JP2003533173A - Methods and compositions for preparing lignocellulosic products and products obtained by the methods - Google Patents

Methods and compositions for preparing lignocellulosic products and products obtained by the methods

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JP2003533173A
JP2003533173A JP2001536815A JP2001536815A JP2003533173A JP 2003533173 A JP2003533173 A JP 2003533173A JP 2001536815 A JP2001536815 A JP 2001536815A JP 2001536815 A JP2001536815 A JP 2001536815A JP 2003533173 A JP2003533173 A JP 2003533173A
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オデド ショセヨヴ,
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シービーデイ テクノロジーズ リミテッド
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Abstract

(57)【要約】 リグノセルロース製品を製造するための方法であって、反応媒体中において、(i)フェノール性ヒドロキシ基で置換されているフェノール性ポリマー;(ii)フェノール性基の酸化を触媒し得る酵素とセルロース結合ペプチドとを含む融合ポリペプチドがそのセルロース部分に固定化されているリグノセルロース含有材料;および(iii)酸化剤を混合する工程を含む方法。この方法に使用するための組成物及びこの方法によって得られるリグノセルロース製品も開示される。   (57) [Summary] A method for producing a lignocellulosic product, comprising: (i) a phenolic polymer substituted with a phenolic hydroxy group in a reaction medium; (ii) an enzyme capable of catalyzing the oxidation of the phenolic group and a cellulose bond. A lignocellulose-containing material in which the fusion polypeptide comprising the peptide is immobilized on the cellulose moiety; and (iii) an oxidizing agent. Also disclosed are compositions for use in the method and lignocellulosic products obtained by the method.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】発明の分野および背景 本発明は、セルロース結合ペプチドを介して酵素がそれに付着している適切な
リグノセルロース出発材料(木繊維または植物繊維など)から、リグノセルロー
ス系製品、例えば、ハードボードまたは中密度ファイバーボード(「MDF」)
などのファイバーボード、パーティクルボード、合板、紙または板紙(厚紙およ
びライナーボードなど)を製造するための方法および組成物を提供する。この場
合、そのような酵素は、酸化剤の存在下において、そして必要な場合には酵素を
有さないさらなるリグノセルロース出発材料(例えば、再利用繊維)の存在下に
おいて、リグノセルロース出発材料の構成的部分を形成し得るフェノール性ポリ
マー(例えば、リグニン)のフェノール性基の酸化を触媒することができる。
FIELD AND BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to lignocellulosic products, such as hardboard, from suitable lignocellulosic starting materials (such as wood fiber or vegetable fiber) to which the enzyme is attached via a cellulose-binding peptide. Or medium density fiberboard ("MDF")
Methods and compositions for making fiberboard, particleboard, plywood, paper or paperboard such as cardboard and linerboard, etc. are provided. In this case, such an enzyme would constitute the lignocellulosic starting material in the presence of an oxidizing agent and, if necessary, in the presence of an additional lignocellulosic starting material (eg recycled fiber) without the enzyme. It is possible to catalyze the oxidation of the phenolic groups of a phenolic polymer (eg lignin) which may form an active moiety.

【0002】 本発明の方法を使用することにより、改善された機械的性質が、それによって
調製されたリグノセルロース系製品に、特に、ライナーボード、厚紙および波形
板紙などの紙製品にもたらされる。
By using the method of the invention, improved mechanical properties are brought to the lignocellulosic products prepared thereby, especially paper products such as linerboard, cardboard and corrugated paperboard.

【0003】 リグノセルロース出発材料から調製されるリグノセルロース系製品、中でも、
機械的または機械的/化学的な方法(後者は「半化学的」方法と呼ばれることが
多い)によって、あるいは漂白を伴わない化学的な方法によって、あるいは木材
粒子(木材の「チップ」、フレークおよびその他)から調製される植物繊維また
は木繊維から出発して製造される製品は、不可欠な日常的材料である。
Lignocellulosic products prepared from lignocellulosic starting materials, among others:
By mechanical or mechanical / chemical methods (the latter is often referred to as "semi-chemical" methods) or by chemical methods without bleaching, or by wood particles (wood "chips", flakes and Products produced starting from plant fibers or wood fibers prepared from (other) are an essential everyday material.

【0004】 そのような製品の最も見慣れたタイプの一部には、筆記用または印刷用の紙、
厚紙、段ボール厚紙、ファイバーボード(「ハードボード」)およびパーティク
ルボードが含まれる。
Some of the most familiar types of such products include writing or printing paper,
Includes cardboard, corrugated cardboard, fiberboard (“hardboard”) and particleboard.

【0005】 事実上すべての規格の紙および厚紙などが水性のパルプスラリーから製造され
ている。典型的には、パルプは水に懸濁され、様々な添加物と混合され、その後
、紙および厚紙などが形成される装置に通され、圧縮および乾燥される。機械的
に製造されたパルプ(以降、「機械パルプ」と呼ばれる)、半化学的に製造され
たパルプ(以降、「半化学パルプ」と呼ばれる)、漂白されていない化学パルプ
、または再利用繊維から作製されたパルプ(すなわち、再利用された繊維、古紙
およびその他から調製されたパルプ)が用いられているかどうかにかかわりなく
、多くの場合、十分な機械的性質を有する最終製品を得るために、様々な強化剤
をパルプに添加することが必要である。
Virtually all specifications of paper and cardboard and the like are made from aqueous pulp slurries. Typically, the pulp is suspended in water, mixed with various additives, and then passed through a device such as paper and cardboard to be formed, compressed and dried. From mechanically produced pulp (hereinafter "mechanical pulp"), semi-chemically produced pulp (hereafter "semi-chemical pulp"), unbleached chemical pulp, or recycled fiber Regardless of whether the pulp made (ie pulp prepared from recycled fibers, waste paper and others) is used, in most cases to obtain a final product with sufficient mechanical properties, It is necessary to add various toughening agents to the pulp.

【0006】 包装などにおいて使用される紙および板紙の場合、乾燥状態および湿潤状態に
おける引張り強度および引き裂き強度は非常に重要である。さらに、特に、ある
種の規格の厚紙(例えば、包装、輸送およびその他に使用される段ボール厚紙の
箱を製造するためのいわゆる非漂白板紙)の場合、材料の圧縮強度もまた重要な
因子であることが多い。今日使用されている強化剤には、より環境的に受け入れ
られる材料によって置き換えることが望ましい環境的に望ましくない物質が多数
存在する。その例として、エピクロロヒドリン、尿素−ホルムアルデヒドおよび
メラミン−ホルムアルデヒドを挙げることができる。
In the case of paper and paperboard used in packaging and the like, the tensile strength and tear strength in a dry state and a wet state are very important. In addition, the compressive strength of the material is also an important factor, especially in the case of certain standard cardboards (for example so-called unbleached paperboards for making boxes of corrugated cardboard used for packaging, shipping and others). Often. There are many environmentally undesirable substances in the tougheners used today that are desired to be replaced by more environmentally acceptable materials. As examples, mention may be made of epichlorohydrin, urea-formaldehyde and melamine-formaldehyde.

【0007】 建築用構造物、床材、外装仕上げ材、家具、包装材およびその他において使用
される「従来的」なリグノセルロース系コンポジット、例えば、ハードボード(
これは、通常、機械的または半化学的な手段によって、あるいはいわゆる「水蒸
気爆破」によって製造された木繊維から製造される)およびパーティクルボード
(これは、比較的粗い木材粒子、フラグメントまたは「チップ」から製造される
)などのコンポジットの場合、満足できる強度特性を示す凝集物を得るために木
繊維または粒子の結合を、ファイバー/粒子が、必要に応じて1つまたは2つ以
上の「増量材」(リグノスルホナートおよび/またはクラフトリグニンなど)と
の混合物で、合成接着剤(典型的には、尿素−ホルムアルデヒド型、フェノール
−ホルムアルデヒド型またはイソシアネート型の接着剤)とともに処理され、そ
の後、熱を加えながら、所望する形態(ボード、シート、パネルなど)に圧縮さ
れるプロセスを使用して達成することができる。
“Conventional” lignocellulosic composites used in building structures, flooring, exterior finishes, furniture, packaging and others, such as hardboard (
It is usually produced from wood fibers produced by mechanical or semi-chemical means or by so-called "steam blasting" and particleboard (which is a relatively coarse piece of wood, fragments or "chips"). In the case of composites such as), the fibers / particles may be combined with one or more "extending materials" to obtain aggregates of wood fibers or particles to obtain aggregates with satisfactory strength properties. With a synthetic adhesive (typically a urea-formaldehyde type, a phenol-formaldehyde type or an isocyanate type adhesive) in a mixture with (such as lignosulphonate and / or kraft lignin), and then heat In addition, using a process that is compressed into the desired form (board, sheet, panel, etc.) It can be achieved Te.

【0008】 しかし、木材製品の製造における上記タイプの合成接着剤の使用は、一般に、
環境および安全性の観点から望ましくない。これは、多くのそのような接着剤が
直接的な毒性を有し、従って、特別な取扱い処置を必要とし、かつ/またはその
後の段階で、毒性物質および/または環境有害物質の放出を生じさせるからであ
る;このように、例えば、(例えば、パーティクルボードなどにおいて結合剤と
して使用された)ある種の硬化したホルムアルデヒド系接着剤からホルムアルデ
ヒドが放出されることが明らかにされている。
However, the use of synthetic adhesives of the above type in the manufacture of wood products generally
Not desirable from an environmental and safety perspective. This is because many such adhesives have direct toxicity and therefore require special handling procedures and / or cause the release of toxic and / or environmentally harmful substances at a later stage. Thus, for example, it has been demonstrated that formaldehyde is released from certain cured formaldehyde-based adhesives (eg, used as binders in particleboards and the like).

【0009】 リグノセルロース系製品の製造において結合剤として合成接着剤を使用するこ
とに伴う欠点を鑑みて、相当の取り組みが、近年、環境および毒性の観点からよ
り受け入れられる結合剤システムおよび結合プロセスを開発することに向けられ
ている。この点で関連する特許文献には下記が含まれる。
Given the shortcomings associated with the use of synthetic adhesives as binders in the production of lignocellulosic products, considerable work has been done in recent years to develop more acceptable binder systems and bonding processes from an environmental and toxic point of view. It is aimed at developing. Patent documents relevant in this respect include:

【0010】 欧州特許EP0433258A1には、化学的および/または酵素的な処理を
使用して繊維性製品から機械パルプを製造するための方法が開示されている。こ
の場合、「結合剤」が、繊維性製品のリグニン部においてラジカルを生成させる
ことによって繊維性製品内のリグニンに連結させられる。この文書は、好適な結
合剤の例として、カチオン性デンプンなどの「ヒドロカーボネート」および/ま
たはタンパク質を挙げている。好適な酵素の例として、ラッカーゼ、リグニンペ
ルオキシダーゼおよびマンガンペルオキシダーゼが挙げられ、そして好適な化学
剤の例として、フェロイオンを伴う過酸化水素、二酸化塩素、オゾンおよびこれ
らの混合物が挙げられている。
European Patent EP 0433258A1 discloses a method for producing mechanical pulp from fibrous products using chemical and / or enzymatic treatments. In this case, the "binder" is linked to the lignin in the fibrous product by generating radicals in the lignin part of the fibrous product. This document mentions "hydrocarbonates" and / or proteins such as cationic starch as examples of suitable binders. Examples of suitable enzymes include laccase, lignin peroxidase and manganese peroxidase, and examples of suitable chemical agents include hydrogen peroxide with ferroions, chlorine dioxide, ozone and mixtures thereof.

【0011】 欧州特許EP0565109A1には、機械的に製造された木材フラグメント
の結合を、フェノール酸化性酵素とのインキュベーションにより木材細胞の中層
内のリグニンを活性化させることによって達成させる方法が開示されている。従
って、別個の結合剤を使用することがこの方法により避けられる。
European Patent EP 0565109A1 discloses a method whereby the binding of mechanically produced wood fragments is achieved by activating lignin in the middle layer of wood cells by incubation with phenol oxidising enzymes. . Therefore, the use of a separate binder is avoided by this method.

【0012】 米国特許第4,432,921号には、フェノール性基を有するフェノール性
化合物から木材製品に対する結合剤を製造する方法が記載されている。問題とす
るこの方法は、フェノール性化合物を活性化し、かつ酸化的に重合し、それによ
って結合剤に変換する酵素でフェノール性化合物を処理することを伴う。この文
書において具体的に言及されているか、またはそれに示された実施例において用
いられているフェノール性化合物はリグニンスルホナートのみであり、米国特許
第4,432,921号に記載される発明の主目的は、化学パルプを製造するた
めに広く使用されている亜硫酸塩プロセスを操業することによって大量に生じ、
かつリグニンスルホナートを含有するいわゆる「亜硫酸塩廃液」を経済的に利用
することである。
US Pat. No. 4,432,921 describes a method of making a binder for wood products from phenolic compounds having phenolic groups. This method in question involves treating the phenolic compound with an enzyme that activates and oxidatively polymerizes the phenolic compound, thereby converting it into a binder. The only phenolic compound specifically referred to in this document or used in the examples shown therein is lignin sulfonate, which is the main compound of the invention described in US Pat. No. 4,432,921. The purpose is produced in large quantities by operating the sulfite process, which is widely used to produce chemical pulp,
Moreover, it is to economically utilize a so-called "sulfite waste liquid" containing lignin sulfonate.

【0013】 (米国特許第4,432,921号に記載されているように)木材製品を結合
するためのシステム/プロセスにおいてフェノール性ポリマーとしてリグニンス
ルホナートを(特に、亜硫酸塩廃液の形態で)使用することに関しては、下記の
コメントが適当である。(i)その後の研究(H.H.Nimz、Wood A
dhesives, Chemistry and Technology、M
arcel Dekker、New YorkおよびBasel、1983年、
247頁〜288頁;A.Haars他、Adhesives from Re
newable Resources、ACSシンポジウムシリーズ385、A
merican Chemical Society、1989年、126頁〜
134頁を参照のこと)は、木材系ボードの製造において必要とされる「従来」
の合成接着剤の量との比較によって、匹敵し得る強度特性を達成するためには、
非常に多量のリグニンスルホナートが必要であることを明らかにしている;(i
i)リグニンスルホナート結合剤を使用して調製される木材系ボードを圧縮する
ときに必要とされる圧縮時間は非常に長いことが見出されている(E.Roff
aelおよびB.Dix、Holz als Roh− und Werkst
off、49(1991)199〜205を参照のこと);(iii)商業的規
模で得られるリグニンスルホナートは一般に非常に不純であり、品質が非常に変
動しやすい(J.L.Philippou、Journal of Wood
Chemistry and Technology、1(2)(1981)1
99〜227を参照のこと);(iv)使用済み亜硫酸塩液の非常に黒ずんだ色
は、例えば、許容可能な色特性を有する紙製品(包装紙、ライナーボード、また
は厚紙箱などの非漂白板紙など)を製造するためのリグニンスルホナート供給源
としては適さない。
Lignin sulfonate (particularly in the form of sulfite waste liquor) as a phenolic polymer in a system / process for binding wood products (as described in US Pat. No. 4,432,921) Regarding the use, the following comments are appropriate. (I) Further research (H. H. Nimz, Wood A
dhesives, Chemistry and Technology, M
arcel Dekker, New York and Basel, 1983,
Pp. 247-288; Haars et al., Adhesives from Re
newable Resources, ACS Symposium Series 385, A
Merchanical Chemical Society, 1989, p. 126-
(See page 134) is the "conventional" required in the manufacture of wood-based boards.
In order to achieve comparable strength properties by comparison with the amount of synthetic adhesive of
Reveals the need for very high amounts of lignin sulfonate; (i
i) It has been found that the compaction time required when compacting a wood based board prepared using a lignin sulfonate binder is very long (E. Roff.
ael and B. Dix, Holz ass Roh- und Werkst
off, 49 (1991) 199-205); (iii) Lignin sulfonates obtained on a commercial scale are generally very impure and very variable in quality (J. L. Philippou, Journal). of Wood
Chemistry and Technology, 1 (2) (1981) 1
99-227); (iv) The very dark color of the spent sulfite liquor is, for example, a paper product with acceptable color characteristics (non-bleached, such as wrapping paper, linerboard, or cardboard boxes). Not suitable as a source of lignin sulphonate for making paperboard etc.).

【0014】 上記の背景情報をもたらし、そして全体が本明細書中に示されているかのよう
に参考として組み込まれる米国特許第5,846,788号は、フェノール性ヒ
ドロキシ基を含有する置換基を少なくとも有する多糖(下記においては単に「フ
ェノール性多糖」と呼ばれる)と、酸化剤と、酸化剤によるフェノール性基の酸
化を触媒し得る酵素との組合せを使用してリグノセルロース材料(植物繊維、木
材チップなど)を結合することが、毒性物質および/またはそうでなければ有害
な物質の使用を軽減させるか、またはそのような使用を避けることを試みた以前
に知られているプロセス(欧州特許EP0433258A1、同EP05651
09A1および米国特許第4,432,921号に記載されるプロセスなど)を
使用して達成され得る強度特性と少なくとも匹敵し得る強度特性、そして多くの
場合にはそのような強度特性よりも著しく良好な強度特性を示すリグノセルロー
ス系製品の製造において用いられ得ることを教示している。従って、例えば、米
国特許第5,846,788号に記載されるプロセスによって非常に満足できる
強度のリグノセルロース系製品を調製するために必要とされる結合剤の量は、一
般に、米国特許第4,432,921号によるプロセスを使用して匹敵し得る強
度特性を得るために必要とされる(リグニンスルホナートに基づく)結合剤のレ
ベルよりもはるかに少なくなり、典型的には約1/3以下である。従って、米国
特許第5,846,788号によるプロセスは、合成接着剤を用いるより従来的
な結合プロセスに対する環境的に注目される代替法を提供し得るだけでなく、お
そらくはそのような様々なプロセスと経済的に競合し得る。
US Pat. No. 5,846,788, which provides the above background information and is incorporated by reference as if set forth herein in its entirety, describes substituents containing phenolic hydroxy groups. A lignocellulosic material (vegetable fiber, wood Previously known processes (European Patent EP 0433258A1) in which binding of chips etc. attempted to reduce or avoid the use of toxic and / or otherwise harmful substances. , The same EP05651
09A1 and processes such as those described in US Pat. No. 4,432,921) and at least comparable strength properties, and in many cases significantly better than such strength properties. It teaches that it can be used in the manufacture of lignocellulosic products that exhibit various strength properties. Thus, for example, the amount of binder required to prepare a lignocellulosic product of very satisfactory strength by the process described in US Pat. No. 5,846,788 is generally US Pat. Much lower than the level of binder (based on lignin sulfonate) required to obtain comparable strength properties using the process according to US Pat. No. 4,432,921, typically about 1/3 It is the following. Thus, the process according to U.S. Pat. No. 5,846,788 may not only provide an environmentally noteworthy alternative to the more conventional bonding processes using synthetic adhesives, but perhaps also various such processes. Can compete economically with.

【0015】 しかし、米国特許第5,846,788号に記載されるプロセスは、リグノセ
ルロース系製品の製造プロセスにおいて使用される他の原料および試薬と比較し
たときに高価な材料である精製された酵素の使用を必要とする。
However, the process described in US Pat. No. 5,846,788 is a purified material that is an expensive material when compared to other raw materials and reagents used in the process of making lignocellulosic products. Requires the use of enzymes.

【0016】 従って、上記の制限を有しない適切なリグノセルロース出発材料から、リグノ
セルロース系製品、例えば、ファイバーボード(ハードボードまたは中密度ファ
イバーボード(「MDF」など)、パーティクルボード、合板、紙または板紙(
厚紙およびライナーボードなど)を製造するための方法が必要であることが広く
認識されており、そしてそのような方法を有することは非常に好都合である。
Thus, from a suitable lignocellulosic starting material that does not have the above limitations, lignocellulosic products such as fiberboard (hardboard or medium density fiberboard (such as “MDF”), particleboard, plywood, paper or Paperboard (
It is widely recognized that there is a need for a method for manufacturing cardboard and linerboard, etc., and having such a method is very convenient.

【0017】発明の要約 本発明の1つの局面により、リグノセルロース製品を製造するための方法が提
供される。この方法は、反応媒体中において、(i)フェノール性ヒドロキシ基
で置換されているフェノール性ポリマー;(ii)フェノール性基の酸化を触媒
し得る酵素とセルロース結合ペプチドとを含む融合ポリペプチドがそのセルロー
ス部分に固定化されているリグノセルロース含有材料;および(iii)酸化剤
を混合する工程を含む。
[0017] According to one aspect of the Summary of the Invention The invention, a method for producing a lignocellulosic product is provided. In this method, in a reaction medium, (i) a phenolic polymer substituted with a phenolic hydroxy group; (ii) a fusion polypeptide containing an enzyme capable of catalyzing the oxidation of a phenolic group and a cellulose-binding peptide A lignocellulose-containing material immobilized on the cellulose portion; and (iii) mixing an oxidizing agent.

【0018】 下記に記載される本発明の好ましい実施形態におけるさらなる特徴により、リ
グノセルロース製品は、ファイバーボード、パーティクルボード、フレークボー
ド、合板および成型コンポジットからなる群から選択される。
According to further features in preferred embodiments of the invention described below, the lignocellulosic product is selected from the group consisting of fiberboard, particleboard, flakeboard, plywood and molded composites.

【0019】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、リグノセル
ロース製品は紙および板紙からなる群から選択される。
According to still further features in the described preferred embodiments the lignocellulosic product is selected from the group consisting of paper and paperboard.

【0020】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、リグノセル
ロース含有材料は、融合タンパク質を発現する遺伝子操作植物またはウイルス感
染植物または培養植物細胞に由来する細胞壁調製物である。
According to still further features in the described preferred embodiments the lignocellulose-containing material is a cell wall preparation derived from genetically engineered or virus infected plants or cultured plant cells expressing the fusion protein.

【0021】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、リグノセル
ロース含有材料は、融合タンパク質を発現する遺伝子操作植物またはウイルス感
染植物に由来する植物繊維および木繊維からなる群から選択される。
According to still further features in the described preferred embodiments the lignocellulose-containing material is selected from the group consisting of plant fibers and wood fibers derived from genetically engineered or virus infected plants expressing the fusion protein.

【0022】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、リグノセル
ロース含有材料は、セルロース結合ペプチドに融合した酸化酵素と以前に接触さ
せられた植物繊維および木繊維からなる群から選択される。
According to still further features in the described preferred embodiments the lignocellulose-containing material is selected from the group consisting of plant fibers and wood fibers previously contacted with an oxidase fused to a cellulose binding peptide.

【0023】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、フェノール
性置換基は、p−クマル酸、p−クマリルアルコール、コニフェリルアルコール
、シナピルアルコール、フェルラ酸、p−ヒドロキシ安息香酸、および酸化され
得る任意の他のフェノール性基からなる群から選択される。
According to still further features in the described preferred embodiments the phenolic substituent is p-coumaric acid, p-coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, sinapyl alcohol, ferulic acid, p-hydroxybenzoic acid, and It is selected from the group consisting of any other phenolic group that can be oxidized.

【0024】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、フェノール
性ポリマーはリグノセルロース含有材料の構造的部分を形成する。
According to still further features in the described preferred embodiments the phenolic polymer forms the structural part of the lignocellulose-containing material.

【0025】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、フェノール
性ポリマーはリグニンである。
According to still further features in the described preferred embodiments the phenolic polymer is lignin.

【0026】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、フェノール
性ポリマーはフェノール性多糖である。
According to still further features in the described preferred embodiments the phenolic polymer is a phenolic polysaccharide.

【0027】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、フェノール
性多糖の多糖部は、変性型および非変性型のデンプン、変性型および非変性型の
セルロース、ならびに変性型および非変性型のヘミセルロースからなる群から選
択される。
According to still further features in the described preferred embodiments the polysaccharide portion of the phenolic polysaccharide comprises modified and non-modified starch, modified and non-modified cellulose, and modified and non-modified hemicellulose. Is selected from the group consisting of

【0028】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、フェノール
性多糖は、フェルリル化アラビノキシランおよびフェルリル化ペクチンからなる
群から選択される。
According to still further features in the described preferred embodiments the phenolic polysaccharide is selected from the group consisting of ferulylated arabinoxylan and ferrylized pectin.

【0029】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、反応媒体は
1分間〜10時間にわたってインキュベーションされる。
According to still further features in the described preferred embodiments the reaction medium is incubated for 1 minute to 10 hours.

【0030】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、融合ポリペ
プチドは酸化剤の存在下において1分間〜10時間にわたってインキュベーショ
ンされる。
According to still further features in the described preferred embodiments the fusion polypeptide is incubated in the presence of an oxidizing agent for 1 minute to 10 hours.

【0031】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、酵素は、オ
キシダーゼおよびペルオキシダーゼからなる群から選択される。
According to still further features in the described preferred embodiments the enzyme is selected from the group consisting of oxidases and peroxidases.

【0032】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、酵素は、ラ
ッカーゼ(EC1.10.3.2)、カテコールオキシダーゼ(EC1.10.
3.1)およびビリルビンオキシダーゼ(EC1.3.3.5)からなる群から
選択され、そして酸化剤は酸素である。
According to still further features in the described preferred embodiments the enzymes are laccase (EC 1.10.3.2), catechol oxidase (EC 1.10.
3.1) and bilirubin oxidase (EC 1.3.3.5), and the oxidant is oxygen.

【0033】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、酵素はラッ
カーゼであり、かつ乾燥リグノセルロースの1gあたり0.02LACU〜20
00LACUの範囲の量で存在する。
According to still further features in the described preferred embodiments the enzyme is laccase and 0.02 LACU-20 per gram of dry lignocellulose.
Present in amounts ranging from 00 LACU.

【0034】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、反応媒体は
通気される。
According to still further features in the described preferred embodiments the reaction medium is aerated.

【0035】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、酵素は、ハ
イイロカビ(Botrytis)属、ミセリオフトラ(Myceliophth
ora)属またはホウロウタケ(Trametes)属の菌類から得られるポリ
ヌクレオチドによってコードされるラッカーゼである。
According to still further features in the described preferred embodiments the enzyme is the genus Botrytis, Myceliophth.
Ora) or laccase encoded by a polynucleotide obtained from a fungus of the genus Trametes.

【0036】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、菌類はトラ
メテス・ベルシコロル(Trametes versicolor)またはトレ
マテス・ビロサ(Trametes villosa)である。
According to still further features in the described preferred embodiments the fungus is Trametes versicolor or Trametes villasa.

【0037】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、酵素は、カ
エデ(Acer pseudoplanus)から得られる酵素である。
According to still further features in the described preferred embodiments the enzyme is an enzyme obtained from maple (Acer pseudoplanus).

【0038】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、酵素はペル
オキシダーゼであり、そして酸化剤は過酸化水素である。
According to still further features in the described preferred embodiments the enzyme is peroxidase and the oxidant is hydrogen peroxide.

【0039】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、ペルオキシ
ダーゼは乾燥リグノセルロースの1gあたり0.02PODU〜2000POD
Uの範囲の量で存在し、かつ反応媒体中の過酸化水素の初期濃度は0.01mM
〜100mMの範囲にある。
According to still further features in the described preferred embodiments the peroxidase is 0.02 PODU-2000 POD per gram of dry lignocellulose.
Present in an amount in the range of U and the initial concentration of hydrogen peroxide in the reaction medium is 0.01 mM
˜100 mM.

【0040】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、用いられる
リグノセルロースの量は、乾燥リグノセルロースとして計算されたとき、反応媒
体の0.1重量%〜90重量%に対応する。
According to still further features in the described preferred embodiments the amount of lignocellulose used corresponds to 0.1% to 90% by weight of the reaction medium, calculated as dry lignocellulose.

【0041】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、反応媒体の
温度は10℃〜120℃の範囲にある。
According to still further features in the described preferred embodiments the temperature of the reaction medium is in the range of 10 ° C to 120 ° C.

【0042】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、反応媒体の
温度は15℃〜90℃の範囲にある。
According to still further features in the described preferred embodiments the temperature of the reaction medium is in the range of 15 ° C to 90 ° C.

【0043】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、フェノール
性ポリマーの量は0.1重量%〜10重量%の範囲にある。
According to still further features in the described preferred embodiments the amount of phenolic polymer is in the range of 0.1% to 10% by weight.

【0044】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、反応媒体の
pHは3〜10の範囲にある。
According to still further features in the described preferred embodiments the pH of the reaction medium is in the range of 3-10.

【0045】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、反応媒体の
pHは4〜9の範囲にある。
According to still further features in the described preferred embodiments the pH of the reaction medium is in the range 4-9.

【0046】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、反応媒体は
、融合タンパク質を有しないリグノセルロース含有材料をさらに含む。
According to still further features in the described preferred embodiments the reaction medium further comprises a lignocellulose-containing material without fusion protein.

【0047】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、融合タンパ
ク質を有しないリグノセルロース含有材料は、植物繊維、木繊維、木材チップ、
木材フレーク、木材単板および再利用繊維からなる群から選択される。
According to still further features in the described preferred embodiments the lignocellulose-containing material without fusion protein comprises plant fibers, wood fibers, wood chips,
It is selected from the group consisting of wood flakes, wood veneers and recycled fibers.

【0048】 さらに、本発明により、本明細書中に記載される方法によって得られるリグノ
セルロース製品が提供される。
Additionally, the present invention provides lignocellulosic products obtainable by the methods described herein.

【0049】 本発明の別の局面により、フェノール性基の酸化を触媒し得る酵素とセルロー
ス結合ペプチドとを含む融合タンパク質を発現する遺伝子操作植物またはウイル
ス感染植物または培養植物細胞が提供される。
Another aspect of the present invention provides genetically engineered or virus infected plants or cultured plant cells that express a fusion protein comprising an enzyme capable of catalyzing the oxidation of phenolic groups and a cellulose binding peptide.

【0050】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、融合タンパ
ク質は植物または培養植物細胞の細胞内において区画化され、その結果、植物ま
たは培養植物細胞の細胞の細胞壁から隔離されている。
According to still further features in the described preferred embodiments the fusion protein is compartmentalized within the cell of the plant or cultured plant cell and is thus isolated from the cell wall of the cell of the plant or cultured plant cell.

【0051】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、融合タンパ
ク質の発現は構成的または組織特異的な植物プロモーターの制御下にある。
According to still further features in the described preferred embodiments the expression of the fusion protein is under the control of a constitutive or tissue-specific plant promoter.

【0052】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、融合タンパ
ク質は、細胞質、小胞体、ゴルジ装置、油体、デンプン体、クロロプラスチド、
葉緑体、クロモプラスチド、有色体、液胞、リソソーム、ミトコンドリアおよび
核からなる群から選択される細胞区画内に区画化される。
According to still further features in the described preferred embodiments the fusion protein comprises a cytoplasm, an endoplasmic reticulum, a Golgi apparatus, an oil body, a starch body, chloroplastid,
It is compartmentalized within a cell compartment selected from the group consisting of chloroplasts, chromoplastides, chromophores, vacuoles, lysosomes, mitochondria and nuclei.

【0053】 本発明のさらに別の局面により、フェノール性基の酸化を触媒し得る酵素とセ
ルロース結合ペプチドとを含む融合タンパク質を発現する遺伝子操作植物または
ウイルス感染植物または培養植物細胞に由来する細胞壁調製物を含む組成物であ
って、融合タンパク質がセルロース結合ペプチドを介して細胞壁調製物内のセル
ロースに固定化されている組成物が提供される。
According to yet another aspect of the invention, a cell wall preparation derived from a genetically engineered plant or virus infected plant or cultured plant cells expressing a fusion protein comprising an enzyme capable of catalyzing the oxidation of phenolic groups and a cellulose binding peptide. A composition comprising a fusion protein, wherein the fusion protein is immobilized on cellulose in a cell wall preparation via a cellulose-binding peptide.

【0054】 本発明のさらに別の局面により、(a)植物細胞においてタンパク質の発現を
行わせるプロモーター配列と、(b)(i)セルロース結合ペプチドをコードす
る第1の配列および(ii)フェノール性基の酸化を触媒し得る酵素をコードす
る第2の配列を含む異種の核酸配列とを含む核酸分子であって、第1の配列およ
び第2の配列が読み枠を合わせて連結されている核酸分子が提供される。
According to yet another aspect of the invention, (a) a promoter sequence that directs expression of the protein in plant cells, (b) (i) a first sequence encoding a cellulose binding peptide and (ii) a phenolic sequence. A nucleic acid molecule comprising a heterologous nucleic acid sequence comprising a second sequence encoding an enzyme capable of catalyzing the oxidation of a group, wherein the first sequence and the second sequence are linked in an open reading frame. A molecule is provided.

【0055】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、核酸分子は
、細菌細胞における伝搬に必要な複製起点、植物ゲノムへの組み込みに必要な少
なくとも1つの配列エレメント、ポリアデニル化認識配列、転写終結シグナル、
翻訳開始部位をコードする配列、翻訳停止部位をコードする配列、植物RNAウ
イルスに由来する配列、植物DNAウイルスに由来する配列、腫瘍誘導(Ti)
プラスミドに由来する配列、転移エレメントに由来する配列、およびタンパク質
を植物細胞の細胞区画に向かわせる植物の機能的なシグナルペプチドからなる群
から選択される配列エレメントをさらに含む。
According to still further features in the described preferred embodiments the nucleic acid molecule comprises an origin of replication required for propagation in bacterial cells, at least one sequence element required for integration into the plant genome, a polyadenylation recognition sequence, a transcription termination. signal,
Sequence encoding translation start site, sequence encoding translation stop site, sequence derived from plant RNA virus, sequence derived from plant DNA virus, tumor induction (Ti)
It further comprises a sequence element selected from the group consisting of a sequence derived from a plasmid, a sequence derived from a transposable element, and a plant functional signal peptide that directs the protein to the cell compartment of the plant cell.

【0056】 記載される好ましい実施形態におけるさらにさらなる特徴により、細胞区画は
、細胞質、小胞体、ゴルジ装置、油体、デンプン体、クロロプラスチド、葉緑体
、クロモプラスチド、有色体、液胞、リソソーム、ミトコンドリアおよび核から
なる群から選択される。
According to still further features in the described preferred embodiments the cell compartments are cytoplasmic, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, oil bodies, starch bodies, chloroplastids, chloroplasts, chromoplastides, colored bodies, vacuoles, lysosomes. , Mitochondria and nuclei.

【0057】 本発明は、リグノセルロース系製品の製造プロセスにおいて使用される先行技
術に記載される他の原料および試薬と比較したときに高価な材料である精製酵素
を必要とすることを回避する、リグノセルロース系製品を製造するための方法お
よび組成物を提供することによって、現在知られている構成の欠点を解決する。
The present invention avoids the need for purified enzymes, which are expensive materials when compared to other raw materials and reagents described in the prior art used in the process of manufacturing lignocellulosic products, By providing methods and compositions for producing lignocellulosic products, the shortcomings of the currently known compositions are overcome.

【0058】発明の詳細な説明 本発明は、精製された酵素を使用する必要性を回避する、リグノセルロース材
料からリグノセルロース系製品を製造するための方法および組成物である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is a method and composition for producing a lignocellulosic product from lignocellulosic material that avoids the need to use purified enzymes.

【0059】 本発明による方法の原理および操作は、添付された説明を参照することにより
、より十分に理解することができる。
The principles and operation of the method according to the present invention may be better understood with reference to the accompanying description.

【0060】 本発明の少なくとも1つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適
用において、下記の説明において示される工程および成分の細部に限定されない
ことを理解しなければならない。本発明は、他の実施形態が可能であるか、ある
いは様々な方法で実施することができ、または様々な方法で実施される。また、
本明細書中において用いられている表現および用語は、説明目的のためであり、
限定として見なしてはならないことを理解しなければならない。
Before describing at least one embodiment of the present invention in detail, it is to be understood that the invention, in its application, is not limited to the details of the steps and components set forth in the description below. The invention is capable of other embodiments or of being carried out in various ways. Also,
The phraseology and terminology used herein is for the purpose of description and may include
It must be understood that it should not be considered as a limitation.

【0061】 従って、本発明は、リグノセルロース材料からリグノセルロース系製品を製造
するための方法を提供する。本発明による方法は、反応媒体中において、(i)
フェノール性ヒドロキシ基で置換されているフェノール性ポリマー(例えば、フ
ェノール性ヒドロキシ基を含有する置換基で少なくとも置換されているリグニン
または多糖);(ii)フェノール性基の酸化を触媒し得る酵素とセルロース結
合ペプチドとを含む融合ポリペプチドがそのセルロース部分に固定化されている
リグノセルロース含有材料;および(iii)酸化剤を混合することによって行
われる。
Accordingly, the present invention provides a method for producing a lignocellulosic product from a lignocellulosic material. The method according to the invention comprises the steps of (i)
Phenolic polymers substituted with phenolic hydroxy groups (eg lignin or polysaccharides which are at least substituted with substituents containing phenolic hydroxy groups); (ii) enzymes and cellulose capable of catalyzing the oxidation of phenolic groups. It is performed by mixing a lignocellulose-containing material in which a fusion polypeptide containing a binding peptide is immobilized in its cellulose portion; and (iii) an oxidizing agent.

【0062】 これら3成分の混合/接触順序は、活性化されたリグノセルロース材料および
活性化されたフェノール系多糖が、所望する様式でそれらを反応させることがで
きる方法で一緒にされることがプロセス構成によって確保される限り重要ではな
い。従って、例えば、酸化剤を、フェノール性ポリマーと混合される前またはそ
の後でリグノセルロース含有材料と混合することができる。
The mixing / contacting sequence of these three components is such that the activated lignocellulosic material and the activated phenolic polysaccharide are combined in such a way that they can react in a desired manner. It does not matter as long as it is ensured by the composition. Thus, for example, the oxidizing agent can be mixed with the lignocellulose-containing material before or after it is mixed with the phenolic polymer.

【0063】 下記にさらに詳述されているように、リグノセルロース含有材料は、好ましく
は、融合タンパク質を発現する遺伝子操作植物またはウイルス感染植物または培
養植物細胞に由来する細胞壁調製物である。そのため、フェノール性ポリマーは
リグノセルロース含有材料の構造的部分を形成し得る。これは、植物の細胞壁が
フェノール性ポリマーであるリグニンを含有するからである。従って、細胞壁調
製物は、リグニンを含有するように作製することができる。この場合、そして酵
素がその触媒活性を事前に発揮することを妨げるために、細胞壁調製物は、N 雰囲気などの非酸化性雰囲気のもとで保つことができる。
As described in more detail below, the lignocellulose-containing material is preferably a cell wall preparation derived from genetically engineered or virus infected plants or cultured plant cells expressing the fusion protein. As such, the phenolic polymer may form a structural part of the lignocellulose-containing material. This is because the cell walls of plants contain the phenolic polymer lignin. Thus, cell wall preparations can be made to contain lignin. In this case, and in order to prevent the enzyme from exerting its catalytic activity beforehand, the cell wall preparation can be kept under a non-oxidizing atmosphere such as a N 2 atmosphere.

【0064】 これらの3成分を含有する反応媒体を少なくとも数分にわたってインキュベー
ションすることが一般には適当である。1分間〜10時間のインキュベーション
時間が一般には適し得るが、1分間〜10時間の期間が好ましい。
It is generally appropriate to incubate the reaction medium containing these three components for at least a few minutes. Incubation times of 1 minute to 10 hours may generally be suitable, but periods of 1 minute to 10 hours are preferred.

【0065】 既に示されているように、本発明の方法は、すべてのタイプのリグノセルロー
ス系製品、例えば、様々なタイプのファイバーボード(ハードボードなど)、パ
ーティクルボード、配向性ストランドボード(OSB)などのフレークボード、
合板、成型コンポジット(例えば、多くの場合には他の非リグノセルロース材料
(例えば、ある種のプラスチック)と組み合わせられた木材粒子に基づく形状化
体)、紙および板紙(厚紙、ライナーボードおよびその他など)の製造に十分に
適している。
As already indicated, the process according to the invention is suitable for all types of lignocellulosic products, for example various types of fiberboard (such as hardboard), particle board, oriented strand board (OSB). Flake board,
Plywood, molded composites (eg shaped bodies based on wood particles, often in combination with other non-lignocellulosic materials (eg certain plastics)), paper and board (cardboard, linerboard and others etc. ) Is well suited for manufacturing.

【0066】 リグノセルロース含有材料: 本発明の方法において用いられるリグノセルロース含有材料は、融合ポリペプ
チドを発現する遺伝子操作植物またはウイルス感染植物に由来するならば、任意
の適切な形状であり、例えば、植物繊維(木繊維など)の形態であり得る。
Lignocellulose-Containing Material: The lignocellulose-containing material used in the method of the invention may be in any suitable form, provided that it is derived from a genetically engineered plant or virus infected plant expressing the fusion polypeptide, eg It can be in the form of vegetable fibers (such as wood fibers).

【0067】 適する場合には、リグノセルロース含有材料は、フェノール性ヒドロキシ官能
基を有する非リグノセルロース材料と組み合わせて使用することができる。本発
明のプロセスを使用することにより、リグノセルロース材料と非リグノセルロー
ス材料とのそれぞれの間での分子間結合を、(すなわち、リグノセルロース材料
が単独でこのプロセスで用いられたときに分子間結合が形成される様式に類似す
る様式で)形成させることができ、この結果、コンポジット製品が得られる。良
好な接着剤/結合剤として機能することに加えて、フェノール性多糖はまた、良
好な「すき間充填剤」として役立つ。これは、例えば、パーティクルボードを大
きな木材粒子から製造するときの大きな利点である。
If appropriate, the lignocellulose-containing material can be used in combination with non-lignocellulosic materials having phenolic hydroxy functional groups. By using the process of the present invention, intermolecular bonds between each of the lignocellulosic and non-lignocellulosic materials (ie, intermolecular bonds when the lignocellulosic material is used alone in this process). Can be formed) in a manner similar to that in which the composite is formed, resulting in a composite product. In addition to acting as a good adhesive / binder, the phenolic polysaccharide also serves as a good "crevice filler". This is a great advantage, for example, when making particleboard from large wood particles.

【0068】 問題としているリグノセルロース材料を、反応媒体中において、0.1%〜9
0%の範囲にある乾燥リグノセルロース材料[乾燥物質(DS)]の重量パーセ
ントに対応する量で用いることが、通常の場合には適当である。
The lignocellulosic material in question was added to the reaction medium in an amount of 0.1% to 9%.
It is usually appropriate to use an amount corresponding to the weight percentage of dry lignocellulosic material [dry substance (DS)] in the range of 0%.

【0069】 本発明のプロセスにおける反応混合物の温度は、好適には10℃〜120℃の
範囲内で適するようにすることができる。しかし、15℃〜90℃の範囲の温度
が一般には好ましい。米国特許第5,846,788号に記載される実施例によ
り例示されているように、本発明の方法に含まれる反応は、20℃付近の周囲温
度で非常に満足できるほどに生じ得ることが予想される。
The temperature of the reaction mixture in the process of the present invention may suitably be in the range of 10 ° C to 120 ° C. However, temperatures in the range of 15 ° C to 90 ° C are generally preferred. As illustrated by the examples described in US Pat. No. 5,846,788, the reactions involved in the process of the present invention can occur very satisfactorily at ambient temperatures near 20 ° C. is expected.

【0070】 融合タンパク質が固定化されるリグノセルロース含有材料に加えて、本発明に
よる反応媒体は、そのような融合タンパク質を有しないリグノセルロース含有材
料(植物繊維、木繊維、木材チップ、木材フレーク、木材単板および再利用繊維
(これらに限定されない)など)を含むことができる。
In addition to the lignocellulose-containing material on which the fusion protein is immobilized, the reaction medium according to the invention comprises a lignocellulose-containing material without such fusion protein (plant fiber, wood fiber, wood chips, wood flakes, Wood veneer and recycled fibers can be included, including but not limited to.

【0071】 フェノール性ポリマー: 本発明のプロセスにおいて用いられるフェノール性ポリマーは、好適には、フ
ェノール性ヒドロキシ基を有する置換基を導入することによって化学的に変性さ
れている天然の供給源またはポリマーから得ることができる材料であり得る。後
者のカテゴリーの例には、フェノール性置換基(例えば、ヒドロキシ置換された
安息香酸(例えば、2−ヒドロキシ安息香酸、3−ヒドロキシ安息香酸または4
−ヒドロキシ安息香酸など)に由来するアシル型置換基)を含有する変性された
デンプンが挙げられる。
Phenolic Polymers: Phenolic polymers used in the process of the present invention are preferably from natural sources or polymers that have been chemically modified by the introduction of substituents bearing phenolic hydroxy groups. It can be a material that can be obtained. Examples of the latter category include phenolic substituents (eg hydroxy-substituted benzoic acids (eg 2-hydroxybenzoic acid, 3-hydroxybenzoic acid or 4
-Acyl-type substituents derived from -hydroxybenzoic acid, etc.).

【0072】 本発明に関連して使用に適するフェノール性多糖におけるフェノール性置換基
は、例えば、エステル結合またはエーテル結合によってポリマー種に好適に連結
させることができる。
The phenolic substituents in the phenolic polysaccharides suitable for use in connection with the present invention can be suitably linked to the polymeric species by, for example, ester or ether linkages.

【0073】 非常に好適なフェノール性ポリマーは、フェノール性多糖のフェノール性置換
基が、下記の植物生合成経路の少なくとも1つに存在するフェノール性化合物に
由来する置換基であるフェノール性多糖である:p−クマル酸からp−クマリル
アルコールへの生合成経路、p−クマル酸からp−コニフェリルアルコールへの
生合成経路、およびp−クマル酸からシナピルへの生合成経路;p−クマル酸自
身および後者の3つの生合成経路の3つの言及された「最終産物」もまた、これ
に関して関連する化合物である。これらの生合成経路において生成する関連の「
中間体」化合物の例には、カフェー酸、フェルラ酸(すなわち、4−ヒドロキシ
−3−メトキシケイ皮酸、5−ヒドロキシフェルラ酸およびシナピン酸が含まれ
る。
A very suitable phenolic polymer is a phenolic polysaccharide in which the phenolic substituent of the phenolic polysaccharide is a substituent derived from a phenolic compound present in at least one of the following plant biosynthetic pathways: : P-coumaric acid to p-coumaryl alcohol biosynthetic pathway, p-coumaric acid to p-coniferyl alcohol biosynthetic pathway, and p-coumaric acid to synapyl biosynthetic pathway; p-coumaric acid The three mentioned “end products” of the self and the latter three biosynthetic pathways are also relevant compounds in this regard. The related "that is generated in these biosynthetic pathways
Examples of "intermediate" compounds include caffeic acid, ferulic acid (i.e. 4-hydroxy-3-methoxycinnamic acid, 5-hydroxyferulic acid and sinapic acid.

【0074】 特に好適なフェノール性多糖は、水において良好な溶解性を示し、それにより
本発明の範囲おける水性媒体において良好な溶解性を示すフェノール性多糖であ
る。この点および他の点で、植物供給源から均一な品質で容易に得ることができ
る多数のタイプのフェノール性多糖が、本発明のプロセスにおける使用に特に十
分に適することが見出されている。これらには、フェノール性のアラビノキシラ
ンおよびヘテロキシラン、ならびにフェノール性ペクチンが挙げられるが、これ
らに決して限定されない。その非常に好適な例は、フェルリル化アラビノキシラ
ン(例えば、コムギふすままたはダイズふすまから得ることができる)およびフ
ェルリル化ペクチン(例えば、ビートパルプから得ることができる)である:す
なわち、エステル結合を介して多糖分子に結合したフェルリル置換基を含有する
アラビノキシランおよびペクチンである。
Particularly preferred phenolic polysaccharides are phenolic polysaccharides which show good solubility in water and thus in aqueous medium within the scope of the present invention. In this and other respects, many types of phenolic polysaccharides, which are readily obtainable from plant sources in uniform quality, have been found to be particularly well suited for use in the process of the invention. These include, but are in no way limited to, phenolic arabinoxylans and heteroxylans, and phenolic pectins. Very suitable examples thereof are ferrilled arabinoxylan (for example obtainable from wheat bran or soybean bran) and ferrilled pectin (for example obtainable from beet pulp): ie via an ester linkage Arabinoxylan and pectin containing a ferryl substituent attached to a polysaccharide molecule.

【0075】 本発明のプロセスにおいて用いられるフェノール性多糖または他のフェノール
性ポリマー(リグニンなど)の量は、一般に、リグノセルロース材料の重量(こ
れは乾燥リグノセルロース材料として計算される)に基づいて0.01重量%〜
10重量%の範囲内である。約0.02重量%〜6重量%の範囲の量(この様式
で計算される)が、多くの場合、非常に好適である。
The amount of phenolic polysaccharide or other phenolic polymer (such as lignin) used in the process of the present invention is generally 0 based on the weight of lignocellulosic material, which is calculated as dry lignocellulosic material. 0.01 wt% ~
It is within the range of 10% by weight. Amounts in the range of about 0.02% to 6% by weight (calculated in this fashion) are often very suitable.

【0076】 酵素および酵素をコードするポリヌクレオチド: 原理的には、フェノール性基の酸化を触媒し得る任意のタイプの酵素を、その
ような酵素をコードするポリヌクレオチドが単離されているか、または従来の遺
伝子工学の単離技術を使用して容易に単離することができ、従って、そのような
酵素を融合ポリペプチドの一部として発現させることができるならば、本発明の
プロセスにおいて用いることができる。
Enzymes and Polynucleotides Encoding Enzymes: In principle, any type of enzyme capable of catalyzing the oxidation of phenolic groups may be isolated from a polynucleotide encoding such an enzyme, or Use in the process of the invention provided it can be readily isolated using conventional genetic engineering isolation techniques, and thus such enzymes can be expressed as part of a fusion polypeptide. You can

【0077】 しかし、好ましい酵素は、ラッカーゼ(EC1.10.3.2)、カテコール
オキシダーゼ(EC1.10.3.1)およびビリルビンオキシダーゼ(EC1
.3.3.5)などのオキシダーゼ、ならびにペルオキシダーゼ(EC1.11
.1.7)である。場合により、2つ以上の異なる酵素を本発明のプロセスで用
いることが適切である場合がある。
However, preferred enzymes are laccase (EC 1.10.3.2), catechol oxidase (EC 1.10.3.1) and bilirubin oxidase (EC1).
. 3.3.5) and other oxidases, as well as peroxidases (EC 1.11)
. 1.7). In some cases it may be appropriate to use two or more different enzymes in the process of the invention.

【0078】 オキシダーゼ(それとの組合せで、酸素(例えば、大気中の酸素)は優れた酸
化剤である)の中で、ラッカーゼは、本発明の方法における使用について十分に
適していることが明らかにされている。
Among the oxidases (in combination with which oxygen (eg atmospheric oxygen) is an excellent oxidant), laccase has proved to be well suited for use in the method of the invention. Has been done.

【0079】 ラッカーゼをコードするポリヌクレオチドが、様々な植物供給源および微生物
供給源(特に、細菌および菌類(糸状菌および酵母を含む))から得られている
か、または容易に単離することができる。例えば、米国特許第5,843,74
5号;同第5,795,760号;同第5,770,418号および同第5,7
50,388号を参照のこと(これらは参考として本明細書中に組み込まれる)
。ラッカーゼをコードするポリヌクレオチドの好適な例には、アスペルギルス(
Aspergillus)属、アカパンカビ(Neurospora)属(例え
ば、N.crassa)、ポドスポラ(Podospora)属、ハイイロカビ
(Botrytis)属、モリノカラバタケ(Collybia)属、ツリガネ
タケ(Fomes)属、マツオウジ(Lentinus)属、ヒラタケ(Ple
urotus)属、ホウロウタケ属(Trametes)の菌株から得られるか
、またはそのような菌株から得ることができるポリヌクレオチドである。これら
のいくつかの種/菌株は様々な名称で知られ、かつ/または以前には他の属に分
類されている;例えば、Trametes villosa=T.pinsit
us=Polyporus pinsitis(P.pinsitusまたはP
.villosusとしても知られている)=Coriolus pinsit
us、Polyporus、Rhizoctonia(例えば、R.solan
i)、Coprinus(例えば、C.plicatilis)、Psatyr
ella、Myceliophthora(例えば、M.thermophil
a)、Schytalidium、Phlebia(例えば、P.radita
;国際特許出願公開WO92/01046を参照のこと)またはCoriolu
s(例えば、C.hirsutus;JP 2−238885を参照のこと)。
The laccase-encoding polynucleotides are obtained from various plant and microbial sources, especially bacteria and fungi, including filamentous fungi and yeasts, or can be easily isolated. . For example, US Pat. No. 5,843,74
No. 5; No. 5,795,760; No. 5,770,418 and No. 5,7.
50,388, which are incorporated herein by reference.
. Suitable examples of polynucleotides encoding laccase include Aspergillus (
Aspergillus genus, Neurospora genus (for example, N. crassa), Podospora genus, Botrytis genus, Molinokaratake (Collybia) genus, Psyllium genus (Lomatia, Fomaes, Fomaes).
A polynucleotide obtained from, or obtainable from, a strain of the genus urotus, genus Trametes. Some of these species / strains are known by various names and / or have previously been classified into other genera; for example, Trametes villasa = T. pinsit
us = Polyporus pinsitis (P. pinsitis or P.
. (also known as villasus) = Coriolus pinsit
us, Polyporus, Rhizoctonia (eg, R. solan
i), Coprinus (eg, C. plicatilis), Psatyr
ella, Myceliophthora (for example, M. thermophile
a), Schytalidium, Phlebia (eg P. radita
See International Patent Application Publication WO 92/01046) or Coriolu.
s (see, for example, C. hirsutus; JP 2-238885).

【0080】 本発明の範囲において好ましいラッカーゼは、トラメテス・ビロサ(Tram
etes villosa)またはカエデ(Acer pseudoplanu
s)から得ることができるラッカーゼである。
A preferred laccase within the scope of the present invention is Trametes virosa (Tram)
ets villasa) or maple (Acer pseudoplane)
lacsase which can be obtained from s).

【0081】 本発明の方法において用いられるペルオキシダーゼ酵素(EC1.11.1)
をコードするポリヌクレオチドは、好ましくは、植物から得られるか、または得
ることができるもの(例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼまたはダイズペルオ
キシダーゼ)であるか、あるいは菌類または細菌などの微生物から得られるか、
または得ることができるポリヌクレオチドである。これに関して、いくつかの好
ましい菌類には、不完全菌亜門の糸状不完全菌類綱に属する菌株が含まれ、例え
ば、フザリウム(Fusarium)属、フミコーラ(Humicola)属、
トリコデルマ(Tricoderma)属、ミロテシウム(Myrotheci
um)属、ベルチシルム(Verticillum)属、アルスロミセス(Ar
thromyces)属、カルダリオミセス(Caldariomyces)属
、ウロクラジウム(Ulocladium)属、エンベリシア(Embelli
sia)属、クラドスポリウム(Cladosporium)属またはドレシュ
レラ(Dreschlera)属に属する菌株が含まれ、特に、フザリウム・オ
キシスポルム(Fusarium oxysporum)(DSM2672)、
フミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)、トリコデ
ルマ・レシイ(Trichoderma resii)、ミロテシウム・ベルカ
ナ(Myrothecium verrucana)(IFO6113)、ベル
チシルム・アルボアトルム(Verticillum alboatrum)、
ベルチシルム・ダーリエ(Verticillum dahlie)、アルスロ
ミセス・ラモスス(Arthromyces ramosus)(FERM P
−7754)、カルダリオミセス・フマゴ(Caldariomyces fu
mago)、ウロクラジウム・カルタルム(Ulocladium chart
arum)、エンベリシア・アリ(Embellisia alli)、または
ドレシュレラ・ハロデス(Dreschlera halodes)が含まれる
Peroxidase enzyme (EC1.11.1) used in the method of the present invention
Is preferably obtained or obtainable from a plant (e.g. horseradish peroxidase or soybean peroxidase), or obtained from a microorganism such as a fungus or a bacterium,
Or a polynucleotide that can be obtained. In this regard, some preferred fungi include strains belonging to the filamentous incomplete fungal class of the subphylum Incomplete, such as Fusarium spp., Humicola spp.
The genus Trichoderma, Myrotheci
um), Verticillum, and Arthromyces (Ar)
genus thromyces, Caldariomyces genus, Ulocladium genus, Embellii
strains belonging to the genus sia), the genus Cladosporium or the genus Dreschlera, in particular Fusarium oxysporum (DSM2672),
Humicola insolens, Trichoderma resii, Myrothecium verrucana (IFO6113), Verticillum arboratrum (Verticillum)
Verticillum dahlie, Arthromyces ramosus (FERM P)
-7754), Caldariomyces fumago (Caldariomyces fu)
mago, Ulocladium chart
arum), Embellisia alli, or Dreschlera halodes.

【0082】 他の好ましい菌類には、担子菌亜門の担子菌類綱に属する菌株が含まれ、例え
ば、ヒトヨタケ(Coprinus)属、ファネロカエテ(Phaneroch
aete)属、カワラタケ(Coriolus)属またはホウロウタケ(Tra
metes)属に属する菌株が含まれ、特に、コプリヌス・シネレウスf.ミク
ロスポルス(Coprinus cinereus f.microsporu
s)(IFO8371)、コプリヌス・マクロリズス(Coprinus ma
crorhizus)、ファネロカエテ・クリソスポリウム(Phaneroc
haete chrysosporium)(例えば、NA−12)またはトラ
メテス・ベルシコロル(Trametes versicolor)(例えば、
PR4 28−A)が含まれる。
Other preferred fungi include strains belonging to the class Basidiomycetes of the subphylum Basidiomycetes, for example the genus Coprinus, Phaneroch.
aete), Coriolus or Enamel (Tra)
strains belonging to the genus Methes), especially Coprinus cinereus f. Microsporus (Coprinus cinereus f. Microsporu
s) (IFO 8371), Coprinus macrolithus (Coprinus ma)
crorhizus), Fanerocaete chrysosporium (Phaneroc)
haete chrysosporium (eg NA-12) or Trametes versicolor (eg
PR4 28-A) is included.

【0083】 さらなる好ましい菌類には、接合菌亜門のミコラセアエ(Mycoracea
e)綱に属する菌株が含まれ、例えば、クモノスカビ(Rhizopus)属ま
たはケカビ(Mucor)属に属する菌株が含まれ、特に、ムコール・ヒエマリ
ス(Mucor hiemalis)が含まれる。
Further preferred fungi include Mycoracea of the subphylum Zygomycetes.
e) Strains belonging to the class are included, for example, strains belonging to the genus Rhizopus or genus Mucor are included, and in particular, Mucor himalis is included.

【0084】 いくつかの好ましい細菌には、放線菌目の菌株が含まれ、例えば、ストレプト
ミセス・スフェロイデス(Streptomyces spheroides)
(ATCC23965)、ストレプトミセス・サーモビオラセウス(Strep
tomyces thermoviolaceus)(IFO12382)また
はストレプトベルチシルム・ベルチシリウムssp.ベルチシリウム(Stre
ptoverticillum verticillium ssp.vert
icillium)が含まれる。
Some preferred bacteria include strains of the order Actinomycetes, for example, Streptomyces spheroides.
(ATCC 23965), Streptomyces thermoviolaceus (Strep
tomyces thermoviolaceus (IFO 12382) or Streptoverticillum verticillium ssp. Berticillium (Stre
ptoverticillum verticillium ssp. vert
icillium) is included.

【0085】 他の好ましい細菌には、バチルス・プミルス(Bacillus pumil
us)(ATCC12905)、バチルス・ステアロサーモフィルス(Baci
llus stearothermophilus)、ロードバクター・スファ
エロイデス(Rhodobacter sphaeroides)、ロードモナ
ス・パルストリ(Rhodomonas palustri)、ストレプトコッ
カクス・ラクチス(Streptococcus lactis)、シュードモ
ナス・プロシニア(Pseudomonas purrocinia)(ATC
C15958)またはシュードモナス・フルオレセンス(Pseudomona
s fluorescens)(NRRL B−11)が含まれる。
Other preferred bacteria include Bacillus pumil.
us) (ATCC12905), Bacillus stearothermophilus (Baci)
llus stearothermophilus, Rhodobacter sphaeroides, Rhodomonas palustri, Streptococcus acrocus lacunas (Streptococcus lacunas), Streptococcus procus lactis (Streptococcus lacudos),
C15958) or Pseudomonas fluorescens (Pseudomona
s fluorescens) (NRRL B-11).

【0086】 さらなる好ましい細菌には、ミクソコックス(Myxococcus)属に属
する菌株が含まれ、例えば、M.virescensが含まれる。
Further preferred bacteria include strains belonging to the genus Myxococcus, for example M. include viruses.

【0087】 ペルオキシダーゼをコードするポリヌクレオチドの有用な供給源の他の潜在的
な供給源が、B.C.Saunders他のPeroxidase(Londo
n、1964年、41頁〜43頁)に列挙されている。
Another potential source of useful sources of polynucleotides encoding peroxidases is B. C. Saunders and others Peroxidase (Londo
n, 1964, pp. 41-43).

【0088】 セルロース結合ペプチド: 本明細書および下記の請求項において使用されているように、表現「セルロー
ス結合ペプチド」には、植物細胞で発現したとき、例えば、ホモジネーションお
よび細胞破壊の後で、または植物の成長および発達の途中で植物由来のセルロー
ス(例えば、リグノセルロース)物質に親和性結合することができるペプチド、
例えば、タンパク質およびそのドメイン(部分)が含まれる。従って、この表現
には、例えば、ペプチドライブラリーまたはDNAライブラリー(例えば、cD
NA発現ライブラリーまたはディスプレーライブラリー)などのライブラリーか
らそのセルロース結合活性についてスクリーニングされたペプチドが含まれ、そ
して単離され、植物において発現可能であるそのようなペプチドをコードする遺
伝子が含まれる。さらに、この表現にはまた、セルロースおよび/またはそのユ
ニットに結合し得るように設計および操作されたペプチドも含まれる。
Cellulose-Binding Peptide: As used herein and in the claims below, the expression “cellulose-binding peptide” refers to when expressed in plant cells, eg after homogenization and cell disruption, Or a peptide capable of affinity binding to plant-derived cellulose (eg, lignocellulosic) material during plant growth and development,
For example, proteins and domains (parts) thereof are included. Thus, this expression includes, for example, peptide libraries or DNA libraries (eg, cDNA
Peptides screened for their cellulose binding activity from libraries such as NA expression libraries or display libraries) are included, and genes encoding such peptides that are isolated and expressible in plants are included. In addition, this expression also includes peptides designed and engineered to be able to bind to cellulose and / or its units.

【0089】 そのようなペプチドは、元をたどれば、例えば、セルロース結合タンパク質(
CBP)またはセルロース結合ドメイン(CBD)のセルロース結合領域に由来
する、植物で発現可能なアミノ酸配列を含む。本発明によるセルロース結合ペプ
チドは、セルロースポリマーに結合する、植物で発現可能な任意のアミノ酸配列
を含むことができる。例えば、セルロース結合ドメインまたはセルロース結合タ
ンパク質は、セルラーゼ、セルロース結合タンパク質の結合ドメイン、またはペ
プチドライブラリーについてスクリーニングされ、そしてペプチドライブラリー
から単離されたタンパク質の結合ドメイン、あるいはセルロースまたはその糖ユ
ニットに結合し得るように設計および操作され、そして植物で発現可能なタンパ
ク質に由来し得る。セルロース結合ドメインまたはセルロース結合タンパク質は
、植物において発現可能である限り、天然に存在し得るか、または合成され得る
。植物で発現可能なセルロース結合ドメインまたはセルロース結合タンパク質を
得ることができる好適な多糖には、β−1,4−グルカナーゼが含まれる。好ま
しい実施形態において、セルラーゼまたはスカフォルジンに由来するセルロース
結合ドメインまたはセルロース結合タンパク質が使用される。典型的には、本発
明に従って植物において発現させられるセルロース結合ペプチドのアミノ酸配列
は、ポリサッカリダーゼ(例えば、セルラーゼ、キチナーゼ)の加水分解活性を
本質的には有していないが、セルロース結合活性を保持している。アミノ酸配列
は、好ましくは、天然型ポリサッカリダーゼの加水分解活性の約10%未満を有
し、好ましくは天然型ポリサッカリダーゼの約5%未満を有し、最も好ましくは
天然型ポリサッカリダーゼの加水分解活性の約1%未満を有し、理想的には活性
を完全に有していない。
Such peptides can be traced back to eg, cellulose binding proteins (
CBP) or a cellulose-binding domain (CBD) -derived cellulose-binding region. The cellulose-binding peptide according to the present invention can comprise any plant-expressible amino acid sequence that binds to a cellulose polymer. For example, a cellulose-binding domain or cellulose-binding protein bound to a cellulase, a binding domain of a cellulose-binding protein, or a binding domain of a protein screened for and isolated from a peptide library, or to a cellulose or sugar unit thereof. Can be designed and engineered, and can be derived from plant expressible proteins. The cellulose binding domain or cellulose binding protein may be naturally occurring or synthetic, as long as it is expressible in plants. Suitable polysaccharides from which plant-expressable cellulose-binding domains or cellulose-binding proteins can be obtained include β-1,4-glucanase. In a preferred embodiment, cellulase or scaffoldin derived cellulose binding domains or proteins are used. Typically, the amino acid sequence of a cellulose-binding peptide expressed in plants according to the present invention is essentially free of polysaccharidase (eg, cellulase, chitinase) hydrolyzing activity, although Holding The amino acid sequence preferably has less than about 10% of the hydrolytic activity of the native polysaccharide, preferably less than about 5% of the native polysaccharide, and most preferably the native polysaccharide. It has less than about 1% of the hydrolytic activity of the lipase and ideally has no activity at all.

【0090】 セルロース結合ドメインまたはセルロース結合タンパク質は、本発明において
使用されるセルロースに結合する酵素および他のタンパク質を含む様々な供給源
から得ることができる。
Cellulose-binding domains or cellulose-binding proteins can be obtained from a variety of sources including the cellulose-binding enzymes and other proteins used in the present invention.

【0091】 下記の表4には、可溶性グルカン(α、βおよび/または混合結合体)に対す
る親和性を有するすべての結合ドメインを含む、1つまたは2つ以上の可溶性/
不溶性の多糖に結合するそのような結合ドメインが列挙されている。C.fim
iのエンドグルカナーゼCenCに由来するN1セルロース結合ドメインは、可
溶性セロサッカリドに結合することが知られている唯一のタンパク質であり、そ
してすべての可溶性多糖に結合することが知られている小さなタンパク質集団の
1つである。また、表1〜表3には、仮想的なβ−1,3−グルカン結合ドメイ
ンを含有するタンパク質の例(表1);連鎖球菌のグルカン結合反復を含有する
タンパク質(Cplスーパーファミリー)の例(表2);およびセルロースにも
結合し得るキチン結合ドメインを有する酵素の例(表3)が列挙されている。表
1〜表4に列挙されたペプチドのそれぞれをコードする遺伝子は、下記において
さらに詳述されているように単離されているか、または単離することができ、従
って、そのようなペプチドは植物において発現可能である。クロストリジウム・
セルロボランス(Clostridium cellulovorans)によ
って産生されるスカフォルジンタンパク質(Shoseyov他、国際特許出願
PCT/US94/04132)などの様々なスカフォルジンタンパク質または
その一部分はセルロース結合ドメインを含むが、これらもまた、本発明に従って
植物において発現可能なセルロース結合ペプチドとして使用することができる。
トリコデルマ種などを含むいくつかの菌類もまた、植物で発現可能な多糖結合ド
メインまたは多糖結合タンパク質を単離することができるポリサッカリダーゼを
産生する。さらなる例を、例えば、Microbial Hydrolysis
of Polysaccharides、R.A.J.Warren、Ann
u.Rev.Microbiol.1996、50:183〜212;「Adv
ances in Microbial Physiology」、R.K.P
oole編、1995年、Academic Press Limitedに見
出すことができる(この2つは、全体が本明細書中に示されているかのように参
考として組み込まれる)。
In Table 4 below, one or more soluble / one or more soluble / containing all binding domains with affinity for soluble glucans (α, β and / or mixed binders)
Such binding domains that bind insoluble polysaccharides have been listed. C. fim
The N1 cellulose-binding domain from the endoglucanase CenC of i is the only protein known to bind soluble cellosaccharides, and of a small protein population known to bind all soluble polysaccharides. There is one. Tables 1 to 3 show examples of proteins containing a hypothetical β-1,3-glucan-binding domain (Table 1); examples of proteins containing streptococcal glucan-binding repeats (Cpl superfamily). (Table 2); and examples of enzymes with a chitin-binding domain that can also bind cellulose (Table 3). The genes encoding each of the peptides listed in Tables 1 to 4 have been isolated or can be isolated as further detailed below, and such peptides are therefore Can be expressed in. Clostridium
Various scaffoldin proteins, such as the scaffoldin protein produced by Clostridium cellulovorans (Shoseyov et al., International Patent Application PCT / US94 / 04132), or portions thereof, contain a cellulose binding domain, but these are also It can be used as a cellulose-binding peptide expressible in plants according to the invention.
Some fungi, including Trichoderma spp., Also produce polysaccharides capable of isolating plant-expressible polysaccharide binding domains or proteins. Further examples can be found in, for example, Microbiological Hydrolysis.
of Polysaccharides, R.A. A. J. Warren, Ann
u. Rev. Microbiol. 1996, 50: 183-212; "Adv.
ances in Microbiology Physiology ", R.A. K. P
ool, 1995, Academic Press Limited (the two are incorporated by reference as if set forth herein in their entirety).

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【0092】 注目される結合特性および結合特異性を有する新しいセルロース結合ペプチド
を同定およびスクリーニングすることができ、そしてそのようなセルロース結合
ペプチドをコードする遺伝子を、十分に知られている分子生物学的方法を様々な
他の手順と組み合わせて使用して単離することができる。そのような方法には、
例えば、NMR分光法(Zhu他、Biochemistry(1995)34
:13196〜13202;Gehring他、Biochemistry(1
991)30:5524〜5531)、UV差分光法(Belshaw他、Eu
r.J.Biochem.(1993)211:717〜724)、蛍光(滴定
)分光法(Miller他、J.Biol.Chem.(1993)258:1
3665〜13672)、UVまたは蛍光によるストップフロー分析(De B
oeck他、Eur.J.Biochem.(1985)149:141〜41
5)、アフィニティー方法(アフィニティー電気泳動(Mimura他、J.c
hromatography(1992)597:345〜350)あるいは固
定化された単糖またはオリゴ糖でのアフィニティークロマトグラフィーなど)、
沈殿または凝集による分析(濁度法的または比濁法的な分析(Knibbs他、
J.Biol.Chem.(1993)14940〜14947)を含む)、競
合的阻害アッセイ(定量的なIC50決定を伴うかまたは伴わない)および様々
な物理的または物理化学的な方法(示差走査熱測定法または等温滴定熱測定法を
含む)(Sigurskjold他、J.Biol.Chem.(1992)2
67:8371〜8376;Sigurskjold他、Eur.J.Biol
.(1994)225:133〜141)、あるいは熱CD分光法または熱蛍光
分光法を使用するオリゴ糖の非存在下または存在下でのタンパク質安定性の比較
アッセイ(融解)などの分光学的(滴定)方法が含まれる。
New cellulose-binding peptides with binding properties and binding specificities of interest can be identified and screened, and the genes encoding such cellulose-binding peptides have been identified with well-known molecular biology. The method can be used in combination with various other procedures to isolate. Such methods include
For example, NMR spectroscopy (Zhu et al., Biochemistry (1995) 34.
: 13196-13202; Gehring et al., Biochemistry (1
991) 30: 5524-5531), UV differential light method (Belshaw et al., Eu)
r. J. Biochem. (1993) 211: 717-724), fluorescence (titration) spectroscopy (Miller et al., J. Biol. Chem. (1993) 258: 1).
3665-13672), stop flow analysis by UV or fluorescence (De B
oeck et al., Eur. J. Biochem. (1985) 149: 141-41.
5), affinity method (affinity electrophoresis (Mimura et al., J. c.
chromatography (1992) 597: 345-350) or affinity chromatography with immobilized mono- or oligosaccharides),
Analysis by precipitation or aggregation (turbidimetric or nephelometric analysis (Knibbs et al.,
J. Biol. Chem. (1993) 14940-14947), competitive inhibition assays (with or without quantitative IC50 determination) and various physical or physicochemical methods (differential scanning calorimetry or isothermal titration calorimetry). Method) (Sigurskjold et al., J. Biol. Chem. (1992) 2
67: 8371-8376; Sigurskjold et al., Eur. J. Biol
. (1994) 225: 133-141), or spectroscopic (titration) such as comparative assays (melting) of protein stability in the absence or presence of oligosaccharides using thermal CD spectroscopy or thermofluorescence spectroscopy. ) Method included.

【0093】 セルロース結合ドメインまたはセルロース結合タンパク質のセルロースに対す
る結合のKは、少なくとも弱い抗体−抗原抽出物の範囲内にあり、すなわち、
10−1以上であり、好ましくは10−1以上であり、最も好ましくは
10−1以上である。セルロース結合ドメインまたはセルロース結合タンパ
ク質のセルロースに対する結合が発熱性または吸熱性である場合、結合段階の温
度を調節する手段を提供することにより、結合は、より低い温度で、それぞれ、
増大または低下する。
[0093] K a of binding to cellulose of the cellulose-binding domain or cellulose binding protein comprises at least a weak antibody - is in the range of antigen extract, i.e.,
It is 10 3 M −1 or more, preferably 10 4 M −1 or more, and most preferably 10 6 M −1 or more. Where the binding of the cellulose binding domain or cellulose binding protein to cellulose is exothermic or endothermic, the binding may be provided at a lower temperature, respectively, by providing a means of controlling the temperature of the binding step.
Increase or decrease.

【表3】 [Table 3]

【表4】 [Table 4]

【0094】 従って、そして既に述べられているように、表現「多糖結合ペプチド」は、ポ
リサッカリダーゼまたは多糖結合タンパク質の多糖結合領域(ドメイン)の機能
的部分を少なくとも含むアミノ酸配列を含む。この表現はさらに、ペプチドライ
ブラリーまたはDNAライブラリー(例えば、cDNAライブラリーまたはディ
スプレーライブラリー)などのライブラリーからそのセルロース結合活性につい
てスクリーニングされたポリペプチドに関連する。「機能的部分」により、セル
ロースに結合するアミノ酸配列が意味される。
Accordingly, and as already mentioned, the expression “polysaccharide-binding peptide” comprises an amino acid sequence which comprises at least a functional part of the polysaccharide-binding region (domain) of a polysaccharide-binding protein or a polysaccharide-binding protein. This expression further relates to a polypeptide screened for its cellulose binding activity from a library such as a peptide library or a DNA library (eg, a cDNA library or a display library). By "functional portion" is meant an amino acid sequence that binds to cellulose.

【0095】 ポリサッカリダーゼ遺伝子(セルラーゼ遺伝子など)およびセルロース結合タ
ンパク質の遺伝子を単離する際に使用される技術はこの分野では知られており、
これには、合成、ゲノムDNAからの単離、cDNAからの調製、またはそれら
の組合せが含まれる(米国特許第5,137,819号;同第5,202,24
7号;同第5,340,731号;同第5,496,934号;および同第5,
837,814号を参照のこと)。可溶性のオリゴ多糖に結合するいくつかの結
合ドメインの配列が知られている(国際特許出願PCT/CA97/00033
(WO97/26358)の図1を参照のこと)。様々なポリサッカリダーゼお
よび多糖結合タンパク質をコードするDNAもまた知られている。遺伝子を操作
するための様々な技術が十分に知られており、これには、制限、消化、切り出し
、連結、インビトロ変異誘発、プライマー修復、リンカーおよびアダプターを用
いることなどが含まれる(Sambrook他、Molecular Clon
ing−A Laboratory Manual、Cold Spring
Harbor Laboratory、Cold Spring Harbor
、New York、1989年を参照のこと;これは参考として本明細書中に
組み込まれる)。
Techniques used in isolating polysaccharidase genes (such as the cellulase gene) and genes for cellulose binding proteins are known in the art,
This includes synthesis, isolation from genomic DNA, preparation from cDNA, or combinations thereof (US Pat. Nos. 5,137,819; 5,202,24).
No. 7; No. 5,340,731; No. 5,496,934; and No. 5,
837,814). The sequences of several binding domains that bind soluble oligopolysaccharides are known (International Patent Application PCT / CA97 / 00033).
(See Figure 1 of WO 97/26358). DNAs encoding various polysaccharidases and polysaccharide binding proteins are also known. Various techniques for manipulating genes are well known and include restriction, digestion, excision, ligation, in vitro mutagenesis, primer repair, using linkers and adapters, etc. (Sambrook et al., Molecular Clon
ing-A Laboratory Manual, Cold Spring
Harbour Laboratory, Cold Spring Harbor
, New York, 1989; which is incorporated herein by reference).

【0096】 ポリサッカリダーゼのアミノ酸配列は、ポリサッカリダーゼ遺伝子または多糖
結合タンパク質遺伝子について供与体細胞として目的の細胞に由来するmRNA
またはDNAから調製されたcDNAライブラリーまたはゲノムライブラリーを
スクリーニングするプローブを設計するために使用することができる。ポリサッ
カリダーゼcDNAまたは結合タンパク質cDNAまたはそれらのフラグメント
をハイブリダイゼーションプローブとして使用することによって、他の種に見出
される構造的に関連する遺伝子を容易にクローン化することができ、そしてその
ような遺伝子は、本発明に従って植物において発現可能であるセルロース結合ペ
プチドを提供する。ポリサッカリダーゼの触媒ドメインおよび結合ドメインが別
個である生物から得ることができる遺伝子のヌクレオチド配列に基づくオリゴヌ
クレオチドプローブを使用して、ポリサッカリダーゼ活性を発現する生物から遺
伝子を単離することが特に考えられるが、他の多糖結合タンパク質もまた使用す
ることができる(例えば、Shoseyov他、Proc.Nat’l.Aca
d.Sci.(USA)(1992)89:3483〜3487を参照のこと)
The amino acid sequence of the polysaccharidase is the mRNA derived from the cell of interest as the donor cell for the polysaccharidase gene or the polysaccharide binding protein gene.
Alternatively, it can be used to design a probe to screen a cDNA or genomic library prepared from DNA. By using polysaccharidase cDNA or binding protein cDNA or fragments thereof as hybridization probes, structurally related genes found in other species can be easily cloned, and such genes Provides a cellulose-binding peptide that is expressible in plants according to the present invention. Isolating a gene from an organism expressing polysaccharidase activity using an oligonucleotide probe based on the nucleotide sequence of the gene that can be obtained from the organism where the catalytic and binding domains of the polysaccharidase are distinct , But other polysaccharide-binding proteins can also be used (eg, Shoseyov et al., Proc. Nat'l. Aca).
d. Sci. (USA) (1992) 89: 3483-3487).
.

【0097】 ポリサッカリダーゼまたは多糖結合タンパク質の結合ドメインに対するコンセ
ンサスドメインを使用して開発されたプローブは特に注目される。最近特徴付け
られたC.fimi由来の様々なβ−1,4−グルカナーゼは、エンドグルカナ
ーゼA、B、CおよびD(それぞれ、CenA、CenB、CenCおよびCe
nD)、エキソセロビオヒドロラーゼAおよびB(それぞれ、CbhAおよびC
bhB)、およびキシラナーゼAおよびD(それぞれ、CexおよびXylD)
である(Wong他、(1986)Gene、44:315;Meinke他、
(1991)J.Bacteriol.、173:308;Coutinho他
、(1991)Mol.Microbiol.、5:1221;Meinke他
、(1993)Bacteriol.、175:1910;Meinke他、(
1994)Mol.Microbiol.、12:413;Shen他、Bio
chem.J.(印刷中);O’Neill他、(1986)Gene、44:
325;Millward−Sadler他、(1994)Mol.Micro
biol.、11:375を参照のこと)。これらはすべて、様々な程度の複雑
度のモジュラータンパク質であるが、独立的に機能し得る触媒ドメイン(CD)
およびセルロース結合ドメイン(CBD)の共通した2つの特徴を有する(Mi
llward−Sadler他、(1994)Mol.Microbiol.、
11:375;Gilkes他、(1988)J.Biol.Chem.、26
3:10401;Meinke他、(1991)J.Bacteriol.、1
73:7126;Coutinho他、(1992)Mol.Microbio
l.、6:1242を参照のこと)。これらの酵素うちの4つ(CenB、Ce
nD、CbhAおよびCbhB)において、フィブロネクチンタイプIII(F
n3)反復により、N末端のCDがC末端のCBDから隔てられている。これら
の酵素のCDはグリコシドヒドロラーゼの6つのファミリーに由来している(H
enrissat、(1991)Biochem.J.、280:309;He
nrissat、(1993)Biochem.J.、293:781を参照の
こと);これらの酵素はすべて、N末端またはC末端のCBD(1つまたは複数
)を有する(Tomme他、Adv.Microb.Physiol.(印刷中
)を参照のこと);CenCは、そのN末端にファミリーIV由来のタンデム状
CBDを有する;CenBおよびXylDはそれぞれ、ファミリーIIIおよび
ファミリーIIに由来する別の内部CBDをそれぞれ有する。CexおよびXy
lDは明らかにキシラナーゼである。しかし、XylDではなく、Cexはセル
ロースに対する活性が低い。それにもかかわらず、いくつかの他の細菌キシラナ
ーゼ(Gilbert他、(1993)J.Gen.Microbiol.、1
39:187を参照のこと)のように、それらは複数のCBDを有する。C.f
imiは、おそらくは他のβ−1,4−グルカナーゼを産生している。類似する
系が同類の細菌によりもたらされている(Wilson、(1992)Crit
.Rev.Biotechnol.、12:45;Hazlewood他、(1
992)J.Appl.Bacteriol.、72:244を参照のこと)。
関連しない細菌もまたグルカナーゼを産生する。例えば、クロストリジウム・サ
ーモセルム(Clostridium thermocellum)は20以上
のβ−1,4−グルカナーゼを産生する(Beguin他、(1992)FEM
S Microbiol.Lett.、100:523を参照のこと)。C.f
imiのエンドグルカナーゼC N1に由来するCBDは、可溶性セロサッカリ
ドに結合することが知られている唯一のタンパク質であり、そしてすべての可溶
性多糖に結合することが知られているタンパク質の小さい集団の1つである。
Of particular interest are probes developed using consensus domains for the binding domains of polysaccharidases or polysaccharide binding proteins. The recently characterized C. Various β-1,4-glucanases from fimi are endoglucanases A, B, C and D (CenA, CenB, CenC and Ce, respectively).
nD), exocellobiohydrolases A and B (CbhA and C, respectively)
bhB), and xylanases A and D (Cex and XylD, respectively).
(Wong et al., (1986) Gene, 44: 315; Meinke et al.,
(1991) J. Bacteriol. 173: 308; Coutinho et al., (1991) Mol. Microbiol. 5: 1221; Meinke et al., (1993) Bacteriol. 175: 1910; Meinke et al., (
1994) Mol. Microbiol. , 12: 413; Shen et al., Bio.
chem. J. (In printing); O'Neill et al. (1986) Gene, 44:
325; Millward-Sadler et al., (1994) Mol. Micro
biol. , 11: 375). These are all modular proteins of varying degrees of complexity, but capable of independent functioning catalytic domains (CD)
And cellulose-binding domain (CBD) have two common features (Mi
llward-Sadler et al., (1994) Mol. Microbiol. ,
11: 375; Gilkes et al., (1988) J. Am. Biol. Chem. , 26
3: 10401; Meinke et al., (1991) J. Am. Bacteriol. 1
73: 7126; Coutinho et al., (1992) Mol. Microbio
l. , 6: 1242). Four of these enzymes (CenB, Ce
nD, CbhA and CbhB), fibronectin type III (F
The n3) repeat separates the N-terminal CD from the C-terminal CBD. The CDs for these enzymes are derived from six families of glycoside hydrolases (H
enrissat, (1991) Biochem. J. 280: 309; He
nrissat, (1993) Biochem. J. 293: 781); all of these enzymes have N- or C-terminal CBD (s) (see Tomme et al., Adv. Microb. Physiol. (In press)). CenC has a tandem CBD from family IV at its N-terminus; CenB and XylD have another internal CBD from family III and II, respectively; Cex and Xy
ID is clearly a xylanase. However, Cex, but not XylD, has a low activity on cellulose. Nevertheless, some other bacterial xylanases (Gilbert et al. (1993) J. Gen. Microbiol.
39: 187), they have multiple CBDs. C. f
imi probably produces other β-1,4-glucanases. A similar system is provided by a family of like bacteria (Wilson, (1992) Crit.
. Rev. Biotechnol. , 12:45; Hazlewood et al., (1
992) J. Appl. Bacteriol. , 72: 244).
Unrelated bacteria also produce glucanase. For example, Clostridium thermocellum produces more than 20 β-1,4-glucanases (Beguin et al., (1992) FEM.
S Microbiol. Lett. , 100: 523). C. f
The CBD from the endo endoglucanase C N1 is the only protein known to bind soluble cellosaccharides, and one of a small population of proteins known to bind all soluble polysaccharides. Is one.

【0098】 好適な結合ドメインの例が国際特許出願PCT/CA97/00033(WO
97/26358)の図1に示されている。この図には、多糖に結合する様々な
酵素に由来する結合ドメインのアラインメントが示されており、そしてこれらの
酵素の大部分またはすべてに保存されているアミノ酸残基が同定されている。こ
の情報は、当業者に知られている方法を使用して好適なオリゴヌクレオチドプロ
ーブを得るために使用することができる。プローブは、完全な配列よりもかなり
短くすることができるが、長さは少なくとも10ヌクレオチドであり、好ましく
は少なくとも14ヌクレオチドであることが望ましい。それよりも長いオリゴヌ
クレオチドも有用であり、長さは遺伝子の全長までであるが、好ましくは500
ヌクレオチド以下であり、より好ましくは250ヌクレオチド以下である。RN
AプローブまたはDNAプローブを使用することができる。使用において、プロ
ーブは、典型的には、検出可能な様式で、例えば、32P、H、ビオチン、ア
ビジンまたは他の検出可能な試薬で標識され、そして遺伝子が探索されている生
物に由来する一本鎖状のDNAまたはRNAとインキュベーションされる。ハイ
ブリダイゼーションは、ハイブリダイゼーションしていないプローブをハイブリ
ダイゼーションしたプローブから分離した後に標識によって検出される。ハイブ
リダイゼーションしたプローブは、典型的には、ニトロセルロース紙などの固体
マトリックスに固定化される。オリゴヌクレオチドとの使用に好適なハイブリダ
イゼーション技術は当業者には十分に知られている。プローブは、通常、容易な
同定を可能にする検出可能な標識ととも使用されるが、標識されないプローブも
また、標識されたプローブの前駆体として、また二本鎖DNA(またはDNA/
RNA)の直接的な検出を規定する方法における使用のために、その両方で有用
である。従って、用語「オリゴヌクレオチドプローブ」は、標識された形態およ
び標識されていない形態の両方を示す。
Examples of suitable binding domains are given in International Patent Application PCT / CA97 / 00033 (WO
97/26358). This figure shows an alignment of binding domains from various enzymes that bind to polysaccharides and identifies conserved amino acid residues in most or all of these enzymes. This information can be used to obtain suitable oligonucleotide probes using methods known to those of skill in the art. The probe can be much shorter than the complete sequence, but it is desirable that it be at least 10 nucleotides in length, preferably at least 14 nucleotides. Longer oligonucleotides are also useful, up to the full length of the gene, but preferably 500.
It is not more than nucleotides, and more preferably not more than 250 nucleotides. RN
A probes or DNA probes can be used. In use, the probe is typically labeled in a detectable manner, eg, with 32 P, 3 H, biotin, avidin or other detectable reagent, and is derived from the organism in which the gene is being sought. Incubated with single-stranded DNA or RNA. Hybridization is detected by the label after separating the unhybridized probe from the hybridized probe. The hybridized probe is typically immobilized on a solid matrix such as nitrocellulose paper. Hybridization techniques suitable for use with oligonucleotides are well known to those of skill in the art. The probe is usually used with a detectable label to allow easy identification, but unlabeled probe also serves as a precursor to the labeled probe and also for double-stranded DNA (or DNA /
Both are useful for use in methods that define direct detection of RNA). Thus, the term "oligonucleotide probe" refers to both labeled and unlabeled forms.

【0099】 一般に、目的とする生物から核酸をプローブすることによって同定される結合
ドメインは、プローブが由来した結合領域(1つまたは2つ以上)に対して少な
くとも約40%の同一性(保存的置換に対する適切な考慮として、より良好なア
ラインメントのためのギャップなどを含む)を示し、そして可溶性のβ−1,4
−グルカンに10−1以上のKで結合する。より好ましくは、結合ドメイ
ンは、プローブを得るために使用された結合領域に対して少なくとも約60%の
同一性を有し、最も好ましくは少なくとも約70%の同一性を有する。同一性の
パーセントは、ポリサッカリダーゼの結合ドメインの中に保存されているそのよ
うなアミノ酸においてはより大きくなる。アミノ酸配列を比較する分析は、PC
/Gene(IntelliGenetics,Inc.)におけるプログラム
を使用して行うことができる。PCLUSTALを、多配列アラインメントおよ
び系統樹作製のために使用することができる。
Generally, a binding domain identified by probing a nucleic acid from an organism of interest will have at least about 40% identity (conservative) to the binding region (one or more) from which the probe was derived. Appropriate considerations for substitutions, including gaps for better alignment, etc.) and soluble β-1,4
-Binds to glucan with a K a of 10 3 M -1 or higher. More preferably, the binding domain has at least about 60% identity, and most preferably at least about 70% identity to the binding region used to obtain the probe. The percent identity is greater for such amino acids that are conserved within the binding domain of polysaccharidase. Analysis comparing amino acid sequences
/ Gene (IntelliGenetics, Inc.). PCLUSTAL can be used for multi-sequence alignment and phylogenetic tree generation.

【0100】 多糖に結合する酵素またはクラスター状酵素から多糖結合タンパク質または多
糖結合ドメインを単離するために、いくつかの遺伝子的方法を使用することがで
きる。1つの方法では、制限酵素が、その結合部分以外のタンパク質部分をコー
ドする遺伝子の一部を除くために使用される。残った遺伝子フラグメントが、短
縮型タンパク質をコードする変異型遺伝子を得るために発現制御配列と融合させ
られる。別の方法は、外側からはDNAの5’端および3’端から、あるいは内
部からは遺伝子内の限られたギャップからのいずれかでヌクレオチドを系統的に
欠失させるBal31などのエキソヌクレアーゼを使用することを伴う。これら
の遺伝子欠失方法は、基質結合能、すなわち多糖結合能についてその後に評価さ
れ得る短小化タンパク質分子をコードする変異型遺伝子をもたらす。
Several genetic methods can be used to isolate a polysaccharide binding protein or domain from a polysaccharide binding enzyme or clustered enzyme. In one method, restriction enzymes are used to remove the part of the gene encoding the protein portion other than its binding portion. The remaining gene fragment is fused with expression control sequences to obtain a mutant gene encoding a truncated protein. Another method uses exonucleases such as Bal31 that systematically delete nucleotides from either the 5'and 3'ends of the DNA from the outside, or from a limited gap within the gene from the inside. Involves doing. These gene deletion methods result in a mutated gene encoding a shortened protein molecule that can be subsequently evaluated for substrate binding, ie, polysaccharide binding.

【0101】 任意のセルロース結合タンパク質またはセルロース結合ドメインを本発明にお
いて使用することができる。用語「セルロース結合タンパク質」(「CBP」)
は、セルロースに特異的に結合する任意のタンパク質またはポリペプチドをいう
。セルロース結合タンパク質はセルロース活性またはセルロース加水分解活性を
有してもよく、あるいはそのような活性を有しなくてもよい。用語「セルロース
結合ドメイン」(「CBD」)は、より大きなタンパク質の一領域または一部分
で、セルロースに特異的に結合する領域または部分である任意のタンパク質また
はポリペプチドをいう。セルロース結合ドメイン(CBD)は、セルラーゼ、キ
シラナーゼまたは他のポリサッカリダーゼ(例えば、キチナーゼなど)、糖結合
タンパク質(マルトース結合タンパク質、またはクロストリジウム・セルボラン
ス(Clostridium celluvorans)のCbpAなどのスカ
フォルジンなど)の一部または一部分であり得る。多くのセルラーゼおよびヘミ
セルラーゼ(例えば、キシラナーゼおよびマンナーゼ)は、セルロースと結合す
る能力を有する。これらの酵素は、典型的には、基質を加水分解するための活性
部位を含む触媒ドメイン、およびセルロースに結合するための炭水化物結合ドメ
インまたはセルロース結合ドメインを有する。CBDはまた、触媒活性を有しな
い多糖結合タンパク質に由来し得る。現在、100を越えるセルロース結合ドメ
イン(CBD)が、I〜XIIIと呼ばれる少なくとも13個のファミリーに分
類されている(Tomme他、(1995)「セルロース結合ドメイン:分類お
よび性質」、ACSシンポジウムシリーズ618、Enzymatic Deg
radation and Insoluble Carbohydrates
、142頁〜161頁、SaddlerおよびPenner(編)、Ameri
can Chemical Society、Washington,D.C.
(Tomme I);Tomme他、Adv.Microb.Physiol.
(1995)37:1(Tomme II);Smant他、Proc.Nat
l.Acad.Sci.USA、(1998)95:4906〜4911:これ
らはすべて参考として本明細書中に組み込まれる)。Tomme IまたはTo
mme IIに記載されるすべてのCBDまたはそれらの任意の変化体、任意の
他の現在知られているCBD、あるいは同定され得る任意の新しいCBDは、本
発明において使用することができる。例示的ではあるが、決して限定的でない例
として、CBPまたはCBDは、細菌、菌類、粘菌または線虫のタンパク質また
はポリペプチドに由来し得る。より具体的で例示的な例として、CBDをクロス
トリジウム・セルロボランス(Clostridium cellulovor
ans)、クロストリジウム・セルロボランスまたはセルロモナス・フィミ(C
ellulomonas fimi)から得ることができる(例えば、CenA
、CenB、CenD、Cex)。さらに、CBDは、例えば、セルロースをス
クリーニング剤として使用してファージディスプレーペプチドライブラリーまた
はペプチドミメティックライブラリー(ランダムまたはその他)から選択するこ
とができる(Smith、Science、(1985)228:1315〜1
317;Lam、Nature、(1991)354:82〜84を参照のこと
)。さらに、CBDは、セルロース(またはヘミセルロース)とは異なる多糖に
結合するが、セルロースを結合するタンパク質またはポリペプチド(キチンに特
異的に結合するキチナーゼなど)、あるいはマルトース結合タンパク質などの糖
結合タンパク質の一部分を変異させ、これにより、前記部分をセルロースに結合
させ得るようにすることによって得ることができる。いずれの場合においても、
CBDはセルロースまたはヘミセルロースに結合する。Shoseyovおよび
Doi(Proc.Natl.Acad.Sci.USA、(1990)87:
2192〜2195)は、セルロース加水分解性細菌のクロストリジウム・セル
ロボランスのセルロース「複合体」からこれまでにないセルロース結合タンパク
質(CbpA)を単離した。セルロース複合体のこの主要なサブユニットは、セ
ルロースに結合することが見出されたが、加水分解活性を有しておらず、結晶性
セルロースの分解に不可欠であった。CbpA遺伝子がクローン化され、配列決
定された(Shoseyov他、Proc.Natl.Acad.Sci.US
A、(1992)89:3483〜3487)。CbpAのセルロース結合ドメ
インに隣接するPCRプライマーを使用して、後者を、大腸菌において約17k
DaのCBDの過剰発現を可能にする過剰発現ベクターにクローン化することに
成功した。この組換えCBDは、セルロースおよびキチンに対して非常に強い親
和性を示している(米国特許第5,496,934号;Goldstein他、
J.Bacteriol.(1993)175:5762;PCT国際特許出願
公開WO94/24158:これらはすべて、全体が本明細書中に示されている
かのように参考として組み込まれる)。
Any cellulose binding protein or cellulose binding domain can be used in the present invention. The term "cellulose binding protein"("CBP")
Refers to any protein or polypeptide that specifically binds to cellulose. The cellulose binding protein may or may not have cellulose activity or cellulose hydrolysis activity. The term "cellulose binding domain"("CBD") refers to any protein or polypeptide that is a region or portion of a larger protein that specifically binds to cellulose. The cellulose binding domain (CBD) is one of the cellulases, xylanases or other polysaccharidases (such as chitinase), sugar-binding proteins (such as maltose binding protein, or scafordin such as CbpA of Clostridium celluvorans). It can be part or part. Many cellulases and hemicellulases (eg, xylanase and mannase) have the ability to bind cellulose. These enzymes typically have a catalytic domain containing an active site for hydrolyzing a substrate, and a carbohydrate or cellulose binding domain for binding to cellulose. CBD may also be derived from a polysaccharide binding protein that has no catalytic activity. Currently, over 100 cellulose binding domains (CBDs) have been classified into at least 13 families called I-XIII (Tomme et al. (1995) "Cellulose Binding Domains: Classification and Properties," ACS Symposium Series 618, Enzymatic Deg
ration and Insoluble Carbohydrates
, 142-161, Saddler and Penner (eds.), Ameri.
can Chemical Chemical Society, Washington, D .; C.
(Tomme I); Tomme et al., Adv. Microb. Physiol.
(1995) 37: 1 (Tomme II); Smant et al., Proc. Nat
l. Acad. Sci. USA, (1998) 95: 4906-4911: all of which are incorporated herein by reference). Tomme I or To
All CBDs described in mme II or any variant thereof, any other currently known CBD, or any new CBD that can be identified can be used in the present invention. As an illustrative, but non-limiting example, the CBP or CBD may be derived from a bacterial, fungal, slime mold or nematode protein or polypeptide. As a more specific and illustrative example, CBD may be a Clostridium cellulovor
ans), Clostridium cellulovorans or Cellulomonas fimi (C
ellulomonas fimi) (eg CenA
, CenB, CenD, Cex). Furthermore, CBDs can be selected from phage display peptide libraries or peptidomimetic libraries (random or otherwise) using, for example, cellulose as a screening agent (Smith, Science, (1985) 228: 1315-1).
317; Lam, Nature, (1991) 354: 82-84). Further, CBD binds to a polysaccharide different from cellulose (or hemicellulose), but a protein or polypeptide that binds cellulose (such as chitinase that specifically binds to chitin), or a portion of a sugar-binding protein such as maltose-binding protein. Can be mutated to thereby allow the moiety to bind to cellulose. In any case,
CBD binds to cellulose or hemicellulose. Shoseyov and Doi (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, (1990) 87:
2192-2195) isolated an unprecedented cellulose-binding protein (CbpA) from a cellulose "complex" of the cellulolytic bacterium Clostridium cellulovorans. This major subunit of the cellulose complex was found to bind to cellulose but did not have hydrolytic activity and was essential for the degradation of crystalline cellulose. The CbpA gene has been cloned and sequenced (Shoseyov et al., Proc. Natl. Acad. Sci. US
A, (1992) 89: 3483-3487). Using PCR primers flanking the cellulose binding domain of CbpA, the latter was cloned in E. coli at approximately 17k.
It was successfully cloned into an overexpression vector allowing overexpression of Da CBD. This recombinant CBD shows a very strong affinity for cellulose and chitin (US Pat. No. 5,496,934; Goldstein et al.,
J. Bacteriol. (1993) 175: 5762; PCT International Patent Application Publication WO 94/24158: all of which are incorporated by reference as if set forth herein in their entirety).

【0102】 近年、いくつかのCBDが種々の供給源から単離されている。これらの大部分
は、別個の触媒ドメイン、すなわちセルロースドメインおよびセルロース結合ド
メインを有するタンパク質から単離されており、そして2つだけが、明かな加水
分解活性を有しないが、セルロース結合活性を有するタンパク質から単離されて
いる(Goldstein他、J.Bacteriol.(1993)175:
5762〜5768;Morag他、Appl.Environ.Microb
iol.(1995)61:1980〜1986)。
In recent years, several CBDs have been isolated from various sources. Most of these have been isolated from proteins that have distinct catalytic domains, namely the cellulose domain and the cellulose binding domain, and only two have no apparent hydrolytic activity, but proteins that have cellulose binding activity. (Goldstein et al., J. Bacteriol. (1993) 175:
5762-5768; Morag et al., Appl. Environ. Microb
iol. (1995) 61: 1982-1986).

【0103】 セルロース結合ペプチド−組換えタンパク質融合体: 遺伝子が単離されている2つのタンパク質(セルロース結合ペプチド、および
ラッカーゼなどのオキシダーゼなど)を融合させることはこの分野ではよく知ら
れており、日常的に実施されている。そのような融合は、その翻訳が融合された
タンパク質産物すなわち融合タンパク質の生成をもたらすように異種の核酸配列
を読み枠を合わせて連結することを含む。ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、制
限、ヌクレアーゼ消化、連結、合成的なオリゴヌクレオチド合成およびその他な
どの様々な方法が、典型的には、融合遺伝子構築物を作製するプロセスにおいて
様々な組合せで用いられている。当業者は、個々のタンパク質の任意の2つ以上
についてそのような構築物を容易に組み立てることができる。興味深いことに、
そのような融合タンパク質またはキメラタンパク質が産生されるほとんどの場合
において、そしてこれらのタンパク質の1つがセルロース結合ペプチドであった
すべての場合において、前者および後者はともにそれらの触媒活性または機能を
保持していた。いずれの場合においても、読み枠を合わせるスペーサーを含ませ
ることができる。その長さは、例えば、数アミノ酸から数十アミノ酸まで変化さ
せることができる。そのようなスペーサーはまた、可動化の制約を低下させるよ
うに機能し得る。
Cellulose-Binding Peptide-Recombinant Protein Fusions: Fusing two proteins whose genes have been isolated, such as cellulose-binding peptides and oxidases such as laccase, is well known in the art and routine. Have been implemented. Such a fusion involves joining the heterologous nucleic acid sequences in reading frame so that the translation results in the production of a fused protein product or fusion protein. Various methods such as polymerase chain reaction (PCR), restriction, nuclease digestion, ligation, synthetic oligonucleotide synthesis and others are typically used in various combinations in the process of making fusion gene constructs. . One of ordinary skill in the art can readily assemble such constructs for any two or more of the individual proteins. Interestingly,
In most cases where such fusion or chimeric proteins are produced, and in all cases where one of these proteins was a cellulose-binding peptide, both the former and the latter retain their catalytic activity or function. It was In either case, a spacer that matches the reading frame can be included. Its length can vary, for example, from a few amino acids to tens of amino acids. Such spacers may also function to reduce mobilization constraints.

【0104】 例えば、Greenwood他(1989、FEBS Lett.224:1
27〜131)は、セルロモナス・フィミのエンドグルカナーゼのセルロース結
合領域を酵素のアルカリホスファターゼに融合させた。この組換え融合タンパク
質は、そのホスファターゼ活性およびセルロース結合能の両方を保持していた。
セルロースに結合する融合タンパク質のさらなる記載については、米国特許第5
,137,819号(Kilburn他に対して発行)および米国特許第5,7
19,044号(Shoseyov他に対して発行)を参照のこと(両者は参考
として本明細書中に組み込まれる)。米国特許第5,474,925号もまた参
照のこと。これらはすべて参考として本明細書中に組み込まれる。
For example, Greenwood et al. (1989, FEBS Lett. 224: 1).
27-131) fused the cellulose-binding domain of Cellulomonas fimi endoglucanase to the enzyme alkaline phosphatase. This recombinant fusion protein retained both its phosphatase activity and cellulose binding capacity.
For a further description of fusion proteins that bind to cellulose, see US Pat.
, 137,819 (issued to Kilburn et al.) And US Pat. No. 5,7.
19, 044 (published to Shoseyov et al.), Both incorporated herein by reference. See also US Pat. No. 5,474,925. All of which are incorporated herein by reference.

【0105】 従って、本発明により、植物細胞においてタンパク質の発現を行わせるための
プロモーターと、セルロース結合ペプチドをコードする第1の配列、およびフェ
ノール性基の酸化を触媒し得る酵素をコードする第2の配列を含む異種の核酸配
列とを含み、第1および第2の配列が読み枠を合わせて連結されている核酸分子
が提供される。
Therefore, according to the present invention, a promoter for directing the expression of the protein in plant cells, a first sequence encoding a cellulose-binding peptide and a second sequence encoding an enzyme capable of catalyzing the oxidation of a phenolic group. And a heterologous nucleic acid sequence comprising the sequence of SEQ.

【0106】 本発明の好ましい実施形態により、核酸分子は、細菌細胞における伝搬に必要
な複製起点、植物ゲノムへの組み込みに必要な少なくとも1つの配列エレメント
、ポリアデニル化認識配列、転写終結シグナル、翻訳開始部位をコードする配列
、翻訳停止部位をコードする配列、植物RNAウイルスに由来する配列、植物D
NAウイルスに由来する配列、腫瘍誘導(Ti)プラスミドに由来する配列、転
移エレメントに由来する配列、およびタンパク質を植物細胞の細胞区画に向かわ
せる植物の機能的なシグナルペプチドからなる群から選択される配列エレメント
をさらに含む。
According to a preferred embodiment of the present invention, the nucleic acid molecule is provided with an origin of replication required for propagation in bacterial cells, at least one sequence element required for integration into the plant genome, a polyadenylation recognition sequence, a transcription termination signal, a translation initiation. Sequence coding region, sequence coding translation stop site, sequence derived from plant RNA virus, plant D
Selected from the group consisting of a sequence derived from NA virus, a sequence derived from a tumor-inducing (Ti) plasmid, a sequence derived from a transposable element, and a functional signal peptide of a plant that directs a protein to the cell compartment of a plant cell. Further includes array elements.

【0107】 さらにまた好ましい実施形態において、細胞区画は、細胞質、小胞体、ゴルジ
装置、油体、デンプン体、クロロプラスチド、葉緑体、クロモプラスチド、有色
体、液胞、リソソーム、ミトコンドリアおよび核からなる群から選択される。
In yet a further preferred embodiment, the cellular compartments are from cytoplasm, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, oil bodies, starch bodies, chloroplastids, chloroplasts, chromoplastides, chromophores, vacuoles, lysosomes, mitochondria and nuclei. Is selected from the group consisting of

【0108】 遺伝子操作された植物材料: 本発明では、組換え核酸分子が用いられる。そのような分子は、例えば、植物
細胞においてタンパク質の発現を行わせるためのプロモーター配列;および下記
にさらに詳述されているような異種の核酸配列を含む。この場合、異種の核酸配
列は、異種核酸配列の発現がプロモーター配列によって行われ得るようにプロモ
ーター配列の下流に存在する。そのような核酸分子は、植物が遺伝子的に改変さ
れるように植物細胞に効果的に導入する必要がある。
Genetically Engineered Plant Material: In the present invention, recombinant nucleic acid molecules are used. Such molecules include, for example, a promoter sequence to drive expression of the protein in plant cells; and a heterologous nucleic acid sequence as further detailed below. In this case, the heterologous nucleic acid sequence is downstream of the promoter sequence so that expression of the heterologous nucleic acid sequence can be effected by the promoter sequence. Such nucleic acid molecules need to be effectively introduced into plant cells so that the plant is genetically modified.

【0109】 外来遺伝子を単子葉植物および双子葉植物の両方に導入する様々な方法がある
(Potrykus,I.、Annu.Rev.Plant.Physiol.
Mol.Biol.(1991)42:205〜225;Shimamoto他
、Nature、(1989)338:274〜276)。外因性DNAを植物
ゲノムDNA内に安定的に組み込ませる原理的な方法には、主に2つの方法が含
まれる:
There are various methods of introducing foreign genes into both monocotyledonous and dicotyledonous plants (Potrykus, I., Annu. Rev. Plant. Physiol.
Mol. Biol. (1991) 42: 205-225; Shimamoto et al., Nature, (1989) 338: 274-276). The principal methods for stably incorporating exogenous DNA into plant genomic DNA include two main methods:

【0110】 (i)アグロバクテリウム媒介遺伝子移入:Klee他、(1987)Ann
u.Rev.Plant Physiol.38:467〜486;Kleeお
よびRogers、Cell Culture and Somatic Ce
ll Genetics of Plants、第6巻:Molecular
Biology of Plant Nuclear Genes、編者:Sc
hell,J.およびVasil,L.K.、Academic Publis
hers、San Diego、Calif.(1989)2頁〜25頁;Ga
tenby、Plant Biotechnology、編者:Kung,S.
およびArntzen,C.J.、Butterworth Publishe
rs、Boston、Mass.(1989)93頁〜112頁)。
(I) Agrobacterium-mediated gene transfer: Klee et al., (1987) Ann.
u. Rev. Plant Physiol. 38: 467-486; Klee and Rogers, Cell Culture and Somatic Ce.
ll Genetics of Plants, Volume 6: Molecular
Biology of Plant Nuclear Genes, Editor: Sc
hell, J .; And Vasil, L .; K. , Academic Publics
hers, San Diego, Calif. (1989) pp. 2-25; Ga
tenby, Plant Biotechnology, editor: Kung, S. et al.
And Arntzen, C.I. J. , Butterworth Publicize
rs, Boston, Mass. (1989) pages 93-112).

【0111】 (ii)直接的なDNA取り込み:Paszkowski他、Cell Cu
lture and Somatic Cell Genetics of P
lants、第6巻、Molecular Biology of Plant
Nuclear Genes、編者:Schell,J.およびVasil,
L.K.、Academic Publishers、San Diego、C
alif.(1989)52頁〜68頁;これには、プロトプラスト内にDNA
を直接的に取り込ませる方法(Toriyama,K.他、(1988)Bio
/Technology、6:1072〜1074)が含まれる。植物細胞の短
時間の電気的ショックにより誘導されるDNA取り込み:Zhang他、Pla
nt Cell Rep.(1988)7:379〜384。Fromm他、N
ature(1986)319:791〜793。粒子衝撃による植物細胞内ま
たは植物組織内へのDNA注入、Klein他、Bio/Technology
、(1988)6:559〜563;McCabe他、Bio/Technol
ogy、(1988)6:923〜926;Sanford、Physiol.
Plant.(1990)79:206〜209;マイクロピペットシステムの
使用による方法:Neuhaus他、Theor.Appl.Genet.(1
987)75:30〜36;NeuhausおよびSpangenberg、P
hysiol.Plant.(1990)79:213〜217;または成長中
の花粉とのDNAの直接的なインキュベーションによる方法、DeWet他、E
xperimental Manipulation of Ovule Ti
ssue、編者:Chapman,G.P.およびMantell,S.H.お
よびDaniels,W.、Longman、London、(1985)19
7頁〜209頁;Ohta、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、
(1986)83:715〜719。
(Ii) Direct DNA uptake: Paszkowski et al., Cell Cu
lture and Somatic Cell Genetics of P
lants, Volume 6, Molecular Biology of Plant
Nuclear Genes, editor: Schell, J. et al. And Vasil,
L. K. , Academic Publishers, San Diego, C
alif. (1989) pages 52-68; this includes DNA in protoplasts.
(Toriyama, K. et al., (1988) Bio)
/ Technology, 6: 1072-1074). DNA uptake induced by short-term electrical shock in plant cells: Zhang et al., Pla
nt Cell Rep. (1988) 7: 379-384. Fromm et al., N
ature (1986) 319: 791-793. DNA injection into plant cells or tissues by particle bombardment, Klein et al., Bio / Technology
, (1988) 6: 559-563; McCabe et al., Bio / Technol.
Ogy, (1988) 6: 923-926; Sanford, Physiol.
Plant. (1990) 79: 206-209; Method by use of micropipette system: Neuhaus et al., Theor. Appl. Genet. (1
987) 75: 30-36; Neuhaus and Spangenberg, P.
hysiol. Plant. (1990) 79: 213-217; or by direct incubation of DNA with growing pollen, DeWet et al., E.
xperimental Manipulation of Ovule Ti
ssue, editor: Chapman, G .; P. And Mantell, S .; H. And Daniels, W .; , Longman, London, (1985) 19
Pp. 7-209; Ohta, Proc. Natl. Acad. Sci. USA,
(1986) 83: 715-719.

【0112】 アグロバクテリウムシステムは、植物のゲノムDNA内に組み込まれる規定さ
れたDNAセグメントを含有するプラスミドベクターの使用を含む。植物組織へ
の接種方法は、植物種およびアグロバクテリウム送達システムに依存して異なる
。広く使用されている方法は、完全な植物分化を開始させる良好な供給源を提供
する任意の組織外植片を用いて行うことができるリーフディスク法である(Ho
rsch他、Plant Molecular Biology Manual
A5、Kluwer Academic Publishers、Dordr
echt(1988)、1頁〜9頁)。アグロバクテリウムシステムは、トラン
スジェニック双子葉植物の作出において特に実用的である。
The Agrobacterium system involves the use of plasmid vectors containing defined DNA segments that are integrated within the genomic DNA of the plant. The method of inoculation of plant tissue varies depending on the plant species and Agrobacterium delivery system. A widely used method is the leaf disc method, which can be performed with any tissue explant that provides a good source for initiating complete plant differentiation (Ho.
rsch et al., Plant Molecular Biology Manual
A5, Kluwer Academic Publishers, Dordr
echt (1988), pp. 1-9). The Agrobacterium system is particularly practical in producing transgenic dicotyledonous plants.

【0113】 植物細胞内への直接的なDNA移入の様々な方法がある。エレクトロポレーシ
ョンでは、プロトプラストが強い電場に短時間さらされる。マイクロインジェク
ションでは、DNAが、非常に小さいマイクロピペットを使用して細胞内に直接
、機械的に注入される。マイクロ粒子衝撃では、DNAが、硫酸マグネシウム結
晶またはタングステン粒子などの微小弾丸に吸着させられ、そしてその微小弾丸
が物理的に加速されて細胞内または植物組織内に入れられる。
There are various methods of direct DNA transfer into plant cells. In electroporation, protoplasts are briefly exposed to a strong electric field. In microinjection, DNA is mechanically injected directly into cells using a very small micropipette. In microparticle bombardment, DNA is adsorbed to microbullets such as magnesium sulfate crystals or tungsten particles, and the microbullets are physically accelerated into cells or plant tissue.

【0114】 形質転換後、植物の増殖が行われる。植物増殖の最も一般的な方法は種子によ
って行われる。しかし、種子は、メンデル則によって支配される遺伝子的変動に
従って植物により産生されるため、種子増殖による再生は、作物における均一性
がヘテロ接合性のためにないという不完全性を有する。基本的に、各種子は遺伝
子的に異なっており、それぞれがそれ自身の特定の形質を伴って生育する。従っ
て、再生された植物は、親のトランスジェニック植物と同一の形質および特徴(
例えば、融合タンパク質の再生産)を有するように、トランスジェニック植物が
作製されることが好ましい。従って、トランスジェニック植物は、トランスジェ
ニック植物の迅速かつ一貫した再生産を提供するマイクロプロパゲーションによ
って再生されることが好ましい。
After transformation, plant propagation is carried out. The most common method of plant propagation is by seeds. However, since seeds are produced by plants according to the genetic variations governed by the Mendelian rule, regeneration by seed multiplication has the imperfection that there is no homogeneity in the crop due to heterozygosity. Basically, each offspring is genetically different and each grows with its own specific traits. Therefore, the regenerated plant has the same traits and characteristics as the parental transgenic plant (
Transgenic plants are preferably produced such that they have (for example, reproduction of the fusion protein). Therefore, transgenic plants are preferably regenerated by micropropagation, which provides rapid and consistent reproduction of transgenic plants.

【0115】 マイクロプロパゲーションは、選択された親植物または栽培種から切り出され
た1個の組織片から新しい世代の植物を生育させる方法である。この方法は、融
合タンパク質を発現する好ましい組織を有する植物の大量再生産を可能にする。
作製される新しい世代の植物は、元の植物と遺伝子的に同一であり、そして元の
植物の特徴のすべてを有する。マイクロプロパゲーションは、短時間で一定品質
の植物材料の大量生産が可能であり、そして元のトランスジェニック植物または
形質転換植物の特徴の保存において選択された栽培種の迅速な増殖をもたらす。
植物をクローニングする利点は、植物繁殖の速度であり、そして作製された植物
の品質および均一性である。
Micropropagation is a method of growing new generation plants from a single piece of tissue excised from a selected parent plant or cultivar. This method allows for large-scale reproduction of plants with favorable tissues expressing the fusion protein.
The new generation plant produced is genetically identical to the original plant and has all the characteristics of the original plant. Micropropagation allows for large-scale production of constant quality plant material in a short time and results in rapid growth of the selected cultivar in preserving the characteristics of the original transgenic or transformed plant.
The advantage of cloning plants is the rate of plant reproduction and the quality and homogeneity of the plants produced.

【0116】 マイクロプロパゲーションは、段階間で培養培地または生育条件の変更を必要
とする多段階の方法である。従って、マイクロプロパゲーション法は4つの基本
的な段階を伴う:第1段階、初期の組織培養;第2段階、組織培養物の繁殖;第
3段階、分化および植物形成;第4段階、温室栽培および頑丈化。第1段階の初
期組織培養のときに、組織培養が確立され、そして汚染がないことが確認される
。第2段階のときに、初期組織培養物は、生産目的を満たすために十分な数の組
織サンプルが得られるまで増殖させられる。第3段階のときに、第2段階で生育
させられた組織サンプルは分割され、個々の小植物に生育させられる。第4段階
において、トランスジェニック小植物は頑丈にするために温室に移され、温室に
おいて、植物が自然環境で生育できるように、光に対する植物の耐性が徐々に増
大させられる。
Micropropagation is a multi-step method that requires changes in culture medium or growth conditions between steps. Thus, the micropropagation method involves four basic stages: Stage 1, early tissue culture; Stage 2, tissue culture reproduction; Stage 3, differentiation and plant formation; Stage 4, greenhouse cultivation. And rugged. At the first stage of initial tissue culture, tissue culture is established and confirmed to be free of contamination. During the second stage, the initial tissue culture is grown until a sufficient number of tissue samples are obtained to meet the production objectives. During the third stage, the tissue sample grown in the second stage is split and grown into individual plantlets. In the fourth stage, the transgenic plantlets are transferred to a greenhouse for ruggedness, where the plants' tolerance to light is gradually increased so that they can grow in their natural environment.

【0117】 基本的な細菌/植物ベクター構築物は、好ましくは、広い宿主範囲の原核生物
複製起点;原核生物の選択マーカー;そしてアグロバクテリウムによる形質転換
の場合には、植物染色体へのアグロバクテリウム媒介移入に必要なT−DNA配
列を備える。異種配列が容易に検出されない場合、構築物はまた、好ましくは、
植物細胞が形質転換されているかどうか決定するために好適な選択マーカー遺伝
子を有する。イネ科のメンバーに対する好適なマーカーの一般的な総説が、Wi
lminkおよびDons、Plant Mol.Biol.Reptr.(1
993)11:165〜185に見出される。
The basic bacterial / plant vector construct is preferably a broad host range prokaryotic origin of replication; a prokaryotic selectable marker; and in the case of transformation with Agrobacterium, Agrobacterium into the plant chromosome. It contains the T-DNA sequences required for intermediary transfer. If the heterologous sequence is not easily detected, the construct also preferably
It has a suitable selectable marker gene for determining whether a plant cell has been transformed. For a general review of suitable markers for members of the grass family, see Wi.
lmink and Dons, Plant Mol. Biol. Reptr. (1
993) 11: 165-185.

【0118】 異種配列の植物ゲノム内への組み込みを可能にする好適な配列もまたは勧めら
れる。このような配列には、植物ゲノム内への異種の発現カセットのランダムな
挿入を可能にするTi配列だけでなく、相同的組換えを行うためのトランスポゾ
ン配列などが含まれ得る。
Suitable sequences are also recommended, which allow integration of the heterologous sequences into the plant genome. Such sequences may include Ti sequences that allow random insertion of heterologous expression cassettes into the plant genome, as well as transposon sequences for performing homologous recombination and the like.

【0119】 好適な原核生物選択マーカーには、アンピシリンまたはテトラサイクリンなど
の抗生物質に対する耐性が含まれる。この分野で知られているように、さらなる
機能をコードする他のDNA配列もまたベクターに存在させることができる。
Suitable prokaryotic selectable markers include resistance to antibiotics such as ampicillin or tetracycline. Other DNA sequences encoding additional functions can also be present in the vector, as is known in the art.

【0120】 本発明の構築物は、目的とする融合タンパク質を発現させるための発現カセッ
トを含む。通常、発現カセットは1つだけ存在するが、2つ以上も可能である。
組換え発現カセットは、異種の配列に加えて、下記の配列エレメントの1つまた
は2つ以上を含む:プロモーター配列、植物の5’非翻訳配列、構造遺伝子が開
始コドンを伴って来るか否かに依存する開始コドン、ならびに転写および翻訳の
終結配列。カセットの5’端および3’端における1つしか存在しない様々な制
限酵素部位は、既に存在するベクターへの容易な挿入を可能にする。
The construct of the present invention comprises an expression cassette for expressing the fusion protein of interest. Usually, there will be only one expression cassette, but more than one is possible.
The recombinant expression cassette comprises, in addition to the heterologous sequence, one or more of the following sequence elements: promoter sequence, plant 5'untranslated sequence, whether the structural gene is accompanied by a start codon. Initiation codons that depend on and termination sequences for transcription and translation. The various unique restriction enzyme sites at the 5'and 3'ends of the cassette allow for easy insertion into already existing vectors.

【0121】 ウイルス感染植物材料: ウイルスは、その特有の特徴がそれらの単純な構成およびそれらの複製機構で
ある感染性因子の他にない種類である。実際、完全なウイルス粒子(すなわち、
ビリオン)は大部分が、自律的な複製が可能であり、タンパク質コートによって
、そしてときには、アルファウイルスの場合などにおけるさらなる膜エンベロー
プによって囲まれた遺伝物質(DNAまたはRNAのいずれか)の塊として見な
すことができる。コートは、ウイルスを環境から保護し、ある宿主細胞から別の
宿主細胞へ伝搬するためのビヒクルとして役立つ。
Virus-Infected Plant Material: Viruses are a unique class of infectious agents whose unique characteristics are their simple organization and their mechanism of replication. In fact, the complete virus particle (ie,
Virions) are largely capable of autonomous replication and are viewed as a mass of genetic material (either DNA or RNA) surrounded by a protein coat and sometimes by an additional membrane envelope such as in the case of alphaviruses. be able to. The coat protects the virus from the environment and serves as a vehicle for transmission from one host cell to another.

【0122】 植物宿主の形質転換に有用であることが示されているウイルスには、CaV、
TMVおよびBVが含まれる。植物ウイルスを使用する植物の形質転換は、米国
特許第4,855,237号(BGV)、欧州特許EP−A67,553(TM
V)、特開昭63−14693(TMV)、欧州特許EPA194,809(B
V)、欧州特許EPA278,667(BV);Gluzman,Y.他、Co
mmunications in Molecular Biology:Vi
ral Vectors、Cold Spring Harbor Labor
atory、New York、172頁〜189頁(1988)に記載されて
いる。植物を含む多くの宿主において外来DNAを発現させる際に使用されるウ
イルス様粒子が国際特許出願公開WO87/06261に記載されている。
Viruses shown to be useful in the transformation of plant hosts include CaV,
Includes TMV and BV. Transformation of plants using plant viruses is described in US Pat. No. 4,855,237 (BGV), European Patent EP-A67,553 (TM).
V), JP-A-63-14693 (TMV), European Patent EPA 194,809 (B)
V), European Patent EPA 278,667 (BV); Gluzman, Y .; Other, Co
mmunications in Molecular Biology: Vi
Ral Vectors, Cold Spring Harbor Labor
Atory, New York, pages 172-189 (1988). Virus-like particles used in expressing foreign DNA in many hosts, including plants, are described in WO 87/06261.

【0123】 植物における非ウイルス性外来遺伝子の導入および発現を行わせる植物RNA
ウイルスの構築が、上記の参考文献、ならびにDawson,W.O.他、Vi
rology、(1989)172:285〜292;Takamatsu他、
EMBO J.、(1987)6:307〜311;French他、Scie
nce、(1986)231:1294〜1297;Takamatsu他、F
EBS Letters、(1990)269:73〜76によって明らかにさ
れている。
Plant RNA for introducing and expressing non-viral foreign genes in plants
Viral construction is described in the references above, as well as Dawson, W .; O. Other, Vi
Rology, (1989) 172: 285-292; Takamatsu et al.,
EMBO J.M. , (1987) 6: 307-311; French et al., Scie.
No., (1986) 231: 1294-1297; Takamatsu et al., F.
EBS Letters, (1990) 269: 73-76.

【0124】 ウイルスがDNAウイルスである場合、構築物はウイルス自身に対して作製す
ることができる。あるいは、ウイルスは、外来DNAを用いて所望するウイルス
ベクターを構築することを容易にするために細菌プラスミドに最初にクローン化
することができる。その後、ウイルスをプラスミドから切り出すことができる。
ウイルスがDNAウイルスである場合、細菌の複製起点をウイルスDNAに結合
させることができ、その後、ウイルスDNAは細菌によって複製される。このD
NAの転写および翻訳により、ウイルスDNAを包んでキャプシドを形成するコ
ートタンパク質が産生される。ウイルスがRNAウイルスである場合、ウイルス
は、一般にはcDNAとしてクローン化され、プラスミドに挿入される。その後
、プラスミドを使用して、構築物のすべてが作製される。その後、RNAウイル
スは、プラスミドのウイルス配列を転写し、そしてウイルス遺伝子を翻訳して、
ウイルスRNAを包んでキャプシドを形成するコートタンパク質を産生させるこ
とによって産生される。
If the virus is a DNA virus, the construct can be made against the virus itself. Alternatively, the virus can be first cloned into a bacterial plasmid to facilitate the construction of the desired viral vector with foreign DNA. The virus can then be excised from the plasmid.
If the virus is a DNA virus, a bacterial origin of replication can be attached to the viral DNA, which is then replicated by the bacterium. This D
Transcription and translation of NA produces a coat protein that wraps viral DNA to form a capsid. If the virus is an RNA virus, the virus is generally cloned as a cDNA and inserted into a plasmid. The plasmid is then used to make all of the constructs. The RNA virus then transcribes the viral sequences of the plasmid and translates the viral genes,
It is produced by producing a coat protein that wraps the viral RNA to form a capsid.

【0125】 植物における非ウイルス性外来遺伝子の導入および発現を行わせる植物RNA
ウイルスの構築は、上記の参考文献によって、そして米国特許第5,316,9
31号において明らかにされている。
Plant RNA for introducing and expressing non-viral foreign genes in plants
Viral construction is described by the above references and in US Pat. No. 5,316,9.
No. 31 revealed.

【0126】 1つの実施形態において、ウイルス本来のコートタンパク質コード配列がウイ
ルス核酸から欠失されている植物ウイルス核酸が提供され、植物宿主における発
現、組換え植物ウイルス核酸をパッケージングを可能にし、そして組換え植物ウ
イルス核酸による宿主の全身的感染を保証するウイルス本来でない植物ウイルス
コートタンパク質コード配列およびウイルス本来でないプロモーター(好ましく
は、ウイルス本来でないコートタンパク質コード配列のサブゲノム(subge
nomic)プロモーター)が挿入されている。あるいは、コートタンパク質遺
伝子は、融合タンパク質が産生されるように、ウイルス本来でない核酸配列をそ
の中に挿入することによって不活性化することができる。組換え植物ウイルス核
酸は、1つまたは2つ以上のさらなるウイルス本来でないサブゲノムプロモータ
ーを含むことができる。それぞれのウイルス本来でないサブゲノムプロモーター
は、隣接する遺伝子または核酸配列を植物宿主において転写または発現させるこ
とができるが、相互の組換えおよびウイルス本来のサブゲノムプロモーターとの
組換えを行うことができない。2つ以上の核酸配列が含まれる場合、ウイルス本
来でない(外来)核酸配列を、ウイルス本来の植物ウイルスサブゲノムプロモー
ターに隣接して、またはウイルス本来の植物ウイルスサブゲノムプロモーターお
よびウイルス本来でない植物ウイルスサブゲノムプロモーターに隣接して挿入す
ることができる。ウイルス本来でない核酸配列は、サブゲノムプロモーターの制
御下で宿主植物において転写または発現して、所望する産物を生成する。
In one embodiment, a plant viral nucleic acid is provided in which the viral native coat protein coding sequence is deleted from the viral nucleic acid, allowing expression in a plant host, packaging the recombinant plant viral nucleic acid, and Non-native plant virus coat protein coding sequences and non-viral promoters that ensure systemic infection of the host with recombinant plant viral nucleic acid (preferably subgenomics of non-viral coat protein coding sequences).
(nomic) promoter) has been inserted. Alternatively, the coat protein gene can be inactivated by inserting into it a non-viral nucleic acid sequence so that a fusion protein is produced. The recombinant plant viral nucleic acid can include one or more additional nonviral native subgenomic promoters. Each non-viral subgenomic promoter is capable of transcribing or expressing flanking genes or nucleic acid sequences in a plant host, but is incapable of recombination with each other and recombination with the viral native subgenomic promoter. When two or more nucleic acid sequences are included, the non-viral (foreign) nucleic acid sequence is adjacent to the viral native plant viral subgenomic promoter, or the viral native plant viral subgenomic promoter and the non-viral native plant viral sub It can be inserted adjacent to the genomic promoter. The non-native nucleic acid sequence is transcribed or expressed in the host plant under the control of a subgenomic promoter to produce the desired product.

【0127】 第2の実施形態において、組換え植物ウイルス核酸が第1の実施形態の場合の
ように提供されるが、この実施形態においては、ウイルス本来のコートタンパク
質コード配列が、ウイルス本来でないコートタンパク質コード配列の代わりに、
ウイルス本来でないコートタンパク質サブゲノムプロモーターの1つに隣接して
設置されている。
In a second embodiment, a recombinant plant viral nucleic acid is provided as in the first embodiment, but in this embodiment, the viral native coat protein coding sequence is a non-viral native coat. Instead of the protein coding sequence,
It is placed adjacent to one of the non-native viral coat protein subgenomic promoters.

【0128】 第3の実施形態において、ウイルス本来のコートタンパク質遺伝子がそのサブ
ゲノムプロモーターに隣接し、そして1つまたは2つ以上のウイルス本来でない
サブゲノムプロモーターがウイルス核酸内に挿入されている組換え植物ウイルス
核酸が提供される。挿入されたウイルスでないサブゲノムプロモーターは、隣接
する遺伝子を植物宿主において転写または発現させることができるが、相互の組
換えおよびウイルス本来のサブゲノムプロモーターとの組換えを行うことができ
ない。ウイルス本来でない核酸配列は、ウイルス本来でないサブゲノム植物ウイ
ルスプロモーターに隣接して挿入することができ、その結果、その配列はサブゲ
ノムプロモーターの制御下で宿主植物において転写または発現して、所望する産
物が産生されるようになる。
In a third embodiment, the recombination wherein the viral native coat protein gene is flanked by its subgenomic promoters and one or more non-viral subgenomic promoters are inserted within the viral nucleic acid. Plant viral nucleic acids are provided. The inserted non-viral subgenomic promoter is capable of transcribing or expressing flanking genes in the plant host, but is incapable of recombining with each other and with the viral original subgenomic promoter. The non-viral nucleic acid sequence can be inserted adjacent to the non-viral subgenomic plant viral promoter such that the sequence is transcribed or expressed in the host plant under the control of the subgenomic promoter to produce the desired product. Will be produced.

【0129】 第4の実施形態において、組換え植物ウイルス核酸が第3の実施形態の場合の
ように提供されるが、この実施形態においては、ウイルス本来のコートタンパク
質コード配列がウイルス本来でないコートタンパク質コード配列によって置換さ
れている。
In a fourth embodiment, a recombinant plant viral nucleic acid is provided as in the third embodiment, wherein in this embodiment the viral native coat protein coding sequence is a non-viral native coat protein. It has been replaced by a coding sequence.

【0130】 ウイルスベクターは、組換え植物ウイルス核酸によりコードされるコートタン
パク質によって包まれてキャプシドを形成し、組換え植物ウイルスを産生する。
組換え植物ウイルス核酸または組換え植物ウイルスは、適切な宿主植物に感染さ
せるために使用される。組換え植物ウイルス核酸は、宿主における複製、宿主に
おける全身的な広がり、および所望する融合タンパク質を産生させるための外来
遺伝子の宿主における転写または発現を可能にする。
The viral vector is encapsulated by a coat protein encoded by the recombinant plant viral nucleic acid to form a capsid and produce a recombinant plant virus.
The recombinant plant viral nucleic acid or recombinant plant virus is used to infect suitable host plants. The recombinant plant viral nucleic acid allows replication in the host, systemic spread in the host, and transcription or expression of the foreign gene in the host to produce the desired fusion protein.

【0131】 融合タンパク質の区画化−シグナルペプチド: 既に上記に述べられているように、融合タンパク質の区画化は、それにより植
物の生育が乱されないので本発明の重要な特徴である。従って、本発明の1つの
局面により、融合タンパク質は、植物または培養植物細胞の細胞内において区画
化され、その結果、植物または培養植物細胞の細胞の細胞壁から隔離されるよう
になる。
Compartmentalization of Fusion Proteins-Signal Peptide: As already mentioned above, compartmentalization of fusion proteins is an important feature of the invention, as it does not disturb the growth of plants. Thus, according to one aspect of the present invention, the fusion protein becomes compartmentalized within the cells of the plant or cultured plant cells and thus becomes sequestered from the cell wall of the cells of the plant or cultured plant cells.

【0132】 融合タンパク質は、例えば、細胞質、小胞体、ゴルジ装置、油体、デンプン体
、クロロプラスチド、葉緑体、クロモプラスチド、有色体、液胞、リソソーム、
ミトコンドリアまたは核などの細胞区画内において区画化され得る。
Fusion proteins include, for example, cytoplasm, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, oil bodies, starch bodies, chloroplastids, chloroplasts, chromoplastids, colored bodies, vacuoles, lysosomes,
It can be compartmentalized within a cellular compartment such as the mitochondria or nucleus.

【0133】 従って、本発明のこの局面による方法を実施しているときに使用される異種の
配列は、下記の配列を含む:(i)セルロース結合ペプチドをコードする第1の
配列;(ii)組換えタンパク質をコードする第2の配列、この場合、第1の配
列および第2の配列は読み枠を合わせて連結されている;および(iii)タン
パク質を細胞区画に向かわせるためのシグナルペプチドをコードする第3の配列
であって、第1の配列および第2の配列の上流に位置し、それらとの読み枠が合
っている第3の配列。
Thus, the heterologous sequence used when performing the method according to this aspect of the invention includes the following sequences: (i) a first sequence encoding a cellulose binding peptide; (ii) A second sequence encoding the recombinant protein, in which case the first and second sequences are ligated in reading frame; and (iii) a signal peptide for directing the protein to the cell compartment. A third coding sequence, which is located upstream of and in reading frame with the first and second sequences.

【0134】 下記において、本発明による融合タンパク質を特定の細胞区画に向かわせるた
めに使用され得るシグナルペプチドを説明する。
In the following, signal peptides that may be used to direct the fusion proteins according to the invention to specific cell compartments are described.

【0135】 シグナルペプチドが、小胞体膜を横切る産生されたタンパク質の転流機能を果
たしていることは十分に知られている。同様に、膜貫通セグメントは転流を停止
させ、そしてタンパク質を形質膜に固定することをもたらす(Johnson他
、The Plant Cell、(1990)2:525〜532;Saue
r他、EMBO J.(1990)9:3045〜3050;Mueckler
他、Science、(1985)229:941〜945を参照のこと)。ミ
トコンドリア、核、葉緑体または液胞のシグナルは、発現したタンパク質を、分
泌経路を介して対応する細胞小器官に正しく向かわせる(Von Heijne
、Eur.J.Biochem.(1983)133:17〜21;Yon H
eijne、J.Mol.Biol.(1986)189:239〜242;I
turriaga他、The Plant Cell、(1989)1:381
〜390;McKnight他、Nucl.Acid Res.(1990)1
8:4939〜4943;MatsuokaおよびNakamuma、Proc
.Natl.Acad.Sci.USA、(1991)88:834〜838を
参照のこと)。CunninghamおよびPorterによる最近の書籍(R
ecombinant proteins from plants、編者:C
.CunninghamおよびA.J.R.Porter、1998年、Hum
ana Press Totowa、N.J.)には、植物における組換えタン
パク質の産生方法および植物細胞における種々の区画へのタンパク質の標的化方
法が記載されている。特に、その中の2つの章(14章および15章)には、E
R、液胞、プラスチド、核および細胞質などの区画における組換えタンパク質の
蓄積を生じさせる標的化配列を導入するための種々の方法が記載されている。C
unninghamおよびPorterによるこの書籍は参考として本明細書中
に組み込まれる。現在、本発明による融合タンパク質の好ましい蓄積部位は、N
末端におけるCel1またはイネアミラーゼのシグナルペプチドなどのシグナル
ペプチドおよびC末端におけるER保持ペプチド(HDELまたはKDEL)を
使用するERである。
It is well known that signal peptides perform the translocation function of the produced protein across the endoplasmic reticulum membrane. Similarly, the transmembrane segment arrests translocation and results in anchoring the protein to the plasma membrane (Johnson et al., The Plant Cell, (1990) 2: 525-532; Saue).
r et al., EMBO J. (1990) 9: 3045-3050; Mueckler.
, Science, (1985) 229: 941-945). Mitochondrial, nuclear, chloroplast or vacuole signals direct the expressed protein to the corresponding organelle via the secretory pathway (Von Heijne).
, Eur. J. Biochem. (1983) 133: 17-21; Yon H.
eijne, J. Mol. Biol. (1986) 189: 239-242; I
Turriaga et al., The Plant Cell, (1989) 1: 381.
~ 390; McKnight et al., Nucl. Acid Res. (1990) 1
8: 4939-4949; Matsuoka and Nakamuma, Proc.
. Natl. Acad. Sci. USA, (1991) 88: 834-838). Recent books by Cunningham and Porter (R
ecobinant proteins from plants, editor: C
. Cunningham and A.M. J. R. Porter, 1998, Hum
ana Press Totowa, N.M. J. ) Describes methods for producing recombinant proteins in plants and targeting proteins to various compartments in plant cells. In particular, two of those chapters (Chapter 14 and 15)
Various methods have been described for introducing targeting sequences that cause the accumulation of recombinant proteins in compartments such as R, vacuole, plastid, nucleus and cytoplasm. C
This book by unningham and Porter is incorporated herein by reference. Currently, the preferred accumulation site for the fusion protein according to the invention is
An ER using a signal peptide such as the signal peptide of Cel1 or rice amylase at the termini and an ER retention peptide (HDEL or KDEL) at the C-terminus.

【0136】 プロモーターおよび発現の制御: 本発明による融合タンパク質を発現させることができる任意のプロモーターを
、本発明の方法を実施するために利用することができる(構成的プロモーターお
よび組織特異的プロモーターの両方を利用することができる)。現時点で好まし
い実施形態により、選択されるプロモーターは構成的である。これは、そのよう
なプロモーターにより、より高レベルの融合タンパク質の発現を行わせることが
できるからである。これに関して、本発明は、米国特許第5,474,925号
の教示を上回る大きな利点を提供する。その特許では、細胞壁の発達に対する記
載された融合タンパク質の有害作用のために、組織特異的な弱いプロモーターの
みが用いられ得る。本発明が強い構成的プロモーターを利用できる理由は、発現
した融合タンパク質と、そのような壁が発達している植物細胞壁との接触を妨げ
る区画化および隔離方法にある。
Control of Promoters and Expression: Any promoter capable of expressing the fusion protein according to the invention may be utilized for carrying out the methods of the invention (both constitutive and tissue-specific promoters). Can be used). According to a presently preferred embodiment, the promoter selected is constitutive. This is because such promoters can drive higher levels of fusion protein expression. In this regard, the present invention offers significant advantages over the teaching of US Pat. No. 5,474,925. In that patent, only tissue-specific weak promoters can be used because of the deleterious effects of the described fusion proteins on cell wall development. The reason why the present invention can utilize strong constitutive promoters lies in the method of compartmentalization and sequestration that prevents contact between the expressed fusion protein and the plant cell wall in which such a wall is developing.

【0137】 構成的な組織特異的プロモーターであるCaMV35Sプロモーター(Ode
ll他、Nature、(1985)313:810〜812)およびユビキチ
ンプロモーター(ChristensenおよびQuail、Transgen
ic research、(1996)5:213〜218)が、植物の形質転
換において最も広く使用されている構成的プロモーターであり、本発明を実施す
るときに選択される好ましいプロモーターである。
CaMV35S promoter (Ode, a constitutive tissue-specific promoter)
11 et al., Nature, (1985) 313: 810-812) and the ubiquitin promoter (Christensen and Quail, Transgen).
ic research, (1996) 5: 213-218) is the most widely used constitutive promoter in plant transformation and is the preferred promoter of choice when practicing the present invention.

【0138】 トウモロコシでは、穀粒内において、ユビキチンプロモーターの制御下にある
タンパク質が胚芽内に優先的に蓄積する(Kusnadi他、Biotechn
ol.Bioeng.(1998)60:44〜52)。トウモロコシにおける
デンプン分枝酵素IIb(SBEIIb)をコードするアミロースエクステンダ
ー(Ae)遺伝子は穀粒発達時の内乳および胚において優勢的に発現している(
Kim他、Plant.Mol.Biol.(1998)38:945〜956
)。デンプン分枝酵素(SBE)は、粒子衝撃によってトウモロコシの内乳懸濁
細胞に導入された後、プロモーター活性を示した(Kim他、Gene、(19
98)216:233〜243)。トランスジェニックコムギでは、コムギ本来
のHMW−GS遺伝子プロモーターが、内乳における種子貯蔵タンパク質および
潜在的には他のタンパク質の高レベルの発現を得るために使用できることが示さ
れている(BlechlおよびAnderson、Nat.Biotechno
l.(1996)14:875〜9)。ポリガラクツロナーゼ(PG)プロモー
ターは、トマトにおける高レベルの成熟期特異的な遺伝子発現をもたらすことが
示されている(Nicholass他、Plant.Mol.Biol.(19
95)28:423〜435)。ACCオキシダーゼプロモーター(Blume
およびGrierson、Plant.J.(1997)12:731〜746
)は、エチレン経路に由来するプロモーターであり、トマトにおける果実の成熟
時および老化時に増大した発現を示す。トマトの3−ヒドロキシ−3−メチルグ
ルタリル補酵素Aレダクターゼ遺伝子のプロモーターは果実の成熟時に高レベル
に蓄積する(Daraselia他、Plant.Physiol.(1996
)112:727〜733)。ジャガイモ塊茎における特異的なタンパク質発現
はパタチンプロモーターによって媒介され得る(Sweetlove他、Bio
chem.J.(1996)320:487〜492)。葉緑体トランジットペ
プチドに連結されたタンパク質は、種子に特異的なプロモーターから発現したと
きにトランスジェニックダイズおよびトランスジェニックキャノーラの種子にお
けるタンパク質含有量を変化させた(Falco他、Biotechnolog
y(NY)、(1995)13:577〜82)。種子に特異的なマメファセオ
リンプロモーターおよびダイズβ−コングリシニンプロモーターもまた後者の例
には好適である(Keeler他、Plant.Mol.Biol.(1997
)34:15〜29)。プラスチドにおいて発現するプロモーターもまた、プラ
スチド形質転換との組合せにおいて好適である。
In maize, a protein under the control of the ubiquitin promoter accumulates preferentially in the germ within the grain (Kusnadi et al., Biotechn.
ol. Bioeng. (1998) 60: 44-52). The amylose extender (Ae) gene encoding starch branching enzyme IIb (SBEIIb) in maize is predominantly expressed in endosperm and embryo during grain development (
Kim et al., Plant. Mol. Biol. (1998) 38: 945-956.
). Starch branching enzyme (SBE) showed promoter activity after being introduced into endosperm suspension cells of corn by particle bombardment (Kim et al., Gene, (19).
98) 216: 233-243). It has been shown in transgenic wheat that the native HMW-GS gene promoter of wheat can be used to obtain high levels of expression of seed storage proteins and potentially other proteins in endosperm (Blechl and Anderson, Nat.Biotechno
l. (1996) 14: 875-9). The polygalacturonase (PG) promoter has been shown to confer high levels of maturity-specific gene expression in tomato (Nicholass et al., Plant. Mol. Biol. (19).
95) 28: 423-435). ACC oxidase promoter (Blume
And Grierson, Plant. J. (1997) 12: 731-746.
) Is a promoter derived from the ethylene pathway and shows increased expression during fruit ripening and senescence in tomato. The promoter of the tomato 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase gene accumulates at high levels during fruit ripening (Daraselia et al., Plant. Physiol. (1996).
) 112: 727-733). Specific protein expression in potato tubers can be mediated by the patatin promoter (Sweetlove et al., Bio.
chem. J. (1996) 320: 487-492). Proteins linked to chloroplast transit peptides altered protein content in seeds of transgenic soybeans and transgenic canola when expressed from seed-specific promoters (Falco et al., Biotechnolog.
y (NY), (1995) 13: 577-82). Seed-specific bean phaseolin and soybean β-conglycinin promoters are also suitable for the latter case (Keeler et al., Plant. Mol. Biol. (1997).
) 34: 15-29). Promoters expressed in plastids are also suitable in combination with plastid transformation.

【0139】 これらのプロモーターのそれぞれを使用して、本発明による方法を実施するこ
とができる。
Each of these promoters can be used to carry out the method according to the invention.

【0140】 従って、用いられる植物プロモーターは、構成的プロモーター、組織特異的プ
ロモーター、誘導性プロモーターまたはキメラプロモーターであり得る。
Therefore, the plant promoter used may be a constitutive promoter, a tissue-specific promoter, an inducible promoter or a chimeric promoter.

【0141】 構成的な植物プロモーターの例には、CaMV35SおよびCaMV19Sの
各プロモーター、FMV34Sプロモーター、サトウキビ桿状バドナウイルスプ
ロモーター、CsVMVプロモーター、アラビドプシス(Arabidopsi
s)ACT2/ACT8アクチンプロモーター、アラビドプシスユビキチンUB
Q1プロモーター、オオムギ葉チオニンBTH6プロモーター、およびイネアク
チンプロモーターが含まれるが、これらに限定されない。
Examples of constitutive plant promoters include the CaMV35S and CaMV19S promoters, the FMV34S promoter, the sugarcane rod-shaped budnavirus promoter, the CsVMV promoter, the Arabidopsis (Arabidopsis).
s) ACT2 / ACT8 actin promoter, Arabidopsis ubiquitin UB
Examples include, but are not limited to, the Q1 promoter, the barley leaf thionine BTH6 promoter, and the rice actin promoter.

【0142】 組織特異的なプロモーターの例には、マメファセオリン貯蔵タンパク質プロモ
ーター、DLECプロモーター、PHSβプロモーター、ゼイン貯蔵タンパク質
プロモーター、ダイズのコングルチンγプロモーター、AT2S1遺伝子プロモ
ーター、アラビドプシスのACT11アクチンプロモーター、アブラナ(Bra
ssica napus)のnapAプロモーター、およびトマトパタチン遺伝
子プロモーターが含まれるが、これらに限定されない。
Examples of tissue-specific promoters include the bean phaseolin storage protein promoter, the DLEC promoter, the PHSβ promoter, the zein storage protein promoter, the soybean conglutin γ promoter, the AT2S1 gene promoter, the Arabidopsis ACT11 actin promoter, and the rape (Bra).
ssica napus) and the tomato patatin gene promoter, but are not limited thereto.

【0143】 誘導性プロモーターは、例えば、光、温度、化学物質、日照り、高塩分、浸透
圧ショック、酸化性条件を含むストレス条件などの特定の刺激によって、または
病原性の場合において誘導されるプロモーターであり、これには、エンドウマメ
rbcS遺伝子に由来する光誘導性プロモーター、アルファルファrbcS遺伝
子に由来するプロモーター、日照りにおいて活性なDRE、MYCおよびMYB
の各プロモーター、高塩分および浸透圧ストレスにおいて活性なINT、INP
S、prxEa、Ha hsp17.7G4およびRD21の各プロモーター、
ならびに病原性ストレスにおいて活性なhsr303Jおよびstr246Cの
各プロモーターが含まれるが、これらに限定されない。
Inducible promoters are promoters that are induced, for example, by specific stimuli such as light, temperature, chemicals, sunlight, high salinity, osmotic shock, stress conditions including oxidative conditions, or in the case of pathogenicity. Which includes a light-inducible promoter derived from the pea rbcS gene, a promoter derived from the alfalfa rbcS gene, DREs, MYCs and MYBs active in sunlight.
, INT and INP active in high salinity and osmotic stress
S, prxEa, Ha hsp17.7G4 and RD21 promoters,
And hsr303J and str246C promoters active in pathogenic stress, but are not limited thereto.

【0144】 発現の追跡: 融合タンパク質の発現は様々な方法によってモニターすることができる。例え
ば、組換えタンパク質またはそのセルロース結合ペプチド対応物を特異的に認識
する抗体を使用するELISA分析またはウエスタンブロット分析を用いて、植
物における融合タンパク質の発現を定性的および/または定量的にモニターする
ことができる。あるいは、融合タンパク質は、クーマシーブルー染色または銀染
色(これらに限定されない)などの種々の染色技術を使用してSDS−PAGE
分析によってモニターすることができる。他の方法を使用して、融合タンパク質
をコードするRNAの発現レベルをモニターすることができる。そのような方法
には、RNAハイブリダイゼーション法、例えば、ノーザンブロットおよびRN
Aドットブロットが含まれる。
Expression Tracking: Expression of fusion proteins can be monitored by a variety of methods. Qualitatively and / or quantitatively monitoring the expression of the fusion protein in plants using, for example, ELISA analysis or Western blot analysis using antibodies that specifically recognize the recombinant protein or its cellulose-binding peptide counterpart. You can Alternatively, the fusion protein can be SDS-PAGE using various staining techniques such as, but not limited to, Coomassie blue staining or silver staining.
It can be monitored by analysis. Other methods can be used to monitor the expression levels of RNA encoding the fusion protein. Such methods include RNA hybridization methods such as Northern blots and RNs.
A dot blot included.

【0145】 従って、本発明により、フェノール性基の酸化を触媒し得る酵素とセルロース
結合ペプチドとを含む融合タンパク質を発現する遺伝子操作植物またはウイルス
感染植物または培養植物細胞が提供される。
Accordingly, the present invention provides genetically engineered or virus infected plants or cultured plant cells that express a fusion protein comprising an enzyme capable of catalyzing the oxidation of phenolic groups and a cellulose binding peptide.

【0146】 本発明の好ましい実施形態により、融合ペプチドは、前記植物または培養植物
細胞の細胞内において区画化され、その結果、前記植物または培養植物細胞の細
胞から隔離されるようになり、またそうすることが所望される場合には、発達を
妨げないように、そしてあまり大きな発現を生じさせないようにする。好ましい
実施形態により、融合タンパク質は、細胞質、小胞体、ゴルジ装置、油体、デン
プン体、クロロプラスチド、葉緑体、クロモプラスチド、有色体、液胞、リソソ
ーム、ミトコンドリアおよび核からなる群から選択される細胞区画内において区
画化される。
According to a preferred embodiment of the present invention, the fusion peptide is compartmentalized within the cells of said plant or cultured plant cell, so that it is sequestered from the cells of said plant or cultured plant cell, and so on. If it is desired to do so, it does not interfere with development and does not result in too much expression. According to a preferred embodiment, the fusion protein is selected from the group consisting of cytoplasm, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, oil bodies, starch bodies, chloroplastides, chloroplasts, chromoplastides, chromophores, vacuoles, lysosomes, mitochondria and nuclei. Compartmentalized within the cell compartment.

【0147】 オキシダーゼ活性およびペルオキシダーゼ活性の測定: 本発明の方法においてラッカーゼをコードするポリヌクレオチドが用いられる
場合、乾燥リグノセルロース材料の1gあたり0.02〜2000のラッカーゼ
単位(LACU)の範囲のラッカーゼ量が一般には好適である。ペルオキシダー
ゼが用いられる場合、乾燥リグノセルロース材料の1gあたり0.02〜200
0のペルオキシダーゼ単位(PODU)の範囲のその量が一般には好適である。
Determination of oxidase activity and peroxidase activity: When a laccase-encoding polynucleotide is used in the method of the invention, an amount of laccase in the range of 0.02-2000 laccase units (LACU) per gram of dry lignocellulosic material. Are generally preferred. 0.02 to 200 per gram of dry lignocellulosic material when peroxidase is used
Its amount in the range of 0 peroxidase units (PODU) is generally preferred.

【0148】 オキシダーゼ(例えば、ラッカーゼ)活性の測定は、好気的条件のもとでのシ
リンガルダジンのテトラメトキシアゾビス−メチレンキノンへの酸化に基づいて
いる。1LACUは、下記の条件のもとで1分あたり1μMのシリンガルダジン
を変換する酵素量である:19μMシリンガルダジン、23.2mM酢酸塩緩衝
液、30℃、pH5.5、反応時間:1分、振とう;反応を530nmで分光光
度法によりモニターする。
The measurement of oxidase (eg laccase) activity is based on the oxidation of syringaldazine to tetramethoxyazobis-methylenequinone under aerobic conditions. 1 LACU is an enzyme amount that converts 1 μM syringaldazine per minute under the following conditions: 19 μM syringaldazine, 23.2 mM acetate buffer, 30 ° C., pH 5.5, reaction time: 1 Min, shake; monitor reaction spectrophotometrically at 530 nm.

【0149】 ペルオキシダーゼ活性に関して、1PODUは、下記の条件のもとで1分あた
り1μmolの過酸化水素の変換を触媒する酵素量である:0.88mM過酸化
水素、1.67mMの2,2’−アジノビス(3−エチルベンゾチオアゾリン−
6−スルホン酸塩)、0.1Mリン酸塩緩衝液、pH7.0、30℃でのインキ
ュベーション;反応を418nmで光度法によりモニターする。
For peroxidase activity, 1 PODU is the amount of enzyme that catalyzes the conversion of 1 μmol hydrogen peroxide per minute under the following conditions: 0.88 mM hydrogen peroxide, 1.67 mM 2,2 ′. -Azinobis (3-ethylbenzothioazoline-
6-sulfonate), 0.1 M phosphate buffer, pH 7.0, incubation at 30 ° C .; reaction is monitored photometrically at 418 nm.

【0150】 植物由来セルロース物に対する融合タンパク質の結合: 十分な発現が検出された場合、植物由来セルロース物に対する融合タンパク質
の結合が行われる。そのような結合は、例えば、下記のようして達成され得る。
植物体全体、植物由来組織または培養植物細胞を、PBS(これに限定されない
)などの緩衝液の存在下または非存在下で機械的な方法によってホモジネートす
る。従って、融合タンパク質に、植物由来セルロース物に結合する機会がもたら
される。塩および/または界面活性剤を最適な濃度で含み得る緩衝液を使用して
、非特異的なタンパク質をセルロース物から洗浄することができる。
Binding of fusion protein to plant-derived cellulosic material: When sufficient expression is detected, binding of fusion protein to plant-derived cellulosic material is performed. Such binding can be achieved, for example, as follows.
Whole plants, plant-derived tissues or cultured plant cells are homogenized by mechanical methods in the presence or absence of buffers such as, but not limited to, PBS. Thus, the fusion protein is offered the opportunity to bind to plant-derived cellulosics. Non-specific proteins can be washed from the cellulosic material using buffers that can contain salts and / or detergents in optimal concentrations.

【0151】 従って、さらに本発明により、フェノール性基の酸化を触媒し得る酵素とセル
ロース結合ペプチドとを含む融合タンパク質を発現する遺伝子操作植物またはウ
イルス感染植物または培養植物細胞に由来する細胞壁調製物を含む組成物が提供
される。この場合、融合タンパク質は、セルロース結合ペプチドを介して細胞壁
調製物中のセルロースに固定化されている。
Thus, further according to the invention there is provided a cell wall preparation derived from a genetically engineered plant or virus infected plant or cultured plant cells expressing a fusion protein comprising an enzyme capable of catalyzing the oxidation of phenolic groups and a cellulose binding peptide. Compositions are provided that include. In this case, the fusion protein is immobilized on the cellulose in the cell wall preparation via the cellulose-binding peptide.

【0152】 酸化剤: 本発明の方法において使用される酵素(1つまたは複数)および酸化剤(1つ
または複数)は明らかに互いに合わせなければならず、そして問題とする酸化剤
が、結合プロセスに含まれる酸化反応のみに関与し、かつそれ以外の場合では本
方法に含まれる基質/材料に対して何ら有害な作用をもたらさないことは明らか
に好ましい。
Oxidizing agent: The enzyme (s) and oxidizing agent (s) used in the method of the invention must obviously be combined with each other, and the oxidizing agent in question is the binding process. It is clearly preferred to participate only in the oxidative reactions involved in and not otherwise have any detrimental effect on the substrates / materials involved in the process.

【0153】 オキシダーゼ、例えば、ラッカーゼは、他の理由の中でも、分子状酸素による
酸化を触媒するので本発明の範囲において十分に適する。従って、大気に通じる
容器において行われ、そして酵素としてオキシダーゼを含む反応は、大気中の酸
素を酸化剤として利用することができる。しかし、十分な酸素供給を確保するた
めに反応時に反応媒体に強制的に通気することは望ましいと考えられる。
Oxidases, such as laccases, are well suited within the scope of the invention as they catalyze the oxidation by molecular oxygen, among other reasons. Thus, reactions carried out in a vessel open to the atmosphere and containing oxidase as an enzyme can utilize atmospheric oxygen as an oxidant. However, it may be desirable to force aeration of the reaction medium during the reaction to ensure a sufficient oxygen supply.

【0154】 ペルオキシダーゼの場合には、過酸化水素が、本発明の範囲において好ましい
酸化剤であり、好適には0.01mM〜100mMの範囲の(反応媒体中の)濃
度で用いられる。
In the case of peroxidase, hydrogen peroxide is the preferred oxidizing agent within the scope of the present invention, preferably used at a concentration (in the reaction medium) in the range 0.01 mM to 100 mM.

【0155】 反応媒体におけるpH: 中でも、用いられる酵素の特性に依存して、本発明の反応が行われる水性媒体
(反応媒体)におけるpHは3〜10の範囲であり、好ましくは4〜9の範囲で
ある。
PH in Reaction Medium: Above all, depending on the characteristics of the enzyme used, the pH in the aqueous medium (reaction medium) in which the reaction of the present invention is carried out is in the range of 3 to 10, preferably 4 to 9. It is a range.

【0156】 一般的手順: 一般に、本明細書中で使用されている用語法、および本発明を実施するときに
利用される実験室手順は、分子的技術、生化学的技術、微生物学技術および組換
えDNA技術を含む。そのような技術は文献に詳しく説明されている。例えば、
下記を参照のこと:「Molecular Cloning:A labora
tory Manual」、Sambrook他(1989);「Curren
t Protocols in Molecular Biology」、第I
巻〜第III巻、Ausubel,R.M.編(1994);Ausubel他
、「Current Protocols in Molecular Bio
logy」、John Wiley and Sons、Baltimore、
Maryland(1989);Perbal、「A Practical G
uide to Molecular Cloning」、John Wile
y&Sons、New York(1988);Watson他、「Recom
binant DNA」、Scientific American Book
s、New York;Birren他(編)、「Genome Analys
is:A Laboratory Manual Series」、第1巻〜第
4巻、Cold Spring Harbor Laboratory Pre
ss、New York(1998);米国特許第4,666,828号、同第
4,683,202号、同第4,801,531号、同第5,192,659号
および同第5,272,057号に示される方法論;「Cell Biolog
y:A Laboratory Handbook」、第I巻〜第III巻、C
ellis,J.E.編(1994);「Current Protocols
in Immunology」、第I巻〜第III巻、Celigan J.
E.編(1994);Stites他(編)、「Basic and Clin
ical Immunology」(第8版)、Appleton&Lange
、Norwalk、CT(1994);MishellおよびShiigi(編
)、「Selected Methods in Cellular Immu
nology」、W.H.Freeman and Co.、New York
(1980);利用可能な免疫アッセイは特許および科学的文献に詳細に記載さ
れている、例えば、米国特許第3,791,932号、同第3,839,153
号、同第3,850,752号、同第3,850,578号、同第3,853,
987号、同第3,867,517号、同第3,879,262号、同第3,9
01,654号、同第3,935,074号、同第3,984,533号、同第
3,996,345号、同第4,034,074号、同第4,098,876号
、同第4,879,219号、同第5,011,771号および同第5,281
,521号を参照のこと;「Oligonucleotide Synthes
is」、Gait,M.J.編(1984)、「Nucleic Acid H
ybridization」、Hames,B.D.およびHiggins S
.J.編(1985);「Transcription and Transl
ation」、Hames,B.D.およびHiggins S.J.編(19
84);「Animal Cell Culture」、Freshney,R
.I.編(1986);「Immobilized Cells and En
zymes」、IRL Press(1986);「A Practical
Guide to Molecular Cloning」、Perbal,B
.(1984)および「Methods in Enzymology」、第1
−317巻、Academic Press;「PCR Protocols:
A Guide to Methods And Applications」
、Academic Press、San Diego、CA(1990);M
arshak他、「Strategies for Protein Puri
fication and Characterization−A Labo
ratory Course Manual」、CSHL Press(199
6)。これらはすべて、全体が本明細書中に示されているかのように参考として
組み込まれる。他の一般的な手順が本明細書中に示されている。本明細書中の手
順は、この分野では十分に知られていると考えられ、そして読者の便宜のために
示されている。それらに含まれる情報はすべて、参考として本明細書中に組み込
まれる。
General Procedures: In general, the terminology used herein and the laboratory procedures utilized in carrying out the present invention include molecular, biochemical, microbiological and Includes recombinant DNA technology. Such techniques are explained fully in the literature. For example,
See below: "Molecular Cloning: A laboratory.
"Tory Manual", Sambrook et al. (1989); "Curren
t Protocols in Molecular Biology ", No. I
Volume-Volume III, Ausubel, R .; M. Ed. (1994); Ausubel et al., “Current Protocols in Molecular Bio”.
LOGY ", John Wiley and Sons, Baltimore,
Maryland (1989); Perbal, "A Practical G.
"ide to Molecular Cloning", John Wile
y & Sons, New York (1988); Watson et al., "Recom
"binant DNA", Scientific American Book
s, New York; Birren et al. (ed.), “Genome Analysis
is: A Laboratory Manual Series ", Volumes 1 to 4, Cold Spring Harbor Laboratory Pre.
ss, New York (1998); U.S. Pat. Nos. 4,666,828, 4,683,202, 4,801,531, 5,192,659 and 5,272. , 057; "Cell Biolog.
y: A Laboratory Handbook ", Volumes I-III, C
ellis, J .; E. Hen (1994); "Current Protocols
in Immunology ", Volumes I-III, Celigan J. et al.
E. Hen (1994); Statuses et al. (Hen), "Basic and Clin"
"Inal Immunology" (8th Edition), Appleton & Lange
, Norwalk, CT (1994); Michel and Shiigi (eds.), "Selected Methods in Cellular Immu."
noology ", W.N. H. Freeman and Co. , New York
(1980); available immunoassays are described in detail in the patent and scientific literature, eg, US Pat. Nos. 3,791,932 and 3,839,153.
No. 3, No. 3,850,752, No. 3,850,578, No. 3,853.
No. 987, No. 3,867,517, No. 3,879,262, No. 3,9.
No. 01,654, No. 3,935,074, No. 3,984,533, No. 3,996,345, No. 4,034,074, No. 4,098,876, No. 4,879,219, No. 5,011,771 and No. 5,281.
, 521; "Oligonucleotide Synthes.
is ", Gait, M .; J. Hen (1984), "Nucleic Acid H
ybridization ", Hames, B .; D. And Higgins S
. J. Hen (1985); "Transscription and Transl
", Hames, B .; D. And Higgins S. et al. J. Hen (19
84); "Animal Cell Culture", Freshney, R.
. I. Hen (1986); "Immobilized Cells and En
zymes, "IRL Press (1986);" A Practical
Guide to Molecular Cloning ", Perbal, B
. (1984) and "Methods in Enzymology", No. 1.
-317, Academic Press; "PCR Protocols:
A Guide to Methods And Applications "
, Academic Press, San Diego, CA (1990); M.
Arshak et al., "Strategies for Protein Puri"
fication and Characterization-A Labo
rally Course Manual ", CSHL Press (199
6). All of these are incorporated by reference as if set forth herein in their entirety. Other general procedures are provided herein. The procedures herein are considered well known in the art and are presented for the convenience of the reader. All the information contained therein is incorporated herein by reference.

【0157】 方法による生成物: 本発明はまた、本明細書中に開示された発明による方法によって得られるリグ
ノセルロース系製品に関する。
Product by Method: The present invention also relates to a lignocellulosic product obtainable by the method according to the invention disclosed herein.

【0158】 本発明がその特定の実施形態とともに記載されているが、多くの代替、改変お
よび変化が当業者には明かであることは明白である。従って、本発明は、添付さ
れた請求項の精神および広範な範囲に含まれるすべてのそのような代替、改変お
よび変化を包含するものとする。本明細書中に引用されているすべての刊行物は
その全体が参考として組み込まれる。
Although the present invention has been described with particular embodiments thereof, it will be apparent that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the present invention is intended to embrace all such alterations, modifications and variations that fall within the spirit and broad scope of the appended claims. All publications cited herein are incorporated by reference in their entirety.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW Fターム(参考) 2B030 AA02 AB03 AD08 CA17 CA19 CB03 4B024 AA03 BA08 BA80 CA07 DA01 EA04 FA02 FA04 FA18 FA20 GA11 4B065 AA57Y AA71Y AA88X AA88Y AA95X AB01 AC14 BA02 CA24 CA28 CA60 4L055 AB12 AB15 AB19 AB20 AC01 AC05 BA39 BA40 EA03 EA20 EA31 EA32 FA13 GA05 GA06─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, C A, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM , DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, K E, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS , LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, R U, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM , TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW F term (reference) 2B030 AA02 AB03 AD08 CA17 CA19                       CB03                 4B024 AA03 BA08 BA80 CA07 DA01                       EA04 FA02 FA04 FA18 FA20                       GA11                 4B065 AA57Y AA71Y AA88X AA88Y                       AA95X AB01 AC14 BA02                       CA24 CA28 CA60                 4L055 AB12 AB15 AB19 AB20 AC01                       AC05 BA39 BA40 EA03 EA20                       EA31 EA32 FA13 GA05 GA06

Claims (38)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リグノセルロース製品を製造するための方法であって、反応
媒体中において、 (i)フェノール性ヒドロキシ基で置換されているフェノール性ポリマー; (ii)フェノール性基の酸化を触媒し得る酵素とセルロース結合ペプチドとを
含む融合ポリペプチドがそのセルロース部分に固定化されているリグノセルロー
ス含有材料;および (iii)酸化剤 を混合する工程を含む方法。
1. A method for producing a lignocellulosic product comprising: (i) a phenolic polymer substituted with phenolic hydroxy groups in a reaction medium; (ii) catalyzing the oxidation of phenolic groups. A method comprising the step of mixing a lignocellulose-containing material in which a fusion polypeptide comprising the enzyme to be obtained and a cellulose-binding peptide is immobilized in its cellulose portion; and (iii) an oxidizing agent.
【請求項2】 前記リグノセルロース製品が、ファイバーボード、パーティ
クルボード、フレークボード、合板および成型コンポジットからなる群から選択
される、請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the lignocellulosic product is selected from the group consisting of fiberboard, particleboard, flakeboard, plywood and molded composites.
【請求項3】 前記リグノセルロース製品が紙および板紙からなる群から選
択される、請求項1に記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein the lignocellulosic product is selected from the group consisting of paper and paperboard.
【請求項4】 前記リグノセルロース含有材料が、前記融合タンパク質を発
現する遺伝子操作植物またはウイルス感染植物または培養植物細胞に由来する細
胞壁調製物である、請求項1に記載の方法。
4. The method of claim 1, wherein the lignocellulose-containing material is a cell wall preparation derived from genetically engineered plants or virus infected plants or cultured plant cells expressing the fusion protein.
【請求項5】 前記リグノセルロース含有材料が、前記融合ポリペプチドを
発現する遺伝子操作植物またはウイルス感染植物に由来する植物繊維および木繊
維からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
5. The method of claim 1, wherein the lignocellulose-containing material is selected from the group consisting of plant fibers and wood fibers derived from genetically engineered plants or virus infected plants expressing the fusion polypeptide.
【請求項6】 前記フェノール性置換基が、p−クマル酸、p−クマリルア
ルコール、コニフェリルアルコール、シナピルアルコール、フェルラ酸およびp
−ヒドロキシ安息香酸からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
6. The phenolic substituent is p-coumaric acid, p-coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, sinapyl alcohol, ferulic acid and p.
A method according to claim 1 selected from the group consisting of: -hydroxybenzoic acid.
【請求項7】 前記フェノール性ポリマーが前記リグノセルロース含有材料
の構成的部分を形成する、請求項1に記載の方法。
7. The method of claim 1, wherein the phenolic polymer forms a constituent part of the lignocellulose-containing material.
【請求項8】 前記フェノール性ポリマーがリグニンである、請求項7に記
載の方法。
8. The method of claim 7, wherein the phenolic polymer is lignin.
【請求項9】 前記フェノール性ポリマーがフェノール性多糖である、請求
項1に記載の方法。
9. The method of claim 1, wherein the phenolic polymer is a phenolic polysaccharide.
【請求項10】 前記フェノール性多糖の多糖部が、変性型および非変性型
のデンプン、変性型および非変性型のセルロース、ならびに変性型および非変性
型のヘミセルロースからなる群から選択される、請求項9に記載の方法。
10. The polysaccharide portion of the phenolic polysaccharide is selected from the group consisting of modified and non-modified starch, modified and non-modified cellulose, and modified and non-modified hemicellulose. Item 9. The method according to Item 9.
【請求項11】 前記フェノール性多糖がフェルリル化アラビノキシランお
よびフェルリル化ペクチンからなる群から選択される、請求項9に記載の方法。
11. The method of claim 9, wherein the phenolic polysaccharide is selected from the group consisting of ferryl arabinoxylan and ferryl pectin.
【請求項12】 前記反応媒体が1分間〜10時間にわたってインキュベー
ションされる、請求項1に記載の方法。
12. The method of claim 1, wherein the reaction medium is incubated for 1 minute to 10 hours.
【請求項13】 前記融合ポリペプチドが前記酸化剤の存在下において1分
間〜10時間にわたってインキュベーションされる、請求項12に記載の方法。
13. The method of claim 12, wherein the fusion polypeptide is incubated in the presence of the oxidizing agent for 1 minute to 10 hours.
【請求項14】 前記酵素がオキシダーゼおよびペルオキシダーゼからなる
群から選択される、請求項1に記載の方法。
14. The method of claim 1, wherein the enzyme is selected from the group consisting of oxidases and peroxidases.
【請求項15】 前記酵素が、ラッカーゼ(EC1.10.3.2)、カテ
コールオキシダーゼ(EC1.10.3.1)およびビリルビンオキシダーゼ(
EC1.3.3.5)からなる群から選択され、そして前記酸化剤が酸素である
、請求項1に記載の方法。
15. The enzyme is laccase (EC1.10.3.2), catechol oxidase (EC1.10.3.1) and bilirubin oxidase (EC).
The method of claim 1, wherein the oxidizing agent is oxygen and is selected from the group consisting of EC 1.3.3.5).
【請求項16】 前記酵素がラッカーゼであり、かつ乾燥リグノセルロース
の1gあたり0.02LACU〜2000LACUの範囲の量で存在する、請求
項15に記載の方法。
16. The method of claim 15, wherein the enzyme is laccase and is present in an amount in the range of 0.02 LACU to 2000 LACU per gram of dry lignocellulose.
【請求項17】 前記反応媒体が通気される、請求項15に記載の方法。17. The method of claim 15, wherein the reaction medium is vented. 【請求項18】 前記酵素が、ハイイロカビ(Botrytis)属、ミセ
リオフトラ(Myceliophthora)属またはホウロウタケ(Tram
etes)属の菌類あるいは植物カエデ(Acer pseudoplanus
)から得られるポリヌクレオチドによってコードされるラッカーゼである、請求
項15に記載の方法。
18. The enzyme is the genus Botrytis, the genus Myceliophthora, or the tranche, Tram.
etes) fungi or plant maple (Acer pseudoplanus)
The method according to claim 15, which is a laccase encoded by the polynucleotide obtained from
【請求項19】 前記菌類がトラメテス・ベルシコロル(Trametes
versicolor)またはトラメテス・ビロサ(Trametes vi
llosa)である、請求項18に記載の方法。
19. The fungus is Trametes Trametes.
Versicolor or Trametes virosa
19. The method of claim 18, which is llosa).
【請求項20】 前記酵素がペルオキシダーゼであり、かつ前記酸化剤が過
酸化水素である、請求項1に記載の方法。
20. The method of claim 1, wherein the enzyme is peroxidase and the oxidizing agent is hydrogen peroxide.
【請求項21】 前記ペルオキシダーゼが乾燥リグノセルロースの1gあた
り0.02PODU〜2000PODUの範囲の量で存在し、かつ反応媒体中の
過酸化水素の初期濃度が0.01mM〜100mMの範囲にある、請求項20に
記載の方法。
21. The peroxidase is present in an amount in the range of 0.02 PODU to 2000 PODU per gram of dry lignocellulose, and the initial concentration of hydrogen peroxide in the reaction medium is in the range of 0.01 mM to 100 mM. Item 21. The method according to Item 20.
【請求項22】 用いられるリグノセルロースの量が、乾燥リグノセルロー
スとして計算されたとき、反応媒体の0.1重量%〜90重量%に対応する、請
求項1に記載の方法。
22. The method according to claim 1, wherein the amount of lignocellulose used corresponds to 0.1% to 90% by weight of the reaction medium, calculated as dry lignocellulose.
【請求項23】 前記反応媒体の温度が10℃〜120℃の範囲にある、請
求項1に記載の方法。
23. The method of claim 1, wherein the temperature of the reaction medium is in the range of 10 ° C to 120 ° C.
【請求項24】 前記反応媒体の温度が15℃〜90℃の範囲にある、請求
項23に記載の方法。
24. The method according to claim 23, wherein the temperature of the reaction medium is in the range of 15 ° C to 90 ° C.
【請求項25】 前記フェノール性ポリマーの量が0.1重量%〜10重量
%の範囲にある、請求項1に記載の方法。
25. The method according to claim 1, wherein the amount of the phenolic polymer is in the range of 0.1% to 10% by weight.
【請求項26】 前記反応媒体のpHが3〜10の範囲にある、請求項1に
記載の方法。
26. The method of claim 1, wherein the pH of the reaction medium is in the range of 3-10.
【請求項27】 前記反応媒体のpHが4〜9の範囲にある、請求項26に
記載の方法。
27. The method according to claim 26, wherein the pH of the reaction medium is in the range of 4-9.
【請求項28】 前記反応媒体は、前記融合タンパク質を有しないリグノセ
ルロース含有物をさらに含む、請求項1に記載の方法。
28. The method of claim 1, wherein the reaction medium further comprises a lignocellulosic inclusion without the fusion protein.
【請求項29】 前記融合タンパク質を有しない前記リグノセルロース含有
材料が、植物繊維、木繊維、木材チップ、木材フレーク、木材単板および再利用
繊維からなる群から選択される、請求項28に記載の方法。
29. The lignocellulose-containing material without the fusion protein is selected from the group consisting of plant fibers, wood fibers, wood chips, wood flakes, wood veneers and recycled fibers. the method of.
【請求項30】 請求項1に記載される方法によって得られるリグノセルロ
ース製品。
30. A lignocellulosic product obtainable by the method of claim 1.
【請求項31】 フェノール性基の酸化を触媒し得る酵素とセルロース結合
ペプチドとを含む融合タンパク質を発現する遺伝子操作植物またはウイルス感染
植物または培養植物細胞。
31. A genetically engineered plant or virus infected plant or cultured plant cell expressing a fusion protein comprising an enzyme capable of catalyzing the oxidation of a phenolic group and a cellulose-binding peptide.
【請求項32】 前記融合タンパク質が前記植物または培養植物細胞の細胞
内において区画化され、その結果、前記植物または培養植物細胞の前記細胞の細
胞壁から隔離されている、請求項31に記載の遺伝子操作植物またはウイルス感
染植物または培養植物細胞。
32. The gene according to claim 31, wherein said fusion protein is compartmentalized within the cell of said plant or cultured plant cell and is thus isolated from the cell wall of said cell of said plant or cultured plant cell. Manipulated plants or virus infected plants or cultured plant cells.
【請求項33】 前記融合タンパク質の発現が構成的または組織特異的な植
物プロモーターの制御下にある、請求項31に記載の遺伝子操作植物またはウイ
ルス感染植物または培養植物細胞。
33. A genetically engineered plant or virus infected plant or cultured plant cell according to claim 31, wherein expression of said fusion protein is under the control of a constitutive or tissue-specific plant promoter.
【請求項34】 前記融合タンパク質が、細胞質、小胞体、ゴルジ装置、油
体、デンプン体、クロロプラスチド、葉緑体、クロモプラスチド、有色体、液胞
、リソソーム、ミトコンドリアおよび核からなる群から選択される細胞区画内に
区画化される、請求項32に記載の遺伝子操作植物またはウイルス感染植物また
は培養植物細胞。
34. The fusion protein is selected from the group consisting of cytoplasm, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, oil bodies, starch bodies, chloroplastides, chloroplasts, chromoplastides, chromophores, vacuoles, lysosomes, mitochondria and nuclei. 33. The genetically engineered plant or virus infected plant or cultured plant cell of claim 32, which is compartmentalized within a cell compartment that is
【請求項35】 フェノール性基の酸化を触媒し得る酵素とセルロース結合
ペプチドとを含む融合タンパク質を発現する遺伝子操作植物またはウイルス感染
植物または培養植物細胞に由来する細胞壁調製物を含む組成物であって、前記融
合タンパク質が前記セルロース結合ペプチドを介して前記細胞壁調製物内のセル
ロースに固定化されている組成物。
35. A composition comprising a cell wall preparation derived from a genetically engineered plant or virus infected plant or cultured plant cells expressing a fusion protein comprising an enzyme capable of catalyzing the oxidation of phenolic groups and a cellulose binding peptide. And a composition in which the fusion protein is immobilized on cellulose in the cell wall preparation via the cellulose-binding peptide.
【請求項36】 (a)植物細胞においてタンパク質の発現を行わせるプロ
モーター配列、および (b)(i)セルロース結合ペプチドをコードする第1の配列; (ii)フェノール性基の酸化を触媒し得る酵素をコードする第2の配列 を含む異種の核酸配列 を含む核酸分子であって、前記の第1の配列および第2の配列が読み枠を合わせ
て連結されている核酸分子。
36. (a) A promoter sequence that drives protein expression in plant cells; and (b) (i) a first sequence encoding a cellulose-binding peptide; (ii) capable of catalyzing the oxidation of a phenolic group. A nucleic acid molecule comprising a heterologous nucleic acid sequence comprising a second sequence encoding an enzyme, wherein the first sequence and the second sequence are linked in an open reading frame.
【請求項37】 細菌細胞における伝搬に必要な複製起点、植物ゲノムへの
組み込みに必要な少なくとも1つの配列エレメント、ポリアデニル化認識配列、
転写終結シグナル、翻訳開始部位をコードする配列、翻訳停止部位をコードする
配列、植物RNAウイルスに由来する配列、植物DNAウイルスに由来する配列
、腫瘍誘導(Ti)プラスミドに由来する配列、転移エレメントに由来する配列
、およびタンパク質を植物細胞の細胞区画に向かわせる植物の機能的なシグナル
ペプチドからなる群から選択される配列エレメントをさらに含む、請求項36に
記載の核酸分子。
37. An origin of replication required for propagation in bacterial cells, at least one sequence element required for integration into the plant genome, a polyadenylation recognition sequence,
A transcription termination signal, a sequence encoding a translation start site, a sequence encoding a translation stop site, a sequence derived from a plant RNA virus, a sequence derived from a plant DNA virus, a sequence derived from a tumor-inducing (Ti) plasmid, a transfer element 37. The nucleic acid molecule of claim 36, further comprising a sequence of origin and a sequence element selected from the group consisting of a functional plant signal peptide that directs the protein to the cell compartment of a plant cell.
【請求項38】 前記細胞区画が、細胞質、小胞体、ゴルジ装置、油体、デ
ンプン体、クロロプラスチド、葉緑体、クロモプラスチド、有色体、液胞、リソ
ソーム、ミトコンドリアおよび核からなる群から選択される、請求項36に記載
の核酸分子。
38. The cell compartment is selected from the group consisting of cytoplasm, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, oil bodies, starch bodies, chloroplastides, chloroplasts, chromoplastides, chromophores, vacuoles, lysosomes, mitochondria and nuclei. 37. The nucleic acid molecule according to claim 36, which is
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