg caa tac 1344 Thr Gly Ala Gly Ala Thr Tyr Leu Tyr Asn Gln Asp Leu Ala Gln Tyr 410 415 420 agc gag gac tat tgg ccg acc gtg gat gcc tac cgg atc ccg ggg acg 1392 Ser Glu Asp Tyr Trp Pro Thr Val Asp Ala Tyr Arg Ile Pro Gly Thr 425 430 435 acg gtc gcc tct ggg acg ccg atc gcg agc ggg acc ggc acg tcg agc 1440 Thr Val Ala Ser Gly Thr Pro Ile Ala Ser Gly Thr Gly Thr Ser Ser 440 445 450 455 tgg acg ggc ggc gta tcg ctt gcg gga cag tac ggc gcc agc ggc atg 1488 Trp Thr Gly Gly Val Ser Leu Ala Gly Gln Tyr Gly Ala Ser Gly Met 460 465 470 gat ctc tcc tac ggc gct tac aat ctg agc gcg cgc aaa tcc tgg ttc 1536 Asp Leu Ser Tyr Gly Ala Tyr Asn Leu Ser Ala Arg Lys Ser Trp Phe 475 480 485 atg ttc gac gac gag atc gtc gcg ctc gga tca ggc ata tcc agc acg 1584 Met Phe Asp Asp Glu Ile Val Ala Leu Gly Ser Gly Ile Ser Ser Thr 490 495 500 gca ggc atc ccg atc gag acc gtc gtc gac aat cgc aag ctg aac ggg 1632 Ala Gly Ile Pro Ile Glu Thr Val Val Asp Asn Arg Lys Leu Asn Gly 505 510 515 gcc ggc gac aat gcc tgg acg gcg aac gga gcg gcg ctg tcc acc ggt 1680 Ala Gly Asp Asn Ala Trp Thr Ala Asn Gly Ala Ala Leu Ser Thr Gly 520 525 530 535 ctg ggc gtc gcg cag acg ctg acc ggc gtc aat tgg gtg cac ctg gcg 1728 Leu Gly Val Ala Gln Thr Leu Thr Gly Val Asn Trp Val His Leu Ala 540 545 550 ggc aat acc gcc gac ggc tcg gac atc ggc tac tac ttt cct gga ggc 1776 Gly Asn Thr Ala Asp Gly Ser Asp Ile Gly Tyr Tyr Phe Pro Gly Gly 555 560 565 gcg acg ctg cag acg aag cgg gaa gcg cgc acg ggt acc tgg aag cag 1824 Ala Thr Leu Gln Thr Lys Arg Glu Ala Arg Thr Gly Thr Trp Lys Gln 570 575 580 atc aac aat cgc ccg gcc acg ccc tct acc gcc gtc acg cgc aac tac 1872 Ile Asn Asn Arg Pro Ala Thr Pro Ser Thr Ala Val Thr Arg Asn Tyr 585 590 595 gag acg atg tgg atc gac cac ggc acg aat cct tcg ggt gcg tcg tac 1920 Glu Thr Met Trp Ile Asp His Gly Thr Asn Pro Ser Gly Ala Ser Tyr 600 605 610 615 ggg tat gtg ctg ctg ccg aac aag acg agc gcg cag gtc ggc gcc tac 1968 Gly Tyr Val Leu Leu Pro Asn Lys Thr Ser Ala Gln Val Gly Ala Tyr 620 625 630 gcc gcc gat ccc gcg atc gag atc gtc gtc aat acg agc ggc gta cag 2016 Ala Ala Asp Pro Ala Ile Glu Ile Val Val Asn Thr Ser Gly Val Gln 635 640 645 tcg gtc aag gaa aaa acg ctc gga ctg gtc ggc gcg aac ttc tgg acg 2064 Ser Val Lys Glu Lys Thr Leu Gly Leu Val Gly Ala Asn Phe Trp Thr 650 655 660 gat acg acg cag acg gcc gat ctg atc acg tcg aac aaa aag gcg tcg 2112 Asp Thr Thr Gln Thr Ala Asp Leu Ile Thr Ser Asn Lys Lys Ala Ser 665 670 675 gtg atg acc cgc gag atc gcg gac gag cgc ctc gag gcg tcg gtg tcc 2160 Val Met Thr Arg Glu Ile Ala Asp Glu Arg Leu Glu Ala Ser Val Ser 680 685 690 695 gat ccg acg caa gcg aac aac ggc acc atc gcg atc gaa ctg gcg cgc 2208 Asp Pro Thr Gln Ala Asn Asn Gly Thr Ile Ala Ile Glu Leu Ala Arg 700 705 710 tcg gcc gag ggc tac agc gcg gat ccg ggc att acg gtc acg cag ctc 2256 Ser Ala Glu Gly Tyr Ser Ala Asp Pro Gly Ile Thr Val Thr Gln Leu 715 720 725 gct ccg acg atc aaa ttc acc gtt aac gtg aac ggc gcg aag ggc aaa 2304 Ala Pro Thr Ile Lys Phe Thr Val Asn Val Asn Gly Ala Lys Gly Lys 730 735 740 tcg ttt cac gcg tcg ttc cag ctg ggc gaa gat acg agc gga ccg gtc 2352 Ser Phe His Ala Ser Phe Gln Leu Gly Glu Asp Thr Ser Gly Pro Val 745 750 755 gat ccg gga gag ccc gaa ctg ccg tcc gtc atc gtg gac aat gcc gat 2400 Asp Pro Gly Glu Pro Glu Leu Pro Ser Val Ile Val Asp Asn Ala Asp 760 765 770 775 tcg gcg ggt gtg acc agg acg ggg acg tgg aaa act gcc agc acg cag 2448 Ser Ala Gly Val Thr Arg Thr Gly Thr Trp Lys Thr Ala Ser Thr Gln 780 785 790 acg gac cgt tac ggc gcg aat tat ttg cat gac gac aac gcc ggc aaa 2496 Thr Asp Arg Tyr Gly Ala Asn Tyr Leu His Asp Asp Asn Ala Gly Lys 795 800 805 gga acg aaa agc gtg act ttt acg ccg aat ctg ccg atc gcc ggc tca 2544 Gly Thr Lys Ser Val Thr Phe Thr Pro Asn Leu Pro Ile Ala Gly Ser 810 815 820 tat gag gtg tat ctg atg tgg ccg gcc cat ttt aat cgg gag gat gcg 2592 Tyr Glu Val Tyr Leu Met Trp Pro Ala His Phe Asn Arg Glu Asp Ala 825 830 835 gtg cag gtc gat gtc ggc cat gca tcg ggg acg acg cgc acg gcg gtc 2640 Val Gln Val Asp Val Gly His Ala Ser Gly Thr Thr Arg Thr Ala Val 840 845 850 855 gat cag cgt tcg ggc ggc ggg gtc tgg cat tcg atc ggg aca tac gaa 2688 Asp Gln Arg Ser Gly Gly Gly Val Trp His Ser Ile Gly Thr Tyr Glu 860 865 870 ttt ttg gcc gga tcg ggc ggc agc gtc acg atc cgc aac gac gcg ctc 2736 Phe Leu Ala Gly Ser Gly Gly Ser Val Thr Ile Arg Asn Asp Ala Leu 875 880 885 ggg tct ccc gac ggt tac gtc gtc gcc gac gcg gtc aag ttc gtg gcc 2784 Gly Ser Pro Asp Gly Tyr Val Val Ala Asp Ala Val Lys Phe Val Ala 890 895 900 gtc ggc tag 2793 Val Gly 905 <210> 3 <211> 10 <212> PRT <213> Bacillus sp. strain GL1 <400> 3 Ser Asp Glu Phe Asp Ala Leu Arg Ile Lys 5 10 <210> 4 <211> 10 <212> PRT <213> Bacillus sp. strain GL1 <220> <221> UNSURE <222> (1) <223> Unidentified amino acid. <220> <221> UNSURE <222> (2) <223> Unidentified amino acid. <220> <221> UNSURE <222> (7) <223> Unidentified amino acid. <400> 4 Xaa Xaa Val Asp Asp Pro Xaa Ile Ala Pro 5 10 <210> 5 <211> 10 <212> PRT <213> Bacillus sp. strain GL1 <220> <221> UNSURE <222> (1) <223> Unidentified amino acid. <400> 5 Xaa Tyr Ala Gln Asp His Ala Val Gly His 5 10 <210> 6 <211> 10 <212> PRT <213> Bacillus sp. strain GL1 <400> 6 Leu Ala Gln Phe Ala Pro Ala Pro His Ala 5 10 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oligonucleotide designed to act as mixed probe for cloning xanthan lyase gene. <220> <221> unsure <222> (6) <223> a, g, t or c. <400> 7 taygcncarg aycaygcsgt 20 <210> 8 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oligonucleotide designed to act as primer for amplifying DNA encoding 97 kDa xanthan lyase. <400> 8 ggcatatgtc ggatgaattc gacgcgcttc ga 32 <210> 9 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oligonucleotide designed to act as primer for amplifying DNA encoding 97 kDa xanthan lyase. <400> 9 ccgagctcct agccgacggc cacgaactt 29 <210> 10 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oligonucleotide designed to act as probe for detecting xanthan lyase DNA. <400> 10 tcggatgaat tcgacgcgct tcgaa 25
【図面の簡単な説明】
【図1】キサンタンの構造式およびキサンタンリアーゼ
の作用部位を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 9/24 C12R 1:07) C12P 19/04 1:64) //(C12N 15/09 ZNA 1:15) C12R 1:07) 1:01) (C12N 15/09 ZNA C12N 15/00 ZNAA C12R 1:64) 5/00 A (C12N 15/09 ZNA C12R 1:07) C12R 1:15) 1:64) (C12N 15/09 ZNA 1:15) C12R 1:01) 1:01) Fターム(参考) 4B024 AA03 BA07 BA12 CA03 CA09 CA20 DA06 EA04 FA18 GA11 GA19 HA03 HA06 HA13 HA14 4B050 CC01 CC03 DD02 EE01 EE02 FF03E FF05E FF09E FF11E HH01 LL05 4B064 AF16 CA21 CB01 CB30 CD19 CE20 DA13 DA20 4B065 AA15X AA15Y AA26X AB01 AC14 AC15 AC16 BA02 BB01 BB15 BB18 BC03 BC06 BD01 BD14 BD15 BD16 BD18 BD38 CA27 CA31 CA46 CA60

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の(a)〜(c)のいずれかの蛋白
    質。 (a)配列表配列番号1に示されるアミノ酸配列中アミ
    ノ酸番号1〜905で示されるアミノ酸配列からなる蛋
    白質 (b)上記(a)のアミノ酸配列において、約22kD
    aのペプチド断片に相当するカルボキシル末端アミノ酸
    配列の一部を欠失し、且つキサンタンリアーゼ活性を有
    する蛋白質 (c)上記(a)もしくは(b)のアミノ酸配列におい
    て、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、付
    加もしくは修飾されたアミノ酸配列からなり、且つキサ
    ンタンリアーゼ活性を有する蛋白質
  2. 【請求項2】 初期翻訳産物がアミノ末端シグナルペプ
    チド配列を含み、および/またはカルボキシル末端アミ
    ノ酸配列が開裂して約75kDaの成熟蛋白質を生じ得
    る請求項1記載の蛋白質。
  3. 【請求項3】 アミノ末端シグナルペプチドが配列表配
    列番号1に示されるアミノ酸配列中アミノ酸番号−25
    〜−1で示されるアミノ酸配列からなる請求項2記載の
    蛋白質。
  4. 【請求項4】 バチルス属、キサントモナス属、ペニバ
    チルス属およびコリネバクテリウム属からなる群より選
    択される属に属する細菌由来である請求項1〜3記載の
    蛋白質。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の蛋白質
    をコードするDNA。
  6. 【請求項6】 以下の(a)〜(c)のいずれかのDN
    A。 (a)配列表配列番号2に示される塩基配列中塩基番号
    76〜2790で示される塩基配列からなるDNA (b)上記(a)の塩基配列において、約22kDaの
    ペプチド断片に相当するカルボキシル末端アミノ酸配列
    をコードする塩基配列の一部を欠失し、且つキサンタン
    リアーゼ活性を有する蛋白質をコードする塩基配列から
    なるDNA (c)上記(a)もしくは(b)の塩基配列とストリン
    ジェントな条件でハイブリダイズし得る塩基配列であっ
    て、且つキサンタンリアーゼ活性を有する蛋白質をコー
    ドする塩基配列からなるDNA
  7. 【請求項7】 以下の(a)〜(c)のいずれかのDN
    A。 (a)配列表配列番号2に示される塩基配列中塩基番号
    1〜2790で示される塩基配列からなるDNA (b)上記(a)の塩基配列において、約22kDaの
    ペプチド断片に相当するカルボキシル末端アミノ酸配列
    をコードする塩基配列の一部を欠失し、且つキサンタン
    リアーゼ活性を有する蛋白質をコードする塩基配列から
    なるDNA (c)上記(a)もしくは(b)の塩基配列とストリン
    ジェントな条件でハイブリダイズし得る塩基配列であっ
    て、且つキサンタンリアーゼ活性を有する蛋白質をコー
    ドする塩基配列からなるDNA
  8. 【請求項8】 バチルス属、キサントモナス属、ペニバ
    チルス属およびコリネバクテリウム属からなる群より選
    択される属に属する細菌由来である請求項6または7記
    載のDNA。
  9. 【請求項9】 請求項5〜8のいずれかに記載のDNA
    を含む組換えベクター。
  10. 【請求項10】 請求項5〜8のいずれかに記載のDN
    Aおよび該DNAに機能的に連結されたプロモーターを
    含む発現ベクター。
  11. 【請求項11】 請求項10記載の発現ベクターで宿主
    細胞を形質転換して得られる形質転換体。
  12. 【請求項12】 請求項11記載の形質転換体を培地中
    で培養し、得られる培養物から請求項1〜4のいずれか
    に記載の蛋白質を採取することを特徴とする該蛋白質の
    製造方法。
  13. 【請求項13】 請求項12記載の方法により得られる
    蛋白質を溶液中で保存することにより、カルボキシル末
    端アミノ酸配列を開裂させて分子量75kDaの成熟蛋
    白質を生じせしめ、該溶液から該成熟蛋白質を採取する
    ことを特徴とする組換えキサンタンリアーゼの製造方
    法。
  14. 【請求項14】 請求項11記載の方法により得られる
    蛋白質または請求項12記載の方法により得られる組換
    えキサンタンリアーゼにキサンタンを接触させて、側鎖
    の末端ピルビルマンノースが除去されたキサンタン分解
    物を生じせしめ、反応混合物から該キサンタン分解物を
    採取することを特徴とするキサンタン分解物の製造方
    法。
  15. 【請求項15】 請求項11記載の形質転換体またはそ
    の抽出物にキサンタンを接触させて、側鎖の末端ピルビ
    ルマンノースが除去されたキサンタン分解物を生じせし
    め、反応混合物から該キサンタン分解物を採取すること
    を特徴とするキサンタン分解物の製造方法。
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