JP2006055005A - New urethanase gene - Google Patents

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敏明 神戸
Yukie Shigeno
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for purifying and obtaining a new urethanase and to provide a method for decomposing a urethane compound utilizing a host cell expressing the new urethanase. <P>SOLUTION: A polynucleotide encodes the new urethanase. The method for purifying and obtaining the enzyme comprises expression of the enzyme having the ability to decompose the urethane compound in the host cell comprising the polynucleotide integrated therein. The method for decomposing the urethane compound comprises utilizing the host cell expressing the new urethanase. The gene of the urethanase is obtained and an expression system in Escherichia coli is established. Thereby, decomposability can be imparted by protein engineering modification and the gene can be applied to enzymatic monomer recycling of polyurethanes. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

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

発明の属する技術分野
本発明は、新規ウレタン化合物分解活性(ウレタン結合分解活性)を有するポリペプチド、すなわち新規なウレタナーゼをコードするポリヌクレオチド、そのポリヌクレオチドを組み込んだ宿主細胞にウレタン化合物分解能を有する酵素を発現させ、該酵素を精製取得する方法である。さらに本発明は、新規ウレタナーゼを発現している宿主細胞を利用したウレタン化合物の分解方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polypeptide having a novel urethane compound degrading activity (urethane bond degrading activity), that is, a novel uretanase-encoding polynucleotide, and an enzyme capable of decomposing a urethane compound in a host cell incorporating the polynucleotide. Is expressed, and the enzyme is purified and obtained. Furthermore, the present invention relates to a method for decomposing a urethane compound using a host cell expressing a novel uretanase.

従来の技術
ポリウレタンはその優れた性質からさまざまな分野で利用されている。しかしその一方で廃棄量も年々増加し、高い燃焼熱による焼却炉の損傷や埋立地の飽和等、深刻な環境問題を起こしている。これらの廃棄物の対策として、低コスト、かつ省エネルギー型プロセスである微生物分解・酵素分解が注目されている。ポリウレタンを酵素によってモノマーに分解できれば、これを回収、再合成することにより一次生産品と全く同等のポリウレタンを作ることができ、リサイクルへの道が開ける。
Conventional technology polyurethane is used in various fields because of its excellent properties. However, on the other hand, the amount of waste is increasing year by year, causing serious environmental problems such as incinerator damage due to high combustion heat and landfill saturation. As measures against these wastes, attention has been paid to microbial degradation and enzymatic degradation, which are low-cost and energy-saving processes. If polyurethane can be decomposed into monomers by enzymes, it can be recovered and re-synthesized to produce polyurethane that is exactly the same as the primary product, opening the way to recycling.

ポリウレタンの生分解性については、これまで微生物や生体内酵素による劣化という面での研究が主体であり、いかに生分解を防止するかが主要なテーマであった。そのため、ポリウレタン分解微生物自身やその分解酵素についての研究は進んでいない。   The biodegradability of polyurethane has been mainly researched in terms of degradation by microorganisms and in vivo enzymes, and the main theme has been how to prevent biodegradation. Therefore, research on polyurethane-degrading microorganisms themselves and their degrading enzymes has not progressed.

ポリウレタンの分解は、ウレタン結合の分解と、ポリオール部分の分解とに大別される。このうちウレタン結合はすべてのポリウレタンに共通に存在する結合である。しかし、ポリウレタン中のウレタン結合の分解に関する知見はほとんどない。微生物分解に伴って、ウレタン結合が加水分解を受けているという報告はいくつかあるが(非特許文献1および2)、ウレタン結合の切断と微生物またはその酵素との因果関係は明らかでない。
B. Jansen et al., Zentralbl Bakteriol., 276, 36(1991) R. T. Darby and A. M. Kaplan, Appl. Microbiol., 16, 900(1968)
The decomposition of polyurethane is roughly divided into the decomposition of a urethane bond and the decomposition of a polyol part. Of these, the urethane bond is a bond that is common to all polyurethanes. However, there is little knowledge about the decomposition of urethane bonds in polyurethane. Although there are some reports that urethane bonds undergo hydrolysis due to microbial degradation (Non-Patent Documents 1 and 2), the causal relationship between cleavage of urethane bonds and microorganisms or their enzymes is not clear.
B. Jansen et al., Zentralbl Bakteriol., 276, 36 (1991) RT Darby and AM Kaplan, Appl.Microbiol., 16, 900 (1968)

尚、ポリエステル型のポリウレタン分解菌としては、ペニバチルスアミロリチカスTB−13株(特願平2002-334162)およびコマモナスアシドボランス(Comamonas acidovorans)TB−35株(FEMS Microbiology Letters, Vol. 129,39-42,1995、非特許文献3)が知られているが、これらの分解菌はウレタン中のエステル結合は分解するものの、ウレタン結合はほとんど分解しない。
T.Nakajima-Kambe,F.Onuma,N.Kimpara and T.Nakahara,Isolation and characterization of a bacterium which utilizes polyester polyurethane as a sole carbon and nitrogen source.FEMS Microbiology Letters, Vol. 129,39-42,1995
Polyester-type polyurethane-degrading bacteria include Penibacillus amylolyticus TB-13 strain (Japanese Patent Application No. 2002-334162) and Comamonas acidovorans TB-35 strain (FEMS Microbiology Letters, Vol. 129, 39-42, 1995, Non-Patent Document 3) are known, but these decomposing bacteria decompose ester bonds in urethane, but hardly decompose urethane bonds.
T. Nakajima-Kambe, F. Onuma, N. Kimpara and T. Nakahara, Isolation and characterization of a bacterium which uses polyester polyurethane as a sole carbon and nitrogen source. FEMS Microbiology Letters, Vol. 129, 39-42, 1995

一方、低分子のウレタン化合物が微生物によって分解されることはすでに報告されているが、その分解はウレタナーゼによるものではなくエステラーゼによるものであることが知られている。そして、そのほとんどは酒類の品種改良やカルバメート系農薬の分解浄化に関するものであり(特開平01-300892、特開平01-240179、特開平02-128689、特開平03-175985、特開平04-104784、特開平04-325079)、ポリウレタンの分解に利用できる技術ではない。ポリウレタン原料となりうる物質の分解菌としてはカビによるものが報告されているが(特開平09-192633)、大量培養が容易な細菌によるものはなく、その分解酵素は特定されていない。   On the other hand, it has already been reported that low-molecular-weight urethane compounds are degraded by microorganisms, but it is known that the degradation is not caused by uretanase but by esterase. Most of them relate to the improvement of liquor varieties and the decomposition and purification of carbamate pesticides (Japanese Patent Laid-Open Nos. 01-300892, 01-240179, 02-128689, 03-175985, 04-104784). , JP 04-325079), which is not a technology that can be used for the decomposition of polyurethane. As a degrading bacterium of a material that can be a polyurethane raw material, fungi have been reported (Japanese Patent Laid-Open No. 09-192633), but there is no bacterium that can be easily cultured in large quantities, and its degrading enzyme is not specified.

またポリウレタンのような非天然物の高分子を高効率で分解する場合に、天然型の酵素をそのまま使用するよりは、遺伝子工学的な改変や、大腸菌等による大量発現形を利用した方が好ましい。このため、ウレタナーゼ遺伝子の取得も必要とされていた。
特開平01−300892号公報 特開平01−240179号公報 特開平02−128689号公報 特開平03−175985号公報 特開平04−104784号公報 特開平04−325079号公報 特開平09−192633号公報
In the case of decomposing a non-natural polymer such as polyurethane with high efficiency, it is preferable to use a genetic engineering modification or a large-scale expression form such as Escherichia coli rather than using a natural enzyme as it is. . For this reason, acquisition of the uretanase gene was also required.
Japanese Patent Laid-Open No. 01-300892 Japanese Patent Laid-Open No. 01-240179 Japanese Patent Laid-Open No. 02-126889 Japanese Patent Laid-Open No. 03-175985 Japanese Patent Laid-Open No. 04-104784 Japanese Patent Laid-Open No. 04-325079 JP 09-192633 A

発明が解決しようとする課題
本発明は、ウレタン化合物中のウレタン結合を分解することのできる新規ウレタナーゼをコードするポリヌクレオチド、そのポリヌクレオチドを組み込んだ宿主細胞にウレタナーゼを発現させ、該酵素を精製取得する方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、新規ウレタナーゼを発現している宿主細胞を利用したウレタン化合物の分解方法を提供することを目的とする。
Problem to be Solved by the Invention The present invention relates to a polynucleotide encoding a novel uretanase capable of breaking a urethane bond in a urethane compound, to express uretanase in a host cell incorporating the polynucleotide, and to purify the enzyme It aims to provide a way to do. A further object of the present invention is to provide a method for decomposing a urethane compound using a host cell expressing a novel uretanase.

課題を解決するための手段
この問題を解決するため、本発明者らは、ポリウレタン合成原料として用いられる芳香族・脂肪族イソシアネートと一価アルコールから合成した低分子量ウレタン結合含有化合物を用いて、各種土壌を分離源として微生物のスクリーングを行い、当該化合物を高効率で分解することができるグラム陽性菌ロドコッカス エクイ(Rhodococcus equi )TB-60株を見出し、既に特許出願している(特願平2003-055421)。さらに本発明者らは、ロドコッカス エクイ TB−60株が生産するウレタナーゼを精製しその諸性質について詳細に検討を行い、そのウレタナーゼがポリウレタン合成原料として用いられる芳香族系のみならず脂肪族系化合物に対しても、ウレタン結合切断活性を有することを見出し、既に特許出願している(特願平2004-58475)。
Means for Solving the Problems In order to solve this problem, the present inventors have used various low molecular weight urethane bond-containing compounds synthesized from aromatic / aliphatic isocyanates and monohydric alcohols used as raw materials for polyurethane synthesis. A gram-positive bacterium Rhodococcus equi TB-60 strain, which can screen microorganisms using soil as a separation source and can decompose the compound with high efficiency, has been found and a patent application has already been filed (Japanese Patent Application No. 2003) -055421). Furthermore, the present inventors purified uretanase produced by Rhodococcus equii strain TB-60 and examined its properties in detail. The uretanase was converted into an aliphatic compound as well as an aromatic compound used as a raw material for polyurethane synthesis. On the other hand, it has been found that it has urethane bond cleavage activity and has already filed a patent application (Japanese Patent Application No. 2004-58475).

本発明は、前記ウレタナーゼをコードするポリヌクレオチド、またはその相補配列からなる、ポリヌクレオチドである。
本発明は、配列番号2のヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチド、または配列番号2のヌクレオチド配列の相補配列を含むポリヌクレオチドである。
The present invention is a polynucleotide comprising a polynucleotide encoding the uretanase or a complementary sequence thereof.
The present invention is a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, or a polynucleotide comprising the complementary sequence of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2.

さらに、本発明は、前記ポリヌクレオチドを組み込んだ宿主細胞にウレタン化合物分解能を有する酵素を発現させ、該酵素を精製取得する方法である。
さらに本発明は、新規ウレタナーゼを発現している宿主細胞を利用したウレタン化合物の分解方法である。
Furthermore, the present invention is a method for purifying and obtaining an enzyme having a urethane compound resolution in a host cell into which the polynucleotide is incorporated.
Furthermore, the present invention is a method for decomposing a urethane compound using a host cell expressing a novel uretanase.

尚、本明細書では、「ウレタン化合物分解活性を有するポリペプチド」、および「ウレタナーゼ」を同義で用いており、ウレタン化合物中のウレタン結合を分解することができる酵素のことである。また、本明細書でいう「ウレタン化合物」とは、ウレタン結合を有する化合物をいい、いずれの分子量の化合物も含まれる。   In the present specification, “polypeptide having urethane compound decomposing activity” and “uretanase” are used synonymously and are enzymes capable of degrading urethane bonds in urethane compounds. In addition, the “urethane compound” in the present specification refers to a compound having a urethane bond, and includes any molecular weight compound.

発明の実施の形態
ウレタナーゼをコードするポリヌクレオチド
本発明のポリヌクレオチドは、配列番号1のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、またはその相補配列からなるポリヌクレオチドである。ここで、配列番号1のアミノ酸配列からなるポリペプチドは、ロドコッカス エクイ TB−60株(2004年1月24日付けでドイツの特許生物寄託機関であるDSMZに寄託されたロドコッカス エクイ TB−60株(DSMZ 16175))が生産するウレタナーゼである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Polynucleotide encoding Uretanase The polynucleotide of the present invention is a polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, or a complementary sequence thereof. Here, the polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is Rhodococcus equii TB-60 strain (Rodococcus equii TB-60 strain deposited with DSMZ, a German patent organism depositary institution on January 24, 2004 ( It is a uretanase produced by DSMZ 16175)).

本発明のポリヌクレオチドの一態様である配列番号2のヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドは、ロドコッカス エクイ TB-60株のゲノムDNA、およびロドコッカス エクイ TB-60株の有するウレタナーゼのN末端アミノ酸配列等のアミノ酸配列に基づいて調製したブローブを用いて、ハイブリダイゼーションおよびクローニング工程等を経て得られた。当業者は、当業者に周知な方法、すなわち、配列番号2のヌクレオチド配列の開示に基づいて適切なプローブを調製し、ロドコッカス エクイ TB-60株のゲノムDNAから本発明のポリヌクレオチドを得ることができる。   The polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, which is one embodiment of the polynucleotide of the present invention, comprises amino acids such as the genomic DNA of Rhodococcus equi TB-60 and the N-terminal amino acid sequence of uretanase possessed by Rhodococcus equi TB-60 Using a probe prepared based on the sequence, it was obtained through hybridization and cloning steps. A person skilled in the art can obtain a polynucleotide of the present invention from the genomic DNA of Rhodococcus equi strain TB-60 by preparing a suitable probe based on the disclosure of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, in a manner well known to those skilled in the art. it can.

本発明のポリヌクレオチドは、その縮重を含むことができる。縮重とは、異なるヌクレオチドコドンによって1つのアミノ酸がコードされ得る現象をいう。かくして、配列番号1に示すアミノ酸配列を含むウレタナーゼをコードする核酸分子のヌクレオチド配列は縮重により変化することができる。   The polynucleotide of the present invention can include its degeneracy. Degeneracy refers to a phenomenon in which one amino acid can be encoded by different nucleotide codons. Thus, the nucleotide sequence of a nucleic acid molecule encoding uretanase comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 can be altered by degeneracy.

配列番号2に示したヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチド、配列番号2に示したポリヌクレオチドの相補配列に高度にストリンジェントな条件下で[たとえば0.5M NaHPO4、7%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、1mM EDTA中、65℃でフィルター結合DNAにハイブリダイゼーション、そして0.1×SSC/0.1% SDS中、68℃で洗浄(Ausubel,F.M. et al.編,1989,Current Protocols in Molecular Biology,Vol.I,Green Publishing Associates社,およびJohn Wily & Sons社,ニューヨーク,p.2.10.3)]ハイブリダイズするヌクレオチド配列により、コードされるタンパク質も同じ酵素活性を示すことがありうる。従って、同様のウレタナーゼ活性を有する限り、それらのポリヌクレオチドも、本発明の範囲に含まれる。さらに、配列番号2に示したポリヌクレオチドの相補配列に中程度にストリンジェントな条件下で[たとえば0.2×SSC/0.1% SDS中、42℃で洗浄(Ausubel,et al.,1989,前掲)]ハイブリダイズするポリヌクレオチドにより、コードされるタンパク質も同じ酵素活性を示すことがありうる。従って、同様のウレタナーゼ活性を有する限り、それらのポリヌクレオチドも、本発明の範囲に含まれる。 A polynucleotide comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2, under conditions highly stringent to the complementary sequence of the polynucleotide set forth in SEQ ID NO: 2 [eg, 0.5 M NaHPO 4 , 7% sodium dodecyl sulfate (SDS), Hybridize to filter-bound DNA in 1 mM EDTA at 65 ° C. and wash at 68 ° C. in 0.1 × SSC / 0.1% SDS (Ausubel, FM et al., 1989, Current Protocols in Molecular Biology, Vol. I, Green Publishing Associates, and John Wily & Sons, New York, p.2.10.3)] Depending on the nucleotide sequence that hybridizes, the encoded protein may also exhibit the same enzymatic activity. Therefore, those polynucleotides are also included in the scope of the present invention as long as they have similar uretanase activity. Furthermore, under conditions moderately stringent to the complementary sequence of the polynucleotide set forth in SEQ ID NO: 2 [eg, washed at 42 ° C. in 0.2 × SSC / 0.1% SDS (Ausubel, et al., 1989 , Supra)], depending on the hybridizing polynucleotide, the encoded protein may also exhibit the same enzymatic activity. Therefore, those polynucleotides are also included in the scope of the present invention as long as they have similar uretanase activity.

遺伝子組み換え技術によれば、基本となるポリヌクレオチドの特定の部位に、当該ポリヌクレオチドの基本的な特性を変化させることなく、あるいはその特性を改善する様に、人為的に変異を起こすことができる。本発明により提供される天然の塩基配列を有するポリヌクレオチド、あるいは天然のものとは異なる塩基配列を有するポリヌクレオチドに関しても、同様に人為的に挿入、欠失、置換、付加を行うことにより、天然のポリヌクレオチドと同等のあるいは改善された特性を有するものとすることが可能であり、本発明はそのような変異ポリヌクレオチドを含むものである。即ち、配列表の配列番号2に示すポリヌクレオチドの一部が挿入、欠失、置換若しくは付加されたポリヌクレオチドとは、配列番号2に示す配列において、20個以下、好ましくは10個以下、更に好ましくは5個以下の塩基が置換されたポリヌクレオチドである。また、その様なポリヌクレオチドと配列番号2に示す塩基配列とは、70%以上、好ましくは80%以上、更に好ましくは90%以上の相同性を有する(相同性の計算は、例えばBLAST(Basic Local Alignment Search Tool)検索を用いることにより行うことができる。)。その様なポリヌクレオチドも、ウレタナーゼ活性を有するという特徴を有するポリペプチドをコードしている限り、本発明の範囲に含まれる。
遺伝子組換え細胞によりウレタナーゼの生産
遺伝子組換え細胞によりウレタナーゼを生産する方法は以下の通りである。まず、ポリヌクレオチド分子を宿主細胞に導入して組換え微生物を形成することができる何れかのベクターに挿入する。ベクターはRNAまたはDNA何れか、原核生物または真核生物何れかであり得るが、典型的にはウイルスまたはプラスミドである。ベクターは染色体外エレメント(例えば、プラスミド)として発現させることができるか、あるいはそれを染色体に組込むことができる。組込まれたポリヌクレオチド分子は、染色体プロモーター制御した、天然もしくはプラスミドプロモーター制御下、または幾つかのプロモーター制御の組合せ下とすることができる。ポリヌクレオチド分子の単一または複数コピーを染色体に組み込むことができる。次に、該ベクターを宿主細胞にトランスフェクトして組換え細胞を形成させる。トランスフェクトするための適当な宿主細胞はトランスフェクトできる何れかの細菌、菌類(例えば酵母)を含む。本発明で使用される好ましい宿主細胞は、限定されるものではないが、例えば大腸菌、枯草菌、酵母等を含めた、ウレタナーゼの発現に適した何れの微生物細胞も含む。更に、該宿主を、該宿主に適した培養条件にて培養することにより、ウレタナーゼを含有した遺伝子組換え細胞を得ることができる。該宿主に適した培養条件は、当業者に周知である。
According to genetic recombination technology, it is possible to artificially mutate a specific site of a basic polynucleotide without changing the basic characteristics of the polynucleotide or improving the characteristics. . Similarly, a polynucleotide having a natural base sequence provided by the present invention or a polynucleotide having a base sequence different from that of the natural one is artificially inserted, deleted, substituted or added, It is possible to have the same or improved properties as the polynucleotide of the present invention, and the present invention includes such a mutant polynucleotide. That is, the polynucleotide in which a part of the polynucleotide shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing is inserted, deleted, substituted or added is 20 or less, preferably 10 or less in the sequence shown in SEQ ID NO: 2, Preferably, the polynucleotide is substituted with 5 or less bases. Further, such a polynucleotide and the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 have a homology of 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more (homology calculation is performed by, for example, BLAST (Basic (Local Alignment Search Tool) search can be used.) Such a polynucleotide is also included in the scope of the present invention as long as it encodes a polypeptide having the characteristic of having uretanase activity.
Production of Uretanase by Genetically Modified Cells The method for producing uretanase by genetically modified cells is as follows. First, a polynucleotide molecule is inserted into a host cell and inserted into any vector capable of forming a recombinant microorganism. Vectors can be either RNA or DNA, either prokaryotic or eukaryotic, but are typically viruses or plasmids. The vector can be expressed as an extrachromosomal element (eg, a plasmid) or it can be integrated into the chromosome. The integrated polynucleotide molecule can be under the control of a chromosomal promoter, under the control of a natural or plasmid promoter, or under a combination of several promoters. Single or multiple copies of the polynucleotide molecule can be integrated into the chromosome. The vector is then transfected into a host cell to form a recombinant cell. Suitable host cells for transfection include any bacterium, fungus (eg, yeast) that can be transfected. Preferred host cells for use in the present invention include, but are not limited to, any microbial cell suitable for expression of uretanase, including, for example, E. coli, Bacillus subtilis, yeast and the like. Furthermore, a genetically modified cell containing uretanase can be obtained by culturing the host under culture conditions suitable for the host. Suitable culture conditions for the host are well-known to those of skill in the art.

本発明のポリヌクレオチド配列を組み込んだ宿主細胞からのウレタナーゼの分離・精製は、通常細胞からの蛋白質の分離・精製に用いられる方法を用いることにより行うことができる。具体的には、細胞を破壊後、通常用いられる分離精製手段を用いることにより行うことができる。細胞の破壊には、制限的でない例として、超音波処理、高圧ホモジナイザー処理、浸透圧ショック法が挙げられる。分離精製手段は、例えば塩析、ゲルろ過法、イオン交換クロマトグラフィーなどの方法を適宜組み合わせて用いればよい。更に、遺伝子組換えによるウレタナーゼの生産では、組み換え型酵素のC末端にHis−tagを有するように生産させ、培養菌体を遠心集菌し、ペリプラズム画分を浸透圧ショック法にて抽出し、組み換え型酵素はC末端にHis−tagを有しているため、ニッケルをキレートしたカラムによって容易に精製できる。
ウレタナーゼの性質および特徴
本発明のポリヌクレオチド配列を組み込んだ宿主細胞から得られるウレタナーゼの一態様は、配列番号1のアミノ酸配列を有するポリペプチドである。
Separation and purification of uretanase from a host cell incorporating the polynucleotide sequence of the present invention can be performed by using a method usually used for separation and purification of a protein from the cell. Specifically, it can be carried out by using commonly used separation and purification means after disrupting the cells. Non-limiting examples of cell destruction include sonication, high-pressure homogenizer treatment, and osmotic shock method. Separation and purification means may be used by appropriately combining methods such as salting out, gel filtration, and ion exchange chromatography. Furthermore, in the production of uretanase by genetic recombination, the recombinant enzyme is produced so that it has a His-tag at the C-terminus, the cultured cells are centrifuged and the periplasmic fraction is extracted by the osmotic shock method. Since the recombinant enzyme has a His-tag at the C-terminus, it can be easily purified by a column chelated with nickel.
Properties and characteristics of uretanase One embodiment of uretanase obtained from a host cell incorporating a polynucleotide sequence of the present invention is a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.

前記ウレタナーゼは、ウレタン化合物の他に、アミド、エステルに対しても加水分解活性が認められる。本発明のウレタナーゼは、ポリウレタンの合成に用いられている芳香族系および脂肪族系化合物に対しても、ウレタン結合切断活性を有する。   In addition to urethane compounds, the uretanase has hydrolytic activity on amides and esters. The uretanase of the present invention also has urethane bond cleavage activity against aromatic and aliphatic compounds used in the synthesis of polyurethane.

本明細書においてポリウレタンとは、分子中にウレタン結合(−NHCOO−)を有する高分子化合物の総称で、多官能イソシアネートとヒドロキル基含有化合物との反応により得られ、エステル、エーテル、アミド、ウレア、カルバメートなどの基を有するポリマーのことであり、ヒドロキシル基もしくはイソシアネート基の官能性数を変化させることで多種多様の分岐あるいは架橋ポリマーを調製することができ、それら全てが含まれる。   In this specification, polyurethane is a general term for polymer compounds having a urethane bond (—NHCOO—) in the molecule, and is obtained by a reaction between a polyfunctional isocyanate and a hydroxyl group-containing compound. A polymer having a group such as carbamate, and various types of branched or crosslinked polymers can be prepared by changing the functional number of hydroxyl group or isocyanate group, and all of them are included.

本発明のウレタナーゼは、pH8〜10の範囲で安定である。
前記ウレタナーゼは、472残基のアミノ酸からなり、推定分子量は50,699Daである。
ウレタン化合物の分解方法
更に本発明は、遺伝子組換え細胞により生産されるウレタナーゼの作用によりウレタン化合物を分解処理する方法を提供する。該方法に用いるウレタナーゼは、精製された酵素、粗精製酵素、または細胞を破砕した液であってもよい。細胞の破砕は、当業者に知られた方法により行うことができる。
The uretanase of the present invention is stable in the pH range of 8-10.
The uretanase is composed of 472 amino acids and has an estimated molecular weight of 50,699 Da.
Method for Decomposing Urethane Compound Further, the present invention provides a method for decomposing a urethane compound by the action of uretanase produced by genetically modified cells. The uretanase used in the method may be a purified enzyme, a crudely purified enzyme, or a liquid obtained by disrupting cells. Cell disruption can be performed by methods known to those skilled in the art.

本発明のウレタナーゼが分解できるウレタン化合物は、分子構造中にウレタン結合を有するものであればよい。制限的でない例としては、トルエン−2,4−カルバミン酸ジブチルエステル、トルエン−2,6−ジカルバミン酸ジブチルエステル、メチレンビスフェニルジカルバミン酸ジブチルエステル、ヘキサメチレン−ジカルバミン酸ジブチルエステル、ノルボルネンジカルバミン酸ジブチルエステルおよびそれらを合成原料とするポリウレタンが挙げられる。   The urethane compound that can be decomposed by the uretanase of the present invention is only required to have a urethane bond in the molecular structure. Non-limiting examples include toluene-2,4-carbamic acid dibutyl ester, toluene-2,6-dicarbamic acid dibutyl ester, methylenebisphenyl dicarbamic acid dibutyl ester, hexamethylene-dicarbamic acid dibutyl ester, norbornene dicarbamic acid Examples include dibutyl esters and polyurethanes using them as synthetic raw materials.

本発明の分解方法において適用し得るポリウレタン樹脂の数平均分子量は、特に制限はない。
分解に供されるウレタン化合物は、例えば溶液中にエマルジョンとして、あるいは粉体の形で加えても良いし、フィルム、ペレット等の塊として加えても良い。なお、溶液に対するウレタン化合物の投入量は、0.01〜10重量%が望ましい。添加するウレタナーゼ量は極少量であってもよいが、分解効率を考慮してウレタン化合物に対して0.01重量%以上(湿重量)が好ましい。また、分解に供するウレタン化合物は、1種類であっても複数種類であっても良い。溶液は、緩衝液にウレタン化合物を添加したものであっても良いが、その他に窒素源、無機塩、ビタミンなどを添加しても良い。緩衝液としては、例えばリン酸緩衝液が挙げられる。
The number average molecular weight of the polyurethane resin that can be applied in the decomposition method of the present invention is not particularly limited.
The urethane compound to be decomposed may be added to the solution as an emulsion or in the form of a powder, or may be added as a lump such as a film or a pellet. The amount of the urethane compound added to the solution is preferably 0.01 to 10% by weight. The amount of uretanase to be added may be extremely small, but is preferably 0.01% by weight or more (wet weight) with respect to the urethane compound in consideration of decomposition efficiency. Moreover, the urethane compound to be subjected to decomposition may be one kind or plural kinds. The solution may be a solution obtained by adding a urethane compound to a buffer solution, but may also contain a nitrogen source, an inorganic salt, a vitamin, or the like. Examples of the buffer solution include a phosphate buffer solution.

ウレタン化合物の分解に要する時間は、分解に供するウレタン化合物の種類、組成、形状及び量、ウレタナーゼのウレタン化合物に対する相対量、pH、温度その他種々の分解条件等に応じて変化しうる。   The time required for the decomposition of the urethane compound can vary depending on the type, composition, shape and amount of the urethane compound to be decomposed, the relative amount of the urea compound to the urethane compound, pH, temperature and other various decomposition conditions.

分解反応中のウレタン化合物の分解の確認は、例えば、分解に供したウレタン化合物の重量減少の測定、残存ウレタン化合物量の高速液体クロマトグラフィ(HPLC)による測定、あるいはウレタン結合加水分解産物であるジアミン化合物の生成の測定により確認することができる。ジアミン化合物の生成の確認は、例えば薄層クロマトグラフィにて生成が予想されるジアミン化合物を標準物質として用いることにより、またはガスクロマトグラフィにより行うことができる。   Confirmation of the decomposition of the urethane compound during the decomposition reaction includes, for example, measurement of weight loss of the urethane compound subjected to decomposition, measurement of the amount of residual urethane compound by high performance liquid chromatography (HPLC), or diamine compound which is a urethane-bonded hydrolyzate It can be confirmed by measuring the production of Confirmation of the production | generation of a diamine compound can be performed by, for example, using a diamine compound expected to be produced by thin layer chromatography as a standard substance, or by gas chromatography.

ポリウレタンの完全分解方法
固体ポリウレタンの分解方法の一態様として、ポリエステル型のポリウレタンのエステル結合分解菌として知られるペニバチルスアミロリチカスTB−13株(受託番号FERM P−19104、特願平2002−334162参照)および/またはコマモナスアシドボランスTB−35株、あるいはそれらの菌株由来の酵素と、ウレタン結合分解能を有する本発明のウレタナーゼを用いることにより、ポリウレタンの完全分解を行うことができる。
Method for completely decomposing polyurethane As an embodiment of a method for decomposing solid polyurethane, Penibacillus amylolyticus TB-13 strain (accession number FERM P-19104; 334162) and / or the Commamonas acid bolans TB-35 strain, or an enzyme derived from these strains, and the ureatinase of the present invention having urethane binding ability can be used for complete degradation of polyurethane.

実施例
本発明を実施例によってさらに詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらのみに限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

実施例1 ロドコッカス エクイTB60株由来のウレタナーゼ遺伝子のクローニング
ロドコッカス エクイTB60株由来のウレタナーゼ遺伝子のクローニング手順を図1に示す。
Cloning procedures for urethanase gene from cloned Rhodococcus equi TB60 strain urethanase gene from Example 1 Rhodococcus equi TB60 strain is shown in Figure 1.

工程A.ロドコッカス エクイTB60株の全DNAの調製
肉汁液体培地で30℃、1晩培養したロドコッカス エクイ TB60株の菌体より、全DNAの抽出を行った。抽出方法は、図2に示したとおりである。
Step A. Preparation of total DNA of Rhodococcus equi strain TB60 Total DNA was extracted from the cells of Rhodococcus equi strain TB60 cultured overnight at 30 ° C. in a gravy liquid medium. The extraction method is as shown in FIG.

工程B.PCRによるウレタナーゼ遺伝子の増幅
B−1.ウレタナーゼのN末端及び内部アミノ酸配列の決定
精製されたウレタナーゼを用いて、N末端及び内部アミノ酸配列の決定を行った。内部配列の決定には、V8プロテアーゼ消化で得られた約2kDaのポリペプチド断片を用いた。決定されたN末端及び内部アミノ酸配列を表1に示す。
Step B. Amplification of uretanase gene by PCR B-1. Determination of N-terminal and internal amino acid sequences of uretanase Using purified uretanase, the N-terminal and internal amino acid sequences were determined. For the determination of the internal sequence, a polypeptide fragment of about 2 kDa obtained by digestion with V8 protease was used. Table 1 shows the determined N-terminal and internal amino acid sequences.

Figure 2006055005
Figure 2006055005

B−2.TB60株全DNAを鋳型としたPCR
B−1で決定されたN末端アミノ酸配列をもとに、ウレタナーゼ遺伝子を増幅させるためのプライマーを設計した(表2)。
B-2. PCR using TB60 total DNA as template
Primers for amplifying the uretanase gene were designed based on the N-terminal amino acid sequence determined in B-1 (Table 2).

Figure 2006055005
Figure 2006055005

N1-2、N3Rをプライマーとして用い、TB60株全DNAを鋳型として図3に示す条件でPCRを行った。   PCR was performed under the conditions shown in FIG. 3 using N1-2 and N3R as primers and TB60 total DNA as a template.

PCRの結果得られた約1kbpのDNA断片を、pGEM-TEasy(Promega社製)に挿入し、E. coli DH10Bの形質転換を行った。その結果、1kbpのインサートを有するプラスミドpN-TAが得られた。

工程C.サザンハイブリダイゼーション・クローニング(1)
C−1.DNAプローブの作製・ハイブリダイゼーション
B−2で得られたプラスミドpN-TAを制限酵素で処理し、インサートDNAを得た。このDNA断片を用いて、プローブを作製した(Probe 1)。プローブの作製には、Gene Image Random-Prime Labelling Module(Amersham Bioscience)を用いた。
The DNA fragment of about 1 kbp obtained as a result of PCR was inserted into pGEM-TEasy (Promega), and E. coli DH10B was transformed. As a result, plasmid pN-TA having a 1 kbp insert was obtained.

Step C. Southern hybridization cloning (1)
C-1. Preparation and hybridization of DNA probe Plasmid pN-TA obtained in B-2 was treated with a restriction enzyme to obtain insert DNA. A probe was prepared using this DNA fragment (Probe 1). Gene Image Random-Prime Labeling Module (Amersham Bioscience) was used for probe preparation.

PstIで消化したTB60株の全DNAに対して、作製したプローブを用いてサザンハイブリダイゼーションを行った。検出にはCDP-Star Detection Module(Amersham Bioscience)を用いた。その結果、約4kbpのDNA断片にシグナルが検出された。
C−2.クローニング
TB60株の全DNAをPstIで消化し、約4kbp付近のDNA断片をアガロースゲルより抽出した。抽出したDNAを、PstIで消化したpUC19に挿入し、E. coli DH10Bの形質転換を行った。得られた形質転換体を鋳型として、colony direct PCRを行い目的の領域を有するプラスミドの検出を行った。その際のプライマーとして、N1-2/N3Rを用いた。
Southern hybridization was performed on the total DNA of the TB60 strain digested with PstI using the prepared probe. CDP-Star Detection Module (Amersham Bioscience) was used for detection. As a result, a signal was detected in a DNA fragment of about 4 kbp.
C-2. Cloning
Total DNA of the TB60 strain was digested with PstI, and a DNA fragment of about 4 kbp was extracted from an agarose gel. The extracted DNA was inserted into pUC19 digested with PstI, and E. coli DH10B was transformed. Using the resulting transformant as a template, colony direct PCR was performed to detect a plasmid having the target region. N1-2 / N3R was used as a primer at that time.

その結果、4.2 kbpの断片を有するプラスミド、pURE9を得た。塩基配列解析の結果、この断片はウレタナーゼ遺伝子の前半部分をコードしていることが明らかとなった(図4)。そこで、本遺伝子の後半部分をクローニングするため、再度サザンハイブリダイゼーションを行った。   As a result, a plasmid having a 4.2 kbp fragment, pURE9, was obtained. As a result of nucleotide sequence analysis, it was revealed that this fragment encodes the first half of the uretanase gene (FIG. 4). Therefore, Southern hybridization was performed again in order to clone the latter half of this gene.


工程D.サザンハイブリダイゼーション・クローニング(2)
D−1.DNAプローブの作製・ハイブリダイゼーション
pURE9のPstI-SalI領域(約0.2 kbp)をPCRで増幅し、プローブを作製した(Probe 2)。PCRには表2に示したプライマーSalF/PstRを用いた。PCR条件はB−2に準じた。

Step D. Southern hybridization cloning (2)
D-1. DNA probe preparation and hybridization
A PstI-SalI region (about 0.2 kbp) of pURE9 was amplified by PCR to prepare a probe (Probe 2). The primers SalF / PstR shown in Table 2 were used for PCR. PCR conditions were according to B-2.

BamHIで消化したTB60株の全DNAに対して、作製したプローブを用いてサザンハイブリダイゼーションを行った。検出方法はC−1に準じた。その結果、約2.5 kbpのDNA断片にシグナルが検出された。
D−2.クローニング
TB60株の全DNAをBamHIで消化し、約2.5 kbp付近のDNA断片をアガロースゲルより抽出した。抽出したDNAを、BamHIで消化したpUC19に挿入し、E. coli DH10Bの形質転換を行った。得られた形質転換体を鋳型として、colony direct PCRを行い目的の領域を有するプラスミドの検出を行った。その際のプライマーとして、表2に示したSalF/PstRを用いた。
Southern hybridization was performed on the total DNA of the TB60 strain digested with BamHI using the prepared probe. The detection method conformed to C-1. As a result, a signal was detected in a DNA fragment of about 2.5 kbp.
D-2. Cloning
The total DNA of TB60 strain was digested with BamHI, and a DNA fragment of about 2.5 kbp was extracted from an agarose gel. The extracted DNA was inserted into pUC19 digested with BamHI, and E. coli DH10B was transformed. Using the resulting transformant as a template, colony direct PCR was performed to detect a plasmid having the target region. SalF / PstR shown in Table 2 was used as a primer at that time.

その結果、2.5 kbpの断片を有するプラスミド、pURE41を得た。塩基配列解析の結果、pURE41はpURE9のBamHI(3)-PstI(2)領域を有していることが確認された(図4)。

工程E.塩基配列解析
pURE9及びpURE41の塩基配列を解析した結果、SacI(2)-SalI(2)領域にひとつのORFが見いだされた。本ORFの全塩基配列及び推定されるアミノ酸配列を図5に示した。本ORFは1419bpのヌクレオチドからなり、472残基のアミノ酸をコードしていた(推定分子量50,699Da)。N末端から20残基のアミノ酸配列(Met1-Ser20)は精製したウレタナーゼのN末端アミノ酸配列と完全に一致した。また、Ara300-Met311のアミノ酸配列は精製酵素の内部アミノ酸配列と同一であった。以上の結果より、本ORFはA1株のウレタナーゼをコードしていることが示された。以後、本ORFをureAとする。
As a result, a plasmid pURE41 having a fragment of 2.5 kbp was obtained. As a result of nucleotide sequence analysis, it was confirmed that pURE41 has a BamHI (3) -PstI (2) region of pURE9 (FIG. 4).

Step E. Nucleotide sequence analysis
As a result of analyzing the nucleotide sequences of pURE9 and pURE41, one ORF was found in the SacI (2) -SalI (2) region. FIG. 5 shows the entire base sequence and deduced amino acid sequence of this ORF. This ORF consisted of 1419 bp nucleotides and encoded 472 amino acids (presumed molecular weight 50,699 Da). The amino acid sequence of 20 residues from the N-terminus (Met1-Ser20) completely matched the N-terminal amino acid sequence of purified uretanase. The amino acid sequence of Ara300-Met311 was identical to the internal amino acid sequence of the purified enzyme. From the above results, this ORF was shown to encode uretanase of A1 strain. Hereinafter, this ORF is called ureA.

本酵素と相同性を有するタンパク質を、データベース(DDBJ, GenBank)より検索した。その結果、いくつかのバクテリア由来のアミダーゼと相同性を示したが、最高でもロドコッカス属菌(Rhodococcus sp.)由来のエナンチオ選択的アミダーゼ(アクセッション番号No. A19131)に対する34%であり、それ以上の類縁タンパク質は見いだされなかった。

工程F.発現
F−1.発現ベクターの構築
pUR9及びpURE41を鋳型として、ureAをPCRで増幅した。その際、5’末端にNdeIサイトを3’末端にNheIサイトを付加できるようなプライマー(Ure-PET-Nde/Ure-PET-Nhe、表2)を用いた。PCRの条件は以下の図6の通りとした。
Proteins having homology with this enzyme were searched from a database (DDBJ, GenBank). As a result, it showed homology with several bacterial amidases, but at most 34% of enantioselective amidase (Accession No. A19131) from Rhodococcus sp. No related protein was found.

Step F. Expression F-1. Construction of expression vector
ureA was amplified by PCR using pUR9 and pURE41 as templates. At that time, a primer (Ure-PET-Nde / Ure-PET-Nhe, Table 2) that can add an NdeI site at the 5 ′ end and an NheI site at the 3 ′ end was used. PCR conditions were as shown in FIG.

増幅した1.4 kbの断片をアガロースゲルより抽出し、NdeI/NheIで切断したpET25b(+)ベクター(Novagen)に挿入した。これにより、UreAのC末端にHis-Tagを付与した発現ベクターが構築された。ベクターに挿入されたDNAの塩基配列解析を行い、ureAと同一であることを確認した。これをpURE-petとした。
F−2.E. coliを宿主とした発現
図7に示した方法で、発現を行った。pURE-petを有するE. coli BL21 (DE3)を50 mlのLB培地(100μg/mlのApを含む)に植菌し、30℃で1晩回転振蘯培養を行った。それを500 mlのLB培地(100μg/mlのApを含む)に全量植菌し、20℃で回転振蘯培養を行った。5時間後に0.5 mlの1mM IPTGを添加し、20℃で24時間誘導を行った。誘導後の菌体を超音波破砕し、遠心して得られた上清を粗酵素液(Cell free extract)とした。
The amplified 1.4 kb fragment was extracted from an agarose gel and inserted into a pET25b (+) vector (Novagen) cut with NdeI / NheI. Thereby, an expression vector in which a His-Tag was added to the C-terminus of UreA was constructed. The nucleotide sequence of the DNA inserted into the vector was analyzed and confirmed to be identical to ureA. This was designated as pURE-pet.
F-2. Expression using E. coli as a host Expression was performed by the method shown in FIG. E. coli BL21 (DE3) having pURE-pet was inoculated into 50 ml of LB medium (containing 100 μg / ml Ap), and subjected to rotary shaking culture at 30 ° C. overnight. The whole amount was inoculated into 500 ml of LB medium (containing 100 μg / ml of Ap), and subjected to rotary shaking culture at 20 ° C. After 5 hours, 0.5 ml of 1 mM IPTG was added and induction was performed at 20 ° C. for 24 hours. The microbial cells after induction were sonicated and the supernatant obtained by centrifugation was used as a crude enzyme solution (Cell free extract).

F−3.発現酵素の精製
F−2で得られた粗酵素液を、40〜60%飽和硫酸アンモニウム沈殿にて分画を行った後、HiTrap Chelating HPカラム(容量1 ml、Amersham Bioscience)を用いたアフィニティークロマトグラフィーに供した。予めNi2+をキレートさせた後、0.5M NaClを含む20mM K-リン酸緩衝液 (pH 7.0)で平衡化を行った。60-200mM/60minのイミダゾールリニアグラジエントで酵素の溶出を行った。ウレタナーゼ活性を有するフラクションを回収後、限外濾過にて脱塩、濃縮を行った。20%となるようにグリセロールを添加し、4℃で保存した。精製酵素のSDS-PAGEを図8に示した。本酵素は、TB60株由来のウレタナーゼと同等の分子量を示した。
F-3. Purification of expression enzyme The crude enzyme solution obtained with F-2 was fractionated by precipitation with 40-60% saturated ammonium sulfate, and then affinity chromatography using HiTrap Chelating HP column (capacity 1 ml, Amersham Bioscience). It was used for. Ni 2+ was chelated in advance, and then equilibrated with 20 mM K-phosphate buffer (pH 7.0) containing 0.5 M NaCl. The enzyme was eluted with an imidazole linear gradient of 60-200 mM / 60 min. After collecting the fraction having uretanase activity, desalting and concentration were performed by ultrafiltration. Glycerol was added to 20% and stored at 4 ° C. SDS-PAGE of the purified enzyme is shown in FIG. This enzyme showed a molecular weight equivalent to that of uretanase derived from the TB60 strain.

F−4.ウレタン分解活性の確認
精製した組換型ウレタナーゼを用いて、ウレタン化合物中のウレタン結合分解活性を確認した。基質にはトルエンジカルバミン酸ジブチルエステル(TDCB)及びメチレンビスフェニルジカルバミン酸ジブチルエステル(MDCB)を用いた。小試験管に表3に示した反応液を入れ、30℃で24時間反応を行った。反応後、遠心して残存した基質を除去した後、反応液と等量の酢酸エチルで分解産物を抽出し、GC-MSに供した。GC-MSの条件は図9に示した通りである。

Figure 2006055005
F-4. Confirmation of Urethane Decomposition Activity Using purified recombinant uretanase, the urethane bond decomposition activity in the urethane compound was confirmed. Toluene dicarbamic acid dibutyl ester (TDCB) and methylenebisphenyldicarbamic acid dibutyl ester (MDCB) were used as substrates. The reaction solution shown in Table 3 was placed in a small test tube and reacted at 30 ° C. for 24 hours. After the reaction, the remaining substrate was removed by centrifugation, and then the degradation product was extracted with the same amount of ethyl acetate as the reaction solution and subjected to GC-MS. The GC-MS conditions are as shown in FIG.
Figure 2006055005

分解反応の結果、TDCBを基質として用いたときに、3.8分に分解産物のピークが検出された。マススペクトル解析の結果、この化合物はトルエンジアミンであると同定された。MDCBを基質として用いたときには、8.0分に分解産物のピークが検出された。マススペクトル解析の結果、この化合物はジアミノジフェニルメタンであると同定された。以上の結果より、組換型酵素がTDCB及びMDCBのウレタン結合を切断していることが確認された。また、その分解産物は、TB60株由来ウレタナーゼと同一であった。

発明の効果
固体ポリウレタンを分解可能な酵素としては、ポリエステル型のポリウレタン分解酵素が数例報告されている。しかしこれらの酵素はエステラーゼであり、ポリウレタン中のエステル結合は分解するが、ウレタン結合はほとんど分解しないため、低分子のウレタン化合物が最終産物として残る。本発明のウレタナーゼをこれらのポリウレタン分解酵素と共存させることにより、ポリウレタンの完全分解が可能になる。
As a result of the decomposition reaction, when TDCB was used as a substrate, a peak of the decomposition product was detected at 3.8 minutes. As a result of mass spectral analysis, this compound was identified as toluenediamine. When MDCB was used as a substrate, a degradation product peak was detected at 8.0 minutes. As a result of mass spectral analysis, this compound was identified as diaminodiphenylmethane. From the above results, it was confirmed that the recombinant enzyme cleaved the urethane bond of TDCB and MDCB. The degradation product was the same as that of TB60 strain-derived uretanase.

Effects of the Invention As an enzyme capable of degrading solid polyurethane, several polyester-type polyurethane degrading enzymes have been reported. However, these enzymes are esterases, and ester bonds in polyurethane are decomposed, but urethane bonds are hardly decomposed, so that low molecular weight urethane compounds remain as final products. By allowing the uretanase of the present invention to coexist with these polyurethane degrading enzymes, complete degradation of the polyurethane becomes possible.

しかも、本発明によりウレタナーゼの遺伝子が得られ、大腸菌での発現系が確立されたことから、タンパク質工学的改変によって分解性を付与することにより、ポリウレタンの酵素的モノマーリサイクルに応用できる。
Moreover, since the gene for uretanase was obtained by the present invention and the expression system in Escherichia coli was established, it can be applied to enzymatic monomer recycling of polyurethane by imparting degradability by protein engineering modification.

図1は、ロドコッカス エクイTB60株由来のウレタナーゼ遺伝子のクローニング手順を示す。FIG. 1 shows the cloning procedure of the uretanase gene derived from Rhodococcus equi strain TB60. 図2は、ロドコッカス エクイ TB60株の菌体からの全DNAの抽出方法を示す。FIG. 2 shows a method for extracting total DNA from cells of Rhodococcus equii TB60 strain. 図3は、PCR条件を示す。FIG. 3 shows the PCR conditions. 図4は、塩基配列解析の結果であり、得られたプラスミドpURE9中の4.2 kbpの断片は、目的ウレタナーゼ遺伝子の前半部分をコードしていることを示す。FIG. 4 shows the results of nucleotide sequence analysis, and shows that the 4.2 kbp fragment in the obtained plasmid pURE9 encodes the first half of the target uretanase gene. 図5は、ウレタナーゼ遺伝子ORFの全塩基配列及び推定されるアミノ酸配列を示す。FIG. 5 shows the entire nucleotide sequence of the uretanase gene ORF and the deduced amino acid sequence. 図6は、PCRの条件を示す。FIG. 6 shows PCR conditions. 図7は、E. coliを宿主とした発現の手順を示す。FIG. 7 shows an expression procedure using E. coli as a host. 図8は、精製酵素のSDS-PAGEを示す。得られた酵素は、TB60株由来のウレタナーゼと同等の分子量を示した。FIG. 8 shows SDS-PAGE of the purified enzyme. The obtained enzyme showed a molecular weight equivalent to that of uretanase derived from the TB60 strain. 図9は、ウレタン分解活性の確認試験での分解産物のGC-MS分析条件およびその分析結果を示す。FIG. 9 shows the GC-MS analysis conditions and results of analysis of degradation products in the urethane decomposing activity confirmation test.

Claims (14)

配列番号1のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、またはその相補配列からなる、ポリヌクレオチド。   A polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, or a complementary sequence thereof. 配列番号2のヌクレオチド配列を含む、請求項1のポリヌクレオチド。   The polynucleotide of Claim 1 comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2. 配列番号2のヌクレオチド配列の相補配列を含む、請求項1のポリヌクレオチド。   The polynucleotide of Claim 1 comprising a complementary sequence to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2. ストリンジェントな条件下で配列番号2のヌクレオチド配列の相補鎖にハイブリダイズし、ウレタン化合物分解活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、またはその相補配列からなる、ポリヌクレオチド。   A polynucleotide comprising a polynucleotide that hybridizes to a complementary strand of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 under stringent conditions and encodes a polypeptide having urethane compound-degrading activity, or a complementary sequence thereof. 配列番号2のヌクレオチド配列の一部が欠失、置換、挿入若しくは付加された配列であって、ウレタン化合物分解活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、またはその相補配列からなる、ポリヌクレオチド。   A polynucleotide which is a sequence in which a part of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 has been deleted, substituted, inserted or added, and which comprises a polynucleotide encoding a polypeptide having urethane compound-degrading activity, or a complementary sequence thereof. ウレタン化合物が低分子量化合物である、請求項4または5記載のポリヌクレオチド。   The polynucleotide according to claim 4 or 5, wherein the urethane compound is a low molecular weight compound. ウレタン化合物がポリウレタンである、請求項4または5記載のポリヌクレオチド。   The polynucleotide according to claim 4 or 5, wherein the urethane compound is polyurethane. 請求項1ないし7のポリヌクレオチドのいずれかを含む、組換えベクター。   A recombinant vector comprising any of the polynucleotides of claims 1-7. 請求項8の組換えベクターを含む、形質転換宿主細胞。   A transformed host cell comprising the recombinant vector of claim 8. 配列番号1のアミノ酸配列を含む実質的に精製または単離されているポリペプチドを調製する方法であって、請求項9の宿主細胞を、ポリペプチドまたはペプチド断片の発現を導くことが可能な条件下で培養すること、および該細胞培養からポリペプチドまたはペプチド断片を、実質的に精製または単離されている形態で回収することを含む、前記方法。   A method for preparing a substantially purified or isolated polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, wherein the host cell of claim 9 is capable of directing expression of the polypeptide or peptide fragment. Culturing under and recovering the polypeptide or peptide fragment from the cell culture in a substantially purified or isolated form. ウレタン化合物分解活性を有するポリペプチドを発現している請求項9の宿主細胞をウレタン化合物と接触させる工程を含む、ウレタン化合物の分解方法。   A method for decomposing a urethane compound, comprising a step of contacting the host cell of claim 9 expressing a polypeptide having a urethane compound degrading activity with a urethane compound. 前記細胞が大腸菌である、請求項11記載の分解方法。   The degradation method according to claim 11, wherein the cell is Escherichia coli. ウレタン化合物が低分子量化合物である、請求項11または12記載の分解方法。   The decomposition method according to claim 11 or 12, wherein the urethane compound is a low molecular weight compound. ウレタン化合物がポリウレタンである、請求項11または12記載の分解方法。   The decomposition method according to claim 11 or 12, wherein the urethane compound is polyurethane.
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