JP2006087404A - Alkali-resistant mannanase - Google Patents

Alkali-resistant mannanase Download PDF

Info

Publication number
JP2006087404A
JP2006087404A JP2004280430A JP2004280430A JP2006087404A JP 2006087404 A JP2006087404 A JP 2006087404A JP 2004280430 A JP2004280430 A JP 2004280430A JP 2004280430 A JP2004280430 A JP 2004280430A JP 2006087404 A JP2006087404 A JP 2006087404A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mannanase
minutes
alkaline
activity
optimal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004280430A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Ito
進 伊藤
Yuji Hatada
勇二 秦田
William D Grant
ディー.グラント ウイリアム
Koki Horikoshi
弘毅 掘越
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ALMIGHTY KK
Japan Agency for Marine Earth Science and Technology
Almighty Co Ltd
Original Assignee
ALMIGHTY KK
Japan Agency for Marine Earth Science and Technology
Almighty Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ALMIGHTY KK, Japan Agency for Marine Earth Science and Technology, Almighty Co Ltd filed Critical ALMIGHTY KK
Priority to JP2004280430A priority Critical patent/JP2006087404A/en
Publication of JP2006087404A publication Critical patent/JP2006087404A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)
  • Tea And Coffee (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a new alkaline mannanase stable in an alkaline pH range and having an optimum pH in an alkaline pH region, to provide a gene of the same, to provide a method for producing the enzyme, and to provide use of the alkaline mannanase in various fields. <P>SOLUTION: This alkaline mannanase has physicochemical properties (a) to (h) as follows: (a) action: having endo-type mannanase activity so as to act on mannan or a mannooligosaccharide of a tetrasaccharide or higher and hydrolyze them into an oligosaccharide of a trisaccharide or lower; (b) the optimum pH: in a range of pH 9 to 10.5; (c) pH stability: having 70% or more of the mannanase activity under a processing condition of a temperature of 40°C, a pH of 6.5 to 10, and a time of 30 min; (d) an optimum temperature: having the optimum temperature in a range of about 55°C; (e) temperature stability: having 50% or more of the activity under a processing condition of a pH of 7.5, a temperature of 50°C, and a time of 110 min or a processing condition of a pH of 7.5, a temperature of 60°C, and a time of 60 min; (f) deactivation: being deactivated in the mannanase activity, when processed at a pH 7.5 and 40°C for 30 min in the presence of 1 mM N-bromosuccinimide; (g) inhibition by metal: being inhibited by Fe<SP>+3</SP>, Fe<SP>+2</SP>, Pb<SP>+2</SP>, Zn<SP>+2</SP>, Hg<SP>+2</SP>, Cd<SP>+2</SP>, and Sn<SP>+2</SP>; and (h) a molecular weight by SDS-PSGE (sodium dodecylsulfate-polyacrylamide gel electrophoresis): being about 130 kDa. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、微生物に由来するマンナナーゼ、より詳細にはアルカリpH範囲で安定で、しかもアルカリpH領域に最適pHを有する新規なアルカリ性マンナナーゼ及びその遺伝子に関する。さらに本発明は、当該アルカリ性マンナナーゼの製造方法、並びにその製造のために使用されるベクター及び形質転換体に関する。さらに、本発明は当該アルカリ性マンナナーゼの各種用途に関する。   The present invention relates to a mannanase derived from a microorganism, more specifically, a novel alkaline mannanase which is stable in an alkaline pH range and has an optimum pH in the alkaline pH region, and a gene thereof. The present invention further relates to a method for producing the alkaline mannanase, and a vector and a transformant used for the production. Furthermore, the present invention relates to various uses of the alkaline mannanase.

β-1,4-マンナナーゼ(EC.3.2.1.78、本明細書では、単に「マンナナーゼ」という)マは、分子内にβ-1,4-D-マンノピラノシド結合を有するホモ及びヘテロのβ-D-マンナンであるマンナン、ガラクトマンナン、グルコマンナン等の主要骨格であるβ-1,4-D-マンノピラノシド結合を加水分解し、一連のマンノオリゴ糖を生成する酵素である。マンナナーゼによって分解される上記各種のマンナンは、植物の細胞壁の主要な構成成分の一つであるヘミセルロースの構成要素である。従って、マンナナーゼは、食品、製紙、繊維、洗浄に関わる分野に広く利用されている有用な酵素である。   β-1,4-mannanase (EC.3.2.1.78, simply referred to herein as “mannanase”) is a homo- and hetero-β-D having β-1,4-D-mannopyranoside bonds in the molecule. -An enzyme that hydrolyzes β-1,4-D-mannopyranoside bonds, which are the main skeletons of mannan, galactomannan and glucomannan, to produce a series of manno-oligosaccharides. The various mannans that are decomposed by mannanase are components of hemicellulose, which is one of the main components of plant cell walls. Therefore, mannanase is a useful enzyme that is widely used in fields related to food, papermaking, fiber, and washing.

このため、マンナーゼは従来から多数の研究者らによって研究されており、多くの微生物から単離精製されている。例えば、糸状菌由来のマンナナーゼ〔非特許文献1〜3等〕、放線菌由来のマンナナーゼ〔非特許文献4等〕、バチルス属(Bacillus)に属する細菌に由来するマンナナーゼ〔(1) 非特許文献5、(2)非特許文献6、(3)特許文献1、(4)特許文献2、(5)特許文献3、(6)特許文献4等〕などが良く研究されている。ここでBacillus属に属する細菌に由来するマンナナーゼに関して、上記(1)にはBacillus stearothermophilusに由来する分子量162 kDa及び最適pH 5.5〜7.5のマンナナーゼが;(2)には枯草菌(Bacillus subtilis)に由来する分子量38 kDa、最適pH 5.5、最適温度55℃及び等電点(pI)4.8のマンナナーゼが;(3)にはBacillus sp.に由来する分子量37±3 kDa、最適pH 3-8、及びpI 5.3-5.4のマンナナーゼが;(4)には好アルカリ性Bacillus sp.に由来する分子量43 kDa及び57±3 kDa、及び最適pH 8-10のマンナナーゼが;;(5)にはBacillus sp.に由来する分子量34±10 kDa、及び最適pH 7.5-10のマンナナーゼが;(6)にはBacillus agaradhaerensに由来するマンナナーゼが;それぞれ記載されている。
Advances in Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 1976, 32, 299-316 Acta. Chem. Scand., 1968, 22, 1924 日農化, 1969, 43, 317;Biochem. J., 1984, 219, 857 Agric. Biol. Chem., 1984, 48, 2189 Appl. Environ. Microbiol., 56, 11, 3505-3510 (1990) World J. Microbiol. Biotechnol., 10, 551-555 (1994); 特願平03-047076号公報 特願平08-51975号公報 米国特許第6,566,1143号 米国特許第6,440,911号公報
For this reason, mannase has been studied by many researchers, and has been isolated and purified from many microorganisms. For example, mannanases derived from filamentous fungi [Non-Patent Documents 1 to 3], mannanases derived from actinomycetes [Non-Patent Document 4 etc.], and mannanases derived from bacteria belonging to the genus Bacillus [(1) Non-Patent Document 5 (2) Non-patent document 6, (3) Patent document 1, (4) Patent document 2, (5) Patent document 3, (6) Patent document 4, and the like] are well studied. Here, regarding mannanases derived from bacteria belonging to the genus Bacillus , the above (1) is a mannanase having a molecular weight of 162 kDa and an optimum pH of 5.5 to 7.5 derived from Bacillus stearothermophilus ; (2) is derived from Bacillus subtilis A mannanase with a molecular weight of 38 kDa, an optimum pH of 5.5, an optimum temperature of 55 ° C. and an isoelectric point (p I ) of 4.8; (3) has a molecular weight of 37 ± 3 kDa derived from Bacillus sp., An optimum pH of 3-8, and p I mannanase 5.3-5.4 is;. in (4) alkalophilic Bacillus sp molecular weight 43 kDa derived from and 57 ± 3 kDa, and optimum mannanase pH 8-10 is ;; (5) the Bacillus sp. Mannanase having a molecular weight of 34 ± 10 kDa and an optimum pH of 7.5-10 derived from the above; mannanase derived from Bacillus agaradhaerens is described in (6), respectively.
Advances in Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 1976, 32, 299-316 Acta. Chem. Scand., 1968, 22, 1924 Nikko Kasei, 1969, 43, 317; Biochem. J., 1984, 219, 857 Agric. Biol. Chem., 1984, 48, 2189 Appl. Environ. Microbiol., 56, 11, 3505-3510 (1990) World J. Microbiol. Biotechnol., 10, 551-555 (1994); Japanese Patent Application No. 03-047076 Japanese Patent Application No. 08-51975 U.S. Patent No. 6,566,1143 U.S. Pat.No. 6,440,911

本発明の目的は、アルカリ性pH範囲において安定性に優れ、且つ高いマンナナーゼ活性を示す新規なアルカリ性マンナナーゼ、およびその遺伝子を提供することである。さらに本発明は、当該アルカリ性マンナナーゼを効率よく生産する方法、並びに当該アルカリ性マンナナーゼの生産に使用される発現ベクターや形質転換体を提供することを目的とする。さらに本発明は、上記アルカリ性マンナナーゼの各種用途を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a novel alkaline mannanase having excellent stability and high mannanase activity in an alkaline pH range, and a gene thereof. Another object of the present invention is to provide a method for efficiently producing the alkaline mannanase, and an expression vector and a transformant used for producing the alkaline mannanase. Furthermore, an object of the present invention is to provide various uses of the alkaline mannanase.

本発明者らは、上記特性を有するアルカリ性マンナナーゼを産生する能力を有する微生物を得るべく、広く天然界を検索した結果、Bacillus属に属するある種の新規微生物が上記特性を有する新規のアルカリ性マンナナーゼを産生することを見いだし、さらに本発明者らは、当該微生物が産生するアルカリ性マンナナーゼを遺伝子工学的手法により効率良く産生する方法の開発に成功し、本発明の完成に至った。 In order to obtain a microorganism having the ability to produce an alkaline mannanase having the above characteristics, the present inventors have extensively searched the natural world, and as a result, certain new microorganisms belonging to the genus Bacillus have obtained a novel alkaline mannanase having the above characteristics. Furthermore, the present inventors have succeeded in developing a method for efficiently producing an alkaline mannanase produced by the microorganism by a genetic engineering technique, and completed the present invention.

すなわち、本発明は下記の態様を含むものである:
項1. 下記の理化学的性質を有するアルカリ性マンナナーゼ:
(イ)作用:マンナンまたは4糖以上のマンノオリゴ糖に作用して3糖以下の糖にまで加水分解することのできる、エンド型のマンナナーゼ活性を有する、
(ロ)最適pH:pH 9〜10.5の範囲に最適pHを有する、
(ハ)pH安定性:40℃、pH 6.5〜10、30分の処理条件で70%以上のマンナナーゼ活性を有する、
(ニ)最適温度:55℃前後の範囲に最適温度を有する、
(ホ)温度安定性:pH 7.5、50℃及び110分間の処理条件、またはpH 7.5、60℃及び60分間の処理条件で50%以上の活性を有する、
(ヘ)失活:1 mMのN-ブロモスクシニミドの存在下、pH 7.5、40℃で30分間処理することによりマンナナーゼ活性が失活する、
(ト)金属阻害:Fe3+、Fe2+、Pb2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、及びSn2+により阻害を受ける、
(チ)SDS-PAGEによる分子量:約130 kDa。
項2. 下記(a)または(b)に記載するタンパク質からなるアルカリ性マンナナーゼ:
(a)配列番号1に示すアミノ酸配列を有するタンパク質、
(b)配列番号1に示すアミノ酸配列において1または複数個のアミノ酸配列が欠失、置換または付加してなるアミノ酸配列を有し、下記に掲げる少なくとも1つの理化学的特性を有するタンパク質
(イ)作用:マンナンまたは4糖以上のマンノオリゴ糖に作用して3糖以下の糖にまで加水分解することのできる、エンド型のマンナナーゼ活性を有する、
(ロ)最適pH:pH 9〜10.5の範囲に最適pHを有する、
(ハ)pH安定性:40℃、pH 6.5〜10、30分の処理条件で70%以上のマンナナーゼ活性を有する、
(ニ)最適温度:55℃前後の範囲に最適温度を有する、
(ホ)温度安定性:pH 7.5、50℃及び110分間の処理条件、またはpH 7.5、60℃及び60分間の処理条件で50%以上の活性を有する、
(ヘ)失活:1 mMのN-ブロモスクシニミドの存在下、pH 7.5、40℃で30分間処理することによりマンナナーゼ活性が失活する、
(ト)金属阻害:Fe3+、Fe2+、Pb2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、及びSn2+により阻害を受ける。
項3. (b)に示すタンパク質が、配列番号1に示すアミノ酸配列と40%以上同一のアミノ酸配列を有するものである、請求項2に記載するアルカリ性マンナナーゼ。
項4. 下記(c)または(d)に記載するDNAによってコードされるタンパク質からなるアルカリ性マンナナーゼ:
(c)配列番号2に示す塩基配列からなるDNA、
(d)配列番号2に示す塩基配列に対して相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし、下記に掲げる少なくとも1つの理化学的特性を有するタンパク質をコードするDNA
(イ)作用:マンナンまたは4糖以上のマンノオリゴ糖に作用して3糖以下の糖にまで加水分解することのできる、エンド型のマンナナーゼ活性を有する、
(ロ)最適pH:pH 9〜10.5の範囲に最適pHを有する、
(ハ)pH安定性:40℃、pH 6.5〜10、30分の処理条件で70%以上のマンナナーゼ活性を有する、
(ニ)最適温度:55℃前後の範囲に最適温度を有する、
(ホ)温度安定性:pH 7.5、50℃及び110分間の処理条件、またはpH 7.5、60℃及び60分間の処理条件で50%以上の活性を有する、
(ヘ)失活:1 mMのN-ブロモスクシニミドの存在下、pH 7.5、40℃で30分間処理することによりマンナナーゼ活性が失活する、
(ト)金属阻害:Fe3+、Fe2+、Pb2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、及びSn2+により阻害を受ける。
項5. 好アルカリ性中温菌のBacillus属に属する微生物に由来する酵素である、項1乃至4のいずれかに記載のアルカリ性マンナナーゼ。
項6. 好アルカリ性中温菌のBacillus属に属する微生物が、「Bacillus sp. Strain JAMB-750」(受領番号FERM AP-20227)である項5に記載するアルカリ性マンナナーゼ。
That is, the present invention includes the following embodiments:
Item 1. Alkaline mannanase having the following physicochemical properties:
(I) Action: It has an endo-type mannanase activity that can act on mannanoligosaccharides having 4 or more sugars and hydrolyze to 3 or less sugars.
(B) Optimal pH: having an optimal pH in the range of pH 9 to 10.5,
(C) pH stability: having a mannanase activity of 70% or more under the treatment conditions of 40 ° C., pH 6.5-10, 30 minutes,
(D) Optimal temperature: It has an optimal temperature in the range of around 55 ° C.
(E) Temperature stability: having an activity of 50% or more under the treatment conditions of pH 7.5, 50 ° C. and 110 minutes, or the treatment conditions of pH 7.5, 60 ° C. and 60 minutes,
(F) Inactivation: Mannanase activity is inactivated by treatment at pH 7.5, 40 ° C. for 30 minutes in the presence of 1 mM N- bromosuccinimide.
(G) Metal inhibition: Inhibited by Fe 3+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ , and Sn 2+
(H) Molecular weight by SDS-PAGE: about 130 kDa.
Item 2. Alkaline mannanase comprising the protein described in the following (a) or (b):
(A) a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
(B) a protein (a) action having an amino acid sequence in which one or a plurality of amino acid sequences is deleted, substituted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 and having at least one physicochemical property listed below: : It has an endo-type mannanase activity that acts on manno-oligosaccharides having 4 or more sugars and hydrolyzing them to 3 or less sugars.
(B) Optimal pH: having an optimal pH in the range of pH 9 to 10.5,
(C) pH stability: having a mannanase activity of 70% or more under the treatment conditions of 40 ° C., pH 6.5-10, 30 minutes,
(D) Optimal temperature: It has an optimal temperature in the range of around 55 ° C.
(E) Temperature stability: having an activity of 50% or more under the treatment conditions of pH 7.5, 50 ° C. and 110 minutes, or the treatment conditions of pH 7.5, 60 ° C. and 60 minutes,
(F) Inactivation: Mannanase activity is inactivated by treatment at pH 7.5, 40 ° C. for 30 minutes in the presence of 1 mM N- bromosuccinimide.
(G) Metal inhibition: Inhibited by Fe 3+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ , and Sn 2+ .
Item 3. The alkaline mannanase according to claim 2, wherein the protein shown in (b) has an amino acid sequence which is 40% or more identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
Item 4. Alkaline mannanase comprising a protein encoded by the DNA described in (c) or (d) below:
(C) DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2,
(D) a DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 and encodes a protein having at least one of the following physicochemical properties:
(I) Action: It has an endo-type mannanase activity that can act on mannanoligosaccharides having 4 or more sugars and hydrolyze to 3 or less sugars.
(B) Optimal pH: having an optimal pH in the range of pH 9 to 10.5,
(C) pH stability: having a mannanase activity of 70% or more under the treatment conditions of 40 ° C., pH 6.5-10, 30 minutes,
(D) Optimal temperature: It has an optimal temperature in the range of around 55 ° C.
(E) Temperature stability: having an activity of 50% or more under the treatment conditions of pH 7.5, 50 ° C. and 110 minutes, or the treatment conditions of pH 7.5, 60 ° C. and 60 minutes,
(F) Inactivation: Mannanase activity is inactivated by treatment at pH 7.5, 40 ° C. for 30 minutes in the presence of 1 mM N- bromosuccinimide.
(G) Metal inhibition: Inhibited by Fe 3+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ , and Sn 2+ .
Item 5. Item 5. The alkaline mannanase according to any one of Items 1 to 4, which is an enzyme derived from a microorganism belonging to the genus Bacillus of an alkalophilic mesophilic bacterium.
Item 6. Item 6. The alkaline mannanase according to Item 5, wherein the microorganism belonging to the genus Bacillus of an alkalophilic mesophilic bacterium is “Bacillus sp. Strain JAMB-750” (reception number FERM AP-20227).

項7. 下記(a)または(b)に記載するタンパク質をコードするアルカリ性マンナナーゼ遺伝子:
(a)配列番号1に示すアミノ酸配列を有するタンパク質、
(b)配列番号1に示すアミノ酸配列において1または複数個のアミノ酸配列が欠失、置換または付加してなるアミノ酸配列を有し、下記に掲げる少なくとも1つの酵素学的特性を有するタンパク質
(イ)作用:マンナンまたは4糖以上のマンノオリゴ糖に作用して3糖以下の糖にまで加水分解することのできる、エンド型のマンナナーゼ活性を有する、
(ロ)最適pH:pH 9〜10.5の範囲に最適pHを有する、
(ハ)pH安定性:40℃、pH 6.5〜10、30分の処理条件で70%以上のマンナナーゼ活性を有する、
(ニ)最適温度:55℃前後の範囲に最適温度を有する、
(ホ)温度安定性:pH 7.5、50℃及び110分間の処理条件、またはpH 7.5、60℃及び60分間の処理条件で50%以上の活性を有する、
(ヘ)失活:1 mMのN-ブロモスクシニミドの存在下、pH 7.5、40℃で30分間処理することによりマンナナーゼ活性が失活する、
(ト)金属阻害:Fe3+、Fe2+、Pb2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、及びSn2+により阻害を受ける。
項8. (b)に示すタンパク質が、配列番号1に示すアミノ酸配列と40%以上同一のアミノ酸配列を有するものである、項7記載のアルカリ性マンナナーゼ遺伝子。
項9. 下記(c)または(d)に記載するDNAからなるアルカリ性マンナナーゼ遺伝子:
(c)配列番号2に示す塩基配列を有するDNA、
(d)配列番号2に示す塩基配列に対して相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし、下記に掲げる少なくとも1つの理化学的特性を有するタンパク質またはその前駆体をコードするDNA
(イ)作用:マンナンまたは4糖以上のマンノオリゴ糖に作用して3糖以下の糖にまで加水分解することのできる、エンド型のマンナナーゼ活性を有する、
(ロ)最適pH:pH 9〜10.5の範囲に最適pHを有する、
(ハ)pH安定性:40℃、pH 6.5〜10、30分の処理条件で70%以上のマンナナーゼ活性を有する、
(ニ)最適温度:55℃前後の範囲に最適温度を有する、
(ホ)温度安定性:pH 7.5、50℃及び110分間の処理条件、またはpH 7.5、60℃及び60分間の処理条件で50%以上の活性を有する、
(ヘ)失活:1 mMのN-ブロモスクシニミドの存在下、pH 7.5、40℃で30分間処理することによりマンナナーゼ活性が失活する、
(ト)金属阻害:Fe3+、Fe2+、Pb2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、及びSn2+により阻害を受ける。
項10. 項7乃至9のいずれかに記載するアルカリ性マンナナーゼ遺伝子を含有する組み換えベクター。
項11. 項10に記載する組み換えベクターを用いて宿主細胞を形質転換して得られる形質転換体。
項12. 宿主細胞が枯草菌である項11に記載する形質転換体。
項13. 項11または12に記載する形質転換体を培地で培養し、得られる培養物から下記の理化学的特性を有するアルカリ性マンナナーゼを採取することを特徴とする、項1乃至6のいずれかのアルカリ性マンナナーゼの製造方法:
(イ)作用:マンナンまたは4糖以上のマンノオリゴ糖に作用して3糖以下の糖にまで加水分解することのできる、エンド型のマンナナーゼ活性を有する、
(ロ)最適pH:pH 9〜10.5の範囲に最適pHを有する、
(ハ)pH安定性:40℃、pH 6.5〜10、30分の処理条件で70%以上のマンナナーゼ活性を有する、
(ニ)最適温度:55℃前後の範囲に最適温度を有する、
(ホ)温度安定性:pH 7.5、50℃及び110分間の処理条件、またはpH 7.5、60℃及び60分間の処理条件で50%以上の活性を有する、
(ヘ)失活:1 mMのN-ブロモスクシニミドの存在下、pH 7.5、40℃で30分間処理することによりマンナナーゼ活性が失活する、
(ト)金属阻害:Fe3+、Fe2+、Pb2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、及びSn2+により阻害を受ける。
項14. 微生物「Bacillus sp. Strain JAMB-750」(受領番号FERM AP-20227)。
項15. 項1乃至6のいずれかのアルカリ性マンナナーゼを含有する酵素組成物。
項16. 少なくとも項1乃至7のいずれかのアルカリ性マンナナーゼと界面活性剤を含有する洗浄用組成物(但し、繊維製品洗浄用組成物を除く)。
項17. 少なくとも項1乃至7のいずれかのアルカリ性マンナナーゼを含有する漂白処理用組成物。
項18. 少なくとも項1乃至7のいずれかのアルカリ性マンナナーゼを含有する繊維柔軟処理用組成物。
項19. 少なくとも項1乃至7のいずれかのアルカリ性マンナナーゼを含有するコーヒー抽出物処理用組成物。
項20. 項1乃至7のいずれかのアルカリ性マンナナーゼを用いて酵素処理を行う工程を有するマンノオリゴ糖の製造法。
項21. 項20に記載する方法によって製造されるマンノオリゴ糖と生分解性プラスチックスを含有する組成物。
項22. 項1乃至7のいずれかのアルカリ性マンナナーゼまたは項15の酵素組成物を含む地盤破砕剤。
項23. 項22の地盤破砕剤を用いる井戸、温泉または石油の掘穿方法。
項24. 項1乃至7のいずれかのアルカリ性マンナナーゼまたは項15の酵素組成物を含む白水のスカム抑制剤。
Item 7. Alkaline mannanase gene encoding the protein described in the following (a) or (b):
(A) a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
(B) a protein having an amino acid sequence obtained by deleting, substituting or adding one or more amino acid sequences in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 and having at least one enzymatic property listed below (A) Action: It has an endo-type mannanase activity that can act on mannanoligosaccharides having 4 or more sugars and hydrolyze them to 3 or less sugars.
(B) Optimal pH: having an optimal pH in the range of pH 9 to 10.5,
(C) pH stability: having a mannanase activity of 70% or more under the treatment conditions of 40 ° C., pH 6.5-10, 30 minutes,
(D) Optimal temperature: It has an optimal temperature in the range of around 55 ° C.
(E) Temperature stability: having an activity of 50% or more under the treatment conditions of pH 7.5, 50 ° C. and 110 minutes, or the treatment conditions of pH 7.5, 60 ° C. and 60 minutes,
(F) Inactivation: Mannanase activity is inactivated by treatment at pH 7.5, 40 ° C. for 30 minutes in the presence of 1 mM N- bromosuccinimide.
(G) Metal inhibition: Inhibited by Fe 3+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ , and Sn 2+ .
Item 8. Item 8. The alkaline mannanase gene according to Item 7, wherein the protein shown in (b) has an amino acid sequence that is 40% or more identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
Item 9. Alkaline mannanase gene comprising the DNA described in (c) or (d) below:
(C) DNA having the base sequence shown in SEQ ID NO: 2,
(D) Hybridizes under stringent conditions with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, and encodes a protein having at least one physicochemical property listed below or a precursor thereof. DNA
(I) Action: It has an endo-type mannanase activity that can act on mannanoligosaccharides having 4 or more sugars and hydrolyze to 3 or less sugars.
(B) Optimal pH: having an optimal pH in the range of pH 9 to 10.5,
(C) pH stability: having a mannanase activity of 70% or more under the treatment conditions of 40 ° C., pH 6.5-10, 30 minutes,
(D) Optimal temperature: It has an optimal temperature in the range of around 55 ° C.
(E) Temperature stability: having an activity of 50% or more under the treatment conditions of pH 7.5, 50 ° C. and 110 minutes, or the treatment conditions of pH 7.5, 60 ° C. and 60 minutes,
(F) Inactivation: Mannanase activity is inactivated by treatment at pH 7.5, 40 ° C. for 30 minutes in the presence of 1 mM N- bromosuccinimide.
(G) Metal inhibition: Inhibited by Fe 3+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ , and Sn 2+ .
Item 10. Item 10. A recombinant vector containing the alkaline mannanase gene according to any one of Items 7 to 9.
Item 11. Item 11. A transformant obtained by transforming a host cell using the recombinant vector according to Item 10.
Item 12. Item 12. The transformant according to Item 11, wherein the host cell is Bacillus subtilis.
Item 13. Item 10. The alkaline mannanase according to any one of Items 1 to 6, wherein the transformant according to Item 11 or 12 is cultured in a medium, and alkaline mannanase having the following physicochemical properties is collected from the obtained culture. Production method:
(I) Action: It has an endo-type mannanase activity that can act on mannanoligosaccharides having 4 or more sugars and hydrolyze to 3 or less sugars.
(B) Optimal pH: having an optimal pH in the range of pH 9 to 10.5,
(C) pH stability: having a mannanase activity of 70% or more under the treatment conditions of 40 ° C., pH 6.5-10, 30 minutes,
(D) Optimal temperature: It has an optimal temperature in the range of around 55 ° C.
(E) Temperature stability: having an activity of 50% or more under the treatment conditions of pH 7.5, 50 ° C. and 110 minutes, or the treatment conditions of pH 7.5, 60 ° C. and 60 minutes,
(F) Inactivation: Mannanase activity is inactivated by treatment at pH 7.5, 40 ° C. for 30 minutes in the presence of 1 mM N- bromosuccinimide.
(G) Metal inhibition: Inhibited by Fe 3+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ , and Sn 2+ .
Item 14. Microorganism “Bacillus sp. Strain JAMB-750” (reception number FERM AP-20227).
Item 15. Item 7. An enzyme composition containing the alkaline mannanase according to any one of Items 1 to 6.
Item 16. A cleaning composition containing at least the alkaline mannanase according to any one of Items 1 to 7 and a surfactant (excluding a textile product cleaning composition).
Item 17. Item 8. A bleaching composition comprising at least the alkaline mannanase according to any one of Items 1 to 7.
Item 18. A composition for fiber softening treatment, comprising at least the alkaline mannanase according to any one of Items 1 to 7.
Item 19. 8. A coffee extract treatment composition containing at least the alkaline mannanase according to any one of Items 1 to 7.
Item 20. Item 8. A method for producing a manno-oligosaccharide having a step of performing an enzyme treatment using the alkaline mannanase according to any one of items 1 to 7.
Item 21. Item 21. A composition containing mannooligosaccharides and biodegradable plastics produced by the method according to item 20.
Item 22. Item 15. A ground crushing agent comprising the alkaline mannanase according to any one of Items 1 to 7 or the enzyme composition according to Item 15.
Item 23. Item 23. A well, hot spring or oil drilling method using the ground crushing agent according to Item 22.
Item 24. Item 15. A white water scum inhibitor comprising the alkaline mannanase according to any one of Items 1 to 7 or the enzyme composition according to Item 15.

なお、本発明において「遺伝子」または「DNA」とは、2本鎖DNAのみならず、それを構成するセンス鎖およびアンチセンス鎖といった各1本鎖DNAを包含する趣旨で用いられる。またその長さは特に制限されるものではない。従って、本明細書でいう「遺伝子」または「DNA」とは、特に言及しない限り、ゲノムDNAを含む2本鎖DNA、cDNAを含む1本鎖DNA(正鎖)及び該正鎖に対して相補的な配列を有する1本鎖DNA(相補鎖、逆鎖)、並びに合成DNAが含まれ、さらに「遺伝子」にはRNAも含まれる。また「遺伝子」または「DNA」は、本発明の効果を保有する限りにおいて、コード領域(シグナルペプチド領域を含む)以外に、例えば発現制御領域、シグナル領域、エキソン、イントロンを含むことができる。   In the present invention, “gene” or “DNA” is used to include not only double-stranded DNA but also single-stranded DNA such as a sense strand and an antisense strand constituting the DNA. The length is not particularly limited. Therefore, unless otherwise specified, “gene” or “DNA” as used herein means double-stranded DNA including genomic DNA, single-stranded DNA including cDNA (positive strand) and complementary to the positive strand. Single-stranded DNA having a specific sequence (complementary strand, reverse strand) and synthetic DNA are included, and “gene” also includes RNA. In addition to the coding region (including the signal peptide region), the “gene” or “DNA” can include, for example, an expression control region, a signal region, an exon, and an intron, as long as the effect of the present invention is retained.

また、特に言及しない限り、本発明でいう「遺伝子」または「DNA」には、特定の塩基配列で示される「遺伝子」または「DNA」だけでなく、これらによりコードされるタンパク質と生理学的機能が同等であるタンパク質(例えば、同族体、変異体または誘導体など、本明細書では「機能的同等物」ともいう)をコードする「遺伝子」または「DNA」が含まれる。本明細書では、かかる「遺伝子」または「DNA」を、特定の塩基配列で示される「遺伝子」または「DNA」の「ホモログ」ともいう。かかる「ホモログ」としては、特定の塩基配列で示される「遺伝子」または「DNA」の相補鎖に対して、ストリンジェントな条件で、ハイブリダイズする塩基配列を有する「遺伝子」または「DNA」を挙げることができる。例えば、同族体をコードする遺伝子(ホモログ)としては、本発明の遺伝子の由来生物であるBacillus sp. Strain JAMB-750以外の他の微生物に由来する対応の遺伝子を例示することができる。   Unless otherwise specified, “gene” or “DNA” in the present invention includes not only “gene” or “DNA” represented by a specific nucleotide sequence, but also proteins encoded by these and physiological functions. Included are “genes” or “DNAs” that encode proteins that are equivalent (eg, homologues, variants or derivatives, also referred to herein as “functional equivalents”). In the present specification, such “gene” or “DNA” is also referred to as “homologue” of “gene” or “DNA” represented by a specific base sequence. Examples of such “homolog” include “gene” or “DNA” having a base sequence that hybridizes under stringent conditions to the complementary strand of “gene” or “DNA” represented by a specific base sequence. be able to. For example, as a gene (homolog) encoding a homologue, a corresponding gene derived from another microorganism other than Bacillus sp. Strain JAMB-750, which is an organism derived from the gene of the present invention, can be exemplified.

本発明でいう「酵素(アルカリ性マンナナーゼ)」または「タンパク質」には、特定のアミノ酸配列で示される「酵素(アルカリ性マンナナーゼ)」または「タンパク質」だけでなく、これらと同等な生理学的機能を有する「酵素(アルカリ性マンナナーゼ)」または「タンパク質」(例えば、同族体、変異体または誘導体などの「機能的同等物」)が含まれる。例えば、同族体(機能的同等物)としては、本発明の「酵素(アルカリ性マンナナーゼ)」または「タンパク質」の由来生物であるBacillus sp. Strain JAMB-750以外の他の微生物に由来する、対応の「酵素(アルカリ性マンナナーゼ)」または「タンパク質」を例示することができる。また、変異体(機能的同等物)には、天然に存在するアレル変異体、天然に存在しない変異体、及び人為的に欠失、置換、付加または挿入等されることによって改変されたアミノ酸配列を有する変異体が含まれる。なお、かかる同族体や変異体等の「機能的同等物」としては、特定のアミノ酸配列(配列番号1)で特定される酵素(アルカリ性マンナナーゼ)またはタンパク質と、アミノ酸配列において少なくとも40%以上、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上、よりさらに好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上同一であるものを挙げることができる。   The “enzyme (alkaline mannanase)” or “protein” as used in the present invention includes not only “enzyme (alkaline mannanase)” or “protein” represented by a specific amino acid sequence, but also “physiological functions equivalent to these”. “Enzyme (alkaline mannanase)” or “protein” (eg, “functional equivalents” such as homologues, variants or derivatives). For example, as a homologue (functional equivalent), a corresponding microorganism derived from a microorganism other than Bacillus sp. Strain JAMB-750, which is an organism derived from the “enzyme (alkaline mannanase)” or “protein” of the present invention, “Enzyme (alkaline mannanase)” or “protein” can be exemplified. Mutants (functional equivalents) include naturally occurring allelic variants, non-naturally occurring variants, and amino acid sequences modified by artificial deletion, substitution, addition, or insertion. Variants having are included. The “functional equivalents” such as homologues and mutants include an enzyme (alkaline mannanase) or protein specified by a specific amino acid sequence (SEQ ID NO: 1), and at least 40% or more in amino acid sequence, preferably May be those that are 50% or more, more preferably 60% or more, still more preferably 70% or more, still more preferably 80% or more, and particularly preferably 90% or more.

以下、本発明についてより詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

(1)アルカリ性マンナナーゼ
本発明は、新規なアルカリ性マンナナーゼに関する。ここでマンナナーゼとは、マンナン、ガラクトマンナン、グルコマンナン等の主要骨格であるβ-1,4-D-マンノピラノシド結合を加水分解する活性を有する酵素であり、正式にはマンナン・エンド-1,4-β-マンノシダーゼ(EC3.2.1.78)と命名されるものである。別名β-マンナナーゼ、またはβ-1,4-マンナナーゼとも称される。
(1) Alkaline mannanase TECHNICAL FIELD This invention relates to a novel alkaline mannanase. Here, the mannanase is an enzyme having an activity to hydrolyze β-1,4-D-mannopyranoside bond which is a main skeleton of mannan, galactomannan, glucomannan, etc., and formally mannan endo-1,4 -β-mannosidase (EC3.2.1.78). Also known as β-mannanase, or β-1,4-mannanase.

かかるマンナナーゼの活性の有無は、簡便にはマンナン成分を含む固体培地におけるハロー形成の有無を目視で判断することによって行うことができる。被験試料中にマンナナーゼが存在すれば、その培養に使用する固体培地中のマンナンが分解されて、当該固体培地上にハローが形成される。特に制限されないが、後述する参考例の説明に従って行うことができる。ここでマンナン成分としては、ローカストビーンガム(主要構成成分;[D-カ゛ラクトース:D-マンノース(1:4)])を好適に例示することができる。   The presence or absence of such mannanase activity can be easily performed by visually judging the presence or absence of halo formation in a solid medium containing a mannan component. If mannanase is present in the test sample, mannan in the solid medium used for the culture is decomposed to form a halo on the solid medium. Although it does not restrict | limit in particular, it can carry out according to description of the reference example mentioned later. Here, as the mannan component, locust bean gum (main constituent component: [D-galactose: D-mannose (1: 4)]) can be preferably exemplified.

また、マンナナーゼの活性の測定は、3,5-ジニトロサリチル酸法[G.L. Miller, Anal. Chem., 31, 426-428 (1959)]に従って、基質(マンナン成分)の還元物の生成量を測定することによって行うことができる。特に制限されないが、例えば、基質としてローカストビーンガム(主要構成成分;[D-カ゛ラクトース:D-マンノース(1:4)])を用いて、上記3,5-ジニトロサリチル酸法に従って、基質(ローカストビーンガム)還元物の生成量を測定する方法を挙げることができる。その詳細は後述する参考例に説明する通りである。   The activity of mannanase is measured according to the 3,5-dinitrosalicylic acid method [GL Miller, Anal. Chem., 31, 426-428 (1959)]. Can be done. Although not particularly limited, for example, using a locust bean gum (main component; [D-galactose: D-mannose (1: 4)]) as a substrate, the substrate (locus bean) according to the 3,5-dinitrosalicylic acid method described above. Gum) A method for measuring the amount of reduced product produced can be mentioned. Details thereof are as described in a reference example described later.

本発明において「アルカリ性マンナナーゼ」とは、活性の最適pHがアルカリ領域(pH 8以上)にあるマンナナーゼを意味する。   In the present invention, “alkaline mannanase” means a mannanase whose optimum pH of activity is in the alkaline region (pH 8 or more).

本発明が対象とするアルカリ性マンナナーゼとしては、下記(イ)〜(ト)の理化学的特性を有するものを挙げることができる:
(イ)作用:マンナンまたは4糖以上のマンノオリゴ糖に作用して3糖以下の糖にまで加水分解することのできる、エンド型のマンナナーゼ活性を有する、
ここで4糖以上のマンノオリゴ糖としては、ローカストビーンガム、アイボリーナッツ、コンニャクマンナン、グアガムなどを例示することができる。これらのマンノオリゴ糖に対する本発明のアルカリ性マンナナーゼの相対活性は、好適にはローカストビーンガムを100とした場合に、アイボリーナッツ約60、コンニャクマンナン約100、及びグアガム約30である。本発明のアルカリ性マンナナーゼは、エンド型のマンナナーゼ活性を有し、2糖または3糖のマンノオリゴ糖に対しては、pH 9及び40℃で17時間処理しても加水分解能を示さないものであることが好ましい。
(ロ)最適pH:pH 9〜10.5の範囲に最適pHを有する。好ましくはpH 9.5〜10.2の範囲内、より好ましくはpH 10前後に最適pHを有する。
(ハ)pH安定性:pH 6.5〜10及び40℃の条件下で30分処理した場合に70%以上のマンナナーゼ活性を有する。好適にはpH 6.5〜10及び40℃の条件下で30分処理した場合に80%以上のマンナナーゼ活性を有するようなpH安定性を有していることが望ましい。なお、ここで70%以上、好ましくは80%以上のマンナナーゼ活性を有するとは、処理前のマンナナーゼ活性を100%とした場合に、処理後のマンナナーゼ活性が処理前のマンナナーゼ活性の70%以上、好ましくは80%以上保持されていることをいう。さらに、本発明のアルカリ性マンナナーゼは、pH 7〜9.5及び40℃の条件下で30分処理した場合に80%以上、好ましくは90%以上のマンナナーゼ活性を保持しているものであることが好ましい。
(ニ)最適温度:55℃前後の範囲に最適温度を有する。
(ホ)温度安定性:pH 7.5、50℃及び110分間の処理条件、またはpH 7.5、60℃及び60分間の処理条件で50%以上の活性を有する。
Examples of the alkaline mannanase targeted by the present invention include those having the following physicochemical properties (a) to (g):
(I) Action: It has an endo-type mannanase activity that can act on mannanoligosaccharides having 4 or more sugars and hydrolyze to 3 or less sugars.
Examples of the mannooligosaccharide having 4 or more sugars include locust bean gum, ivory nut, konjac mannan, and guar gum. The relative activity of the alkaline mannanase of the present invention for these manno-oligosaccharides is preferably about 60 ivory nuts, about 100 konjac mannans, and about 30 guar gums, where locust bean gum is 100. The alkaline mannanase of the present invention has endo-type mannanase activity, and does not exhibit hydrolytic ability for disaccharide or trisaccharide manno-oligosaccharide even when treated at pH 9 and 40 ° C. for 17 hours. Is preferred.
(B) Optimal pH: It has an optimal pH in the range of pH 9 to 10.5. The optimum pH is preferably in the range of pH 9.5 to 10.2, more preferably around pH 10.
(C) pH stability: It has a mannanase activity of 70% or more when treated for 30 minutes under conditions of pH 6.5 to 10 and 40 ° C. Preferably, it has a pH stability such that it has a mannanase activity of 80% or more when treated for 30 minutes under conditions of pH 6.5 to 10 and 40 ° C. Here, 70% or more, preferably 80% or more of mannanase activity means that the mannanase activity before treatment is 100%, the mannanase activity after treatment is 70% or more of the mannanase activity before treatment, Preferably, it means 80% or more. Furthermore, the alkaline mannanase of the present invention preferably has a mannanase activity of 80% or more, preferably 90% or more when treated for 30 minutes under conditions of pH 7 to 9.5 and 40 ° C.
(D) Optimal temperature: It has an optimal temperature in the range of around 55 ° C.
(E) Temperature stability: It has an activity of 50% or more under the treatment conditions of pH 7.5, 50 ° C. and 110 minutes, or the treatment conditions of pH 7.5, 60 ° C. and 60 minutes.

なお、ここで50%以上のマンナナーゼ活性を有するとは、処理前のマンナナーゼ活性を100%とした場合に、上記処理後のマンナナーゼ活性が処理前のマンナナーゼ活性の50%以上保持されていることをいう。
(ヘ)失活:1 mMのN-ブロモスクシニミドの存在下、pH 7.5、40℃で30分間処理することによりマンナナーゼ活性が失活する。
Here, having 50% or more mannanase activity means that the mannanase activity after the treatment is maintained at 50% or more of the mannanase activity before the treatment when the mannanase activity before the treatment is 100%. Say.
(F) Inactivation: Mannanase activity is inactivated by treatment at pH 7.5, 40 ° C. for 30 minutes in the presence of 1 mM N 2 -bromosuccinimide.

なお、ここで「失活」とは、処理前のマンナナーゼ活性を100%とした場合に、処理後のマンナナーゼ活性が処理前のマンナナーゼ活性の10%以下、好ましくは5%以下となることを意味する。より好ましくは上記処理によってマンナナーゼ活性が消失(0%)となる性質を有するものである。
(ト)金属阻害:pH 7.5及び40℃の条件でそれぞれ1mM濃度のFe2+、Fe3+、Pb2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、またはSn2+の存在下で30分処理した場合、マンナナーゼ活性が阻害され、処理前のマンナナーゼ活性(100%)の50%以下となる。
(チ)SDS-PAGEによる分子量:約130 kDa。
Here, “inactivation” means that the mannanase activity after treatment is 10% or less, preferably 5% or less of the mannanase activity before treatment, when the mannanase activity before treatment is 100%. To do. More preferably, it has the property that the mannanase activity disappears (0%) by the above treatment.
(G) Metal inhibition: in the presence of 1 mM concentrations of Fe 2+ , Fe 3+ , Pb 2+ , Zn 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ , or Sn 2+ at pH 7.5 and 40 ° C, respectively. When treated for 30 minutes, the mannanase activity is inhibited, resulting in 50% or less of the mannanase activity (100%) before treatment.
(H) Molecular weight by SDS-PAGE: about 130 kDa.

さらに、本発明のアルカリ性マンナナーゼには、上記(イ)〜(ト)の理化学的特性を有するものであって、N末端にGlu-Ser-Lys-Ile-Pro-Lys-Asp-Ser-Glu-Gly:配列番号5)からなるアミノ酸配列を有するタンパク質が含まれる。   Furthermore, the alkaline mannanase of the present invention has the above physicochemical properties (a) to (g), and has an N-terminal Glu-Ser-Lys-Ile-Pro-Lys-Asp-Ser-Glu- Gly: a protein having an amino acid sequence consisting of SEQ ID NO: 5) is included.

かかる特性を有する本発明のアルカリ性マンナナーゼとして、好ましくは配列表:配列番号1で示されるアミノ酸配列を有するタンパク質を挙げることができる。また、本発明のアルカリ性マンナナーゼは、かかる特定のアミノ酸配列を有するものに制限されず、その機能的同等物であってもよい。ここで機能的同等物としては、配列番号1に示すアミノ酸配列において1または複数個のアミノ酸配列が欠失、置換または付加してなるアミノ酸配列を有し、前述する理化学的特性のうち(イ)〜(ト)の少なくとも1つを有するタンパク質を挙げることができる。好ましくは(イ)〜(ト)の理化学的特性のうち2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上、または6つ以上を有するものであり、より好適には7つの全てを有するものである。また、配列番号1で示されるアミノ酸配列を有するタンパク質の機能同等物としては、前述する理化学的特性(イ)〜(ト)の少なくとも1つ(好ましくは2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上、または6つ以上、より好ましくは7つ)に加えて、N末端にGlu-Ser-Lys-Ile-Pro-Lys-Asp-Ser-Glu-Gly(配列番号5)からなるアミノ酸配列を有するタンパク質を挙げることができる。   Preferred examples of the alkaline mannanase of the present invention having such characteristics include a protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. Moreover, the alkaline mannanase of the present invention is not limited to one having such a specific amino acid sequence, and may be a functional equivalent thereof. Here, the functional equivalent has an amino acid sequence obtained by deleting, substituting, or adding one or more amino acid sequences in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. Among the physicochemical properties described above, (a) The protein which has at least 1 of-(g) can be mentioned. Preferably, it has 2 or more, 3 or more, 4 or more, 5 or more, or 6 or more of the physicochemical properties of (i) to (g), more preferably all 7 Is. The functional equivalent of the protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is at least one of the above-mentioned physicochemical properties (a) to (g) (preferably 2 or more, 3 or more, 4 or more) 5 or more, or 6 or more, more preferably 7), and an amino acid consisting of Glu-Ser-Lys-Ile-Pro-Lys-Asp-Ser-Glu-Gly (SEQ ID NO: 5) at the N-terminus Mention may be made of proteins having a sequence.

上記の機能的同等物としてより好ましくは、配列番号1に示すアミノ酸配列とアミノ酸配列において40%以上、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上、より更に好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上の同一性を有し、且つアルカリ性のpH範囲(pH 8以上)で安定で、当該アルカリ性pH範囲に最適pHを有するタンパク質を挙げることができる。なお、2つの配列を対比した場合における配列の同一性は、当該配列間で同一であるアミノ酸数の、全アミノ酸数に対する百分率で示される。   More preferably, the above functional equivalent is 40% or more, preferably 50% or more, more preferably 60% or more, still more preferably 70% or more, even more preferably in the amino acid sequence and amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. Mention may be made of proteins that have an identity of 80% or more, particularly preferably 90% or more, are stable in an alkaline pH range (pH 8 or more) and have an optimum pH in the alkaline pH range. In addition, the identity of the sequence when the two sequences are compared is indicated by the percentage of the number of amino acids that are identical between the sequences relative to the total number of amino acids.

上記の原理に従い、2つのアミノ酸配列における配列の同一性は、Karlin および Altschul のアルゴリズム[Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 87, 2264-2268 (1990)およびProc. Natl. Acad. Sci., USA, 90, 5873-5877 (1993)]により、決定することができる。このようなアルゴリズムを用いたプログラムとしては、BLASTプログラム [Altschul et al., J. Mol. Biol. 215, 403-410 (1990)]、及び当該BLASTより感度良く配列同一性を決定することのできるGapped BLASTプログラム [Nucleic Acids Res., 25, 3389-3402 (1997)]を挙げることができる。これらのプログラムは、例えば米国National Center for Biotechnology Informationのインターネット上のウェブサイトにおいて利用可能である。   In accordance with the above principle, the sequence identity between two amino acid sequences is determined by the algorithm of Karlin and Altschul [Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 87, 2264-2268 (1990) and Proc. Natl. Acad. Sci. , USA, 90, 5873-5877 (1993)]. As a program using such an algorithm, BLAST program [Altschul et al., J. Mol. Biol. 215, 403-410 (1990)], and sequence identity can be determined with higher sensitivity than the BLAST. Gapped BLAST program [Nucleic Acids Res., 25, 3389-3402 (1997)]. These programs are available, for example, on the Internet website of the National Center for Biotechnology Information.

また、本発明のアルカリ性マンナナーゼには、配列表:配列番号2で示される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質、並びにその機能的同等物が含まれる。ここで機能的同等物としては、配列番号2で示される塩基配列に対して相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNA(ホモログ)によってコードされるタンパク質であって、且つ前述する理化学的特性のうち(イ)〜(ト)の少なくとも1つを有するタンパク質を挙げることができる。好ましくは(イ)〜(ト)の理化学的特性のうち2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上または6つ以上を有するものであり、より好適には7つの全てを有するものである。   The alkaline mannanase of the present invention includes a protein encoded by DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 and functional equivalents thereof. Here, the functional equivalent is a protein encoded by a DNA (homolog) that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2, Among the above-mentioned physicochemical properties, there may be mentioned proteins having at least one of (a) to (g). Preferably, it has 2 or more, 3 or more, 4 or more, 5 or more, or 6 or more of the physicochemical properties of (a) to (g), more preferably all 7 It is.

なお、ここで配列番号2に示される塩基配列に対して相補的な塩基配列からなるDNAとハイブリダイズする「ストリンジェントな条件」は、Berger と Kimmel (Guide to Molecular Cloning Techniques Methods in Enzymology, Vol.152, Academic Press, San Diego, CA, USA, 1987)に教示されるように、複合体或いはプローブを結合する核酸の融解温度(Tm)に基づいて決定することができる。例えば、ハイブリダイズ後の洗浄条件(いわゆるこれが「ストリンジェントな条件」)として、6xssc (1xsscの組成;0.15 M NaCl, 0.015 M クエン酸ナトリウム、pH 7.0), 0.5% SDS, 5Xデンハート及び100 mg/mlニシン精子DNA)を含む溶液にプロ-ブと共に65℃で8〜16時間恒温し、ハイブリダイズさせる条件が挙げられる(Sambrookら、 Molecular Cloning-a Loboratory Mannual, 2nd ed.)。 Here, “stringent conditions” for hybridizing with DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 are Berger and Kimmel (Guide to Molecular Cloning Techniques Methods in Enzymology, Vol. 152, Academic Press, San Diego, CA, USA, 1987) can be determined based on the melting temperature (Tm) of the nucleic acid to which the complex or probe binds. For example, 6xssc (composition of 1xssc; 0.15 M NaCl, 0.015 M sodium citrate, pH 7.0), 0.5% SDS, 5X Denhart and 100 mg / ml as washing conditions after hybridization (so-called “stringent conditions”) pro to a solution containing ml herring sperm DNA) - and 8-16 hours thermostated at 65 ° C. with blanking, conditions for hybridizing the like (Sambrook et al., Molecular Cloning-a Loboratory Mannual, 2 nd ed)..

なお、本発明のアルカリ性マンナナーゼは、本発明で開示するアミノ酸配列に基づいて化学的または遺伝子工学的手法によって製造することができる。遺伝子工学的手法による製造方法の詳細については、後述する。また、アミノ酸配列における改変は、当業界において既に公知な方法、例えば部位特異的変異導入法[Current Protocols I molecular Biology, edit. Ausubel et al., John Wily & Sons, Section 8.1-8.5 (1987)]等を用いて、改変しようとするアミノ酸配列に、適宜、置換、欠失、挿入、付加、逆位などの変異を導入することによって行うことができる。   The alkaline mannanase of the present invention can be produced by chemical or genetic engineering techniques based on the amino acid sequence disclosed in the present invention. Details of the production method by genetic engineering will be described later. In addition, the modification in the amino acid sequence is a method already known in the art, for example, a site-directed mutagenesis method [Current Protocols I molecular biology, edit. Ausubel et al., John Wily & Sons, Section 8.1-8.5 (1987)]. Etc. can be used by introducing mutations such as substitution, deletion, insertion, addition and inversion as appropriate into the amino acid sequence to be modified.

本発明のアルカリ性マンナナーゼは、上記特性を有するものであれば特にその由来を問うものではないが、好ましくはBacillus属に属する微生物に由来するものである。好ましくは生育最適pHがpH9前後であり、生育最適温度が33〜35℃であるBacillus属に属する好アルカリ性中温菌に由来する微生物である。かかる微生物の一例として、制限はされないが、その16S rDNAの配列が、B. alcalophilusの16S rDNAの配列と98%以上100%未満、好ましくは98.5〜99.5%の範囲、より好ましくは98.9%同一であるか、またはB. pseudalcalophilusの16S rDNAの配列と97%以上100%未満、好ましくは97.5〜99.5%の範囲、より好ましくは97.9%同一性であるような微生物を例示することができる。 The alkaline mannanase of the present invention is not particularly limited as long as it has the above-mentioned characteristics, but is preferably derived from a microorganism belonging to the genus Bacillus . Preferably, the microorganism is derived from an alkalophilic mesophilic bacterium belonging to the genus Bacillus having an optimum growth pH of around pH 9 and an optimum growth temperature of 33 to 35 ° C. An example of such a microorganism is not limited, but its 16S rDNA sequence is 98% or more and less than 100%, preferably in the range of 98.5-99.5%, more preferably 98.9% identical to the B. alcalophilus 16S rDNA sequence. Examples of such microorganisms are those that are 97% or more and less than 100%, preferably in the range of 97.5-99.5%, more preferably 97.9%, with the sequence of 16S rDNA of B. pseudalcalophilus .

ここで、2つの配列における配列同一性は、これらの配列間での同一である塩基数の、全塩基数に対する百分率で示される。またアミノ酸配列と同様に、2つの塩基配列における配列同一性は、Karlin および Altschul のアルゴリズム[Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 87, 2264-2268 (1990)およびProc. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873-5877 (1993)]により、決定することができる。   Here, the sequence identity between two sequences is expressed as a percentage of the total number of bases that are identical between these sequences. Similar to the amino acid sequence, the sequence identity between two nucleotide sequences is determined by the algorithm of Karlin and Altschul [Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 87, 2264-2268 (1990) and Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873-5877 (1993)].

本発明のアルカリ性マンナナーゼを産生する、好アルカリ性のBacillus属に属する微生物として、好適には「Bacillus sp. Strain JAMB-750」(受領番号FERM AP-20227)(JAMB-750株)を挙げることができる。この微生物の特性を表1に示す。 Preferred examples of the microorganism belonging to the alkalophilic Bacillus genus that produces the alkaline mannanase of the present invention include “Bacillus sp. Strain JAMB-750” (reception number FERM AP-20227) (JAMB-750 strain). . The characteristics of this microorganism are shown in Table 1.

Figure 2006087404
当該菌体(JAMB-750株)は土壌から分離取得したものであり、pH 9前後で良く生育する好アルカリ性のBacillus属細菌である。さらに当該JAMB-750株は、16S rDNA塩基配列に基づく相同性解析の結果、Bacillus alcalophilus(DSM485T)と98.9%の相同性を、またBacillus pseudoalcalophilus(DSM8725T)と97.9%の相同性を有している。このことから本発明菌体(JAMB-750株)は、これらの菌体と近縁種のものではあるが、これらの菌とは異なるBacillus属に属する新種の微生物であると判断された。当該本発明の菌体は、「Bacillus sp. Strain JAMB-750」と命名されて、平成16年9月24日付けで、日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6に住所を有する独立行政法人産業技術総合研究所、特許生物寄託センターに、寄託者が付した識別のための表示を「Bacillus sp. Strain JAMB-750」とし、受領番号を「FERM AP−20227」として寄託されている(通知番号:16産生寄第227号)。
Figure 2006087404
The microbial cells (JAMB-750 strain) are isolated and obtained from soil and are alkaliphilic Bacillus bacteria that grow well around pH 9. Furthermore the JAMB-750 strain as a result of homology analysis based on 16S rDNA base sequence, the homology Bacillus alcalophilus (DSM485 T) 98.9%, and have a homology of Bacillus pseudoalcalophilus (DSM8725 T) and 97.9% ing. Based on this, it was determined that the microbial cell of the present invention (JAMB-750 strain) is a new type of microorganism belonging to the genus Bacillus which is different from these microbial cells. The bacterial cell of the present invention is named “Bacillus sp. Strain JAMB-750” and has an address at 1st, 1st, 1st East, 1-chome, Tsukuba, Ibaraki, Japan, on September 24, 2004. Deposited at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, the Patent Biological Depositary Center as “Bacillus sp. Strain JAMB-750” and the receipt number as “FERM AP-20227”. (Notification No .: 16 Production No. 227).

上記微生物は、本発明のアルカリ性マンナナーゼを生産し、菌体外に溶出する能力を有している。このため、本発明のアルカリ性マンナナーゼは、上記微生物(JAMB-750株)を培養することによって、培養液から採取することが可能である。   The microorganism has the ability to produce the alkaline mannanase of the present invention and elute it outside the cells. Therefore, the alkaline mannanase of the present invention can be collected from the culture solution by culturing the above microorganism (JAMB-750 strain).

(2)アルカリ性マンナナーゼ遺伝子
本発明はまた、上記アルカリ性マンナナーゼの遺伝子を提供する。なお、ここでいう遺伝子には、ゲノムDNA、cDNA、合成DNAならびにRNAが含まれる。
(2) Alkaline Mannanase Gene The present invention also provides the gene for alkaline mannanase. The gene referred to here includes genomic DNA, cDNA, synthetic DNA, and RNA.

当該遺伝子は、前述するアルカリ性マンナナーゼ(タンパク質)をコードする塩基配列を有するものであればよい。具体的には、配列表;配列番号2に示す塩基配列からなるDNA、並びにそのホモログを挙げることができる。ここでホモログとしては、配列番号2で示される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質(アルカリ性マンナナーゼ)と機能的に同等なタンパク質をコードする遺伝子を挙げることができる。なお、機能的に同等とは、配列番号2で示される塩基配列からなるDNAによってコードされるタンパク質(アルカリ性マンナナーゼ)と同様に、少なくともアルカリ領域でマンナナーゼ活性を有すること、好ましくは当該活性の最適pHがアルカリ領域(pH 8以上)であることを意味する。   The said gene should just have a base sequence which codes the alkaline mannanase (protein) mentioned above. Specific examples include DNA comprising the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 and homologues thereof. Here, examples of the homolog include a gene encoding a protein functionally equivalent to a protein (alkaline mannanase) encoded by a DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 2. In addition, functionally equivalent means having a mannanase activity at least in the alkaline region, preferably the optimum pH of the activity, like the protein (alkaline mannanase) encoded by the DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2. Is in the alkaline region (pH 8 or higher).

好ましいホモログとしては、上記(1)において説明した理化学的特性のうち(イ)〜(ト)の少なくとも1つを有するタンパク質を挙げることができる。好ましくは(イ)〜(ト)の理化学的特性のうち2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上または6つ以上を有するものであり、より好適には7つの全てを有するものである。   Preferred homologs include proteins having at least one of (i) to (g) among the physicochemical properties described in (1) above. Preferably, it has 2 or more, 3 or more, 4 or more, 5 or more, or 6 or more of the physicochemical properties of (a) to (g), more preferably all 7 It is.

かかるホモログとして、具体的には、配列番号2で示される塩基配列に対して相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズする塩基配列を有する遺伝子を挙げることができる。ストリンジェントな条件としては、前述のものを同様に挙げることができる。具体的なホモログとしては、配列番号4で示される塩基配列を有する遺伝子を挙げることができる。当該遺伝子は、N末端領域にシグナルペプチドを有する、アルカリ性マンナナーゼの前駆体(配列番号3)をコードするDNAである。   Specific examples of such a homolog include a gene having a base sequence that hybridizes under stringent conditions with DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2. Examples of the stringent conditions include those described above. Specific examples of the homologue include a gene having the base sequence represented by SEQ ID NO: 4. The gene is DNA encoding a precursor of alkaline mannanase (SEQ ID NO: 3) having a signal peptide in the N-terminal region.

なお、本発明の遺伝子は、実施例で示すように、「Bacillus sp. Strain JAMB-750」から単離取得することもできる。それ以外の方法として、化学的な合成によって調製することもできる。   The gene of the present invention can also be isolated and obtained from “Bacillus sp. Strain JAMB-750” as shown in the Examples. As another method, it can also be prepared by chemical synthesis.

(3)組み換えベクター
本発明は、上記アルカリ性マンナナーゼをコードする遺伝子を含有する組み換えベクターを提供する。当該組み換えベクターは、アルカリ性マンナナーゼをコードする遺伝子を、所望の宿主細胞内で発現可能な状態で含んでおり、当該宿主細胞を形質転換するために使用される。ゆえに、本発明の組み換えベクターは、かかる宿主細胞の形質転換が達成できる形態を有するものであればよく、例えばプラスミド、バクテリオファージ、レトロトランスポゾンの形態を有するものであってもよい。
(3) Recombinant vector This invention provides the recombinant vector containing the gene which codes the said alkaline mannanase. The recombinant vector contains a gene encoding alkaline mannanase in a state capable of being expressed in a desired host cell, and is used to transform the host cell. Therefore, the recombinant vector of the present invention may be any vector as long as it has such a form that transformation of such host cells can be achieved, for example, a plasmid, bacteriophage, or retrotransposon.

本発明の組み換えベクター(発現ベクター)は、宿主として大腸菌(E. coli)や枯草菌(B. subtilis)などの細菌を使用する場合、一般に、少なくともプロモーター−オペレーター領域(プロモーター、オペレーター及びリボゾーム結合領域(SD領域)を含む)、開始コドン、本発明のアルカリ性マンナナーゼをコードするDNA、終止コドン、ターミネーター領域、及び複製可能単位を有する。また、酵母等の真菌細胞または動物細胞を宿主細胞として用いる場合は、一般に、少なくともプロモーター、開始コドン、シグナルペプチド及び本発明のアルカリ性マンナナーゼをコードするDNA、及び終止コドンを有する。また、本発明の組み換えベクター(発現ベクター)は、必要に応じて、エンハンサーなどのシスエレメント、本発明のアルカリ性マンナナーゼをコードするDNAの5'側または3'側の非翻訳領域、スプライシング接合部、ポリアデニレーション部位、複製可能単位、相同領域、選択マーカーを含むことができる。これらのエレメントは、本発明のアルカリ性マンナナーゼをコードする遺伝子の発現に用いられる宿主に対応したものであれば、特に制限されず、当業界の技術常識に基づいて選択することができる。 The recombinant vector of the present invention (expression vectors), when using E. coli (E. coli) and Bacillus subtilis (B subtilis.) Bacteria such as hosts, in general, at least a promoter - operator region (promoter, operator and ribosome binding region (Including the SD region)), a start codon, DNA encoding the alkaline mannanase of the present invention, a stop codon, a terminator region, and a replicable unit. When a fungal cell such as yeast or an animal cell is used as a host cell, it generally has at least a promoter, a start codon, a signal peptide and a DNA encoding the alkaline mannanase of the present invention, and a stop codon. In addition, the recombinant vector (expression vector) of the present invention, if necessary, a cis element such as an enhancer, a 5 ′ or 3 ′ untranslated region of DNA encoding the alkaline mannanase of the present invention, a splicing junction, It may contain polyadenylation sites, replicable units, homologous regions, selectable markers. These elements are not particularly limited as long as they correspond to the host used for the expression of the gene encoding the alkaline mannanase of the present invention, and can be selected based on common technical knowledge in the art.

なお、選択マーカーとしては、特に制限されず、例えば遺伝子発現に使用される宿主が細菌の場合は、薬剤抵抗性遺伝子(例えば、アンピシリン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子、シクロヘキシミド耐性遺伝子、テトラマイシン耐性遺伝子など)、宿主が細菌以外の例えば酵母などの場合は、栄養要求性遺伝子(例えば、HIS4、URA3、LEU2、ARG4など)などを始めとする公知の各種選択マーカーを利用することができる。   The selection marker is not particularly limited. For example, when the host used for gene expression is a bacterium, a drug resistance gene (for example, ampicillin resistance gene, neomycin resistance gene, cycloheximide resistance gene, tetramycin resistance gene, etc.) ) When the host is other than bacteria, such as yeast, various known selection markers including auxotrophic genes (for example, HIS4, URA3, LEU2, ARG4, etc.) can be used.

本発明の組み換えベクター(発現ベクター)は、簡便には、上記本発明のアルカリ性マンナナーゼをコードするDNAを、公知の発現用ベクターに、目的のアルカリ性マンナナーゼが発現可能な状態で導入することによって、具体的にはプロモーターの下流に導入することによって作成することができる。かかる導入は、DNA組み換えの一般的な方法、例えばMolecular Cloning. (1989). (Cold Spring Harbor Lab.)に記載される方法に従って行うことができる。   The recombinant vector (expression vector) of the present invention can be conveniently prepared by introducing the DNA encoding the alkaline mannanase of the present invention into a known expression vector in a state in which the desired alkaline mannanase can be expressed. Specifically, it can be prepared by introducing it downstream of the promoter. Such introduction can be performed according to a general method of DNA recombination, for example, a method described in Molecular Cloning. (1989). (Cold Spring Harbor Lab.).

発現用ベクターとしては、プラスミドベクターとして、例えばpRS413、pRS415、pRS416、YCp50、pAUR112またはpAUR123などのYCp型大腸菌(E. coli)-酵母シャトルベクター;pRS403、pRS404、pRS405、pRS406、pAUR101またはpAUR135などのYIp型大腸菌(E. coli)-酵母シャトルベクター;大腸菌(E. coli)由来のプラスミド(例えばpBR322、pBR325、pUC18、pUC19、pUC119、pTV118N、pTV119N、pBluescript、pHSG298、pHSG396またはpTrc99AなどのColE系プラスミド;pACYC177またはpACYC184などのp1A系プラスミド;pMW118、pMW119、pMW218またはpMW219などのpSC101系プラスミドなど);枯草菌(B. subtilis)由来のプラスミド(例えばpUB110、pTP5など);pHY300PLKなどの大腸菌(E. coli)-枯草菌(B. subtilis)シャトルベクターを挙げることができる。またファージベクターとして、λファージ(Charon 4A, Charon21A, EMBL4, λgt100, gt11, zap)、ψX174、M13mp18、M13mp19などを挙げることができる。レトロトランスポゾンとしてはTy因子などを挙げることができる。また、融合タンパク質として発現する発現ベクター、例えばpGEXシリーズ(ファルマシア製)、pMALシリーズ(Biolabs社製)を使用することもできる。 Examples of expression vectors include plasmid vectors such as pRS413, pRS415, pRS416, YCp50, pAUR112, and pAUR123. YCp-type E. coli- yeast shuttle vectors; pRS403, pRS404, pRS405, pRS406, pAUR101, and pAUR135 YIp type E. coli- yeast shuttle vector; E. coli derived plasmids (eg pBR322, pBR325, pUC18, pUC19, pUC119, pTV118N, pTV119N, pBluescript, pHSG298, pHSG396, pTrc99A or other ColE series plasmids) P1A-based plasmids such as pACYC177 or pACYC184; pSC101-based plasmids such as pMW118, pMW119, pMW218 or pMW219; plasmids derived from B. subtilis (eg pUB110, pTP5 etc.); E. coli such as pHY300PLK ( E. coli ) -B . subtilis shuttle vector. Examples of phage vectors include λ phage (Charon 4A, Charon21A, EMBL4, λgt100, gt11, zap), ψX174, M13mp18, and M13mp19. Examples of retrotransposons include Ty factor. In addition, expression vectors that are expressed as fusion proteins, such as pGEX series (Pharmacia) and pMAL series (Biolabs) can also be used.

本発明の実施例では、本発明のアルカリ性マンナナーゼの前駆体をコードする遺伝子を、pHY300PLKプラスミドベクター [大腸菌(E. coli)-枯草菌(B. subtilis)シャトルベクター、TaKaRa製:大腸菌(E. coli)のプラスミドpACYC177とStreptococcus faecalisのプラスミドpAMα1に由来するDNAから構築]のマルチプルクローニングサイトに導入することによって、本発明のアルカリ性マンナナーゼ発現用ベクターを作成している。なお、pHY300PLKプラスミドベクターには、薬剤抵抗性遺伝子としてアンピシリン耐性遺伝子及びテトラマイシン耐性遺伝子;RNAプライマー遺伝子(ori-177);プラスミド複製遺伝子(Rep-α-1遺伝子)、複製オリジン[大腸菌(E. coli)用と枯草菌(B. subtilis)用];ポリリンカーなどが含まれている。当該プラスミドベクターによれば、枯草菌(B.subtilis)及び大腸菌(E. coli)を宿主として、その中で、外来遺伝子として連結された本発明のアルカリ性マンナナーゼの遺伝子を効率的に転写及び翻訳することができる。 In an embodiment of the present invention, the gene encoding the precursor of the alkaline mannanase of the present invention, pHY300PLK plasmid vector [E. (E coli.) - B. subtilis (B subtilis.) Shuttle vector, TaKaRa made:. E. (E coli The vector for expression of alkaline mannanase of the present invention is prepared by introducing the DNA into the multiple cloning site of the plasmid pACYC177 and the DNA derived from Streptococcus faecalis plasmid pAMα1]. In addition, pHY300PLK plasmid vectors include ampicillin resistance gene and tetramycin resistance gene; RNA primer gene (ori-177); plasmid replication gene (Rep-α-1 gene), replication origin [E. coli ( E. coli ) and Bacillus subtilis ( B. subtilis )]; polylinker and the like. According to the plasmid vector, Bacillus subtilis (B. Subtilis) and Escherichia coli (E. Coli) as a host, in which, to efficiently transcribed and translated genes alkaline mannanase of the invention linked as a foreign gene be able to.

(4)形質転換体
本発明はまた、宿主細胞に上記組み換えベクターを導入して形質転換されてなる形質転換体を提供する。
(4) Transformant The present invention also provides a transformant obtained by introducing the above recombinant vector into a host cell and transforming it.

組み換えベクターの宿主細胞への導入(形質転換)方法は、特に制限されず、トランスフォーメーション法、トランスフェクション法、コンピテント細胞法、エレクトロポレーションなど、導入する宿主細胞の種類や組み換えベクターの形態に応じて、適宜選択することができる。   The method of introducing (transforming) the recombinant vector into the host cell is not particularly limited, and it depends on the type of host cell to be introduced and the form of the recombinant vector, such as transformation method, transfection method, competent cell method, and electroporation. Depending on the situation, it can be appropriately selected.

宿主細胞としては、大腸菌(E. coli)や枯草菌(B. subtilis)などの細菌、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、サッカロマイセス・ポンベ(Saccharomyces pombe)、ピヒア・パストリス(Pichia pastoris)などの酵母、sf9やsf21などの昆虫細胞、COS細胞、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO細胞)などの動物細胞、タバコなどの植物細胞を挙げることができる。好ましくは、大腸菌(E. coli)や枯草菌(B. subtilis)などの細菌、及び酵母である。 The host cell, Escherichia coli (E. Coli) and Bacillus subtilis (B. Subtilis) bacteria such as Saccharomyces cerevisiae (Saccharomyces cerevisiae), Saccharomyces pombe (Saccharomyces pombe), Pichia pastoris (Pichia pastoris) yeasts such as, Examples include insect cells such as sf9 and sf21, animal cells such as COS cells, Chinese hamster ovary cells (CHO cells), and plant cells such as tobacco. Preferably, Escherichia coli (E. Coli) and Bacillus subtilis (B. Subtilis) bacteria and the like, and yeast.

なお、発現ベクターの宿主細胞内での存在様式は、特に制限されず、染色体中に挿入されて、あるいは置換されて組み込まれてもよいし、またプラスミド状態で存在していてもよい。   The mode of presence of the expression vector in the host cell is not particularly limited, and the expression vector may be inserted into the chromosome, replaced or integrated, or may exist in the form of a plasmid.

(5)アルカリ性マンナナーゼの製造方法
斯くして得られた形質転換体は、宿主に応じて適切な培地中で培養されることによって、本発明の新規アルカリ性マンナナーゼを産生することができる。本発明は、かかる形質転換体を利用した新規アルカリ性マンナナーゼの製造方法を提供するものである。当該方法は、具体的には、上記の形質転換体を培地で培養し、得られた培養物から、アルカリ性マンナナーゼを採取することによって実施することができる。
(5) Method for Producing Alkaline Mannanase The transformant thus obtained can be cultured in a suitable medium depending on the host, thereby producing the novel alkaline mannanase of the present invention. The present invention provides a method for producing a novel alkaline mannanase using such a transformant. Specifically, the method can be performed by culturing the above transformant in a medium and collecting alkaline mannanase from the obtained culture.

培地には、上記形質転換体の生育に必須な炭素源、窒素源、無機塩、ビタミン、薬剤などが含有される。炭素源としてはマンナン成分、アラビノース、セロビオース、フルクトース、ガラクトース、グルコース、グリセロール、ラクトース、マルトース、マンニトール、マンノース、スクロース、トレハロース、キシロースが;窒素源としては硫酸アンモニウムや塩化アンモニウムなどの無機窒素、並びにカゼイン分解物、酵母抽出物、ポリペプトン、バクトトリプトン及びビーフ抽出物などの有機窒素源;無機塩としては例えば二リン酸ナトリウムまたは二リン酸カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム等;ビタミンとしてはビタミンB1を始めとする各種のビタミン;薬剤としてはアンピシリン、ネオマイシン、シクロヘキシミド、テトラマイシンなどの各種抗生物質を挙げることができる。なお、これらは一例であり、これらに制限はされない。   The medium contains a carbon source, a nitrogen source, an inorganic salt, a vitamin, a drug and the like essential for the growth of the transformant. Carbon sources include mannan components, arabinose, cellobiose, fructose, galactose, glucose, glycerol, lactose, maltose, mannitol, mannose, sucrose, trehalose, and xylose; nitrogen sources include inorganic nitrogen such as ammonium sulfate and ammonium chloride, and casein decomposition Organic yeast sources such as food, yeast extract, polypeptone, bactotryptone and beef extract; inorganic salts such as sodium diphosphate or potassium diphosphate, dipotassium hydrogen phosphate, magnesium chloride, magnesium sulfate, calcium chloride Etc .; various vitamins including vitamin B1 as vitamins; various antibiotics such as ampicillin, neomycin, cycloheximide, tetramycinThese are merely examples, and are not limited thereto.

培地の一例としては、宿主が大腸菌(E. coli)などのグラム陰性菌、または枯草菌(B. subtilis)などのグラム陽性菌といった細菌の場合は、LB培地(日水製薬)、M9培地(J. Exp. Mol. Genet., Cold Spring Harbor Laboratory, New York, p.431, 1972)などが;また宿主が酵母の場合、YPD培地(1w/v% Bacto yeast extract, 2w/v% Bacto peptone, 2w/v% glucose)、YPG培地(1w/v% Bacto yeast extract, 2w/v% Bacto peptone, 2w/v% glycerol)、YP培地(1w/v% Bacto yeast extract, 2w/v% Bacto peptone、YPD培地(1w/v% Bacto yeast extract, 2w/v% Bacto peptone, 2w/v% glucose)、0.7w/v% Yeast Nitrogen Base (Difco社)、YP培地〔1w/v% Bacto yeast extract (Difco社) , 2w/v% Polypepton S (日本製薬)〕、などが例示される。 As an example of the medium, when the host is a gram-negative bacterium such as E. coli or a gram-positive bacterium such as B. subtilis , LB medium (Nissui Pharmaceutical), M9 medium ( J. Exp. Mol. Genet., Cold Spring Harbor Laboratory, New York, p.431, 1972); and YPD medium (1 w / v% Bacto yeast extract, 2 w / v% Bacto peptone) when the host is yeast. , 2w / v% glucose), YPG medium (1w / v% Bacto yeast extract, 2w / v% Bacto peptone, 2w / v% glycerol), YP medium (1w / v% Bacto yeast extract, 2w / v% Bacto peptone) YPD medium (1 w / v% Bacto yeast extract, 2 w / v% Bacto peptone, 2 w / v% glucose), 0.7 w / v% Yeast Nitrogen Base (Difco), YP medium [1 w / v% Bacto yeast extract (Difco), 2w / v% Polypepton S (Nippon Pharmaceutical)], and the like.

培養は、通常10〜40℃の温度範囲で数〜80時間程度実施され、必要に応じて通気、攪拌を加えることもできる。培養温度は、宿主に応じて設定できるため、特に制限されないが、好ましくは18〜42℃、より好ましくは25〜38℃の範囲で実施することができる。   The culture is usually carried out in the temperature range of 10 to 40 ° C. for about several to 80 hours, and aeration and agitation can be added as necessary. The culture temperature can be set according to the host and is not particularly limited. However, the culture temperature is preferably 18 to 42 ° C, more preferably 25 to 38 ° C.

本発明のアルカリ性マンナナーゼの製造方法は、さらに、斯くして得られる培養物から目的のアルカリ性マンナナーゼ(タンパク質)を採取することによって実施される。目的タンパク質の採取は、培養後、培養上清中または形質転換体(菌体)中に蓄積された、目的のタンパク質を公知の方法で抽出し、また必要に応じて精製することによって行うことができる。分離精製は、例えば、塩析法、溶媒沈澱法、透析法、限外濾過法、ゲル電気泳動法、あるいはゲル濾過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー等の手法を組み合わせて行うことができる。   The method for producing alkaline mannanase of the present invention is further carried out by collecting the desired alkaline mannanase (protein) from the culture thus obtained. The target protein can be collected by extracting the target protein accumulated in the culture supernatant or in the transformant (bacteria) by a known method after culture, and purifying as necessary. it can. Separation and purification can be performed by, for example, salting out, solvent precipitation, dialysis, ultrafiltration, gel electrophoresis, or gel filtration chromatography, ion exchange chromatography, reverse phase chromatography, affinity chromatography, etc. Can be combined.

(6)アルカリ性マンナナーゼの用途
上記本発明のアルカリ性マンナナーゼは、酵素組成物、洗浄用組成物、漂白処理用組成物、及び繊維柔軟剤の成分として使用することができる。以下、これらの各組成物について説明する。
(6) Use of alkaline mannanase The alkaline mannanase of the present invention can be used as a component of an enzyme composition, a cleaning composition, a bleaching composition, and a fiber softener. Hereinafter, each of these compositions will be described.

(6-1) 酵素組成物
本発明の酵素組成物は、アルカリ性マンナナーゼに他の1種以上の酵素を組み合わせてなるものである。本発明のアルカリ性マンナナーゼと組み合わせて用いられる酵素として、下記からなる群から選択される1または2以上の酵素を挙げることができる:
プロテアーゼ、セルラーゼ(エンド-β-1,4-グルカナーゼ)、β−グルカナーゼ(エンド-β-1,3(4)-グルカナーゼ)、リパーゼ、クチナーゼ、ペルオキシダーゼ、ラッカーゼ、アミラーゼ、グルコアミラーゼ、ペクチナーゼ、レダクターゼ、オキシダーゼ、フェノールオキシダーゼ、リグニナーゼ、プルラナーゼ、ヘミセルラーゼ、キシログルナナーゼ、キシラナーゼ、ペクチンアセチルエステラーゼ、ラムノガラクツロナンアセチルエステラーゼ、ポリガラクツロナーゼ、ラムノガラクツロナーゼ、ペクチン酸リアーゼ、ペクチンリアーゼ、ペクチンメチルエステラーゼ、セロビオヒドロラーゼ、トランスグルタミナーゼ、 マンノシダーゼ、β―グルクロニダーゼ。中でも好ましくは、プロテアーゼ、セルラーゼ、リパーゼ、アミラーゼ、ペクチナーゼ、プルラナーゼ、ペクチンリアーゼである。
(6-1) Enzyme composition The enzyme composition of the present invention comprises an alkaline mannanase combined with one or more other enzymes. Enzymes used in combination with the alkaline mannanase of the present invention can include one or more enzymes selected from the group consisting of:
Protease, cellulase (endo-β-1,4-glucanase), β-glucanase (endo-β-1,3 (4) -glucanase), lipase, cutinase, peroxidase, laccase, amylase, glucoamylase, pectinase, reductase, Oxidase, phenol oxidase, ligninase, pullulanase, hemicellulase, xyloglunanase, xylanase, pectin acetylesterase, rhamnogalacturonan acetylesterase, polygalacturonase, rhamnogalacturonase, pectate lyase, pectin lyase, pectin Methyl esterase, cellobiohydrolase, transglutaminase, mannosidase, β-glucuronidase. Of these, protease, cellulase, lipase, amylase, pectinase, pullulanase and pectin lyase are preferable.

(6-2) 洗浄用組成物
本発明の洗浄用組成物[但し、繊維製品(衣料品を含む)を対象とする繊維製品洗浄用組成物は除く]は、本発明のアルカリ性マンナナーゼを含むことを特徴とするものであるが、これに加えて他の洗浄成分を含むことができる。
(6-2) Cleaning composition The cleaning composition of the present invention [however, the textile cleaning composition for textiles (including clothing) is excluded] contains the alkaline mannanase of the present invention. In addition to this, other cleaning ingredients can be included.

ここで洗浄成分としては、清浄作用を有するもの、またはこの清浄作用を補強する作用を有するものを挙げることができ、被洗浄物の種類に応じて適宜選択することができる。具体的には、界面活性剤、ビルダー、漂白剤、泡抑制剤、起泡剤などを例示することができる。   Here, examples of the cleaning component include those having a cleaning action or those having a function of reinforcing this cleaning action, and can be appropriately selected according to the type of the object to be cleaned. Specifically, surfactants, builders, bleaching agents, foam inhibitors, foaming agents and the like can be exemplified.

ここで界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、及び両性界面活性剤の中から適宜選択して用いることができる。中でも好ましくは非イオン性界面活性剤及び/又はアニオン系界面活性剤である。ここで非イオン性界面活性剤としては、例えばアルキルフェノールのポリエチレン、ポリプロピレン及びポリブチレンオキシド縮合物を;カチオン系界面活性剤としては第4級アンモニウム系の界面活性剤を;アニオン系界面活性剤としてはアルキルエステルスルホネート系の界面活性剤を;両性界面活性剤としては、第二及び第三アミンの誘導体、複素環式第二及び第三アミンの誘導体、又は第四級アンモニウム、第四アンモニウム、第四ホスホニウム又は第三ホスホニウム化合物の誘導体を例示することができる。但し、これらに制限されることなく、通常洗浄剤に使用される界面活性剤を広く使用することができる。   Here, the surfactant can be appropriately selected from nonionic surfactants, cationic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants. Of these, nonionic surfactants and / or anionic surfactants are preferred. Here, as the nonionic surfactant, for example, polyethylene, polypropylene, and polybutylene oxide condensates of alkylphenols; quaternary ammonium surfactants as cationic surfactants; and anionic surfactants Alkyl ester sulfonate surfactants; amphoteric surfactants include secondary and tertiary amine derivatives, heterocyclic secondary and tertiary amine derivatives, or quaternary ammonium, quaternary ammonium, quaternary Examples thereof include derivatives of phosphonium or tertiary phosphonium compounds. However, it is not limited to these, and surfactants usually used for cleaning agents can be widely used.

界面活性剤は、洗浄用組成物あたり0.1〜60重量%の割合で使用することができる。制限されないが、洗浄用組成物あたりの各界面活性剤の割合としては、非イオン性界面活性剤については0.001〜50重量%、カチオン系界面活性剤については0.2〜25重量%、好ましくは1〜8重量%、アニオン系界面活性剤については1〜40重量%、好ましくは3〜20重量%、両性界面活性剤については0.2〜15重量%、好ましくは1〜10重量%の割合を例示することができる。   Surfactants can be used at a rate of 0.1 to 60% by weight per cleaning composition. Although not limited, the ratio of each surfactant per cleaning composition is 0.001 to 50% by weight for nonionic surfactants, 0.2 to 25% by weight for cationic surfactants, Preferably 1 to 8 wt%, 1 to 40 wt%, preferably 3 to 20 wt% for anionic surfactants, 0.2 to 15 wt%, preferably 1 to 10 wt% for amphoteric surfactants Can be exemplified.

ビルダーとしては、アルミノシリケート材料、シリケート、ポリカルボキシレートを挙げることができる。好ましくは、無機化合物であるアルミノシリケート材料(より詳細には水和化された合成ゼオライト)、及びシリケート(例えば積層シリケートや結晶性シリケートが含まれる)である。但し、これらに制限されることなく、通常洗浄剤に使用されるビルダーを広く使用することができる。ビルダーは、洗浄用組成物あたり5〜80重量%の割合で使用することができる。洗浄用組成物が液状である場合は、5〜30重量%の割合で使用することが好ましい。   Builders include aluminosilicate materials, silicates, and polycarboxylates. Preferred are inorganic compounds such as aluminosilicate materials (more specifically, hydrated synthetic zeolite) and silicates (including laminated silicates and crystalline silicates). However, the builder that is usually used for the cleaning agent can be widely used without being limited thereto. Builders can be used at a rate of 5 to 80% by weight per cleaning composition. When the cleaning composition is liquid, it is preferably used in a proportion of 5 to 30% by weight.

漂白剤としては、例えば酸素系漂白剤、過カルボン酸系漂白剤時、及びハロゲン系漂白剤など、通常洗浄剤に使用される漂白剤を広く使用することができる。漂白剤は、制限されないが、洗浄用組成物あたり0〜25重量%の割合で使用することができる。   As the bleaching agent, for example, oxygen bleaching agents, percarboxylic acid bleaching agents, and halogen bleaching agents such as bleaching agents that are usually used for cleaning agents can be widely used. The bleaching agent is not limited, but can be used in a proportion of 0 to 25% by weight per cleaning composition.

泡抑制剤としては、例えばシリコーンやシリカ-シリコーンなどの、通常洗浄剤に使用される泡抑制剤を広く使用することができる。泡抑制剤は、制限されないが、洗浄用組成物あたり0〜2重量%の割合で使用することができる。   As the foam inhibitor, for example, a foam inhibitor usually used in a cleaning agent such as silicone or silica-silicone can be widely used. The foam inhibitor is not limited, but can be used at a rate of 0 to 2% by weight per cleaning composition.

制限はされないが、本発明の洗浄用組成物には、本発明のアリカリマンナナーゼを好ましくは0.0001〜2重量%、より好ましくは0.0005〜0.5重量%の割合で使用することができる。さらに本発明の洗浄用組成物には、上記アルカリ性マンナナーゼに加えて、セルラーゼ、アミラーゼ、ペクチン分解酵素、キシログルカナーゼ及びカルボヒドラーゼなどの酵素を含むことができる。ここでセルラーゼ、アミラーゼ、ペクチン分解酵素、キシログルカナーゼ及びカルボヒドラーゼとしては、好適にはpH7〜12の範囲に最大活性を有するか、若しくは最大活性の10%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは40%以上の酵素活性を有するような、好アルカリ性セルラーゼまたは耐アルカリセルラーゼ、好アルカリ性アミラーゼまたは耐アルカリアミラーゼ、好アルカリ性ペクチン分解酵素または耐アルカリペクチン分解酵素、好アルカリ性キシログルカナーゼまたは耐アルカリキシログルカナーゼ、及び好アルカリ性カルボヒドラーゼまたは耐アルカリカルボヒドラーゼである。   Although not limited, the antalimanananase of the present invention is preferably used in a ratio of 0.0001 to 2% by weight, more preferably 0.0005 to 0.5% by weight, in the cleaning composition of the present invention. it can. Furthermore, the cleaning composition of the present invention can contain enzymes such as cellulase, amylase, pectin degrading enzyme, xyloglucanase and carbohydrase in addition to the alkaline mannanase. Here, cellulase, amylase, pectin degrading enzyme, xyloglucanase and carbohydrase preferably have a maximum activity in the range of pH 7 to 12, or 10% or more, preferably 25% or more, more preferably 40% of the maximum activity. % Alkaline enzyme or alkaline cellulase, alkaline amylase or alkaline amylase, alkaline pectin degrading enzyme or alkaline pectin degrading enzyme, alkaline xyloglucanase or alkaline xyloglucanase, and preferred Alkaline carbohydrase or alkali-resistant carbohydrase.

制限はされないが、洗浄用組成物中にセルラーゼは0.0001〜2重量%、好ましくは0.00018〜0.06重量%の割合;アミラーゼは0.0001〜2重量%、好ましくは0.00018〜0.06重量%の割合;ペクチン分解酵素は0.0001〜2重量%、好ましくは0.0005〜0.5重量%の割合;キシログルカナーゼは0.0001〜2重量%、好ましくは0.0005〜0.5重量%の割合;及びカルボヒドラーゼは0.0001〜2重量%、好ましくは0.0005〜0.5重量%の割合で配合することができる。   Although not limited, the proportion of cellulase in the cleaning composition is 0.0001 to 2% by weight, preferably 0.00018 to 0.06% by weight; amylase is 0.0001 to 2% by weight, preferably 0.00018. A proportion of ˜0.06 wt%; a proportion of 0.0001 to 2 wt%, preferably 0.0005 to 0.5 wt% of pectin-degrading enzyme; 0.0001 to 2 wt% of xyloglucanase, preferably 0.000. The proportion of 0005 to 0.5% by weight; and the carbohydrase can be added in a proportion of 0.0001 to 2% by weight, preferably 0.0005 to 0.5% by weight.

本発明の洗浄用組成物には、上記成分に加えて他の成分、例えば蛍光増白剤、研磨剤、殺菌剤、曇り抑制剤、再付着防止剤、柔軟剤、着色剤、香料などを配合することもできる。これらの成分も通常洗浄剤に使用されるものが広く使用できる。   In addition to the above components, the cleaning composition of the present invention contains other components such as fluorescent brighteners, abrasives, bactericides, fogging inhibitors, anti-redeposition agents, softeners, colorants, and fragrances. You can also Those components that are usually used in detergents can also be widely used.

本発明の洗浄用組成物の洗浄対象は、繊維製品(衣料を含む)以外のものであれば特に制限されない。よって、本発明の洗浄用組成物には、例えば食器等を対象とする食器洗い洗浄組成物;毛髪並びに皮膚等を対象とする毛髪や皮膚洗浄組成物(ヘアシャンプー、ボディーシャンプー);床やガラス等の表面に付着した汚れを洗浄する硬質表面クリーナー;コンタクトレンズ洗浄剤;歯みがきや入れ歯用洗浄剤などを挙げることができる。   The cleaning object of the cleaning composition of the present invention is not particularly limited as long as it is other than textile products (including clothing). Therefore, the cleaning composition of the present invention includes, for example, a dishwashing cleaning composition for dishes and the like; hair and skin cleaning compositions (hair shampoo, body shampoo) for hair and skin, etc .; Examples include hard surface cleaners for cleaning dirt adhering to the surface; contact lens cleaners; toothpaste and denture cleaners.

本発明の洗浄用組成物は、その形態を特に制限するものではなく、例えば液状、ペースト状、ゲル状、棒状、錠剤状、噴射スプレー、発泡体状、粉末状、顆粒状、または粒状を有することができる。また粒状組成物はまた圧縮形態で存在することができ、また液体組成物は濃縮された形態であってもよい。   The form of the cleaning composition of the present invention is not particularly limited, and has, for example, a liquid form, a paste form, a gel form, a stick form, a tablet form, a spray spray, a foam form, a powder form, a granular form, or a granular form. be able to. The particulate composition can also be present in compressed form, and the liquid composition can be in concentrated form.

(6-3) 漂白処理用組成物
本発明のアルカリ性マンナナーゼは、製紙パルプ(化学パルプ、半パルプ、機械パルプ、クラフトパルプなど)の塩素を含まない漂白プロセスにおいて、この漂白効果を高め、過酸化水素のニーズを低減または排除するのに有効に使用することができる。ゆえに、本発明のアリカリマンナナーゼは、塩素を含まない製紙パルプの漂白処理用組成物の1成分として使用することができる。よって本発明は、アルカリ性マンナナーゼを含む製紙パルプの漂白処理用組成物を提供するものである。かかる漂白処理用組成物は、本発明のアルカリ性マンナナーゼに加えて、当該組成物に一般的に使用される各種の成分を広く配合することができる。なお、アルカリ性マンナナーゼの配合割合としては、その比活性にもよるが、通常0.001%〜20%の範囲で使用することができる。
(6-3) Composition for bleaching treatment The alkaline mannanase of the present invention enhances the bleaching effect in the bleaching process not containing chlorine in paper pulp (chemical pulp, semi-pulp, mechanical pulp, kraft pulp, etc.) It can be used effectively to reduce or eliminate the need for hydrogen. Therefore, the ant kalimannanase of the present invention can be used as one component of a composition for bleaching papermaking pulp that does not contain chlorine. Therefore, this invention provides the composition for the bleaching process of the papermaking pulp containing alkaline mannanase. In addition to the alkaline mannanase of the present invention, such a bleaching treatment composition can broadly contain various components generally used in the composition. In addition, although it is based on the specific activity as a compounding ratio of alkaline mannanase, it can be normally used in 0.001%-20% of range.

(6-4) 繊維産業及びセルロース繊維加工産業における用途
本発明のアルカリ性マンナナーゼは、繊維の製造または繊維の加工に際して(好ましくはセルロース系繊維)、必要に応じて他の炭水化物分解酵素(例えば、キシログルカナーゼ、キシラナーゼ、種々のペクチン分解酵素)を組み合わせて使用することができる。なお、ここで「セルロース系繊維」には、綿、混紡綿、または天然若しくは人工セルロース物質(例えば、木材パルプのようなキシラン含有セルロース繊維)、またはこれらの混紡から作られた繊維、織布、不織布(ニット、織物、デニム、ヤーン、及びタオル地を含む)が含まれる。混紡の例としては、綿またはレーヨン/ビスコースと、羊毛,合成繊維(例えば、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリビニリドンクロリド繊維、ポリウレタン繊維、ポリ尿素繊維、アラミド繊維)及びセルロース含有繊維(例えば、レーヨン/ビスコース、ラミー、麻、アマ/リネン、ジュート、酢酸セルロース繊維、リオセル)より選択される少なくとも1つとの組み合わせからなる混紡を挙げることができる。
(6-4) Use in the textile industry and the cellulose fiber processing industry The alkaline mannanase of the present invention is used in the production of fibers or the processing of fibers (preferably cellulosic fibers), as required by other carbohydrate degrading enzymes (for example, xylo). Glucanase, xylanase, and various pectin-degrading enzymes can be used in combination. Here, the “cellulosic fiber” includes cotton, blended cotton, natural or artificial cellulosic material (for example, xylan-containing cellulose fiber such as wood pulp), or fibers, woven fabrics made from these blends, Nonwovens (including knits, wovens, denims, yarns, and toweling) are included. Examples of blends are cotton or rayon / viscose and wool, synthetic fibers (eg polyamide fibers, acrylic fibers, polyester fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyvinylidone chloride fibers, polyurethane fibers, polyurea fibers, aramid fibers) And a blend of at least one selected from cellulose-containing fibers (for example, rayon / viscose, ramie, hemp, flax / linen, jute, cellulose acetate fiber, lyocell).

本発明のアルカリ性マンナナーゼは、セルロース系繊維を衣類の製造に使用可能な材料に加工するか、若しくはセルロース系繊維を衣類の製造に好適に使用できる材料に加工する目的で使用することができる。繊維産業におけるセルロース系繊維の加工には、例えば繊維を紡糸してヤーンにする工程:ヤーンから織布またはニットを作成する工程;及びその後に染色等する仕上げ工程など複数の工程が含まれる。   The alkaline mannanase of the present invention can be used for the purpose of processing cellulosic fibers into a material that can be used for the production of clothing, or processing the cellulosic fibers into a material that can be suitably used for the production of clothing. The processing of cellulosic fibers in the textile industry includes a plurality of processes such as, for example, a process of spinning fibers into a yarn: a process of creating a woven fabric or a knit from the yarn; and a finishing process of subsequent dyeing.

こうした工程において、特に織る前に、繊維には高分子糊(例えば、マンナン、でんぷん、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールなど)が加えられるが、かかる処理を施した材料は、加工前に除去する必要がある。本発明のアルカリ性マンナナーゼは、こうしたマンナン含有糊の除去に使用することができる。   In such a process, a polymer paste (for example, mannan, starch, carboxymethylcellulose, polyvinyl alcohol, etc.) is added to the fiber, especially before weaving, and the material subjected to such treatment needs to be removed before processing. . The alkaline mannanase of the present invention can be used to remove such mannan-containing paste.

またグアガムやローカストビーンガム等のガラクトマンナンは、繊維の捺染に使用される捺染糊の増粘剤として広く使用されている。ゆえに本発明のアルカリ性マンナナーゼまたはこれを含む酵素組成物は、捺染糊の粘度の低減や、捺染加工後の繊維から捺染糊を洗浄し除去するために使用することができる。   Galactomannans such as guar gum and locust bean gum are widely used as thickeners for printing pastes used for textile printing. Therefore, the alkaline mannanase of the present invention or an enzyme composition containing the alkaline mannanase can be used to reduce the viscosity of the printing paste or to wash and remove the printing paste from the fiber after printing.

(6-5) 植物由来の増粘剤やゲル化剤等の分解及び修飾
植物成分に由来する増粘剤、ゲル化剤または分散剤には、有効成分としてマンナン、ガラクトマンナン、グルコマンナン、またはガラクトグルコマンナンを含むものがある。かかるものとしては、例えばローカストビーンガムやグアガムなどのガム類を挙げることができる。本発明のアルカリ性マンナナーゼまたはこれを含む酵素組成物は、これら増粘剤、ゲル化剤または分散剤等の用途に広く使用されているマンナン成分を含む植物由来物質を分解し、その物理化学的性質(例えば、粘度など)を修飾するのに好適に使用することができる。具体的には、マンナンを含む飼料や食物の粘度を低下させ、粘性のあるマンナン含有物質(飼料、食物)の加工を容易にするために好適に使用することができる。
(6-5) Degradation and modification of plant-derived thickeners and gelling agents, etc.For thickeners, gelling agents or dispersants derived from plant components, mannan, galactomannan, glucomannan, or Some contain galactoglucomannan. Examples of such materials include gums such as locust bean gum and guar gum. The alkaline mannanase of the present invention or an enzyme composition containing the same decomposes a plant-derived substance containing a mannan component widely used in applications such as a thickener, a gelling agent or a dispersing agent, and its physicochemical properties It can be suitably used to modify (for example, viscosity). Specifically, it can be suitably used for reducing the viscosity of feed and food containing mannan and facilitating the processing of viscous mannan-containing substances (feed and food).

(6-6) コーヒー液やその加工に際して生じるゲル形成や沈澱生成の抑制
また本発明のアルカリ性マンナナーゼまたはこれを含む酵素組成物は、液体コーヒー抽出物中に存在するガラクトマンナン等のマンナン類の加水分解に利用することができ、これによってコーヒー液やその加工に際して生じるゲル形成や沈澱生成を抑制することができる。特にインスタントコーヒーの凍結乾燥中のゲル形成、ホットベンダーなど加温保存中におけるゲル形成や沈澱生成の抑制に有効に使用することができる。
(6-6) Suppression of gel formation and precipitation generated during coffee liquor and processing thereof The alkaline mannanase of the present invention or an enzyme composition containing the same is used to hydrolyze mannans such as galactomannan present in the liquid coffee extract. It can be utilized for decomposition, and thereby it is possible to suppress the formation of gel and precipitation generated during coffee liquid and its processing. In particular, it can be effectively used for the suppression of gel formation during freezing drying of instant coffee, gel formation during hot storage such as hot bender, and precipitation formation.

(6-7) 地下部の破砕における使用(石油掘穿)
本発明のアルカリ性マンナナーゼまたはこれを含む酵素組成物は、米国特許第5806597号、第5562160号、第5201370号、及び第5067566号と同様に、酵素破砕剤として使用することができる。具体的には、井戸掘穿や石油掘穿等を目的として、地盤を破砕し地下部を形成するための破砕剤として使用することができる。
(6-7) Use in underground crushing (oil drilling)
The alkaline mannanase of the present invention or an enzyme composition containing the alkaline mannanase can be used as an enzyme crushing agent as in US Pat. Nos. 5,865,597, 5,562,160, 5,2013,70 and 5,675,662. Specifically, it can be used as a crushing agent for crushing the ground and forming an underground part for the purpose of drilling wells or drilling oil.

破砕剤としては、本発明のアルカリ性マンナナーゼまたはこれを含む酵素組成物を、水和可能ポリマー、及び当該水和可能ポリマーを本発明のアルカリ性マンナナーゼと架橋するための架橋剤と混合して、架橋ポリマーゲルとして使用されることが好ましい。当該架橋ポリマーゲルは、地下部を破壊するのに十分な圧力下で、地下部に所望の穴を形成しながら穴中にポンプで送入される。地下部の穴に送入された架橋ポリマーゲルは、時間とともにそれに含まれる本発明のアルカリ性マンナナーゼの分解作用によって粘度が低下して、低粘度の液状物となる。このため、地下部の溜まった当該液体は、地下部から容易に穴表面にポンプで送り戻すことができる。こうした架橋ポリマーゲルによる圧搾作業、穴内に溜まった架橋ポリマーゲルの低粘度化、及びその回収作業の繰り返しにより、地下部を形成することが可能となる。   As the crushing agent, the alkaline mannanase of the present invention or the enzyme composition containing the same is mixed with a hydratable polymer and a crosslinking agent for crosslinking the hydratable polymer with the alkaline mannanase of the present invention, It is preferably used as a gel. The crosslinked polymer gel is pumped into the hole under the pressure sufficient to break the underground part, forming the desired hole in the underground part. The cross-linked polymer gel fed into the hole in the underground part is reduced in viscosity with time by the decomposition action of the alkaline mannanase of the present invention contained therein, and becomes a low-viscosity liquid. Therefore, the liquid accumulated in the underground part can be easily pumped back from the underground part to the hole surface. It is possible to form an underground part by pressing the cross-linked polymer gel, reducing the viscosity of the cross-linked polymer gel accumulated in the hole, and repeating the recovery operation.

(6-8)マンノース、オリゴ糖の製造
本発明のアルカリ性マンナナーゼは、コンニャク等のグルコマンナン、ローカストビーンガム、グアーガム、大豆種皮由来のガラクトマンナン、コーヒー豆由来のガラクトマンナン、木材由来のガラクトグルコマンナン、海藻由来のβ-1,4マンノ多糖類、酵母由来のβ-1,4マンノ多糖類に作用させることによって、マンノース、マンノオリゴ糖、ガラクトマンノオリゴ糖、グルコマンノオリゴ糖の製造に使用することが出来る。具体的には、本発明のアルカリ性マンナナーゼをβ−1,4マンノピラノース環を有する植物性多糖類に作用させることによって、カロリー成分であるグルコースを含まない製品、例えば甘味料、点滴成分、製飴、低カロリー・ノンカロリー成分、サルモネラ菌定着抑制成分、生分解性プラスチック促進剤を製造することができる。
(6-8) Production of Mannose and Oligosaccharide The alkaline mannanase of the present invention includes glucomannan such as konjac, locust bean gum, guar gum, galactomannan derived from soybean seed coat, galactomannan derived from coffee beans, galactoglucomannan derived from wood It can be used for the production of mannose, mannooligosaccharide, galactomannooligosaccharide and glucomannooligosaccharide by acting on seaweed-derived β-1,4 mannopolysaccharide and yeast-derived β-1,4 mannopolysaccharide. . Specifically, by causing the alkaline mannanase of the present invention to act on a plant polysaccharide having a β-1,4 mannopyranose ring, a product that does not contain glucose as a caloric component, such as a sweetener, an infusion component,飴, low calorie / non-calorie components, Salmonella colonization inhibitory components, biodegradable plastic accelerators can be produced.

(6-9)飼料添加剤
本発明のアルカリ性マンナナーゼは飼料添加剤として、飼料の調製に使用することができる。具体的には、本発明のアルカリ性マンナナーゼを牛等の反すう動物の飼料に飼料添加剤として配合すると、当該マンナナーゼの作用によって、弱アルカリ性の胃の中で穀物に含まれるマンナンが分解されてマンノオリゴ糖が生成され、ビフィダス菌を増やし、整腸、増体重促進、飼料効率向上、便秘および下痢低減、発情再帰日数短縮、便臭改善の効果をもたらすことができる。
(6-9) Feed additive The alkaline mannanase of the present invention can be used as a feed additive in the preparation of feed. Specifically, when the alkaline mannanase of the present invention is added as a feed additive to ruminant feed such as cattle, mannanoligosaccharides are decomposed by the action of the mannanase to decompose mannan contained in the grain in the weakly alkaline stomach. Can increase Bifidobacteria, and can bring about the effects of bowel regulation, weight gain promotion, improved feed efficiency, constipation and diarrhea reduction, shortened days of estrus, and stool odor improvement.

(6-10)白水スカムの抑制剤
本発明のアルカリ性マンナナーゼは、製紙工程における櫛分や抄紙工程で循環利用される白水のスカムの抑制剤として有用である。各種の櫛を通して水浴中で固形不純分を取り除かれた砕木したままのパルプや蒸解パルプは、漂白、乾燥工程を経て連続的にロールによって巻き取られるが、櫛槽や抄紙槽で再利用される水は、アルカリ性で白くにごり、溶解したパルプ由来の多糖類、繁殖した微生物、微生物分泌物、パルプ繊維屑糖によるスカムやスケールを発生させ、櫛分や抄紙槽内でパルプにスカムを混入させる。本発明のアルカリ性マンナナーゼによれば、細胞壁の損傷による微生物の生育を抑制したり、スカム成分の溶解を促進させることによって、白水中のスカムの発生を抑制することができる。また漂白や乾燥工程でスカムやスケールを分解ないしは焼き切ることが可能である。こうした本発明のアルカリ性マンナナーゼによるスカムの発生抑制及び分解作用は、製紙工程において、パルプの裁断による巻き取りの中断を防ぐのに有効に利用することができる。
(6-10) Inhibitor of white water scum The alkaline mannanase of the present invention is useful as an inhibitor of white water scum that is circulated and used in the comb portion and paper making process in the paper making process. Unpulverized pulp and digested pulp from which solid impurities have been removed in a water bath through various combs are continuously wound up by a roll through a bleaching and drying process, but are reused in a comb tank and a papermaking tank. The water is alkaline and white and generates scum and scales due to polysaccharides derived from dissolved pulp, propagated microorganisms, microbial secretions, and pulp fiber waste sugar, and mixes scum into the pulp in combs and papermaking tanks. According to the alkaline mannanase of the present invention, generation of scum in white water can be suppressed by suppressing the growth of microorganisms due to cell wall damage or by promoting dissolution of the scum component. In addition, scum and scale can be decomposed or burned out in a bleaching or drying process. Such suppression of scum generation and decomposition by the alkaline mannanase of the present invention can be effectively used to prevent interruption of winding due to pulp cutting in the papermaking process.

以下、実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例等に限定されるものではない。なお、下記の実施例において特に言及しない限り、%はw/v%を意味するものとする。
参考例
なお、下記の実施例において、(1)マンナナーゼの検出方法(マンナナーゼ存在の確認)、及び(2)マンナナーゼ活性の測定は下記の方法に従って行った。
(1) マンナナーゼの検出方法
マンナナーゼの検出は、マンナン成分を含む固体培地におけるハロー形成の有無を目視で判断することによって行った。すなわち、被験試料中にマンナナーゼが存在すれば、培地中のマンナンが分解されてハローが形成される。具体的には、被験試料をマンナン成分としてローカストビーンガムを含む固体培地(0.2 % locust bean gum(Sigma,以下同じ)、0.5 % Polypepton S(日本製薬, 以下同じ)、0.5 % yeast extract(Difco, 以下同じ)、0.1 % K2HPO4、0.02 % MgSO4 .7H20、0.5% Na2CO3、1.5 % agar)(以下、「マンナン含有固体培地」と称する)に塗布し、30℃で数日間培養を行う。コロニー形成後、当該固体培地に0.1 % コンゴーレット水溶液を重層し染色する。その後、1 % 水酸化ナトリウム水溶液で脱色し、マンナンの分解により形成されるハローを目視により判断し、被験試料中のマンナナーゼの存在の有無を評価する。以下、本法によるマンナナーゼの検出方法を「ハロー法」とも称する。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to these Examples. In the following examples, unless otherwise specified,% means w / v%.
Reference Example In the following examples, (1) the detection method of mannanase (confirmation of the presence of mannanase) and (2) the measurement of mannanase activity were carried out according to the following methods.
(1) Method for detecting mannanase Mannanase was detected by visually observing the presence or absence of halo formation in a solid medium containing a mannan component. That is, if mannanase is present in the test sample, mannan in the medium is decomposed to form a halo. Specifically, a solid medium containing 0.2% locust bean gum (Sigma, hereinafter the same), 0.5% Polypepton S (Nippon Pharmaceutical, the same hereinafter), 0.5% yeast extract (Difco, hereinafter the same), 0.1% K 2 HPO 4 , 0.02% MgSO 4. 7H 2 0,0.5% Na 2 CO 3, 1.5% agar) ( hereinafter, was applied to the referred) to as "mannan-containing solid medium", at 30 ° C. Incubate for several days. After colony formation, the solid medium is overlaid with 0.1% aqueous congolet solution and stained. Thereafter, the color is decolorized with a 1% aqueous sodium hydroxide solution, and the halo formed by the decomposition of mannan is judged visually to evaluate the presence or absence of mannanase in the test sample. Hereinafter, the method for detecting mannanase according to this method is also referred to as “halo method”.

(2) マンナナーゼ活性の測定
マンナナーゼ活性の測定は、基質としてローカストビーンガム(主要構成成分;[D−ガラクトース:D−マンノース(1:4)])を用いて、3,5-ジニトロサリチル酸法[G.L. Miller, Anal. Chem., 31, 426-428 (1959)]に従って、基質(ローカストビーンガム)還元物の生成量を測定することによって行った。
(2) Measurement of mannanase activity Mannanase activity was measured by using 3,5-dinitrosalicylic acid method using locust bean gum (main constituent: [D-galactose: D-mannose (1: 4)]) as a substrate. GL Miller, Anal. Chem., 31, 426-428 (1959)] by measuring the amount of substrate (locust bean gum) reductate produced.

具体的には、測定対象の酵素液を基質溶液[最終濃度0.3 % ローカストビーンガム、50 mM グリシン-NaCl-NaOH緩衝液, pH 9.0]にいれて(総量 1 ml)、40℃で30分間処理して酵素反応を行う。反応後、ジニトロサリチル酸溶液1 mlを加え、沸騰水中で5分間加熱した後、氷水にて冷却する。冷却後、水4 mlを加え535 nmの吸光度を測定する。なお、1分間に1μmolのD-マンノースに相当する還元糖を生成する酵素量(タンパク質量)を1単位(1U)とする。タンパク質量は、標準タンパク質として牛血清アルブミンを用いたタンパク質アッセイキット(Bio-Rad)を用いて測定する。   Specifically, the enzyme solution to be measured is placed in a substrate solution [final concentration 0.3% locust bean gum, 50 mM glycine-NaCl-NaOH buffer, pH 9.0] (total volume 1 ml) and treated at 40 ° C for 30 minutes. And perform the enzyme reaction. After the reaction, add 1 ml of dinitrosalicylic acid solution, heat in boiling water for 5 minutes, and then cool with ice water. After cooling, add 4 ml of water and measure the absorbance at 535 nm. The amount of enzyme (protein amount) that produces a reducing sugar corresponding to 1 μmol of D-mannose per minute is defined as 1 unit (1 U). The amount of protein is measured using a protein assay kit (Bio-Rad) using bovine serum albumin as a standard protein.

以下、本法によるマンナナーゼ活性の測定方法を「ジニトロサリチル酸法」と称する。   Hereinafter, the method for measuring mannanase activity according to this method is referred to as “dinitrosalicylic acid method”.

実施例1 アルカリ性マンナナーゼ生産菌「Bacillus sp. Strain JAMB-750」の分離
千葉県大原町より採取した土壌を滅菌水に懸濁し、上澄み液をマンナン含有固体培地に塗布して、30℃で数日間培養を行った。コロニー形成後、当該固体培地に0.1 % コンゴーレット水溶液を重層して染色し、その後1 % 水酸化ナトリウム水溶液で脱色してマンナンの分解により形成されるハローの有無を評価した。
Example 1 Isolation of Alkaline Mannanase Producing Bacterium “Bacillus sp. Strain JAMB-750” Soil collected from Ohara Town, Chiba Prefecture was suspended in sterilized water, and the supernatant was applied to a mannan-containing solid medium at 30 ° C. for several days. Culture was performed. After colony formation, the solid medium was overlaid with a 0.1% aqueous solution of Congolet and stained, and then decolorized with a 1% aqueous sodium hydroxide solution to evaluate the presence or absence of halo formed by decomposition of mannan.

ハロー形成能を有するコロニーをマンナナーゼ生産候補株とし、液体培養を行った。具体的には、液体培地(マンナン含有固体培地より寒天(agar)を除いたもの)に上記マンナナーゼ生産候補株を植菌し、30℃で数日間好気的に振とう培養した。その後、遠心分離により培養液を、菌体(沈殿物)と上清に分け、得られた上清を5 mM リン酸緩衝液(pH 7.0)にて透析した。これを粗酵素液として用いて、各pHにおけるマンナナーゼ活性を、参考例に記載するジニトロサリチル酸法に従って測定した。これにより、粗酵素液に含まれるマンナナーゼの最適pHを求めた。本法にて、最適pHをアルカリ領域(pH 8以上)に有するマンナナーゼ生産候補株(以下、「本発明菌体」という)を単離して、下記に示す(1)〜(8)の試験に供した。   Liquid culture was performed using colonies having halo-forming ability as mannanase production candidate strains. Specifically, the mannanase production candidate strain was inoculated in a liquid medium (mannan-containing solid medium excluding agar), and cultured with aerobic shaking at 30 ° C. for several days. Thereafter, the culture solution was separated into cells (precipitate) and supernatant by centrifugation, and the obtained supernatant was dialyzed against 5 mM phosphate buffer (pH 7.0). Using this as a crude enzyme solution, the mannanase activity at each pH was measured according to the dinitrosalicylic acid method described in Reference Examples. Thereby, the optimum pH of mannanase contained in the crude enzyme solution was determined. In this method, a mannanase production candidate strain (hereinafter referred to as “the present invention”) having an optimum pH in the alkaline region (pH 8 or higher) is isolated and subjected to the tests (1) to (8) shown below. Provided.

(A)試験内容及びその方法
(1) 形態学的試験
0.5 % Polypepton S、0.5 % yeast extract、0.5 % glucose、0.1 % K2HPO4、及び 0.02 % MgSO4を含む培地を用いて本発明菌体を生育させ、光学顕微鏡によって細胞形態及びサイズ、並びに鞭毛による運動性の有無を観察した。さらにグラム染色性(陽性/陰性)、並びに好気性及び嫌気性の別について定法に従って評価した。
(A) Test content and method
(1) Morphological examination
0.5% Polypepton S, 0.5% yeast extract, 0.5% glucose, 0.1% K 2 HPO 4, and grown to the present invention cells using a medium containing 0.02% MgSO 4, cell morphology and size by an optical microscope, and flagella The presence or absence of motility was observed. Further, Gram staining (positive / negative), aerobic and anaerobic, were evaluated according to a conventional method.

(2) 胞子形成
培地〔BBLTM TrypticaceTM Soy Agar(1.5 % pancreatic digest of casein、0.5 % papaic digest of soybeen meal、0.5 % sodium chloride、1.5 % agar)及び0.01 % MnCl2・4H2O含有〕を用いて本発明菌体を培養し、顕微鏡により胞子形成の有無を確認した。
(2) sporulation medium [BBL TM Trypticace TM Soy Agar (1.5 % pancreatic digest of casein, 0.5% papaic digest of soybeen meal, 0.5% sodium chloride, 1.5% agar) and 0.01% MnCl 2 · 4H 2 O content] The bacterial cells of the present invention were cultured, and the presence or absence of spore formation was confirmed with a microscope.

(3) 生育条件試験
0.5 % Polypepton S、0.5 % yeast extract、0.5 % glucose、0.1 % K2HPO4、及び 0.02 % MgSO4を含む培地を用いて、本発明菌体の生育条件(生育pH範囲、最適生育pH、生育温度範囲、最適生育温度、生育塩濃度範囲)を求めた。なお、pHテストはpH 6〜11までの範囲でpH 1ずつの間隔で行った。培地のpHは5、6および7は塩酸、pH 8及び9はNaHCO3、pH 10以上はNa2CO3を用いて調整した。生育温度範囲の測定には温度勾配バイオフォトレコーダー(ADVANTEC)を用いた。塩濃度テストは塩化ナトリウムを用いて、培地の塩濃度を3%、5%、7%、10%、及び15%に調整して行った。
(3) Growth condition test
Using a medium containing 0.5% Polypepton S, 0.5% yeast extract, 0.5% glucose, 0.1% K 2 HPO 4 , and 0.02% MgSO 4 , the growth conditions (growth pH range, optimum growth pH, growth Temperature range, optimum growth temperature, growth salt concentration range). The pH test was performed at pH 1 intervals in the range of pH 6-11. The pH of the medium was adjusted using hydrochloric acid for 5, 6 and 7, NaHCO 3 for pH 8 and 9, and Na 2 CO 3 for pH 10 and above. A temperature gradient biophoto recorder (ADVANTEC) was used to measure the growth temperature range. The salt concentration test was performed using sodium chloride and adjusting the salt concentration of the medium to 3%, 5%, 7%, 10% and 15%.

(4)生理性状学試験
(4-1) オキシダーゼ試験、カタラーゼ試験
オキシダーゼ試験は、チトクローム・オキシダーゼ試験用ろ紙「ニッスイ」(製造販売元、日水製薬株式会社)を用い、カタラーゼ試験は3 w/v% H2O2を用いて定法に従って試験を行った。
(4) Physiological properties test
(4-1) Oxidase test and catalase test For the oxidase test, the filter paper for cytochrome oxidase test "Nissui" (manufacturer and vendor, Nissui Pharmaceutical Co., Ltd.) was used. For the catalase test, 3 w / v% H 2 O 2 was used. The test was conducted according to a conventional method.

(4-2) デンプン分解能(Hydrolysis of starch)
固体培地〔BactoTryptic Soy Broth without Dextrose TM(1.7 % pancreatic digest of casein、0.3% soy bean peptone、0.5% sodium chloride、0.25% dipotassium phosphate)(Difco社)、及び0.5% starch azure含有[Na2CO3でpH 9.5に調整]〕に本発明菌体を植菌し、生育後、ハロー形成の有無を確認した。ハローが形成される場合は、本発明菌体にデンプン分解能があると判断される。
(4-2) Hydrolysis of starch
BactoTryptic Soy Broth without Dextrose (1.7% pancreatic digest of casein, 0.3% soy bean peptone, 0.5% sodium chloride, 0.25% dipotassium phosphate) (Difco) and 0.5% starch azure [Na 2 CO 3 The cells of the present invention were inoculated to pH 9.5]], and after growth, the presence or absence of halo formation was confirmed. When a halo is formed, it is determined that the microbial cell of the present invention has starch degradability.

(4-3) カゼイン分解能(Hydrolysis of casein)
固体培地〔BBL社製Trypticace Soy AgarTM (1.5 % pancreatic digest of casein、0.5 % papaic digest of soybeen meal、0.5 % sodium chloride、1.5 % agar)、及び0.5 % skim milk含有 [Na2CO3でpH 9.0に調整]〕に本発明菌体を植菌し、生育後菌体を取り除き、30 %トリクロロ酢酸溶液を培地に滴下し、ハロー形成の有無を確認した。ハローが形成される場合は、本発明菌体にカゼイン分解能があると判断される。
(4-3) Hydrolysis of casein
Solid medium [BBL Co. Trypticace Soy Agar TM (1.5% pancreatic digest of casein, 0.5% papaic digest of soybeen meal, 0.5% sodium chloride, 1.5% agar), and 0.5% skim milk-containing [pH 9.0 with Na 2 CO 3 The bacterial cells of the present invention were inoculated, and after the growth, the bacterial cells were removed, and a 30% trichloroacetic acid solution was dropped into the medium to confirm the presence or absence of halo formation. When a halo is formed, it is determined that the cell of the present invention has casein resolution.

(4-4) ゼラチン分解能(Hydrolysis of gelatin)
固体培地〔Nutrient Broth(0.3 % beef extract、0.5 % peptone) (Difco社)、2 % agar、及び1 % gelatin含有 [Na2CO3でpH 9.0に調整]〕に本発明菌体を植菌し、生育後菌体を取り除き、30 % トリクロロ酢酸溶液を培地に滴下し、ハロー形成の有無を確認した。ハローが形成される場合は、本発明菌体にカゼイン分解能があると判断される。
(4-4) Hydrolysis of gelatin
The cells of the present invention were inoculated into a solid medium (containing Nutrient Broth (0.3% beef extract, 0.5% peptone) (Difco), 2% agar, and 1% gelatin [adjusted to pH 9.0 with Na 2 CO 3 ]). After growth, the cells were removed, and a 30% trichloroacetic acid solution was dropped into the medium to confirm the presence or absence of halo formation. When a halo is formed, it is determined that the cell of the present invention has casein resolution.

(4-5) インドール産生能(Production of indole)
培地〔SIM確認培地(0.3 % beef extract、2.8 % peptone、0.0025 % sodium thiosulfate、0.1 % ammonium Fe(III) citrate、0.3 % agar)(日水製薬社製)〕を試験管に分注し、本発明菌体を穿刺培養し、インドール試薬(p-ジメチルアミノベンズアルデヒド、5 g;アミルアルコール、75 ml;濃塩酸、25 ml)を1 ml加え、変色の有無を確認した。変色が観察される場合は、本発明菌体にインドール産生能があると判断される。
(4-5) Production of indole
Medium (SIM confirmation medium (0.3% beef extract, 2.8% peptone, 0.0025% sodium thiosulfate, 0.1% ammonium Fe (III) citrate, 0.3% agar) (manufactured by Nissui Pharmaceutical)) The cell of the invention was punctured and 1 ml of indole reagent ( p -dimethylaminobenzaldehyde, 5 g; amyl alcohol, 75 ml; concentrated hydrochloric acid, 25 ml) was added to confirm the presence or absence of discoloration. When discoloration is observed, it is determined that the microbial cell of the present invention has an indole-producing ability.

(4-6) 硫化水素生成能(Production of H2S)
培地〔SIM確認培地(0.3 % beef extract、2.8 % peptone、0.0025 % sodium thiosulfate、0.1 % ammonium Fe(III) citrate、0.3 % agar)(日水製薬社製)〕を試験管に分注し、本発明菌体を穿刺培養し、硫化水素の生成を確認した。培地が黒く変色する場合に、本発明菌体に硫化水素生成能があると判断される。
(4-6) Production of H 2 S
Medium (SIM confirmation medium (0.3% beef extract, 2.8% peptone, 0.0025% sodium thiosulfate, 0.1% ammonium Fe (III) citrate, 0.3% agar) (manufactured by Nissui Pharmaceutical)) The microbial cells of the invention were punctured and confirmed to produce hydrogen sulfide. When the medium turns black, it is determined that the bacterial cells of the present invention have the ability to produce hydrogen sulfide.

(4-7) 硝酸塩及び亜硝酸塩の還元能(KNO3 reduction、NaNO2 reduction)(それぞれ培地6および7)
培地6〔1 % beef extract、1 % peptone、0.5 % NaCl、及び0.1 % KNO3含有 [Na2CO3でpH 9.5に調整]〕、または培地7〔1 % beef extract、1 % peptone、0.5 % NaCl、及び0.001 % NaNO2含有 [Na2CO3でpH 9.5に調整]〕を、試験管に各々分注後、植菌を行ない、本発明菌体を生育させた。生育後、培地6に0.33 % スルファニル酸および0.5 % ジメチルα-ナフチルアミンを各々1 ml加え、変色の有無を観察した。培地が赤く変色した場合は、亜硝酸塩が存在し、本発明菌体に硝酸塩に対する還元能があると判断される。培地が変色しない場合は、亜鉛を少量加える。この際、培地が赤色に変色した場合は、培地中に硝酸塩が残留しており、本発明菌体に硝酸塩への還元能は無いと判断される。一方、亜鉛を加えた際に培地が変色しなかった場合は、本発明菌体に亜硝酸塩への還元能があり、菌体が亜硝酸塩を還元して、脱窒が行なわれたと判断される。
(4-7) Reduction ability of nitrate and nitrite (KNO 3 reduction, NaNO 2 reduction) (medium 6 and 7, respectively)
Medium 6 (containing 1% beef extract, 1% peptone, 0.5% NaCl, and 0.1% KNO 3 [adjusted to pH 9.5 with Na 2 CO 3 ]) or medium 7 (1% beef extract, 1% peptone, 0.5% After injecting NaCl and 0.001% NaNO 2 (adjusted to pH 9.5 with Na 2 CO 3 ) into each test tube, the cells were inoculated to grow the cells of the present invention. After growth, 1 ml each of 0.33% sulfanilic acid and 0.5% dimethyl α-naphthylamine was added to medium 6 and the presence or absence of discoloration was observed. When the medium turns red, nitrite is present, and it is determined that the bacterial cells of the present invention have a reducing ability for nitrate. If the medium does not change color, add a small amount of zinc. At this time, if the culture medium turns red, nitrate remains in the culture medium, and it is determined that the cells of the present invention do not have the ability to reduce nitrate. On the other hand, when the medium does not change color when zinc is added, it is judged that the microbial cells of the present invention have the ability to reduce nitrite, and the microbial cells have reduced nitrite and have been denitrified. .

また、培地7を用いて本発明菌体を生育後、当該培地7に0.33 % スルファニル酸および0.5 % ジメチルα-ナフチルアミンを1 mlずつ加えた場合に、培地が変色しなかった場合は、当該本発明菌体は硝酸塩を還元せずに亜硝酸塩のみを還元する能力があると判断される。   In addition, after growing the cells of the present invention using the medium 7, when 1 ml each of 0.33% sulfanilic acid and 0.5% dimethyl α-naphthylamine is added to the medium 7, the medium does not change color. The invented microbial cells are judged to be capable of reducing only nitrite without reducing nitrate.

(4-8) DNase 活性
固体培地〔Bacto DNase TEST AGAR(2 % Bacto Tryptose、0.2 % deoxyribonucleic acid、0.5 % sodium chloride、1.5 % Bacto ager)(Difco社)〕に本発明菌体を植菌し、生育後菌体を取り除き1 N 塩酸を培地に滴下し、ハロー形成の有無を確認した。ハローが形成される場合は、本発明菌体にDNase 活性があると判断される。
(4-8) DNase activity Inoculate the cell of the present invention in a solid medium (Bacto DNase TEST AGAR (2% Bacto Tryptose, 0.2% deoxyribonucleic acid, 0.5% sodium chloride, 1.5% Bacto ager) (Difco)), After growth, the cells were removed and 1 N hydrochloric acid was added dropwise to the medium to confirm the presence or absence of halo formation. When a halo is formed, it is determined that the bacterial cell of the present invention has DNase activity.

(4-9) 糖の資化性
軟寒天培地〔0.3 % agar、0.7 % K2HPO4、0.2 % KH2PO4、0.01 % MgSO4、0.1 % (NH4)2SO4、0.5 % NaCl、0.5 % 各種炭素源(L-arabinose, cellobiose, D-fructose, D-galactose, D-gulucose, grycerol, D-lactose, maltose, D-mannitol, D-mannose, sucrose,D-trehalose, xylose)、及びビタミン溶液含有 [Na2CO3でpH9.9に調整]〕に本発明菌体を穿刺培養し生育させ、生育の有無から、各種炭素源(糖)に対する本発明菌体の資化性を評価した。
(4-9) Sugar assimilation Soft agar medium (0.3% agar, 0.7% K 2 HPO 4 , 0.2% KH 2 PO 4 , 0.01% MgSO 4 , 0.1% (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.5% NaCl , 0.5% various carbon sources (L-arabinose, cellobiose, D-fructose, D-galactose, D-gulucose, grycerol, D-lactose, maltose, D-mannitol, D-mannose, sucrose, D-trehalose, xylose), And vitamin solution containing [adjusted to pH 9.9 with Na 2 CO 3 ], and cultivated by puncture culture of the present invention, and based on the presence or absence of growth, the ability of the present microbial cells to assimilate to various carbon sources (sugars) evaluated.

(5) 16S rDNA塩基配列を用いた相同性解析
最適pHをアルカリ領域に有する上記マンナナーゼ生産候補株(本発明菌体)から、定法に従ってゲノムDNAを抽出した[H. Saito and K. Miura, Biochem. Biophys. Acta, 72, 619-629 (1963)]。これをテンプレートとし、約1,500 bpの16S rRNA遺伝子を増幅することのできるユニバーサルプライマーを用いてPCRを行ない、16S rRNA遺伝子を増幅した。得られたPCR産物を精製した後、これをテンプレートとし、16S rRNA遺伝子の内部共通配列より作成したプライマーを用い、シーケンス反応を行ない、塩基配列の決定を行った。得られた塩基配列のデータをもとに、FASTA program (http://www.ddbj.nig.ac.jp)を用いて、相同性検索を行った。
(5) Homology analysis using 16S rDNA nucleotide sequence Genomic DNA was extracted from the above mannanase production candidate strain (the present invention) having an optimum pH in the alkaline region according to a conventional method [H. Saito and K. Miura, Biochem Biophys. Acta, 72, 619-629 (1963)]. Using this as a template, PCR was performed using a universal primer capable of amplifying an approximately 1,500 bp 16S rRNA gene to amplify the 16S rRNA gene. After purifying the obtained PCR product, using this as a template, using a primer prepared from the internal common sequence of the 16S rRNA gene, a sequencing reaction was performed to determine the base sequence. Based on the obtained nucleotide sequence data, homology search was performed using the FASTA program (http://www.ddbj.nig.ac.jp).

(6) HPLCによるGC含量の測定
Tamaoka等[FEMS Microbiol Lett., 25, 125-128 (1984)]の方法に従い、菌体中のGC含量を測定した。培養菌体より抽出精製したDNAをエタノール沈澱した後、乾燥し、蒸留水で0.5μg/μlの濃度に調整した。このDNA溶液10μlを沸騰溶液中に10分間保った後、氷水で急冷し、一本鎖DNAに変性させた。これに10μlのヌクレアーゼP1溶液(0.1 mg/ml ヌクレアーゼP1, 40 mM酢酸ナトリウム, 2 mM ZnSO4, pH 5.3)を加えて50℃で1時間処理して加水分解を行ない、DNAをヌクレオチドにした。さらにこれに10μlのアルカリフォスファターゼ(2.4単位/ml, 0.1M Tris-HCl, pH 8.1)を加えて37℃で2時間以上処理し、ヌクレオシドにしたものを分析試料とし、下記条件の高速液体クロマトグラフィー(HPLC)に供してGC含量を求めた。
(6) Measurement of GC content by HPLC
The GC content in the cells was measured according to the method of Tamaoka et al. [FEMS Microbiol Lett., 25, 125-128 (1984)]. DNA extracted and purified from cultured cells was ethanol precipitated, dried, and adjusted to a concentration of 0.5 μg / μl with distilled water. 10 μl of this DNA solution was kept in a boiling solution for 10 minutes, and then rapidly cooled with ice water to denature into single-stranded DNA. To this, 10 μl of nuclease P1 solution (0.1 mg / ml nuclease P1, 40 mM sodium acetate, 2 mM ZnSO 4 , pH 5.3) was added and treated at 50 ° C. for 1 hour for hydrolysis to convert the DNA into nucleotides. Further, 10 μl of alkaline phosphatase (2.4 units / ml, 0.1M Tris-HCl, pH 8.1) was added to this, treated at 37 ° C. for 2 hours or longer, and the nucleoside was used as an analysis sample, and high performance liquid chromatography under the following conditions: (GC) was used to determine the GC content.

<高速液体クロマトグラフィーのGC含量分析条件>
機器:高速液体クロマトグラフLC Module 1(Waters社)、
検出波長:260 nm、
分析用カラム:Cosmosil 5C18カラム(4.6×150 mm)(ナカライテスク)、
カラム温度:室温(15-25℃)、
移動相:0.02 Mリン酸一アンモニウム-アセトニトリル(19:1、v/v)、
流速:1 ml/min 、
サンプル量:10 μl。
<GC content analysis conditions for high performance liquid chromatography>
Equipment: High performance liquid chromatograph LC Module 1 (Waters),
Detection wavelength: 260 nm,
Analytical column: Cosmosil 5C18 column (4.6 x 150 mm) (Nacalai Tesque),
Column temperature: room temperature (15-25 ° C),
Mobile phase: 0.02 M monoammonium phosphate-acetonitrile (19: 1, v / v),
Flow rate: 1 ml / min
Sample volume: 10 μl.

(7) 菌体脂肪酸組成の分析
Waino等[Int. Syst. Bacteriol., 49, 821-831 (1999)]の方法に従って本発明菌体の脂肪酸組成を分析した。テフロン(登録商標)ライニング付き耐熱性スクリューキャップの試験管に凍結乾燥した本発明菌体20 mgを入れた。これに5%(v/v)無水塩酸・メタノール溶液(国産化学)2 mlを加え、キャップを締めた。100℃、3時間加熱処理を行なった。加熱後、冷却し、蒸留水を1 ml加えた後、3 mlのヘキサンを加え2分間激しく振盪した。3000×gで5分間遠心し、ヘキサン層を別のスクリューキャップに移した。残った塩酸・メタノール溶液にまた3 mlのヘキサンを加え同様の操作を行ない、3回抽出した。斯くして回収したヘキサン層に同量の蒸留水を加え2分間激しく振盪した。これを3000×gで5分間遠心して、ヘキサン層から塩酸を除いた。予めジエチルエーテルで洗浄し乾燥しておいた無水硫酸ナトリウム5 gを入れた新しい試験管に、上記のヘキサン層を移し、軽く撹拌した後、3時間静置した。このヘキサン層を新しい試験管に移し、減圧濃縮機で200 μl程度になるまで濃縮した。これをガスクロマトグラフィー・マススペクトロメトリー(GC/MS)に供して、菌体脂肪酸組成を分析した。
(7) Analysis of cell fatty acid composition
The fatty acid composition of the cells of the present invention was analyzed according to the method of Waino et al. [Int. Syst. Bacteriol., 49, 821-831 (1999)]. 20 mg of the lyophilized cell of the present invention was placed in a test tube of a heat-resistant screw cap with a Teflon (registered trademark) lining. To this was added 2 ml of 5% (v / v) anhydrous hydrochloric acid / methanol solution (domestic chemistry), and the cap was tightened. Heat treatment was performed at 100 ° C. for 3 hours. After heating, the mixture was cooled, 1 ml of distilled water was added, 3 ml of hexane was added, and the mixture was shaken vigorously for 2 minutes. The mixture was centrifuged at 3000 × g for 5 minutes, and the hexane layer was transferred to another screw cap. To the remaining hydrochloric acid / methanol solution, 3 ml of hexane was again added and the same operation was performed, followed by extraction three times. The recovered hexane layer was added with the same amount of distilled water and shaken vigorously for 2 minutes. This was centrifuged at 3000 × g for 5 minutes to remove hydrochloric acid from the hexane layer. The hexane layer was transferred to a new test tube containing 5 g of anhydrous sodium sulfate that had been washed with diethyl ether and dried beforehand, and the mixture was lightly stirred and allowed to stand for 3 hours. The hexane layer was transferred to a new test tube and concentrated to about 200 μl with a vacuum concentrator. This was subjected to gas chromatography / mass spectrometry (GC / MS) to analyze the cell fatty acid composition.

(8) キノン組成の分析
Komagata等 [Methods Microbiol., 19, 161-203 (1983)]の方法に従い、本発明菌体のキノン組成を分析した。凍結乾燥した本発明菌体(約200 mg)をねじ口試験管に入れ、20 mlのクロロホルム-メタノール(2:1, v/v)を加え、冷暗所で一晩置き、菌体成分を抽出した。このクロロホルム-メタノール懸濁液を濾紙で濾過し、濾液をナス型フラスコに集め、ロータリー・エバポレーターで濃縮乾固させた。ナス型フラスコの内壁に乾固した菌体成分を少量のアセトンで抽出した。このアセトン抽出液を、シリカゲルTLCプレート(Merck Kiesel-gel 60 F254, 0.2 mm thickness, 20 cm×20 cm)にスポットした。同様に、当該シリカゲルTLCプレートに、以下に示したマーカーをスポットした。このTLCプレートをヘキサン-ジエチルエーテル(4:1, v/v)で1時間展開して、乾燥させた後、紫外線ランプ(254 nm)下で、展開したアセトン抽出液(被験試料)のスポットについて、キノンのバンドを確認した。
(8) Analysis of quinone composition
According to the method of Komagata et al. [Methods Microbiol., 19, 161-203 (1983)], the quinone composition of the bacterial cells of the present invention was analyzed. Place the lyophilized cell of the present invention (about 200 mg) into a screw-cap test tube, add 20 ml of chloroform-methanol (2: 1, v / v), and place in a cool dark place overnight to extract the cell components. . This chloroform-methanol suspension was filtered with a filter paper, and the filtrate was collected in an eggplant type flask and concentrated to dryness with a rotary evaporator. The bacterial cell components dried on the inner wall of the eggplant-shaped flask were extracted with a small amount of acetone. The acetone extract, silica gel TLC plates were spotted (Merck Kiesel-gel 60 F 254 , 0.2 mm thickness, 20 cm × 20 cm). Similarly, the following markers were spotted on the silica gel TLC plate. This TLC plate was developed with hexane-diethyl ether (4: 1, v / v) for 1 hour, dried, and then the spot of acetone extract (test sample) developed under an ultraviolet lamp (254 nm) The quinone band was confirmed.

確認したキノンのバンド画分をTLCプレートから削り取り、試験管に移し、1 mlのアセトンを加え、軽く振盪して抽出した。このアセトン抽出液を高速液体クロマトグラフィーの前処理用0.5 μmの疎水性PTFEメンブランフィルター(サンプレップFH4, Millipore)で濾過した後、窒素ガスを使用し、約100μl位に濃縮した。これを試験サンプルとして、下記条件の高速液体クロマトグラフィーに供して、キノン組成の分析を行った。   The confirmed quinone band fraction was scraped from the TLC plate, transferred to a test tube, added with 1 ml of acetone, and extracted by shaking lightly. The acetone extract was filtered through a 0.5 μm hydrophobic PTFE membrane filter (Sunprep FH4, Millipore) for high-performance liquid chromatography pretreatment, and then concentrated to about 100 μl using nitrogen gas. This was used as a test sample and subjected to high performance liquid chromatography under the following conditions to analyze the quinone composition.

<高速液体クロマトグラフィーでのキノン分析条件>
機器:高速液体クロマトグラフLC Module 1(Waters社)、
検出波長:270 nm、
分析用カラム:m-Bondasphere(5 m,C18,100Å)(3.9×150 mm) (Waters社)、
ガードカラム:Delta-Pak(C18,100Å)(Waters社)、
カラム温度:室温(15-25℃)、
移動相:メタノール-イソプロパノール(2:1,v/v)、
流速:1 ml/min 、
サンプル量:10 μl、
標準試料:メナキノン-6、メナキノン-7、ユビキノン-7、 ユビキノン-8、及び ユビキノン-10を使用。
<Quinone analysis conditions in high performance liquid chromatography>
Equipment: High performance liquid chromatograph LC Module 1 (Waters),
Detection wavelength: 270 nm,
Analytical column: m-Bondasphere (5 m, C18, 100 mm) (3.9 x 150 mm) (Waters),
Guard column: Delta-Pak (C18,100 mm) (Waters),
Column temperature: room temperature (15-25 ° C),
Mobile phase: methanol-isopropanol (2: 1, v / v),
Flow rate: 1 ml / min
Sample volume: 10 μl,
Standard samples: Menaquinone-6, Menaquinone-7, Ubiquinone-7, Ubiquinone-8, and Ubiquinone-10 are used.

(B)試験結果
結果を表1に示す。
(B) Test results The results are shown in Table 1.

Figure 2006087404
表1に示す結果から、土壌から分離したマンナナーゼ生産候補株(本発明菌体)は、好アルカリ性のBacillus属細菌であることが分かった。さらに16S rDNA塩基配列の相同性解析の結果、B. alcalophilus(DSM485T)と98.9%の相同性を、B. pseudoalcaliphilus(DSM8725T)と97.3%の相同性を有していた。この結果から、本発明菌体は、B. alcalophilusに近縁する、Bacillus属に属する新種の菌株(微生物)であると考えられた。このため、当該本発明菌体を、「Bacillus sp. Strain JAMB-750」(略称:「JAMB-750株」)と命名して、平成16年9月24日付けで、日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6に住所を有する独立行政法人産業技術総合研究所、特許生物寄託センターに、寄託者が付した識別のための表示を「Bacillus sp. Strain JAMB-750」とし、受領番号を「FERM AP−20227」として寄託した(通知番号:16産生寄第227号)。
Figure 2006087404
From the results shown in Table 1, it was found that the mannanase production candidate strain (the cell of the present invention) isolated from soil was an alkalophilic Bacillus genus bacterium. Further homology analysis of 16S rDNA base sequence result, the homology 98.9 percent B. alcalophilus (DSM485 T), had homology 97.3 percent B. pseudoalcaliphilus (DSM8725 T). From these results, it was considered that the bacterial cell of the present invention is a new strain (microorganism) belonging to the genus Bacillus , closely related to B. alcalophilus . For this reason, the cell of the present invention was named “Bacillus sp. Strain JAMB-750” (abbreviation: “JAMB-750 strain”) and dated September 24, 2004, East of Tsukuba City, Ibaraki Prefecture, Japan. 1-chome, 1-address, 1 center, 6th address, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Depositary Center, “Bacillus sp. Strain JAMB-750” is displayed for identification. The number was deposited as “FERM AP-20227” (Notification Number: 16 Production No. 227).

実施例2 マンナナーゼ(Native)の精製
上記Bacillus sp. Strain JAMB-750株(以下、単に「JAMB-750株」という)を、液体培地(0.2 % locust bean gum、5 %(v/v) Mieki(味の素)、0.2 % yeast extract、0.5 % bonito meat extract(和光純薬)、0.1 % KH2PO4、0.1 % methionine、0.05 % MgSO4・7H2O、0.5 % Na2CO3、pH 6.8)に植菌し、30℃で2日間培養を行った。培養後、培養液を遠心分離(10,000×g、10分間)により菌体と上清に分け、上清を粗酵素液とし、これからマンナナーゼを精製した。なお、精製の工程はすべて4℃以下で行った。
Example 2 Purification of Mannanase (Native) The above Bacillus sp. Strain JAMB-750 strain (hereinafter simply referred to as “JAMB-750 strain”) was transformed into a liquid medium (0.2% locust bean gum, 5% (v / v) Mieki ( Ajinomoto), 0.2% yeast extract, 0.5% bonito meat extract (Wako Pure Chemicals), 0.1% KH 2 PO 4 , 0.1% methionine, 0.05% MgSO 4 .7H 2 O, 0.5% Na 2 CO 3 , pH 6.8) Inoculated and cultured at 30 ° C. for 2 days. After the culture, the culture solution was separated into cells and supernatant by centrifugation (10,000 × g , 10 minutes), and the supernatant was used as a crude enzyme solution, from which mannanase was purified. All purification steps were performed at 4 ° C. or lower.

具体的には、まず培養上清に、30-60 % 飽和となるように硫酸アンモニウムを加え遠心分離を行った後、得られた沈殿物に、小量の10 mM リン酸ナトリウム緩衝液(pH 7.0)を加えて溶解させた。これを10 mM リン酸ナトリウム緩衝液(pH 7.0)で一晩透析を行った。透析後、透析液を10 mM リン酸ナトリウム緩衝液(pH 7.0)にて平衡化したDEAE-Toyopearl 650M(東ソー)カラム(2.5×20 cm)に供して吸着させ、150 mM NaClを含有する10 mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH 7.0) 200 mlを通液して非吸着タンパク質を溶出した。次いで塩化ナトリウムを含有する10 mM リン酸ナトリウム緩衝液(pH 7.0)を用いて、150 mM 〜300 mMの塩化ナトリウム濃度勾配をかけマンナナーゼを溶出した。マンナナーゼ活性画分を合わせて、10 mM リン酸ナトリウム緩衝液(pH 7.0)にて平衡化したハイドロキシアパタイト(日本ケミカル)カラム(2.5×20 cm)に吸着させ、50 mM リン酸ナトリウム緩衝液(pH 7.0) 200 mlで洗浄した後に、リン酸塩緩衝液(pH 7.0)を用いて、50 mMから125 mMのリン酸濃度勾配をかけマンナナーゼを溶出した。マンナナーゼ活性画分を限外濾過(Amicon Ultra 10k; Millipore)にて濃縮した後、500 mMの塩化ナトリウムを含有する10mM リン酸塩緩衝液(pH 7.0)にて平衡化したゲル濾過(Bio-Gel A-1.5m Gel; Bio-Rad)カラム(2.5×120 cm)にて分子量分画を行った。マンナナーゼ活性画分を限外濾過(Millipore, Amicon Ultra PL-10)にて濃縮し、緩衝液を5 mM Tris-HCl 緩衝液(pH 7.5)に置換した。得られたマンナナーゼ活性画分をSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動にかけた。なお、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動は、Laemmli[Nature, 227, 680-685 (1970)] の方法に従って行った。電気泳動には、10 % アクリルアミドゲル(80×100 mm, 1.0-mm thick)を使用し、タンパク質の染色にはクマーシー・ブリリアント・ブルー(CBB)染色を使用した。その結果、精製したタンパク質が、分子量約130 kDaの単一バンドを示すことを確認した(図1、aの右レーン参照)。   Specifically, first, ammonium sulfate was added to the culture supernatant so as to be 30-60% saturation and centrifuged, and then a small amount of 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) was added to the resulting precipitate. ) Was added and dissolved. This was dialyzed overnight against 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0). After dialysis, the dialysate was adsorbed on a DEAE-Toyopearl 650M (Tosoh) column (2.5 × 20 cm) equilibrated with 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0), and 10 mM containing 150 mM NaCl. Non-adsorbed protein was eluted by passing 200 ml of sodium phosphate buffer (pH 7.0). Subsequently, mannanase was eluted with a sodium chloride concentration gradient of 150 mM to 300 mM using a 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) containing sodium chloride. The mannanase active fractions were combined and adsorbed onto a hydroxyapatite (Nippon Chemical) column (2.5 × 20 cm) equilibrated with 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0), and 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) After washing with 200 ml, mannanase was eluted using a phosphate buffer (pH 7.0) with a phosphate concentration gradient of 50 mM to 125 mM. The mannanase active fraction was concentrated by ultrafiltration (Amicon Ultra 10k; Millipore) and then gel filtration (Bio-Gel) equilibrated with 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 500 mM sodium chloride. A-1.5m Gel; Bio-Rad) column (2.5 × 120 cm) was used for molecular weight fractionation. The mannanase active fraction was concentrated by ultrafiltration (Millipore, Amicon Ultra PL-10), and the buffer was replaced with 5 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5). The obtained mannanase activity fraction was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. SDS-polyacrylamide gel electrophoresis was performed according to the method of Laemmli [Nature, 227, 680-685 (1970)]. For electrophoresis, 10% acrylamide gel (80 × 100 mm, 1.0-mm thick) was used, and for protein staining, Coomassie Brilliant Blue (CBB) staining was used. As a result, it was confirmed that the purified protein showed a single band having a molecular weight of about 130 kDa (see the right lane in FIG. 1a).

次にこの精製タンパク質について、マンナナーゼ活性を確認するために下記の実験を行った。   Next, the following experiment was performed on the purified protein in order to confirm the mannanase activity.

SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動後、ゲルを50 mM グリシン-NaCl-NaOH緩衝液(pH 9.0)に浸漬して緩やかに撹拌しながら2回洗浄し、SDSを除去した。このゲルの上に、0.7 % 寒天、0.25 % コンニャクマンナン及び50 mM グリシン-NaCl-NaOH緩衝液(pH 9.0)を含有する寒天シートを積層して、40℃で1時間インキュベーションした。次いで、寒天ゲルを室温下、0.1 % コンゴーレッド溶液に10分間浸漬し、1 % 塩化ナトリウム溶液で数回洗浄した。その結果、上記の分子量約130 kDaの精製タンパク質は、確かにマンナナーゼ活性を示すことが確認された(図1、bレーン参照)。   After SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, the gel was immersed in 50 mM glycine-NaCl-NaOH buffer (pH 9.0) and washed twice with gentle stirring to remove SDS. On this gel, an agar sheet containing 0.7% agar, 0.25% konjac mannan and 50 mM glycine-NaCl-NaOH buffer (pH 9.0) was laminated, and incubated at 40 ° C. for 1 hour. The agar gel was then immersed in a 0.1% Congo red solution at room temperature for 10 minutes and washed several times with a 1% sodium chloride solution. As a result, the purified protein having a molecular weight of about 130 kDa was confirmed to exhibit mannanase activity (see FIG. 1, b lane).

表2に各精製工程におけるマンナナーゼの精製度と収率などを示す。表2に示すように、上記の精製操作により、マンナナーゼは459倍にも精製されて、40 U/mgの比活性を示した。なお、収率は9%であった。   Table 2 shows the degree of purification and yield of mannanase in each purification step. As shown in Table 2, mannanase was purified 459 times by the above purification operation, and showed a specific activity of 40 U / mg. The yield was 9%.

Figure 2006087404
実施例3 アミノ末端領域のアミノ酸配列分析
実施例2で精製した酵素(アルカリ性マンナナーゼ)試料を、メタノールに浸潤させた2フッ化ポリビニリデン(polyvinylidene difluoride)膜(Applied Biosystems)上にプロットし、プロテインシークエンサー(model 476A, Applied Biosystems)を用いて、当該酵素のアミノ末端領域のアミノ酸配列を直接分析した。
Figure 2006087404
Example 3 Amino acid sequence analysis of amino terminal region The enzyme (alkaline mannanase) sample purified in Example 2 was plotted on a polyvinylidene difluoride membrane (Applied Biosystems) infiltrated with methanol, and protein sequencer (Model 476A, Applied Biosystems) was used to directly analyze the amino acid sequence of the amino terminal region of the enzyme.

その結果、実施例2で精製したマンナナーゼ(Native)のアミノ末端領域のアミノ酸配列は、Glu-Ser-Lys-Ile-Pro-Lys-Asp-X-Glu-Gly(ESKIPKDXEG)であることが分かった。なお、上記アミノ酸配列のうちXは未同定であったが、実施例5において特定したアルカリ性マンナナーゼの塩基配列から、セリン(Ser)であると推定された。   As a result, the amino acid sequence of the amino terminal region of mannanase (Native) purified in Example 2 was found to be Glu-Ser-Lys-Ile-Pro-Lys-Asp-X-Glu-Gly (ESKIPKDXEG). . In addition, although X was unidentified among the said amino acid sequences, it was estimated from the base sequence of alkaline mannanase specified in Example 5 that it is serine (Ser).

実施例4 マンナナーゼ(Native)の酵素学的特性
(1)最適pH
基質(最終濃度0.25 % ローカストビーンガム)を含む、種々pH(pH 4.1−11)を有する50 mM 緩衝液(pH 4.1−pH 6.0:酢酸塩緩衝液; pH 5.8−pH 8.5:リン酸塩緩衝液; pH 7.8−pH 11:グリシン-NaCl-NaOH緩衝液)に、実施例2で精製したマンナナーゼ(0.2 U/ml)を加え、40℃で5分間酵素反応を行った。他の反応条件は参考例に記載するジニトロサリチル酸法の条件に準じた。結果を図2(a)に示す。この結果から本発明のJAMB-750株に由来するマンナナーゼは、アルカリ側に高い活性を有し、その最適pHは、pH9〜10.5、好ましくはpH9.5〜10.2、特にpH10前後であることがわかった。この最適pHは、B. alcalophilusに属するマンナナーゼを含む他のマンナナーゼの最適pHの中でも最も高いものであった[T. Akino et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 26, 323-327(1987)など]。
Example 4 Enzymological properties of mannanase (Native) (1) Optimum pH
50 mM buffer (pH 4.1-pH 6.0: acetate buffer; pH 5.8-pH 8.5: phosphate buffer) with various pH (pH 4.1-11) containing substrate (final concentration 0.25% locust bean gum) pH 7.8-pH 11: glycine-NaCl-NaOH buffer) was added with mannanase (0.2 U / ml) purified in Example 2, and the enzyme reaction was carried out at 40 ° C. for 5 minutes. Other reaction conditions were the same as those for the dinitrosalicylic acid method described in Reference Examples. The results are shown in FIG. From this result, the mannanase derived from the JAMB-750 strain of the present invention has high activity on the alkali side, and the optimum pH is pH 9 to 10.5, preferably pH 9.5 to 10.2, particularly around pH 10. I found out. This optimum pH was the highest among other mannanases including mannanases belonging to B. alcalophilus [T. Akino et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 26, 323-327 (1987) Such].

(2)pH安定性
実施例2で精製したマンナナーゼ(0.3 U/ml)を、Britton & Robinson universal buffer(pH 3.5−pH 11.6)と混合し(酵素混合時の濃度10 mM)、各種のpH条件下(pH 3−12)で40℃にて30分間処理した後、その0.1 mlを用いて参考例に記載するジニトロサリチル酸法に準じて、反応溶液中のマンナナーゼの残存活性を測定した。結果を図2(b)に示す。この結果から、上記マンナナーゼはpH6〜10.5、特にpH6.5〜10の範囲で安定であることがわかった。
(2) pH stability Mannanase (0.3 U / ml) purified in Example 2 was mixed with Britton & Robinson universal buffer (pH 3.5-pH 11.6) (concentration at the time of enzyme mixing 10 mM), and various pH conditions. After treatment for 30 minutes at 40 ° C. under pH 3-12, the remaining activity of mannanase in the reaction solution was measured using 0.1 ml thereof according to the dinitrosalicylic acid method described in the Reference Example. The results are shown in FIG. From this result, it was found that the mannanase was stable in the range of pH 6 to 10.5, particularly pH 6.5 to 10.

(3)最適温度
20〜70℃に加温した基質溶液(最終濃度0.25 % locust bean gum、50 mM グリシン-NaCl-NaOH緩衝液, pH 9.0)に、実施例2で精製したマンナナーゼ(0.2 U/ml)を入れて(総量 1 ml)、5分間酵素反応を行った。他の反応条件は、参考例に記載するジニトロサリチル酸法の条件に準じた。結果を図3(a)に示す。この結果から、最適温度は50〜60℃、特に55℃前後であることがわかった。
(3) Optimal temperature
Mannanase purified in Example 2 (0.2 U / ml) was added to a substrate solution (final concentration 0.25% locust bean gum, 50 mM glycine-NaCl-NaOH buffer, pH 9.0) heated to 20-70 ° C. The enzyme reaction was performed for 5 minutes (total volume 1 ml). Other reaction conditions were in accordance with the conditions of the dinitrosalicylic acid method described in Reference Examples. The results are shown in FIG. From this result, it was found that the optimum temperature was 50 to 60 ° C, particularly around 55 ° C.

(4)温度安定性
上記マンナナーゼの温度安定性を調べた。具体的には、実施例2で精製したマンナナーゼ(0.3 U/ml)を5 mM Tris-HCl緩衝液(pH 7.5)に溶解し、40℃、50℃、60℃で、10分、20分、30分、40分、50分及び60分間処理した後、その0.1 mlを用いて参考例に記載するジニトロサリチル酸法の条件に準じてマンナナーゼの残存活性を測定した。結果を図3(b)(40℃:黒丸、50℃:黒四角、60℃:黒三角)に示す。この結果からわかるように、本発明のマンナナーゼは、40℃(図中、黒丸で示す)で60分間処理しても安定であった。50〜60℃における非可逆的熱不活性化の初速度定数(k)は、半対数座標上で直線回帰線を示した。50℃における半減期は、約117分、60℃における半減期は、約65分であった。この結果から、本発明のマンナナーゼは、従来公知のアルカリ性マンナナーゼ[T. Akino et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 26, 323-327 (1987); T. Akino et al., Appl. Environ. Microbiol., 55, 3178-3183 (1989)]に比して温度安定性が高く、この点を有利な特徴として、広く利用可能な酵素であると考えられた。
(4) Temperature stability The temperature stability of the mannanase was examined. Specifically, mannanase (0.3 U / ml) purified in Example 2 was dissolved in 5 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), and 40 minutes, 50 degrees C, 60 degrees C, 10 minutes, 20 minutes, After treatment for 30 minutes, 40 minutes, 50 minutes and 60 minutes, 0.1 ml was used to measure the residual activity of mannanase according to the conditions of the dinitrosalicylic acid method described in the Reference Example. The results are shown in FIG. 3B (40 ° C .: black circle, 50 ° C .: black square, 60 ° C .: black triangle). As can be seen from the results, the mannanase of the present invention was stable even when treated at 40 ° C. (indicated by black circles in the figure) for 60 minutes. The initial rate constant (k) of irreversible thermal inactivation at 50-60 ° C. showed a linear regression line on semilogarithmic coordinates. The half-life at 50 ° C. was about 117 minutes, and the half-life at 60 ° C. was about 65 minutes. From this result, the mannanase of the present invention is a known alkaline mannanase [T. Akino et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 26, 323-327 (1987); T. Akino et al., Appl. Environ. Compared to Microbiol., 55, 3178-3183 (1989)], it was considered to be a widely available enzyme with this feature as an advantageous feature.

(5)金属イオンおよび化合物の影響の測定
マンナナーゼ(0.2 U/ml)を各種の化合物(表3)または各種の金属塩(表4)と混合し(酵素混合時の濃度1 mM)、5 mM Tris-HCl (pH 7.5)中、40℃で30分間処理した。その中から0.1ml取りだして、参考例に記載するジニトロサリチル酸法の条件に準じてマンナナーゼ残存活性を測定した。マンナナーゼ活性に対する各種の化合物の影響を表3に、金属塩の影響を表4にそれぞれ示す。
(5) Measurement of influence of metal ions and compounds Mannanase (0.2 U / ml) is mixed with various compounds (Table 3) or various metal salts (Table 4) (concentration at the time of enzyme mixing is 1 mM), 5 mM. Treated in Tris-HCl (pH 7.5) at 40 ° C. for 30 minutes. 0.1 ml was taken out of the solution, and the mannanase residual activity was measured according to the conditions of the dinitrosalicylic acid method described in the Reference Example. Table 3 shows the effects of various compounds on mannanase activity, and Table 4 shows the effects of metal salts.

Figure 2006087404
Figure 2006087404

Figure 2006087404
この結果から、酢酸ヨード、ヨウ化アセトアミド、N-エチルマレイミド、ジチオスレイトール、1-エチル-3-(3-ジメチル-アミノプロピル)カーボネート、ジエチルピロカーボネート、EDTA、EGTA及び2-メルカプトエタノールは、実質的にマンナナーゼに影響しなかった。一方、N-ブロモスクシニミド(NBS)はマンナナーゼの活性を完全に阻害した。幾つかの酵素に対するNBSの阻害は、タンパク質中のトリプトファンの酸化であることが知られている[Methods Enzymol., 11, 498-506 (1967)]。このことから、マンナナーゼの触媒活性または構造の維持にトリプトファン残基が関わっていると考えられる。
Figure 2006087404
From this result, acetate iodo, iodoacetamide, N -ethylmaleimide, dithiothreitol, 1-ethyl-3- (3-dimethyl-aminopropyl) carbonate, diethylpyrocarbonate, EDTA, EGTA and 2-mercaptoethanol are There was virtually no effect on mannanase. On the other hand, N- bromosuccinimide (NBS) completely inhibited mannanase activity. Inhibition of NBS on some enzymes is known to be tryptophan oxidation in proteins [Methods Enzymol., 11, 498-506 (1967)]. This suggests that tryptophan residues are involved in maintaining the catalytic activity or structure of mannanase.

一方、金属に関しては、Fe3+、Fe2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、Sn2+といった金属イオン(塩化物)は、強くまたは中程度(60-100%)にマンナナーゼの活性を阻害した。それに対して、同条件下で、Na+、K+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Ni2+及びCo2+は、マンナナーゼ活性に対して実質的に影響を及ぼさなかった。このことから、本発明のマンナナーゼは、従来公知のアルカリ性マンナナーゼ[T. Akino et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 26, 323-327 (1987); T. Akino et al., Appl. Environ. Microbiol., 55,3 178-3183 (1989)]に比して、重金属に対して比較的感受性が高い酵素であることがわかった。 On the other hand, for metals, metal ions (chlorides) such as Fe 3+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ , and Sn 2+ are strong or moderate. (60-100%) inhibited mannanase activity. In contrast, under the same conditions, Na + , K + , Mn 2+ , Ca 2+ , Mg 2+ , Ni 2+ and Co 2+ did not substantially affect mannanase activity. Therefore, the mannanase of the present invention is a known alkaline mannanase [T. Akino et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 26, 323-327 (1987); T. Akino et al., Appl. Environ. Compared to Microbiol., 55,3 178-3183 (1989)], the enzyme was found to be relatively sensitive to heavy metals.

(6)加水分解物のTLC分析と基質特異性
実施例2で精製したマンナナーゼを用いて、アイボリーナッツ(マンノースのホモポリマー;Megazyme)、ローカストビーンガム、グアガム、コンニャクマンナン、及びマンノオリゴ糖(2糖〜6糖;Megazyme)をそれぞれ加水分解し、経時的に産生される生成物をTLC分析により測定した。具体的には、各々0.4 %のアイボリーナッツ、ローカストビーンガム、グアガム、またはコンニャクマンナン、またはマンノオリゴ糖(2糖[M2]、3糖[M3]、4糖[M4]、5糖[M5]、6糖[M6])と、マンナナーゼ(0.05 U/ml)を含む溶液(50 mM glycine-NaCl-NaOH buffer, pH 9.0)を、40℃で反応させた(10分、1時間、17時間)。一定時間経過後、反応液を沸騰水中で5分間熱処理し、酵素反応を停止した。上記各サンプルをTLCプレート(Silica gel 60 ,20×10 cm; MERCK)に5 μlスポットし、水、ブタノール及び酢酸水を含む〔水:ブタノール:酢酸(1:2:1, v/v)〕展開溶媒を用いて二重展開を行った。展開後、TLCプレートに10 %(v/v) 硫酸を噴霧、加熱処理しスポットを発色させた。基質としてアイボリーナッツ、ローカストビーンガム、グアガム、またはコンニャクマンナンを用いた結果を図4(a)に、基質としてマンノオリゴ糖(2糖〜6糖)を用いた結果を図4(b)に示す。
(6) TLC analysis and substrate specificity of hydrolyzate Using the mannanase purified in Example 2, ivory nut (mannose homopolymer; Megazyme), locust bean gum, guar gum, konjac mannan, and manno-oligosaccharide (disaccharide) ~ 6 sugars; Megazyme) were each hydrolyzed and the products produced over time were measured by TLC analysis. Specifically, 0.4% ivory nut, locust bean gum, guar gum, or konjac mannan, or manno-oligosaccharide (disaccharide [M2], trisaccharide [M3], tetrasaccharide [M4], pentasaccharide [M5], A solution (50 mM glycine-NaCl-NaOH buffer, pH 9.0) containing hexasaccharide [M6]) and mannanase (0.05 U / ml) was reacted at 40 ° C. (10 minutes, 1 hour, 17 hours). After a certain period of time, the reaction solution was heat-treated in boiling water for 5 minutes to stop the enzyme reaction. Spot 5 μl of each sample on a TLC plate (Silica gel 60, 20 × 10 cm; MERCK), including water, butanol and acetic acid water [water: butanol: acetic acid (1: 2: 1, v / v)] Double development was performed using a developing solvent. After development, 10% (v / v) sulfuric acid was sprayed on the TLC plate and heat-treated to develop spots. The results using ivory nuts, locust bean gum, guar gum, or konjac mannan as a substrate are shown in FIG. 4 (a), and the results using mannooligosaccharides (disaccharide to 6 sugars) as a substrate are shown in FIG. 4 (b).

本発明のマンナナーゼの、ローカストビーンガム、アイボリーナッツ、コンニャクマンナン、及びグアガムに対する相対活性は約100:60:100:30であった。   The relative activity of the mannanase of the present invention for locust bean gum, ivory nut, konjac mannan and guar gum was about 100: 60: 100: 30.

特に図4(b)の結果から、本発明のマンナナーゼは、5糖及び6糖のマンノオリゴ糖に対して強い加水分解能を有し、また4糖のマンノオリゴ糖に対しても僅かに加水分解能を有するものの、2糖及び3糖のマンノオリゴ糖に対しては加水分解能が無いことが分かった。   In particular, from the results shown in FIG. 4B, the mannanase of the present invention has a strong hydrolytic ability for pentasaccharide and hexasaccharide manno-oligosaccharides, and also has a slight hydrolytic ability for tetrasaccharide manno-oligosaccharides. However, disaccharide and trisaccharide manno-oligosaccharides were found to have no hydrolytic ability.

これから、本発明のマンナナーゼは、マンナン、4糖より大きいマンノオリゴ糖を加水分解することが示され、さらにこの加水分解パターンから、本発明のマンナナーゼがエンド作用型マンナナーゼであることが示された。   From this, it was shown that the mannanase of the present invention hydrolyzes manno-oligosaccharides larger than mannan and tetrasaccharide, and this hydrolysis pattern showed that the mannanase of the present invention is an endo-acting mannanase.

以上に示すようにJAMB-750株に由来するマンナナーゼは高いpHで高い活性を示し、高温で安定であるので、パルプ漂白、洗浄、医薬品に関する分野で有用であると考えられる。   As described above, mannanase derived from the JAMB-750 strain exhibits high activity at a high pH and is stable at high temperatures, and thus is considered useful in the fields of pulp bleaching, washing, and pharmaceuticals.

実施例5 マンナナーゼ遺伝子のクローニング、及び塩基配列の決定
実施例1で単離したBacillus sp. Strain JAMB-750(JAMB-750株)を、マンナン含有固体培地(0.2 % locust bean gum、0.5 % Polypepton S、0.5 % yeast extract、0.1 % K2HPO4、0.02 % MgSO4 .7H20、0.5 % Na2CO3、1.5 % agar)で培養し、得られた培養菌体から定法に従ってゲノムDNAを抽出した[H. Saito and K. Miura, Biochim. Biophys. Acta, 72, 619-629 (1963)]。このゲノムDNAをEcoRIにて消化し、High Pure PCR Product Purification kit (Roche Diagnostics)を用いて精製した。これを、予めEcoRIで消化後、アルカリフォスファターゼ(Roche Diagnostics)で処理したpUC18プラスミドベクターに、DNA Ligation Kit Ver.2(TaKaRa製)を用いてライゲーションを行った。ライゲーション後のプラスミドをコンピテントセル (E. coli HB101) に導入して、形質転換した後[D. Hanahan, Mol. Gen. Genet., 166, 557-580 (1983) ]、これをアンピシリン(100 μg/ml)を含むLuria-Bertani(LB)固体培地(Difco)に塗布し、37℃で一晩培養した。培養後、上記LB固体培地に0.25 % コンニャクマンナン、50 mM グリシン-NaCl-NaOH緩衝液 (pH 9.0)、0.7 % 寒天および1 mg/mlリゾチームを含むゲルを重層し37℃で4時間保温し、次いで、当該ゲル層の上に0.1 % コンゴーレッド水溶液を注いだ。そして、周囲にクリアゾーンを形成(ハロー形成)しているクローンを、マンナナーゼ活性、すなわちをマンナナーゼ遺伝子を有するクローン(陽性クローン)として単離した。
Example 5 Cloning of Mannanase Gene and Determination of Base Sequence Bacillus sp. Strain JAMB-750 (JAMB-750 strain) isolated in Example 1 was added to mannan-containing solid medium (0.2% locust bean gum, 0.5% Polypepton S). , 0.5% yeast extract, 0.1% K 2 HPO 4, extract 0.02% MgSO 4. 7H 2 0,0.5 % Na 2 CO 3, 1.5% and cultured with agar), genomic according to a conventional method from the obtained cultured cells DNA [H. Saito and K. Miura, Biochim. Biophys. Acta, 72, 619-629 (1963)]. This genomic DNA was digested with Eco RI and purified using High Pure PCR Product Purification kit (Roche Diagnostics). This was digested with Eco RI and then ligated to the pUC18 plasmid vector previously treated with alkaline phosphatase (Roche Diagnostics) using DNA Ligation Kit Ver.2 (TaKaRa). After the ligated plasmid was introduced into competent cells ( E. coli HB101) and transformed [D. Hanahan, Mol. Gen. Genet., 166, 557-580 (1983)], this was transformed into ampicillin (100 It was applied to Luria-Bertani (LB) solid medium (Difco) containing μg / ml) and cultured at 37 ° C. overnight. After incubation, the above LB solid medium was overlaid with a gel containing 0.25% konjac mannan, 50 mM glycine-NaCl-NaOH buffer (pH 9.0), 0.7% agar and 1 mg / ml lysozyme, and incubated at 37 ° C. for 4 hours. Next, a 0.1% Congo red aqueous solution was poured onto the gel layer. Then, a clone having a clear zone (halo formation) around it was isolated as a clone having a mannanase activity, that is, a mannanase gene (positive clone).

この陽性クローンからプラスミドを抽出し(High Pure Plasmid Isolation kit[Roche製]を使用)、その中に導入されているマンナナーゼ遺伝子の塩基配列を、ABI Prism Big Dye Terminator Cycle Sequencing KitおよびABI 377 Sequencerを用いて決定した。本プラスミドはマンナナーゼ遺伝子の下流域を欠いていたことから、インバースPCR及びLA PCR in vitro Cloning Kit(Takara製)を用いてマンナナーゼ遺伝子の下流域を取得し、マンナナーゼ遺伝子の全塩基配列を決定した。決定したマンナナーゼ遺伝子の塩基配列、ならびにこれから推定したマンナナーゼのアミノ酸配列を図5に示す。マンナナーゼ遺伝子は、997個のアミノ酸からなるタンパク質(109619 Da)をコードする2991 bpのオープンリーディングフレーム(ORF)を有しており、それはG+Cを約38.7 mol%の割合で含んでいた。   A plasmid was extracted from this positive clone (using High Pure Plasmid Isolation kit [Roche]), and the base sequence of the mannanase gene introduced into it was analyzed using the ABI Prism Big Dye Terminator Cycle Sequencing Kit and ABI 377 Sequencer. Decided. Since this plasmid lacked the downstream region of the mannanase gene, the downstream region of the mannanase gene was obtained using inverse PCR and LA PCR in vitro Cloning Kit (manufactured by Takara), and the entire nucleotide sequence of the mannanase gene was determined. FIG. 5 shows the determined base sequence of the mannanase gene and the amino acid sequence of mannanase deduced therefrom. The mannanase gene had a 2991 bp open reading frame (ORF) encoding a protein of 997 amino acids (109619 Da), which contained G + C at a rate of about 38.7 mol%.

潜在的なリボゾーム結合部位(5'-AAGGAG-3')は開始コドンATGの7 bp上流に位置しており、推定プロモーター配列である5'-TTGATG-3'(-35領域)及び5'-TATCGT-3'(-10領域)は、開始コドン205 bp上流19 bpの間隔をおいて位置していた。   A potential ribosome binding site (5'-AAGGAG-3 ') is located 7 bp upstream of the start codon ATG, and the putative promoter sequences 5'-TTGATG-3' (-35 region) and 5'- TATCGT-3 ′ (-10 region) was located 205 bp upstream of the start codon and 19 bp apart.

Ala26とGlu27との間に潜在的な切断部位があり、N末端領域に26個のアミノ酸からなるシグナル配列の存在が認められた。これから成熟酵素(mature)の分子量は106818 Da(971アミノ酸)であり、等電点はpI 4.12と計算された。   There was a potential cleavage site between Ala26 and Glu27, and the presence of a signal sequence consisting of 26 amino acids in the N-terminal region was observed. From this, the molecular weight of the mature enzyme (mature) was 106818 Da (971 amino acids), and the isoelectric point was calculated to be pI 4.12.

上記マンナナーゼ遺伝子の塩基配列からJAMB-750株由来アルカリ性マンナナーゼについて推定されるアミノ酸配列を、FASTAアルゴリズムを用いたコンピュータ・ホモロジー分析により、他の公知のマンナナーゼ[glycoside hydrolase(GH) family 26]のアミノ酸配列と相同性解析を行った(http://afmb.cnrs-mrs.fr/CAZY)。   The amino acid sequence estimated for the alkaline mannanase derived from JAMB-750 strain from the base sequence of the mannanase gene was analyzed by computer homology analysis using FASTA algorithm, and the amino acid sequence of other known mannanases [glycoside hydrolase (GH) family 26] And homology analysis (http://afmb.cnrs-mrs.fr/CAZY).

結果を表5に示す。この結果から本発明菌体JAMB-750株に由来するアルカリ性マンナナーゼは、GH family 26に由来する他のマンナナーゼとアミノ酸配列において相同性が非常に低い新規なマンナナーゼであることが判明した。   The results are shown in Table 5. From these results, it was found that alkaline mannanase derived from the bacterial cell strain JAMB-750 of the present invention is a novel mannanase having very low homology in amino acid sequence with other mannanases derived from GH family 26.

Figure 2006087404
実施例6 マンナナーゼの発現(組み換えマンナナーゼ)
JAMB-750株のゲノムDNAを鋳型として、LA Taq DNA polymerase(TaKaRa)を用いてPCRを行ない、マンナナーゼ遺伝子を増幅した。PCRに際して、マンナナーゼ遺伝子の5'及び3'末端領域の配列を有するオリゴヌクレオチドにBamHI制限酵素部位(下線部)を導入した下記の2つプライマーを作成し、これを使用した。
5'-TCTTGGATTCACAATGTCAAAATCGTAACGAGC-3'(配列番号6)
5'-CGTTTGGATCCAGTVAATGGAATAGAC-3' (配列番号7)。
Figure 2006087404
Example 6 Expression of Mannanase (Recombinant Mannanase)
PCR was performed using LA Taq DNA polymerase (TaKaRa) with the genomic DNA of JAMB-750 strain as a template to amplify the mannanase gene. During PCR, the following two primers were prepared by using a Bam HI restriction enzyme site (underlined) in an oligonucleotide having sequences of the 5 'and 3' end regions of the mannanase gene and used.
5'-TCTT GGATTC ACAATGTCAAAATCGTAACGAGC-3 '(SEQ ID NO: 6)
5′-CGTTTGGATCCAGTVAATGGAATAGAC-3 ′ (SEQ ID NO: 7).

斯くして増幅したマンナナーゼ遺伝子を、制限酵素BamHIにて処理した後、これを、同制限酵素で消化後アルカリフォスファターゼ処理したベクターpHY300PLK(E. coli - B. subtilisシャトルベクター)(TaKaRa)にライゲーションした。ライゲーション後のプラスミドを、コンピテントセル (E. coli HB101)に導入した。得られた形質転換体(E. coli HB101)を、テトラサイクリン(15μg/ml)を含むLB固体培地に塗布し、37℃で一晩培養した。培養後、LB固体培地に0.25 % コンニャクマンナン、50 mM グリシン-NaCl-NaOH緩衝液 (pH 9.0)、0.7 % agarおよび1 mg/mlリゾチームを含むゲルを重層し、37℃で保温した後、0.1 % コンゴーレッド水溶液にてハローの検出を行ない、形質転換体(E. coli HB101)のマンナナーゼ活性を評価した。 The amplified mannanase gene was treated with the restriction enzyme Bam HI and then ligated to the pHY300PLK ( E. coli - B . subtilis shuttle vector) (TaKaRa) digested with the same restriction enzyme and treated with alkaline phosphatase. did. The ligated plasmid was introduced into competent cells ( E. coli HB101). The obtained transformant ( E. coli HB101) was applied to an LB solid medium containing tetracycline (15 μg / ml) and cultured at 37 ° C. overnight. After culturing, a gel containing 0.25% konjac mannan, 50 mM glycine-NaCl-NaOH buffer (pH 9.0), 0.7% agar and 1 mg / ml lysozyme was overlaid on the LB solid medium, and incubated at 37 ° C. A halo was detected with a% Congo red aqueous solution, and the mannanase activity of the transformant ( E. coli HB101) was evaluated.

実施例7 マンナナーゼ(Recombinant)の精製
実施例6においてハロー形成能を有する菌株(形質転換体)をマンナナーゼ遺伝子保有株とし、プラスミドの抽出を行った。得られたプラスミドを用いて、Bacillus subtilis ISW1214(TaKaRa)を形質転換[S. Chang et al., Mol. Gen. Genet., 168, 111-115 (1979)]した。これをアンピシリン(100 μg/ml)を含むLB再生固体培地〔市販品〕で、30 ℃で1〜2日間培養を行った。
Example 7 Purification of Mannanase (Recombinant) A strain (transformant) having halo-forming ability in Example 6 was used as a mannanase gene-bearing strain, and a plasmid was extracted. Bacillus subtilis ISW1214 (TaKaRa) was transformed with the obtained plasmid [S. Chang et al., Mol. Gen. Genet., 168, 111-115 (1979)]. This was cultured in an LB regenerated solid medium (commercial product) containing ampicillin (100 μg / ml) at 30 ° C. for 1-2 days.

培養後、得られた形質転換体(B. subtilis ISW1214)を、液体培地(10 % corn steep liquor (和光純薬)、0.1 % yeast extract、0.2 % bonito meal extract、0.1 % KH2PO4、0.02 % MgSO4・7H2O、7 % maltose、0.05 % CaCl2、ampicillin (100 μg/ml)、pH 6.8)に植菌し、30℃で3日間好気的に振盪培養を行った。培養後、培養液を遠心分離(12,000×g、10分間)により菌体と上清に分け、上清を粗酵素液とし、これからマンナナーゼを精製した。なお、精製の工程はすべて4℃以下で行った。 After culturing, the resulting transformant ( B. subtilis ISW1214) was added to a liquid medium (10% corn steep liquor (Wako Pure Chemical Industries), 0.1% yeast extract, 0.2% bonito meal extract, 0.1% KH 2 PO 4 , 0.02 % MgSO 4 .7H 2 O, 7% maltose, 0.05% CaCl 2 , ampicillin (100 μg / ml), pH 6.8), and aerobically shake culture at 30 ° C. for 3 days. After culturing, the culture solution was separated into cells and supernatant by centrifugation (12,000 × g , 10 minutes), and the supernatant was used as a crude enzyme solution, from which mannanase was purified. All purification steps were performed at 4 ° C. or lower.

具体的には、まず培養上清を、10 mM リン酸塩緩衝液(pH 7.0)で一晩透析を行った。透析後、透析液を10 mM リン酸塩緩衝液(pH 7.0)にて平衡化したDEAE-650M(東ソー)カラム(2.5×20cm)に供して吸着させ、同緩衝液を通液して非吸着タンパク質を溶出した。次いで塩化ナトリウムを含有する10 mM リン酸ナトリウム緩衝液(pH 7.0)を用いて、0 mM から500 mMの塩化ナトリウム濃度勾配をかけマンナナーゼを溶出した。マンナナーゼ活性画分を10 mM リン酸塩緩衝液(pH 7.0)にて平衡化したハイドロキシアパタイト(日本ケミカル)カラム(2.5×20 cm)に吸着させ、50 mM リン酸塩緩衝液 (pH 7.0)にて通液して非吸着タンパク質を溶出した。次にリン酸塩緩衝液(pH 7.0)を用いて、50 mMから125 mMのリン酸濃度勾配をかけマンナナーゼを溶出した。マンナナーゼ活性画分を限外濾過(Amicon Ultra 10k;Millipore)にて濃縮し、リン酸塩緩衝液を10 mM Tris-HCl緩衝液(pH 7.5)に置換した。同緩衝液にて平衡化したDEAE-650Mカラムに濃縮サンプルを吸着し、同緩衝液にて通液して非吸着タンパク質を溶出した。次いで塩化ナトリウムを含有する10 mM リン酸ナトリウム緩衝液(pH 7.0)を用いて、0 mM から500 mMの塩化ナトリウム濃度勾配をかけマンナナーゼを溶出した。マンナナーゼ活性画分を限外濾過にて濃縮し、緩衝液を5 mM Tris-HCl緩衝液 (pH 7.5)に置換した。得られたマンナナーゼ活性画分をSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動にかけて、精製した酵素が、分子量約130 kDAの単一バンドを示すことを確認した。推定アミノ酸配列から予想される成熟酵素の分子量は106818 Daであるのに対し、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動による分子量はNative酵素同様に組換え酵素でもは約130 kDaであった。本成熟酵素は、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動で真の分子量を与えないものと解釈され、真の分子量は100〜110 kDaであると推定される。このような分子量の差はアルカリ酵素でよく見られる現象である。   Specifically, first, the culture supernatant was dialyzed overnight against 10 mM phosphate buffer (pH 7.0). After dialysis, the dialysate is adsorbed on a DEAE-650M (Tosoh) column (2.5 x 20 cm) equilibrated with 10 mM phosphate buffer (pH 7.0), and then adsorbed through the same buffer. Protein was eluted. Subsequently, mannanase was eluted by applying a sodium chloride concentration gradient from 0 mM to 500 mM using a 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) containing sodium chloride. The mannanase activity fraction was adsorbed on a hydroxyapatite (Nippon Chemical) column (2.5 x 20 cm) equilibrated with 10 mM phosphate buffer (pH 7.0), and then adsorbed on 50 mM phosphate buffer (pH 7.0). And the non-adsorbed protein was eluted. Next, mannanase was eluted using a phosphate buffer (pH 7.0) with a phosphate concentration gradient of 50 mM to 125 mM. The mannanase activity fraction was concentrated by ultrafiltration (Amicon Ultra 10k; Millipore), and the phosphate buffer was replaced with 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5). The concentrated sample was adsorbed on a DEAE-650M column equilibrated with the same buffer, and passed through the same buffer to elute non-adsorbed protein. Subsequently, mannanase was eluted by applying a sodium chloride concentration gradient from 0 mM to 500 mM using a 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) containing sodium chloride. The mannanase activity fraction was concentrated by ultrafiltration, and the buffer was replaced with 5 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5). The obtained mannanase activity fraction was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, and it was confirmed that the purified enzyme showed a single band having a molecular weight of about 130 kDA. The molecular weight of the mature enzyme predicted from the deduced amino acid sequence was 106818 Da, whereas the molecular weight by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis was about 130 kDa for the recombinant enzyme as well as the Native enzyme. The mature enzyme is interpreted as not giving a true molecular weight by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, and the true molecular weight is estimated to be 100-110 kDa. Such a difference in molecular weight is a phenomenon often seen with alkaline enzymes.

なお、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動は、Laemmli [Nature, 2277, 680-685 (1970)]の方法に従って行った。電気泳動には、10 % アクリルアミドゲルを使用し、染色にはクマーシー・ブリリアント・ブルー(CBB)染色を使用した。   SDS-polyacrylamide gel electrophoresis was performed according to the method of Laemmli [Nature, 2277, 680-685 (1970)]. For electrophoresis, 10% acrylamide gel was used, and for the staining, Coomassie brilliant blue (CBB) staining was used.

実施例2において精製したマンナナーゼ(Native)の電気泳動像(SDS-PAGE)である(aの中のレーンP)。図中、a(CBB染色)の中のレーンMは、蛋白質の分子量を示すためのマーカーの泳動像である。b(活性染色)は、aのレーンPについて、マンナナーゼ活性を確認した結果を示す。レーンPで認められた単一バンドにマンナナーゼ活性があることが示されている(矢印)。It is the electrophoresis image (SDS-PAGE) of the mannanase (Native) refine | purified in Example 2 (lane P in a). In the figure, lane M in a (CBB staining) is a migration image of a marker for indicating the molecular weight of the protein. b (activity staining) shows the result of confirming the mannanase activity for lane P of a. The single band observed in lane P is shown to have mannanase activity (arrow). 実施例4において、実施例2において調製し精製したマンナナーゼの最適pH(図2(a))、及びpH安定性(図2(a))を測定した結果を示す図である。In Example 4, it is a figure which shows the result of having measured the optimum pH (FIG. 2 (a)) and pH stability (FIG. 2 (a)) of the mannanase prepared and refine | purified in Example 2. FIG. 実施例4において、実施例2において調製し精製したマンナナーゼの最適温度(図3(a))、及び温度安定性(図3(b))を測定した結果を示す図である。図bにおいて、−●−は40℃、−■−は50℃、及び−▲−は60℃での安定性を調べた結果である。In Example 4, it is a figure which shows the result of having measured the optimal temperature (FIG. 3 (a)) and temperature stability (FIG.3 (b)) of the mannanase prepared and refine | purified in Example 2. FIG. In FIG. B,-●-is the result of examining the stability at 40 ° C,-■-is at 50 ° C, and-▲-is the result at 60 ° C. 図4(a)は、実施例2で精製したマンナナーゼの、アイボリーナッツ(マンノースのホモポリマー;Megazyme)、ローカストビーンガム、グアガム、及びコンニャクマンナンに対する加水分解パターン(レーン0:未反応、レーン1/6;pH 9, 40℃で10分反応、レーン1;pH 9, 40℃で1時間反応、レーン17;pH 9, 40℃で17時間反応)を、図4(b)は、同じく実施例2で精製したマンナナーゼの、マンノオリゴ糖(2糖[M2]、3糖[M3]、4糖[M4]、5糖[M5]、6糖[M6])に対する加水分解パターン(レーン0:未反応、レーン1/6;pH 9, 40℃で10分反応、レーン1;pH 9, 40℃で1時間反応、レーン17;pH 9, 40℃で17時間反応)を示す図である。FIG. 4 (a) shows the hydrolysis pattern of mannanase purified in Example 2 on ivory nut (mannose homopolymer; Megazyme), locust bean gum, guar gum, and konjac mannan (lane 0: unreacted, lane 1 / 6; reaction at pH 9, 40 ° C. for 10 minutes, lane 1; reaction at pH 9, 40 ° C. for 1 hour, lane 17; reaction at pH 9, 40 ° C. for 17 hours), FIG. Hydrolysis pattern of mannanase purified in 2 to mannooligosaccharide (disaccharide [M2], trisaccharide [M3], tetrasaccharide [M4], pentasaccharide [M5], hexasaccharide [M6]) (lane 0: unreacted) Lane 1/6; reaction at pH 9, 40 ° C. for 10 minutes, lane 1; reaction at pH 9, 40 ° C. for 1 hour, lane 17; reaction at pH 9, 40 ° C. for 17 hours). 本発明の菌体(Bacillus sp. Strain JAMB-750)に由来するマンナナーゼの遺伝子配列とそれから演繹されるアミノ酸配列を示す図である。It is a figure which shows the gene sequence of the mannanase derived from the microbial cell (Bacillus sp. Strain JAMB-750) of this invention, and the amino acid sequence deduced from it.

Claims (24)

下記の理化学的性質を有するアルカリ性マンナナーゼ:
(イ)作用:マンナンまたは4糖以上のマンノオリゴ糖に作用して3糖以下の糖にまで加水分解することのできる、エンド型のマンナナーゼ活性を有する、
(ロ)最適pH:pH 9〜10.5の範囲に最適pHを有する、
(ハ)pH安定性:40℃、pH 6.5〜10、30分の処理条件で70%以上のマンナナーゼ活性を有する、
(ニ)最適温度:55℃前後の範囲に最適温度を有する、
(ホ)温度安定性:pH 7.5、50℃及び110分間の処理条件、またはpH 7.5、60℃及び60分間の処理条件で50%以上の活性を有する、
(ヘ)失活:1 mMのN-ブロモスクシニミドの存在下、pH 7.5、40℃で30分間処理することによりマンナナーゼ活性が失活する、
(ト)金属阻害:Fe3+、Fe2+、Pb2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、及びSn2+により阻害を受ける、
(チ)SDS-PAGEによる分子量:約130 kDa。
Alkaline mannanase having the following physicochemical properties:
(I) Action: It has an endo-type mannanase activity that can act on mannanoligosaccharides having 4 or more sugars and hydrolyze to 3 or less sugars.
(B) Optimal pH: having an optimal pH in the range of pH 9 to 10.5,
(C) pH stability: having a mannanase activity of 70% or more under the treatment conditions of 40 ° C., pH 6.5-10, 30 minutes,
(D) Optimal temperature: It has an optimal temperature in the range of around 55 ° C.
(E) Temperature stability: having an activity of 50% or more under the treatment conditions of pH 7.5, 50 ° C. and 110 minutes, or the treatment conditions of pH 7.5, 60 ° C. and 60 minutes,
(F) Inactivation: Mannanase activity is inactivated by treatment at pH 7.5, 40 ° C. for 30 minutes in the presence of 1 mM N- bromosuccinimide.
(G) Metal inhibition: Inhibited by Fe 3+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ , and Sn 2+
(H) Molecular weight by SDS-PAGE: about 130 kDa.
下記(a)または(b)に記載するタンパク質からなるアルカリ性マンナナーゼ:
(a)配列番号1に示すアミノ酸配列を有するタンパク質、
(b)配列番号1に示すアミノ酸配列において1または複数個のアミノ酸配列が欠失、置換または付加してなるアミノ酸配列を有し、下記に掲げる少なくとも1つの理化学的特性を有するタンパク質
(イ)作用:マンナンまたは4糖以上のマンノオリゴ糖に作用して3糖以下の糖にまで加水分解することのできる、エンド型のマンナナーゼ活性を有する、
(ロ)最適pH:pH 9〜10.5の範囲に最適pHを有する、
(ハ)pH安定性:40℃、pH 6.5〜10、30分の処理条件で70%以上のマンナナーゼ活性を有する、
(ニ)最適温度:55℃前後の範囲に最適温度を有する、
(ホ)温度安定性:pH 7.5、50℃及び110分間の処理条件、またはpH 7.5、60℃及び60分間の処理条件で50%以上の活性を有する、
(ヘ)失活:1 mMのN-ブロモスクシニミドの存在下、pH 7.5、40℃で30分間処理することによりマンナナーゼ活性が失活する、
(ト)金属阻害:Fe3+、Fe2+、Pb2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、及びSn2+により阻害を受ける。
Alkaline mannanase comprising the protein described in the following (a) or (b):
(A) a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
(B) a protein (a) action having an amino acid sequence in which one or a plurality of amino acid sequences is deleted, substituted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 and having at least one physicochemical property listed below: : It has an endo-type mannanase activity that acts on manno-oligosaccharides having 4 or more sugars and hydrolyzing them to 3 or less sugars.
(B) Optimal pH: having an optimal pH in the range of pH 9 to 10.5,
(C) pH stability: having a mannanase activity of 70% or more under the treatment conditions of 40 ° C., pH 6.5-10, 30 minutes,
(D) Optimal temperature: It has an optimal temperature in the range of around 55 ° C.
(E) Temperature stability: having an activity of 50% or more under the treatment conditions of pH 7.5, 50 ° C. and 110 minutes, or the treatment conditions of pH 7.5, 60 ° C. and 60 minutes,
(F) Inactivation: Mannanase activity is inactivated by treatment at pH 7.5, 40 ° C. for 30 minutes in the presence of 1 mM N- bromosuccinimide.
(G) Metal inhibition: Inhibited by Fe 3+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ , and Sn 2+ .
(b)に示すタンパク質が、配列番号1に示すアミノ酸配列と40%以上同一のアミノ酸配列を有するものである、請求項2に記載するアルカリ性マンナナーゼ。 The alkaline mannanase according to claim 2, wherein the protein shown in (b) has an amino acid sequence which is 40% or more identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. 下記(c)または(d)に記載するDNAによってコードされるタンパク質からなるアルカリ性マンナナーゼ:
(c)配列番号2に示す塩基配列からなるDNA、
(d)配列番号2に示す塩基配列に対して相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし、下記に掲げる少なくとも1つの理化学的特性を有するタンパク質をコードするDNA
(イ)作用:マンナンまたは4糖以上のマンノオリゴ糖に作用して3糖以下の糖にまで加水分解することのできる、エンド型のマンナナーゼ活性を有する、
(ロ)最適pH:pH 9〜10.5の範囲に最適pHを有する、
(ハ)pH安定性:40℃、pH 6.5〜10、30分の処理条件で70%以上のマンナナーゼ活性を有する、
(ニ)最適温度:55℃前後の範囲に最適温度を有する、
(ホ)温度安定性:pH 7.5、50℃及び110分間の処理条件、またはpH 7.5、60℃及び60分間の処理条件で50%以上の活性を有する、
(ヘ)失活:1 mMのN-ブロモスクシニミドの存在下、pH 7.5、40℃で30分間処理することによりマンナナーゼ活性が失活する、
(ト)金属阻害:Fe3+、Fe2+、Pb2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、及びSn2+により阻害を受ける。
Alkaline mannanase comprising a protein encoded by the DNA described in (c) or (d) below:
(C) DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2,
(D) a DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 and encodes a protein having at least one of the following physicochemical properties:
(I) Action: It has an endo-type mannanase activity that can act on mannanoligosaccharides having 4 or more sugars and hydrolyze to 3 or less sugars.
(B) Optimal pH: having an optimal pH in the range of pH 9 to 10.5,
(C) pH stability: having a mannanase activity of 70% or more under the treatment conditions of 40 ° C., pH 6.5-10, 30 minutes,
(D) Optimal temperature: It has an optimal temperature in the range of around 55 ° C.
(E) Temperature stability: having an activity of 50% or more under the treatment conditions of pH 7.5, 50 ° C. and 110 minutes, or the treatment conditions of pH 7.5, 60 ° C. and 60 minutes,
(F) Inactivation: Mannanase activity is inactivated by treatment at pH 7.5, 40 ° C. for 30 minutes in the presence of 1 mM N- bromosuccinimide.
(G) Metal inhibition: Inhibited by Fe 3+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ , and Sn 2+ .
好アルカリ性中温菌のBacillus属に属する微生物に由来する酵素である、請求項1乃至4のいずれかに記載のアルカリ性マンナナーゼ。 The alkaline mannanase according to any one of claims 1 to 4, which is an enzyme derived from a microorganism belonging to the genus Bacillus of an alkalophilic mesophilic bacterium. 好アルカリ性中温菌のBacillus属に属する微生物が、「Bacillus sp. Strain JAMB-750」(受領番号FERM AP-20227)である請求項5に記載するアルカリ性マンナナーゼ。 The alkaline mannanase according to claim 5, wherein the microorganism belonging to the genus Bacillus of an alkalophilic mesophilic bacterium is "Bacillus sp. Strain JAMB-750" (reception number FERM AP-20227). 下記(a)または(b)に記載するタンパク質をコードするアルカリ性マンナナーゼ遺伝子:
(a)配列番号1に示すアミノ酸配列を有するタンパク質、
(b)配列番号1に示すアミノ酸配列において1または複数個のアミノ酸配列が欠失、置換または付加してなるアミノ酸配列を有し、下記に掲げる少なくとも1つの酵素学的特性を有するタンパク質
(イ)作用:マンナンまたは4糖以上のマンノオリゴ糖に作用して3糖以下の糖にまで加水分解することのできる、エンド型のマンナナーゼ活性を有する、
(ロ)最適pH:pH 9〜10.5の範囲に最適pHを有する、
(ハ)pH安定性:40℃、pH 6.5〜10、30分の処理条件で70%以上のマンナナーゼ活性を有する、
(ニ)最適温度:55℃前後の範囲に最適温度を有する、
(ホ)温度安定性:pH 7.5、50℃及び110分間の処理条件、またはpH 7.5、60℃及び60分間の処理条件で50%以上の活性を有する、
(ヘ)失活:1 mMのN-ブロモスクシニミドの存在下、pH 7.5、40℃で30分間処理することによりマンナナーゼ活性が失活する、
(ト)金属阻害:Fe3+、Fe2+、Pb2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、及びSn2+により阻害を受ける。
Alkaline mannanase gene encoding the protein described in the following (a) or (b):
(A) a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
(B) a protein having an amino acid sequence obtained by deleting, substituting or adding one or more amino acid sequences in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 and having at least one enzymatic property listed below (A) Action: It has an endo-type mannanase activity that can act on mannanoligosaccharides having 4 or more sugars and hydrolyze them to 3 or less sugars.
(B) Optimal pH: having an optimal pH in the range of pH 9 to 10.5,
(C) pH stability: having a mannanase activity of 70% or more under the treatment conditions of 40 ° C., pH 6.5-10, 30 minutes,
(D) Optimal temperature: It has an optimal temperature in the range of around 55 ° C.
(E) Temperature stability: having an activity of 50% or more under the treatment conditions of pH 7.5, 50 ° C. and 110 minutes, or the treatment conditions of pH 7.5, 60 ° C. and 60 minutes,
(F) Inactivation: Mannanase activity is inactivated by treatment at pH 7.5, 40 ° C. for 30 minutes in the presence of 1 mM N- bromosuccinimide.
(G) Metal inhibition: Inhibited by Fe 3+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ , and Sn 2+ .
(b)に示すタンパク質が、配列番号1に示すアミノ酸配列と40%以上同一のアミノ酸配列を有するものである、請求項7記載のアルカリ性マンナナーゼ遺伝子。 The alkaline mannanase gene according to claim 7, wherein the protein shown in (b) has an amino acid sequence which is 40% or more identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. 下記(c)または(d)に記載するDNAからなるアルカリ性マンナナーゼ遺伝子:
(c)配列番号2に示す塩基配列を有するDNA、
(d)配列番号2に示す塩基配列に対して相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし、下記に掲げる少なくとも1つの理化学的特性を有するタンパク質またはその前駆体をコードするDNA
(イ)作用:マンナンまたは4糖以上のマンノオリゴ糖に作用して3糖以下の糖にまで加水分解することのできる、エンド型のマンナナーゼ活性を有する、
(ロ)最適pH:pH 9〜10.5の範囲に最適pHを有する、
(ハ)pH安定性:40℃、pH 6.5〜10、30分の処理条件で70%以上のマンナナーゼ活性を有する、
(ニ)最適温度:55℃前後の範囲に最適温度を有する、
(ホ)温度安定性:pH 7.5、50℃及び110分間の処理条件、またはpH 7.5、60℃及び60分間の処理条件で50%以上の活性を有する、
(ヘ)失活:1 mMのN-ブロモスクシニミドの存在下、pH 7.5、40℃で30分間処理することによりマンナナーゼ活性が失活する、
(ト)金属阻害:Fe3+、Fe2+、Pb2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、及びSn2+により阻害を受ける。
Alkaline mannanase gene comprising the DNA described in (c) or (d) below:
(C) DNA having the base sequence shown in SEQ ID NO: 2,
(D) Hybridizes under stringent conditions with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, and encodes a protein having at least one physicochemical property listed below or a precursor thereof. DNA
(I) Action: It has an endo-type mannanase activity that can act on mannanoligosaccharides having 4 or more sugars and hydrolyze to 3 or less sugars.
(B) Optimal pH: having an optimal pH in the range of pH 9 to 10.5,
(C) pH stability: having a mannanase activity of 70% or more under the treatment conditions of 40 ° C., pH 6.5-10, 30 minutes,
(D) Optimal temperature: It has an optimal temperature in the range of around 55 ° C.
(E) Temperature stability: having an activity of 50% or more under the treatment conditions of pH 7.5, 50 ° C. and 110 minutes, or the treatment conditions of pH 7.5, 60 ° C. and 60 minutes,
(F) Inactivation: Mannanase activity is inactivated by treatment at pH 7.5, 40 ° C. for 30 minutes in the presence of 1 mM N- bromosuccinimide.
(G) Metal inhibition: Inhibited by Fe 3+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ , and Sn 2+ .
請求項7乃至9のいずれかに記載するアルカリ性マンナナーゼ遺伝子を含有する組み換えベクター。 A recombinant vector containing the alkaline mannanase gene according to any one of claims 7 to 9. 請求項10に記載する組み換えベクターを用いて宿主細胞を形質転換して得られる形質転換体。 A transformant obtained by transforming a host cell with the recombinant vector according to claim 10. 宿主細胞が枯草菌である請求項11に記載する形質転換体。 The transformant according to claim 11, wherein the host cell is Bacillus subtilis. 請求項11または12に記載する形質転換体を培地で培養し、得られる培養物から下記の理化学的特性を有するアルカリ性マンナナーゼを採取することを特徴とする、請求項1乃至6のいずれかのアルカリ性マンナナーゼの製造方法:
(イ)作用:マンナンまたは4糖以上のマンノオリゴ糖に作用して3糖以下の糖にまで加水分解することのできる、エンド型のマンナナーゼ活性を有する、
(ロ)最適pH:pH 9〜10.5の範囲に最適pHを有する、
(ハ)pH安定性:40℃、pH 6.5〜10、30分の処理条件で70%以上のマンナナーゼ活性を有する、
(ニ)最適温度:55℃前後の範囲に最適温度を有する、
(ホ)温度安定性:pH 7.5、50℃及び110分間の処理条件、またはpH 7.5、60℃及び60分間の処理条件で50%以上の活性を有する、
(ヘ)失活:1 mMのN-ブロモスクシニミドの存在下、pH 7.5、40℃で30分間処理することによりマンナナーゼ活性が失活する、
(ト)金属阻害:Fe3+、Fe2+、Pb2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、及びSn2+により阻害を受ける。
The alkaline transformant according to any one of claims 1 to 6, wherein the transformant according to claim 11 or 12 is cultured in a medium, and alkaline mannanase having the following physicochemical properties is collected from the obtained culture. Mannanase production method:
(I) Action: It has an endo-type mannanase activity that can act on mannanoligosaccharides having 4 or more sugars and hydrolyze to 3 or less sugars.
(B) Optimal pH: having an optimal pH in the range of pH 9 to 10.5,
(C) pH stability: having a mannanase activity of 70% or more under the treatment conditions of 40 ° C., pH 6.5-10, 30 minutes,
(D) Optimal temperature: It has an optimal temperature in the range of around 55 ° C.
(E) Temperature stability: having an activity of 50% or more under the treatment conditions of pH 7.5, 50 ° C. and 110 minutes, or the treatment conditions of pH 7.5, 60 ° C. and 60 minutes,
(F) Inactivation: Mannanase activity is inactivated by treatment at pH 7.5, 40 ° C. for 30 minutes in the presence of 1 mM N- bromosuccinimide.
(G) Metal inhibition: Inhibited by Fe 3+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ , and Sn 2+ .
微生物「Bacillus sp. Strain JAMB-750」(受領番号FERM AP-20227)。 Microorganism “Bacillus sp. Strain JAMB-750” (reception number FERM AP-20227). 請求項1乃至6のいずれかのアルカリ性マンナナーゼを含有する酵素組成物。 An enzyme composition comprising the alkaline mannanase according to any one of claims 1 to 6. 少なくとも請求項1乃至7のいずれかのアルカリ性マンナナーゼと界面活性剤を含有する洗浄用組成物(但し、繊維製品洗浄用組成物を除く)。 A cleaning composition comprising at least the alkaline mannanase according to any one of claims 1 to 7 and a surfactant (excluding a textile product cleaning composition). 少なくとも請求項1乃至7のいずれかのアルカリ性マンナナーゼを含有する漂白処理用組成物。 A bleaching composition comprising at least the alkaline mannanase according to any one of claims 1 to 7. 少なくとも請求項1乃至7のいずれかのアルカリ性マンナナーゼを含有する繊維柔軟処理用組成物。 A composition for fiber softening treatment containing at least the alkaline mannanase according to any one of claims 1 to 7. 少なくとも請求項1乃至7のいずれかのアルカリ性マンナナーゼを含有するコーヒー抽出物処理用組成物。 A composition for treating a coffee extract containing at least the alkaline mannanase according to any one of claims 1 to 7. 請求項1乃至7のいずれかのアルカリ性マンナナーゼを用いて酵素処理を行う工程を有するマンノオリゴ糖の製造法。 A method for producing a manno-oligosaccharide comprising a step of performing an enzyme treatment using the alkaline mannanase according to any one of claims 1 to 7. 請求項20に記載する方法によって製造されるマンノオリゴ糖と生分解性プラスチックスを含有する組成物。 A composition comprising mannooligosaccharides produced by the method according to claim 20 and biodegradable plastics. 請求項1乃至7のいずれかのアルカリ性マンナナーゼまたは請求項15の酵素組成物を含む地盤破砕剤。 A ground crushing agent comprising the alkaline mannanase according to any one of claims 1 to 7 or the enzyme composition according to claim 15. 請求項22の地盤破砕剤を用いる井戸、温泉または石油の掘穿方法。 A method for drilling a well, hot spring or oil using the ground crushing agent according to claim 22. 請求項1乃至7のいずれかのアルカリ性マンナナーゼまたは請求項15の酵素組成物を含む白水のスカム抑制剤。 A white water scum inhibitor comprising the alkaline mannanase according to any one of claims 1 to 7 or the enzyme composition according to claim 15.
JP2004280430A 2004-09-27 2004-09-27 Alkali-resistant mannanase Withdrawn JP2006087404A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004280430A JP2006087404A (en) 2004-09-27 2004-09-27 Alkali-resistant mannanase

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004280430A JP2006087404A (en) 2004-09-27 2004-09-27 Alkali-resistant mannanase

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006087404A true JP2006087404A (en) 2006-04-06

Family

ID=36228945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004280430A Withdrawn JP2006087404A (en) 2004-09-27 2004-09-27 Alkali-resistant mannanase

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006087404A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007325563A (en) * 2006-06-09 2007-12-20 Nippon Oil Corp Bacterium having ability of controlling cell body temperature
JP2009084228A (en) * 2007-10-01 2009-04-23 Swiss Rowal Inc Method for producing composition containing viscosity-reduced glucomannan having moisturizing effect

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007325563A (en) * 2006-06-09 2007-12-20 Nippon Oil Corp Bacterium having ability of controlling cell body temperature
JP2009084228A (en) * 2007-10-01 2009-04-23 Swiss Rowal Inc Method for producing composition containing viscosity-reduced glucomannan having moisturizing effect
JP4596373B2 (en) * 2007-10-01 2010-12-08 株式会社 スイスロワール Method for producing low viscosity glucomannan-containing composition having moisturizing effect

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ma et al. Characterization and gene cloning of a novel β-mannanase from alkaliphilic Bacillus sp. N16-5
JP5496883B2 (en) Novel esterases and uses thereof
US5475101A (en) DNA sequence encoding endoglucanase III cellulase
AU2005259217B2 (en) Cellulases from rumen
JP2002517232A (en) New mannanase
EP1828379A1 (en) Alkaline bacillus amylase
WO1996034108A2 (en) Alkaline cellulase and method for producing the same
EP2546339B1 (en) Mutated alkaline celluase
EP1994148A1 (en) Polypeptides having endoglucanase activity and polynucleotides encoding same
Singh et al. Thermo and alkali stable β-mannanase: characterization and application for removal of food (mannans based) stain
JPWO2011021616A1 (en) Novel protein having β-glucosidase activity and use thereof
EP3409768B1 (en) Mannanase variants
KR20190137136A (en) Bacteria Mannase
EP3409767B1 (en) Mannanase variants
JP4837855B2 (en) Novel endo-β-1,4-glucanase
JP5047917B2 (en) Bacillus licheniformis B1 strain, alkaliphilic enzyme solution obtained using the strain, and method for producing the same
EP0972016B1 (en) A thermostable endo-beta-1,4-glucanase
EP0888455B1 (en) Alkaline cellulase and method of producing same
JP2001507221A (en) Novel endoglucanase
JP2006087401A (en) Alkaline mannanase
JP2006087404A (en) Alkali-resistant mannanase
JP2003507039A (en) Alkaline xyloglucanase from Malbranchea spp.
JP5062730B2 (en) Improved thermostable cellulase
JP2005287441A (en) Alkali cellulase
JP5714830B2 (en) Mutant alkaline cellulase

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070605

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20070605

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070803

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20090224