JP2002306176A - アルカリプロテアーゼ - Google Patents
アルカリプロテアーゼInfo
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Abstract
4位、(c)256位若しくは(d)369位又はこれ
に相当する位置のアミノ酸残基が欠失又は下記アミノ酸
残基;(a)位置:アルギニン残基、(b)位置:プロ
リン残基、(c)位置:アラニン、セリン残基、(d)
位置:アスパラギン残基、から選ばれたものであるアル
カリプロテアーゼ、該アルカリプロテアーゼをコードす
る遺伝子、該遺伝子を含有する組換えベクター、該組換
えベクターを含有する形質転換体、該アルカリプロテア
ーゼを含有する洗剤組成物。 【効果】 本発明によれば、高濃度の脂肪酸存在下でも
活性を有し、かつ洗浄力が高く、洗剤配合用酵素として
有用なアルカリプロテアーゼを提供できる。
Description
して優れた洗浄性能を有するアルカリプロテアーゼに関
する。
アーゼは、衣料用洗剤をはじめとする各種洗剤、化粧
料、浴用剤、食品改質剤、消化助剤あるいは消炎剤とい
った医薬品等の多分野で利用されてきた。その中でも最
も大量に工業生産され市場規模が大きいのは洗剤用プロ
テアーゼであり、多くのプロテアーゼが市販されてい
る。
く、脂質、固体粒子など複数の成分が含まれていること
が殆どであり、斯かる実際の複合汚れに対して洗浄力の
高い洗浄剤が望まれている。このような観点から、本発
明者は、高濃度の脂肪酸存在下でもカゼイン分解活性を
保持し、蛋白だけでなく皮脂等の汚れのある複合汚れ条
件下でも優れた洗浄性を有する分子量約43,000の
アルカリプロテアーゼを見出し、先に特許出願した(W
O99/18218)。
広い組成の洗剤に適用できるアルカリプロテアーゼが求
められていた。
を中心として前記アルカリプロテアーゼを探索してきた
が、従来行なわれているズブチリシンに代表されるセリ
ンプロテアーゼと前記アルカリプロテアーゼとは、酵素
学的性質が全く異なり、ズブチリシン等の変異箇所は全
く参考にならなかった。そしてさらに検討したところ、
前記アルカリプロテアーゼの特性を保持し、洗浄力を向
上させるには、ある種のアルカリプロテーアーゼにおい
て、当該アミノ酸配列の特定位置に特定のアミノ酸残基
が必要であることを見出した。
4位、(b)104位、(c)256位若しくは(d)
369位又はこれに相当する位置のアミノ酸残基が欠失
又は下記アミノ酸残基; (a)位置:アルギニン残基、(b)位置:プロリン残
基、(c)位置:アラニン、セリン残基、(d)位置:
アスパラギン残基、から選ばれたものであるアルカリプ
ロテアーゼ、それをコードする遺伝子、該遺伝子を含有
する組換えベクター、及び該ベクターを含有する形質転
換体を提供するものである。
を含有する洗剤組成物を提供するものである。
は、上記のように、配列番号1の(a)84位、(b)
104位、(c)256位若しくは(d)369位又は
これに相当する位置のアミノ酸残基が欠失又は下記アミ
ノ酸残基;(a)位置:アルギニン残基、(b)位置:
プロリン残基、(c)位置:アラニン、セリン残基、
(d)位置:アスパラギン残基、から選ばれたものであ
る。すなわち、本発明のアルカリプロテアーゼは、配列
番号1で示されるアミノ酸配列を有するアルカリプロテ
アーゼにおける前記(a)〜(d)から選ばれる位置の
アミノ酸残基又は他種アルカリプロテアーゼのアミノ酸
配列の当該位置に相当する位置のアミノ酸残基が欠失又
は特定のアミノ酸残基であるプロテアーゼを意味し、こ
れらは野生型、野生型の変異体或いは人為的に変異を施
した変異体であってもよい。
しては、野生型又は野生型の変異体であってもよく、酸
化剤耐性を有し、SDS−PAGEによる分子量が4
3,000±2,000であることが好ましく、配列番
号1に示すアミノ酸配列と60%以上の相同性をもつア
ミノ酸配列を有するものがより好ましい。特に配列番号
1に示すアミノ酸配列と60%以上の相同性をもつアミ
ノ酸配列を有するものであって、酸化剤耐性を有し、ア
ルカリ側(pH8以上)で作用し、かつ安定であり、5
0℃においてもpH10で10分間処理したとき80%以
上の残存性を示し、ジイソプロピルフルオルリン酸(D
FP)及びフェニルメタンスルホニルフルオライド(P
MSF)で阻害され、SDS−PAGEによる分子量が
43,000±2,000のものが好ましい。ここで、
酸化剤耐性を有するとは、当該アルカリプロテアーゼを
50mM過酸化水素(5mM塩化カルシウムを含有)溶液中
で、pH10(20mMグリットンロビンソン緩衝液)で、
20℃20分間の残存活性(合成基質法)が少なくとも
50%以上を保持していることをいう。
配列を有するアルカリプロテアーゼ」としては、KP4
3〔バチルス エスピーKSM−KP43(FERM
BP−6532)由来、WO99/18218〕が挙げ
られ、「配列番号1に示すアミノ酸配列と60%以上の
相同性をもつアミノ酸配列を有するアルカリプロテアー
ゼ」としては、配列番号2で示されるアミノ酸配列を有
するプロテアーゼKP9860〔バチルス エスピーK
SM−KP9860(FERM BP−6534)由
来、WO99/18218〕、配列番号3で示されるア
ミノ酸配列を有するプロテアーゼE−1〔バチルス N
o.D−6(FERM P−1592)由来、JP740
710〕、配列番号4で示されるアミノ酸配列を有する
プロテアーゼYa〔バチルス エスピーY(FERM
BP−1029)由来、JP861210〕、配列番号
5で示されるアミノ酸配列を有するプロテアーゼSD5
21〔バチルス SD521株(FERM P−111
62)由来、JP910821〕、配列番号6で示され
るアミノ酸配列を有するプロテアーゼA−1(NCIB
12289由来、WO8801293)、配列番号7で
示されるアミノ酸配列を有するプロテアーゼA−2(N
CIB12513由来、WO8801293)等が挙げ
られる。このうち、配列番号2〜7から選ばれるアミノ
酸配列又はこれと80%以上の相同性を有するアルカリ
プロテアーゼが好ましく、さらにこれと90%以上の相
同性を有するアルカリプロテアーゼがより好ましく、特
に95%以上の相同性を有するアルカリプロテアーゼが
好ましい。なお、アミノ酸配列の相同性は、リップマン
−パーソン(Lipman-Pearson)法(Science, 227,1435,
1985)によって計算される。
特定する方法としては、例えばリップマン−パーソン法
等の公知のアルゴリズムを用いてアミノ酸配列を比較す
ることにより行うことができる。プロテアーゼのアミノ
酸配列をこのような方法で整列させることにより、相当
する位置のアミノ酸残基の各プロテアーゼにおける配列
中の位置を決めることが可能である。相当する位置は、
三次元構造中で同位置に存在すると考えられ、対象のプ
ロテアーゼの特異的機能に関して類似した効果を有する
ことが推定できる。
ミノ酸残基はリジン残基であるが、その位置に相当する
位置のアミノ酸残基は、上記の方法を用いることによ
り、例えば配列番号3においてはそれぞれ83位のリジ
ン残基というように特定することができる。当該アミノ
酸残基は、アルギニンであるのが好ましい。
基はロイシン残基であるが、当該アミノ酸残基又はこれ
に相当するアミノ酸残基はプロリン残基であるのが好ま
しい。
基はメチオニン残基であるが、当該アミノ酸残基は特に
アラニンあるいはセリン残基であるのが好ましい。
基はアスパラギン酸残基であるが、当該アミノ酸残基又
はこれに相当するアミノ酸残基は、アスパラギン残基で
あるのが好ましい。
列番号1)の(a)〜(d)位に相当する位置及びアミ
ノ酸残基の具体例を、上記「他種アルカリプロテアー
ゼ」のうちの好適に用いられるもので示す(表1)。
るアミノ酸残基の欠失又は(a)〜(d)の選択は、2
個所以上が同時になされていていもよい。
ある場合、変異を施す前のアルカリプロテアーゼ(親ア
ルカリプロテアーゼということがある)としては、「配
列番号1で示されるアミノ酸配列を有するプロテアー
ゼ」又は上述した「他種アルカリプロテアーゼ」として
示したものが該当し、これに目的部位の変異を施すこと
により本発明のアルカリプロテアーゼが得られる。例え
ばプロテアーゼKP43の配列番号1で示されるアミノ
酸配列の前記(a)〜(d)から選ばれる位置のアミノ
酸残基又は他種アルカリプロテアーゼのアミノ酸配列、
具体的には配列番号2〜7で示されるアミノ酸配列の前
記位置に相当する位置のアミノ酸残基を欠失又は他のア
ミノ酸残基に置換することにより得られる。
下の方法により得ることができる。すなわち、クローニ
ングされた親アルカリプロテアーゼをコードする遺伝子
に対して変異を与え、得られた変異遺伝子を用いて適当
な宿主を形質転換し、当該組換え宿主を培養することに
より得られる。親アルカリプロテアーゼをコードする遺
伝子のクローニングは、一般的な遺伝子組換え技術を用
いればよく、例えばWO99/18218、JP901
128、WO98/56927記載の方法に従って行え
ばよい。
子の変異手段としては、一般的に行われているランダム
変異や部異特異的変異の方法がいずれも採用できる。よ
り具体的には、例えば宝酒造社のSite-Directed Mutage
nesis System Mutan-Super Express Kmキット等を用い
て行うことができる。また、リコンビナントPCR(po
lymerase chain reaction)法(PCR protocols, Academ
ic press, New York, 1990)を用いることによって、遺
伝子の任意の配列を他の遺伝子の該任意の配列に相当す
る配列と置換することが可能である。
アーゼの生産方法は、例えば当該変異遺伝子を安定に増
幅できるDNAベクターに連結させる、あるいは当該変
異遺伝子を安定に維持できる染色体DNA上に導入させ
るなどの方法で本発明の変異プロテアーゼをコードする
DNAを安定に増幅し、さらに該遺伝子を安定にかつ効
率よく発現させることが可能である宿主に導入させ、変
異プロテアーゼを生産させる方法が採用できる。この条
件を満たす宿主としては例えばバチルス属細菌、大腸
菌、カビ、酵母、放線菌などが挙げられる。
アーゼは、アルカリ側で活性を有し、高級脂肪酸によっ
てカゼイン分解活性の阻害を受けず、且つ優れた洗浄力
を示すものである。従って、本発明の変異プロテアーゼ
は、各種洗剤組成物配合用酵素として有用である。本発
明の洗剤組成物中への上記プロテアーゼの含有量は変異
プロテアーゼが活性を示す量であればよく、洗浄組成物
1kg当たり0.1〜5000P.U.が含有できるが、
経済性を考慮し1000P.U.以下、好ましくは50
0P.U.以下である。
プロテアーゼ以外にさまざまな酵素を併用することもで
きる。例えば、加水分解酵素、酸化酵素、還元酵素、ト
ランスフェラーゼ、リアーゼ、イソメラーゼ、リガー
ゼ、シンテターゼ等である。このうち、プロテアーゼ、
ケラチナーゼ、エステラーゼ、クチナーゼ、アミラー
ゼ、プルラナーゼ、ペクチナーゼ、マンナナーゼ、グル
コシダーゼ、グルカナーゼ、コレステロールオキシダー
ゼ、ペルオキシダーゼ、ラッカーゼ及び本発明に用いる
アルカリプロテアーゼ以外のプロテアーゼ等が好まし
い。
ゼ、エスペラーゼ、サビナーゼ、エバラーゼ(以上、ノ
ボ ノルディスク社)、プロペラーゼ、プラフェクト
(ジェネンコア社)、KAP(花王社)等が挙げられ
る。セルラーゼとしては、セルザイム、ケアザイム(以
上ノボ ノルディスク社)、KAC(花王社)、特開平
10−313859号公報記載のバチルス・エスピー
KSM−S237株が生産するアルカリセルラーゼ等が
挙げられる。アミラーゼとしては、ターマミル、デュラ
ミル(以上、ノボ ノルディスク社)、プラスター(ジ
ェネンコア社)、KAM(花王社)等が挙げられる。リ
パーゼとしてはリポラーゼ、リポラーゼウルトラ(以
上、ノボ ノルディスク社)等が挙げられる。これらの
酵素は0.001〜10%、好ましくは0.03〜5%
配合される。
重量%(以下単に%で示す)配合され、特に粉体状洗剤
組成物については10〜45%、液体洗剤組成物につい
ては20〜50%配合することが好ましい。また本発明
洗剤組成物が漂白洗剤又は自動食器洗浄機用洗剤である
場合、界面活性剤は一般に1〜10%、好ましくは1〜
5%配合される。
%、好ましくは5〜40%配合される。
%、好ましくは1〜40%配合される。
しくは1〜5%配合される。
は1〜10%配合するのが好ましい。漂白剤を使用する
ときは漂白活性化剤(アクチベーター)を0.01〜1
0%配合することができる。
パールCBS−X)やスチルベン型蛍光剤(例えばDM
型蛍光染料)等が挙げられる。蛍光剤は0.001〜2
%配合するのが好ましい。
るアルカリプロテアーゼ及び上記公知の洗浄成分を組み
合わせて常法に従い製造することができる。洗剤の形態
は、用途に応じて選択することができ、例えば、液体、
粉体、顆粒等にすることができる。なお、本発明のアル
カリプロテアーゼを粉末洗剤組成物に用いる場合は、洗
剤製造時、あるいは使用時に作業者や消費者が酵素との
接触をできるだけ避ける目的や、熱による失活あるいは
分解を防ぐため特開昭62−257990号公報に記載
の方法に基づき製造した顆粒を洗剤粒子製造後に混合す
ることが好ましい。
料用洗剤、漂白洗剤、自動食器洗浄機用洗剤、配水管洗
浄剤、義歯洗浄剤等として使用できるが、特に衣料用洗
剤、漂白洗剤、自動食器洗浄機用洗剤として好適に使用
することができる。
は、ターゴトメーター(上島製作所製)を用いて行っ
た。市販の衣料用洗剤を所定の使用濃度になるように調
製した溶液に、変異酵素を最終濃度で10mPU/L、20m
PU/Lになるように添加した。次いで、変異酵素の洗浄力
評価に供する汚染布EMPA117(EMPA社製、血
液/ミルク/カーボン)を6×6cm画に裁断したもの
を添加し、特に断らない限り20℃で洗浄(100rp
m)を行った。水道水によるすすぎを行った後、色彩色
差計(MINOLTA、CM3500d)を用いて明度
を測定し、洗浄前後における明度の変化から洗浄率を算
出した。
v)カゼイン(ハマーステイン:メルク社製)を含む5
0mmol/Lホウ酸−NaOH緩衝液(pH10.5)1mL
を30℃で5分間保温した後、0.1mLの酵素溶液を添
加し、30℃で15分間反応を行った。TCA溶液
(0.11mol/Lトリクロロ酢酸:0.22mol/L酢
酸ナトリウム:0.33mol/L酢酸)2mLを添加して
反応を停止し、室温で10分間放置した後、酸変性蛋白
を濾過(No.2濾紙:ワットマン社製)した。そして濾
液0.5mLにアルカリ性銅試薬(1%(w/v)酒石酸
カリウム・ナトリウム:1%(w/v)硫酸銅:2%
(w/v)炭酸ナトリウム、0.1mol/L水酸化ナト
リウム=1:1:100(v/v))2.5mLを添加
し、30℃、10分間保温した後、希釈フェノール試薬
(フェノール試薬(関東化学社製)をイオン交換水で2
倍に希釈したもの)0.25mLを加え、30℃、30分
間保温した後、660nmにおける吸光度を測定した。上
記の酵素反応系に反応停止液を混合した後、酵素溶液を
加えた系をブランクとした。なお、酵素1単位(P.
U.)は、上記の反応条件において1分間に1mmolのチ
ロシンに相当する酸可溶性蛋白分解物を遊離する酵素量
とした。
0kbの範囲に対しランダムに変異を与えることとした。
先ず、本2.0kbを増幅できるプライマーを用いPCR
を行った。PCR反応液は鋳型DNAを5ng、リン酸化
プライマーを20pmoL、各dNTPを20nmoL、1μmo
LのTris/HCl(pH8.3)、5μmoLのKC
l、0.15μmolのMgCl2、そして2.5U Ta
qDNAポリメラーゼを含有し、最終液量を100μL
とした。PCR温度条件は、94℃において5分間放置
し鋳型を変性させた後、94℃で1分間、55℃で1分
間、72℃で1.5分間を1サイクルとしてこれを30
サイクル行った。PCR product purificaton Kit(ベ
ーリンガー社)によってPCR産物を精製し100μL
の滅菌水で溶出させた。引き続き、1μLの溶出液を使
用して2回目のPCRを行った。PCRの条件は鋳型D
NA以外は全て1回目のPCR条件と同じである。2回
目のPCR後に1回目と同様にPCR産物を精製し10
0μLの滅菌水で溶出させた。
TaKaRa社製のLATaqを用いたポリメラーゼ反応によ
る方法によって行った。詳細に説明すると、2回目の精
製溶出液35μLにLATaq用のバッファー(10倍
濃縮液)を5μL、dNTP溶液を8μL、LATaqD
NAポリメラーゼを0.5μL、さらに鋳型としてプラ
スミドpHA64TS(発現ベクターpHA64にプロ
テアーゼ構造遺伝子を連結)を20ng添加後、最終液量
を50μLにし、94℃1分間、55℃1分間、72℃
4分間を30サイクルの条件でPCR反応を行った。そ
の後エタノール沈澱によってPCR産物を回収した。こ
のPCR産物はプライマー位置の5′側にニックを有す
るプラスミドの形状を成しており、このニック部分を連
結させるために、さらにT4リガーゼ(TaKaRa社)によ
るリガーゼ反応処理を行った。
acillus subtilis ISW1214株の形質転換を行っ
たところ約4×105個の形質転換体が取得された。そ
こでISW1214株の形質転換体をスキムミルク含有
培地(スキムミルク1%、バクトトリプトン1%、塩化
ナトリウム1%、酵母エキス0.5%、寒天1.5%、
テトラサイクリン7.5μg/mL)上に生育させ、プロ
テアーゼ分泌量を反映していると考えられるハローの形
成状態を観察した。
果を図1に示す。本発明の変異アルカリプロテアーゼは
いずれも変異を導入する前の野生型酵素に比べて優れた
洗浄力を有していた。
用いて洗浄力評価を行った。即ち攪拌翼を有した1m3
の混合槽に水465kgを加え、水温が55℃に達した後
に、50%(w/v)ドデシルベンゼンスルホン酸ナト
リウム水溶液48kg、40%(w/v)ポリアクリル酸
ナトリウム水溶液135kgを添加した。15分間攪拌し
た後、炭酸ナトリウム120kg、硫酸ナトリウム60k
g、亜硫酸ナトリウム9kg、蛍光染料3kgを添加した。
更に15分間攪拌した後、ゼオライト300kgを添加
し、30分間攪拌して均質なスラリーを得た(スラリー
中の水分は50重量%)。このスラリーを噴霧乾燥塔の
塔頂付近に設置した圧力噴射ノズルから噴霧することで
ベース顆粒を得た(噴霧乾燥塔に供給する高温ガスは塔
下部より温度が225℃で供給し、塔頂より105℃で
排出)。次に非イオン界面活性剤15重量部と50重量
%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液15
重量部とポリエチレングリコール1重量部を70℃にな
るように加熱混合し、混合液を作製した。レディゲミキ
サー(松坂技研(株)製、容量20L、ジャケット付)
に上記ベース顆粒100重量部を投入し、主軸(150
rpm)とチョッパー(4000rpm)の攪拌を開始した。
なお、ジャケットに75℃の温水を10L/分で流し、
そこに上記混合液を3分間で投入し、その後5分間攪拌
を行った。更にこの洗剤粒子群の粒子表面に結晶性アル
ミノ珪酸塩10重量部で表面被覆を行い、最終粒状洗剤
を得た。 [使用した原料] ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液:ネオペ
レックスF65(花王(株)製) 非イオン界面活性剤:エチレンオキサイド平均付加モル
数が8.5のエマルゲン108KM(花王(株)製) ポリアクリル酸ナトリウム水溶液:平均分子量1000
0(特公平2−24283号公報の実施例に記載の方法
に従って製造した) 炭酸ナトリウム:デンス灰(セントラル硝子(株)製) ゼオライト:平均粒径が3.5μmのゼオライト4A型
(東ソー(株)製) ポリエチレングリコール:K−PEG6000(平均分
子量8500(花王(株)製) 蛍光染料:チノパールCBS−X(チバガイギー社製)
ーゼの精製標品から特開昭62−257990号公報に
記載の方法に基づきプロテアーゼ造粒物を調製した(6
P.U./g)。
2mg炭酸カルシウム/1L)に表2に示す洗剤組成物を
0.67g溶解した。試験布(EMPA117(EMP
A社製、血液/ミルク/カーボン))を6×6cmに裁断
後、Terg−O−tometer(上島製作所製)を
使用し、20℃、100rpmで10分間洗浄を行った。
濯ぎ、乾燥後、色彩色差計(MINOLTA、CM35
00d)を用いて明度を測定し、下式より洗浄率を算出
した。結果を表2に併せて示す。
でも活性を有し、かつ洗浄力が高く、洗剤配合用酵素と
して有用なアルカリプロテアーゼを提供できる。
である。
Claims (8)
- 【請求項1】 配列番号1の(a)84位、(b)10
4位、(c)256位若しくは(d)369位又はこれ
に相当する位置のアミノ酸残基が欠失又は下記アミノ酸
残基; (a)位置:アルギニン残基、(b)位置:プロリン残
基、(c)位置:アラニン、セリン残基、(d)位置:
アスパラギン残基、から選ばれたものであるアルカリプ
ロテアーゼ。 - 【請求項2】 配列番号1に示すアミノ酸配列又はこれ
と60%以上の相同性をもつアミノ酸配列を有するアル
カリプロテアーゼにおいて、配列番号1の(a)84
位、(b)104位、(c)256位若しくは(d)3
69位又はこれに相当する位置のアミノ酸残基が欠失又
は下記アミノ酸残基; (a)位置:アルギニン残基、(b)位置:プロリン残
基、(c)位置:アラニン、セリン残基、(d)位置:
アスパラギン残基、から選ばれたものであるアルカリプ
ロテアーゼ。 - 【請求項3】 配列番号1に示すアミノ酸配列と60%
以上の相同性をもつアミノ酸配列を有するアルカリプロ
テアーゼが、配列番号2〜7から選ばれるアミノ酸配列
を有する請求項2記載のアルカリプロテアーゼ。 - 【請求項4】 請求項1〜3記載のアルカリプロテアー
ゼをコードする遺伝子。 - 【請求項5】 請求項4記載の遺伝子を含有する組換え
ベクター。 - 【請求項6】 請求項5記載の組換えベクターを含有す
る形質転換体。 - 【請求項7】 宿主が微生物である請求項6記載の形質
転換体。 - 【請求項8】 請求項1〜3のいずれか1項記載のアル
カリプロテアーゼを含有する洗剤組成物。
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