JP2008086310A - Yeast performing surface display of cellulase and use thereof - Google Patents

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Hiroki Bando
弘樹 坂東
Atsushi Odaka
敦史 小高
Hiroshi Sawara
弘師 佐原
Akihiko Kondo
昭彦 近藤
Masafumi Ajiri
雅文 阿尻
Atsumi Ueda
充美 植田
Yoji Hata
洋二 秦
Yasuhisa Abe
康久 安部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a yeast enabling ethanol fermentation by easily and efficiently decomposing a polymer formed by bonding glucose through β-glucoside bond, and a method for easily and efficiently producing ethanol from a polymer formed by bonding the glucose through the β-glucoside bond. <P>SOLUTION: The polymer formed by the β-glucoside bonding of the glucose can be decomposed in high efficiency to enable ethanol fermentation by the use of a sake yeast in which both of β-glucosidase and endoglucanase are bonded to the cell membrane through a cell cortex localized protein. The enzymatic activity is remarkably improved by interposing a linker peptide having 5-10 amino acid residues between the β-glucosidase and the cell cortex localized protein and interposing a linker peptide having 14-23 amino acid residues between the endoglucanase and the cell cortex localized protein. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、β-グルコシダーゼとエンドグルカナーゼとを表層に共提示する清酒酵母、及びこの酵母を用いて植物原料からエタノールを製造する方法に関する。   The present invention relates to sake yeast that co-presents β-glucosidase and endoglucanase on the surface, and a method for producing ethanol from plant raw materials using this yeast.

近年、化石燃料に替わる燃料源として、植物材料から製造したバイオエタノールが注目を集めている。バイオエタノールは、空気中の二酸化炭素が固定化された植物材料に由来するため燃焼させても地球上の二酸化炭素を増加させることにはならない点で、有用なものである。例えば、米国などではエタノール混合ガソリンが使用されており、日本でも使用される予定である。   In recent years, bioethanol produced from plant materials has attracted attention as a fuel source to replace fossil fuels. Bioethanol is useful in that it does not increase carbon dioxide on the earth even if it is burned because carbon dioxide in the air is derived from immobilized plant material. For example, ethanol blended gasoline is used in the United States and the like, and is scheduled to be used in Japan.

バイオエタノールは、サトウキビ・テンサイなどの糖質原料や、トウモロコシ・小麦などデンプン質原料から微生物発酵を経て生産されるが、これらは食用資源でもある。将来の世界的食料不足が懸念される近年では、廃材や食物性残渣など非食用炭素源からのエタノール生産技術が求められ、開発が進められている。   Bioethanol is produced from saccharide raw materials such as sugar cane and sugar beet and starchy raw materials such as corn and wheat through microbial fermentation, which are also edible resources. In recent years when global food shortages are a concern, ethanol production technology from non-edible carbon sources such as waste materials and food residues is required and developed.

セルロースやヘミセルロースを含むバイオマスに対して酸処理や超臨界処理を施し、発酵微生物が資化できるグルコースにまで原料処理をおこなう手法も考案されているが、これらは強酸あるいは高温・高圧を必要とするなど、設備面への過負荷や、高エネルギーコストが問題点として挙げられている。     Although a method has been devised that treats biomass containing cellulose and hemicellulose with acid treatment or supercritical treatment, and then treats the raw material to glucose that can be assimilated by fermentation microorganisms, these require strong acids or high temperatures and pressures. For example, overloads on facilities and high energy costs are cited as problems.

一方、セルロースやヘミセルロースなどを本来資化できない発酵微生物に対して、分子生物学的手法を用いて機能改変を施し、非食料炭素源からの直接エタノール発酵を目指した研究が行われているが、未だ、実験室での研究レベルを脱してはいない。     On the other hand, research aimed at direct ethanol fermentation from non-food carbon sources has been performed on functional microorganisms using molecular biological techniques for fermenting microorganisms that cannot inherently assimilate cellulose or hemicellulose. We have not yet left the laboratory level in the laboratory.

ここで、酵母の細胞表層に酵素などの目的タンパク質を提示させる「酵母細胞表層提示工学」が注目されている。これは、目的タンパク質をGPIアンカリングタンパク質のような細胞表面への固定が可能なタンパク質との融合蛋白質として発現させることにより、酵母の細胞表面上に目的タンパク質を高密度に提示する手法である。   Here, “yeast cell surface display engineering” in which target proteins such as enzymes are displayed on the surface of yeast cells has attracted attention. This is a technique for presenting a target protein at a high density on the cell surface of yeast by expressing the target protein as a fusion protein with a protein that can be immobilized on the cell surface, such as a GPI anchoring protein.

この細胞表層提示酵母は、以下のような利点を有するために、酵素を生産する菌体を用いた物質生産に適している。   Since this cell surface display yeast has the following advantages, it is suitable for substance production using cells that produce enzymes.

第1に、この酵母は、目的タンパク質である酵素が細胞表面に存在するため、基質の細胞膜透過が問題にならず、また酵素により細胞が損傷を受け難い。   First, in this yeast, the enzyme, which is the target protein, is present on the cell surface, so that the permeation of the substrate through the cell membrane is not a problem, and cells are not easily damaged by the enzyme.

第2に、この酵母は、酵素を高密度に菌体に固定化することができるため、反応槽内に菌体を高密度で充填又は懸濁することにより、反応系内の酵素濃度を高くすることができ、その結果スケールアップが比較的容易である。また、酵素が菌体外に固定されているため菌体内に存在するタンパク質分解酵素の作用を受け難い。また、酵素が細胞表面に高密度で存在する等の理由により、菌体外に存在するタンパク質分解酵素の作用も受け難くなることが期待される。   Secondly, since this yeast can immobilize the enzyme in the cells at high density, the enzyme concentration in the reaction system is increased by filling or suspending the cells in the reaction tank at high density. As a result, it is relatively easy to scale up. In addition, since the enzyme is fixed outside the microbial cell, it is difficult to be affected by the proteolytic enzyme present in the microbial cell. In addition, it is expected that the action of a proteolytic enzyme existing outside the cell body is less likely to be affected due to the presence of the enzyme at a high density on the cell surface.

第3に、この酵母を増殖させることにより大量の目的酵素を容易に取得することができ、さらに遠心分離により極めて簡単に菌体ごと酵素を回収及び濃縮できる。   Thirdly, a large amount of target enzyme can be easily obtained by growing this yeast, and the enzyme can be recovered and concentrated together with the cells very easily by centrifugation.

このような「酵母細胞表層提示工学」は新しい研究分野であり、現在実験室レベルで種々の検討がなされている状況である。例えば、特許文献1、及び特許文献2には、高活性プロモーター、酵母細胞で機能する分泌シグナル配列、アラビノフラノシダーゼをコードする配列、及びGPIアンカリングタンパク質からなるポリヌクレオチドが染色体中に組み込まれた酵母を用いて、キシランを分解する方法が記載されている。アラビノフラノシダーゼを表層提示した酵母と、キソロシダーゼやキシラナーゼを用いれば、植物材料中のキシラン(ヘミセルロース)を簡便に分解して単糖を得て、さらに、この酵母にキシロースリダクターゼ、キシリトールデヒドロゲナーゼ、及びキシルロキナーゼ、または、キシロースイソメラーゼおよびキシルロキナーゼを高発現させ、キシロース資化能を付与すれば、アルコール発酵することができる。   Such “yeast cell surface display engineering” is a new research field, and various studies are currently being conducted at the laboratory level. For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, a polynucleotide comprising a highly active promoter, a secretory signal sequence that functions in yeast cells, a sequence encoding arabinofuranosidase, and a GPI anchoring protein is incorporated into the chromosome. A method for degrading xylan using yeast is described. By using yeast displaying surface layer of arabinofuranosidase and xylosidase or xylanase, xylan (hemicellulose) in plant material can be easily decomposed to obtain monosaccharide, and further, xylose reductase, xylitol dehydrogenase, and If xylulokinase, or xylose isomerase and xylulokinase are highly expressed and imparted xylose utilization ability, alcoholic fermentation can be performed.

しかし、特許文献1、2のアラビノフラノシダーゼ提示酵母は、それ単独でキシランを単糖にまで分解できるものではない。
特開2005−245334号公報 特開2005−245335号公報
However, the arabinofuranosidase-presenting yeast disclosed in Patent Documents 1 and 2 cannot alone decompose xylan into monosaccharides.
JP 2005-245334 A JP 2005-245335 A

本発明は、グルコースのβ-グルコシド結合による重合体を、効率良く、かつ簡便に分解してエタノール発酵することができる酵母、及びグルコースのβ-グルコシド結合による重合体を原料として、効率良く、かつ簡便にエタノールを製造することができる方法を提供することを課題とする。     The present invention provides a yeast that can be efficiently and easily decomposed by ethanol fermentation using a β-glucoside bond of glucose, and a polymer of β-glucoside bond of glucose. It is an object of the present invention to provide a method capable of easily producing ethanol.

上記課題を解決するために本発明者は研究を重ね、以下の知見を得た。
(i) 染色体に下記の(a)及び(b)のポリヌクレオチドが組み込まれた清酒酵母は、β-グルコシダーゼとエンドグルカナーゼとを表層に共提示している。この酵母と植物材料中のグルコースのβ-グルコシド結合による重合体とを反応させれば、各酵素を表層提示した2種の酵母を用いるより、菌体重量当たりの上記重合体分解速度、及びエタノール生成速度が高くなる。
(a) 5’末端側から順に、酵母細胞で機能する分泌シグナル配列、β-グルコシダーゼをコードする配列、細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列を含むポリヌクレオチド
(b) 5’末端側から順に、酵母細胞で機能する分泌シグナル配列、エンドグルカナーゼをコードする配列、細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列を含むポリヌクレオチド
(ii) β-グルコシダーゼをコードする配列と細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列との間に、6〜90塩基長のリンカーを介在させ、エンドグルカナーゼをコードする配列と細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列との間に、6〜90塩基長のリンカーを介在させることにより、菌体重量当たりの上記重合体分解速度が著しく高くなる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor repeated research and obtained the following knowledge.
(i) Sake yeast having the following polynucleotides (a) and (b) incorporated in the chromosome co-presents β-glucosidase and endoglucanase on the surface. If this yeast is reacted with a polymer by β-glucoside bond of glucose in plant material, the above-mentioned rate of degradation of the polymer per weight of the cell and ethanol can be obtained rather than using two types of yeasts that display each enzyme on the surface. The generation speed is increased.
(a) a polynucleotide comprising a secretory signal sequence that functions in yeast cells, a sequence that encodes β-glucosidase, a cell surface localized protein, or a sequence that encodes a cell membrane binding region in this order from the 5 ′ end
(b) a polynucleotide comprising a secretory signal sequence that functions in yeast cells, a sequence encoding endoglucanase, a cell surface localized protein or a sequence encoding a cell membrane binding region in this order from the 5 ′ end side
(ii) A sequence encoding the endoglucanase and a cell surface layer by interposing a linker of 6 to 90 base length between a sequence encoding β-glucosidase and a sequence encoding a cell surface localized protein or a cell membrane binding region thereof. By interposing a linker having a length of 6 to 90 bases between the localized protein or the sequence encoding the cell membrane binding region, the polymer degradation rate per cell weight is remarkably increased.

本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、以下の清酒酵母、及びエタノールの製造方法を提供する。   The present invention has been completed based on the above findings, and provides the following sake yeast and a method for producing ethanol.

項1. 下記の(a)及び(b)のポリヌクレオチドが染色体に組み込まれ、β-グルコシダーゼとエンドグルカナーゼとを表層に共提示する清酒酵母。
(a) 5’末端側から順に、酵母細胞で機能する分泌シグナル配列、β-グルコシダーゼをコードする配列、及び細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列を含むポリヌクレオチド
(b) 5’末端側から順に、酵母細胞で機能する分泌シグナル配列、エンドグルカナーゼをコードする配列、及び細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列を含むポリヌクレオチド
項2. (a)のポリヌクレオチドが、β-グルコシダーゼをコードする配列と、細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列との間に、6〜90塩基長のリンカーが介在したものであり、
(b)のポリヌクレオチドが、エンドグルカナーゼをコードする配列と、細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列との間に、6〜90塩基長のリンカーが介在したものである、
項1に記載の清酒酵母。
Item 1. A sake yeast in which the following polynucleotides (a) and (b) are integrated into a chromosome, and β-glucosidase and endoglucanase are co-presented on the surface.
(a) a polynucleotide comprising, in order from the 5 ′ end, a secretory signal sequence that functions in yeast cells, a sequence that encodes β-glucosidase, and a sequence that encodes a cell surface localized protein or a cell membrane binding region thereof
(b) a polynucleotide comprising, in order from the 5 ′ end, a secretory signal sequence that functions in yeast cells, a sequence that encodes endoglucanase, and a sequence that encodes a cell surface localized protein or a cell membrane-binding region thereof. The polynucleotide of (a) is a linker having a length of 6 to 90 bases between a sequence encoding β-glucosidase and a sequence encoding a cell surface localized protein or a cell membrane binding region thereof,
The polynucleotide of (b) is a linker having a length of 6 to 90 bases between the sequence encoding endoglucanase and the sequence encoding the cell surface localized protein or its cell membrane binding region,
Item 2. The sake yeast according to item 1.

項3. (a)の分泌シグナル配列が2つ以上の分泌シグナル配列の組み合わせである、項1又は2に記載の清酒酵母。   Item 3. Item 3. The sake yeast according to item 1 or 2, wherein the secretion signal sequence of (a) is a combination of two or more secretion signal sequences.

項4. (a)の分泌シグナル配列が2種以上の分泌シグナル配列の組み合わせである、項1〜3のいずれかに記載の清酒酵母。   Item 4. Item 4. The sake yeast according to any one of Items 1 to 3, wherein the secretion signal sequence of (a) is a combination of two or more secretion signal sequences.

項5. (a)の分泌シグナル配列が、分泌されるβ-グルコシダーゼが本来有する分泌シグナル配列と異なる分泌シグナル配列との組み合わせである項1〜4のいずれかに記載の清酒酵母。   Item 5. Item 5. The sake yeast according to any one of Items 1 to 4, wherein the secretory signal sequence in (a) is a combination of a secretory signal sequence originally possessed by secreted β-glucosidase and a different secretory signal sequence.

項6. (a)の分泌シグナル配列が、(1)アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)由来β-グルコシダーゼ(BGL7)の分泌シグナル配列とアスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)由来β-グルコシダーゼ(BGL1)の分泌シグナル配列との組み合わせ、又は(2)BGL7の分泌シグナル配列とリゾプス・オリゼ(Rhizopus oryzae)由来グルコアミラーゼ(GlaR)の分泌シグナル配列との組み合わせである、項1〜5のいずれかに記載の清酒酵母。   Item 6. The secretory signal sequence of (a) is (1) the secretory signal sequence of Aspergillus oryzae-derived β-glucosidase (BGL7) and the secretory signal sequence of Aspergillus oryzae-derived β-glucosidase (BGL1) Or (2) the sake yeast according to any one of Items 1 to 5, wherein the secretory signal sequence of BGL7 and the secretory signal sequence of Rhizopus oryzae-derived glucoamylase (GlaR) are combined.

項7. (b)の分泌シグナル配列が、エンドグルカナーゼが本来有する分泌シグナル配列とアスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)由来エンドグルカナーゼ(CelA)の分泌シグナルとの組み合わせである、項1〜6のいずれかに記載の清酒酵母。   Item 7. Item 7. The secretory signal sequence of (b) is a combination of the secretory signal sequence originally possessed by endoglucanase and the secretory signal of Aspergillus oryzae-derived endoglucanase (CelA). Sake yeast.

項8. (b)の分泌シグナル配列がCelAの分泌シグナル配列とアスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)由来エンドグルカナーゼ(CelB)の分泌シグナル配列との組み合わせである、項1〜7のいずれかに記載の清酒酵母。   Item 8. Item 8. The sake yeast according to any one of Items 1 to 7, wherein the secretory signal sequence of (b) is a combination of a secretory signal sequence of CelA and a secretory signal sequence of endoglucanase (CelB) derived from Aspergillus oryzae.

項9. (a)及び/又は(b)のヌクレオチドが、複数コピー染色体に組み込まれた項1〜8のいずれかに記載の清酒酵母。   Item 9. Item 9. The sake yeast according to any one of Items 1 to 8, wherein the nucleotide of (a) and / or (b) is incorporated into a multiple copy chromosome.

項10. 細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列が、酵母のα−アグルチニンのC末端から320ないしは600個のアミノ酸をコードする配列である項1〜9のいずれかに記載の清酒酵母。   Item 10. Item 10. The sake yeast according to any one of Items 1 to 9, wherein the sequence encoding the cell surface localized protein or the cell membrane binding region thereof is a sequence encoding 320 to 600 amino acids from the C-terminal of α-agglutinin of yeast.

項11. β-グルコシダーゼ、及びエンドグルカナーゼが、それぞれ、細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域を介して細胞膜に結合した清酒酵母。   Item 11. Sake yeast in which β-glucosidase and endoglucanase are bound to a cell membrane via a cell surface localized protein or a cell membrane binding region thereof, respectively.

項12. β-グルコシダーゼと細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域との間に2〜30アミノ酸残基からなるリンカーペプチドが介在し、エンドグルカナーゼと細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域との間に2〜30アミノ酸残基からなるリンカーペプチドが介在している、項11に記載の清酒酵母。   Item 12. A linker peptide consisting of 2 to 30 amino acid residues is interposed between β-glucosidase and cell surface localized protein or its cell membrane binding region, and 2 between endoglucanase and cell surface localized protein or its cell membrane binding region. Item 12. The sake yeast according to Item 11, wherein a linker peptide consisting of ˜30 amino acid residues is interposed.

項13. 項1〜11のいずれかに記載の清酒酵母の存在下で、グルコースのβ-グルコシド結合による重合体を分解してグルコースを得、生成するグルコースの発酵によりエタノールを得る、エタノールの製造方法。   Item 13. The manufacturing method of ethanol which decomposes | disassembles the polymer by the beta-glucoside bond of glucose in presence of the sake yeast in any one of claim | item 1-11, and obtains ethanol by fermentation of the produced | generated glucose.

項14. グルコースのβ-グルコシド結合による重合体が、植物材料を加水分解処理して得られる処理物中に含まれるものである項13に記載の方法。   Item 14. Item 14. The method according to Item 13, wherein the polymer due to the β-glucoside bond of glucose is contained in a treated product obtained by hydrolyzing the plant material.

染色体に上記の(a)及び(b)のポリヌクレオチドが組み込まれた清酒酵母は、β-グルコシダーゼとエンドグルカナーゼとが、それぞれ細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域を介して細胞膜に結合することにより、細胞表層に共提示されている。この酵母を用いてグルコースのβ-グルコシド結合による重合体を分解すれば、酵母表層で、この重合体のエンドグルカナーゼによるランダムな分解とβ-グルコシダーゼによるβ-D-グルコース単位での分解とが、細胞表面付近の狭い範囲で基質を受け渡しつつ行われるため、効率良く、上記重合体を分解してD-グルコースとし、さらにこれを発酵してエタノールを得ることができる。   Sake yeast in which the above polynucleotides (a) and (b) are incorporated into the chromosome, β-glucosidase and endoglucanase bind to the cell membrane via the cell surface localized protein or its cell membrane binding region, respectively. Are co-presented on the cell surface. If this yeast is used to decompose the polymer due to the β-glucoside bond of glucose, on the surface of the yeast, random decomposition of the polymer by endoglucanase and degradation by β-D-glucose unit by β-glucosidase, Since it is carried out while delivering the substrate in a narrow range near the cell surface, it is possible to efficiently decompose the polymer into D-glucose and further ferment it to obtain ethanol.

また、β-グルコシダーゼと細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域との間に2〜30アミノ酸残基のリンカーペプチドを介在させ、エンドグルカナーゼと細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域との間に2〜30アミノ酸残基のリンカーペプチドを介在させるときは、上記重合体の分解効率、及びエタノール生成効率が著しく向上する。   In addition, a linker peptide of 2 to 30 amino acid residues is interposed between β-glucosidase and cell surface localized protein or its cell membrane binding region, and between endoglucanase and cell surface localized protein or its cell membrane binding region. When a linker peptide having 2 to 30 amino acid residues is interposed, the decomposition efficiency of the polymer and the ethanol production efficiency are remarkably improved.

また、本発明の清酒酵母は、β-グルコシダーゼ遺伝子及びエンドグルカナーゼ遺伝子が染色体中に組み込まれているため、選択圧をかけなくても発現ユニットが脱落し難い。このため、コストの点で選択圧をかけ難い工業スケールでの培養においても、各酵素を高発現させることができる。   Further, in the sake yeast of the present invention, the β-glucosidase gene and endoglucanase gene are integrated into the chromosome, so that the expression unit is not easily dropped without applying selective pressure. For this reason, each enzyme can be highly expressed even in culture on an industrial scale where it is difficult to apply selective pressure in terms of cost.

本発明の清酒酵母は、分泌シグナル配列の組み合わせを最適化することにより、酵素活性を向上することができる。   The sake yeast of the present invention can improve enzyme activity by optimizing the combination of secretory signal sequences.

本発明の酵母を用いたエタノール発酵では、原料バイオマスの前処理において酸処理や超臨界処理を用いる場合、グルコースにまで分解する必要がないため、より緩和な条件で分解できる。従って、設備への過負荷や、高エネルギーコストを回避できる。また、原料バイオマスを超臨界処理だけでグルコースにまで分解しようとすると過分解物が発生し易いが、原料バイオマスを超臨界処理した後に本発明の酵母を用いたエタノール発酵を行う場合は過分解物の発生がより抑制された条件を採用できるため、原料回収率の向上が期待できる。   In the ethanol fermentation using the yeast of the present invention, when acid treatment or supercritical treatment is used in the pretreatment of the raw material biomass, it is not necessary to break down into glucose, so that it can be broken down under milder conditions. Therefore, it is possible to avoid overloading the equipment and high energy costs. In addition, if the raw material biomass is decomposed to glucose only by supercritical treatment, a hyperdegradable product is likely to be generated. However, if the raw material biomass is supercritically treated and then ethanol fermentation using the yeast of the present invention is performed, the superdegraded product Since the conditions under which the generation of odors is further suppressed can be adopted, an improvement in the raw material recovery rate can be expected.

さらに、清酒酵母は、過酷な培養条件になる場合もある工業規模での培養においても、高い増殖速度が得られる。また清酒酵母はエタノールに極めて高い耐性を有するため、D-グルコースを生産した後、そのままエタノール発酵に供することができる。   Furthermore, sake yeast can obtain a high growth rate even in culture on an industrial scale, which may result in severe culture conditions. Also, sake yeast has extremely high resistance to ethanol, so it can be used for ethanol fermentation as it is after producing D-glucose.

以下、本発明を詳細に説明する。
(I)清酒酵母
本発明の清酒酵母は、上記の(a)及び(b)のポリヌクレオチドが染色体に組み込まれ、β-グルコシダーゼとエンドグルカナーゼとを表層に共提示する清酒酵母である。この清酒酵母は、β-グルコシダーゼ、及びエンドグルカナーゼが、それぞれ、細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域を介して細胞膜に結合したものとなる。
分泌シグナル配列
分泌シグナル配列は、分泌シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチド配列である。分泌シグナルペプチドは、ペリプラズムを含む細胞外に分泌される分泌性タンパク質のN末端に通常結合しているペプチドである。このペプチドは、生物間で類似した構造を有しており、20個程度のアミノ酸からなり、N末端付近に塩基性アミノ酸配列を有し、その後に疎水性アミノ酸を多く含んでいる。分泌シグナルは、通常、分泌性タンパク質が細胞内から細胞膜を通過して細胞外へ分泌される際にシグナルペプチダーゼにより分解されることにより除去される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(I) Sake Yeast The sake yeast of the present invention is a sake yeast in which the polynucleotides (a) and (b) described above are incorporated into a chromosome and β-glucosidase and endoglucanase are co-presented on the surface. In this sake yeast, β-glucosidase and endoglucanase are each bound to the cell membrane via a cell surface localized protein or a cell membrane binding region thereof.
Secretory signal sequence The secretory signal sequence is a polynucleotide sequence encoding a secretory signal peptide. A secretory signal peptide is a peptide that is normally bound to the N-terminus of a secretory protein that is secreted extracellularly, including the periplasm. This peptide has a similar structure between organisms, consists of about 20 amino acids, has a basic amino acid sequence in the vicinity of the N-terminus, and then contains many hydrophobic amino acids. The secretory signal is usually removed by degradation by a signal peptidase when the secreted protein is secreted from inside the cell through the cell membrane to the outside of the cell.

本発明においては、β-グルコシダーゼ及びエンドグルカナーゼを酵母の細胞外に分泌させることができる分泌シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチド配列であれば、どのようなものでも用いることができ、その起源は問わない。例えば、リゾプス・オリゼ(Rhizopus oryzae)等のグルコアミラーゼの分泌シグナルペプチド配列、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)のグルコアミラーゼの分泌シグナルペプチド配列、酵母(Saccharomyces cerevisiae)のα−またはa−アグルチニンの分泌シグナルペプチド配列、酵母(Saccharomyces cerevisiae)由来のα因子の分泌シグナルペプチド配列等を好適に用いることができる。特に、分泌効率の点で、リゾプス・オリゼ由来グルコアミラーゼの分泌シグナルペプチド配列が好ましい。また、アスペルギルス・オリゼ由来グルコアミラーゼの分泌シグナルペプチド配列も好ましい。   In the present invention, any polynucleotide sequence encoding a secretory signal peptide capable of secreting β-glucosidase and endoglucanase out of the yeast cell can be used, regardless of its origin. . For example, secretion signal peptide sequence of glucoamylase such as Rhizopus oryzae, secretion signal peptide sequence of glucoamylase of Aspergillus oryzae, secretion signal of α- or a-agglutinin of yeast (Saccharomyces cerevisiae) Peptide sequences, secretory signal peptide sequences of α-factor derived from yeast (Saccharomyces cerevisiae), and the like can be suitably used. In particular, the secretion signal peptide sequence of Rhizopus oryzae-derived glucoamylase is preferable from the viewpoint of secretion efficiency. Also preferred is the secretory signal peptide sequence of Aspergillus oryzae-derived glucoamylase.

分泌シグナル配列の由来は特に制限されないが、β-グルコシダーゼ及びエンドグルカナーゼと機能的又は構造的に近似するタンパク質由来であることが好ましく、糖鎖の加水分解酵素由来であることが好ましい。また、分泌シグナル配列は、β-グルコシダーゼ又はエンドグルカナーゼを酵母細胞外に分泌させる能力を有する限り、既知の分泌シグナル配列に、アミノ酸の置換、付加、欠失、削除等の任意の変異が加えられていてもよい。   The origin of the secretory signal sequence is not particularly limited, but it is preferably derived from a protein functionally or structurally similar to β-glucosidase and endoglucanase, and preferably derived from a sugar chain hydrolase. As long as the secretion signal sequence has the ability to secrete β-glucosidase or endoglucanase outside the yeast cell, any mutation such as amino acid substitution, addition, deletion, deletion, etc. is added to the known secretion signal sequence. It may be.

より好ましい分泌シグナル配列としては、グルコアミラーゼの分泌シグナル配列、β-グルコシダーゼの分泌シグナル配列、エンドグルカナーゼの分泌シグナル配列、エキソグルカナーゼの分泌シグナル配列を挙げることができる。さらに、グルコアミラーゼの分泌シグナル配列の中ではリゾプス・オリゼ(Rhizopus oryzae)由来GlaRの分泌シグナル配列が好ましい。β-グルコシダーゼの分泌シグナル配列の中ではアスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)由来のβ-グルコシダーゼ(BGL1)及びβ-グルコシダーゼ(BGL7)の分泌シグナル配列が好ましい。エンドグルカナーゼの分泌シグナル配列としては、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)由来のエンドグルカナーゼ、CelA又はCelBの分泌シグナル配列が好ましい。   More preferable secretion signal sequences include a secretion signal sequence of glucoamylase, a secretion signal sequence of β-glucosidase, a secretion signal sequence of endoglucanase, and a secretion signal sequence of exoglucanase. Furthermore, among the secretory signal sequences of glucoamylase, the secretory signal sequence of Rhizopus oryzae-derived GlaR is preferred. Among the secretory signal sequences of β-glucosidase, secretory signal sequences of β-glucosidase (BGL1) and β-glucosidase (BGL7) derived from Aspergillus oryzae are preferable. The endoglucanase secretion signal sequence is preferably an endoglucanase derived from Aspergillus oryzae, a secretory signal sequence of CelA or CelB.

分泌シグナル配列は、既知の分泌シグナル配列をそのまま用いることもできるが、2個以上の分泌シグナル配列を組み合せて用いることも可能である。2個以上の分泌シグナル配列の組み合せは、複数の配列を連続的に繋ぎ合わせても良く、また各シグナル配列間に制限酵素部位などの短い配列を挿入して連結してもよい。   As the secretory signal sequence, a known secretory signal sequence can be used as it is, or two or more secretory signal sequences can be used in combination. The combination of two or more secretory signal sequences may be a sequence of a plurality of sequences, or may be linked by inserting a short sequence such as a restriction enzyme site between each signal sequence.

β-グルコシダーゼを酵母細胞外に分泌させるための分泌シグナル配列は、好ましくは2個〜5個の分泌シグナル配列の組み合せであり、より好ましくは2個〜3個の分泌シグナル配列の組み合せである。分泌シグナル配列の組み合わせは、同一の分泌シグナル配列を2個以上組み合せても良いが、異なる分泌シグナル配列の組み合わせが好ましい。より好ましくは、酵母細胞外に分泌される酵素が本来有する分泌シグナル配列と他の分泌シグナル配列との組み合わせである。ここで、他の分泌シグナル配列とは、分泌される酵素が本来有する分泌シグナル配列とは異なる配列を有する任意の分泌シグナル配列を意味する。   The secretory signal sequence for secreting β-glucosidase outside the yeast cells is preferably a combination of 2 to 5 secretory signal sequences, more preferably a combination of 2 to 3 secretory signal sequences. The secretory signal sequence may be a combination of two or more identical secretory signal sequences, but a combination of different secretory signal sequences is preferred. More preferably, it is a combination of a secretory signal sequence originally possessed by an enzyme secreted outside the yeast cell and other secretory signal sequences. Here, the other secretory signal sequence means any secretory signal sequence having a sequence different from the secretory signal sequence originally possessed by the secreted enzyme.

β-グルコシダーゼを酵母細胞外に分泌させるための分泌シグナル配列の組み合わせは、上記のような分泌シグナル配列を任意に組み合せて使用することができ、好ましい組み合わせとしては、例えば、GlaRの分泌シグナル配列とBGL1の分泌シグナル配列、GlaRの分泌シグナル配列とBGL7の分泌シグナル配列、GlaRの分泌シグナル配列とCelAの分泌シグナル配列、GlaRの分泌シグナル配列とCelBの分泌シグナル配列、BGL1の分泌シグナル配列とBGL7の分泌シグナル配列、BGL1の分泌シグナル配列とCelAの分泌シグナル配列、BGL1の分泌シグナル配列とCelBの分泌シグナル配列、BGL7の分泌シグナル配列とCelAの分泌シグナル配列、BGL7の分泌シグナル配列とCelBの分泌シグナル配列、CelAの分泌シグナル配列とCelBの分泌シグナル配列等の組み合わせを挙げることが出来る。より好ましい組み合わせとしては、GlaRの分泌シグナル配列とBGL7の分泌シグナル、BGL1の分泌シグナル配列とBGL7の分泌シグナル配列の組み合わせである。   The secretory signal sequence for secreting β-glucosidase outside the yeast cell can be used by arbitrarily combining the secretory signal sequences as described above. As a preferable combination, for example, a secretory signal sequence of GlaR and BGL1 secretion signal sequence, GlaR secretion signal sequence and BGL7 secretion signal sequence, GlaR secretion signal sequence and CelA secretion signal sequence, GlaR secretion signal sequence and CelB secretion signal sequence, BGL1 secretion signal sequence and BGL7 secretion signal sequence Secretion signal sequence, secretion signal sequence of BGL1 and secretion signal of CelA, secretion signal sequence of BGL1 and secretion signal sequence of CelB, secretion signal sequence of BGL7 and secretion signal sequence of CelA, secretion signal sequence of BGL7 and secretion signal of CelB Secretion signal sequence, can be mentioned combinations of secretory signal sequences and the like of the secretion signal sequence and CelB of CeIA. More preferable combinations are a combination of a secretion signal sequence of GlaR and a secretion signal of BGL7, and a secretion signal sequence of BGL1 and a secretion signal sequence of BGL7.

エンドグルカナーゼを酵母細胞外に分泌させるための分泌シグナル配列としては、分泌されるエンドグルカナーゼが本来有する分泌シグナル配列とCelAの分泌シグナル配列との組み合わせが好ましい。例えば、エンドグルカナーゼCelBを分泌させる場合、CelBの分泌シグナル配列とCelAの分泌シグナル配列との組み合わせが好ましい。   The secretory signal sequence for secreting endoglucanase outside the yeast cell is preferably a combination of the secretory signal sequence inherent in the secreted endoglucanase and the secretory signal sequence of CelA. For example, when secreting the endoglucanase CelB, a combination of the secretory signal sequence of CelB and the secretory signal sequence of CelA is preferable.

分泌される酵素が本来有する分泌シグナル配列と異種の分泌シグナル配列とを組み合せる場合、各分泌シグナル配列の並びはいずれがN末端側であってもよいが、遺伝子組み換え操作における取扱い上、異種の分泌シグナル配列をN末端側とすることが好ましい。分泌シグナル配列をコードした塩基配列とプロモーター配列とは、連続的に繋がっていてもよく、各種の制限酵素認識配列などの短い配列を介して繋がっていることが好ましい。制限酵素認識配列としては、例えば、EcoRI(GAATTC)、SalI(GTCGAC)、HindIII(AAGCTT)、KpnI(GGTACC)、PstI(CTGCAG)、SacI(GAGCTC)、XhoI(CTCGAG)、SmaI(CCCGGG)、NotI(GCGGCCGC)より好ましくは、プロモーター配列と分泌シグナル配列コード領域とは、SalI認識配列を介して連結している。
細胞表層局在タンパク質
細胞表層局在タンパク質は、細胞表層に固定化され又は付着ないしは接着してそこに局在するタンパク質であればよく、公知のものを制限なく使用できる。
When the secretory signal sequence inherent in the secreted enzyme and a heterologous secretory signal sequence are combined, any of the secretory signal sequences may be arranged on the N-terminal side. The secretory signal sequence is preferably N-terminal. The base sequence encoding the secretory signal sequence and the promoter sequence may be continuously connected, and are preferably connected via short sequences such as various restriction enzyme recognition sequences. Examples of restriction enzyme recognition sequences include EcoRI (GAATTC), SalI (GTCGAC), HindIII (AAGCTT), KpnI (GGTACC), PstI (CTGCAG), SacI (GAGCTC), XhoI (CTCGAG), SmaI (CCCGGG), More preferably (GCGGCCGC), the promoter sequence and the secretory signal sequence coding region are linked via a SalI recognition sequence.
Cell surface localized protein The cell surface localized protein may be any protein that is immobilized on, attached to, or adhered to the cell surface and is localized there, and any known protein can be used without limitation.

細胞膜に局在するタンパク質としては、膜貫通タンパク質や細胞表層局在タンパク質が挙げられる。膜貫通タンパク質は、疎水性アミノ酸領域部分で脂質二重膜を貫通しているタンパク質であり、受容体タンパク質に多く見られる。一方、細胞表層局在タンパク質としては、脂質で修飾されたタンパク質が知られており、この脂質が膜成分と共有結合することにより細胞膜に固定される。その他に、固定化の機構が明らかにされていない細胞表層局在タンパク質もあり、本発明方法ではそれらも使用できる。細胞表層局在タンパク質としては、後述する各種GPIアンカリングタンパク質やBGL2などが知られている。BGL2は、酵母のβ-グルコシダーゼで細胞壁に強く結合することは分かっているが、その機構は不明のタンパク質である。また、BGL2は、GPIアンカリングタンパク質に共通するモチーフは有さない。   Examples of proteins localized in the cell membrane include transmembrane proteins and cell surface localized proteins. The transmembrane protein is a protein that penetrates the lipid bilayer at the hydrophobic amino acid region, and is often found in receptor proteins. On the other hand, a protein modified with a lipid is known as a cell surface localized protein, and this lipid is immobilized on a cell membrane by covalently binding to a membrane component. In addition, there are cell surface localized proteins whose mechanism of immobilization has not been clarified, and these can be used in the method of the present invention. As cell surface localized proteins, various GPI anchoring proteins and BGL2 described later are known. BGL2 is known to bind strongly to the cell wall with yeast β-glucosidase, but its mechanism is unknown. BGL2 does not have a motif common to GPI anchoring proteins.

<GPIアンカリングタンパク質>
細胞表層局在タンパク質の代表例として、GPI(glycosylphosphatidylinositol:エタノールアミンリン酸-6マンノースα−1,2マンノースα−1,6マンノースα−1,4グルコサミンα−1,6イノシトールリン脂質を基本構造とする糖脂質)アンカリングタンパク質を挙げることができる。GPIアンカリングタンパク質は、そのC末端に糖脂質であるGPIを有しており、このGPIが細胞膜中のPI(phosphatidylinositol)と共有結合することによって細胞膜表面に結合する。
<GPI anchoring protein>
As a representative example of cell surface localized protein, GPI (glycosylphosphatidylinositol: ethanolamine phosphate-6 mannose α-1,2 mannose α-1,6 mannose α-1,4 glucosamine α-1,6 inositol phospholipid has a basic structure (Glycolipid) anchoring protein. GPI anchoring protein has GPI which is a glycolipid at its C-terminal, and this GPI is bound to the cell membrane surface by covalently binding to PI (phosphatidylinositol) in the cell membrane.

GPIアンカリングタンパク質のC末端へのGPIの結合は以下のようにして行われる。即ち、GPIアンカリングタンパク質は、転写及び翻訳の後、N末端側に存在する分泌シグナルの作用により小胞体内腔に分泌される。GPIアンカリングタンパク質のC末端又はその近傍の領域には、GPIアンカーがGPIアンカリングタンパク質と結合する際に認識されるGPIアンカー付着シグナルと呼ばれる領域が存在する。小胞体内腔及びゴルジ体において、このGPIアンカー付着シグナル領域が切断され、新たに生じるC末端にGPIが結合する。   GPI binding to the C-terminus of the GPI anchoring protein is performed as follows. That is, the GPI anchoring protein is secreted into the endoplasmic reticulum lumen by the action of a secretion signal present on the N-terminal side after transcription and translation. A region called a GPI anchor attachment signal that is recognized when the GPI anchor binds to the GPI anchoring protein exists in the C-terminal region of the GPI anchoring protein or in the vicinity thereof. In the endoplasmic reticulum lumen and the Golgi apparatus, this GPI anchor attachment signal region is cleaved, and GPI binds to the newly generated C-terminus.

GPIが結合したタンパク質は、分泌小胞により細胞膜まで運ばれ、GPIが細胞膜のPIに共有結合することにより、細胞膜に固定される。さらに、ホスファチジルイノシトール依存性ホスホリパーゼC(PI-PLC)によりGPIアンカーが切断され、細胞壁に組み込まれることにより細胞壁に固定された状態で、細胞表面に提示される。   The protein to which GPI is bound is transported to the cell membrane by secretory vesicles, and is fixed to the cell membrane by GPI covalently binding to the PI of the cell membrane. Furthermore, the GPI anchor is cleaved by phosphatidylinositol-dependent phospholipase C (PI-PLC), and is incorporated into the cell wall so as to be fixed on the cell wall and presented on the cell surface.

本発明では、GPIアンカリングタンパク質の細胞膜結合領域であるGPIアンカー付着シグナル領域を含む、通常C末端の領域をコードするポリヌクレオチドを好適に用いることができる。この細胞膜結合領域は、GPIアンカー付着シグナル領域を含んでいればよく、融合タンパク質の酵素活性を阻害しない限り、その他GPIアンカリングタンパク質のどのような部分を含んでいてもよい。   In the present invention, a polynucleotide encoding a normal C-terminal region including a GPI anchor attachment signal region which is a cell membrane binding region of a GPI anchoring protein can be preferably used. This cell membrane-binding region only needs to contain a GPI anchor attachment signal region, and may contain any part of other GPI anchoring protein as long as it does not inhibit the enzyme activity of the fusion protein.

GPIアンカリングタンパク質は、酵母細胞で機能するタンパク質であればよく、公知のGPIアンカリングタンパク質を制限なく使用できる。公知のGPIアンカリングタンパク質としては、例えば、酵母の性凝集タンパク質であるα−又はa−アグルチニン、Flo1タンパク質、大腸菌の外膜タンパク質OmpA(Georgiou,G.et.al.Trends Biotechnol.,11,6-10,1993) 、大腸菌マルトーストランスポーターLamB、大腸菌鞭毛タンパク質flagellin、枯草菌細胞壁溶解酵素CwlB等が挙げられる。   The GPI anchoring protein may be any protein that functions in yeast cells, and any known GPI anchoring protein can be used without limitation. Known GPI anchoring proteins include, for example, α- or a-agglutinin which is a sex aggregation protein of yeast, Flo1 protein, outer membrane protein OmpA of E. coli (Georgiou, G. et.al. Trends Biotechnol., 11, 6 -10,1993), Escherichia coli maltose transporter LamB, Escherichia coli flagellar protein flagellin, Bacillus subtilis cell wall lytic enzyme CwlB, and the like.

特に、酵母のα−アグルチニンを好適に使用できる。α−アグルチニンのC末端側から320ないしは600個のアミノ酸からなる領域(即ち、C末端から320個のアミノ酸からなる領域、C末端から321個のアミノ酸からなる領域、……C末端から599個のアミノ酸からなる領域、又はC末端から600個のアミノ酸からなる領域)を用いることが好ましく、C末端側から320個のアミノ酸からなる領域をコードするポリヌクレオチド配列を用いることがより好ましい。α−アグルチニンのC末端側から320個のアミノ酸からなる配列には、4カ所の糖鎖結合部位が存在する。GPIアンカーがPI-PLCにより切断された後、この糖鎖と細胞壁を構成する多糖類とが共有結合することにより、α−アグルチニンの細胞壁への固定を増強する。α−アグルチニンをコードするDNAの塩基配列は日本DNAデータバンクにおいてCAA89526のアクセッション番号で登録されている。   In particular, yeast α-agglutinin can be preferably used. A region consisting of 320 or 600 amino acids from the C-terminal side of α-agglutinin (ie, a region consisting of 320 amino acids from the C terminus, a region consisting of 321 amino acids from the C terminus, 599 from the C terminus) It is preferable to use a region consisting of amino acids or a region consisting of 600 amino acids from the C-terminal), and more preferably a polynucleotide sequence encoding a region consisting of 320 amino acids from the C-terminal side. In a sequence consisting of 320 amino acids from the C-terminal side of α-agglutinin, there are four sugar chain binding sites. After the GPI anchor is cleaved by PI-PLC, this sugar chain and the polysaccharide constituting the cell wall are covalently bound to enhance the fixation of α-agglutinin to the cell wall. The nucleotide sequence of DNA encoding α-agglutinin is registered with the accession number of CAA89526 in the Japan DNA Data Bank.

本発明では、細胞表層局在タンパク質の一部をコードする配列とGPIアンカー付着シグナル配列が、別々の起源から調製されたものであってもよい。
β-グルコシダーゼ・エンドグルカナーゼ
β-グルコシダーゼは、セロオリゴ糖又はアグリコンとβ-D-グルコースとの間のβ-グルコシド結合を加水分解する酵素である。本発明のβ-グルコシダーゼとしては特に起源は限定されないが、例えばAspergillus oryzae 、Aspergillus aculeatus、Saccharomycopsis fibuligera、Bacillus circulans、Clostridium thermocellum、Thermotoga maritima、Ruminococcus albus起源のものを挙げることができる。より好ましくは、安全性の点で、Aspergillus oryzaeのβ-グルコシダーゼが好ましい。Aspergillus oryzaeのβ-グルコシダーゼ遺伝子の配列は日本DNAデータバンクにおいてBAE54829のアクセッション番号で登録されている。
In the present invention, the sequence encoding a part of the cell surface localized protein and the GPI anchor attachment signal sequence may be prepared from different sources.
β-glucosidase / endoglucanase β-glucosidase is an enzyme that hydrolyzes a β-glucoside bond between cellooligosaccharide or aglycone and β-D-glucose. The origin of the β-glucosidase of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include those derived from Aspergillus oryzae, Aspergillus aculeatus, Saccharomycopsis fibuligera, Bacillus circulans, Clostridium thermocellum, Thermotoga maritima, and Ruminococcus albus. More preferably, β-glucosidase of Aspergillus oryzae is preferable from the viewpoint of safety. The sequence of the β-glucosidase gene of Aspergillus oryzae is registered with the accession number of BAE54829 in the Japan DNA Data Bank.

エンドグルカナーゼは、セルロースのβ-グルコシド結合を加水分解し、グルコースやセロオリゴ糖を生成する酵素である。本発明のエンドグルカナーゼとしては特に起源は限定されないが、例えばAspergillus oryzae、Aspergillus kawachi、Bacillus subtilis、Streptomyces halstedii、Trichoderma reesei 、Ruminococcus albus、Fusarium oxysporumを挙げることができる。より好ましくは、安全性の点で、Aspergillus oryzaeのエンドグルカナーゼが好ましい。Aspergillus oryzaeのエンドグルカナーゼ遺伝子の配列は日本DNAデータバンクにおいてBAA22589のアクセッション番号で登録されている。     Endoglucanase is an enzyme that hydrolyzes the β-glucoside bond of cellulose to produce glucose and cellooligosaccharide. The origin of the endoglucanase of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include Aspergillus oryzae, Aspergillus kawachi, Bacillus subtilis, Streptomyces halstedii, Trichoderma reesei, Ruminococcus albus, and Fusarium oxysporum. More preferably, Aspergillus oryzae endoglucanase is preferable from the viewpoint of safety. The sequence of Aspergillus oryzae endoglucanase gene is registered with the accession number of BAA22589 in the Japan DNA Data Bank.

β-グルコシダーゼ、及びエンドグルカナーゼは、実用できるだけの活性を維持している限り、その一部のアミノ酸配列からなるものであってもよい。
リンカー
本発明では、β-グルコシダーゼ遺伝子とその下流の細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列との間、及びエンドグルカナーゼ遺伝子とその下流の細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列との間に、リンカーが存在することが好ましい。上記位置にリンカーを介在させることにより、菌体重量当たりの各酵素活性が向上する。なお、「リンカー」とは、リンカーペプチドをコードするポリヌクレオチドを意味する。
β-glucosidase and endoglucanase may be composed of a part of the amino acid sequence as long as they maintain a practical activity.
Linker In the present invention, the β-glucosidase gene and the downstream cell surface localized protein or a sequence encoding the cell membrane binding region thereof, and the endoglucanase gene and the downstream cell surface localized protein or the cell membrane binding region thereof are combined. A linker is preferably present between the coding sequence. By interposing a linker at the above position, each enzyme activity per cell weight is improved. The “linker” means a polynucleotide encoding a linker peptide.

菌体重量当たりのβ-グルコシダーゼ活性、ひいてはセルロース分解速度、及びエタノール生成速度を向上させるために、β-グルコシダーゼ遺伝子とその下流の細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列との間のリンカー長は、6〜90塩基程度が好ましく、15〜30塩基程度がより好ましい。即ち、本発明の清酒酵母の表層に提示されたβ-グルコシダーゼと細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域との間のリンカーペプチドの長さは、2〜30アミノ酸残基程度が好ましく、5〜10アミノ酸残基程度がより好ましい。   In order to improve β-glucosidase activity per cell weight, and thus cellulose degradation rate, and ethanol production rate, between β-glucosidase gene and its downstream cell surface localized protein or sequence encoding its cell membrane binding region The linker length is preferably about 6 to 90 bases, more preferably about 15 to 30 bases. That is, the length of the linker peptide between β-glucosidase and the cell surface localized protein or cell membrane binding region presented on the surface layer of the sake yeast of the present invention is preferably about 2 to 30 amino acid residues, About 10 amino acid residues are more preferable.

菌体重量当たりのエンドグルカナーゼ活性、ひいてはセルロース分解速度、及びエタノール生成速度を向上させるために、エンドグルカナーゼ遺伝子とその下流の細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列との間のリンカー長は、6〜90塩基程度が好ましく、42〜69塩基程度がより好ましい。即ち、本発明の清酒酵母の表層に提示されたエンドグルカナーゼと細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域との間のリンカーペプチドの長さは、2〜30アミノ酸残基程度が好ましく、14〜23アミノ酸残基程度がより好ましい。   Linker between endoglucanase gene and downstream cell surface localized protein or sequence encoding cell membrane binding region in order to improve endoglucanase activity per cell weight, and thus cellulose degradation rate and ethanol production rate The length is preferably about 6 to 90 bases, more preferably about 42 to 69 bases. That is, the length of the linker peptide between the endoglucanase displayed on the surface layer of the sake yeast of the present invention and the cell surface localized protein or its cell membrane binding region is preferably about 2 to 30 amino acid residues, and 14 to 23 More preferred are amino acid residues.

リンカーペプチドの配列は特に限定されないが、親水性を高めるために、非電荷型で芳香環を含まないアミノ酸からなる配列が好ましい。また、リンカーペプチドに柔軟性を持たせる上で、分子量180以下の比較的嵩の小さいアミノ酸が好ましい。このようなアミノ酸として、例えばグリシン、アラニン、バリン、セリン、スレオニン、システインなどが挙げられる。中でも、菌体重量当たりの酵素活性を向上させる上で、セリンとグリシンとからなる配列が好ましい。   The sequence of the linker peptide is not particularly limited, but in order to enhance hydrophilicity, a sequence consisting of amino acids that are uncharged and do not contain an aromatic ring is preferable. Moreover, in order to give flexibility to the linker peptide, an amino acid having a molecular weight of 180 or less and a relatively small bulk is preferable. Examples of such amino acids include glycine, alanine, valine, serine, threonine, and cysteine. Among them, a sequence composed of serine and glycine is preferable for improving the enzyme activity per cell weight.

(a)及び(b)のポリヌクレオチドにおいて、分泌シグナル配列とβ-グルコシダーゼ遺伝子又はエンドグルカナーゼ遺伝子との間には、分泌シグナルペプチドによる融合タンパク質の分泌を阻害しない程度であれば、任意のオリゴヌクレオチド配列が挿入されていてもよい。一般に30塩基程度までの挿入配列が許容される。
マルチコピー
本発明の清酒酵母は、染色体中に、β-グルコシダーゼ遺伝子、及び/又はエンドグルカナーゼ遺伝子を複数コピー含んでいることが好ましい。これにより、細胞表層にこれらの酵素が高密度に提示されたものとなる。但し、酵母自身の細胞壁のβ-(1,4)グルカンやβ-(1,6)グルカンを分解しないようにするため、上記各遺伝子のコピー数の上限は、通常6程度とすればよい。
本発明の清酒酵母の作製方法
本発明の清酒酵母は、例えば、染色体組み込み型の発現ベクターへ上記(a)及び(b)のポリヌクレオチドがそれぞれのプロモーターにより発現するように挿入し、そのプラスミドを用いて清酒酵母を形質転換することにより得ることができる。発現ベクターは、酵母の自律複製配列を含んでいないものであれば、通常、酵母の染色体DNA組込み型のものとなる。
In the polynucleotides (a) and (b), any oligonucleotide may be used between the secretion signal sequence and the β-glucosidase gene or endoglucanase gene as long as the secretion of the fusion protein by the secretion signal peptide is not inhibited. An array may be inserted. In general, insertion sequences of up to about 30 bases are allowed.
Multi-copy The sake yeast of the present invention preferably contains a plurality of copies of β-glucosidase gene and / or endoglucanase gene in the chromosome. As a result, these enzymes are presented at a high density on the cell surface. However, in order not to degrade β- (1,4) glucan or β- (1,6) glucan in the cell wall of yeast itself, the upper limit of the copy number of each gene is usually about 6.
Method for producing sake yeast of the present invention The sake yeast of the present invention is inserted into a chromosome integration type expression vector so that the polynucleotides (a) and (b) are expressed by respective promoters, and the plasmid is And can be obtained by transforming sake yeast. As long as the expression vector does not contain an autonomously replicating sequence of yeast, it is usually a yeast chromosomal DNA integration type.

プロモーターは、酵母細胞で機能できるものであればよく、特に限定されない。例えば、酵母SED1プロモーター(特開2003-265177号)、GAPDHプロモーター(特公平07-24594)、PGK1プロモーター(EMBO J.(1982),1,603- Tuite,M.F. et al)、ADH1プロモーター(Nature(1981),293,717- Hitzeman,R.A.et al)などが挙げられる。これらのプロモーターは、酵母細胞において高いプロモーター活性を示す。   The promoter is not particularly limited as long as it can function in yeast cells. For example, yeast SED1 promoter (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-265177), GAPDH promoter (JP 07-24594), PGK1 promoter (EMBO J. (1982), 1,603- Tuite, MF et al), ADH1 promoter (Nature (1981) , 293, 717- Hitzeman, RA et al). These promoters exhibit high promoter activity in yeast cells.

工業スケールで培養する場合は、様々な成分が溶け込んだ反応系、即ち高浸透圧環境となる場合が多い。また、実験室で培養する場合と較べて、温度やpHを厳密に制御することが難しく、またコスト等の面で栄養リッチな培養液を使用し難い。この点、酵母SED1プロモーターは、通常の培養条件で高い転写活性を示すだけでなく、高温、高浸透圧又は低浸透圧、貧栄養状態、アルコールの存在などの各種ストレス環境下においても安定した高いプロモーター活性を示し、pHの変動による影響も受け難い点で、特に好ましいものである。   When culturing on an industrial scale, a reaction system in which various components are dissolved, that is, a high osmotic pressure environment is often obtained. In addition, it is difficult to strictly control the temperature and pH compared to the case of culturing in a laboratory, and it is difficult to use a nutrient rich culture medium in terms of cost and the like. In this regard, the yeast SED1 promoter not only shows high transcriptional activity under normal culture conditions, but also stable and high in various stress environments such as high temperature, high osmotic pressure or low osmotic pressure, oligotrophic state, presence of alcohol, etc. This is particularly preferable because it exhibits promoter activity and is not easily affected by pH fluctuations.

プロモーターは、高いプロモーター活性を示していれば、その全領域であってもよく、その一部の領域であってもよい。   The promoter may be the entire region or a partial region as long as it exhibits high promoter activity.

またβ-グルコシダーゼ遺伝子、及びエンドグルカナーゼ遺伝子の発現を調節するために、プロモーターの他に、オペレーター、エンハンサー、ターミネーター等も含んでいればよい。ターミネーターとしては、ADH1(アルデヒドデヒドロゲナーゼ)ターミネーター、GAPDH(グリセルアルデヒド3’-リン酸デヒドロゲナーゼ)ターミネーター等が挙げられる。   Further, in order to regulate the expression of β-glucosidase gene and endoglucanase gene, an operator, an enhancer, a terminator and the like may be included in addition to the promoter. Examples of the terminator include ADH1 (aldehyde dehydrogenase) terminator, GAPDH (glyceraldehyde 3'-phosphate dehydrogenase) terminator, and the like.

GAPDHプロモーターを備える発現ベクターであって、酵母染色体DNAに組み込まれるものとしては、pICAS1(京都大学大学院農学研究科の植田充美教授より分譲)等が挙げられる。SED1プロモーター、PGK1プロモーター、又はADH1プロモーターを含む発現ベクターは、これらのプロモーターをPCRにより増幅してプラスミドpRS406(Stratagene社)に連結することにより作製できる。   Examples of an expression vector having a GAPDH promoter that can be incorporated into yeast chromosomal DNA include pICAS1 (sold by Professor Mitsumi Ueda, Graduate School of Agriculture, Kyoto University). An expression vector containing SED1 promoter, PGK1 promoter, or ADH1 promoter can be prepared by amplifying these promoters by PCR and ligating them to plasmid pRS406 (Stratagene).

プロモーターと分泌シグナル配列との間には、プロモーターによる融合タンパク質の発現を阻害しない範囲で任意のヌクレオチド配列が挿入されていてもよい。   An arbitrary nucleotide sequence may be inserted between the promoter and the secretory signal sequence as long as the fusion protein expression by the promoter is not inhibited.

染色体中にβ-グルコシダーゼ遺伝子、エンドグルカナーゼ遺伝子が複数コピー組み込まれた清酒酵母は、例えば、(a)と(b)との双方を含む発現ベクターであって、互いに異なるマーカー(例えば、薬剤耐性遺伝子、URA3、TRP1、LEU2、LYS2等)を含むものを複数用いて清酒酵母を形質転換することにより得ることができる。また、(a)と(b)との双方を含む発現ベクターであって選択マーカーとして薬剤耐性遺伝子を含むものを使用して清酒酵母を形質転換し、段階的又は漸次的に変化させた薬剤濃度で選択することによっても、この発現ベクターが複数導入された形質転換体を容易に選択できる。また、発現ベクター中に挿入する各遺伝子の数を設定することにより、宿主に導入する各遺伝子の数を決めることもできる。   Sake yeast in which a plurality of copies of β-glucosidase gene and endoglucanase gene are incorporated in the chromosome is, for example, an expression vector containing both (a) and (b), and different markers (for example, drug resistance genes) , URA3, TRP1, LEU2, LYS2, etc.) can be used by transforming sake yeast using a plurality of those. In addition, transforming sake yeast using an expression vector containing both (a) and (b) and containing a drug resistance gene as a selectable marker, the drug concentration changed stepwise or gradually The transformant in which a plurality of the expression vectors are introduced can also be easily selected. In addition, the number of genes to be introduced into the host can be determined by setting the number of genes to be inserted into the expression vector.

宿主に導入された各遺伝子のコピー数は、形質転換体が分泌する酵素の活性測定、各遺伝子に特異的なプローブを用いたゲノムサザンハイブリダイゼーション、各遺伝子に特異的なプライマーを用いたPCRなどにより確認することができる。   The number of copies of each gene introduced into the host can be determined by measuring the enzyme activity secreted by the transformant, genomic Southern hybridization using probes specific to each gene, PCR using primers specific to each gene, etc. Can be confirmed.

得られた酵母の細胞表層にβ-グルコシダーゼ及びエンドグルカナーゼが固定されていることは、常法により確認できる。例えば、被験酵母に、これらのタンパク質に対する抗体と、FITCのような蛍光標識2次抗体またはアルカリフォスファターゼのような酵素標識2次抗体等とを作用させる方法、これらのタンパク質に対する抗体とビオチン標識2次抗体とを反応させた後さらに蛍光標識ストレプトアビジンを作用させる方法などが挙げられる。また、アンカータンパクのN末端側にFLAGタグを挿入した場合は、FLAGタグ抗体を用いることでより簡便に細胞表層に局在化していることを確認できる。
<宿主>
本発明では、実用酵母の中でも、高い発酵能と高いエタノール耐性を有し、遺伝学的にも安定した清酒酵母を用いる。一般に、微生物にとってエタノールは有毒である。エタノール発酵する酵母も例外ではなく、エタノール濃度が8%(v/v)を超えると自身が生産したエタノールにより徐々に死滅してしまう。ここで、清酒酵母はエタノール濃度が20%にも達する清酒モロミで長年選抜及び育種されてきた株であり、一般的な酵母に比べ極めて高いエタノール耐性を持っている。
It can be confirmed by a conventional method that β-glucosidase and endoglucanase are immobilized on the cell surface of the obtained yeast. For example, a method in which an antibody against these proteins and a fluorescently labeled secondary antibody such as FITC or an enzyme-labeled secondary antibody such as alkaline phosphatase are allowed to act on a test yeast, an antibody against these proteins and a biotin-labeled secondary antibody Examples include a method of reacting an antibody with a fluorescent labeled streptavidin after reacting with the antibody. In addition, when a FLAG tag is inserted on the N-terminal side of the anchor protein, it can be confirmed that localization on the cell surface layer is simpler by using a FLAG tag antibody.
<Host>
In the present invention, sake yeast having high fermentability, high ethanol tolerance and genetically stable is used among practical yeasts. In general, ethanol is toxic to microorganisms. Yeast that undergoes ethanol fermentation is no exception, and when the ethanol concentration exceeds 8% (v / v), it is gradually killed by the ethanol it produces. Here, sake yeast is a strain that has been selected and bred for many years with sake moromi with an ethanol concentration as high as 20%, and has extremely high ethanol resistance compared to general yeast.

清酒酵母としては、日本醸造協会頒布の「きょうかい酵母」およびこれらを親株とした突然変異株などが挙げられる。また他にも、清酒醸造で使用されている酵母であればいずれも有用である。形質転換マーカーとして栄養要求性遺伝子を用いる場合は、これら清酒酵母に突然変異などの手法を用いて栄養要求性を付与した株を用いればよく、そのような栄養要求性としてはウラシル要求性、トリプトファン要求性、ロイシン要求性、ヒスチジン要求性、リシン要求性などが挙げられる。清酒酵母にウラシル・リシン要求性を付与した例としては「きょうかい9号酵母」を宿主として突然変異法により取得したSaccharomyces cerevisiae GRI-117-UKが挙げられる。
(II)エタノールの製造方法
本発明のエタノールの製造方法は、本発明の清酒酵母の存在下で、グルコースのβ-グルコシド結合による重合体を分解してグルコースを得、生成するグルコースを分解してエタノールを得る方法である。
グルコースのβ-グルコシド結合による重合体
グルコースのβ-グルコシド結合による重合体の重合度、及びグルコシド結合の様式は特に限定されず、例えばセロオリゴ糖のようなオリゴ糖、セルロース、更にはβ-グルカンなどが挙げられる。
Examples of sake yeast include “Kyokai Yeast” distributed by Japan Brewing Association and mutant strains using these as parent strains. In addition, any yeast that is used in sake brewing is useful. When an auxotrophic gene is used as a transformation marker, a strain obtained by imparting auxotrophy to these sake yeasts using a technique such as mutation may be used. Such auxotrophs include uracil auxotrophy and tryptophan. Requirement, leucine requirement, histidine requirement, lysine requirement and the like. Saccharomyces cerevisiae GRI-117-UK obtained by mutagenesis using “Kyokai No. 9 yeast” as an example of conferring uracil / lysine requirement to sake yeast.
(II) Method for Producing Ethanol The method for producing ethanol of the present invention comprises degrading a polymer formed by β-glucoside bonds of glucose in the presence of the sake yeast of the present invention to obtain glucose, and decomposing the produced glucose. This is a method for obtaining ethanol.
Polymer by β-glucoside bond of glucose The degree of polymerization of the polymer by β-glucoside bond of glucose and the mode of glucoside bond are not particularly limited. For example, oligosaccharide such as cellooligosaccharide, cellulose, and β-glucan Is mentioned.

これらの重合体は、廃材などの未利用バイオマス、食物繊維を含有する食品廃棄物などの廃棄物系バイオマス、あるいは資源作物バイオマスなどのバイオマス原料から、例えば酸処理や超臨界処理などの公知の手法、又はこれらの方法においてより緩和な条件で処理することにより得ることができる。この方法によれば、通常は、β-グルカンとその部分分解物との混合物が得られる。これをそのまま使用してもよく、β-グルカン及びその部分分解物を精製して使用してもよく、又は特定のβ-グルコース重合体のみ精製して使用してもよい。
分解反応
上記重合体の分解反応は、反応容器内の反応液中に酵母を懸濁した状態で行うことができる。また、カラムのような反応容器内に酵母を充填したバイオリアクターを用いて行うこともできる。また、反応は連続式、回分式(バッチ式)又は半回分式のいずれの方式で行ってもよい。
These polymers can be obtained from known raw materials such as acid treatment and supercritical treatment from raw biomass such as waste biomass, waste biomass such as food waste containing dietary fiber, or resource crop biomass. Or by treating them under milder conditions in these methods. According to this method, usually, a mixture of β-glucan and its partially decomposed product is obtained. This may be used as it is, β-glucan and a partial decomposition product thereof may be used after purification, or only a specific β-glucose polymer may be used after purification.
Decomposition reaction The decomposition reaction of the polymer can be carried out in a state where yeast is suspended in the reaction solution in the reaction vessel. Moreover, it can also carry out using the bioreactor which filled yeast in reaction containers like a column. The reaction may be carried out by any of continuous, batch (batch) and semi-batch methods.

反応液中には、基質となるβ-グルコース重合体のみ含まれていてもよく、又はこれに加えてpH調整のための緩衝剤や酵母の生存に必要な公知の物質が含まれていてもよい。好ましくは、植物材料を酸処理や超臨界処理して得られる混合物を基質溶液とすればよい。   The reaction solution may contain only a β-glucose polymer as a substrate, or in addition to this, a buffer for pH adjustment or a known substance necessary for the survival of yeast may be contained. Good. Preferably, a mixture obtained by acid treatment or supercritical treatment of plant material may be used as the substrate solution.

反応開始時のβ-グルコース重合体濃度は、通常1〜20重量%程度とすることが好ましく、5〜15重量%程度とすることがより好ましい。上記濃度範囲であれば、効率的にグルコースを生成することができるとともに、反応液の粘度が上がって攪拌や温度制御等が難しくなったり、反応液の浸透圧が上がって酵母の死滅や増殖阻害が生じたりすることがない。   The β-glucose polymer concentration at the start of the reaction is usually preferably about 1 to 20% by weight, more preferably about 5 to 15% by weight. Within the above concentration range, glucose can be produced efficiently, and the viscosity of the reaction solution increases, making stirring and temperature control difficult, or the osmotic pressure of the reaction solution increases to inhibit yeast death and growth. Will not occur.

反応温度は、清酒酵母が保持する各酵素が活性を示す温度であればよく、通常30〜38℃程度とすればよい。   The reaction temperature should just be the temperature which each enzyme which sake yeast hold | maintains activity, and should just be about 30-38 degreeC normally.

反応液中の各成分濃度を、例えば、ガスクロマトグラフィーやHPLCなどを用いて経時的にモニターすることにより、セルロースの追加量、反応時間、pH調整剤の添加量などを決定すればよい。上記の温度範囲であれば、5〜24時間程度の反応により、反応液中にエタノールが生成する。
実施例
以下、実施例を示して本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
By monitoring the concentration of each component in the reaction solution over time using, for example, gas chromatography or HPLC, the additional amount of cellulose, the reaction time, the added amount of the pH adjuster, etc. may be determined. If it is said temperature range, ethanol will produce | generate in a reaction liquid by reaction for about 5 to 24 hours.
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

β−グルコシダーゼ・エンドグルカナーゼを含む発現ベクターの構築
(A) 常法に従って、高活性プロモーター(SED1プロモーター)を取得した。簡単に述べると、5'-GCGggatccTTGGATATAGAAAATTAACGTAAGG-3'(配列番号1:Psed-F)及び5'-CCGgaattcCTTAATAGAGCGAACGTATTTTATT-3'(配列番号2:Psed-R)の2つのプライマーを用いて、酵母Saccharomyces cerevisiae X2180-1A(ATCC Number: 204647)の染色体DNAを鋳型としてPCRを行った。PCRの条件としては、94℃/1分−52℃/1分−72℃/2分のサイクルを30回繰り返した。
Construction of expression vector containing β-glucosidase and endoglucanase
(A) A highly active promoter (SED1 promoter) was obtained according to a conventional method. Briefly, yeast Saccharomyces cerevisiae X2180 using two primers 5′-GCGggatccTTGGATATAGAAAATTAACGTAAGG-3 ′ (SEQ ID NO: 1 Psed-F) and 5′-CCGgaattcCTTAATAGAGCGAACGTATTTTATT-3 ′ (SEQ ID NO 2: Psed-R). PCR was performed using -1A (ATCC Number: 204647) chromosomal DNA as a template. As PCR conditions, a cycle of 94 ° C./1 min-52 ° C./1 min-72 ° C./2 min was repeated 30 times.

ここで、配列番号1:Psed-Fには、後にpRS406への挿入目的として制限酵素KpnIの認識配列を、また、制限酵素処理を効率化するためのエキストラ配列を付与している。配列番号2:Psed-Rについても、同様の目的で制限酵素EcoRI認識配列およびエキストラ配列を付与している。制限酵素認識配列は小文字で記載してある。   Here, SEQ ID NO: 1: Psed-F is given a recognition sequence for restriction enzyme KpnI for the purpose of later insertion into pRS406, and an extra sequence for increasing the efficiency of restriction enzyme treatment. For SEQ ID NO: 2: Psed-R, a restriction enzyme EcoRI recognition sequence and an extra sequence are added for the same purpose. Restriction enzyme recognition sequences are shown in lower case.

得られたPCR産物をスピンカラム(キアゲン社製、PCR Purification Kit)により精製後、制限酵素KpnIとEcoRIとで消化して、KpnIとEcoRI断片を得た。このKpnIとEcoRI断片には、SED1遺伝子のプロモーター領域が含まれている。配列表の配列番号:3(Psed-seq)にその配列を示す。   The obtained PCR product was purified with a spin column (Qiagen, PCR Purification Kit) and then digested with restriction enzymes KpnI and EcoRI to obtain KpnI and EcoRI fragments. This KpnI and EcoRI fragment contains the promoter region of the SED1 gene. The sequence is shown in SEQ ID NO: 3 (Psed-seq) in the Sequence Listing.

(B) 常法に従って、Rhizopus oryzaeのグルコアミラーゼの分泌シグナル配列を取得した。簡単に述べると、5'-GCGggatcc ATGCAACTGTTCAATTTGCCATTGA -3'(配列番号4:sig-F)5'-ggggttaacgtcgacgatctccgcgGCAGAAACGAGCAAAGAAAAGTAAG -3'(配列番号5:sig-R)を合成し、これらをプライマーとして、グルコアミラーゼ遺伝子が挿入されているプラスミドpNGB1(Gene 207 127-134 (1998))を鋳型としてPCRを行った。PCRの条件としては、94℃/1分−52℃/1分−72℃/30秒のサイクルを30回繰り返した。 (B) A secretory signal sequence of Rhizopus oryzae glucoamylase was obtained according to a conventional method. Briefly, 5′-GCGggatcc ATGCAACTGTTCAATTTGCCATTGA -3 ′ (SEQ ID NO: 4: sig-F) 5′-ggggttaacgtcgacgatctccgcgGCAGAAACGAGCAAAGAAAAGTAAG-3 ′ (SEQ ID NO: 5: sig-R) was synthesized as a primer and the glucoamylase gene PCR was performed using the plasmid pNGB1 (Gene 207 127-134 (1998)) into which is inserted as a template. As PCR conditions, a cycle of 94 ° C./1 minute-52 ° C./1 minute-72 ° C./30 seconds was repeated 30 times.

ここで、配列番号4:sig-Fには、後にpRS406への挿入目的として制限酵素EcoRIの認識配列を、また、制限酵素処理を効率化するためのエキストラ配列を付与している。配列番号5:sig-Rの設計には、後に目的の遺伝子配列を挿入させるため、制限酵素SalIおよびHpaIの認識部位を付与し、また、pRS406への挿入前の制限酵素処理を簡便にする目的で、制限酵素SmaI消化後配列を配列の末端に付与した。制限酵素認識配列は小文字で記載してある。   Here, SEQ ID NO: 4: sig-F is given a restriction enzyme EcoRI recognition sequence for later insertion into pRS406, and an extra sequence for increasing the efficiency of restriction enzyme treatment. SEQ ID NO: 5: The purpose of designing sig-R is to provide recognition sites for restriction enzymes SalI and HpaI in order to insert the target gene sequence later, and to simplify restriction enzyme treatment prior to insertion into pRS406. Then, the sequence after restriction enzyme SmaI digestion was added to the end of the sequence. Restriction enzyme recognition sequences are shown in lower case.

得られたPCR産物をスピンカラム(キアゲン社製、PCR Purification Kit)により精製後、制限酵素EcoRIで切断し、EcoRI-SmaI断片を得た。このEcoRI断片にはグルコアミラーゼ分泌シグナル配列が含まれている。配列表の(配列番号6:sig-seq)にその配列を示す。
(C) α-アグルチニンのC末端の一部をコードする配列及びGPIアンカー付着シグナル配列を有する遺伝子(320アミノ酸)を有する配列を取得するため、酵母Saccharomyces cerevisiae X2180-1Aから、常法により染色体DNAを単離し、5'- gggGctcgagCGCCAAAAGCTCTTTTATCTCAA -3'(配列番号7:GPI-F)および5'-AAGGAAAAAAgcggccgcTTTGATTATGTTCTTTCTATTTGAATG -3'(配列番号8:GPI-R)の2つのプライマーを用いて、PCRを行った。PCRの条件としては、94℃/1分−52℃/1分−72℃/2分のサイクルを30回繰り返した。
The obtained PCR product was purified by a spin column (Qiagen, PCR Purification Kit) and then cleaved with the restriction enzyme EcoRI to obtain an EcoRI-SmaI fragment. This EcoRI fragment contains a glucoamylase secretion signal sequence. The sequence is shown in (SEQ ID NO: 6: sig-seq) in the sequence listing.
(C) Chromosomal DNA is obtained from yeast Saccharomyces cerevisiae X2180-1A by a conventional method in order to obtain a sequence having a gene (320 amino acids) having a sequence encoding a C-terminal part of α-agglutinin and a GPI anchor attachment signal sequence. And 5′-gggGctcgagCGCCAAAAGCTCTTTTATCTCAA-3 ′ (SEQ ID NO: 7: GPI-F) and 5′-AAGGAAAAAAgcggccgcTTTGATTATGTTCTTTCTATTTGAATG-3 ′ (SEQ ID NO: 8: GPI-R) were used for PCR. As PCR conditions, a cycle of 94 ° C./1 min-52 ° C./1 min-72 ° C./2 min was repeated 30 times.

ここで、配列番号7:GPI-Fの設計には、後に目的のリンカー配列を挿入させるため、制限酵素XhoIの認識部位を付与し、またpRS406への挿入前の制限酵素処理を簡便にする目的で、制限酵素SmaI消化後配列を配列の末端に付与した。配列番号8:GPI-Rには、後にpRS406への挿入目的として制限酵素NotIの認識配列を、また、制限酵素処理を効率化するためのエキストラ配列を付与している。制限酵素認識配列は小文字で記載してある。   Here, for the design of SEQ ID NO: 7: GPI-F, in order to insert a target linker sequence later, a recognition site for a restriction enzyme XhoI is added, and the restriction enzyme treatment before insertion into pRS406 is simplified. Then, the sequence after restriction enzyme SmaI digestion was added to the end of the sequence. SEQ ID NO: 8: GPI-R is given a restriction enzyme NotI recognition sequence for later insertion into pRS406, and an extra sequence for efficient restriction enzyme treatment. Restriction enzyme recognition sequences are shown in lower case.

得られたPCR産物をスピンカラム(キアゲン社製、PCR Purification Kit)により精製後、制限酵素NotIで消化して、SmaI-NotI断片を得た。このSmaI-NotI断片には、α-アグルチニンのC末端から320アミノ酸をコードする配列と、3'非コード領域の466bpとを含んでおり、この配列中にGPIアンカー付着シグナル配列が含まれている。配列表の配列番号9:GPI-seqにその配列を示す。   The obtained PCR product was purified by a spin column (Qiagen, PCR Purification Kit) and digested with restriction enzyme NotI to obtain a SmaI-NotI fragment. This SmaI-NotI fragment contains a sequence encoding 320 amino acids from the C-terminus of α-agglutinin and 466 bp of the 3 ′ non-coding region, and a GPI anchor attachment signal sequence is included in this sequence. . The sequence is shown in SEQ ID NO: 9: GPI-seq in the Sequence Listing.

(D) 酵母表層提示発現に用いる基本ベクターとして、(A)で得られた高活性プロモーターと(B)で得られた分泌シグナル配列と(C)GPIアンカー付着シグナルを含むDNA断片を、常法に従い、それぞれpRS406中のマルチクローニングサイト、KpnI-EcoRIサイト、EcoRI-SmaIサイト、SmaI-NotIサイトに順次挿入し、プラスミドpK113を得た。 (D) As a basic vector used for yeast surface display expression, a highly active promoter obtained in (A), a secretory signal sequence obtained in (B), and (C) a DNA fragment containing a GPI anchor attachment signal, The plasmid pK113 was sequentially inserted into the multicloning site, KpnI-EcoRI site, EcoRI-SmaI site and SmaI-NotI site in pRS406, respectively.

(E) 常法に従って、Aspergillus oryzaeのβ-グルコシダーゼ遺伝子のcDNAを取得した。簡単に述べると、まず、Aspergillus oryzae O-1013株(平成9年11月20日付で産業技術総合研究所特許生物寄託センター(日本国茨城県つくば市東1-1-1 つくばセンター 中央第6)にFERM P-16528として寄託済み)から全RNAを抽出し、ついで、オリゴdTセルロースを用いてPoly(A)+RNAを取得した。 (E) Aspergillus oryzae β-glucosidase gene cDNA was obtained according to a conventional method. In brief, first, Aspergillus oryzae O-1013 strain (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology patent biological deposit center on November 20, 1997 (Tsukuba Center Central 6th 1-1-1, Tsukuba, Ibaraki, Japan) Total RNA was extracted from FERM P-16528, and then Poly (A) + RNA was obtained using oligo dT cellulose.

次にPoly(A)+RNAを鋳型とし、GIBCO BRL社のRT-PCR KITを用いて逆転写反応を行い、cDNA混合物を取得した。即ち、5'-ACGCgtcgacATGAAGCTTGGTTGGATCGAGGTGG-3'(配列番号10:B-F)及び5'-aacCCTGGGCCTTAGGCAGCGACGCCTGGAGCGGCAG-3'(配列番号11:B-R)を合成し、これをプライマーとして、先ほどのcDNA混合物を鋳型にPCRした。PCRは、50℃/30分−94℃/2分の後、94℃/1分−52℃/1分−72℃/2分のサイクルを30回繰り返す条件で行った。   Next, using Poly (A) + RNA as a template, reverse transcription reaction was performed using RT-PCR KIT manufactured by GIBCO BRL to obtain a cDNA mixture. That is, 5′-ACGCgtcgacATGAAGCTTGGTTGGATCGAGGTGG-3 ′ (SEQ ID NO: 10: B-F) and 5′-aacCCTGGGCCTTAGGCAGCGACGCCTGGAGCGGCAG-3 ′ (SEQ ID NO: 11: B-R) were synthesized, and PCR was carried out using this cDNA mixture as a template. PCR was performed under the conditions of repeating a cycle of 94 ° C / 1 minute-52 ° C / 1 minute-72 ° C / 2 minutes 30 times after 50 ° C / 30 minutes-94 ° C / 2 minutes.

ここで、配列番号10:B-Fには、後に遺伝子のN末端を分泌シグナル配列と融合させるために翻訳開始コドンATGの直前に制限酵素SalIの認識配列を、また、制限酵素処理を効率化するためのエキストラ配列を付与している。配列番号11:B-Rには、後に遺伝子のC末端と、α-アグルチニンC末断片のN末端とを融合させるため翻訳終止コドンを除去し、また、pK113への挿入前の制限酵素処理を簡便にする目的で、制限酵素HpaI消化後配列を配列の末端に付与した。制限酵素認識配列は小文字で記載してある。   Here, in SEQ ID NO: 10: BF, a restriction enzyme SalI recognition sequence is used immediately before the translation initiation codon ATG to fuse the N-terminus of the gene with a secretory signal sequence, and the restriction enzyme treatment is made efficient. An extra array of is assigned. In SEQ ID NO: 11 BR, the translation termination codon is removed to later fuse the C terminus of the gene with the N terminus of the α-agglutinin C terminus fragment, and restriction enzyme treatment prior to insertion into pK113 is simplified. For this purpose, a sequence after restriction enzyme HpaI digestion was added to the end of the sequence. Restriction enzyme recognition sequences are shown in lower case.

得られたPCR産物をスピンカラム(キアゲン社製、PCR Purification Kit)により精製後、制限酵素SalIで切断し、約2.6kbpのβ-グルコシダーゼ遺伝子cDNA断片を得た。配列表の(配列番号12:B-cDNA)にその配列を示す。
(F) 得られた目的のDNAをプラスミドpK113のSalIとSmaI切断部位に挿入して、目的のプラスミドpK113-BGL7を得た。
The obtained PCR product was purified with a spin column (Qiagen, PCR Purification Kit), and then cleaved with the restriction enzyme SalI to obtain an approximately 2.6 kbp β-glucosidase gene cDNA fragment. The sequence is shown in (SEQ ID NO: 12: B-cDNA) in the sequence listing.
(F) The obtained target DNA was inserted into the SalI and SmaI cleavage sites of the plasmid pK113 to obtain the target plasmid pK113-BGL7.

(G) エンドグルカナーゼ遺伝子についても、(E)と同様の手順に従い、5'-GTAAgtcgacATGATCTGGACACTCGCTC-3'(配列番号13:C-F)および5'-CCCAgttaacCATGCCTGTAGGTAGATCCA-3'(配列番号14:C-R)を用いて、約1.3kbpのエンドグルカナーゼ遺伝子cDNA断片を作製した。続いて、エンドグルカナーゼ遺伝子配列内部に存在していたSalI制限酵素サイトは、5'-TTCGATGTtGAtGCCTCCACCCTC-3'(配列番号15:C-dS1F)、5'-GTGGAGGCaTCaACATCGAAGGTGAAT-3'(配列番号16:C-dS1R)、5'-GAAAAACTGTtGAtTCAATCACAAAGGACT-3'(配列番号17:C-dS2F)、および、5'-TTGTGATTGAaTCaACAGTTTTTCCTCCAG-3'(配列番号18:C-dS2R)のプライマーを用いて常法に従いアミノ酸配列を保持したまま破壊した。配列表の(配列番号19:C-cDNA)にその配列を示す。配列番号19において、塩基置換を施した部分を小文字で示す。
(H) 得られた目的のDNAをプラスミドpK113のSalIとSmaI切断部位に挿入して、目的のプラスミドpK113-celBを得た。
(G) For the endoglucanase gene, 5′-GTAAgtcgacATGATCTGGACACTCGCTC-3 ′ (SEQ ID NO: 13: CF) and 5′-CCCAgttaacCATGCCTGTAGGTAGATCCA-3 ′ (SEQ ID NO: 14: CR) are used according to the same procedure as in (E). An about 1.3 kbp endoglucanase gene cDNA fragment was prepared. Subsequently, the SalI restriction enzyme site existing in the endoglucanase gene sequence was 5′-TTCGATGTtGAtGCCTCCACCCTC-3 ′ (SEQ ID NO: 15: C-dS1F), 5′-GTGGAGGCaTCaACATCGAAGGTGAAT-3 ′ (SEQ ID NO: 16: C- dS1R), 5'-GAAAAACTGTtGAtTCAATCACAAAGGACT-3 '(SEQ ID NO: 17: C-dS2F) and 5'-TTGTGATTGAaTCaACAGTTTTTCCTCCAG-3' (SEQ ID NO: 18: C-dS2R) Destroyed. The sequence is shown in (SEQ ID NO: 19: C-cDNA) in the sequence listing. In SEQ ID NO: 19, the part subjected to base substitution is shown in small letters.
(H) The obtained target DNA was inserted into the SalI and SmaI cleavage sites of plasmid pK113 to obtain the desired plasmid pK113-celB.

リンカー長が酵素活性に与える影響の検討
(1)プラスミドの構築
実施例1で得たプラスミド(pK113-BGL7)において、β-グルコシダーゼ遺伝子とα-アグルチニンのC末端領域をコードする配列との間に存在する制限酵素XhoIの認識部位を制限酵素XhoIで切断し、そこへ合成した18塩基(6アミノ酸;リンカーL6)、27塩基(9アミノ酸;リンカーL9)、42塩基(14アミノ酸;リンカーL14)、54塩基(18アミノ酸;リンカーL18)、69塩基(23アミノ酸;リンカーL23)のリンカーを挿入することで、それぞれの長さのリンカーが挿入されたプラスミド、pK113-BGL7(L6)、pK113-BGL7(L9)、pK113-BGL7(L14)、pK113-BGL7(L18)、およびpK113-BGL7(L23)を作製した。
Examination of the effect of linker length on enzyme activity
(1) Plasmid construction In the plasmid (pK113-BGL7) obtained in Example 1, the recognition site of the restriction enzyme XhoI existing between the β-glucosidase gene and the sequence encoding the C-terminal region of α-agglutinin is restricted. 18 bases (6 amino acids; linker L6), 27 bases (9 amino acids; linker L9), 42 bases (14 amino acids; linker L14), 54 bases (18 amino acids; linker L18) synthesized by cleaving with the enzyme XhoI, By inserting a linker of 69 bases (23 amino acids; linker L23), a plasmid into which the linker of each length was inserted, pK113-BGL7 (L6), pK113-BGL7 (L9), pK113-BGL7 (L14), pK113-BGL7 (L18) and pK113-BGL7 (L23) were prepared.

また、実施例1で得たプラスミド(pK113-celB)において、同様の手法にてプラスミドpK113-celB(L6)、pK113-celB(L9)、pK113-celB(L14)、pK113-celB(L18)、およびpK113-celB(L23)を作製した。   Further, in the plasmid (pK113-celB) obtained in Example 1, plasmids pK113-celB (L6), pK113-celB (L9), pK113-celB (L14), pK113-celB (L18), And pK113-celB (L23) was prepared.

各リンカーの塩基配列、及びこれに対応するリンカーペプチドのアミノ酸配列は以下の通りである。pK113-BGL7およびpK113-celBへの挿入の際には、両端にXhoI制限酵素処理後配列を付加した形でセンス鎖およびアンチセンス鎖にあたる塩基配列を作製し、それらをアニーリングすることで、各プラスミドへの挿入断片を作製した。
<リンカーL6>
塩基配列:GGTTCTTCAGGTGGTTCG(配列番号20)
アミノ酸配列:GSSGGS(配列番号21)
<リンカーL9>
塩基配列:GGTTCGAGTGGTTCTTCAGGTGGTTCG(配列番号22)
アミノ酸配列:GSSGSSGGS(配列番号23)
<リンカーL14>
塩基配列:GGTTCGAGTGGTTCTTCAGGTGGTTCTGGTGGATCTGGTTCG(配列番号24)
アミノ酸配列:GSSGSSGGSGGSGS(配列番号25)
<リンカーL18>
塩基配列:
GGTTCTTCAGGTGGTTCGAGTGGTTCTTCAGGTGGTTCTGGTGGATCTGGTTCG(配列番号26)
アミノ酸配列:GSSGGSSGSSGGSGGSGS(配列番号27)
<リンカーL23>
塩基配列:
GGTTCTTCAGGTGGTTCTGGTGGATCTGGTTCGAGTGGTTCTTCAGGTGGTTCTGGTGGATCTGGTTCG(配列番号28)
アミノ酸配列:GSSGGSGGSGSSGSSGGSGGSGS(配列番号29)
The base sequence of each linker and the amino acid sequence of the corresponding linker peptide are as follows. At the time of insertion into pK113-BGL7 and pK113-celB, a base sequence corresponding to the sense strand and the antisense strand is prepared by adding a sequence after treatment with XhoI restriction enzyme at both ends, and annealing them to each plasmid. An insert into was made.
<Linker L6>
Base sequence: GGTTCTTCAGGTGGTTCG (SEQ ID NO: 20)
Amino acid sequence: GSSGGS (SEQ ID NO: 21)
<Linker L9>
Base sequence: GGTTCGAGTGGTTCTTCAGGTGGTTCG (SEQ ID NO: 22)
Amino acid sequence: GSSGSSGGS (SEQ ID NO: 23)
<Linker L14>
Base sequence: GGTTCGAGTGGTTCTTCAGGTGGTTCTGGTGGATCTGGTTCG (SEQ ID NO: 24)
Amino acid sequence: GSSGSSGGSGGSGS (SEQ ID NO: 25)
<Linker L18>
Base sequence:
GGTTCTTCAGGTGGTTCGAGTGGTTCTTCAGGTGGTTCTGGTGGATCTGGTTCG (SEQ ID NO: 26)
Amino acid sequence: GSSGGSSGSSGGSGGSGS (SEQ ID NO: 27)
<Linker L23>
Base sequence:
GGTTCTTCAGGTGGTTCTGGTGGATCTGGTTCGAGTGGTTCTTCAGGTGGTTCTGGTGGATCTGGTTCG (SEQ ID NO: 28)
Amino acid sequence: GSSGGSGGSGSSGSSGGSGGSGS (SEQ ID NO: 29)

(2)形質転換
これらのプラスミドを用いて、清酒酵母きょうかい9号を公知の手法、より具体的には、「酵母遺伝子実験マニュアル(丸善株式会社)P.9〜P.17」に表記されている手法に従い変異処理して、ウラシル要求性とリシン要求性を併せ持つ、GRI−117−UK株を取得した(月桂冠株式会社保有)。本株を宿主とし、酢酸リチウム法にてpK113-BGL7、及びpK113-celBをそれぞれ形質転換し、染色体中に2コピーのβ-グルコシダーゼ遺伝子が挿入された清酒酵母と、染色体中に2コピーのエンドグルカナーゼが挿入された清酒酵母を作製した。
(2) Transformation Using these plasmids, sake yeast No. 9 is described in a known method, more specifically, in the “Yeast Genetic Experiment Manual (Maruzen Co., Ltd.) P. 9 to P. 17”. The GRI-117-UK strain having both uracil requirement and lysine requirement was obtained (owned by Laurel Wreath Co., Ltd.). Using this strain as a host, pK113-BGL7 and pK113-celB were transformed by the lithium acetate method, respectively, and sake yeast with 2 copies of β-glucosidase gene inserted in the chromosome and 2 copies of endo in the chromosome Sake yeast into which glucanase was inserted was prepared.

(3)β-グルコシダーゼ活性の測定
5mlのSD培地(ΔURA)を用いて、上記の各酵母を30℃で24時間培養した。OD600が5ml当たり0.1となるように前培養液を5mlのYPD培地に植菌し、30℃で48時間振盪培養した。これを、5000×gで5分間遠心することにより集菌し、滅菌水で洗浄した後同様にした遠心により集菌した。この菌体に基質溶液(1mMのp-ニトロフェニルβ-D-グルコピラノシド (sigma社)水溶液(pH5.0))を0.4ml添加した。このときのOD600は0.5程度となる。さらに37℃で10分間反応させた後、0.5MのNa2CO3を0.4ml添加し、遊離したp-ニトロフェノール量を415nmの吸光度を測定して定量した。1分間に1μmolのp-ニトロフェノールが生成する活性を1Uとした。
(3) Measurement of β-glucosidase activity
Each yeast was cultured at 30 ° C. for 24 hours using 5 ml of SD medium (ΔURA). The preculture was inoculated into 5 ml of YPD medium so that the OD 600 was 0.1 per 5 ml, and cultured with shaking at 30 ° C. for 48 hours. The cells were collected by centrifuging at 5000 × g for 5 minutes, washed with sterilized water, and then collected by the same centrifugation. 0.4 ml of a substrate solution (1 mM p-nitrophenyl β-D-glucopyranoside (sigma) aqueous solution (pH 5.0)) was added to the cells. The OD 600 at this time is about 0.5. After further reaction at 37 ° C. for 10 minutes, 0.4 ml of 0.5 M Na 2 CO 3 was added, and the amount of p-nitrophenol released was quantified by measuring the absorbance at 415 nm. The activity produced by 1 μmol of p-nitrophenol per minute was defined as 1U.

(4)エンドグルカナーゼ活性の測定
5mlのSD培地(ΔURA)を用いて、上記の各酵母を30℃で24時間培養した。OD600が5ml当たり0.1となるように前培養液を5mlのYPD培地に植菌し、30℃で48時間振盪培養した。これを、5000×gで5分間遠心することにより集菌し、滅菌水で洗浄した後同様にした遠心により集菌した。この菌体に基質溶液(0.1重量%の大麦のβ-グルカン(sigma社)水溶液(pH4.0))を0.5ml添加した。このときのOD600は10程度となる。さらに40℃で30分間反応させた後、15000×gで10分間遠心し、上清中の還元糖濃度をソモギ−ネルソン法に従い測定した。1分間に1μmolの還元糖が生成する活性を1Uとした。
(4) Measurement of endoglucanase activity
Each yeast was cultured at 30 ° C. for 24 hours using 5 ml of SD medium (ΔURA). The preculture was inoculated into 5 ml of YPD medium so that the OD 600 was 0.1 per 5 ml, and cultured with shaking at 30 ° C. for 48 hours. The cells were collected by centrifuging at 5000 × g for 5 minutes, washed with sterilized water, and then collected by the same centrifugation. 0.5 ml of a substrate solution (0.1% by weight barley β-glucan (sigma) aqueous solution (pH 4.0)) was added to the cells. The OD 600 at this time is about 10. After further reaction at 40 ° C. for 30 minutes, the mixture was centrifuged at 15000 × g for 10 minutes, and the reducing sugar concentration in the supernatant was measured according to the Somogi-Nelson method. The activity for producing 1 μmol of reducing sugar per minute was defined as 1U.

(5)結果
結果を図1に示す。図1から、菌体の乾燥重量当たりのβ-グルコシダーゼ活性は、β-グルコシダーゼとα-アグルチニンとの間に6〜9アミノ酸残基からなるリンカーペプチドを介在させた場合、リンカーペプチドを含まない場合に比べて、約6〜7倍に増大することが分かる。
(5) Results The results are shown in FIG. From FIG. 1, the β-glucosidase activity per dry weight of the bacterial cells is obtained when a linker peptide consisting of 6 to 9 amino acid residues is interposed between β-glucosidase and α-agglutinin, and when the linker peptide is not included. It can be seen that the increase is about 6 to 7 times.

また、菌体の乾燥重量当たりのエンドグルカナーゼ活性は、エンドグルカナーゼとα-アグルチニンとの間に18アミノ酸残基からなるリンカーペプチドを介在させた場合、リンカーペプチドを含まない場合に比べて、約5倍に増大することが分かる。   Further, the endoglucanase activity per dry weight of the microbial cells is about 5 when the linker peptide consisting of 18 amino acid residues is interposed between the endoglucanase and α-agglutinin, compared to the case where the linker peptide is not included. It can be seen that it doubles.

なお、「科学と工業」Vol.78(6),p16-21(2004)には、糸状菌リゾプス・オリゼのリパーゼを酵母サッカロマイセス・セレビシエの細胞表層に提示するにあたり、リパーゼとα-アグルチニンのC末端領域との間にセリンとグリシンとからなる7〜14アミノ酸のリンカーペプチドを介在させることにより、リパーゼ活性が2倍に向上したことが記載されている(19頁、表1)。本発明では、これに比べてリンカー挿入による酵素活性増大効果が非常に高い。   In "Science and Industry" Vol. 78 (6), p16-21 (2004), when presenting the lipase of the filamentous fungus Rhizopus oryzae on the cell surface of the yeast Saccharomyces cerevisiae, the C of lipase and α-agglutinin It is described that the lipase activity was doubled by interposing a 7 to 14 amino acid linker peptide consisting of serine and glycine between the terminal region (page 19, Table 1). In the present invention, the effect of increasing the enzyme activity by inserting the linker is much higher than this.

分泌シグナル配列が酵素活性に与える影響の検討
(1)プラスミドの構築
実施例1で得たプラスミド(pK113-BGL7)において、β-グルコシダーゼ遺伝子の分泌シグナル配列を替えた数種類のプラスミドを調製した。詳しくはAspergillus oryzae由来β-グルコシダーゼ(BGL1、BGL7)及びRhizopus oryzae由来グルコアミラーゼ(GlaR)の分泌シグナル配列を1個、ないしは2個連結したものを調製した。この際、翻訳開始コドン直前の制限酵素サイトをEcoRIからSalIに変更した。それぞれの分泌シグナル配列は実施例1と同様の手順に従い、A. oryzaeのPoly(A)+RNAもしくはプラスミドpNGB1を鋳型としてPCR法により取得し、BGL7プロ配列に連結した。そして、分泌シグナル配列を置換したプラスミド、pK113-BGL7(d7)、pK113-BGL7(d1V7)、pK113-BGL7(d7D7)、およびpK113-BGL7(dR7)を作製した。実施例1で取得したプラスミド(pK113-BGL7)は、GlaRの分泌シグナル配列とBGL7の分泌シグナル配列を有する。なお、BGL7成熟配列を以下に示す。
Examination of the effect of secretory signal sequence on enzyme activity
(1) Construction of plasmids Several plasmids were prepared by replacing the secretion signal sequence of the β-glucosidase gene in the plasmid (pK113-BGL7) obtained in Example 1. Specifically, a product in which one or two secretory signal sequences of Aspergillus oryzae-derived β-glucosidase (BGL1, BGL7) and Rhizopus oryzae-derived glucoamylase (GlaR) were linked was prepared. At this time, the restriction enzyme site immediately before the translation initiation codon was changed from EcoRI to SalI. Each secretory signal sequence was obtained by PCR using A. oryzae Poly (A) + RNA or plasmid pNGB1 as a template according to the same procedure as in Example 1, and ligated to the BGL7 prosequence. Then, plasmids pK113-BGL7 (d7), pK113-BGL7 (d1V7), pK113-BGL7 (d7D7), and pK113-BGL7 (dR7) in which the secretory signal sequence was substituted were prepared. The plasmid (pK113-BGL7) obtained in Example 1 has a secretion signal sequence of GlaR and a secretion signal sequence of BGL7. The BGL7 mature sequence is shown below.

<塩基配列>
GATGATCTCGCGTACTCCCCTCCTTTCTACCCTTCCCCATGGGCAGATGGTCAGGGTGAATGGGCGGAAGTATACAAACGCGCTGTAGACATAGTTTCCCAGATGACGTTGACAGAGAAAGTCAACTTAACGACTGGAACAGGATGGCAACTAGAGAGGTGTGTTGGACAAACTGGCAGTGTTCCCAGACTCAACATCCCCAGCTTGTGTTTGCAGGATAGTCCTCTTGGTATTCGTTTCTCGGACTACAATTCAGCTTTCCCTGCGGGTGTTAATGTCGCTGCCACCTGGGACAAGACGCTCGCCTACCTTCGTGGTCAGGCAATGGGTGAGGAGTTCAGTGATAAGGGTATTGACGTTCAATTGGGTCCTGCTGCTGGCCCTCTCGGTGCTCATCCGGATGGCGGTAGAAACTGGGAAGGTTTCTCACCAGATCCAGCCCTCACCGGTGTACTTTTTGCGGAGACGATTAAGGGTATTCAAGATGCTGGTGTCATTGCGACAGCTAAGCATTATATCATGAACGAACAAGAGCATTTCCGCCAACAACCCGAGGCTGCGGGTTACGGATTCAACGTAAGCGACAGTTTGAGTTCCAACGTTGATGACAAGACTATGCATGAATTGTACCTCTGGCCCTTCGCGGATGCAGTACGCGCTGGAGTCGGTGCTGTCATGTGCTCTTACAACCAAATCAACAACAGCTACGGTTGCGAGAATAGCGAAACTCTGAACAAGCTTTTGAAGGCGGAGCTTGGTTTCCAAGGCTTCGTCATGAGTGATTGGACCGCTCATCACAGCGGCGTAGGCGCTGCTTTAGCAGGTCTGGATATGTCGATGCCCGGTGATGTTACCTTCGATAGTGGTACGTCTTTCTGGGGTGCAAACTTGACGGTCGGTGTCCTTAACGGTACAATCCCCCAATGGCGTGTTGATGACATGGCTGTCCGTATCATGGCCGCTTATTACAAGGTTGGCCGCGACACCAAATACACCCCTCCCAACTTCAGCTCGTGGACCAGGGACGAATATGGTTTCGCGCATAACCATGTTTCGGAAGGTGCTTACGAGAGGGTCAACGAGTTCGTGGACGTGCAACGCGATCATGCCGACCTAATCCGTCGCATCGGCGCGCAGAGCACTGTTCTGCTGAAGAACAAGGGTGCCTTGCCCTTGAGCCGCAAGGAAAAGCTGGTCGCCCTTCTGGGAGAGGATGCGGGTTCCAACTCGTGGGGCGCTAACGGCTGTGATGACCGTGGTTGCGATAACGGTACCCTTGCCATGGCCTGGGGTAGCGGTACTGCGAATTTCCCATACCTCGTGACACCAGAGCAGGCGATTCAGAACGAAGTTCTTCAGGGCCGTGGTAATGTCTTCGCCGTGACCGACAGTTGGGCGCTCGACAAGATCGCTGCGGCTGCCCGCCAGGCCAGCGTATCTCTCGTGTTCGTCAACTCCGACTCAGGAGAAGGCTATCTTAGTGTGGATGGAAATGAGGGCGATCGTAACAACATCACTCTGTGGAAGAACGGCGACAATGTGGTCAAGACCGCAGCGAATAACTGTAACAACACCGTTGTCATCATCCACTCCGTCGGACCAGTTTTGATCGATGAATGGTATGACCACCCCAATGTCACTGGTATTCTCTGGGCTGGTCTGCCAGGCCAGGAGTCTGGTAACTCCATTGCCGATGTGCTGTACGGTCGTGTCAACCCTGGCGCCAAGTCTCCTTTCACTTGGGGCAAGACCAGAGAGTCGTATGGTTCTCCCTTGGTCAAGGATGCCAACAATGGCAACGGAGCGCCCCAGTCTGATTTCACCCAGGGTGTTTTCATCGATTACCGCCATTTCGATAAGTTCAATGAGACCCCTATCTACGAGTTTGGCTACGGCTTGAGCTACACCACCTTCGAGCTCTCCGACCTCCATGTTCAGCCCCTGAACGCGTCCCGATACACTCCCACCAGTGGCATGACTGAAGCTGCAAAGAACTTTGGTGAAATTGGCGATGCGTCGGAGTACGTGTATCCGGAGGGGCTGGAAAGAATCCATGAGTTTATCTATCCCTGGATCAACTCTACCGACCTGAAGGCATCGTCTGACGATTCTAACTACGGCTGGGAAGACTCCAAGTATATTCCCGAAGGCGCCACGGATGGGTCTGCCCAGCCCCGTTTGCCCGCTAGTGGTGGTGCCGGAGGAAACCCCGGTCTGTACGAGGATCTTTTCCGCGTCTCTGTGAAGGTCAAGAACACGGGCAATGTCGCCGGTGATGAAGTTCCTCAATTGTACGTTTCCCTAGGCGGCCCGAATGAGCCCAAGGTGGTACTGCGCAAGTTTGAGCGTATTCACTTGGCCCCTTCGCAGGAGGCCGTGTGGACAACGACCCTTACCCGTCGTGACCTTGCAAACTGGGACGTTTCGGCTCAGGACTGGACCGTCACTCCTTACCCCAAGACGATCTACGTTGGAAACTCCTCACGGAAACTGCCGCTCCAGGCGTCGCTGCCTAAGGCCCAGGGT(配列番号34)
<Base sequence>
(SEQ ID NO: 34)

<アミノ酸配列>
DDLAYSPPFYPSPWADGQGEWAEVYKRAVDIVSQMTLTEKVNLTTGTGWQLERCVGQTGSVPRLNIPSLCLQDSPLGIRFSDYNSAFPAGVNVAATWDKTLAYLRGQAMGEEFSDKGIDVQLGPAAGPLGAHPDGGRNWEGFSPDPALTGVLFAETIKGIQDAGVIATAKHYIMNEQEHFRQQPEAAGYGFNVSDSLSSNVDDKTMHELYLWPFADAVRAGVGAVMCSYNQINNSYGCENSETLNKLLKAELGFQGFVMSDWTAHHSGVGAALAGLDMSMPGDVTFDSGTSFWGANLTVGVLNGTIPQWRVDDMAVRIMAAYYKVGRDTKYTPPNFSSWTRDEYGFAHNHVSEGAYERVNEFVDVQRDHADLIRRIGAQSTVLLKNKGALPLSRKEKLVALLGEDAGSNSWGANGCDDRGCDNGTLAMAWGSGTANFPYLVTPEQAIQNEVLQGRGNVFAVTDSWALDKIAAAARQASVSLVFVNSDSGEGYLSVDGNEGDRNNITLWKNGDNVVKTAANNCNNTVVIIHSVGPVLIDEWYDHPNVTGILWAGLPGQESGNSIADVLYGRVNPGAKSPFTWGKTRESYGSPLVKDANNGNGAPQSDFTQGVFIDYRHFDKFNETPIYEFGYGLSYTTFELSDLHVQPLNASRYTPTSGMTEAAKNFGEIGDASEYVYPEGLERIHEFIYPWINSTDLKASSDDSNYGWEDSKYIPEGATDGSAQPRLPASGGAGGNPGLYEDLFRVSVKVKNTGNVAGDEVPQLYVSLGGPNEPKVVLRKFERIHLAPSQEAVWTTTLTRRDLANWDVSAQDWTVTPYPKTIYVGNSSRKLPLQASLPKAQG(配列番号35)
<Amino acid sequence>
(SEQ ID NO: 35)

また、実施例1のプラスミド(pK113-celB)も同様に、エンドグルカナーゼ遺伝子の分泌シグナル配列を替えた数種類のプラスミドを調製した。詳しくはAspergillus oryzae由来エンドグルカナーゼ(CelA、CelB)及びRhizopus oryzae由来グルコアミラーゼ(GlaR)の分泌シグナル配列を1個、ないしは2個連結したものを調製した。この際、翻訳開始コドン直前の制限酵素サイトをEcoRIからSalIに変更した。それぞれの分泌シグナル配列は実施例1と同様の手順に従い、A. oryzaeのPoly(A)+RNAもしくはプラスミドpNGB1を鋳型としてPCR法により取得し、celB成熟配列に連結した。そして、分泌シグナル配列を置換したプラスミド、pK113-celB (dB)、pK113-celB (dA2B)、pK113-celB (dB2B)、およびpK113-celB (dRB)を作製した。なお、celB成熟配列を以下に示す。   Similarly, several plasmids in which the secretion signal sequence of the endoglucanase gene was changed were prepared for the plasmid of Example 1 (pK113-celB). Specifically, a product in which one or two secretory signal sequences of Aspergillus oryzae-derived endoglucanase (CelA, CelB) and Rhizopus oryzae-derived glucoamylase (GlaR) were linked was prepared. At this time, the restriction enzyme site immediately before the translation initiation codon was changed from EcoRI to SalI. Each secretory signal sequence was obtained by PCR using A. oryzae Poly (A) + RNA or plasmid pNGB1 as a template according to the same procedure as in Example 1, and ligated to the celB mature sequence. Then, plasmids pK113-celB (dB), pK113-celB (dA2B), pK113-celB (dB2B), and pK113-celB (dRB) in which the secretory signal sequence was substituted were prepared. The celB mature sequence is shown below.

<塩基配列>
CAGGTGGGAACTACAGCGGACGCCCATCCCAGACTCACTACGTATAAATGTACTTCACAGAACGGTTGCACGAGGCAGAACACCTCAGTCGTCCTTGATGCAGCAACCCATTTTATCCACAAGAAAGGAACACAAACATCCTGCACCAACAGCAACGGCTTAGACACTGCCATTTGTCCGGACAAACAGACCTGCGCGGACAACTGTGTCGTTGATGGGATCACGGACTACGCTAGCTACGGCGTCCAGACGAAGAATGACACGTTGACCCTTCAACAATACCTGCAAACTGGGAATGCCACAAAGTCCCTGTCACCGCGCGTCTACCTCCTCGCTGAAGACGGAGAGAACTATTCCATGCTGAAACTCCTGAATCAGGAATTCACCTTCGATGTTGATGCCTCCACCCTCGTCTGCGGCATGAATGGTGCTCTATATCTCTCTGAAATGGAGGCTTCTGGCGGAAAGAGTTCCCTAAATCAAGCCGGAGCCAAATACGGAACCGGTTACTGTGATGCCCAATGCTACACCACGCCTTGGATCAACGGCGAAGGCAACACCGAGAGTGTCGGTTCCTGCTGTCAGGAAATGGATATTTGGGAAGCCAACGCCCGAGCAACAGGGCTTACACCACACCCTTGCAACACAACCGGTCTGTACGAGTGCAGCGGCTCAGGATGCGGAGACTCCGGGGTCTGTGACAAGGCCGGCTGTGGATTCAATCCATATGGCCTAGGCGCAAAGGACTACTACGGTTACGGTCTCAAGGTCAACACCAACGAGACATTCACTGTCGTAACTCAGTTCCTCACAAACGATAACACAACTTCGGGCCAGCTCAGCGAAATCCGCCGTCTCTATATCCAGAACGGCCAGGTCATTCAAAATGCTGCCGTTACCTCTGGAGGAAAAACTGTTGATTCAATCACAAAGGACTTCTGCAGCGGCGAAGGAAGTGCCTTCAACCGACTTGGCGGCCTCGAGGAAATGGGCCACGCCTTGGGCCGCGGCATGGTTCTTGCGCTCAGTATCTGGAACGATGCAGGCTCATTTATGCAATGGCTTGATGGTGGCAGTGCCGGACCGTGCAACGCAACGGAGGGAAACCCGGCGTTGATCGAGAAGTTGTATCCGGATACTCATGTGAAGTTTTCCAAGATTCGGTGGGGAGATATTGGATCTACCTACAGGCATGGT(配列番号36)
<Base sequence>
(SEQ ID NO: 36)

<アミノ酸配列>
QVGTTADAHPRLTTYKCTSQNGCTRQNTSVVLDAATHFIHKKGTQTSCTNSNGLDTAICPDKQTCADNCVVDGITDYASYGVQTKNDTLTLQQYLQTGNATKSLSPRVYLLAEDGENYSMLKLLNQEFTFDVDASTLVCGMNGALYLSEMEASGGKSSLNQAGAKYGTGYCDAQCYTTPWINGEGNTESVGSCCQEMDIWEANARATGLTPHPCNTTGLYECSGSGCGDSGVCDKAGCGFNPYGLGAKDYYGYGLKVNTNETFTVVTQFLTNDNTTSGQLSEIRRLYIQNGQVIQNAAVTSGGKTVDSITKDFCSGEGSAFNRLGGLEEMGHALGRGMVLALSIWNDAGSFMQWLDGGSAGPCNATEGNPALIEKLYPDTHVKFSKIRWGDIGSTYRHG(配列番号37)
<Amino acid sequence>
QVGTTADAHPRLTTYKCTSQNGCTRQNTSVVLDAATHFIHKKGTQTSCTNSNGLDTAICPDKQTCADNCVVDGITDYASYGVQTKNDTLTLQQYLQTGNATKSLSPRVYLLAEDGENYSMLKLLNQEFTFDVDASTLVCGMNGALYLSEMEASGGKSSLNQAGAKYGTGYCDAQCYTTPWINGEGNTESVGSCCQEMDIWEANARATGLTPHPCNTTGLYECSGSGCGDSGVCDKAGCGFNPYGLGAKDYYGYGLKVNTNETFTVVTQFLTNDNTTSGQLSEIRRLYIQNGQVIQNAAVTSGGKTVDSITKDFCSGEGSAFNRLGGLEEMGHALGRGMVLALSIWNDAGSFMQWLDGGSAGPCNATEGNPALIEKLYPDTHVKFSKIRWGDIGSTYRHG (SEQ ID NO: 37)

各分泌シグナルの名称:構成要素、塩基配列、及びこれに対応するアミノ酸配列は以下の通りである。
<β-グルコシダーゼ>
d7:BGL7の分泌シグナル配列、ATGAAGCTTGGTTGGATCGAGGTGGCCGCATTGGCGGCTGCCTCAGTAGTCAGTGCCAAG(配列番号38)、MKLGWIEVAALAAASVVSAK(配列番号39)
d1V7:BGL1の分泌シグナル配列とBGL7の分泌シグナル配列を連結、ATGAAGCTGTCAGCGGCACTTTCTACGCTTGCTGCATTGCAGCCAGCAGTCGGTGCTGCTGTTATGAAACTTGGTTGGATCGAGGTGGCCGCATTGGCGGCTGCCTCAGTAGTCAGTGCCAAG(配列番号40)、MKLSAALSTLAALQPAVGAAVMKLGWIEVAALAAASVVSAK(配列番号41)
dR7:GlaRの分泌シグナル配列とBGL7の分泌シグナル配列を連結、ATGCAACTGTTCAATTTGCCATTGAAAGTTTCATTCTTTCTCGTCCTCTCTTACTTTTCTTTGCTCGTTTCTGCTGCTGAAATTATGAAACTTGGTTGGATCGAGGTGGCCGCATTGGCGGCTGCCTCAGTAGTCAGTGCCAAG(配列番号42)、MQLFNLPLKVSFFLVLSYFSLLVSAAEIMKLGWIEVAALAAASVVSAK(配列番号43)
The name of each secretion signal: component, base sequence, and amino acid sequence corresponding thereto are as follows.
<β-Glucosidase>
d7: Secretory signal sequence of BGL7, ATGAAGCTTGGTTGGATCGAGGTGGCCGCATTGGCGGCTGCCTCAGTAGTCAGTGCCAAG (SEQ ID NO: 38), MKLGWIEVAALAAASVVSAK (SEQ ID NO: 39)
d1V7: Concatenate BGL1 secretion signal sequence and BGL7 secretion signal sequence, ATGAAGCTGTCAGCGGCACTTTCTACGCTTGCTGCATTGCAGCCAGCAGTCGGTGCTGCTGTTATGAAACTTGGTTGGATCGAGGTGGCCGCATTGGCGGCTGCCTCAGTAGTCAGTGCCQP
dR7: Concatenate GlaR secretion signal sequence and BGL7 secretion signal sequence, ATGCAACTGTTCAATTTGCCATTGAAAGTTTCATTCTTTCTCGTCCTCTCTTACTTTTCTTTGCTCGTTTCTGCTGCTGAAATTATGAAACTTGAKTGGATCGAGGTGGCCGCATTGGCGGCTGCCTCAGTAGTCAGTGLK VS LV

<エンドグルカナーゼ>
dB:CelBの分泌シグナル配列、ATGATCTGGACACTCGCTCCCTTTGTGGCACTCCTGCCACTGGTAACTGCCCAG(配列番号44)、MIWTLAPFVALLPLVTAQ(配列番号45)
dB2B:CelBの分泌シグナル配列を2つ連結、ATGATCTGGACACTCGCTCCCTTTGTGGCACTCCTGCCACTGGTAACTGCTCAACAAATGATTTGGACACTCGCTCCCTTTGTGGCACTCCTGCCACTGGTAACTGCCCAG(配列番号46)、MIWTLAPFVALLPLVTAQQMIWTLAPFVALLPLVTAQ(配列番号47)
dA2B:CelAの分泌シグナル配列とCelBの分泌シグナル配列を連結、ATGAAGCTCTCATTGGCACTTGCTACGCTCGTGGCCACAGCATTCAGTCAAGAGATGATCTGGACACTCGCTCCCTTTGTGGCACTCCTGCCACTGGTAACTGCCCAG(配列番号48)、MKLSLALATLVATAFSQEMIWTLAPFVALLPLVTAQ(配列番号49)
dRB:GlaRの分泌シグナル配列とCelBの分泌シグナル配列を連結、ATGCAACTGTTCAATTTGCCATTGAAAGTTTCATTCTTTCTCGTCCTCTCTTACTTTTCTTTGCTCGTTTCTGCTGCTGAAATTATGATCTGGACACTCGCTCCCTTTGTGGCACTCCTGCCACTGGTAACTGCCCAG(配列番号50)、MQLFNLPLKVSFFLVLSYFSLLVSAAEIMIWTLAPFVALLPLVTAQ(配列番号51)
<Endoglucanase>
dB: Secret signal sequence of CelB, ATGATCTGGACACTCGCTCCCTTTGTGGCACTCCTGCCACTGGTAACTGCCCAG (SEQ ID NO: 44), MIWTLAPFVALLPLVTAQ (SEQ ID NO: 45)
dB2B: Concatenate two secret signal sequences of CelB, ATGATCTGGACACTCGCTCCCTTTGTGGCACTCCTGCCACTGGTAACTGCTCAACAAATGATTTGGACACTCGCTCCCTTTGTGGCACTCCTGCCACTGGTAACTGCCCAG (SEQ ID NO: 46), MIWTLAPFVALLPLVTAQQMIWTLAPFVALLPLVTAQ (SEQ ID NO: 47)
dA2B: Concatenate CelA secretion signal sequence and CelB secretion signal sequence, ATGAAGCTCTCATTGGCACTTGCTACGCTCGTGGCCACAGCATTCAGTCAAGAGATGATCTGGACACTCGCTCCCTTTGTGGCACTCCTGCCACTGGTAACTGCCCAG (SEQ ID NO: 48), MKLSLALATLVATAFSQEMIWTLAPFVALLPQQ
dRB: Concatenate GlaR secretion signal sequence and CelB secretion signal sequence, ATGCAACTGTTCAATTTGCCATTGAAAGTTTCATTCTTTCTCGTCCTCTCTTACTTTTCTTTGCTCGTTTCTGCTGCTGAAATTATGATCTGGACACTCGCTCCCTTTGTGGCACTCCTGCCACTGGTAACTGCCCAG (SEQ ID NO: FSLKLSLV

(2)形質転換
実施例2と同様に行い、染色体中に2コピーのβ-グルコシダーゼ遺伝子が組み込まれた清酒酵母と、染色体中に2コピーのエンドグルカナーゼが組み込まれた清酒酵母を作製した。
(2) Transformation
In the same manner as in Example 2, sake yeast in which two copies of β-glucosidase gene were incorporated in the chromosome and sake yeast in which two copies of endoglucanase were incorporated in the chromosome were prepared.

(3)β-グルコシダーゼ活性の測定
5mlのSD培地(ΔURA)を用いて、上記の各酵母を30℃で24時間培養した。OD600が5ml当たり0.1となるように前培養液を5mlのSDC培地(ΔURA,2重量%カザミノ酸)に植菌し、30℃で64時間振盪培養した。これを、5000×gで5分間遠心することにより集菌し、滅菌水で洗浄した後同様にした遠心により集菌した。この菌体に基質溶液(1mMのp-ニトロフェニルβ-D-グルコピラノシド (sigma社)水溶液(pH5.0))を0.4ml添加した。このときのOD600は0.5となる。さらに37℃で3分間反応させた後、0.5MのNa2CO3を0.4ml添加し、遊離したp-ニトロフェノール量を415nmの吸光度を測定して定量した。1分間に1μmolのp-ニトロフェノールが生成する活性を1Uとした。
(3) Measurement of β-glucosidase activity
Each yeast was cultured at 30 ° C. for 24 hours using 5 ml of SD medium (ΔURA). The preculture was inoculated into 5 ml of SDC medium (ΔURA, 2% by weight casamino acid) so that the OD 600 was 0.1 per 5 ml, and cultured with shaking at 30 ° C. for 64 hours. The cells were collected by centrifuging at 5000 × g for 5 minutes, washed with sterilized water, and then collected by the same centrifugation. 0.4 ml of a substrate solution (1 mM p-nitrophenyl β-D-glucopyranoside (sigma) aqueous solution (pH 5.0)) was added to the cells. The OD 600 at this time is 0.5. After further reaction at 37 ° C. for 3 minutes, 0.4 ml of 0.5 M Na 2 CO 3 was added, and the amount of p-nitrophenol released was quantified by measuring the absorbance at 415 nm. The activity produced by 1 μmol of p-nitrophenol per minute was defined as 1U.

(4)エンドグルカナーゼ活性の測定
5mlのSD培地(ΔURA)を用いて、上記の各酵母を30℃で24時間培養した。OD600が5ml当たり0.1となるように前培養液を5mlのSDC培地(ΔURA,2重量%カザミノ酸)に植菌し、30℃で64時間振盪培養した。これを、5000×gで5分間遠心することにより集菌し、滅菌水で洗浄した後同様にした遠心により集菌した。この菌体に50 mMの酢酸-酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)を0.2 ml添加し懸濁後、基質溶液(2重量%のAZO-CM-Cellulose(Megazyme社)水溶液(pH4.5))を0.2ml添加した。このときのOD600は25となる。さらに37℃で15分間反応させた後、反応停止液(2.4%酢酸ナトリウム、0.4%酢酸亜鉛、80%エタノール(pH5.0))1 mlを加え撹拌後、15000×gで10分間遠心し、上清の590 nmにおける吸光度を測定した。1分間に590 nmにおける吸光度を1上昇させる活性を1Uとした。
(4) Measurement of endoglucanase activity
Each yeast was cultured at 30 ° C. for 24 hours using 5 ml of SD medium (ΔURA). The preculture was inoculated into 5 ml of SDC medium (ΔURA, 2% by weight casamino acid) so that the OD 600 was 0.1 per 5 ml, and cultured with shaking at 30 ° C. for 64 hours. The cells were collected by centrifuging at 5000 × g for 5 minutes, washed with sterilized water, and then collected by the same centrifugation. After adding 0.2 ml of 50 mM acetic acid-sodium acetate buffer solution (pH 4.5) to this microbial cell suspension, the substrate solution (2 wt% AZO-CM-Cellulose (Megazyme) aqueous solution (pH 4.5)) 0.2 ml was added. The OD 600 at this time is 25. After further reaction at 37 ° C for 15 minutes, 1 ml of a reaction stop solution (2.4% sodium acetate, 0.4% zinc acetate, 80% ethanol (pH 5.0)) was added and stirred, and then centrifuged at 15000 xg for 10 minutes. The absorbance at 590 nm of the supernatant was measured. The activity to increase the absorbance at 590 nm by 1 per minute was defined as 1U.

(5)結果
結果を図2に示す。図2から、菌体の乾燥重量当たりのβ-グルコシダーゼ活性は、開始コドン直前の配列を制限酵素EcoRI認識配列からSalI認識配列に変更することで、酵母細胞表層における酵素活性が実施例1の株に比べ約1.7倍に向上することが分かった。そして、GlaRの分泌シグナルとBGL7の分泌シグナルとを連結したものが、BGL7の活性が最も高くなる最適な分泌シグナル配列であることが明らかとなった。
(5) Results The results are shown in FIG. As shown in FIG. 2, the β-glucosidase activity per dry weight of the bacterial cells is changed from the restriction enzyme EcoRI recognition sequence to the SalI recognition sequence by changing the sequence immediately before the start codon so that the enzyme activity on the yeast cell surface is the strain of Example 1. It was found to improve about 1.7 times compared to. It was clarified that a combination of the secretion signal of GlaR and the secretion signal of BGL7 is the optimal secretion signal sequence that maximizes the activity of BGL7.

また、菌体の乾燥重量当たりのエンドグルカナーゼ活性は、開始コドン直前の配列を制限酵素EcoRI認識配列からSalI認識配列に変更し、CelAの分泌シグナルとCelBの分泌シグナルとを連結した場合が最も高活性であり、その酵母細胞表層における酵素活性は実施例1の株に比べ約6.5倍に向上した。   The endoglucanase activity per dry weight of the cells is highest when the sequence immediately before the start codon is changed from the restriction enzyme EcoRI recognition sequence to the SalI recognition sequence and the secretion signal of CelA and the secretion signal of CelB are linked. As compared with the strain of Example 1, the enzyme activity in the yeast cell surface layer was improved by about 6.5 times.

リンカー長と分泌シグナル配列の最適化が酵素活性に与える影響の検討
(1)プラスミドの構築
実施例2と3で得た結果を元に、リンカー長と分泌シグナル配列を共に最適化したβ-グルコシダーゼを発現するプラスミドを作製した。詳しくは、開始コドン直前の配列がSalI認識配列でGlaRの分泌シグナルとBGL7の分泌シグナルとを連結し、さらにβ-グルコシダーゼとα-アグルチニンとの間に6アミノ酸残基からなるリンカーペプチドを介在させたプラスミドpK113-BGL7(dR7-L6)を常法に従い作製した。
Examination of the effect of optimization of linker length and secretory signal sequence on enzyme activity
(1) Construction of plasmid Based on the results obtained in Examples 2 and 3, a plasmid expressing β-glucosidase in which both the linker length and the secretory signal sequence were optimized was prepared. Specifically, the sequence immediately before the start codon is a SalI recognition sequence that links the secretion signal of GlaR and the secretion signal of BGL7, and a linker peptide consisting of 6 amino acid residues is interposed between β-glucosidase and α-agglutinin. Plasmid pK113-BGL7 (dR7-L6) was prepared according to a conventional method.

同様に、リンカー長と分泌シグナル配列を共に最適化したエンドグルカナーゼを発現するプラスミドを作製した。詳しくは、開始コドン直前の配列がSalI認識配列でCelAの分泌シグナルとCelBの分泌シグナルとを連結し、さらにエンドグルカナーゼとα-アグルチニンとの間に18アミノ酸残基からなるリンカーペプチドを介在させたプラスミドpK113-celB(dA2B-L18)を常法に従い作製した。 Similarly, a plasmid that expresses endoglucanase with optimized linker length and secretory signal sequence was prepared. Specifically, the sequence immediately before the start codon is a SalI recognition sequence that links the secretion signal of CelA and the secretion signal of CelB, and a linker peptide consisting of 18 amino acid residues is interposed between endoglucanase and α-agglutinin. Plasmid pK113-celB (dA2B-L18) was prepared according to a conventional method.

(2)形質転換
実施例2と同様に行い、染色体中に2コピーのβ-グルコシダーゼ遺伝子が組み込まれた清酒酵母と、染色体中に2コピーのエンドグルカナーゼが組み込まれた清酒酵母を作製した。
(3)β-グルコシダーゼ活性の測定
実施例3と同様に行った。
(4)エンドグルカナーゼ活性の測定
実施例3と同様に行った。
(5)結果
結果を図3に示す。図3から、菌体の乾燥重量当たりのβ-グルコシダーゼ活性及びエンドグルカナーゼ活性は、リンカー長と分泌シグナル配列を共に最適化することで、それぞれ最適化前の3.2倍、8.6倍に向上した。
(2) Transformation
In the same manner as in Example 2, sake yeast in which two copies of β-glucosidase gene were incorporated in the chromosome and sake yeast in which two copies of endoglucanase were incorporated in the chromosome were prepared.
(3) Measurement of β-glucosidase activity
The same operation as in Example 3 was performed.
(4) Measurement of endoglucanase activity
The same operation as in Example 3 was performed.
(5) Results The results are shown in FIG. From FIG. 3, β-glucosidase activity and endoglucanase activity per dry weight of the bacterial cells were improved by 3.2 times and 8.6 times, respectively, before optimization by optimizing both the linker length and the secretory signal sequence.

β-グルカンからのエタノール発酵
β-グルカンを単一炭素源とする培地(6.7g/l YNB w/o amino acids, 20g/l casamino acids, 20g/lβ-glucan)に、実施例1と4で作製した各BGL7発現株/CelB発現株をそれぞれOD660=5となるように加え(総菌体量: OD660=10)、30℃で反応させたときのエタノール濃度をガスクロマトグラフィーにて測定した。この際、比較対照として、酵素を細胞表層提示しない親株とβ-グルカンの代わりにグルコースを単一炭素源とする培地(6.7g/l YNB w/o amino acids, 20g/l casamino acids, 20g/l glucose)を用意した。
Ethanol fermentation from β-glucan A medium containing 6.7 g / l YNB w / o amino acids, 20 g / l casamino acids, 20 g / l β-glucan as a single carbon source in Examples 1 and 4 Add each BGL7-expressing strain / CelB-expressing strain to OD 660 = 5 (total microbial mass: OD 660 = 10) and measure the ethanol concentration when reacted at 30 ° C by gas chromatography did. At this time, as a comparative control, a parent strain that does not display the enzyme on the cell surface and a medium that uses glucose as a single carbon source instead of β-glucan (6.7 g / l YNB w / o amino acids, 20 g / l casamino acids, 20 g / l glucose) was prepared.

その結果を図4に示す。親株はβ-グルカン培地からエタノールを生成できないのに対し、BGL7発現株/CelB発現株を混合した系は良好にエタノール発酵した。この時の発酵速度はリンカー長と分泌シグナル配列を共に最適化した株を混合した系が最も大きく、グルコースからのエタノール生産速度の約7割にも達していた。このことから本発明の作製株を利用すれば、植物材料を既知の加水分解処理法にて得られるセルロース分解物から、グルコースと同等の速度でエタノールを生産できることが期待できる。 The result is shown in FIG. The parent strain could not produce ethanol from β-glucan medium, whereas the BGL7 expression strain / CelB expression strain mixed system did ethanol fermentation well. The fermentation rate at this time was the largest in a system in which a strain in which both the linker length and the secretion signal sequence were optimized was about 70% of the ethanol production rate from glucose. From this, it can be expected that if the production strain of the present invention is used, ethanol can be produced at a rate equivalent to glucose from a cellulose degradation product obtained from a plant material by a known hydrolysis treatment method.

なお、最適化前の株においても反応24時間後には約0.9%のエタノールが生産され、本株でもエタノール生産に十分利用できることを確認した。 In addition, it was confirmed that about 0.9% of ethanol was produced in the strain before optimization after 24 hours of reaction, and that this strain can be used sufficiently for ethanol production.

β-グルカンからのエタノール発酵
(1)β−グルコシダーゼ・エンドグルカナーゼを含む発現ベクターの構築
(A) ウラシルマーカー、β−グルコシダーゼ、およびエンドグルカナーゼを含むプラスミドpUDB7CBを作製した。具体的には、5’−CCGCgacgtcTTGGATATAGAAAATTAACG-3'(配列番号30:P-SED1(AatII)F)及び5'-CCGCgacgtcTTTGATTATGTTCTTTCTAT-3'(配列番号31:CAS1(AatII)R)の2のプライマーを用いて、実施例1において作製したpK113-celBを鋳型とし、プロモーターからターミネーターに相当する部分に対してPCRを行い、エンドグルカナーゼ発現合成遺伝子をコードするPCR産物を取得した。得られたPCR産物を制限酵素AatIIで消化し、精製を行った。実施例1において作製したpK113-BGL7を制限酵素AatIIで消化し、切断部位に上記エンドグルカナーゼ発現合成遺伝子を挿入した。
Ethanol fermentation from β-glucan
(1) Construction of expression vector containing β-glucosidase and endoglucanase
(A) A plasmid pUDB7CB containing a uracil marker, β-glucosidase, and endoglucanase was prepared. Specifically, 2 primers of 5′-CCGCgacgtcTTGGATATAGAAAATTAACG-3 ′ (SEQ ID NO: 30: P-SED1 (AatII) F) and 5′-CCGCgacgtcTTTGATTATGTTCTTTCTAT-3 ′ (SEQ ID NO: 31: CAS1 (AatII) R) are used. Thus, PCR was performed on the portion corresponding to the terminator from the promoter using pK113-celB prepared in Example 1, and a PCR product encoding an endoglucanase-expressing synthetic gene was obtained. The obtained PCR product was digested with the restriction enzyme AatII and purified. PK113-BGL7 prepared in Example 1 was digested with the restriction enzyme AatII, and the above endoglucanase expression synthetic gene was inserted into the cleavage site.

(B) ウラシルマーカー、リンカー長最適化β−グルコシダーゼ、およびリンカー長最適化エンドグルカナーゼを含むプラスミドpUDB7CBIIを作製した。具体的には、pK113-celBの代わりに実施例2で作製したpK113-celB(L18)を、pK113-BGL7の代わりに実施例2で作製したpK113-BGL7(L6)を使用し、(A)と同様の手法で作製した。 (B) Plasmid pUDB7CBII containing uracil marker, linker length optimized β-glucosidase, and linker length optimized endoglucanase was constructed. Specifically, pK113-celB (L18) prepared in Example 2 was used instead of pK113-celB, and pK113-BGL7 (L6) prepared in Example 2 was used instead of pK113-BGL7. (A) It was produced by the same method.

(C) リシンマーカー、およびβ−グルコシダーゼを含むプラスミドpKDB7を作製した。具体的には、5’−GCGgacgtcCACTTGCAATTACATA-3'(配列番号32:LYS2(AatII)F)及び5'-CTGCACGTGATTTACAGTTCTTATTCAATA-3'(配列番号33:LYS2(Blunt)R)の2のプライマーを用いて、酵母Saccharomyces cerevisiae X2180-1Aの染色体DNAを鋳型としてPCRを行い、LYS2遺伝子をコードするPCR産物を取得した。得られたPCR産物を制限酵素AatIIで消化し、精製を行った。実施例1において作製したpK113-BGL7を制限酵素AatIIおよび制限酵素NaeIで消化し、切断部位に上記LYS2遺伝子を挿入した。 (C) Plasmid pKDB7 containing a lysine marker and β-glucosidase was prepared. Specifically, using two primers of 5′-GCGgacgtcCACTTGCAATTACATA-3 ′ (SEQ ID NO: 32: LYS2 (AatII) F) and 5′-CTGCACGTGATTTACAGTTCTTATTCAATA-3 ′ (SEQ ID NO: 33: LYS2 (Blunt) R), PCR was performed using the chromosomal DNA of the yeast Saccharomyces cerevisiae X2180-1A as a template to obtain a PCR product encoding the LYS2 gene. The obtained PCR product was digested with the restriction enzyme AatII and purified. PK113-BGL7 prepared in Example 1 was digested with restriction enzyme AatII and restriction enzyme NaeI, and the LYS2 gene was inserted into the cleavage site.

(D) リシンマーカー、およびリンカー長最適化β−グルコシダーゼ含むプラスミドpKDB7(L6)を作製した。具体的には、pK113-BGL7の代わりに実施例2で作製したpK113-BGL7(L6)を使用し、(C)と同様の手法で作製した。 (D) A plasmid pKDB7 (L6) containing a lysine marker and linker-length optimized β-glucosidase was prepared. Specifically, pK113-BGL7 (L6) prepared in Example 2 was used instead of pK113-BGL7, and the same method as in (C) was used.

(E) リシンマーカー、リンカー長最適化β−グルコシダーゼ、およびリンカー長最適化エンドグルカナーゼを含むプラスミドpKDB7CBIIを作製した。具体的には、pK113-celBの代わりに実施例2で作製したpK113-celB(L18)を、pK113-BGL7の代わりに(D)で作製したpKDB7(L6)を使用し、(A)と同様の手法で作製した。 (E) Plasmid pKDB7CBII containing lysine marker, linker length optimized β-glucosidase, and linker length optimized endoglucanase was constructed. Specifically, pK113-celB (L18) prepared in Example 2 was used instead of pK113-celB, and pKDB7 (L6) prepared in (D) was used instead of pK113-BGL7. It was produced by the method of.

(2)表層提示酵母の作製
酢酸リチウム法を用いて、宿主GRI-117-UKに対して、pUDB7CBおよびpKDB7を形質転換し、β-グルコシダーゼ遺伝子4コピーとエンドグルカナーゼ遺伝子2コピーとを染色体中に含む清酒酵母であって、リンカーを含まない酵母UK/UDB7CB/KDB7株を作製した。
(2) Preparation of surface display yeast Using the lithium acetate method, pUDB7CB and pKDB7 were transformed into host GRI-117-UK, and 4 copies of β-glucosidase gene and 2 copies of endoglucanase gene were incorporated into the chromosome. Yeast UK / UDB7CB / KDB7 strains containing sake yeast and no linker were prepared.

同様にして、pUDB7CBIIおよびpKDB7(L6)を用いて、β-グルコシダーゼ遺伝子4コピーとエンドグルカナーゼ遺伝子2コピーとを染色体中に含み、β-グルコシダーゼ遺伝子とα-アグルチニンのC末端領域との間に6アミノ酸残基のリンカーペプチドを含み、エンドグルカナーゼ遺伝子とα-アグルチニンのC末端領域との間に18アミノ酸残基のリンカーペプチドを含む酵母UK/UDB7CBII/KDB7(L6)株を作製した。     Similarly, using pUDB7CBII and pKDB7 (L6), 4 copies of the β-glucosidase gene and 2 copies of the endoglucanase gene are contained in the chromosome, and 6 between the β-glucosidase gene and the C-terminal region of α-agglutinin. A yeast UK / UDB7CBII / KDB7 (L6) strain containing an amino acid residue linker peptide and an 18 amino acid residue linker peptide between the endoglucanase gene and the C-terminal region of α-agglutinin was prepared.

同様にして、pUDB7CBIIおよびpKDB7CBIIを用いて、β-グルコシダーゼ遺伝子4コピーとエンドグルカナーゼ遺伝子4コピーとを染色体中に含む清酒酵母であって、β-グルカナーゼ遺伝子とα-アグルチニンのC末端領域との間に6アミノ酸残基のリンカーペプチドを含み、エンドグルカナーゼ遺伝子とα-アグルチニンのC末端領域との間に18アミノ酸残基のリンカーペプチドを含む酵母UK/UDB7CBII/KDB7CBII株を作製した。     Similarly, sake yeast containing 4 copies of β-glucosidase gene and 4 copies of endoglucanase gene in the chromosome using pUDB7CBII and pKDB7CBII, and between the β-glucanase gene and the C-terminal region of α-agglutinin A yeast UK / UDB7CBII / KDB7CBII strain containing a linker peptide of 6 amino acid residues and a linker peptide of 18 amino acid residues between the endoglucanase gene and the C-terminal region of α-agglutinin was prepared.

同様にして、pK113-BGL7を用いて、β-グルコシダーゼ遺伝子2コピーが染色体中に挿入された清酒酵母UK/UDB7株を作製した。また、pK113-celBを用いて、エンドグルカナーゼ遺伝子2コピーが染色体中に挿入された清酒酵母UK/UDCB株を作製した。
(3)β-グルカンを原料としたエタノール発酵
上記のようにして得た各形質転換体、及び宿主である清酒酵母GRI-117-UKを、それぞれ5mlのYPD培地に植菌して30℃で16時間前培養した。これを100mlのYPD培地に加えて30℃で30時間振盪培養した。5,000 × gで5分間遠心することにより集菌し、2%の大麦β-グルカン(sigma社)水溶液(pH5.0)にOD600が5となるように懸濁した。
Similarly, sake yeast UK / UDB7 strain in which two copies of β-glucosidase gene were inserted into the chromosome was prepared using pK113-BGL7. In addition, using pK113-celB, a sake yeast UK / UDCB strain in which two copies of the endoglucanase gene were inserted into the chromosome was prepared.
(3) Ethanol fermentation using β-glucan as a raw material Each of the transformants obtained as described above and the sake yeast GRI-117-UK as a host were inoculated into 5 ml of YPD medium at 30 ° C. Pre-cultured for 16 hours. This was added to 100 ml of YPD medium and cultured with shaking at 30 ° C. for 30 hours. The cells were collected by centrifugation at 5,000 × g for 5 minutes, and suspended in a 2% barley β-glucan (sigma) aqueous solution (pH 5.0) so that the OD 600 was 5.

これを37℃で16時間反応させた後、菌液中のエタノール濃度をガスクロマトグラフィーにて測定した。   This was reacted at 37 ° C. for 16 hours, and then the ethanol concentration in the bacterial solution was measured by gas chromatography.

結果を図5に示す。図5から、β-グルコシダーゼを表層提示する酵母とエンドグルカナーゼを表層提示する酵母とを用いてエタノール発酵する場合に比べて、共提示酵母を用いてエタノール発酵する方が、菌体の乾燥重量当たりのエタノール生成速度が高いことが分かる。さらに、リンカーペプチドを介在させ、β-グルコシダーゼのコピー数を4コピーにすることにより一層エタノール生産速度が向上することが分かる。   The results are shown in FIG. From FIG. 5, the ethanol fermentation using the co-presenting yeast is more effective per dry weight of the cells than the case where the ethanol fermentation is performed using the yeast displaying the β-glucosidase on the surface and the yeast displaying the endoglucanase on the surface. It can be seen that the ethanol production rate is high. Furthermore, it can be seen that the ethanol production rate is further improved by interposing a linker peptide and making the copy number of β-glucosidase 4 copies.

また、これらの共提示株は、既存のセルラーゼ表層提示実験室酵母MT8-1/pBG211/pEG23u31H6(Murai et al., Applied and Environmental Microbiology, 2002, p.5136-5141)よりも高いエタノール生産性を示した。この株は自律複製型のマルチコピープラスミドによる形質転換株である。詳しくは、Aspergillus aculeatus β−グルコシダーゼを表層提示するためのプラスミドpBG211、及びTrichoderma reeseiエンドグルカナーゼ(EGII) を表層提示するためのプラスミドpEG23u31H6を、それぞれプラスミド状態で複数コピー保有する。導入された遺伝子のコピー数は一般的に数十コピーと考えられる。各プラスミドには本発明で使用したリンカーは含まれていない。     These co-presenting strains have higher ethanol productivity than the existing cellulase surface display laboratory yeast MT8-1 / pBG211 / pEG23u31H6 (Murai et al., Applied and Environmental Microbiology, 2002, p.5136-5141). Indicated. This strain is a transformed strain with an autonomously replicating multicopy plasmid. Specifically, a plurality of copies of plasmid pBG211 for surface display of Aspergillus aculeatus β-glucosidase and plasmid pEG23u31H6 for surface display of Trichoderma reesei endoglucanase (EGII) are retained in the plasmid state. The number of copies of the introduced gene is generally considered to be several tens of copies. Each plasmid does not contain the linker used in the present invention.

本実施例で作製した本発明の酵母(スーパー酵母)では、導入遺伝子コピー数はこの既存株より少ないながらも、高いエタノール生産性を示した。理由としては、ゲノム組み込み型による形質の安定性向上、宿主のエタノール発酵適応性、SED1プロモーターによる高発現など、複数の要因による相乗効果の結果と考えられる。     The yeast of the present invention (super yeast) produced in this example showed high ethanol productivity although the transgene copy number was smaller than that of the existing strain. The reason is considered to be the result of a synergistic effect due to multiple factors such as improved stability of the traits due to genomic integration, adaptability to host ethanol fermentation, and high expression by the SED1 promoter.

モデル基質からのエタノール発酵
植物材料を既知の加水分解処理法にて得られる処理液中に含まれるセルロース分解物のモデル基質として、基質溶液A( 5重量%グルコース、2重量%セロビオース、20mMリン酸ナトリウムバッファー(pH5.0))、及び基質溶液B( 5重量%グルコース、2重量%セロビオース、20mMリン酸ナトリウムバッファー(pH5.0)、2重量%カザミノ酸)を用いた。
Ethanol-fermented plant material from a model substrate As a model substrate of a cellulose degradation product contained in a treatment solution obtained by a known hydrolysis treatment method, substrate solution A (5 wt% glucose, 2 wt% cellobiose, 20 mM phosphoric acid) Sodium buffer (pH 5.0)) and substrate solution B (5 wt% glucose, 2 wt% cellobiose, 20 mM sodium phosphate buffer (pH 5.0), 2 wt% casamino acid) were used.

各基質溶液に、親株である清酒酵母GRI-117-UK株、及び上記のようにして作製した清酒酵母UK/UDB7CBII/KDB7CBII株を、それぞれOD600が20となるように添加し、30℃で24時間反応させた。反応後の菌液中のエタノール濃度、グルコース濃度、及びエタノールの収率を以下の表1に示す。 To each substrate solution, the parent strain, sake yeast GRI-117-UK strain, and the sake yeast UK / UDB7CBII / KDB7CBII strain prepared as described above were added so that the OD 600 was 20, respectively, at 30 ° C. The reaction was performed for 24 hours. Table 1 below shows the ethanol concentration, glucose concentration, and ethanol yield in the bacterial solution after the reaction.

Figure 2008086310
Figure 2008086310

エタノールの収率:糖の全重量に対するエタノールの重量の比率 * Ethanol yield: Ratio of ethanol weight to total sugar weight

基質の糖の全てがエタノールにまで分解された場合の収率の最大値は0.520であることから、基質溶液Aを本発明のセルロース分解酵素提示酵母を用いてエタノール発酵させた場合、非常に効率良く糖がアルコール発酵されたことが分かる。     Since the maximum yield when all the substrate sugars are decomposed to ethanol is 0.520, when the substrate solution A is ethanol-fermented using the cellulolytic enzyme-presenting yeast of the present invention, it is very efficient. It can be seen that sugar was alcohol fermented well.

リンカー長と酵素活性との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between linker length and enzyme activity. 分泌シグナル配列と酵素活性との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a secretory signal sequence and enzyme activity. リンカー長と分泌シグナル配列を共に最適化したときの酵素活性 を示す図である。It is a figure which shows an enzyme activity when both linker length and a secretory signal sequence are optimized. 本発明のセルロース分解酵素提示酵母によるエタノール生成速 度を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the rate of ethanol production by the cellulolytic enzyme-presenting yeast of the present invention. 本発明のセルロース分解酵素提示酵母によるエタノール生成速度 を示す図である。FIG. 3 is a graph showing the rate of ethanol production by the cellulolytic enzyme-presenting yeast of the present invention.

Claims (14)

下記の(a)及び(b)のポリヌクレオチドが染色体に組み込まれ、β-グルコシダーゼとエンドグルカナーゼとを表層に共提示する清酒酵母。
(a) 5’末端側から順に、酵母細胞で機能する分泌シグナル配列、β-グルコシダーゼをコードする配列、及び細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列を含むポリヌクレオチド
(b) 5’末端側から順に、酵母細胞で機能する分泌シグナル配列、エンドグルカナーゼをコードする配列、及び細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列を含むポリヌクレオチド
A sake yeast in which the following polynucleotides (a) and (b) are integrated into a chromosome, and β-glucosidase and endoglucanase are co-presented on the surface.
(a) a polynucleotide comprising, in order from the 5 ′ end, a secretory signal sequence that functions in yeast cells, a sequence that encodes β-glucosidase, and a sequence that encodes a cell surface localized protein or a cell membrane binding region thereof
(b) a polynucleotide comprising, in order from the 5 ′ end, a secretory signal sequence that functions in yeast cells, a sequence encoding endoglucanase, and a sequence encoding a cell surface localized protein or a cell membrane binding region thereof
(a)のポリヌクレオチドが、β-グルコシダーゼをコードする配列と、細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列との間に、6〜90塩基長のリンカーが介在したものであり、
(b)のポリヌクレオチドが、エンドグルカナーゼをコードする配列と、細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列との間に、6〜90塩基長のリンカーが介在したものである、
請求項1に記載の清酒酵母。
The polynucleotide of (a) is a linker having a length of 6 to 90 bases between a sequence encoding β-glucosidase and a sequence encoding a cell surface localized protein or a cell membrane binding region thereof,
The polynucleotide of (b) is a linker having a length of 6 to 90 bases between a sequence encoding endoglucanase and a sequence encoding a cell surface localized protein or a cell membrane binding region thereof,
The sake yeast according to claim 1.
(a)の分泌シグナル配列が2つ以上の分泌シグナル配列の組み合わせである、請求項1又は2に記載の清酒酵母。   The sake yeast according to claim 1 or 2, wherein the secretory signal sequence of (a) is a combination of two or more secretory signal sequences. (a)の分泌シグナル配列が2種以上の分泌シグナル配列の組み合わせである、請求項1〜3のいずれかに記載の清酒酵母。   The sake yeast according to any one of claims 1 to 3, wherein the secretory signal sequence of (a) is a combination of two or more secretory signal sequences. (a)の分泌シグナル配列が、分泌されるβ-グルコシダーゼが本来有する分泌シグナル配列と異なる分泌シグナル配列との組み合わせである請求項1〜4のいずれかに記載の清酒酵母。   The sake yeast according to any one of claims 1 to 4, wherein the secretory signal sequence of (a) is a combination of a secretory signal sequence inherent in secreted β-glucosidase and a secretory signal sequence different from the secretory signal sequence. (a)の分泌シグナル配列が、(1)アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)由来β-グルコシダーゼ(BGL7)の分泌シグナル配列とアスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)由来β-グルコシダーゼ(BGL1)の分泌シグナル配列との組み合わせ、又は(2)BGL7の分泌シグナル配列とリゾプス・オリゼ(Rhizopus oryzae)由来グルコアミラーゼ(GlaR)の分泌シグナル配列との組み合わせである、請求項1〜5のいずれかに記載の清酒酵母。   The secretory signal sequence of (a) is (1) the secretory signal sequence of Aspergillus oryzae-derived β-glucosidase (BGL7) and the secretory signal sequence of Aspergillus oryzae-derived β-glucosidase (BGL1) The sake yeast according to any one of claims 1 to 5, which is a combination of (2) a secretory signal sequence of BGL7 and a secretory signal sequence of Rhizopus oryzae-derived glucoamylase (GlaR). (b)の分泌シグナル配列が、エンドグルカナーゼが本来有する分泌シグナル配列とアスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)由来エンドグルカナーゼ(CelA)の分泌シグナルとの組み合わせである、請求項1〜6のいずれかに記載の清酒酵母。   The secretion signal sequence of (b) is a combination of the secretion signal sequence originally possessed by endoglucanase and the secretion signal of endoglucanase derived from Aspergillus oryzae (CelA). Sake yeast. (b)の分泌シグナル配列がCelAの分泌シグナル配列とアスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)由来エンドグルカナーゼ(CelB)の分泌シグナル配列との組み合わせである、請求項1〜7のいずれかに記載の清酒酵母。   The sake yeast according to any one of claims 1 to 7, wherein the secretion signal sequence of (b) is a combination of the secretion signal sequence of CelA and the secretion signal sequence of endoglucanase (CelB) derived from Aspergillus oryzae. . (a)及び/又は(b)のヌクレオチドが、複数コピー染色体に組み込まれた請求項1〜8のいずれかに記載の清酒酵母。   The sake yeast according to any one of claims 1 to 8, wherein the nucleotides of (a) and / or (b) are incorporated into a multiple copy chromosome. 細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域をコードする配列が、酵母のα−アグルチニンのC末端から320ないしは600個のアミノ酸をコードする配列である請求項1〜9のいずれかに記載の清酒酵母。   The sake yeast according to any one of claims 1 to 9, wherein the sequence encoding the cell surface localized protein or the cell membrane-binding region thereof is a sequence encoding 320 to 600 amino acids from the C-terminal of yeast α-agglutinin. . β-グルコシダーゼ、及びエンドグルカナーゼが、それぞれ、細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域を介して細胞膜に結合した清酒酵母。     Sake yeast in which β-glucosidase and endoglucanase are bound to a cell membrane via a cell surface localized protein or a cell membrane binding region thereof, respectively. β-グルコシダーゼと細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域との間に2〜30アミノ酸残基からなるリンカーペプチドが介在し、エンドグルカナーゼと細胞表層局在タンパク質又はその細胞膜結合領域との間に2〜30アミノ酸残基からなるリンカーペプチドが介在している、請求項11に記載の清酒酵母。   A linker peptide consisting of 2 to 30 amino acid residues is interposed between β-glucosidase and cell surface localized protein or its cell membrane binding region, and 2 between endoglucanase and cell surface localized protein or its cell membrane binding region. The sake yeast according to claim 11, wherein a linker peptide consisting of -30 amino acid residues is interposed. 請求項1〜11のいずれかに記載の清酒酵母の存在下で、グルコースのβ-グルコシド結合による重合体を分解してグルコースを得、生成するグルコースの発酵によりエタノールを得る、エタノールの製造方法。   The manufacturing method of ethanol which decomposes | disassembles the polymer by the beta-glucoside bond of glucose in the presence of the sake yeast in any one of Claims 1-11, and obtains ethanol by fermentation of the produced | generated glucose. グルコースのβ-グルコシド結合による重合体が、植物材料を加水分解処理して得られる処理物中に含まれるものである請求項13に記載の方法。   14. The method according to claim 13, wherein the polymer having glucose β-glucoside bonds is contained in a treated product obtained by hydrolyzing the plant material.
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