JP2009153516A - beta-L-ARABINOPYRANOSIDASE - Google Patents

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幸史 西本
Satoru Kaneko
哲 金子
Hitomi Ichinose
仁美 一ノ瀬
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide β-L-arabinopyranosidase mass producible by bacteria and the like. <P>SOLUTION: The β-L-arabinopyranosidase is a monomer, whose optimum PH of activity is ≥3 and ≤5 and optimum temperature of activity is ≥30°C and ≤50°C, and whose molecular weight by SDS-PAGE measurement is in a range of ≥40 kDa but ≤71 kDa. The β-L-arabinopyranosidase is mass producible by transformant and can produce arabinose and saccharides containing arabinose by acting to saccharides such as arabinogalactan. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、β−L−アラビノピラノシダーゼに関する。   The present invention relates to β-L-arabinopyranosidase.

アラビノースは、五炭糖およびアルドースに分類される単糖であり、植物の細胞壁を構成するヘミセルロース中に、アラビナン、アラビノキシラン、アラビノガラクタン等の多糖類の構成糖として存在している。例えば、前記アラビナンは、アラビノースがα1,5結合した多糖であり、テンサイ(Beta vulgaris var.saccharifera)の根の搾りかすであるシュガービートパルプ等の構成成分である。また、前記アラビノガラクタンは、アラビノースとガラクトースが結合した多糖であり、アラビアゴムノキ(Acacia senegal)から採取されるアカシアガム、カラマツ属(Larix)の樹木から採取されるカラマツアラビノガラクタン(Larch Arabinogalactan)等がある。前記アカシアガムやカラマツアラビノガラクタンは、菓子やアイスクリームなどの食品の乳化剤や、医薬品・化粧品・日用品の安定剤などとして幅広く使用されている。また、前記シュガービートパルプは、飼料等に利用されている。 Arabinose is a monosaccharide classified into pentose sugar and aldose, and exists as a constituent sugar of polysaccharides such as arabinan, arabinoxylan, arabinogalactan in hemicellulose constituting the cell wall of plants. For example, the arabinan is a polysaccharide in which arabinose is α1,5-linked, and is a constituent such as sugar beet pulp, which is a pomace of roots of sugar beet ( Beta vulgaris var. Saccharifera ). Further, the arabinogalactan is a polysaccharide arabinose and galactose are bonded, arabic rubber tree acacia gum which is taken from (Acacia senegal), larch arabinogalactan taken from trees larch (Larix) (Larch Arabinogalactan) Etc. The acacia gum and larch arabinogalactan are widely used as an emulsifier for foods such as confectionery and ice cream, and a stabilizer for pharmaceuticals, cosmetics and daily necessities. The sugar beet pulp is used for feed and the like.

一方で、アラビノースは、ヒトの消化管のスクラーゼ活性を阻害することから、ショ糖と同時摂取時に、血糖上昇を緩和する作用が知られている。そのため、血糖上昇を緩和するための健康食品や甘味料等の配合原料として注目されている。そこで、アラビノースを含有する天然物に酵素を作用させてアラビノースを製造する方法(例えば、特許文献1)や、前記天然物からアラビノースを遊離させる酵素(例えば、特許文献2)が開発されている。   On the other hand, arabinose inhibits the sucrose activity of the human digestive tract, so that it has been known to alleviate the increase in blood sugar when taken together with sucrose. Therefore, it has been attracting attention as a blending raw material for health foods and sweeteners for alleviating blood sugar elevation. Therefore, a method for producing arabinose by causing an enzyme to act on a natural product containing arabinose (for example, Patent Document 1) and an enzyme for releasing arabinose from the natural product (for example, Patent Document 2) have been developed.

前記アラビノースを遊離させる酵素は、その分解様式により、α−L−アラビノフラノシダーゼ、α−L−アラビノピラノシダーゼ、β−L−アラビノピラノシダーゼ、α−L−アラビナナーゼ、α−1,5−L−アラビナナーゼに分類される。前記アラビナン分解酵素のうち、例えば、前記α−L−アラビノフラノシダーゼは、植物や細菌における存在が数多く報告され(例えば、特許文献3)、木材パルプの脱リグニン化への利用等(例えば、特許文献3)、バイオマスの有効利用に応用されている。一方、β−L−アラビノピラノシダーゼは、前記アカシアガムやカラマツアラビノガラクタンを原料としたオリゴ糖生産における有用酵素としての利用や、食品中細菌汚染検出方法での利用(例えば、特許文献4)が報告されている。しかしながら、前記β−L−アラビノピラノシダーゼは、キマメ(Cajanus cajan)の種子やサトイモ乾腐病菌(Fusarium oxysporum)由来のもの(非特許文献1〜3)が報告されている程度であり、その種類は極めて少なく、例えば、原核生物由来のものは確認されていない。また、β−L−アラビノピラノシダーゼのアミノ酸配列や、その遺伝子の塩基配列は明らかにされておらず、そのため、遺伝子工学的手法による、β−L−アラビノピラノシダーゼの大量生産技術は確立されていない。したがって、β−L−アラビノピラノシダーゼは、産業利用が期待されているものの、実用化が困難である。 The enzyme that liberates arabinose may be α-L-arabinofuranosidase, α-L-arabinopyranosidase, β-L-arabinopyranosidase, α-L-arabinanase, α- It is classified as 1,5-L-arabinanase. Among the arabinan degrading enzymes, for example, the α-L-arabinofuranosidase has been reported to exist in many plants and bacteria (for example, Patent Document 3), and is used for delignification of wood pulp (for example, Patent Document 3) is applied to effective utilization of biomass. On the other hand, β-L-arabinopyranosidase is used as a useful enzyme in oligosaccharide production using the acacia gum or larch arabinogalactan as a raw material, or used in a method for detecting bacterial contamination in food (for example, patent documents). 4) has been reported. However, the β-L-arabinopyranosidase has been reported to have been reported from seeds of cajanus cajan and dry rot fungi ( Fusarium oxysporum ) (Non-Patent Documents 1 to 3), There are very few types, for example, those derived from prokaryotes have not been confirmed. Further, the amino acid sequence of β-L-arabinopyranosidase and the base sequence of the gene have not been clarified. Therefore, a technology for mass production of β-L-arabinopyranosidase by genetic engineering techniques. Is not established. Therefore, although β-L-arabinopyranosidase is expected to be industrially used, it is difficult to put it to practical use.

特開2006−50996号公報JP 2006-50996 A 特開2004−248630号公報JP 2004-248630 A 特表平7−508162号公報Japanese National Patent Publication No. 7-508162 特表平11−506926号公報Japanese National Patent Publication No. 11-506926 P.M.Dey、“β−L−Arabinosidase from Cajanus indicus:a new enzyme”、Biochimica et Biophysica Acta(1973)302、p.393−398P. M.M. Dey, “β-L-Arabinoside from Cajanus indicus: a new enzyme”, Biochimica et Biophysica Acta (1973) 302, p. 393-398 P.M.Dey、“Further characterization of β−L−Arabinosidase from Cajanus indicus”、Biochimica et Biophysica Acta(1983)746、p.8−13P. M.M. Dey, “Further characterisation of β-L-Arabinosidease from Cajanus indicus”, Biochimica et Biophysica Acta (1983) 746, p. 8-13 辻谷祐也他3名、“Fusarium oxysporum12s株の生産する2種のβ−L−アラビノピラノシダーゼ”、2006年、日本応用糖質科学会平成18年度大会要旨集、p.37Yuya Sugaya and three others, “Two types of β-L-arabinopyranosidases produced by Fusarium oxysporum 12s”, 2006, Annual Meeting of the Japanese Society of Applied Glycoscience, p. 37

そこで、本発明は、大量生産が可能なβ−L−アラビノピラノシダーゼの提供を目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide β-L-arabinopyranosidase capable of mass production.

前記目的を達成するために、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、単量体であり、活性の至適pHが3以上かつ5以下の範囲であり、前記活性の至適温度が30℃以上かつ50℃以下の範囲であり、SDS−PAGE測定による分子量が40kDa以上かつ71kDa以下の範囲であることを特徴とする。   In order to achieve the object, the β-L-arabinopyranosidase of the present invention is a monomer, and has an optimum pH of activity in the range of 3 to 5 and the optimum temperature of the activity. Is in the range of 30 ° C. or more and 50 ° C. or less, and the molecular weight by SDS-PAGE measurement is in the range of 40 kDa or more and 71 kDa or less.

また、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、下記(a)から(c)のいずれかに記載のβ−L−アラビノピラノシダーゼであってもよい。
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるβ−L−アラビノピラノシダーゼ。
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸残基が、置換、付加、挿入もしくは欠失したアミノ酸配列からなるβ−L−アラビノピラノシダーゼ。
(c)配列番号1に記載のアミノ酸配列と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるβ−L−アラビノピラノシダーゼ。
The β-L-arabinopyranosidase of the present invention may be the β-L-arabinopyranosidase described in any of (a) to (c) below.
(A) β-L-arabinopyranosidase consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1.
(B) β-L-arabinopyranosidase consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acid residues are substituted, added, inserted or deleted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
(C) β-L-arabinopyranosidase consisting of an amino acid sequence having 60% or more homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.

本発明によれば、アラビノピラノシダーゼの工業的使用を先駆的に達成し得る。さらに、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは微生物由来であるため、より工業的観点からの大量生産も可能であり、大量使用または消費に対する供給耐久性にも優れる。   According to the present invention, industrial use of arabinopyranosidase can be pioneered. Furthermore, since the β-L-arabinopyranosidase of the present invention is derived from a microorganism, it can be mass-produced from an industrial point of view, and is excellent in supply durability against mass use or consumption.

本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、ストレプトミセス属(Streptomyces)の菌体に由来するものであってもよい。前記ストレプトミセス属の菌体としては、例えば、ストレプトミセス・エバーミチルス(Streptomyces avermitilis)の菌体等がある。前記ストレプトミセス・エバーミチルス(Streptomyces avermitilis)の菌体としては、例えば、MA−4680株がある。前記MA−4680株は、独立行政法人製品評価技術基盤機構 生物遺伝資源部門(NBRC)に、ストレプトミセス・エバーミチルス(Streptomyces avermitilis) MA−4680(NBRC番号:14893)として寄託されている。 The β-L-arabinopyranosidase of the present invention may be derived from cells of the genus Streptomyces . Examples of the cells of the genus Streptomyces include cells of Streptomyces avermitilis . Examples of the cells of Streptomyces avermitilis include MA-4680 strain. The MA-4680 strain is deposited as Streptomyces avermitilis MA-4680 (NBRC number: 14893) with the National Institute of Biotechnology and Genetics (NBRC).

本発明の前記(b)に記載のβ−L−アラビノピラノシダーゼにおいて、置換、付加、挿入もしくは欠失したアミノ酸残基の数は、例えば、数個、好ましくは、1個以上かつ7個以下の範囲の数、より好ましくは、2個以上かつ4個以下の範囲の数である。   In the β-L-arabinopyranosidase described in (b) of the present invention, the number of amino acid residues substituted, added, inserted or deleted is, for example, several, preferably 1 or more and 7 The number in the range of not more than 1, more preferably the number in the range of not less than 2 and not more than 4.

本発明の前記(c)に記載のβ−L−アラビノピラノシダーゼにおいて、配列番号1に対する相同性は、1つの局面では好ましくは60%以上、他の局面では好ましくは70%以上、また別の局面では好ましくは75%以上、さらに別の局面では好ましくは80%以上、さらに別の局面では好ましくは85%以上、さらに別の局面では好ましくは90%以上、あるいはさらに別の局面では好ましくは95%以上である。相同性のアルゴリズムとしては、例えば、BLASTが挙げられる(以下、同様)。   In the β-L-arabinopyranosidase described in (c) of the present invention, the homology to SEQ ID NO: 1 is preferably 60% or more in one aspect, preferably 70% or more in the other aspect, In another aspect, preferably 75% or more, in another aspect, preferably 80% or more, in another aspect, preferably 85% or more, in yet another aspect, preferably 90% or more, or in another aspect Is 95% or more. Examples of homology algorithms include BLAST (hereinafter the same).

つぎに、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子は、下記(d)から(f)のいずれかに記載の遺伝子である。なお、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子は、下記(d)から(f)に記載の塩基配列と相補配列からなる遺伝子を含む。
(d)配列番号2に記載の塩基配列からなるβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子。
(e)配列番号2に記載の塩基配列において、1もしくは数個の塩基が、置換、付加、挿入もしくは欠失した塩基配列からなるβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子。
(f)配列番号2に記載の塩基配列と60%以上の相同性を有する塩基配列からなるβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子。
Next, the β-L-arabinopyranosidase gene of the present invention is the gene described in any of (d) to (f) below. The β-L-arabinopyranosidase gene of the present invention includes a gene consisting of a base sequence and a complementary sequence described in (d) to (f) below.
(D) A β-L-arabinopyranosidase gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
(E) A β-L-arabinopyranosidase gene consisting of a base sequence in which one or several bases are substituted, added, inserted or deleted in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2.
(F) A β-L-arabinopyranosidase gene comprising a nucleotide sequence having 60% or more homology with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2.

本発明の前記(e)に記載のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子において、置換、付加、挿入もしくは欠失した塩基の数は、例えば、数個の範囲、好ましくは、1個以上かつ7個以下の範囲、より好ましくは、2個以上かつ4個以下の範囲である。   In the β-L-arabinopyranosidase gene described in (e) of the present invention, the number of bases substituted, added, inserted or deleted is, for example, in the range of several, preferably one or more and The range is 7 or less, more preferably 2 or more and 4 or less.

本発明の前記(f)に記載のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子において、配列番号2に対する相同性は、1つの局面では好ましくは60%以上、他の局面では好ましくは70%以上、また別の局面では好ましくは75%以上、さらに別の局面では好ましくは80%以上、さらに別の局面では好ましくは85%以上、さらに別の局面では好ましくは90%以上、あるいはさらに別の局面では好ましくは95%以上である。   In the β-L-arabinopyranosidase gene according to (f) of the present invention, the homology to SEQ ID NO: 2 is preferably 60% or more in one aspect, preferably 70% or more in the other aspect. In another aspect, preferably 75% or more, in another aspect, preferably 80% or more, in yet another aspect, preferably 85% or more, in yet another aspect, preferably 90% or more, or in yet another aspect. Preferably it is 95% or more.

本発明のベクターは、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子を含有するベクターである。   The vector of the present invention is a vector containing the β-L-arabinopyranosidase gene of the present invention.

本発明の形質転換体は、本発明のベクターを含む形質転換体である。   The transformant of the present invention is a transformant containing the vector of the present invention.

本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの第一の製造方法は、本発明の形質転換体を培養する工程を含む製造方法である。   The first method for producing β-L-arabinopyranosidase of the present invention is a production method including a step of culturing the transformant of the present invention.

本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの第二の製造方法は、アラビノース残基を含む糖類を含む培地において、ストレプトミセス・エバーミチルス(Streptomyces avermitilis)を培養する工程を含む製造方法である。なお、本発明において、アラビノース残基としては、特に制限されないが、例えば、アラビノピラノース残基、アラビノフラノース残基等が挙げられ、好ましくは、アラビノピラノース残基である。 The 2nd manufacturing method of (beta) -L- arabinopyranosidase of this invention is a manufacturing method including the process of culture | cultivating Streptomyces avermitilis ( Streptomyces avermitilis ) in the culture medium containing the saccharide | sugar containing an arabinose residue. In the present invention, the arabinose residue is not particularly limited, and examples thereof include an arabinopyranose residue and an arabinofuranose residue, and an arabinopyranose residue is preferable.

本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼを産生する細胞のスクリーニング方法は、アラビノース残基を含む糖類を含む培地において、前記細胞を培養する工程と、前記細胞が産生する物質のβ−L−アラビノピラノシダーゼ活性を測定する工程とを含むことを特徴とする。   The method for screening a cell producing β-L-arabinopyranosidase of the present invention comprises a step of culturing the cell in a medium containing a saccharide containing an arabinose residue, and β-L of a substance produced by the cell. -Measuring the arabinopyranosidase activity.

本発明のアラビノースの製造方法は、アラビノース残基を含む糖類に対し、β−L−アラビノピラノシダーゼを作用させてアラビノースを遊離させる製造方法であって、前記β−L−アラビノピラノシダーゼとして、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼを使用することを特徴とする。   The method for producing arabinose of the present invention is a production method in which β-L-arabinopyranosidase is allowed to act on a saccharide containing an arabinose residue to release arabinose, the β-L-arabinopyrano described above. The β-L-arabinopyranosidase of the present invention is used as a sidase.

本発明の糖転移方法は、アラビノース残基を含む糖類から糖受容体に、アラビノース残基を転移させる糖転移方法であって、前記糖転移を触媒する酵素として、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼを用いることを特徴とする。本発明の糖転移方法において、前記糖受容体としては、糖類またはアルコール類が好ましい。本発明の糖転移方法において、前記糖類としては、D−ガラクトース、グルコース、マンノース、キシロースおよびL−アラビノースからなる群から選択される少なくとも一つであるのが好ましい。本発明の糖転移方法において、前記アルコール類としては、メタノール、エタノール、1−プロパノールおよび1−ブタノールからなる群から選択される少なくとも一つであるのが好ましい。   The sugar transfer method of the present invention is a sugar transfer method for transferring an arabinose residue from a saccharide containing an arabinose residue to a sugar receptor, and the β-L-arabi of the present invention is used as an enzyme that catalyzes the sugar transfer. It is characterized by using nopyranosidase. In the sugar transfer method of the present invention, the sugar receptor is preferably a saccharide or an alcohol. In the sugar transfer method of the present invention, the saccharide is preferably at least one selected from the group consisting of D-galactose, glucose, mannose, xylose and L-arabinose. In the sugar transfer method of the present invention, the alcohol is preferably at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol and 1-butanol.

本発明の糖類の製造方法は、アラビノース残基を含む糖類の製造方法であって、本発明の糖転移方法を用いることを特徴とする。   The method for producing a saccharide of the present invention is a method for producing a saccharide containing an arabinose residue, and is characterized by using the sugar transfer method of the present invention.

以下に、本発明について詳細に説明する。   The present invention is described in detail below.

(A)本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼ
(A−1)作用特性
本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、β−L−アラビノピラノシダーゼ活性を有する酵素であり、具体的には、糖類に含まれるβ−L−アラビノピラノース残基を加水分解して、アラビノースを遊離する酵素である。前記糖類としては、特に限定されないが、例えば、アカシアガム(Gum arabic)、カラマツアラビノガラクタン(Larch Arabinogalactan)等が挙げられる。なお、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、他の酵素活性を有していてもよい。前記他の酵素活性としては、特に限定されず、例えば、糖供与体から糖受容体へ糖を転移させる糖転移酵素活性等が挙げられる。本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、前記糖転移酵素活性により、例えば、前述のように、アラビノース残基を含む糖類(糖供与体)から糖受容体へ、アラビノースを転移させることができる。
(A) β-L-arabinopyranosidase (A-1) action characteristics of the present invention β-L-arabinopyranosidase of the present invention is an enzyme having β-L-arabinopyranosidase activity. Yes, specifically, an enzyme that hydrolyzes a β-L-arabinopyranose residue contained in a saccharide to release arabinose. Although it does not specifically limit as said saccharide, For example, acacia gum (Gum arabic), larch arabinogalactan (Larch Arabinogalactan), etc. are mentioned. The β-L-arabinopyranosidase of the present invention may have other enzyme activities. The other enzyme activity is not particularly limited, and examples thereof include glycosyltransferase activity for transferring sugar from a sugar donor to a sugar acceptor. The β-L-arabinopyranosidase of the present invention transfers arabinose from a saccharide (sugar donor) containing an arabinose residue to a sugar acceptor, for example, as described above, by the glycosyltransferase activity. Can do.

(A−2)分子量
本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの分子量の範囲は、例えば、SDS−PAGE法を用いた測定において、40kDa以上、好ましくは61kDa以上、より好ましくは64kDa以上の下限を有し、かつ71kDa以下、好ましくは68kDa以下、より好ましくは66kDa以下の上限を有する。前記分子量の具体的な範囲の例を、下記表1に示す。
(A-2) Molecular weight The molecular weight range of the β-L-arabinopyranosidase of the present invention is, for example, 40 kDa or more, preferably 61 kDa or more, more preferably 64 kDa or more in the measurement using the SDS-PAGE method. And has an upper limit of 71 kDa or less, preferably 68 kDa or less, more preferably 66 kDa or less. Examples of specific ranges of the molecular weight are shown in Table 1 below.

Figure 2009153516
Figure 2009153516

本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、天然型タンパク質および組換え型タンパク質のいずれであってもよい。SDS−PAGE法を用いた測定において、本発明の天然型タンパク質の分子量は、例えば、64kDaであってもよく、本発明の組換え型タンパク質の分子量は、例えば、65kDaであってもよい。また、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの分子量は、例えば、理論値として64265Daであってもよい。本発明の天然型および組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼの分子量は、前述の分子量の範囲であればよく、前記分子量に限定されない。   The β-L-arabinopyranosidase of the present invention may be either a natural protein or a recombinant protein. In the measurement using the SDS-PAGE method, the molecular weight of the natural protein of the present invention may be, for example, 64 kDa, and the molecular weight of the recombinant protein of the present invention may be, for example, 65 kDa. Further, the molecular weight of the β-L-arabinopyranosidase of the present invention may be, for example, 64265 Da as a theoretical value. The molecular weight of the natural type and recombinant β-L-arabinopyranosidase of the present invention is not limited to the molecular weight as long as it is within the above-mentioned molecular weight range.

(A−3)酵素活性を示すpH範囲
本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼがアラビノース遊離活性および糖転移活性を示すpH範囲は、温度37℃の条件下では、例えば、pH2以上かつ9以下の範囲であり、好ましくは、pH2.5以上かつ7.5以下の範囲である。また、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼが、前記アラビノース遊離活性について、約50%以上の酵素活性値を示すpH範囲は、前記温度条件下では、例えば、pH2以上かつ7以下の範囲であり、好ましくは、pH2.5以上かつ6以下の範囲である。そして、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの前記両酵素活性の至適pHは、前記温度条件下では、例えば、pH3以上かつ5以下の範囲にあり、好ましくは、pH3.5以上かつ4.5以下の範囲にある。また、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの前記アラビノース遊離活性の至適pHは、前記温度条件下で、より好ましくは、pH4である。さらに、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼが、前記アラビノース遊離活性について、約90%以上の残存活性値を示すpH範囲は、温度30℃の条件下において、例えば、pH3以上かつ9以下の範囲であり、好ましくは、pH4以上かつ8以下の範囲である。
(A-3) pH range showing enzyme activity The pH range in which β-L-arabinopyranosidase of the present invention shows arabinose releasing activity and transglycosylation activity is, for example, pH 2 or higher under the condition of a temperature of 37 ° C. It is a range of 9 or less, preferably a range of pH 2.5 or more and 7.5 or less. In addition, the pH range in which the β-L-arabinopyranosidase of the present invention exhibits an enzyme activity value of about 50% or more with respect to the arabinose releasing activity is, for example, pH 2 or more and 7 or less under the temperature condition. The range is preferably pH 2.5 or more and 6 or less. And, the optimum pH of the both enzyme activities of the β-L-arabinopyranosidase of the present invention is, for example, in the range of pH 3 or more and 5 or less, preferably pH 3.5 or more under the temperature condition. And it exists in the range of 4.5 or less. In addition, the optimum pH of the arabinose releasing activity of the β-L-arabinopyranosidase of the present invention is more preferably pH 4 under the temperature conditions. Furthermore, the pH range in which the β-L-arabinopyranosidase of the present invention exhibits a residual activity value of about 90% or more with respect to the arabinose releasing activity is, for example, pH 3 or more and 9 or 9 at a temperature of 30 ° C. It is the following range, Preferably, it is the range of pH 4 or more and 8 or less.

(A−4)酵素活性を示す温度範囲
本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼが前記両酵素活性を示す温度範囲は、pH4.0の条件下では、例えば、10℃以上かつ70℃以下の範囲であり、好ましくは、20℃以上かつ60℃以下の範囲である。また、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼが、前記アラビノース遊離活性について、約40%以上の酵素活性値を示す温度範囲は、前記pH条件下では、例えば、10℃以上かつ60℃以下の範囲であり、好ましくは、20℃以上かつ50℃以下の範囲である。そして、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの前記両酵素活性の至適温度は、前記pH条件下で、例えば、30℃以上かつ50℃以下の範囲にあり、好ましくは、35℃以上かつ45℃以下の範囲にある。また、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの前記アラビノース遊離活性の至適温度は、前記pH条件下で、より好ましくは、40℃である。さらに、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼが、前記アラビノース遊離活性について、約80%以上の残存活性値を示す温度範囲は、pH4.0の条件下において、例えば、60℃以下であり、好ましくは、45℃以下であり、より好ましくは、20℃以上かつ45℃以下の範囲である。
(A-4) Temperature range showing enzyme activity The temperature range in which β-L-arabinopyranosidase of the present invention shows both enzyme activities is, for example, 10 ° C. or more and 70 ° C. under the condition of pH 4.0. It is the following ranges, Preferably, it is the range of 20 degreeC or more and 60 degrees C or less. The temperature range in which the β-L-arabinopyranosidase of the present invention exhibits an enzyme activity value of about 40% or more with respect to the arabinose releasing activity is, for example, 10 ° C. or more and 60 ° C. under the pH condition. It is the following ranges, Preferably, it is the range of 20 degreeC or more and 50 degrees C or less. And the optimal temperature of the said both enzyme activities of (beta) -L-arabinopyranosidase of this invention exists in the range of 30 degreeC or more and 50 degrees C or less under the said pH conditions, Preferably, it is 35 degreeC. It is above and below 45 ° C. Moreover, the optimal temperature of the said arabinose release activity of (beta) -L- arabinopyranosidase of this invention is more preferably 40 degreeC on the said pH conditions. Furthermore, the temperature range in which the β-L-arabinopyranosidase of the present invention exhibits a residual activity value of about 80% or more with respect to the arabinose releasing activity is, for example, 60 ° C. or less under the condition of pH 4.0. Yes, preferably 45 ° C. or lower, more preferably in the range of 20 ° C. or higher and 45 ° C. or lower.

(A−5)比活性
前記アラビノース遊離活性について、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの比活性は、特に限定されず、例えば、前記MA−4680株由来の組換え型タンパク質の場合は、18units/mgである。なお、前記比活性とは、PNP−β−L−アラビノピラノシドから、1分間に1μmolのPNPを遊離させる酵素量を1unitとした、酵素活性比を表す数値である。
(A-5) Specific Activity Regarding the arabinose releasing activity, the specific activity of β-L-arabinopyranosidase of the present invention is not particularly limited. For example, in the case of a recombinant protein derived from the MA-4680 strain Is 18 units / mg. The specific activity is a numerical value representing an enzyme activity ratio, where the amount of enzyme that liberates 1 μmol of PNP per minute from PNP-β-L-arabinopyranoside is defined as 1 unit.

(A−6)アミノ酸配列
本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼのアミノ酸配列は、前記(a)から(c)のいずれかに記載の配列である。
(A-6) Amino acid sequence The amino acid sequence of the β-L-arabinopyranosidase of the present invention is the sequence described in any of (a) to (c) above.

(A−7)既知のβ−L−アラビノピラノシダーゼとの物性比較
前述のように、これまでに、キマメ(Cajanus cajan)の種子やサトイモ乾腐病菌(Fusarium oxysporum)において、β−L−アラビノピラノシダーゼの産生が報告されている。表2は、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの一実施例と、前記キマメ種子由来β−L−アラビノピラノシダーゼおよび前記ヤマイモ乾腐菌由来β−L−アラビノピラノシダーゼとの物性等を比較したものである。なお、同表中の安定pHとは、約90%以上の残存活性値を示すpH範囲であり、安定温度とは、約90%以上の残存活性値を示す温度範囲である。同表に例示するように、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、分子量、比活性、至適pH、安定pH、至適温度について、前記既知の2つのβ−L−アラビノピラノシダーゼとは全く異なる新規酵素である。
(A-7) Comparison of physical properties with known β-L-arabinopyranosidase As described above, β-L has been used so far in the seeds of pigeon bean ( Cajanus cajan ) and dry rot fungi ( Fusarium oxysporum ). -Production of arabinopyranosidase has been reported. Table 2 shows an example of β-L-arabinopyranosidase of the present invention, β-L-arabinopyranosidase derived from the bean seed and β-L-arabinopyrano derived from the dried rot of yam. This is a comparison of physical properties with a sidase. The stable pH in the table is a pH range showing a residual activity value of about 90% or more, and the stable temperature is a temperature range showing a residual activity value of about 90% or more. As illustrated in the table, the β-L-arabinopyranosidase of the present invention has two known β-L-arabinos with respect to molecular weight, specific activity, optimum pH, stable pH, and optimum temperature. It is a novel enzyme that is completely different from pyranosidase.

Figure 2009153516
Figure 2009153516

(A−8)産生細胞
本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、例えば、細胞等から産生されてもよい。本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼを産生する前記細胞としては、特に限定されず、例えば、大腸菌、酵母、糸状菌、放線菌等の微生物、植物および動物等由来の細胞等が挙げられる。前記微生物としては、特に限定されないが、例えば、前記ストレプトミセス属(Streptomyces)の微生物等が挙げられる。前記細胞は、例えば、天然型β−L−アラビノピラノシダーゼを産生する細胞であってもよく、後述する、組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼを産生する宿主細胞であってもよく、特に制限されない。
(A-8) Producing cell The β-L-arabinopyranosidase of the present invention may be produced from, for example, a cell or the like. The cells producing the β-L-arabinopyranosidase of the present invention are not particularly limited, and examples thereof include microorganisms such as Escherichia coli, yeast, filamentous fungi and actinomycetes, cells derived from plants and animals, and the like. It is done. Although it does not specifically limit as said microorganisms, For example, the microorganisms of the said Streptomyces genus ( Streptomyces ), etc. are mentioned. The cell may be, for example, a cell that produces natural β-L-arabinopyranosidase, or a host cell that produces recombinant β-L-arabinopyranosidase, which will be described later. There is no particular limitation.

(B)本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子
本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子は、前記(d)から(f)のいずれかに記載の遺伝子である。なお、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子は、前記(d)から(f)に記載の塩基配列と相補配列からなる遺伝子を含む。本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子は、例えば、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼのアミノ酸配列のみをコードするものでもよいし、種々のタンパク質やペプチド等との融合タンパク質をコードするものでもよい。前記融合させるタンパク質やペプチド等は、特に限定されず、例えば、タンパク質精製の手順の簡略化や低廉化、安定性の向上や可溶化等を目的とした、マルトース結合タンパク質、ヒスチジンタグやGSTタンパク質等でもよい。
(B) β-L-arabinopyranosidase gene of the present invention The β-L-arabinopyranosidase gene of the present invention is the gene described in any of (d) to (f) above. The β-L-arabinopyranosidase gene of the present invention includes a gene consisting of the base sequence described in (d) to (f) above and a complementary sequence. The β-L-arabinopyranosidase gene of the present invention may, for example, encode only the amino acid sequence of the β-L-arabinopyranosidase of the present invention, or may be fused with various proteins or peptides. It may be one that encodes a protein. The protein or peptide to be fused is not particularly limited. For example, a maltose binding protein, a histidine tag, a GST protein, etc. for the purpose of simplifying and reducing the cost of protein purification, improving stability and solubilizing, etc. But you can.

(C)本発明のベクター
本発明のベクターは、前述のように、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子を含有する。本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子を挿入するためのベクターとしては、宿主細胞中で複製可能であれば特に限定されず、例えば、大腸菌由来のプラスミド、放線菌由来のプラスミド、枯草菌由来のプラスミド、酵母由来のプラスミド、λファージ等が挙げられ、具体的には、例えば、pIJ702、pACYC177、pACYC184、pBluescript、pBR322、pHSG367、pNUT4、pTrc99A、pUC19、pUB110、YEp13、λgt10、後述する接合型放線菌プラスミドpTONA4等が挙げられる。前記ベクターに、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子を挿入する方法としては、特に制限されず、従来公知の方法を適宜採用できる。前記遺伝子の挿入方法としては、具体的には、例えば、前記遺伝子の精製DNAを、適当な制限酵素で切断後、適当なベクターの制限酵素部位またはマルチクローニングサイトに挿入し、ベクターに連結する方法等が挙げられる。
(C) Vector of the present invention The vector of the present invention contains the β-L-arabinopyranosidase gene of the present invention as described above. The vector for inserting the β-L-arabinopyranosidase gene of the present invention is not particularly limited as long as it can be replicated in a host cell. For example, a plasmid derived from Escherichia coli, a plasmid derived from actinomycetes, and hay. Examples include plasmids derived from fungi, plasmids derived from yeast, and λ phage. Specifically, for example, pIJ702, pACYC177, pACYC184, pBluescript, pBR322, pHSG367, pNUT4, pTrc99A, pUC19, pUB110, YEp13, λgt10 described later Examples include conjugated actinomycetes plasmid pTONA4. The method for inserting the β-L-arabinopyranosidase gene of the present invention into the vector is not particularly limited, and a conventionally known method can be appropriately employed. Specifically, the method for inserting the gene is, for example, a method in which the purified DNA of the gene is cleaved with an appropriate restriction enzyme, inserted into a restriction enzyme site or a multicloning site of an appropriate vector, and ligated to the vector. Etc.

また、本発明のベクターは、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子を発現し得るものであればよく、前記遺伝子以外の構造は限定されない。前記β−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子以外の構造としては、例えば、発現を制御する塩基配列や形質転換体を選択するための遺伝子マーカー等が挙げられる。前記発現を制御する塩基配列としては、特に制限されないが、例えば、プロモーター、エンハンサー等のシスエレメント、スプライシングシグナル、ポリA付加シグナル、リボソーム結合配列(SD配列)等が挙げられる。前記遺伝子マーカーとしては、特に制限されないが、例えば、ジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子等が挙げられる。   Moreover, the vector of this invention should just be what can express the (beta) -L-arabinopyranosidase gene of this invention, and structures other than the said gene are not limited. Examples of the structure other than the β-L-arabinopyranosidase gene include a base sequence that controls expression and a gene marker for selecting a transformant. The base sequence for controlling the expression is not particularly limited, and examples thereof include cis elements such as promoters and enhancers, splicing signals, poly A addition signals, ribosome binding sequences (SD sequences) and the like. The gene marker is not particularly limited, and examples thereof include a dihydrofolate reductase gene, an ampicillin resistance gene, and a neomycin resistance gene.

(D)本発明の形質転換体
本発明の形質転換体は、前述のように、本発明のベクターを含む。本発明の形質転換体は、例えば、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子を発現可能なベクターを、宿主細胞に導入して得られる。前記宿主細胞としては、導入するベクターに応じて選択すればよく、特に限定されないが、例えば、放線菌、大腸菌、酵母、糸状菌、酵母、COS細胞、CHO細胞、Sf9細胞等の細胞が挙げられ、好ましくは、放線菌である。前記放線菌としては、特に制限されないが、例えば、ストレプトミセス・リビダンス(Streptomyces lividans)、ストレプトマイセス・グリセウス(Streptomyces griseus)、ストレプトミセス・エバーミチルス(Streptomyces avermitilis)、ロドコッカス・エスピー(Rhodococcus sp.)等が挙げられる。本発明の形質転換体への前記ベクターの導入方法としては、特に制限されず、例えば、エレクトロポレーション法、プロトプラスト−PEG法、アグロバクテリウム法、Li法、Biolistic法、パーティクル・ガン法等の従来公知の方法を適宜用いることができる。
(D) Transformant of the present invention The transformant of the present invention contains the vector of the present invention as described above. The transformant of the present invention can be obtained, for example, by introducing a vector capable of expressing the β-L-arabinopyranosidase gene of the present invention into a host cell. The host cell may be selected according to the vector to be introduced, and is not particularly limited. Examples thereof include cells such as actinomycetes, E. coli, yeast, filamentous fungi, yeast, COS cells, CHO cells, and Sf9 cells. Preferably, it is an actinomycete. Examples of the actinomycetes include, but are not limited to, for example, Streptomyces lividans, Streptomyces griseis, Streptomyces avermitilis R., Streptomyces avermiti Is mentioned. The method for introducing the vector into the transformant of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include electroporation method, protoplast-PEG method, Agrobacterium method, Li method, Biolistic method, particle gun method and the like. Conventionally known methods can be appropriately used.

(E)本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの製造方法
本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの第一の製造方法は、前述のように、本発明の形質転換体を培養する工程を含む。前記第一の製造方法において、前記培養工程としては、特に制限されず、培養する形質転換体に応じて、例えば、従来公知の方法を適宜採用できる。前記第一の製造方法は、前記培養工程を含むこと以外には特に制限されず、例えば、他の工程を含んでもよい。前記第一の製造方法において、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、前記培養工程により得られた培養物から精製して採取できる。前記培養物としては、特に制限されないが、例えば、培養上清、培養細胞、細胞抽出物等が挙げられる。また、前記培養物は、前記培養上清、培養細胞、細胞抽出物等の処理物であってもよい。前記処理物としては、特に限定されないが、例えば、前記培養物の濃縮物、乾燥物、凍結乾燥物、溶媒処理物、界面活性剤処理物、酵素処理物、タンパク質分画物、超音波処理物、磨砕処理物等が挙げられる。さらに、前記培養物は、前記培養上清、前記培養細胞、前記細胞抽出物、これらの前記処理物等の混合物でもよい。前記混合物としては、任意の組み合わせおよび比率で混合することができ、特に制限されない。前記培養物の前記精製方法は、例えば、硫安沈殿、ゲルクロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー等の従来公知の方法を採用でき、特に制限されない。また、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、前記培養工程により得られた培養物を採取した粗酵素液として製造してもよい。
(E) Production method of β-L-arabinopyranosidase of the present invention As described above, the first production method of β-L-arabinopyranosidase of the present invention uses the transformant of the present invention. Culturing. In the first production method, the culturing step is not particularly limited, and for example, a conventionally known method can be appropriately employed depending on the transformant to be cultured. The first production method is not particularly limited other than including the culturing step, and may include other steps, for example. In the first production method, the β-L-arabinopyranosidase of the present invention can be purified and collected from the culture obtained by the culturing step. Although it does not restrict | limit especially as said culture, For example, a culture supernatant, a cultured cell, a cell extract etc. are mentioned. The culture may be a processed product such as the culture supernatant, cultured cells, cell extract and the like. The treated product is not particularly limited. For example, the culture concentrate, dried product, lyophilized product, solvent-treated product, surfactant-treated product, enzyme-treated product, protein fraction product, and sonicated product. , Milled products and the like. Further, the culture may be a mixture of the culture supernatant, the cultured cells, the cell extract, and the processed products thereof. The mixture can be mixed in any combination and ratio, and is not particularly limited. The purification method of the culture can be a conventionally known method such as ammonium sulfate precipitation, gel chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography and the like, and is not particularly limited. Moreover, you may manufacture (beta) -L-arabinopyranosidase of this invention as a crude enzyme liquid which extract | collected the culture obtained by the said culture | cultivation process.

本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの第二の製造方法は、前述のように、アラビノース残基を含む糖類を含む培地において、ストレプトミセス・エバーミチルス(Streptomyces avermitilis)を培養する工程を含む。前記第二の製造方法は、前記培養工程を含むこと以外には、特に制限されず、他の工程を含んでもよい。前記第二の製造方法において、前記培養工程において使用する培地としては、前記アラビノース残基を含む糖類を含むこと以外に特に制限されず、ストレプトミセス・エバーミチルス(Streptomyces avermitilis)の培養に適した培地を適宜採用できる。前記糖類としては、アラビノース残基を含む糖類であれば特に制限されないが、例えば、アカシアガム(Gum arabic)、カラマツアラビノガラクタン(Larch Arabinogalactan)等が挙げられる。前記培養工程における培養温度およびpH条件は、特に制限されないが、例えば、前述の至適温度および至適pHの範囲が好ましい。前記第二の製造方法において、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、前記培養工程により得られた培養物から精製して採取できる。前記培養物としては、特に制限されず、例えば、前述の培養物等が挙げられる。前記培養物の前記精製方法は、前記第一の製造方法と同様に、従来公知の方法を採用でき、特に制限されない。また、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、前記第一の製造方法と同様に、前記培養工程により得られた培養物を採取した粗酵素液として製造してもよい。 As described above, the second method for producing β-L-arabinopyranosidase of the present invention includes a step of culturing Streptomyces avermitilis in a medium containing a saccharide containing an arabinose residue. . The second production method is not particularly limited except that it includes the culture step, and may include other steps. In the second production method, the medium used in the culturing step is not particularly limited other than containing the saccharide containing the arabinose residue, and a medium suitable for culturing Streptomyces avermitilis is used. It can be adopted as appropriate. The saccharide is not particularly limited as long as it includes an arabinose residue, and examples thereof include gum acacia and larch arabinogalactan. The culture temperature and pH conditions in the culture step are not particularly limited, but for example, the above-described optimum temperature and optimum pH ranges are preferable. In the second production method, the β-L-arabinopyranosidase of the present invention can be purified and collected from the culture obtained by the culturing step. The culture is not particularly limited, and examples thereof include the aforementioned cultures. The method for purifying the culture is not particularly limited and can be a conventionally known method, as in the first production method. Moreover, you may manufacture (beta) -L- arabinopyranosidase of this invention as a crude enzyme liquid which extract | collected the culture obtained by the said culture | cultivation process similarly to said 1st manufacturing method.

(F)本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼを産生する細胞のスクリーニング方法
本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼを産生する細胞のスクリーニング方法は、前述のように、アラビノース残基を含む糖類を含む培地において、前記細胞を培養する工程と、前記細胞が産生する物質のβ−L−アラビノピラノシダーゼ活性を測定する工程とを含む。前記スクリーニング方法は、前記両工程を含むこと以外には、特に制限されず、例えば、他の工程を含んでもよい。前記培養工程において、前記培地としては、アラビノース残基を含む糖類を含むこと以外は特に制限されず、培養する細胞等に応じて適宜選択できる。前記アラビノース残基を含む糖類としては、アラビノース残基を含むこと以外は特に制限されず、例えば、前述のアカシアガム(Gum arabic)、カラマツアラビノガラクタン(Larch Arabinogalactan)等が挙げられる。スクリーニングの対象となる前記細胞としては、特に限定されず、例えば、微生物、植物、動物等の細胞を適宜用いることができる。前記細胞培養は、培養する前記細胞等に応じて、例えば、従来公知の方法を用いて実施できる。また、前記β−L−アラビノピラノシダーゼ活性を測定する工程としては、特に制限されないが、例えば、アラビノピラノシド基に発色基を結合させた物質を基質とし、前記基質に、前記細胞の培養上清を作用させ、遊離した前記発色基の発色量を測定し、前記発色量から、酵素活性値を算出してもよい。前記発色基としては、特に制限されないが、例えば、4−ニトロフェニル基(PNP基)、2−クロロ−4−ニトロフェニル基(CNP基)等が挙げられる。
(F) Screening Method for Cells Producing β-L-arabinopyranosidase of the Present Invention As described above, the screening method for cells producing β-L-arabinopyranosidase according to the present invention comprises the arabinose residue. A step of culturing the cell in a medium containing a saccharide containing a group; and a step of measuring β-L-arabinopyranosidase activity of a substance produced by the cell. The screening method is not particularly limited except that both the steps are included, and for example, other steps may be included. In the culturing step, the medium is not particularly limited except that it contains a saccharide containing an arabinose residue, and can be appropriately selected according to the cells to be cultured. The saccharide containing an arabinose residue is not particularly limited except that it contains an arabinose residue, and examples thereof include the aforementioned gum acacia and larch arabinogalactan. The cells to be screened are not particularly limited, and for example, cells of microorganisms, plants, animals, etc. can be used as appropriate. The cell culture can be performed using, for example, a conventionally known method according to the cells to be cultured. The step of measuring the β-L-arabinopyranosidase activity is not particularly limited. For example, a substance obtained by binding a chromophore to an arabinopyranoside group as a substrate, A culture supernatant of cells is allowed to act, and the color development amount of the liberated chromophore is measured, and the enzyme activity value may be calculated from the color development amount. The coloring group is not particularly limited, and examples thereof include a 4-nitrophenyl group (PNP group) and a 2-chloro-4-nitrophenyl group (CNP group).

(G)本発明のアラビノースの製造方法
本発明のアラビノースの製造方法は、前述のように、アラビノース残基を含む糖類に対し、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼを作用させてアラビノースを遊離させる。前記アラビノース残基を含む糖類としては、特に限定されず、例えば、アカシアガム、カラマツアラビノガラクタン、ビートファイバー、ビートパルプ、オレンジファイバー等が挙げられる。また、本発明のアラビノースの製造方法は、例えば、他の糖分解酵素を適宜併用してもよい。前記他の糖分解酵素としては、特に制限されないが、例えば、α−L−アラビノフラノシダーゼ、α−L−アラビナナーゼ、α−1,5−L−アラビナナーゼ、α−L−アラビノピラノシダーゼ等のアラビナン分解酵素や、エキソ−β−1,3−ガラクタナーゼ、エンド−β−1,6−ガラクタナーゼ、β−D−ガラクトシダーゼ、α−L−ラムノシダーゼ等を用いることができる。本発明のアラビノースの製造方法において、例えば、タイプIIアラビノガラクタン鎖を含有する糖類に対し、エキソ−β−1,3−ガラクタナーゼを併用した場合には、前記アラビノース以外に、例えば、β−1,6−ガラクトビオース、β−1,6−ガラクトトリオース等のガラクトオリゴ糖を製造することができる。また、本発明のアラビノースの製造方法において、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼを作用させてアラビノースを遊離させる工程としては、特に制限されないが、例えば、前記アラビノースを含む糖類を溶解した緩衝液に、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼを加えて、所定pHおよび所定温度条件下で所定時間反応させてもよい。前記緩衝液としては、特に制限されず、例えば、McIlvaine buffer、HEPES緩衝液、リン酸緩衝液等を用いることができる。前記反応時のpH条件としては、特に限定されないが、温度37℃の条件下では、例えば、pH2以上かつ9以下の範囲であり、好ましくは、pH2.5以上かつ7.5以下の範囲であり、より好ましくは、pH4.0である。また、前記反応時の温度条件としては、特に制限されないが、例えば、pH4.0の条件下では、例えば、10℃以上かつ70℃以下の範囲であり、好ましくは、20℃以上かつ60℃以下の範囲であり、より好ましくは、40℃である。また、本発明のアラビノースの製造方法は、例えば、前記反応工程以外に、他の工程を有していてもよく、特に制限されない。前記他の工程としては、特に限定されず、例えば、従来公知の工程等を適宜採用できる。
(G) The method for producing arabinose of the present invention is the method for producing arabinose of the present invention, as described above, by causing the β-L-arabinopyranosidase of the present invention to act on a saccharide containing an arabinose residue. To release. The saccharide containing the arabinose residue is not particularly limited, and examples thereof include gum acacia, larch arabinogalactan, beet fiber, beet pulp, and orange fiber. In the method for producing arabinose of the present invention, for example, other glycolytic enzymes may be used in combination as appropriate. The other glycolytic enzyme is not particularly limited, and examples thereof include α-L-arabinofuranosidase, α-L-arabinanase, α-1,5-L-arabinanase, and α-L-arabinopyranosidase. Arabinan-degrading enzymes such as exo-β-1,3-galactanase, endo-β-1,6-galactanase, β-D-galactosidase, α-L-rhamnosidase and the like can be used. In the method for producing arabinose of the present invention, for example, when exo-β-1,3-galactanase is used in combination with a saccharide containing a type II arabinogalactan chain, for example, β- Galactooligosaccharides such as 1,6-galactobiose and β-1,6-galactotriose can be produced. Moreover, in the method for producing arabinose of the present invention, the step of releasing arabinose by allowing the β-L-arabinopyranosidase of the present invention to act is not particularly limited. For example, the saccharide containing arabinose is dissolved. You may add (beta) -L-arabinopyranosidase of this invention to a buffer solution, and it is made to react for predetermined time on predetermined pH and predetermined temperature conditions. The buffer is not particularly limited, and for example, McIlvine buffer, HEPES buffer, phosphate buffer, and the like can be used. The pH condition at the time of the reaction is not particularly limited. However, under the condition of a temperature of 37 ° C., for example, the pH range is 2 or more and 9 or less, preferably the pH range is 2.5 or more and 7.5 or less. More preferably, the pH is 4.0. In addition, the temperature condition during the reaction is not particularly limited. For example, under the condition of pH 4.0, the temperature range is, for example, 10 ° C. or more and 70 ° C. or less, preferably 20 ° C. or more and 60 ° C. or less. More preferably, it is 40 degreeC. Moreover, the manufacturing method of arabinose of this invention may have other processes other than the said reaction process, for example, and is not restrict | limited in particular. The other steps are not particularly limited, and for example, conventionally known steps can be appropriately employed.

(H)本発明の糖転移方法
本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、前述のように、アラビノピラノシダーゼ活性に加えて、他の酵素活性として、糖転移酵素活性を有してもよい。そこで、本発明の糖転移方法においては、前記糖転移の触媒酵素として本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼを用いて、アラビノース残基を含む糖類(糖供与体)から、糖受容体に、アラビノース残基を転移させる。前記アラビノース残基を含む糖類(糖供与体)としては、特に限定されないが、例えば、アラビノースや、アラビノース残基を含むオリゴ糖、多糖、糖アルコール、アミノ糖、糖ペプチド、糖脂質等が挙げられる。本発明の糖転移方法において、前記糖供与体としては、一種以上であればよく、例えば、二種以上を併用してもよく、特に制限されない。また、前記糖受容体としては、特に制限されないが、例えば、糖類、アルコール類、アミノ酸、脂質、タンパク質等が挙げられる。前記糖受容体である前記糖類としては、特に限定されないが、例えば、単糖、オリゴ糖、多糖、糖アルコール、アミノ糖、糖ペプチド、糖タンパク質、糖脂質等が挙げられる。前記糖受容体である前記糖類としては、具体的には、例えば、D−ガラクトース、グルコース、マンノース、キシロース、L−アラビノースが好ましい。前記糖受容体である前記アルコール類としては、特に限定されず、例えば、一級アルコール、二級アルコール、三級アルコール等が挙げられる。前記アルコール類としては、具体的には、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、1−ブタノールが好ましい。本発明の糖転移方法において、前記糖受容体は、一種以上であればよく、例えば、二種以上を併用してもよく、特に制限されない。本発明の糖転移方法としては、例えば、前記糖供与体および前記糖受容体を溶解させた緩衝液中に、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼを加えて、前記酵素が糖転移酵素活性を示す温度およびpH条件下で反応させてもよく、特に制限されない。前記緩衝液としては、特に限定されず、例えば、前述の緩衝液等を用いることができる。前記糖転移酵素活性を示すpH条件としては、特に限定されないが、温度37℃の条件下では、例えば、pH2以上かつ9以下の範囲であり、好ましくは、pH2.5以上かつ7.5以下の範囲である。また、前記糖転移酵素活性を示す温度条件としては、特に制限されないが、例えば、pH4.0の条件下では、例えば、10℃以上かつ70℃以下の範囲であり、好ましくは、20℃以上かつ60℃以下の範囲である。
(H) Glycosyltransferase method of the present invention As described above, the β-L-arabinopyranosidase of the present invention has glycosyltransferase activity as another enzyme activity in addition to the arabinopyranosidase activity. May be. Therefore, in the sugar transfer method of the present invention, the β-L-arabinopyranosidase of the present invention is used as the catalytic enzyme for the sugar transfer, and the sugar acceptor is converted from a saccharide (sugar donor) containing an arabinose residue. To transfer arabinose residues. The saccharide (sugar donor) containing the arabinose residue is not particularly limited, and examples thereof include arabinose, oligosaccharides containing arabinose residues, polysaccharides, sugar alcohols, amino sugars, glycopeptides, glycolipids, and the like. . In the sugar transfer method of the present invention, the sugar donor may be one or more, for example, two or more may be used in combination, and is not particularly limited. In addition, the sugar receptor is not particularly limited, and examples thereof include sugars, alcohols, amino acids, lipids, proteins, and the like. The saccharide that is the sugar receptor is not particularly limited, and examples thereof include monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides, sugar alcohols, amino sugars, glycopeptides, glycoproteins, glycolipids, and the like. Specifically as said saccharide | sugar which is the said sugar receptor, D-galactose, glucose, mannose, xylose, and L-arabinose are preferable, for example. The alcohol that is the sugar acceptor is not particularly limited, and examples thereof include primary alcohols, secondary alcohols, and tertiary alcohols. Specific examples of the alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol, and 1-butanol. In the sugar transfer method of the present invention, the sugar receptor may be one or more, for example, two or more may be used in combination, and is not particularly limited. As the sugar transfer method of the present invention, for example, β-L-arabinopyranosidase of the present invention is added to a buffer solution in which the sugar donor and the sugar acceptor are dissolved, and the enzyme transfers the sugar. The reaction may be performed under temperature and pH conditions that exhibit enzyme activity, and is not particularly limited. The buffer solution is not particularly limited, and for example, the aforementioned buffer solution can be used. The pH condition showing the glycosyltransferase activity is not particularly limited. However, under the condition of a temperature of 37 ° C., for example, the pH range is 2 or more and 9 or less, preferably pH 2.5 or more and 7.5 or less. It is a range. In addition, the temperature condition showing the glycosyltransferase activity is not particularly limited. For example, under the condition of pH 4.0, the temperature range is, for example, 10 ° C. or more and 70 ° C. or less, preferably 20 ° C. or more and The range is 60 ° C. or lower.

(I)本発明のアラビノース残基を含む糖類の製造方法
本発明のアラビノース残基を含む糖類の製造方法は、前述のように、本発明の糖転移方法を用いる。前記アラビノース残基を含む糖類としては、アラビノース残基を含むこと以外は特に制限されず、例えば、オリゴ糖、多糖、糖アルコール、糖脂質、糖タンパク質、配糖体、ヌクレオシド、ヌクレオチド等が挙げられ、好ましくは、オリゴ糖、多糖、糖アルコールである。前記製造方法は、本発明の糖転移方法を用いること以外は、特に制限されず、例えば、さらに他の方法を組み合わせてもよい。前記他の方法としては、例えば、糖類の製造方法における従来公知の方法を採用することができ、具体的には、例えば、加水分解方法、酵素分解方法、加熱方法等が挙げられ、特に制限されない。
(I) Method for producing saccharide containing arabinose residue of the present invention The method for producing a saccharide containing arabinose residue of the present invention uses the sugar transfer method of the present invention as described above. The saccharide containing an arabinose residue is not particularly limited except that it contains an arabinose residue, and examples thereof include oligosaccharides, polysaccharides, sugar alcohols, glycolipids, glycoproteins, glycosides, nucleosides, and nucleotides. Of these, oligosaccharides, polysaccharides, and sugar alcohols are preferable. The said manufacturing method is not restrict | limited especially except using the sugar transfer method of this invention, For example, you may combine another method. As said other method, the conventionally well-known method in the manufacturing method of saccharides can be employ | adopted, for example, Specifically, a hydrolysis method, an enzyme decomposition method, a heating method etc. are mentioned, for example, It does not restrict | limit in particular. .

以下に、本発明を実施例により説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(本発明の天然型β−L−アラビノピラノシダーゼの産生)
本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、前記ストレプトミセス・エバーミチルス(Streptomyces avermitilis) MA−4680(NBRC番号:14893)株を以下のようにして培養し、その培養上清から回収した。まず、下記組成のアカシアガム含有寒天培地に前記MA−4680の菌体をストリークし、30℃で培養後、下記組成の液体培地に植菌し、28℃で前培養(回転培養)した。前培養により得られた菌体懸濁液を前記液体培地に植菌し、28℃で回転培養した。培養6日目に培養液を回収し、濾紙で濾過して菌体を除去し、得られた培養上清を粗酵素液とした。
(Production of natural β-L-arabinopyranosidase of the present invention)
The β-L-arabinopyranosidase of the present invention was cultured from the Streptomyces avermitilis MA-4680 (NBRC number: 14893) strain as follows and recovered from the culture supernatant. First, the cells of MA-4680 were streaked on an acacia gum-containing agar medium having the following composition, cultured at 30 ° C., inoculated into a liquid medium having the following composition, and pre-cultured (rotated culture) at 28 ° C. The cell suspension obtained by the pre-culture was inoculated into the liquid medium and rotated at 28 ° C. On the 6th day of culture, the culture solution was collected, filtered through filter paper to remove the cells, and the resulting culture supernatant was used as a crude enzyme solution.

(アカシアガム含有寒天培地)
成分 濃度(w/v%)
アカシアガム(Gum arabic) 1.0
KHPO 0.5
MgSO・7水和物 0.05
ペプトン 0.1
酵母エキス 0.1
agar 2.0
精製水 96.25
(Acacia gum-containing agar medium)
Component Concentration (w / v%)
Gum arabic 1.0
KH 2 PO 4 0.5
MgSO 4 · 7 hydrate 0.05
Peptone 0.1
Yeast extract 0.1
agar 2.0
Purified water 96.25

(液体培地)
成分 濃度(w/v%)
アカシアガム(Gum arabic) 1.0
KHPO 0.5
MgSO・7水和物 0.05
ペプトン 0.1
酵母エキス 0.1
精製水 98.25
(Liquid medium)
Component Concentration (w / v%)
Gum arabic 1.0
KH 2 PO 4 0.5
MgSO 4 · 7 hydrate 0.05
Peptone 0.1
Yeast extract 0.1
Purified water 98.25

(本発明の天然型β−L−アラビノピラノシダーゼの活性測定)
下記表3に示す酵素基質を用いて、以下のようにして、前記酵素基質から遊離したPNP基を定量し、前記粗酵素液の酵素活性を測定した。まず、2mmol/L各酵素基質25μLおよびMcIlvaine buffer(0.1mol/L クエン酸溶液および0.2mol/L リン酸二水素ナトリウム混合水溶液、pH4.0)20μLに、前記粗酵素液5μLを加え、37℃で10分間反応させた。反応開始10分後、この反応液に、さらに0.2mol/L 炭酸ナトリウム50μLを加えて反応を停止させ、400nmにおける吸光度を測定した。得られた吸光度から、1分間に1μmolのPNPを遊離させる酵素量を1unitとした比活性(units/mg protein)を算出した。
(Measurement of activity of natural β-L-arabinopyranosidase of the present invention)
Using the enzyme substrate shown in Table 3 below, the PNP group released from the enzyme substrate was quantified as follows, and the enzyme activity of the crude enzyme solution was measured. First, 5 μL of the crude enzyme solution was added to 25 μL of each 2 mmol / L enzyme substrate and 20 μL of McIlvaine buffer (0.1 mol / L citric acid solution and 0.2 mol / L sodium dihydrogen phosphate mixed solution, pH 4.0), The reaction was performed at 37 ° C. for 10 minutes. Ten minutes after the start of the reaction, 50 μL of 0.2 mol / L sodium carbonate was further added to the reaction solution to stop the reaction, and the absorbance at 400 nm was measured. From the obtained absorbance, the specific activity (units / mg protein) was calculated with the amount of enzyme that liberates 1 μmol of PNP per minute as 1 unit.

図1のグラフに、前記粗酵素液を用い、各種酵素活性を測定した結果を示す。同グラフにおいて、横軸は用いた前記酵素基質であり、縦軸は前記比活性(Units/L)である。なお、下記表3の左欄に、同グラフの横軸に略称で記載した各酵素基質を示し、同表の右欄にその和文名称を示す。同図に示すように、前記粗酵素液に、β−L−アラビノピラノシダーゼ活性が認められた。また、前記粗酵素液には、前記β−L−アラビノピラノシダーゼ活性に比べて比活性値は低いものの、他に、α−L−アラビノフラノシダーゼ活性およびα−D−ガラクトピラノシダーゼ活性が認められた。   The graph of FIG. 1 shows the results of measuring various enzyme activities using the crude enzyme solution. In the graph, the horizontal axis represents the enzyme substrate used, and the vertical axis represents the specific activity (Units / L). In addition, in the left column of Table 3, each enzyme substrate indicated by an abbreviation is shown on the horizontal axis of the graph, and the Japanese name is shown in the right column of the same table. As shown in the figure, β-L-arabinopyranosidase activity was observed in the crude enzyme solution. The crude enzyme solution has a specific activity value lower than that of the β-L-arabinopyranosidase activity, but also has α-L-arabinofuranosidase activity and α-D-galactopyrano. Sidase activity was observed.

(酵素基質)

Figure 2009153516
(Enzyme substrate)
Figure 2009153516

(本発明の天然型β−L−アラビノピラノシダーゼの精製)
つぎに、前記粗酵素液を、以下のようにして精製した。まず、前記粗酵素液を、Biomax(分子量10000以下カット、Millipore社製)を用いて限外ろ過し、10倍に濃縮した。濃縮した前記粗酵素液に、硫酸アンモニウムを70%飽和まで加え、さらに、4℃で一晩静置し、タンパク質を沈殿させた。前記沈殿を、遠心分離により回収し、得られた回収物を2mmol/L CaCl含有50mmol/L 酢酸緩衝液(pH4.0)に溶解後、前記緩衝液を用いて4℃で1日間透析し、硫安沈殿後の粗酵素液を得た。
(Purification of natural β-L-arabinopyranosidase of the present invention)
Next, the crude enzyme solution was purified as follows. First, the crude enzyme solution was ultrafiltered using Biomax (molecular weight of 10,000 or less, manufactured by Millipore) and concentrated 10 times. To the concentrated crude enzyme solution, ammonium sulfate was added to 70% saturation, and the mixture was allowed to stand at 4 ° C. overnight to precipitate proteins. The precipitate is recovered by centrifugation, and the recovered product is dissolved in 50 mmol / L acetate buffer (pH 4.0) containing 2 mmol / L CaCl 2 and then dialyzed at 4 ° C. for 1 day using the buffer. A crude enzyme solution after ammonium sulfate precipitation was obtained.

前記硫安沈殿後の粗酵素液を、2mmol/L CaCl含有50mmol/L 酢酸緩衝液(pH4.0)で洗浄後、商品名「SP−Sepharose Fast Flow」カラム(GE Healthcare社製)を用いたイオン交換クロマトグラフィーにより分離し、吸着したタンパク質を0−1mol/Lの濃度勾配の塩化ナトリウムにより溶出させ、活性のあるフラクションを回収した。回収したフラクションを、商品名「シームレスセルロースチューブ、小サイズ30」(和光純薬工業株式会社製)を用いて、2mmol/L CaCl含有50mmol/L 酢酸緩衝液(pH4.0)で透析した。前記透析した溶液を、2mmol/L CaCl含有50mmol/L 酢酸緩衝液(pH4.0)で洗浄後、商品名「Mono S」カラム(GE Healthcare社製)を用いたイオン交換クロマトグラフィーにより分離し、吸着したタンパク質を0−0.5mol/Lの濃度勾配の塩化ナトリウムにより溶出させ、活性のあるフラクションを回収した。なお、前記イオン交換クロマトグラフィーには、下記商品名の機器を用いた。 The crude enzyme solution after the ammonium sulfate precipitation was washed with 2 mmol / L CaCl 2 -containing 50 mmol / L acetate buffer (pH 4.0), and then a “SP-Sepharose Fast Flow” column (manufactured by GE Healthcare) was used. The protein separated by ion exchange chromatography was eluted with sodium chloride having a concentration gradient of 0-1 mol / L, and active fractions were collected. The collected fraction was dialyzed with 2 mmol / L CaCl 2 -containing 50 mmol / L acetate buffer (pH 4.0) using a trade name “Seamless Cellulose Tube, Small Size 30” (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). The dialyzed solution was washed with 2 mmol / L CaCl 2 -containing 50 mmol / L acetate buffer (pH 4.0) and then separated by ion exchange chromatography using a “Mono S” column (manufactured by GE Healthcare). The adsorbed protein was eluted with sodium chloride having a concentration gradient of 0-0.5 mol / L, and the active fraction was collected. In addition, the apparatus of the following brand name was used for the said ion exchange chromatography.

(イオン交換クロマトグラフィー機器名)

Figure 2009153516
(Ion exchange chromatography equipment name)
Figure 2009153516

前記各精製ステップにおいて得られた前記フラクションについて、前記天然型β−L−アラビノピラノシダーゼの活性測定方法と同様にして、酵素活性を測定した。下記表4に、各精製ステップにおいて得られた回収液量、総蛋白質量、溶液中に含まれる総β−L−アラビノピラノシダーゼ活性、比活性、精製度および収率を示す。精製の結果、21units/mgのβ−L−アラビノピラノシダーゼ活性を有する天然型β−L−アラビノピラノシダーゼを得た。   About the said fraction obtained in each said refinement | purification step, it carried out similarly to the activity measuring method of the said natural type | mold (beta) -L-arabinopyranosidase, and measured enzyme activity. Table 4 below shows the recovered liquid amount, total protein amount, total β-L-arabinopyranosidase activity, specific activity, degree of purification, and yield obtained in each purification step. As a result of purification, a natural β-L-arabinopyranosidase having 21 units / mg β-L-arabinopyranosidase activity was obtained.

Figure 2009153516
Figure 2009153516

(本発明の天然型β−L−アラビノピラノシダーゼの分子量)
前記「Mono S」カラムを用いたイオン交換クロマトグラフィーにより得られた活性フラクションを、SDS−PAGE法により電気泳動し、本例の天然型β−L−アラビノピラノシダーゼの分子量を決定した。図2に、前記天然型β−L−アラビノピラノシダーゼをSDS−PAGE法により電気泳動したゲルの写真を示す。レーン1は、分子量マーカー(BIO−RAD Low Marker、各1μg)の泳動結果であり、レーン2は、本例で得られた精製β−L−アラビノピラノシダーゼ(Mono S後活性フラクション)の泳動結果である。同図中の矢印で指し示すように、本例のβ−L−アラビノピラノシダーゼの分子量は、64kDaであった。
(Molecular weight of the natural β-L-arabinopyranosidase of the present invention)
The active fraction obtained by ion exchange chromatography using the “Mono S” column was electrophoresed by SDS-PAGE to determine the molecular weight of the natural β-L-arabinopyranosidase of this example. FIG. 2 shows a photograph of the gel obtained by electrophoresis of the natural β-L-arabinopyranosidase by SDS-PAGE. Lane 1 shows the results of migration of molecular weight markers (BIO-RAD Low Marker, 1 μg each), and Lane 2 shows the purified β-L-arabinopyranosidase (active fraction after Mono S) obtained in this example. It is an electrophoresis result. As indicated by the arrow in the figure, the molecular weight of β-L-arabinopyranosidase of this example was 64 kDa.

(本発明の天然型β−L−アラビノピラノシダーゼのN末端アミノ酸配列の決定)
本例の天然型β−L−アラビノピラノシダーゼのN末端アミノ酸配列を、プロテインシークエンサー(商品名「プロテインシークエンサーG105A型」、ヒューレットパッカード社製)を用いて、以下のようにして決定した。まず、前記SDS−PAGE後のゲル中のタンパク質を、商品名「トランスブロットSDセル」(BIO−RAD社製)を用いて、トランスファーメンブレン(商品名「Immobilon−PSQ」、Millipore社製)にブロッティングした。この膜を、0.1%CBB染色液(商品名「CBB−R250」)で染色後、前記矢印で指し示したタンパク質がブロットされた部分を切り出した。前記切り出した膜を用い、前記プロテインシークエンサーのプロトコールに従い、本例の天然型β−L−アラビノピラノシダーゼのN末端アミノ酸配列を決定した。その結果、本例の天然型β−L−アラビノピラノシダーゼのN末端アミノ酸配列は、配列番号3に示されるアミノ酸配列であることが明らかになった。
(Determination of N-terminal amino acid sequence of natural β-L-arabinopyranosidase of the present invention)
The N-terminal amino acid sequence of the natural β-L-arabinopyranosidase of this example was determined as follows using a protein sequencer (trade name “protein sequencer G105A type”, manufactured by Hewlett-Packard Company). First, the protein in the gel after SDS-PAGE is transferred to a transfer membrane (trade name “Immobilon- PSQ ”, manufactured by Millipore) using a trade name “Transblot SD Cell” (manufactured by BIO-RAD). Blotted. The membrane was stained with 0.1% CBB staining solution (trade name “CBB-R250”), and then the portion on which the protein indicated by the arrow was blotted was cut out. Using the cut-out membrane, the N-terminal amino acid sequence of the natural β-L-arabinopyranosidase of this example was determined according to the protocol of the protein sequencer. As a result, it was revealed that the N-terminal amino acid sequence of the natural β-L-arabinopyranosidase of this example was the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3.

(本発明の天然型β−L−アラビノピラノシダーゼのゲノム塩基配列の決定)
まず、本例の天然型β−L−アラビノピラノシダーゼのN末端アミノ酸配列(配列番号3)を用いて、既知のStreptomyces avermitilis MA−4680(NBRC番号:14893)株のゲノム情報に対してBLAST検索を行った。その結果、前記N末端アミノ酸配列は、SAV2186(配列番号4)に該当した。そこで、前記SAV2186の情報を基に、フォワードプライマー(配列番号5)およびリバースプライマー(配列番号6)を合成した。また、商品名「InstaGene(商標)Matrix」(BIO−RAD社製)を用いて、Streptomyces avermitilis MA−4680(NBRC番号:14893)株からゲノムDNAを単離した。前記2つのプライマーを用いて、前記ゲノムDNAを鋳型としたPCR反応を行った。なお、前記PCR反応は、商品名「Phusion DNA Polymerase」(FINNZYMES社製)を用い、1サイクル(98℃で10秒間、58℃で10秒間、72℃で2分間を順に行う)を35サイクル行った。前記PCR反応により得られたPCR断片を、アガロースゲルを用いて電気泳動した結果、1986bpの長さを示すバンドを得た。前記PCR断片を、商品名「pGEM−T Easy Vector System」(PROMEGA社製)を用いてクローニングし、DNAシークエンサー(商品名「ABI PRISM 310 Genetic Analyzer」、Applied Biosystems社製)で分析し、塩基配列を決定した。その結果、本例のβ−L−アラビノピラノシダーゼのゲノム塩基配列は、配列番号2に示す塩基配列からなることが明らかになった。また、この配列情報から、本例のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、分泌シグナル配列(アミノ酸番号1〜44番目)、糖質加水分解酵素ファミリー27(GH27)に属する触媒モジュール、糖結合モジュールファミリー13(CBM13)に属する糖結合モジュールからなることが明らかになった。なお、前記SAV2186(配列番号4)は、従来、分泌型α−ガラクトシダーゼと推定されている配列部分であった。したがって、β−L−アラビノピラノシダーゼ活性を有する本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、従来の知見とは異なる、特異的な酵素特性を有することが明らかになった。
(Determination of genomic base sequence of natural β-L-arabinopyranosidase of the present invention)
First, using the N-terminal amino acid sequence (SEQ ID NO: 3) of the natural β-L-arabinopyranosidase of this example, genomic information of a known Streptomyces avermitilis MA-4680 (NBRC number: 14893) strain is used. A BLAST search was performed. As a result, the N-terminal amino acid sequence corresponded to SAV2186 (SEQ ID NO: 4). Therefore, based on the information of SAV2186, a forward primer (SEQ ID NO: 5) and a reverse primer (SEQ ID NO: 6) were synthesized. In addition, genomic DNA was isolated from Streptomyces avermitilis MA-4680 (NBRC number: 14893) using the trade name “InstaGene (trademark) Matrix” (manufactured by BIO-RAD). Using the two primers, a PCR reaction was performed using the genomic DNA as a template. The PCR reaction was carried out using a trade name “Pusion DNA Polymerase” (manufactured by FINNZYMES), 35 cycles of 1 cycle (98 ° C. for 10 seconds, 58 ° C. for 10 seconds, 72 ° C. for 2 minutes). It was. As a result of electrophoresis of the PCR fragment obtained by the PCR reaction using an agarose gel, a band having a length of 1986 bp was obtained. The PCR fragment was cloned using a trade name “pGEM-T Easy Vector System” (manufactured by PROMEGA), analyzed with a DNA sequencer (trade name “ABI PRISM 310 Genetic Analyzer”, Applied Biosystems), and nucleotide sequence. It was determined. As a result, it was revealed that the genomic base sequence of β-L-arabinopyranosidase of this example consists of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2. Moreover, from this sequence information, β-L-arabinopyranosidase of this example is a secretory signal sequence (amino acid numbers 1 to 44), a catalytic module belonging to carbohydrate hydrolase family 27 (GH27), a sugar bond It was revealed that it consists of a sugar-binding module belonging to module family 13 (CBM13). The SAV2186 (SEQ ID NO: 4) was a sequence portion that was conventionally estimated to be a secreted α-galactosidase. Therefore, it was revealed that the β-L-arabinopyranosidase of the present invention having β-L-arabinopyranosidase activity has specific enzyme characteristics that are different from conventional findings.

(本発明の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼの発現)
本例では、以下のようにして、接合型放線菌プラスミドpTONA4を調製し、前記PCR断片を前記プラスミドpTONA4に導入し、ストレプトミセス・リビダンス(Streptomyces lividans)1326株(NBRC番号:15675)に発現させ、組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼを得た。
(Expression of recombinant β-L-arabinopyranosidase of the present invention)
In this example, a mating actinomycete plasmid pTONA4 is prepared as follows, the PCR fragment is introduced into the plasmid pTONA4, and expressed in Streptomyces lividans strain 1326 (NBRC number: 15675). Recombinant β-L-arabinopyranosidase was obtained.

(1)プラスミドpBSaphIIの作製
まず、pBluescript ll KS(一)(TOYOBO社製)を鋳型にして、プライマー1(配列番号7)、プライマー2(配列番号8)およびKOD plus DNAポリメラーゼ(TOYOBO社製)を用いて、大腸菌JM109のori(0.6kb)を、PCRにより増幅させた。なお、前記PCRは、1サイクル(94℃で2分、94℃で15秒、55℃で30秒、68℃で1分を順に行う)を30サイクル繰り返した後、4℃に冷却して行った。
(1) Preparation of plasmid pBSaphII First, pBluescript ll KS (1) (manufactured by TOYOBO) was used as a template, primer 1 (SEQ ID NO: 7), primer 2 (SEQ ID NO: 8) and KOD plus DNA polymerase (manufactured by TOYOBO). Was used to amplify E. coli JM109 ori (0.6 kb) by PCR. The PCR was performed by repeating 30 cycles of 1 cycle (94 ° C. for 2 minutes, 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, 68 ° C. for 1 minute) and then cooling to 4 ° C. It was.

つぎに、大腸菌−放線菌カナマイシン耐性遺伝子aphII(1.3kb)を、PCRにより増幅させた。なお、前記PCRは、鋳型に参考文献(尾仲ら、J.Antibiotics、56巻、950−956頁、2003年)記載のpTYM18を用い、プライマーにプライマー3(配列番号9)およびプライマー4(配列番号10)を用いたこと以外は、前記oriと同様にして行った。   Next, the Escherichia coli-actinomycete kanamycin resistance gene aphII (1.3 kb) was amplified by PCR. The PCR uses pTYM18 described in a reference document (Onaka et al., J. Antibiotics, 56, 950-956, 2003) as a template, and primer 3 (SEQ ID NO: 9) and primer 4 (SEQ ID NO: 9) as primers. The procedure was the same as that of ori except that 10) was used.

得られた前記oriおよび前記aphIIの断片を、それぞれ、制限酵素SsplおよびPstlで処理し、2つの断片を互いにライゲーションした後、大腸菌JM109に導入した。前記大腸菌を、50μg/mLカナマイシンを含むLB培地(1%NaCl、1%ポリペブトンおよび0.5%酵母エキス)を用いて37℃で培養した。カナマイシンを選択マーカーにして、前記大腸菌から、前記ライゲーションした断片を含むプラスミドpBSaphIIを得た。   The obtained fragments of ori and aphII were treated with restriction enzymes Sspl and Pstl, and the two fragments were ligated to each other and then introduced into E. coli JM109. The E. coli was cultured at 37 ° C. using LB medium (1% NaCl, 1% polypebutone and 0.5% yeast extract) containing 50 μg / mL kanamycin. A plasmid pBSaphII containing the ligated fragment was obtained from the E. coli using kanamycin as a selection marker.

(2)プラスミドpIJE702の作製
得られた前記pBSaphIIおよび参考文献(Molnarら、J.Ferment.Bioeng.、72巻、368−372頁、1991年)記載のpIJ702を、それぞれ制限酵素Pstlで処理し、2つの断片をライゲーションした後、大腸菌JM109に導入した。前記大腸菌を、前記pBSaphIIを発現させた大腸菌と同様にして培養した。カナマイシンを選択マーカーに用いて、前記大腸菌から、前記ライゲーションした断片を含むプラスミドpIJE702を得た。
(2) Preparation of plasmid pIJE702 The obtained pBSaphII and pIJ702 described in the reference (Molnar et al., J. Ferment. Bioeng., 72, 368-372, 1991) were each treated with the restriction enzyme Pstl, The two fragments were ligated and then introduced into E. coli JM109. The E. coli was cultured in the same manner as the E. coli expressing the pBSaphII. A plasmid pIJE702 containing the ligated fragment was obtained from the E. coli using kanamycin as a selection marker.

(3)プラスミドpIJEC´702の作製
oriT(0.8kB)を、PCRにより増幅させた。なお、前記PCRは、鋳型にpTYM18を用い、プライマーにプライマー5(配列番号11)およびプライマー6(配列番号12)を用いたこと以外は、前記oriと同様にして行った。得られた前記oriTの断片を、制限酵素HinclIおよびSmalで処理した。また、前記pIJE702を、制限酵素sspIで処理した。得られた2つの断片を互いにライゲーションした後、大腸菌JM109に導入した。前記大腸菌を、前記pBSaphIIを発現させた大腸菌と同様にして培養した。カナマイシンを選択マーカーに用い、前記大腸菌から、前記ライゲーションした断片を含むプラスミドpIJEC702を得た。そして、QuikChange II Kit(Stratagene社製)、プライマー7(配列番号13)およびプライマー8(配列番号14)を用いたサイレント変異により、前記pIJEC702のNdel部位を欠失させ、pIJEC´702を得た。
(3) Preparation of plasmid pIJEC'702 oriT (0.8 kB) was amplified by PCR. The PCR was performed in the same manner as ori except that pTYM18 was used as a template and primer 5 (SEQ ID NO: 11) and primer 6 (SEQ ID NO: 12) were used as primers. The obtained oriT fragment was treated with restriction enzymes HinclI and Smal. The pIJE702 was treated with the restriction enzyme sspI. The two fragments obtained were ligated together and then introduced into E. coli JM109. The E. coli was cultured in the same manner as the E. coli expressing the pBSaphII. A plasmid pIJEC702 containing the ligated fragment was obtained from the E. coli using kanamycin as a selection marker. Then, the Ndel site of pIJEC702 was deleted by silent mutation using QuikChange II Kit (manufactured by Stratagene), primer 7 (SEQ ID NO: 13) and primer 8 (SEQ ID NO: 14) to obtain pIJEC'702.

(4)プラスミドpTONA4の作製
Streptomyces cinnamoneu IFO12852株のゲノムDNAから、サイトウ・ミウラ法(サイトウら、Biochem. Biophys. Acta.、72巻、619−629頁、1963年)を用いて、PLDプロモーター(PLDp、0.3kB)およびPLDターミネーター(PLDt、0.2kB)を調製した。
(4) Preparation of plasmid pTONA4
From the genomic DNA of Streptomyces cinnamoneu IFO12852 strain, the PLD promoter (PLDp, 0.3 kB) and PLD using the Saito Miura method (Saito et al., Biochem. Biophys. Acta., 72, 619-629, 1963). A terminator (PLDt, 0.2 kB) was prepared.

前記PLDプロモーターを、鋳型にStreptomyces cinnamoneu IFO12852株のゲノムDNAを用い、プライマーにプライマー9(配列番号15)およびプライマー10(配列番号16)を用いたこと以外は前記oriと同様にして、PCRにより増幅させた。前記PLDターミネーターを、プライマーにプライマー11(配列番号17)およびプライマー12(配列番号18)を用いたこと以外は前記PLDプロモーターと同様にして、PCRにより増幅させた。 Amplified by PCR in the same manner as ori except that the PLD promoter was genomic DNA of Streptomyces cinnamoneu IFO12852 as a template and primers 9 (SEQ ID NO: 15) and 10 (SEQ ID NO: 16) were used as primers. I let you. The PLD terminator was amplified by PCR in the same manner as the PLD promoter except that primer 11 (SEQ ID NO: 17) and primer 12 (SEQ ID NO: 18) were used as primers.

得られた前記PLDプロモーター断片を、制限酵素AselおよびEcoRIで処理し、前記PLDターミネーター断片を、EcoRlおよびBglllで処理し、前記pIJEC´702を、制限酵素AseIおよびBglIIで処理した。得られた3つの断片を、ライゲーションした後、大腸菌JM109に導入し、前述と同様にして培養した。前記大腸菌JM109から、カナマイシンを選択マーカーにして、ライゲーションした断片を含むプラスミドpTONA4を得た。   The obtained PLD promoter fragment was treated with restriction enzymes Asel and EcoRI, the PLD terminator fragment was treated with EcoRl and Bglll, and pIJEC'702 was treated with restriction enzymes AseI and BglII. The three fragments obtained were ligated, introduced into E. coli JM109, and cultured as described above. From E. coli JM109, plasmid pTONA4 containing the ligated fragment was obtained using kanamycin as a selection marker.

図3に、得られたプラスミドpTONA4の構成(制限酵素地図)を示す。同図に示すように、前記プラスミドpTONA4は、前記Streptomyces cinnamoneu IFO12852株のpld遺伝子のプロモーター配列(PLDp)およびターミネーター配列(PLDt)を備える発現ベクターである。 FIG. 3 shows the structure (restriction enzyme map) of the obtained plasmid pTONA4. As shown in the figure, the plasmid pTONA4 is an expression vector comprising a promoter sequence (PLDp) and a terminator sequence (PLDt) of the pld gene of the Streptomyces cinnamoneu IFO12852 strain.

(5)形質転換体の調製
前記pTONA4により、ストレプトミセス・リビダンス(Streptomyces lividans)1326株(NBRC番号:15675)を形質転換させ、本例の形質転換体を得た。前記形質転換体を、500mLバッフルフラスコに入れたTSB培地100mLに植菌し、28℃、回転数150rpmの条件下で回転培養した。培養3日目に培養液を回収し、濾紙でろ過して菌体を除去することにより、粗酵素液を得た。前記粗酵素液に70%飽和硫安を加えて沈殿させ、得られた沈殿を50mmol/Lリン酸緩衝液(pH7.2)に溶解し、前記リン酸緩衝液で透析後、Lactosyl−Sepharoseカラムを用いたアフィニティクロマトグラフィー法により分離した。なお、前記アフィニティクロマトグラフィー法は、参考文献(S.Ito、A.Kuno、R.Suzuki、S.Kaneko、Y.Kawabata、I.Kusakabe & T.HASEGAWA、“Rational affinity purification of native Streptomyces family 10 xylanase”、Journal of biotechnology、2004年、110、p.137−142)記載の方法により行った。前記透析後の酵素液を、Lactosyl−Sepharoseカラムに供し、流速0.5ml/minの50mmol/Lリン酸緩衝液(pH7.2)で溶出させ、フラクションに分離した。回収した前記フラクションについて、β−L−アラビノピラノシダーゼ活性を測定した。そして、前記フラクション中、前記活性を有するフラクションを回収し、50mmol/Lリン酸緩衝液(pH7.0)で透析後、組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ酵素液とした。
(5) Preparation of transformant Streptomyces lividans 1326 strain (NBRC number: 15675) was transformed with the pTONA4 to obtain the transformant of this example. The transformant was inoculated into 100 mL of TSB medium placed in a 500 mL baffle flask, and rotationally cultured under conditions of 28 ° C. and 150 rpm. On the third day of culture, the culture solution was collected and filtered through filter paper to remove the cells, thereby obtaining a crude enzyme solution. The crude enzyme solution is precipitated by adding 70% saturated ammonium sulfate, and the resulting precipitate is dissolved in 50 mmol / L phosphate buffer (pH 7.2), dialyzed with the phosphate buffer, and then subjected to Lactosyl-Sepharose column. Separated by the affinity chromatography method used. The affinity chromatography method is described in the reference literature (S. Ito, A. Kuno, R. Suzuki, S. Kaneko, Y. Kawabata, I. Kusakabe & T. HASEGAWA, “Rational affinity purification of native 10 "Journal of biotechnology, 2004, 110, p.137-142). The enzyme solution after the dialysis was applied to a Lactosyl-Sepharose column, eluted with 50 mmol / L phosphate buffer (pH 7.2) at a flow rate of 0.5 ml / min, and separated into fractions. Β-L-arabinopyranosidase activity was measured for the collected fraction. And the fraction which has the said activity was collect | recovered in the said fraction, and it was set as the recombinant beta-L-arabinopyranosidase enzyme liquid after dialysis with a 50 mmol / L phosphate buffer (pH 7.0).

(本発明の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼの分子量)
前記組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ酵素液を、SDS−PAGE法を用いて電気泳動した。図4の写真に、前記電気泳動の結果を示す。同図の写真において、レーン1は分子量マーカー(商品名「BIO−RAD Low Marker」、BIO−RAD社製)であり、レーン2は、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼである。本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼの分子量は、約64000Daであり、本例の天然型β−L−アラビノピラノシダーゼの分子量と近似していた。
(Molecular weight of the recombinant β-L-arabinopyranosidase of the present invention)
The recombinant β-L-arabinopyranosidase enzyme solution was electrophoresed using SDS-PAGE. The result of the electrophoresis is shown in the photograph of FIG. In the photograph in the figure, lane 1 is a molecular weight marker (trade name “BIO-RAD Low Marker”, manufactured by BIO-RAD), and lane 2 is the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example. It is. The molecular weight of the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example was about 64000 Da, which was close to the molecular weight of the natural β-L-arabinopyranosidase of this example.

(本発明の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ活性の測定)
本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼの酵素活性を、以下のようにして確認した。まず、2mmol/L PNP−β−L−アラビノピラノシド25μLおよびMcIlvaine buffer(0.1mol/Lクエン酸溶液および0.2mol/Lリン酸二水素ナトリウム混合水溶液、pH4.0)20μLに、前記組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ酵素液5μLを加え、37℃で10分間反応させた。反応開始10分後、この反応液に、さらに0.2mol/L炭酸ナトリウム50μLを加えて反応を停止させ、400nmにおける吸光度を測定した。得られた吸光度から、1分間に1μmolのPNPを遊離させる酵素量を1unitとした比活性(units/mg protein)を算出した。その結果、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼは、アラビノースのβ−L−結合に作用してPNPを遊離させ、その比活性は18units/mgであった。したがって、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼは、β−L−アラビノピラノシダーゼ酵素活性を有し、本例のポリヌクレオチドは、β−L−アラビノピラノシダーゼをコードする遺伝子配列であることが確認された。
(Measurement of the recombinant β-L-arabinopyranosidase activity of the present invention)
The enzyme activity of the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example was confirmed as follows. First, 25 μL of 2 mmol / L PNP-β-L-arabinopyranoside and 20 μL of McIlvaine buffer (0.1 mol / L citric acid solution and 0.2 mol / L sodium dihydrogen phosphate aqueous solution, pH 4.0) 5 μL of the recombinant β-L-arabinopyranosidase enzyme solution was added and reacted at 37 ° C. for 10 minutes. Ten minutes after the start of the reaction, 50 μL of 0.2 mol / L sodium carbonate was further added to the reaction solution to stop the reaction, and the absorbance at 400 nm was measured. From the obtained absorbance, the specific activity (units / mg protein) was calculated with the amount of enzyme that liberates 1 μmol of PNP per minute as 1 unit. As a result, the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example acted on the β-L-bond of arabinose to release PNP, and the specific activity was 18 units / mg. Therefore, the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example has β-L-arabinopyranosidase enzyme activity, and the polynucleotide of this example is β-L-arabinopyranosidase. The gene sequence was confirmed to be encoded.

(本発明の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼの至適pH)
本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼの至適pH範囲を、以下のようにして確認した。まず、前記組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ酵素液5μL、2mmol/L PNP−β−L−アラビノピラノシド25μL、所定pH(pH2.6、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、7.6)のMcIlvaine buffer20μLを混合し、37℃で10分間反応させた。反応開始10分後に、さらに0.2mol/L炭酸ナトリウム50μLを加えて反応を停止させ、400nmにおける吸光度を測定した。前記吸光度から、β−L−アラビノピラノシダーゼ活性が最大値を示したpHにおける酵素活性値を100としたときの、各pHにおける酵素活性値を算出した。図5のグラフに、前記酵素活性値を示す。同図のグラフにおいて、縦軸は、酵素活性値(%)であり、横軸は、pHである。図示のように、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼは、pH4.0近傍を至適pHとし、pH2.5以上かつ6以下の範囲で、酵素活性値が50%以上となる、高いβ−L−アラビノピラノシダーゼ活性を示した。
(Optimum pH of the recombinant β-L-arabinopyranosidase of the present invention)
The optimum pH range of the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example was confirmed as follows. First, 5 μL of the above recombinant β-L-arabinopyranosidase enzyme solution, 2 mmol / L PNP-β-L-arabinopyranoside 25 μL, predetermined pH (pH 2.6, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 7.6) of 20 μL of McIlvine buffer were mixed and reacted at 37 ° C. for 10 minutes. Ten minutes after the start of the reaction, 50 μL of 0.2 mol / L sodium carbonate was further added to stop the reaction, and the absorbance at 400 nm was measured. From the absorbance, the enzyme activity value at each pH was calculated when the enzyme activity value at the pH at which β-L-arabinopyranosidase activity showed the maximum value was taken as 100. The graph of FIG. 5 shows the enzyme activity value. In the graph of the figure, the vertical axis is the enzyme activity value (%), and the horizontal axis is the pH. As shown in the figure, the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example has an optimum pH in the vicinity of pH 4.0, and has an enzyme activity value of 50% or more in the range of pH 2.5 or more and 6 or less. It showed high β-L-arabinopyranosidase activity.

(本発明の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼのpH安定性)
本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼのpH安定性を、以下のようにして確認した。まず、緩衝液として、所定pH(pH1.0、2.0、2.6)のGlycine−HCl buffer、所定pH(pH7.5、8.0)のSodium Phosphate buffer、所定pH(pH8.0、9.0)のTris−HCl buffer、所定pH(pH9.5、10.0、11.0、12.0、13.0)のGlycine−NaOH bufferおよび所定pH(pH2.6、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、7.6)のMcIlvaine bufferを、それぞれ調製した。そして、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ酵素液5μL、前記所定pHの緩衝液40μLおよび1w/v%BSA5μLを混合し、30℃の条件下で1時間インキュベートした。インキュベート終了後、前記処理済み酵素液に、McIlvaine buffer(0.1mol/Lクエン酸溶液および0.2mol/Lリン酸二水素ナトリウム混合水溶液、pH4.0)およびPNP−β−L−アラビノピラノシドを加え、β−L−アラビノピラノシダーゼの残存活性を、前述と同様にして測定した。図6のグラフに、前記測定結果を示す。同図のグラフにおいて、縦軸は、酵素活性値(%)であり、横軸は、pHである。図示のように、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼは、pH4.0以上かつ8.0以下の範囲において、酵素活性値90%以上の、高いpH安定性を示した。
(PH stability of the recombinant β-L-arabinopyranosidase of the present invention)
The pH stability of the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example was confirmed as follows. First, as a buffer solution, Glycine-HCl buffer having a predetermined pH (pH 1.0, 2.0, 2.6), Sodium Phosphate buffer having a predetermined pH (pH 7.5, 8.0), a predetermined pH (pH 8.0, 9.0) Tris-HCl buffer, predetermined pH (pH 9.5, 10.0, 11.0, 12.0, 13.0) Glycine-NaOH buffer and predetermined pH (pH 2.6, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 7.6) were prepared, respectively. Then, 5 μL of the recombinant β-L-arabinopyranosidase enzyme solution of this example, 40 μL of the buffer solution having the predetermined pH and 5 μL of 1 w / v% BSA were mixed and incubated at 30 ° C. for 1 hour. After completion of the incubation, the treated enzyme solution was mixed with McIlvaine buffer (0.1 mol / L citric acid solution and 0.2 mol / L sodium dihydrogen phosphate mixed solution, pH 4.0) and PNP-β-L-arabinopyra. Noside was added, and the remaining activity of β-L-arabinopyranosidase was measured in the same manner as described above. The measurement result is shown in the graph of FIG. In the graph of the figure, the vertical axis is the enzyme activity value (%), and the horizontal axis is the pH. As shown in the figure, the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example showed high pH stability with an enzyme activity value of 90% or more in the range of pH 4.0 or more and 8.0 or less. .

(本発明の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼの至適温度)
本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼの至適温度を、以下のようにして確認した。まず、前記組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ酵素液5μL、2mmol/L PNP−β−L−アラビノピラノシド25μL、McIlvaine buffer(pH4.0)20μLを混合し、所定温度条件下(20、30、40、50、60、70、80、90℃)で10分間反応させた。反応開始10分後に、さらに0.2mol/L炭酸ナトリウム50μLを加えて反応を停止させ、400nmにおける吸光度を測定した。β−L−アラビノピラノシダーゼ活性が最大値を示した温度における酵素活性値を100とし、各温度における酵素活性値を相対値として算出した。図7のグラフに、前記酵素活性値を示す。同図のグラフにおいて、縦軸は、酵素活性値(%)であり、横軸は、温度(℃)である。図示のように、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼは、40℃近傍を至適温度とし、20℃以上かつ50℃の範囲で、酵素活性値が約40%以上となる、高いβ−L−アラビノピラノシダーゼ活性を示した。
(Optimum temperature of the recombinant β-L-arabinopyranosidase of the present invention)
The optimum temperature of the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example was confirmed as follows. First, 5 μL of the above recombinant β-L-arabinopyranosidase enzyme solution, 2 mmol / L PNP-β-L-arabinopyranoside 25 μL, and 20 μL of McIlvaine buffer (pH 4.0) are mixed, and predetermined temperature conditions The reaction was allowed to proceed for 10 minutes under (20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 ° C.). Ten minutes after the start of the reaction, 50 μL of 0.2 mol / L sodium carbonate was further added to stop the reaction, and the absorbance at 400 nm was measured. The enzyme activity value at the temperature at which the β-L-arabinopyranosidase activity showed the maximum value was defined as 100, and the enzyme activity value at each temperature was calculated as a relative value. The graph of FIG. 7 shows the enzyme activity value. In the graph of the figure, the vertical axis is the enzyme activity value (%), and the horizontal axis is the temperature (° C.). As shown in the figure, the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example has an optimum temperature around 40 ° C., and an enzyme activity value of about 40% or more in the range of 20 ° C. or more and 50 ° C. It showed high β-L-arabinopyranosidase activity.

(本発明の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼの温度安定性)
本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼの温度安定性を、以下のようにして確認した。まず、前記組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ酵素液5μL、前記各温度(20〜90℃)のMcIlvaine buffer(pH4.0)40μL、1%BSA5μLを混合し、所定温度条件下(20、30、40、45、50、60、70、80、90℃)で1時間インキュベートした。インキュベート終了後、前記処理済み酵素液に、McIlvaine buffer(0.1mol/Lクエン酸溶液および0.2mol/Lリン酸二水素ナトリウム混合水溶液、pH4.0)およびPNP−β−L−アラビノピラノシドを加え、β−L−アラビノピラノシダーゼの残存活性を、前述と同様にして測定した。図8のグラフに、前記測定結果を示す。同図のグラフにおいて、縦軸は、酵素活性値(%)であり、横軸は、温度(℃)である。図示のように、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼは、20℃以上かつ45℃以下の範囲において、酵素活性値80%以上の、高い温度安定性を示した。
(Temperature stability of the recombinant β-L-arabinopyranosidase of the present invention)
The temperature stability of the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example was confirmed as follows. First, 5 μL of the above recombinant β-L-arabinopyranosidase enzyme solution, 40 μL of McIlvine buffer (pH 4.0) at each temperature (20 to 90 ° C.), and 5 μL of 1% BSA were mixed under a predetermined temperature condition ( 20, 30, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90 ° C.) for 1 hour. After completion of the incubation, the treated enzyme solution was mixed with McIlvaine buffer (0.1 mol / L citric acid solution and 0.2 mol / L sodium dihydrogen phosphate mixed solution, pH 4.0) and PNP-β-L-arabinopyra. Noside was added, and the remaining activity of β-L-arabinopyranosidase was measured in the same manner as described above. The measurement result is shown in the graph of FIG. In the graph of the figure, the vertical axis is the enzyme activity value (%), and the horizontal axis is the temperature (° C.). As shown in the figure, the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example showed high temperature stability with an enzyme activity value of 80% or more in the range of 20 ° C. or more and 45 ° C. or less.

(他のβ−L−アラビノピラノシダーゼとの酵素特性比較)
前述のように、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼの前述した酵素特性を、既報のキマメ(C.indicus)およびサトイモ乾腐病菌(F.oxysporum)由来β−L−アラビノピラノシダーゼの酵素特性と比較した。前記表2に、前記酵素活性の比較結果を示す。なお、報文中に記載された、キマメ由来β−L−アラビノピラノシダーゼの比活性の測定方法は、以下の通りである。10mmol/L PNP−β−L−アラビノピラノシド500μLおよびMcIlvaine buffer(pH5.5)2000μLに、キマメ由来アラビノピラノシダーゼ酵素液300μLを加え、30℃で15分間反応させた。反応開始15分後、この反応液に、さらに0.1mol/L炭酸ナトリウム5mLを加えて反応を停止させ、405nmにおける吸光度を測定した。1分間に1μmolのPNPを遊離させる酵素量を1unitとし、得られた吸光度から、キマメ由来β−L−アラビノピラノシダーゼの比活性(munits/mg protein)を算出した。同表に示すように、本例のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、キマメおよびサトイモ乾腐病菌由来β−L−アラビノピラノシダーゼのいずれとも、異なる特性(分子量、比活性、至適pH・安定pH・至適温度)を有している。また、本例のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、前述のように、触媒モジュール(GH27)および糖結合モジュール(CBM13)を含む。このGH27触媒モジュールを有する酵素群において、触媒モジュールの分子量は約40000であることが明らかになっている。このことからも、分子量25900のキマメ由来β−L−アラビノピラノシダーゼは、本例のβ−L−アラビノピラノシダーゼとは異なるファミリーに属する酵素であると考えられる。したがって、本例のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、既報のキマメおよびサトイモ乾腐病菌由来β−L−アラビノピラノシダーゼとは異なる、新規なβ−L−アラビノピラノシダーゼである。
(Comparison of enzyme properties with other β-L-arabinopyranosidases)
As described above, the above-described enzyme characteristics of the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example were compared with the previously reported β-L- derived from the bean ( C. indicus ) and the dry rot fungus ( F. oxysporum ). The enzyme properties of arabinopyranosidase were compared. Table 2 shows a comparison result of the enzyme activities. In addition, the measuring method of the specific activity of the bean-derived β-L-arabinopyranosidase described in the report is as follows. To 500 μL of 10 mmol / L PNP-β-L-arabinopyranoside and 2000 μL of McIlvaine buffer (pH 5.5), 300 μL of a bean-derived arabinopyranosidase enzyme solution was added and reacted at 30 ° C. for 15 minutes. 15 minutes after the start of the reaction, 5 mL of 0.1 mol / L sodium carbonate was further added to the reaction solution to stop the reaction, and the absorbance at 405 nm was measured. The amount of enzyme that liberates 1 μmol of PNP per minute was defined as 1 unit, and the specific activity (units / mg protein) of pigeon bean-derived β-L-arabinopyranosidase was calculated from the obtained absorbance. As shown in the table, the β-L-arabinopyranosidase of this example is different from any of β-L-arabinopyranosidase derived from pigeon pea and taro dry rot fungus (molecular weight, specific activity, (Appropriate pH / stable pH / optimum temperature). Moreover, as described above, the β-L-arabinopyranosidase of this example includes a catalyst module (GH27) and a sugar binding module (CBM13). In the enzyme group having this GH27 catalyst module, it has been revealed that the molecular weight of the catalyst module is about 40,000. From this, it is considered that the β-L-arabinopyranosidase derived from pigeonfish having a molecular weight of 25900 belongs to a family different from the β-L-arabinopyranosidase of this example. Therefore, the β-L-arabinopyranosidase of this example is a novel β-L-arabinopyranosidase that is different from the previously reported β-L-arabinopyranosidase from pigeon and taro dry rot fungi. is there.

(本発明の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼの基質特異性)
本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼを、以下のようにして、下記表5記載の20種類のPNP基質に対して作用させ、PNP基質に対する特異性を確認した。まず、2mmol/L PNP基質25μLおよびMcIlvaine buffer(pH4.0)20μLに、前記組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ酵素液5μLを加えて、37℃で10分間反応させた。つぎに、0.2mol/L炭酸ナトリウム50μLをさらに加えて反応を停止し、400nmにおける反応液の吸光度を測定した。3回の測定値の平均値を算出し、PNP−β−L−アラビノピラノシドに対する分解活性を100とした場合の各基質の分解活性を、分解率(%)として算出した。同表に、前記分解率を示す。同表に示すように、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼは、PNP−β−L−アラビノピラノシドに対して特異的な分解活性を示し、他の基質としては、PNP−α−D−ガラクトピラノシドに対して1.5%の分解率を示すのみであった。この結果より、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼが、β−L−アラビノピラノシダーゼに特異的な活性を有することが示された。
(Substrate specificity of the recombinant β-L-arabinopyranosidase of the present invention)
The recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example was allowed to act on 20 types of PNP substrates described in Table 5 below, and the specificity to the PNP substrate was confirmed. First, 5 μL of the recombinant β-L-arabinopyranosidase enzyme solution was added to 25 μL of 2 mmol / L PNP substrate and 20 μL of McIlvaine buffer (pH 4.0), and reacted at 37 ° C. for 10 minutes. Next, 50 μL of 0.2 mol / L sodium carbonate was further added to stop the reaction, and the absorbance of the reaction solution at 400 nm was measured. The average value of three measurement values was calculated, and the decomposition activity of each substrate when the decomposition activity for PNP-β-L-arabinopyranoside was taken as 100 was calculated as the decomposition rate (%). The table shows the decomposition rate. As shown in the same table, the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example shows a specific degradation activity against PNP-β-L-arabinopyranoside, Only showed a degradation rate of 1.5% with respect to PNP-α-D-galactopyranoside. From this result, it was shown that the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example has an activity specific to β-L-arabinopyranosidase.

Figure 2009153516
Figure 2009153516

(アラビノースおよびガラクトオリゴ糖の産生)
本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ、およびエキソ−β−1,3−ガラクタナーゼを、以下のようにして、カラマツアラビノガラクタンに作用させ、得られた分解産物を分析した。まず、0.5%カラマツアラビノガラクタンおよびMcIlvaine buffer(pH5.0)の混合溶液に酵素液を加え、37℃で30分間反応させた。なお、前記酵素液としては、β−L−アラビノピラノシダーゼ(0.03units/mL)のみを含む酵素液と、β−L−アラビノピラノシダーゼ(0.03units/mL)およびエキソ−β−1,3−ガラクタナーゼ(0.03units/mL)を含む酵素液との2種類を用いた。反応開始30分後に反応液を100℃で10分間熱処理し、反応を停止させた後、パルスアンペロメトリ検出高速陰イオン交換クロマトグラフィー(high performance anion−exchange chromatography with pulsed amperometric detection:HPAEC−PAD)に供し、CarboPac(商標)PA1カラム(Dionex社製)を用いて分解産物を検出した。図9に、前記検出結果を示す。同図中、上のパネルは、カラマツアラビノガラクタンに本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ(0.03units/mL)のみを反応させた結果であり、下のパネルは、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ(0.03units/mL)およびエキソ−β−1,3−ガラクタナーゼ(0.03units/mL)を反応させた結果である。両パネルにおいて、縦軸は、検出パルス(PAD、μC)であり、横軸は、リテンションタイム(分)である。また、同図中の矢印で指し示したピークは、検出された各分解産物(糖)であり、Araはアラビノース、Galはガラクトース、Gal2はβ−1,6−ガラクトビオース、Gal3はβ−1,6−ガラクトトリオースを示している。同図に示すように、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼのみを作用させた場合には、アラビノースの産出が確認され、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼおよびエキソ−β−1,3−ガラクタナーゼを作用させた場合には、アラビノースに加えて、ガラクトビオースやガラクトトリオース等のオリゴ糖の産出が確認できた。
(Production of arabinose and galactooligosaccharides)
The recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example and exo-β-1,3-galactanase were allowed to act on larch arabinogalactan as follows, and the resulting degradation product was analyzed. did. First, an enzyme solution was added to a mixed solution of 0.5% larch arabinogalactan and McIlvine buffer (pH 5.0) and reacted at 37 ° C. for 30 minutes. As the enzyme solution, an enzyme solution containing only β-L-arabinopyranosidase (0.03 units / mL), β-L-arabinopyranosidase (0.03 units / mL) and exo- Two types of enzyme solutions containing β-1,3-galactanase (0.03 units / mL) were used. After 30 minutes from the start of the reaction, the reaction solution was heat-treated at 100 ° C. for 10 minutes to stop the reaction, and then high-performance anion-exchange chromatography (pulse permeation detection-pulsed amperometric detection): HPAEC-PA The degradation products were detected using a CarboPac ™ PA1 column (Dionex). FIG. 9 shows the detection result. In the figure, the upper panel is the result of reacting larch arabinogalactan only with the recombinant β-L-arabinopyranosidase (0.03 units / mL) of this example, and the lower panel is It is the result of reacting the recombinant β-L-arabinopyranosidase (0.03 units / mL) and exo-β-1,3-galactanase (0.03 units / mL) of this example. In both panels, the vertical axis represents the detection pulse (PAD, μC), and the horizontal axis represents the retention time (minutes). In addition, the peaks indicated by arrows in the figure are the respective degradation products (sugars) detected, Ara is arabinose, Gal is galactose, Gal2 is β-1,6-galactobiose, and Gal3 is β-1. , 6-galactotriose. As shown in the figure, when only the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example was allowed to act, the production of arabinose was confirmed, and the recombinant β-L-arabino of this example was confirmed. When pyranosidase and exo-β-1,3-galactanase were allowed to act, in addition to arabinose, production of oligosaccharides such as galactobiose and galactotriose could be confirmed.

(糖転移反応1)
アラビノース残基を含む糖類(糖供与体)としてPNP−β−L−アラビノピラノシドを用い、糖受容体としてD−ガラクトースを用いて、以下のようにして、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼによる糖転移反応を行った。
(Glucosyl transfer reaction 1)
Using PNP-β-L-arabinopyranoside as a saccharide (sugar donor) containing an arabinose residue and D-galactose as a sugar acceptor, the recombinant β of this example was used as follows. Glucose transfer reaction with -L-arabinopyranosidase was performed.

まず、McIlvaine buffer(0.1mol/Lクエン酸溶液および0.2mol/Lリン酸二水素ナトリウム混合水溶液、pH4.0)15μLに、PNP−β−L−アラビノピラノシド1mgおよびガラクトース4mgを懸濁し、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼ酵素液5μLを加え、40℃で反応させた。反応開始0、27、48、71時間後に、前記反応液2μLをそれぞれサンプリングし、100℃で10分間加熱処理して反応を停止させ、水18μLをさらに加えて不溶物を完全に溶解させた。前記溶解液2μLを、TLC(Silica gel 60 F254 aluminium sheets、Merck社製)に供し、酢酸エチル:酢酸:水=7:2:2の展開溶媒を用いて2回展開を行った。2回展開後、TLCに硫酸を噴霧し、170℃に加熱して糖スポットを検出した。なお、マーカーとして、D−ガラクトースおよびL−アラビノースを用い、上記と同様に2回展開した。図10の写真に、前記検出結果を示す。同図において、レーン1はD−ガラクトース、レーン2はL−アラビノース、レーン3は反応液(反応開始0時間後)、レーン4は反応液(同27時間後)、レーン5は反応液(同48時間後)、レーン6は反応液(同71時間後)をそれぞれ展開した結果である。また、同図中の黒いスポットは、上から順に、L−アラビノース、D−ガラクトース、反応後生成した糖のスポットである。同図に示すように、反応開始27時間以降の反応液(レーン4〜6)には、D−ガラクトースのスポットの下部に新規なスポット(反応後生成した糖のスポット)が検出された。すなわち、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの作用により、新たな糖が生成し、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼが、糖転移触媒作用を有することが示唆された。また、新規に検出された糖(反応後生成した糖)は、D−ガラクトースにL−アラビノースが結合した二糖であると推測された。そして、反応開始27時間以降の反応液(レーン4〜6)には、L−アラビノースのスポットも検出された。すなわち、本例のβ−L−アラビノピラノシダーゼによるL−アラビノースの産生が確認された。 First, 1 mg of PNP-β-L-arabinopyranoside and 4 mg of galactose were added to 15 μL of McIlvaine buffer (0.1 mol / L citric acid solution and 0.2 mol / L aqueous solution of sodium dihydrogen phosphate, pH 4.0). The suspension was suspended, 5 μL of the β-L-arabinopyranosidase enzyme solution of the present invention was added, and the mixture was reacted at 40 ° C. At 0, 27, 48, and 71 hours after the start of the reaction, 2 μL of the reaction solution was sampled, heat-treated at 100 ° C. for 10 minutes to stop the reaction, and 18 μL of water was further added to completely dissolve the insoluble matter. 2 μL of the lysate was applied to TLC (Silica gel 60 F 254 aluminum sheets, manufactured by Merck), and developed twice using a developing solvent of ethyl acetate: acetic acid: water = 7: 2: 2. After two developments, TLC was sprayed with sulfuric acid and heated to 170 ° C. to detect sugar spots. In addition, D-galactose and L-arabinose were used as markers and developed twice as described above. The detection result is shown in the photograph of FIG. In the figure, lane 1 is D-galactose, lane 2 is L-arabinose, lane 3 is a reaction solution (0 hours after the start of the reaction), lane 4 is a reaction solution (after 27 hours), and lane 5 is a reaction solution (same as above). 48 hours later), Lane 6 shows the results of developing the reaction solution (after 71 hours). The black spots in the figure are, in order from the top, L-arabinose, D-galactose, and a sugar spot produced after the reaction. As shown in the figure, in the reaction solution (lanes 4 to 6) 27 hours after the start of the reaction, a new spot (a spot of sugar generated after the reaction) was detected below the D-galactose spot. That is, it was suggested that a new sugar was generated by the action of the β-L-arabinopyranosidase of the present invention, and that the β-L-arabinopyranosidase of the present invention has a sugar transfer catalytic action. . Moreover, it was estimated that the newly detected saccharide | sugar (sugar produced | generated after reaction) was a disaccharide which L-arabinose couple | bonded with D-galactose. And the spot of L-arabinose was also detected in the reaction liquid (lanes 4 to 6) after 27 hours from the start of the reaction. That is, the production of L-arabinose by the β-L-arabinopyranosidase of this example was confirmed.

(糖転移反応2)
アラビノース残基を含む糖類(糖供与体)としてPNP−β−L−アラビノピラノシドを用い、単糖および二糖を糖受容体として用い、以下のようにして、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼによる糖転移反応を行った。なお、下記表6に、糖受容体として用いた前記単糖および二糖を示す。
(Glucosyl transfer reaction 2)
Using PNP-β-L-arabinopyranoside as a saccharide (sugar donor) containing an arabinose residue, using a monosaccharide and a disaccharide as a sugar acceptor, A transglycosylation reaction with β-L-arabinopyranosidase was performed. Table 6 below shows the monosaccharides and disaccharides used as sugar receptors.

まず、PNP−β−L−アラビノピラノシド(50mg/ml)および各種糖受容体(200mg/ml)を含むリン酸緩衝液(pH7.0)に、前記組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ酵素液1unitを加え、40℃で反応させた。また、コントロールとして、糖受容体を含まない反応液を同様に反応させた。反応開始6時間後に、前記反応液をそれぞれサンプリングし、100℃で10分間加熱処理して反応を停止させた。これを水で希釈し、パルスアンペロメトリ検出高速陰イオン交換クロマトグラフィー(high performance anion−exchange chromatography with pulsed amperometric detection:HPAEC−PAD)に供し、CarboPac(商標)PA1カラム(Dionex社製)を用いて糖転移産物の有無を検出した。また、検出されたピーク面積から、下記式1を用いて、前記各種糖類の糖転移率(%)を算出した。
糖転移率(%)=B/(A+B)×100 ・・・(1)
A=アラビノースのピーク面積
B=糖転移産物のピーク面積
First, the recombinant β-L-arabi was added to a phosphate buffer (pH 7.0) containing PNP-β-L-arabinopyranoside (50 mg / ml) and various sugar receptors (200 mg / ml). 1 unit of nopyranosidase enzyme solution was added and reacted at 40 ° C. As a control, a reaction solution containing no sugar receptor was reacted in the same manner. Six hours after the start of the reaction, each of the reaction solutions was sampled and heat-treated at 100 ° C. for 10 minutes to stop the reaction. This was diluted with water and subjected to high performance anion exchange chromatography with pulsed amperometric detection (HPAEC-PAD) (trademark PA 1 (trademark) manufactured by CarboPac (D) column, manufactured by CarboPac (D). The presence or absence of a glycosyl transfer product was detected. Further, from the detected peak area, the sugar transfer rate (%) of the various sugars was calculated using the following formula 1.
Glucose transfer rate (%) = B / (A + B) × 100 (1)
A = Arabinose peak area
B = peak area of glycosylated product

図11に、糖受容体としてグルコースを用いたときの前記検出結果を示す。同図において、上のパネルは、前記コントロール(糖受容体を含まない反応液)の結果であり、下のパネルは、グルコースを糖受容体として用いた結果である。両パネルにおいて、縦軸は、検出パルス(PAD、μC)であり、横軸は、リテンションタイム(分)である。また、同図中の指し示したピークは、検出された各分解産物(糖)であり、Araはアラビノース、Glcはグルコース、アスタリスクは反応後生成した物質を示している。同図に示すように、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼにより糖供与体から産生されたアラビノース、および糖受容体として加えたグルコースのピークの他に、新規なピーク(反応後生成した物質のピーク)が検出された。すなわち、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼのグルコースに対する糖転移能が確認できた。   FIG. 11 shows the detection results when glucose is used as the sugar receptor. In the figure, the upper panel is the result of the control (reaction solution not containing a sugar receptor), and the lower panel is the result of using glucose as a sugar receptor. In both panels, the vertical axis represents the detection pulse (PAD, μC), and the horizontal axis represents the retention time (minutes). Moreover, the peak indicated in the figure is each detected degradation product (sugar), Ara indicates arabinose, Glc indicates glucose, and an asterisk indicates a substance generated after the reaction. As shown in the figure, in addition to the peak of arabinose produced from a sugar donor by the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example and glucose added as a sugar acceptor, a new peak ( The peak of the substance produced after the reaction was detected. That is, the ability of the recombinant β-L-arabinopyranosidase of this example to transfer glucose to glucose was confirmed.

下記表6に、各種糖受容体の前記糖転移率を示す。同表に示すように、単糖では、ガラクトース、グルコース、マンノース、キシロースおよびL−アラビノースを糖受容体とした場合に、糖転移産物が確認され、特に、ガラクトース、グルコースおよびキシロースは、高い糖転移率を示した。また、二糖では、ラクトース、マルトースおよびセロビオースを糖受容体とした場合に、糖転移産物が確認され、特に、ラクトースは、高い糖転移率を示した。すなわち、本例のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、単糖または二糖を糖受容体とした糖転移反応を触媒することが確認された。   Table 6 below shows the sugar transfer rates of various sugar receptors. As shown in the table, in the case of monosaccharides, when galactose, glucose, mannose, xylose and L-arabinose are used as sugar receptors, glycosyl transfer products are confirmed. In particular, galactose, glucose and xylose have high sugar transfer. Showed the rate. In addition, in the case of disaccharides, glycosyl transfer products were confirmed when lactose, maltose, and cellobiose were used as sugar receptors. In particular, lactose showed a high rate of sugar transfer. That is, it was confirmed that β-L-arabinopyranosidase of this example catalyzes a transglycosylation reaction using monosaccharide or disaccharide as a sugar acceptor.

Figure 2009153516
Figure 2009153516

(糖転移反応3)
糖受容体としてアルコール類を用い、アラビノース残基を含む糖類(糖供与体)としてPNP−β−L−アラビノピラノシドを用い、以下のようにして、本例の組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼによる糖転移反応を行った。なお、前記アルコール類としては、メタノール、エタノール、1−プロパノールおよび1−ブタノールを用いた。
(Glucosyl transfer reaction 3)
Using alcohols as the sugar acceptor and PNP-β-L-arabinopyranoside as the saccharide (sugar donor) containing an arabinose residue, the recombinant β-L of this example was used as follows. -Glucose transfer reaction with arabinopyranosidase was performed. In addition, methanol, ethanol, 1-propanol and 1-butanol were used as the alcohols.

まず、2mmol/L PNP−β−L−アラビノピラノシドおよび各種アルコール類(15v/v%)を含むリン酸緩衝液(pH7.0)に、前記組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ酵素液1unitを加え、40℃で反応させた。また、コントロールとして、糖受容体を含まない前記リン酸緩衝液を同様に反応させた。反応開始3時間後に、前記反応液20μLをそれぞれサンプリングした。前記反応液およびマーカー(L−アラビノース)を、TLC(Silica gel 60 F254 aluminium sheets、Merck社製)に供し、クロロホルム:メタノール:水=30:20:4の展開溶媒を用いて1回展開を行った。1回展開後、TLCに硫酸を噴霧し、170℃に加熱して糖スポットを検出した。図12の写真に、前記検出結果を示す。同図において、レーン1はマーカー(L−アラビノース)、レーン2はコントロール反応液、レーン3はメタノール反応液、レーン4はエタノール反応液、レーン5は1−プロパノール反応液、レーン6は1−ブタノール反応液をそれぞれ展開した結果である。また、同図中、左端の矢印で指し示すスポットは、L−アラビノースのスポットであり、右端の矢印で指し示すスポットは、反応後に生成した物質(生成物)のスポットである。同図に示すように、各種アルコールを糖受容体として用いた反応液(レーン3〜6)には、本例のβ−L−アラビノピラノシダーゼにより糖供与体から産生されたL−アラビノースのスポットの他に、コントロール反応液(レーン2)には見られない新規なスポット(生成物のスポット)が検出された。すなわち、本例のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、アルコール類を糖受容体とした糖転移反応を触媒することが確認された。 First, the recombinant β-L-arabinopyra was added to a phosphate buffer (pH 7.0) containing 2 mmol / L PNP-β-L-arabinopyranoside and various alcohols (15 v / v%). 1 unit of nosidase enzyme solution was added and reacted at 40 ° C. As a control, the phosphate buffer containing no sugar receptor was similarly reacted. Three hours after the start of the reaction, 20 μL of the reaction solution was sampled. The reaction solution and the marker (L-arabinose) were subjected to TLC (Silica gel 60 F 254 aluminum sheets, manufactured by Merck), and developed once using a developing solvent of chloroform: methanol: water = 30: 20: 4. went. After development once, sulfuric acid was sprayed on the TLC and heated to 170 ° C. to detect sugar spots. The photo of FIG. 12 shows the detection result. In this figure, lane 1 is a marker (L-arabinose), lane 2 is a control reaction solution, lane 3 is a methanol reaction solution, lane 4 is an ethanol reaction solution, lane 5 is a 1-propanol reaction solution, and lane 6 is 1-butanol. It is the result of developing each reaction solution. In the same figure, the spot indicated by the leftmost arrow is a spot of L-arabinose, and the spot indicated by the rightmost arrow is a spot of a substance (product) generated after the reaction. As shown in the figure, L-arabinose produced from a sugar donor by β-L-arabinopyranosidase of this example was used in reaction solutions (lanes 3 to 6) using various alcohols as sugar acceptors. In addition to these spots, a new spot (product spot) that was not found in the control reaction solution (lane 2) was detected. That is, it was confirmed that the β-L-arabinopyranosidase of this example catalyzes a transglycosylation reaction using alcohol as a sugar acceptor.

(糖転移産物からのアラビノースの産生)
前記糖転移反応2により得られた糖転移産物に、以下のようにして、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼを作用させ、アラビノースの産生を確認した。なお、前記糖転移産物には、グルコースを糖受容体とした反応により生成した糖転移産物を用いた。すなわち、まず、前記反応液を、TOYOPEARL HW−40Sを用いたクロマトグラフィーに供し、PNPおよびβ−L−アラビノピラノシダーゼを分離除去した。前記分離除去後の液を、活性炭素を用いたクロマトグラフィーに供し、単糖を分離除去し、前記糖転移産物を含むフラクションを回収した。回収した各フラクションを、エバポレーターにより濃縮し、TLC(Silica gel 60 F254 aluminium sheets、Merck社製)に供し、糖転移産物を精製した。前記糖転移産物を含む水溶液4μLに、前記組換え型β−L−アラビノピラノシダーゼ酵素液1μLを加え、40℃で所定時間(1および2時間)反応させた。得られた反応液およびマーカー(L−アラビノースおよびD−グルコース)を、TLC(Silica gel 60 F254 aluminium sheets、Merck社製)に供し、クロロホルム:メタノール:水=30:20:4の展開溶媒を用いて1回展開を行った。1回展開後、TLCに硫酸を噴霧し、170℃に加熱して糖スポットを検出した。図13の写真に、前記検出結果を示す。同図において、レーン1はマーカー(L−アラビノース)、レーン2はマーカー(D−グルコース)、レーン3は糖転移産物、レーン4は1時間反応液、レーン5は2時間反応液をそれぞれ展開した結果である。また、同図中、矢印で指し示すスポットは、上から順に、L−アラビノース、D−グルコース、糖転移産物のスポットである。同図に示すように、反応液(レーン4〜5)には、糖転移産物のスポットの他に、糖転移産物を基質として、本例のβ−L−アラビノピラノシダーゼにより生産されたL−アラビノースのスポットおよび分解産物であるD−グルコースのスポットが検出された。このように、本例のβ−L−アラビノピラノシダーゼの糖転移酵素活性により得た糖転移産物に、本例のβ−L−アラビノピラノシダーゼを作用させることにより、そのアラビノピラノシダーゼ活性によるL−アラビノースの産生が確認された。
(Production of arabinose from glycosyl transfer products)
Production of arabinose was confirmed by allowing the β-L-arabinopyranosidase of the present invention to act on the glycosylated product obtained by the transglycosylation reaction 2 as follows. As the glycosyl transfer product, a glycosyl transfer product produced by a reaction using glucose as a sugar acceptor was used. That is, first, the reaction solution was subjected to chromatography using TOYOPEARL HW-40S to separate and remove PNP and β-L-arabinopyranosidase. The liquid after separation and removal was subjected to chromatography using activated carbon, monosaccharides were separated and removed, and fractions containing the glycosylated products were collected. Each collected fraction was concentrated by an evaporator and subjected to TLC (Silica gel 60 F 254 aluminum sheets, manufactured by Merck) to purify the glycosylated product. 1 μL of the recombinant β-L-arabinopyranosidase enzyme solution was added to 4 μL of the aqueous solution containing the glycosyl transfer product, and reacted at 40 ° C. for a predetermined time (1 and 2 hours). The obtained reaction solution and marker (L-arabinose and D-glucose) were subjected to TLC (Silica gel 60 F 254 aluminum sheets, manufactured by Merck), and a developing solvent of chloroform: methanol: water = 30: 20: 4 was used. And developed once. After development once, sulfuric acid was sprayed on the TLC and heated to 170 ° C. to detect sugar spots. The detection result is shown in the photograph of FIG. In the figure, Lane 1 is a marker (L-arabinose), Lane 2 is a marker (D-glucose), Lane 3 is a glycosylated product, Lane 4 is a reaction solution for 1 hour, and Lane 5 is a reaction solution for 2 hours. It is a result. Further, in the figure, spots indicated by arrows are spots of L-arabinose, D-glucose, and glycosyl transfer products in order from the top. As shown in the figure, the reaction solution (lanes 4 to 5) was produced by the β-L-arabinopyranosidase of this example using the glycosylated product as a substrate in addition to the glycosylated product spot. A spot of L-arabinose and a spot of degradation product D-glucose were detected. In this way, by causing the β-L-arabinopyranosidase of this example to act on the glycosylated product obtained by the glycosyltransferase activity of the β-L-arabinopyranosidase of this example, the arabino Production of L-arabinose by pyranosidase activity was confirmed.

本発明により、大量生産可能な、新規β−L−アラビノピラノシダーゼが提供される。本発明の新規β−L−アラビノピラノシダーゼを用いれば、例えば、乳化剤として利用される前記アカシアガムやカラマツアラビノガラクタンに作用させて、その糖鎖構造を改変することにより、菓子等の製造時における乳化工程の調節あるいは改変した乳化剤の製造が可能になる。また、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼは、アラビノピラノシダーゼ活性に加えて、アラビノース残基の糖転移酵素活性を有するため、アラビノースの製造のみならず、アラビノース残基を含む糖類の製造にも利用可能である。したがって、本発明は、例えば、食品分野や医療分野等の幅広い分野において有用である。   The present invention provides a novel β-L-arabinopyranosidase that can be mass-produced. When the novel β-L-arabinopyranosidase of the present invention is used, for example, by acting on the acacia gum or larch arabinogalactan used as an emulsifier, and modifying the sugar chain structure, It is possible to adjust the emulsification process during production or to produce a modified emulsifier. Moreover, since β-L-arabinopyranosidase of the present invention has glycosyltransferase activity of arabinose residues in addition to arabinopyranosidase activity, it contains not only arabinose residues but also arabinose residues. It can also be used to produce sugars. Therefore, the present invention is useful in a wide range of fields such as the food field and the medical field.

図1は、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼの一例の精製ステップにおいて、菌体培養後の培養液中の各種酵素活性を測定した結果を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the results of measuring various enzyme activities in a culture solution after cell culture in the purification step of an example of the β-L-arabinopyranosidase of the present invention. 図2は、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼのその他の例をSDS−PAGE法により電気泳動した結果を示す写真である。FIG. 2 is a photograph showing the results of electrophoresis of another example of the β-L-arabinopyranosidase of the present invention by SDS-PAGE. 図3は、本発明のベクターの一例の構成(制限酵素地図)を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration (restriction enzyme map) of an example of the vector of the present invention. 図4は、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼのさらにその他の例をSDS−PAGE法により電気泳動した結果を示す写真である。FIG. 4 is a photograph showing the result of electrophoresis of yet another example of β-L-arabinopyranosidase of the present invention by SDS-PAGE. 図5は、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼのさらにその他の例のpHによる酵素活性変化を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing changes in enzyme activity due to pH in yet another example of β-L-arabinopyranosidase of the present invention. 図6は、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼのさらにその他の例のpH安定性を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the pH stability of yet another example of β-L-arabinopyranosidase of the present invention. 図7は、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼのさらにその他の例の温度による酵素活性変化を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing changes in enzyme activity according to temperature in yet another example of β-L-arabinopyranosidase of the present invention. 図8は、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼのさらにその他の例の温度安定性を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the temperature stability of yet another example of the β-L-arabinopyranosidase of the present invention. 図9は、本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼのさらにその他の例およびエキソ−β−1,3−ガラクタナーゼによる、カラマツアラビノガラクタン分解産物の分析結果を示すチャートである。上パネルは、β−L−アラビノピラノシダーゼのみを作用させたときの分解産物、下パネルは、β−L−アラビノピラノシダーゼおよびエキソ−β−1,3−ガラクタナーゼを作用させたときの分解産物の分析結果を示している。FIG. 9 is a chart showing the analysis result of larch arabinogalactan degradation products by yet another example of β-L-arabinopyranosidase of the present invention and exo-β-1,3-galactanase. The upper panel is a degradation product when only β-L-arabinopyranosidase is allowed to act, and the lower panel is caused to act by β-L-arabinopyranosidase and exo-β-1,3-galactanase. The analysis results of the degradation products are shown. 図10は、本発明の糖転移方法の例による糖転移反応結果を示すTLC写真である。FIG. 10 is a TLC photograph showing the result of the glycosyltransferase reaction according to the example of the glycosyltransferase method of the present invention. 図11は、本発明の糖転移方法のその他の例による糖転移反応結果を示すチャートである。上パネルは、糖受容体を含まないコントロールの結果であり、下パネルは、グルコースを糖受容体とした場合の結果を示している。FIG. 11 is a chart showing the result of the transglycosylation reaction according to another example of the transglycosylation method of the present invention. The upper panel shows the results of the control containing no sugar receptor, and the lower panel shows the results when glucose is used as the sugar receptor. 図12は、本発明の糖転移方法のさらにその他の例による糖転移反応結果を示すTLC写真である。FIG. 12 is a TLC photograph showing the result of the transglycosylation reaction according to still another example of the transglycosylation method of the present invention. 図13は、本発明の糖転移方法のその他の例により得られた糖転移産物に本発明のβ−L−アラビノピラノシダーゼのさらにその他の例を作用させたときの分解産物の分析結果を示すTLC写真である。FIG. 13 shows the analysis results of degradation products when a further example of β-L-arabinopyranosidase of the present invention is allowed to act on a glycosylated product obtained by another example of the glycosyl transfer method of the present invention. It is a TLC photograph which shows.

Claims (16)

β−L−アラビノピラノシダーゼであって、単量体であり、活性の至適pHが3以上かつ5以下の範囲であり、前記活性の至適温度が30℃以上かつ50℃以下の範囲であり、SDS−PAGE測定による分子量が40kDa以上かつ71kDa以下の範囲であることを特徴とするβ−L−アラビノピラノシダーゼ。 β-L-arabinopyranosidase, which is a monomer, has an optimum pH of activity in the range of 3 to 5, and an optimum temperature of the activity of 30 ° C. to 50 ° C. Β-L-arabinopyranosidase, which has a molecular weight range of 40 kDa to 71 kDa as determined by SDS-PAGE. ストレプトミセス属(Streptomyces)の菌体に由来する請求項1記載のβ−L−アラビノピラノシダーゼ。 The β-L-arabinopyranosidase according to claim 1, which is derived from cells of the genus Streptomyces . 前記ストレプトミセス属の菌体が、ストレプトミセス・エバーミチルス(Streptomyces avermitilis)である請求項2記載のβ−L−アラビノピラノシダーゼ。 The β-L-arabinopyranosidase according to claim 2, wherein the cells of the genus Streptomyces is Streptomyces avermitilis . 下記(a)から(c)のいずれかに記載のβ−L−アラビノピラノシダーゼ。
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるβ−L−アラビノピラノシダーゼ。
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸残基が、置換、付加、挿入もしくは欠失したアミノ酸配列からなるβ−L−アラビノピラノシダーゼ。
(c)配列番号1に記載のアミノ酸配列と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるβ−L−アラビノピラノシダーゼ。
The β-L-arabinopyranosidase according to any one of (a) to (c) below.
(A) β-L-arabinopyranosidase consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1.
(B) β-L-arabinopyranosidase consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acid residues are substituted, added, inserted or deleted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
(C) β-L-arabinopyranosidase consisting of an amino acid sequence having 60% or more homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
下記(d)から(f)のいずれかに記載のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子。
(d)配列番号2に記載の塩基配列からなるβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子。
(e)配列番号2に記載の塩基配列において、1もしくは数個の塩基が、置換、付加、挿入もしくは欠失した塩基配列からなるβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子。
(f)配列番号2に記載の塩基配列と60%以上の相同性を有する塩基配列からなるβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子。
The β-L-arabinopyranosidase gene according to any one of (d) to (f) below.
(D) A β-L-arabinopyranosidase gene consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
(E) A β-L-arabinopyranosidase gene consisting of a base sequence in which one or several bases are substituted, added, inserted or deleted in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2.
(F) A β-L-arabinopyranosidase gene comprising a nucleotide sequence having 60% or more homology with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
請求項5記載のβ−L−アラビノピラノシダーゼ遺伝子を含有するベクター。 A vector containing the β-L-arabinopyranosidase gene according to claim 5. 請求項6記載のベクターを含む形質転換体。 A transformant comprising the vector according to claim 6. β−L−アラビノピラノシダーゼの製造方法であって、請求項7記載の形質転換体を培養する工程を含むβ−L−アラビノピラノシダーゼの製造方法。 A method for producing β-L-arabinopyranosidase, comprising the step of culturing the transformant according to claim 7. β−L−アラビノピラノシダーゼの製造方法であって、アラビノース残基を含む糖類を含む培地において、ストレプトミセス・エバーミチルス(Streptomyces avermitilis)を培養する工程を含むβ−L−アラビノピラノシダーゼの製造方法。 A method for producing β-L-arabinopyranosidase, comprising a step of culturing Streptomyces avermitilis in a medium containing a saccharide containing an arabinose residue Manufacturing method. β−L−アラビノピラノシダーゼを産生する細胞のスクリーニング方法であって、
アラビノース残基を含む糖類を含む培地において、前記細胞を培養する工程と、
前記細胞が産生する物質のβ−L−アラビノピラノシダーゼ活性を測定する工程とを
含むことを特徴とするスクリーニング方法。
A method for screening a cell producing β-L-arabinopyranosidase, comprising:
Culturing the cells in a medium containing a saccharide comprising an arabinose residue;
Measuring the β-L-arabinopyranosidase activity of the substance produced by the cell.
アラビノース残基を含む糖類に対し、β−L−アラビノピラノシダーゼを作用させてアラビノースを遊離させるアラビノースの製造方法であって、前記β−L−アラビノピラノシダーゼとして、請求項1から4のいずれか一項に記載のβ−L−アラビノピラノシダーゼを使用することを特徴とするアラビノースの製造方法。 A method for producing arabinose, wherein β-L-arabinopyranosidase is allowed to act on a saccharide containing an arabinose residue to liberate arabinose, wherein the β-L-arabinopyranosidase is from A method for producing arabinose, characterized in that the β-L-arabinopyranosidase according to any one of 4 is used. アラビノース残基を含む糖類から糖受容体に、アラビノース残基を転移させる糖転移方法であって、
前記糖転移を触媒する酵素として、請求項1から4のいずれか一項に記載のβ−L−アラビノピラノシダーゼを用いることを特徴とする糖転移方法。
A sugar transfer method for transferring an arabinose residue from a saccharide containing an arabinose residue to a sugar receptor,
A β-L-arabinopyranosidase according to any one of claims 1 to 4 is used as the enzyme that catalyzes the sugar transfer.
前記糖受容体が、糖類またはアルコール類である請求項12記載の糖転移方法。 The sugar transfer method according to claim 12, wherein the sugar receptor is a saccharide or an alcohol. 前記糖類が、D−ガラクトース、グルコース、マンノース、キシロースおよびL−アラビノースからなる群から選択される少なくとも一つである請求項13記載の糖転移方法。 The sugar transfer method according to claim 13, wherein the saccharide is at least one selected from the group consisting of D-galactose, glucose, mannose, xylose and L-arabinose. 前記アルコール類が、メタノール、エタノール、1−プロパノールおよび1−ブタノールからなる群から選択される少なくとも一つである請求項13記載の糖転移方法。 The sugar transfer method according to claim 13, wherein the alcohol is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol, and 1-butanol. アラビノース残基を含む糖類の製造方法であって、
請求項12から15のいずれか一項に記載の糖転移方法を用いることを特徴とする、糖類の製造方法。
A method for producing a saccharide containing an arabinose residue,
A method for producing a saccharide comprising using the sugar transfer method according to any one of claims 12 to 15.
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