JP2003199559A - アルカリプロテアーゼ生産菌 - Google Patents
アルカリプロテアーゼ生産菌Info
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Abstract
る塩基配列又はこれと98%以上の相同性を有する塩基
配列からなる16SリボゾーマルDNAを有するアルカ
リプロテアーゼ生産菌。 【効果】 本発明のアルカリプロテアーゼ生産菌によれ
ば、優れた酸化剤耐性を有し且つゼラチン分解能の高
い、洗剤用、写真工業、食品加工用のアルカリプロテア
ーゼが工業的に生産できる。
Description
高いアルカリプロテアーゼを生産する新規バチルス属細
菌に関する。
アーゼは、30年以上も前から衣料用洗剤に配合されて
きたタンパク質を分解する酵素であり、衣類に付着した
タンパク質系の汚れ、襟袖の汚れ、食べこぼし汚れ、血
液汚れ等に洗浄助剤として効果を発揮してきた。中でも
アルカリプロテアーゼは、衣料用洗剤を始めとして、洗
顔剤、浴用剤、義歯洗浄剤、コンタクトレンズ洗浄剤等
のトイレタリー分野、低アレルゲン化ラテックス製造等
の化学品分野、烏賊の皮むき用、食肉軟化用等の食品分
野、消化助剤や消炎剤といった医薬品分野等で利用され
ている。
脂汚れや微粉塵等複数の成分が含まれていることから、
洗剤用プロテアーゼとしてはタンパク質複合汚れに対し
て高い洗浄力を示す洗剤用アルカリプロテアーゼの取得
が望まれており、斯かる観点から、本発明者らは高濃度
の脂肪酸存在下でもプロテアーゼ活性を保持し、タンパ
ク質だけでなく皮脂等の汚れを含む複合汚れに対して優
れた洗浄力を示すバチルス属細菌の生産する分子量約4
3,000のアルカリプロテアーゼを見出し、先に特許
出願した(WO99/18218号公報)。
アーゼは、他のバチルス属細菌からもいくつか見出され
ており、いずれも従来からのズブチリシンタイプのセリ
ンプロテアーゼに比べて非常に高い酸化剤耐性を有して
おり、酸化剤耐性アルカリプロテアーゼとして新しいズ
ブチリシンサブファミリーを形成するものと提唱されて
いる(Biochem. Biophys. Res. Commun., 279, 313-31
9, 2000)。
いタイプのアルカリプロテアーゼを生産することが明ら
かになってきたが、これら以外の新しいバチルス属細菌
によっても同様な酵素が生産される可能性は大きい。従
って、酸化剤耐性アルカリプロテアーゼを生産するバチ
ルス属の新規な細菌を探索し、酵素生産に係わる応用の
可能性を広げることが求められている。一方、写真工業
や食品工業においては、ゼラチンを良好に分解できるプ
ロテアーゼがフィルムの処理、食品加工等の分野で求め
られている。
の土壌サンプル中から、タンパク質複合モデル汚染布に
対し極めて高い洗浄力を示すアルカリプロテアーゼ生産
菌を選抜し、菌株並びに産生酵素の諸性質について研究
を行ったところ、特定の16SリボゾーマルDNA(以
下、「16SrDNA」という)を有するバチルス属細
菌が、優れた酸化剤耐性を有すると共にゼラチンに対す
る高い分解活性を示し、工業的に有用なアルカリプロテ
アーゼを生産し得ることを見出した。
列番号1で示される塩基配列又はこれと98%以上の相
同性を有する塩基配列からなる16SリボゾーマルDN
Aを有するアルカリプロテアーゼ生産菌を提供するもの
である。
M−9865(FERM−P18566号)として寄託
されたアルカリプロテアーゼ生産菌を提供するものであ
る。
産菌は、バチルス属に属し、配列番号1で示される塩基
配列又はこれと98%以上の相同性を有する塩基配列か
らなる16SrDNAを有するものである。配列番号1
で示される塩基配列からなる16SrDNAを有する好
適な菌株としては、例えばバチルス エスピー KSM
−9865株及びこれと遺伝学的に同種の菌株が挙げら
れる。また、配列番号1で示される塩基配列と98%以
上の相同性を有する塩基配列からなる16SrDNAを
有する菌株としては、例えば配列番号1で示される塩基
配列からなる16SrDNAとGENENTYX−MA
Cプログラム(ソフトウェア開発,Ver36)を用い
たマキシマムマッチング法による相同性検索をを行った
場合に98%以上の相同性を示す16SrDNAを有す
るものが挙げられ、例えばバチルス エスピー KSM
−9865株と遺伝学的に同種の菌株及びこれと近縁の
菌株であって、KSM−9865株が産生するアルカリ
プロテアーゼと同一若しくは類似の性質を有するプロテ
アーゼを産生する菌株が挙げられる。
菌の性質について、バチルス エスピー KSM−98
65を例に挙げて説明する。尚、本発明アルカリプロテ
アーゼ生産菌の性質を検討するに当たり、比較として、
類似の酸化剤耐性アルカリプロテアーゼを生産する公知
のバチルス属細菌:バチルス エスピー KSM−KP
43(FERM BP−6532)(WO99/182
18号公報)、バチルス エスピー KSM−KP98
60(FERM BP−6534)(WO99/182
18号公報)、バチルス エスピーKSM−KP179
0(FERM BP−6533)(WO99/1821
8号公報)、バチルス No.D−6(FERM P−
1592)(特公昭56−4236号公報)、バチルス
エスピー Y(FERM BP−1029)(特公平
3−997号公報)、バチルス SD521(FERM
P−11162)(特開平1−330069号公
報)、バチルス エスピー NCIB12288、バチ
ルス エスピー NCIB12289、バチルス エス
ピー NCIB12512及びバチルス エスピー N
CIB12513(WO88/01293号公報)を選
択した。
3.5μm) (b)胞子の有無、形、位置、大きさ:胞子嚢は膨潤、
楕円形、中央(0.7〜0.85×1.3〜1.7μ
m) (c)多形性:無し (d)運動性:有り (e)グラム染色:陽性
8.5〜8.8が最適) (v)生育温度範囲:12.7℃〜40℃ (36℃付
近が最適) (w)塩化ナトリウム耐性:7%塩化ナトリウムまで生
育 (x)糖類の利用性: 以下の糖を唯一の炭素源として利用できる:グルコー
ス、マンノース、マルトース、イノシトール、シューク
ロース,フラクトース、マン二トール、ズルシトール、
ソルビトール、ラフィノース、ガラクトース、ゲンチオ
ビオース、リボース、ツラノース、サリシン、メレチト
ース、N―アセチルグルコサミン。 以下の糖類を利用できない:ラクトース、グリセロー
ル、エリスリトール、アラビノース、メリビオース、ラ
ムノース、キシロース、キシリトール、アラビトール、
タガトース、リキソース。
ual of Systematic Bacteriology vol.2 (Sneath, P.H.
A.ら、Williams & Wilkins, Baltimore, 1986)又はNiel
senらの方法(Microbiology, 141, 1745-1761,1995)に
従った。
-122,1994)に従い、PCR法によって16SrDNA
のダイレクトシークエンスを行い、塩基配列を明らかに
した(配列番号1)。そして、ClustalWプログ
ラムを用いて系統樹を作成したことろ、本発明のKSM
−9865株は、Bacillus psychrodurans DSM11713及
びBacillus psychrotolerans DSM11706に近い位置に分
類されるが異なる菌株であることが示された(図1)。
尚、B. psychrodurans DSM11713及びB.psychrotolerans
DSM11706の16SrDNAと本発明KSM−9865
株のそれとの相同性は、それぞれ97.7%及び97.
5%であった。
ョン 類似のアルカリプロテアーゼを産生すると予想される公
知のバチルス属細菌(バチルス エスピー KSM−K
P43(FERM BP−6532)、バチルス エス
ピー NCIB12288、バチルス エスピー NC
IB12289、バチルス エスピー NCIB125
12、バチルス エスピー NCIB12513)との
DNA−DNAハイブリダイゼーションを、フォトビオ
チンラベルDNAプローブを用い、Ezakiらの方法(In
t. J. Syst. Bacteriol. 39, 224-229, 1989)により行
ったところ、本発明のKSM−9865株はこれらのバ
チルス属細菌と最大で32〜42%(バチルス エスピ
ー NCIB12512)、最低で0%(バチルス エ
スピー NCIB12289)というリアソシエーショ
ン率を示した。以上より、本発明のKSM−9865株
は、上記バチルス属細菌とは異なる菌株である。
産菌であるバチルス エスピー KSM−KP179
0、バチルス エスピー KSM−KP9860(WO
99/18218号公報)、バチルス エスピー Y、
バチルス エスピー D−6、バチルス エスピー S
D521と比較すると、バチルス エスピー KSM−
KP1790は、胞子嚢の膨潤が認められないこと、硝
酸塩を還元しないこと、pH6.2で生育可能なこと、
VPテスト陰性、クエン酸を利用しないこと等多くの点
で本発明のKSM−9865とは異なり、バチルス エ
スピー KSM−KP9860は、硝酸塩を還元しない
こと、pH6.2で生育可能なこと、VPテスト陰性、
クエン酸を利用しないことより、やはり本発明KSM−
9865とは異なる性質を有している。一方、バチルス
エスピー Y、バチルス エスピー D−6、バチル
ス エスピー SD521については16SrDNAの
解析結果から、Bacillus cohniiに近縁であることが示
されている。
5株は、公知の酸化剤耐性を有する新しいタイプのアル
カリプロテアーゼ生産菌とは異なることは明白であり、
また他のバチルス属細菌の中にも本発明のKSM−98
65株は存在しないことから、独立行政法人産業技術総
合研究所特許生物寄託センターにバチルス エスピーK
SM−9865として寄託した(受託番号:FERM
P−18566号)。
適当な液体培地を用いて好気的に培養することにより菌
体外にアルカリプロテアーゼを生産させることができ
る。培地中には資化しうる炭素源、窒素源、更にビタミ
ン類、金属塩類等の微量栄養源を適当に組合せ、培地の
pHは8〜10の間に調整し、培養温度は25〜40
℃、2〜5日間振盪培養を行えば良い。使用する炭素
源、窒素源は特に限定されないが、炭素源としてはグル
コース、マルトース、フラクトース、シュークロース、
可溶性澱粉等、窒素源としては魚肉エキス、各種アミノ
酸、酵母エキス、肉エキス、ポリペプトン、コーンステ
ィープリカー、ソイビーンミール、アジプロン、無機窒
素化合物等が挙げられる。また、その他のリン酸、Mg
2+、Mn2+、Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、N
a+、K+等の無機塩、ビオチン、パントテン酸、ピリド
キサール、チアミン等のビタミン類を添加することもで
きる。
テアーゼを得るには目的に応じて精製、結晶化、あるい
は造粒化すればよい。また、アルカリプロテアーゼの生
産量を高めるために本発明菌株を変異育種することで得
られる高生産変異株も使用することができる。
るアルカリプロテアーゼ遺伝子をクローン化することも
できる。得られた遺伝子を用いたアルカリプロテアーゼ
の生産方法は、例えば当該遺伝子を安定に増幅できるプ
ラスミド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上に導入させる等の
方法でアルカリプロテアーゼをコードする遺伝子を安定
に増幅し、さらに当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し、アルカリプロテ
アーゼを生産させる方法が採用できる。この条件を満た
す宿主菌としては例えば本発明のバチルス エスピー
KSM−9865をはじめとするバチルス属細菌、大腸
菌、カビ、酵母、放線菌等が挙げられる。
65が産生するアルカリプロテアーゼ(K−9865)
の性質を示す。 (1)分子量 12.5%アクリルアミドゲルを用いたSDS−ポリア
クリルアミドゲル電気泳動(分子量マーカーとしてファ
ルマシアのLow molecular weight marker を使用)によ
り求めた精製酵素の分子量は、約43,000である。
適のズブチリシンであるK−16プロテアーゼ(Appl.M
icrobiol.Technol. 43、473-481、1995)と比較した場
合、卵黄やゼラチンに対する分解活性が高く、特にゼラ
チンに対しては下表1に示すようにカゼインに対する活
性値の10倍近い分解活性を有する。
l-L-arginine-ethylester)、BTEE(N-benzoyl-L-t
rosine-ethylester)、ATEE(N-acetyl-L-tyrosine
-ethylester)及びTAME(Nα-p-tosyl-L-arginine-
methylester)に対する分解活性(50mMトリス塩酸
緩衝液(pH8)中(基質濃度0.5mM))は、BT
EEのみに作用し、256nmにおける吸光度の増加を
認める。
(pH10.5)2mL中にK−9865を添加し、3
0℃で30分間放置し、充分量のカタラーゼ(ベーリン
ガーマンハイム)を加えて余剰の過酸化水素を除いた後
の残存プロテアーゼ活性を合成基質法にて測定した場
合、過酸化水素水による処理前の活性を100%とする
と、90%以上の残存活性を有する(同条件で処理した
K−16プロテアーゼの残存活性が5%以下である)。
った場合、pH4−13の間で作用し、最適反応pHは
11付近(ホウ酸緩衝液)であり、pH7−12におい
てもpH11での活性値の80%以上の活性を示す。
0.5)中、各温度で酵素反応を行った場合、最適反応
温度は60℃付近であり、5mMカルシウムを添加した
場合、最適温度は70℃にシフトする。
I:バイオラッド)により求めた。すなわち、2%アン
フォライン(ファルマライト、pH8−10.5:ファ
ルマシア)を含む5%アクリルアミドゲルを用い、等電
点マーカーキット(バイオラッド)の標準タンパク質の
移動度から測定した等電点は、約pH9.5である。
ーゼ生産菌が産生するアルカリプロテアーゼは、公知の
類似菌株から生産されるプロテアーゼと比較して、優れ
た酸化剤耐性を有し且つ高いゼラチン分解能を有する。
濁し、80℃で10分間恒温した後、表2に示した組成
の液体培地(10mL)を分注した大型試験管へ接種
し、20℃にて3〜5日間振盪培養を行った。同培地を
用いて2回植え継ぎを行った後、適当に希釈した培養液
を表2に示した組成の寒天平板培地に塗抹した。20℃
で5〜7日間培養したところ、プロテアーゼ生産菌の周
辺はスキムミルクの分解によって生じる溶解斑が認めら
れ、これらのプロテアーゼ生産菌を選抜した。得られた
菌株は表3に示す組成の液体培地へ接種し、30℃で2
4時間振盪培養を行った。一部の培養上清を採り、過酸
化水素水(pH10.5)中、30℃、30分間放置し
た後の活性が対照に比べ50%以上残存しているプロテ
アーゼを選抜した。中でも残存活性の高かったプロテア
ーゼ生産菌としてKSM−9865株を選抜した。尚、
活性測定法は以下に述べる2通りの方法を用いた。培養
活性はカゼイン法でまた酸化剤耐性を調べる場合には合
成基質法を採択した。
カゼイン1%(hanmerstein、メルク社製)を含む50
mMホウ酸緩衝液(pH10)1.0mLを30℃で5
分間保温した後、0.1mLの酵素溶液を加え、15分
間反応を行った。反応停止液(0.11Mトリクロロ酢
酸−0.22M酢酸ナトリウム−0.33M酢酸)を
2.0mL加え、室温で10分間放置したのち、濾過
(No.1濾紙、アドバンテック東洋)を行い、濾液中
の酸可溶タンパク質をLowryらの方法(J.Biol. Ch
em.、193、265-275、1981)により次のように定量した。
0.5 mLの濾液にアルカリ性銅溶液[1%酒石酸ナ
トリウムカリウム:1%硫酸銅:1%炭酸ナトリウム=
1:1:100]を2.5mL添加し、30℃にて10
分間放置後、希釈フェノール液(フェノール試薬(関東
化学)を脱イオン水で2倍希釈)0.25mLを添加し
て30分間恒温したのち、660nmにおける吸光度を
測定した。酵素1単位は、上記反応にて1分間に1mm
olのチロシンに相当する酸可溶性タンパク質分解物を
遊離させるのに必要な酵素量とした。
合成基質(Ala−Ala−Pro−Leu−p−ni
troanilide、ペプチド研究所)2.5mMを
含む50mMホウ酸緩衝液(pH10)に酵素溶液を加
え(全量0.5mL)、30℃中で10分間反応を行っ
た。2mLの5%クエン酸を添加し反応を停止した後、
420nmにおける吸光度を測定した。酵素1単位は、
上記反応にて1分間に1μmolのp−nitroan
ilineを生成する酵素量とした。
865)の精製 実施例1で得られたKSM−9865株をポリペプトン
S、マルトースを主成分とする液体培地に接種し、30
℃で60時間振盪培養した。遠心分離により得られた培
養上清液(3L)に90%飽和となるように硫酸アンモ
ニウムを添加し、タンパク質を塩析した。遠心分離によ
り得られた沈殿物を少量の2mM塩化カルシウムを含む
10mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5:緩衝液A)に
溶解した後、同緩衝液にて一晩透析を行なった。透析内
液(200mL)を予め緩衝液Aにて平衡化しておいた
DEAE トヨパールカラム(2.5×14cm:東ソ
ー)に添着させ、非吸着のプロテアーゼ活性画分を回収
した(400mL)。次にこの活性画分を限外濾過(Y
M3メンブレン:アミコン)により30mLまで濃縮
し、緩衝液Aにて平衡化しておいたSP−トヨパール5
50W(1.5×8cm:東ソー)に添着させ、0−5
0mMの塩化ナトリウムを含む緩衝液Aを用いた直線濃
度勾配法により吸着したタンパク質を溶出した。プロテ
アーゼ活性を示す画分は非吸着画分にやや遅れて溶出さ
れた。この画分についてSDS−ポリアクリルアミドゲ
ル電気泳動を行い、均一なプロテアーゼが得られている
ことを確認した(比活性150U/mg、活性収率15
%)。タンパク質濃度の測定は牛血清アルブミン(バイ
オラッド)を標準タンパク質として用いてLowryら
の方法に準じて行った。
よれば、優れた酸化剤耐性を有し且つゼラチン分解能の
高い、洗剤用、写真工業、食品加工用のアルカリプロテ
アーゼが工業的に生産できる。
5の16SrDNA配列に基づく系統樹を示す。
Claims (5)
- 【請求項1】 バチルス属に属し、配列番号1で示され
る塩基配列又はこれと98%以上の相同性を有する塩基
配列からなる16SリボゾーマルDNAを有するアルカ
リプロテアーゼ生産菌。 - 【請求項2】 以下の性質(1)〜(3)を有するアル
カリプロテアーゼを生産する請求項1記載のアルカリプ
ロテアーゼ生産菌; (1)分子量:43,000(SDS−ポリアクリルア
ミドゲル電気泳動法)、 (2)基質特異性:タンパク質、ペプチド基質に対して
良好に作用し、特にゼラチンに対して強い分解活性を示
す、 (3)酸化剤耐性:50mM過酸化水素中(pH10)
30℃、30分間処理した場合、90%以上の活性を保
持する。 - 【請求項3】 更に以下の性質(4)〜(6)を有する
アルカリプロテアーゼを生産する請求項2記載のアルカ
リプロテアーゼ生産菌; (4)最適反応pH:カゼインを基質とした場合、pH
4〜13の広い範囲で作用し、pH6〜12で最適pH
活性値の80%以上を示す、 (5)最適温度:カゼインを基質とした場合、pH1
0.5のホウ酸緩衝液中で60℃、カルシウムイオン添
加(5mM)の場合70℃、 (6)等電点:pH9.5付近(等電点電気泳動法)。 - 【請求項4】 バチルス エスピー KSM−9865
(FERM−P18566号)として寄託された請求項
1〜3のいずれか1項記載のアルカリプロテアーゼ生産
菌。 - 【請求項5】 バチルス エスピー KSM−9865
(FERM−P18566号)として寄託されたアルカ
リプロテアーゼ生産菌。
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---|---|---|---|
JP2002002653A JP4054577B2 (ja) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | アルカリプロテアーゼ生産菌 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010239942A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-10-28 | Kao Corp | アルカリプロテアーゼ高生産菌 |
JP2010279283A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Kao Corp | アルカリプロテアーゼ高生産菌 |
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2002
- 2002-01-09 JP JP2002002653A patent/JP4054577B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010239942A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-10-28 | Kao Corp | アルカリプロテアーゼ高生産菌 |
JP2010279283A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Kao Corp | アルカリプロテアーゼ高生産菌 |
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