JP2010239942A - Highly alkali protease-producing microorganism - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new microorganism economically advantageously producing alkali protease in mass by suppressing the reduction of pH under culture. <P>SOLUTION: The alkali protease-producing microorganism belonging to the genus Bacillus causes ≤20% of the pH reduction of a medium after two-days culture when culturing the microorganisms under a liquid culture condition containing 0.2 mass% of a pH regulator. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、新規アルカリプロテアーゼ高生産菌及びその製法、並びに当該生産菌を用いるアルカリプロテアーゼの製造法に関する。   The present invention relates to a novel alkaline protease high-producing bacterium and a method for producing the same, and a method for producing an alkaline protease using the producing bacterium.

プロテアーゼは、食品・水産加工工業、皮革工業、繊維工業、醸造工業、洗剤工業などに広く用いられている酵素であるが、洗浄剤への配合も古くから行われており、現在多くのアルカリプロテアーゼが洗浄剤用酵素として用いられている。
さらに近年、特に衣料用洗剤は、環境問題の面から無リン化あるいは洗剤使用量の省力化が進められているが、これにより低下する洗浄力を強化するためにアルカリプロテアーゼの配合が行われており、ますます高性能なアルカリプロテアーゼの需要が高まっている。
Protease is an enzyme that is widely used in the food and fish processing industry, leather industry, textile industry, brewing industry, detergent industry, etc., but it has been used in detergents for a long time, and many alkaline proteases are currently used. Is used as an enzyme for detergents.
Furthermore, in recent years, detergents for clothing, in particular, have been made phosphorus-free or labor-saving in the amount of detergent used from the viewpoint of environmental problems. In order to enhance the detergency that is reduced due to this, alkaline protease has been added. As a result, there is an increasing demand for high-performance alkaline protease.

ところで、プロテアーゼが洗浄剤中に有効に配合されるためには、単にアルカリ性条件下において作用するというだけでは不充分であり、洗浄剤に配合される界面活性剤中で安定であること、及び衣類の汚れを分解しうる能力、すなわち優れた洗浄力を有することが要求される。   By the way, in order for a protease to be effectively blended in a detergent, it is not sufficient to simply act under alkaline conditions, it is stable in a surfactant blended in the detergent, and clothing. It is required to have the ability to decompose soil, that is, excellent cleaning power.

このような状況下において、本発明者らは、自然界より採取したバチルス・エスピーKSM−9865(FERM−P18566)が、界面活性剤及び酸化剤に対して高い安定性を有し、かつ高い洗浄力を有するアルカリプロテアーゼを生産することを見出し、先に特許出願した(特許文献1)。この菌株により優れたアルカリプロテアーゼの生産が可能となったが、工業的により有利に生産するためには、より生産性が向上した菌株の提供及びこれを用いたアルカリプロテアーゼの効率の良い製造法が望まれていた。   Under such circumstances, the present inventors have found that Bacillus sp. KSM-9865 (FERM-P18566) collected from nature has high stability against surfactants and oxidizing agents, and has high detergency. The inventors have found that an alkaline protease having a pH can be produced, and previously applied for a patent (Patent Document 1). Although this strain has made it possible to produce an excellent alkaline protease, in order to produce it more advantageously industrially, it is necessary to provide a strain with improved productivity and an efficient method for producing an alkaline protease using the same. It was desired.

特開2003−199559号公報JP 2003-199559 A

本発明者らは、先ず前記アルカリプロテアーゼ生産菌の変異株を取得することによって、アルカリプロテアーゼの生産性を高められること見出した。しかし、アルカリプロテアーゼの工業的醗酵生産では、高濃度の窒素源及び炭素源を培地に添加することが多く、このような培地では有機酸の副生などが原因となってpH低下が起きやすくなる。バチルス属に属するアルカリプロテアーゼ生産菌は好アルカリ微生物であるため、培養中のpH低下は菌の生育及び酵素生産などに対して悪影響を及ぼすことが判明した。培地pHの低下は、予めpH調整剤を添加することによってある程度防ぐことができるが、他の栄養源との兼ね合いから培地のpHは高すぎない方が望ましい。   The present inventors have found that the productivity of alkaline protease can be enhanced by first obtaining a mutant strain of the alkaline protease-producing bacterium. However, in industrial fermentation production of alkaline protease, a high concentration of nitrogen source and carbon source is often added to the medium, and in such a medium, pH reduction is likely to occur due to by-products of organic acids. . Since alkaline protease-producing bacteria belonging to the genus Bacillus are alkaliphilic microorganisms, it has been found that pH reduction during culture adversely affects the growth of bacteria and enzyme production. Although a decrease in the pH of the medium can be prevented to some extent by adding a pH adjuster in advance, it is desirable that the pH of the medium is not too high in consideration of other nutrient sources.

従って、本発明は、培養中のpH低下を抑制し、経済的に有利にアルカリプロテアーゼを大量生産することが可能な新規微生物を提供することに関する。   Therefore, the present invention relates to providing a novel microorganism capable of suppressing the decrease in pH during culture and mass-producing alkaline protease in an economically advantageous manner.

本発明者らは、特に突然変異株取得によるアルカリプロテアーゼ生産性向上について鋭意研究を行った結果、アルカリプロテアーゼ生産能を有するバチルス属に属する細菌に変異を導入し、培地のpH低下を抑制する性質を付与することにより、アルカリプロテアーゼ生産菌の生育及び酵素生産能が維持され、アルカリプロテアーゼの生産性が著しく向上することを見出した。   As a result of intensive studies on improving alkaline protease productivity by acquiring mutant strains, the present inventors have introduced a mutation into a bacterium belonging to the genus Bacillus having the ability to produce alkaline protease, and the property of suppressing the pH drop of the medium It has been found that the growth of alkaline protease-producing bacteria and the enzyme-producing ability are maintained, and the productivity of alkaline protease is remarkably improved.

すなわち、本発明は、pH調整剤を0.2質量%含有する液体培養条件下で培養した場合に、培養2日後の培地のpH低下率が20%以下であるバチルス属に属するアルカリプロテアーゼ生産菌を提供するものである。   That is, the present invention provides an alkaline protease-producing bacterium belonging to the genus Bacillus, which has a pH reduction rate of 20% or less after 2 days of culture when cultured under liquid culture conditions containing 0.2% by mass of a pH adjuster. Is to provide.

本発明のアルカリプロテアーゼ生産菌を用いれば、洗浄剤配合酵素として有用なアルカリプロテアーゼの高生産が可能なことから、工業的に極めて有利である。   Use of the alkaline protease-producing bacterium of the present invention is extremely advantageous industrially because high production of alkaline protease useful as a detergent-containing enzyme is possible.

図1は、バチルス・エスピーKSM−PH401株のアルカリプロテアーゼ生産能を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the alkaline protease producing ability of Bacillus sp. KSM-PH401 strain.

本発明のバチルス属に属するアルカリプロテアーゼ生産菌は、pH調整剤を0.2質量%含有する液体培養条件下で培養した場合に、培養2日後の培地のpH低下率が20%以下である。アルカリプロテアーゼ生産菌のpH低下率は、アルカリプロテアーゼの生産性向上の点から、0〜20%が好ましく、更に0〜15%が好ましく、特に0〜10%が好ましい。   When the alkaline protease-producing bacterium belonging to the genus Bacillus of the present invention is cultured under liquid culture conditions containing 0.2% by mass of a pH adjusting agent, the pH reduction rate of the medium after 2 days of culture is 20% or less. The pH reduction rate of the alkaline protease-producing bacterium is preferably 0 to 20%, more preferably 0 to 15%, and particularly preferably 0 to 10% from the viewpoint of improving the productivity of alkaline protease.

このアルカリプロテアーゼ生産菌のpH低下率は、培養開始前の培地pHと、培養2日(48時間)後の培地pHをそれぞれ測定し、次式(1)により算出される。
pH低下率(%)=[(培養開始前の培地pH)−(培養2日後の培地pH)]/(培地開始前の培地pH)×100 (1)
The pH reduction rate of this alkaline protease-producing bacterium is calculated by the following formula (1) by measuring the medium pH before the start of culture and the medium pH after 2 days (48 hours) of culture.
pH reduction rate (%) = [(medium pH before culture start) − (medium pH after 2 days of culture)] / (medium pH before culture start) × 100 (1)

pH調整剤としては、通常の液体培地に添加されるものでよく、例えば炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。これらのうち、生育至適pH範囲内に培地を調製する点から炭酸ナトリウムを用いるのが好ましい。   As a pH adjuster, what is added to a normal liquid culture medium may be used, for example, sodium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc. are mentioned. Among these, it is preferable to use sodium carbonate from the viewpoint of preparing a medium within the optimum pH range for growth.

アルカリプロテアーゼ生産菌の培養は、常法に従って好気培養すればよく、通気攪拌又は振盪培養するのが好ましい。攪拌又は振盪速度は、150〜250rpmとすることが好ましい。また、生産菌の生育及び酵素生産能維持の点から、培養開始前の培地pHを7〜10とすることが好ましく、特にpH8〜9とすることが好ましい。培養温度は、25〜40℃、好ましくは30〜35℃とすることが好ましい。
使用する培地は、バチルス属細菌が生育可能な液体培地であれば特に制限されず、例えば、後述するアルカリプロテアーゼ生産用の液体培地として用いることのできる富栄養培地がある。
The alkaline protease-producing bacterium can be cultured by aerobic culture according to a conventional method, and it is preferable to culture with aeration or shaking. The stirring or shaking speed is preferably 150 to 250 rpm. Moreover, it is preferable to set the culture medium pH before a culture | cultivation start to 7-10 from the point of growth of a production microbe and enzyme production ability, and it is especially preferable to set it as pH 8-9. The culture temperature is 25 to 40 ° C, preferably 30 to 35 ° C.
The medium to be used is not particularly limited as long as it is a liquid medium in which Bacillus bacteria can grow. For example, there is a rich medium that can be used as a liquid medium for alkaline protease production described below.

このようなアルカリプロテアーゼ生産菌は、アルカリプロテアーゼ生産能を有するバチルス属に属する細菌を突然変異処理に付し、次いで得られた変異株を、pH調整剤を0〜0.2質量%含有する培地中で培養することによって得られる。
アルカリプロテアーゼ生産能を有するバチルス属に属する細菌(以下、「親株」と称する)は、野生株または変異株のいずれでもよく、またアルカリプロテアーゼ生産能を本来的に備えるものやアルカリプロテアーゼ生産能を本来的に有しない細菌に遺伝子導入など公知の人為的な改変を付すことによりアルカリプロテアーゼ生産能を付与したものであってもよい。好ましくはバチルス・エスピーKSM−9865(FERM−P18566)、及びこの菌株を突然変異処理に付して得られたバチルス・エスピーKSM−GLU51(FERM−P21608)等が挙げられる。バチルス・エスピーKSM−GLU51は、バチルス・エスピーKSM−9865に比べ、よりアルカリプロテアーゼ生産性が向上しているため、親株としてバチルス・エスピーKSM−GLU51を用いるのが好ましい。
Such an alkaline protease-producing bacterium is obtained by subjecting a bacterium belonging to the genus Bacillus having an alkaline protease-producing ability to a mutation treatment, and then obtaining the mutant strain from 0 to 0.2% by mass of a pH adjusting agent. It is obtained by culturing in.
The bacterium belonging to the genus Bacillus having the ability to produce alkaline protease (hereinafter referred to as “parent strain”) may be either a wild strain or a mutant strain, and has essentially the ability to produce alkaline protease or the ability to produce alkaline protease. In addition, a known artificial modification such as gene transfer may be added to a bacterium that does not have the necessary ability to produce alkaline protease. Preferred examples include Bacillus sp. KSM-9865 (FERM-P18566), and Bacillus sp. KSM-GLU51 (FERM-P21608) obtained by subjecting this strain to a mutation treatment. Since Bacillus sp. KSM-GLU51 has higher alkaline protease productivity than Bacillus sp. KSM-9865, it is preferable to use Bacillus sp. KSM-GLU51 as the parent strain.

親株を突然変異処理に付す方法としては、例えば、突然変異剤を作用させる方法、紫外線、電離放射線等の放射線を照射する方法等、菌株に突然変異を惹起せしめる一般的手法を用いることができる。突然変異剤としては、例えば、5−ブロモウラシル、2−アミノプリン等の塩基類似物質、亜硝酸、ヒドロキシアミン、ニトロソグアニジン(NTG)、エチルメタンスルホン酸、アクリジン類等が挙げられる。   As a method for subjecting the parent strain to the mutation treatment, for example, a general method for inducing a mutation in the strain, such as a method of allowing a mutagen to act, a method of irradiating ultraviolet rays, ionizing radiation or the like can be used. Examples of the mutagen include base analogs such as 5-bromouracil and 2-aminopurine, nitrous acid, hydroxyamine, nitrosoguanidine (NTG), ethylmethanesulfonic acid, acridines and the like.

次いで、得られた変異株を、pH調整剤を0〜0.2質量%含有する培地中で培養し、培地のpH低下を起こしにくく、親株よりも生育が旺盛で且つアルカリプロテアーゼを高生産する菌株を選択することにより、本発明のアルカリプロテアーゼ生産菌を取得できる。   Subsequently, the obtained mutant strain is cultured in a medium containing a pH adjuster in an amount of 0 to 0.2% by mass, is less likely to cause a decrease in the pH of the medium, grows more vigorously than the parent strain, and produces a high yield of alkaline protease. By selecting the strain, the alkaline protease producing bacterium of the present invention can be obtained.

本発明のpH低下抑制株選択用の培地中のpH調整剤の含有量は、変異株取得の効率の点から、0〜0.15質量%が好ましく、特に0〜0.1質量%が好ましい。この時、培養開始時の培地のpHは、生産菌の生育の点から、pH7〜10とすることが好ましく、特にpH8〜9とすることが好ましい。なお、pH調整剤としては、前記と同様のものが挙げられる。   The content of the pH adjusting agent in the medium for selecting a pH-reduction-suppressing strain of the present invention is preferably 0 to 0.15% by mass, particularly preferably 0 to 0.1% by mass, from the viewpoint of the efficiency of obtaining a mutant strain. . At this time, the pH of the medium at the start of the culture is preferably pH 7 to 10, and particularly preferably pH 8 to 9, from the viewpoint of growth of the producing bacteria. In addition, as a pH adjuster, the same thing as the above is mentioned.

また、変異株の培養は、常法に従って好気培養すればよいが、25℃〜40℃、好ましくは30〜35℃で1〜3日間、好ましくは2〜3日間行うのが好ましい。   The mutant strain may be cultured aerobically according to a conventional method, but it is preferably performed at 25 ° C. to 40 ° C., preferably 30 to 35 ° C. for 1 to 3 days, preferably 2 to 3 days.

使用する培地は、バチルス属細菌が生育可能な培地を用いることができ、例えばスキムミルク含有アルカリ寒天培地が挙げられる。その他、必要に応じて、後記の培地に添加し得る栄養源を適宜組合せて用いてもよい。
アルカリプロテアーゼ生産菌の選択は、スキムミルク選択プレート上でのタンパク分解活性を指標に行えばよい。
As a medium to be used, a medium in which Bacillus bacteria can grow can be used, for example, a skim milk-containing alkaline agar medium. In addition, if necessary, nutrient sources that can be added to the medium described later may be used in appropriate combination.
Alkaline protease-producing bacteria may be selected using the proteolytic activity on the skim milk selection plate as an index.

かくして得られるアルカリプロテアーゼ生産菌は、pH調整剤低濃度培地条件下においてプロテアーゼの生産性が向上している点で親株とは異なっている。本発明のアルカリプロテアーゼ生産菌としては、バチルス・エスピーKSM−PH401と命名され、独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センター(住所:茨城県つくば市東1−1−1 中央第6)にFERM P−21609として寄託された微生物が挙げられる。
バチルス・エスピー(Bacillus sp.)KSM−PH401は、親株と同様の菌学的性質、生理学的性質を有する。
The alkaline protease-producing bacterium thus obtained is different from the parent strain in that the productivity of the protease is improved under the condition of the pH adjuster low concentration medium. The alkaline protease-producing bacterium according to the present invention is named Bacillus sp. KSM-PH401, and is registered with FERM at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center (address: 1-1-1 Higashi 1-1-1, Tsukuba, Ibaraki). The microorganism deposited as P-21609 is mentioned.
Bacillus sp. KSM-PH401 has the same mycological and physiological properties as the parent strain.

本発明のアルカリプロテアーゼ生産菌は、アルカリプロテアーゼ高生産用宿主として利用できる。例えば、目的とするアルカリプロテアーゼ構造遺伝子を含むDNA断片と適当なプラスミドベクターを結合させた組換えプラスミドを、一般的な形質転換法を用いて本発明のアルカリプロテアーゼ生産菌に取り込ませることによって、組換え細菌(形質変換体)を得ることができる。
ここで、ベクターとしては、アルカリプロテアーゼを安定に発現させることができ、その遺伝子を安定に保持できるベクターであれば特に制限されず、例えば、pHY300PLKシャトルベクター(ヤクルト)、pASP64(特開2000-287687号公報)等が挙げられる。また、形質転換するにはプロトプラスト法、コンピテントセル法、エレクトロポレーション法等を用いて行うことができる。
形質転換体の選択は、アルカリプロテアーゼ生産菌の選択と同様の方法で行うことができる。
The alkaline protease-producing bacterium of the present invention can be used as a host for high production of alkaline protease. For example, a recombinant plasmid obtained by binding a DNA fragment containing the target alkaline protease structural gene and an appropriate plasmid vector is incorporated into the alkaline protease-producing bacterium of the present invention using a general transformation method. Recombinant bacteria (transformants) can be obtained.
Here, the vector is not particularly limited as long as it can stably express an alkaline protease and can stably retain the gene. For example, pHY300PLK shuttle vector (Yakult), pASP64 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-287687). No. gazette). In addition, transformation can be performed using a protoplast method, a competent cell method, an electroporation method, or the like.
Selection of transformants can be performed by the same method as selection of alkaline protease producing bacteria.

本発明のアルカリプロテアーゼ生産菌又は前記形質変換体を適当な液体培地に接種し、常法に従って好気培養すれば、アルカリプロテアーゼを効率良く生産することができる。
本発明で用いられるアルカリプロテアーゼ生産用液体培地としては、バチルス属細菌が生育可能なものであれば特に制限されないが、例えば、資化しうる窒素源、炭素源、更にビタミン類、金属塩類等の微量栄養源を適宜組合せた富栄養培地が用いられる。富栄養培地において、炭素源、窒素源は特に限定されないが、炭素源としては、アラビノース、キシロース、グルコース、マンノース、フラクトース、ガラクトース、シュークロース、マルトース、ラクトース、ソルビトール、マンニトール、イノシット、グリセリン、可溶性澱粉や安価な廃糖蜜、転化等、また資化しうる有機酸、例えば酢酸等が挙げられる。また、窒素源としては、コーングルテンミール、大豆粉、コーンスティープリカー、カザミノ酸、酵母エキス、肉エキス、魚肉エキス、ポリペプトン、各種アミノ酸、ソイビーンミール、アジプロン、無機窒素化合物等が挙げられる。
培地中の窒素源は、2〜6質量%、特に4〜6質量%とするのが好ましく、炭素源は、1〜10質量%、特に5〜10質量%とするのが好ましい。
また、培地には、リン酸、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、Na+、K+等の無機塩や、ビオチン、パントテン酸、ピリドキサール、チアミン等のビタミン類を添加することもできる。
If the alkaline protease-producing bacterium of the present invention or the transformant is inoculated in an appropriate liquid medium and aerobically cultured according to a conventional method, the alkaline protease can be produced efficiently.
The liquid medium for producing an alkaline protease used in the present invention is not particularly limited as long as it can grow Bacillus bacteria, but for example, a nitrogen source that can be assimilated, a carbon source, and a trace amount of vitamins, metal salts and the like. An eutrophic medium in which nutrient sources are appropriately combined is used. In the rich medium, the carbon source and nitrogen source are not particularly limited, but as the carbon source, arabinose, xylose, glucose, mannose, fructose, galactose, sucrose, maltose, lactose, sorbitol, mannitol, inosit, glycerin, soluble starch And inexpensive molasses, conversion, etc., and organic acids that can be assimilated, such as acetic acid. Examples of the nitrogen source include corn gluten meal, soybean powder, corn steep liquor, casamino acid, yeast extract, meat extract, fish extract, polypeptone, various amino acids, soy bean meal, adipron, inorganic nitrogen compounds and the like.
The nitrogen source in the medium is preferably 2 to 6% by mass, particularly 4 to 6% by mass, and the carbon source is preferably 1 to 10% by mass, and particularly preferably 5 to 10% by mass.
The medium includes inorganic salts such as phosphate, Mg 2+ , Ca 2+ , Mn 2+ , Zn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Na + , K + , biotin, pantothenic acid, pyridoxal Vitamins such as thiamine can also be added.

アルカリプロテアーゼの生産性向上の点から、培地のpHは7〜10、特に8〜9が好ましく、pHの調整には、前記pH調整剤を用いることができる。また、培養は、25〜40℃、好ましくは30〜35℃で、1〜4日間、好ましくは2〜4日間行い、必要により振とう培養を行うのが好ましい。   From the viewpoint of improving the productivity of alkaline protease, the pH of the medium is preferably 7 to 10, and particularly preferably 8 to 9, and the pH adjusting agent can be used for pH adjustment. In addition, the culture is preferably performed at 25 to 40 ° C., preferably 30 to 35 ° C., for 1 to 4 days, preferably 2 to 4 days, and if necessary, shaking culture is performed.

得られた培養物中からのアルカリプロテアーゼの採取及び精製は、一般の酵素の採取及び精製の手段に準じて行うことができる。
すなわち、培養物から遠心分離、濾過等によって菌体を分離し、その菌体及び培養濾液から、通常の分離手段、例えば、塩析法、等電点沈殿法、溶媒沈殿法(メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン等)によってタンパク質を沈殿させたり、また、限外濾過法により濃縮させたりしてアルカリプロテアーゼを得る。塩析法では、例えば硫安(90%飽和画分)、溶媒沈殿では、例えば75%エタノール中で酵素を沈殿させた後、濾過または遠心分離、さらに脱塩することによってこれを凍結乾燥粉末とすることも可能である。
Sampling and purification of alkaline protease from the obtained culture can be performed according to the means for sampling and purifying general enzymes.
That is, microbial cells are separated from the culture by centrifugation, filtration, etc., and from the microbial cells and culture filtrate, usual separation means such as salting out method, isoelectric point precipitation method, solvent precipitation method (methanol, ethanol, Proteins are precipitated with isopropyl alcohol, acetone, etc.) or concentrated by ultrafiltration to obtain alkaline protease. In the salting-out method, for example, ammonium sulfate (90% saturated fraction), in the solvent precipitation, for example, the enzyme is precipitated in 75% ethanol, followed by filtration or centrifugation, and desalting to obtain a lyophilized powder. It is also possible.

このようにして得られる酵素液は、そのまま使用することもできるが、更に公知の方法により精製、結晶化、あるいは造粒化して用いることもできる。更に酵素を精製するには、例えばヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー等の吸着クロマトグラフィー、DEAE−セファデックス、DEAE−セルロース、CM−セルロース、CM−バイオゲル等のイオン交換クロマトグラフィー及びセファデックスやバイオゲルのような分子篩ゲルクロマトグラフィーを適宜組み合わせて分離精製すればよい。   The enzyme solution thus obtained can be used as it is, but can also be used after purification, crystallization, or granulation by a known method. For further purification of the enzyme, for example, adsorption chromatography such as hydroxyapatite chromatography, ion exchange chromatography such as DEAE-Sephadex, DEAE-cellulose, CM-cellulose, CM-biogel and molecular sieves such as Sephadex and biogel. Separation and purification may be performed by appropriately combining gel chromatography.

かくして得られるアルカリプロテアーゼは、洗剤用、写真工業、食品加工用として用いることができ、特に洗浄剤配合酵素として有用である。   The alkaline protease thus obtained can be used for detergents, photographic industry and food processing, and is particularly useful as a detergent-containing enzyme.

[プロテアーゼ活性測定法]
実施例において得られたアルカリプロテアーゼの活性測定は次の如くして行った。すなわち、1/15Mリン酸緩衝液(pH7.4)0.9ml、40mMGlt−Ala−Ala−Pro−Leu−p−ニトロアニリド/ジメチルスルホキシド溶液0.05mlを試験管に採り、30℃で5分間保温した。これに酵素液0.05mlを加えて30℃で10分間反応を行った後、5%(w/v)クエン酸水溶液2.0mlを加えて反応を停止し、分光光度計を用いて420nmにおける吸光度を測定した。なお、酵素1単位は上記反応において1分間に1μmolのp−ニトロアニリンを生成する量とした。
[Protease activity measurement method]
The activity of the alkaline protease obtained in the examples was measured as follows. That is, 0.9 ml of 1/15 M phosphate buffer (pH 7.4) and 0.05 ml of 40 mM Glt-Ala-Ala-Pro-Leu-p-nitroanilide / dimethyl sulfoxide solution were put in a test tube and kept at 30 ° C. for 5 minutes. Keep warm. 0.05 ml of the enzyme solution was added to this and reacted at 30 ° C. for 10 minutes, then 2.0 ml of 5% (w / v) aqueous citric acid solution was added to stop the reaction, and the reaction was carried out at 420 nm using a spectrophotometer. Absorbance was measured. One unit of enzyme was defined as the amount that produced 1 μmol of p-nitroaniline per minute in the above reaction.

実施例1 [変異剤処理]
(1)親株としてバチルス・エスピーKSM−9865株(FERM−P18566)を用いて、以下の変異処理を行った。すなわち、凍結保存しておいたバチルス・エスピーKSM−9865株(FERM−P18566)を表1の液体培地に接種し(植菌量0.1%)、13時間前培養(30℃、120rpm)を行った後、同じ組成培地に前培養液を接種し(植菌量0.5%)、三角培養フラスコ中にて30℃で振とう培養を行った。菌の生育が対数増殖後期に入った時点(培養約11時間後)の培養液から遠心分離(10000rpm、10分間、4℃)で菌体を集め、表1の液体培地50mに菌を懸濁した後、NTGを最終濃度200μg/mlになるように添加し、30〜37℃で約45分間振とうを行った。遠心分離(2800rpm、30分間、4℃)で菌体を集め、表1の液体培地20mlにて2回洗浄を行った。得られた菌液を生理食塩水で適当に希釈し、平板培地上で生育したコロニーの周辺にスキムミルク溶解斑が明確に認められる菌株を選抜し、種々のアルカリプロテアーゼ生産用液体培地を用いて、プロテアーゼの生産性を評価した。
得られた変異株をバチルス・エスピーKSM−GLU51と命名し、平成20年7月18日付けで独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センターにFERM P−21608として寄託した。
Example 1 [mutant treatment]
(1) The following mutation treatment was performed using Bacillus sp. KSM-9865 strain (FERM-P18566) as a parent strain. That is, Bacillus sp. KSM-9865 strain (FERM-P18566) that had been cryopreserved was inoculated into the liquid medium of Table 1 (inoculation amount 0.1%), and pre-cultured (30 ° C., 120 rpm) for 13 hours. Then, the same composition medium was inoculated with the preculture (inoculation amount 0.5%), and cultured in a conical flask at 30 ° C. with shaking. The cells were collected from the culture solution at the time when the growth of the bacteria entered the late logarithmic growth phase (after about 11 hours of culture) by centrifugation (10000 rpm, 10 minutes, 4 ° C.), and the bacteria were suspended in 50 m of the liquid medium shown in Table 1. After that, NTG was added to a final concentration of 200 μg / ml and shaken at 30 to 37 ° C. for about 45 minutes. The cells were collected by centrifugation (2800 rpm, 30 minutes, 4 ° C.), and washed twice with 20 ml of the liquid medium shown in Table 1. The obtained bacterial solution is appropriately diluted with physiological saline, and a strain in which skim milk dissolution spots are clearly recognized around the colonies grown on the plate medium is selected, and various alkaline protease production liquid media are used. Protease productivity was evaluated.
The obtained mutant was named Bacillus sp. KSM-GLU51 and deposited as FERM P-21608 at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Deposit Center on July 18, 2008.

(2)(1)で作製したバチルス・エスピーKSM−GLU51株を親株として用いて、以下の変異処理を行った。すなわち、凍結保存しておいたバチルス・エスピーKSM−GLU51株を表1の液体培地に接種し(植菌量0.1%)、13時間前培養(30℃、120rpm)を行った後、同じ組成培地に前培養液を接種し(植菌量0.5%)、三角培養フラスコ中にて30℃で振とう培養を行った。菌の生育が対数増殖後期に入った時点(培養約11時間後)の培養液から遠心分離(10000rpm、10分間、4℃)で菌体を集め、表1の液体培地50mに菌を懸濁した後、NTGを最終濃度200μg/mlになるように添加し、30〜37℃で約45分間振とうを行った。遠心分離(2800rpm、30分間、4℃)で菌体を集め、表1の液体培地20mlにて2回洗浄を行った。 (2) The following mutation treatment was performed using the Bacillus sp. KSM-GLU51 strain prepared in (1) as a parent strain. That is, after the Bacillus sp. KSM-GLU51 strain that had been cryopreserved was inoculated into the liquid medium of Table 1 (inoculation amount 0.1%) and pre-cultured (30 ° C., 120 rpm) for 13 hours, the same The preculture solution was inoculated into the composition medium (inoculation amount 0.5%), and the shaking culture was performed at 30 ° C. in the Erlenmeyer flask. The cells were collected from the culture solution at the time when the growth of the fungus entered the late phase of logarithmic growth (after about 11 hours of culture) by centrifugation (10000 rpm, 10 minutes, 4 ° C.), and the cells were suspended in 50 m of the liquid medium shown in Table 1. After that, NTG was added to a final concentration of 200 μg / ml and shaken at 30 to 37 ° C. for about 45 minutes. The cells were collected by centrifugation (2800 rpm, 30 minutes, 4 ° C.), and washed twice with 20 ml of the liquid medium shown in Table 1.

Figure 2010239942
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実施例2 [pH低下抑制変異株の選択]
変異剤処理を行った菌液を生理食塩水で適当に希釈し、表2に示す選択用平板培地に塗布した後、30℃で3日間培養を行った。正常な形態を形成し、かつコロニー周辺にスキムミルク溶解斑が明確に認められた菌株を224株選抜し、後述の形質転換及び液体培地評価に供した。
Example 2 [Selection of mutant for suppressing pH decrease]
The bacterial solution treated with the mutagen was appropriately diluted with physiological saline, applied to a plate medium for selection shown in Table 2, and then cultured at 30 ° C. for 3 days. 224 strains that formed a normal morphology and clearly showed skim milk dissolution spots around the colony were selected and subjected to transformation and liquid medium evaluation described below.

Figure 2010239942
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実施例3 [プロテアーゼ組換え生産プラスミドによる形質転換]
バチルス・エスピーKSM−KP43株由来のアルカリプロテアーゼ(特開2004−122号公報)構造遺伝子約2.0kbの増幅DNA断片を、バチルス属細菌内で複製可能な発現ベクターpASP64(特開2000-287687号公報)に組み込んだプラスミドを作製し、以後の形質転換用DNAとして用いた。
形質転換すべき宿主としてバチルス・エスピーKSM−GLU51(親株)及び実施例2で選抜した224株を用いた。形質転換法はエレクトロポレーション法により、SSH−10(島津製作所)及びジーンパルサーキュベット(バイオラッド)を用いて形質転換を行った。
形質転換体は、表3に示す平板培地に生育させ、スキムミルク溶解斑の形成状況により目的のプロテアーゼ遺伝子導入の有無を判定した。
親株及びその変異株に対して得られた形質転換体を以後の培養に供した。
Example 3 [Transformation with a protease recombinant production plasmid]
An expression vector pASP64 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-287687) capable of replicating an amplified DNA fragment of about 2.0 kb structural gene derived from an alkaline protease derived from the Bacillus sp. KSM-KP43 strain (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-122) in Bacillus bacteria. The plasmid incorporated in the publication was prepared and used as DNA for subsequent transformation.
As a host to be transformed, Bacillus sp. KSM-GLU51 (parent strain) and 224 strain selected in Example 2 were used. The transformation was performed by electroporation using SSH-10 (Shimadzu Corporation) and Gene Pulser Cuvette (BioRad).
The transformant was grown on a plate medium shown in Table 3, and the presence or absence of the target protease gene was determined based on the formation of skim milk melting spots.
The transformants obtained for the parent strain and its mutant strain were subjected to subsequent culture.

Figure 2010239942
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実施例4 [液体培地でのpH低下率およびプロテアーゼ生産性評価]
実施例3で得られた各形質転換体について単集落分離及びコロニー周辺のスキムミルク溶解斑の形成を確認した後、表4に示す液体培地30mlの入った坂口フラスコに一白金耳ずつ植菌を行い、30℃、125rpmで一晩前培養を行った。この培養液0.4mlを、予めpHを測定した表5に示す液体培地20mlに植菌し、培養三角フラスコ中にて30℃、230rpmで2日間(48時間)振とう培養を行った後、培地pHを測定した。各菌株のpH低下率を前記式(1)より算出した。また、培養上清中のプロテアーゼ活性を測定した。
その結果、19株において組換えプロテアーゼの生産性は、親株に対して上昇しており、また培養2日後の培地pHも多くの株で親株よりも低下が抑制されていた。このうちの1株をバチルス・エスピーKSM−PH401と命名し、平成20年7月18日付けで独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センターにFERM P−21609として寄託した。KSM−PH401株においては、培養2日後の培地pHは親株よりも明らかに低下が抑制され(表6参照)、さらに組換えプロテアーゼの生産性は、親株に対して約5.8倍上昇していることが認められた(図1参照)。このことから、本発明のバチルス・エスピーKSM−PH401は、pH低下抑制に関わる遺伝子に変異が起きたとものと推察される。
Example 4 [Evaluation of pH reduction rate and protease productivity in liquid medium]
After confirming the isolation of single colonies and the formation of skim milk melting spots around the colonies for each transformant obtained in Example 3, one platinum loop was inoculated into the Sakaguchi flask containing 30 ml of the liquid medium shown in Table 4. Pre-culture was performed overnight at 30 ° C. and 125 rpm. After inoculating 0.4 ml of this culture solution into 20 ml of the liquid medium shown in Table 5 whose pH was measured in advance, after performing shaking culture at 30 ° C. and 230 rpm for 2 days (48 hours) in a culture Erlenmeyer flask, The medium pH was measured. The pH reduction rate of each strain was calculated from the formula (1). In addition, the protease activity in the culture supernatant was measured.
As a result, in 19 strains, the productivity of the recombinant protease was higher than that of the parent strain, and the pH of the medium after 2 days in culture was suppressed more in many strains than in the parent strain. One of these strains was named Bacillus SP KSM-PH401, and was deposited as FERM P-21609 at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Deposit Center on July 18, 2008. In the KSM-PH401 strain, the decrease in the pH of the medium after 2 days of culture was clearly suppressed as compared to the parent strain (see Table 6), and the productivity of the recombinant protease increased about 5.8 times that of the parent strain. (See FIG. 1). From this, it is speculated that the Bacillus sp. KSM-PH401 of the present invention has a mutation in a gene involved in suppression of pH decrease.

Figure 2010239942
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Claims (10)

pH調整剤を0.2質量%含有する液体培養条件下で培養した場合に、培養2日後の培地のpH低下率が20%以下であるバチルス属に属するアルカリプロテアーゼ生産菌。   An alkaline protease-producing bacterium belonging to the genus Bacillus, which has a pH reduction rate of 20% or less after 2 days of culture when cultured under liquid culture conditions containing 0.2% by mass of a pH adjuster. pH調整剤が炭酸ナトリウムである請求項1記載のアルカリプロテアーゼ生産菌。   The alkaline protease-producing bacterium according to claim 1, wherein the pH adjuster is sodium carbonate. アルカリプロテアーゼ生産能を有するバチルス属に属する細菌を突然変異処理に付し、次いで得られた変異株を、pH調整剤を0〜0.2質量%含有する培地中で培養して得られる、請求項1又は2項記載のアルカリプロテアーゼ生産菌。   Bacteria belonging to the genus Bacillus having the ability to produce alkaline protease are subjected to mutation treatment, and then the obtained mutant strain is obtained by culturing in a medium containing 0 to 0.2% by mass of a pH adjuster. Item 3. An alkaline protease-producing bacterium according to Item 1 or 2. アルカリプロテアーゼ生産能を有するバチルス属に属する細菌が、バチルス・エスピーKSM−9865(FERM−P18566)又はバチルス・エスピーKSM−GLU51(FERM−P21608)である請求項3記載のアルカリプロテアーゼ生産菌。   4. The alkaline protease-producing bacterium according to claim 3, wherein the bacterium belonging to the genus Bacillus having the ability to produce alkaline protease is Bacillus sp. KSM-9865 (FERM-P18566) or Bacillus sp. KSM-GLU51 (FERM-P21608). バチルス・エスピーKSM−PH401と命名され、独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センターにFERM P−21609として寄託されたアルカリプロテアーゼ生産菌。   An alkaline protease-producing bacterium named as Bacillus sp. KSM-PH401 and deposited as FERM P-21609 at the Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology. アルカリプロテアーゼ生産能を有するバチルス属に属する細菌を突然変異処理に付し、次いで得られた変異株を、pH調整剤を0〜0.2質量%含有する培地中で培養して請求項1〜5のいずれか1項記載のアルカリプロテアーゼ生産菌を製造する方法。   A bacterium belonging to the genus Bacillus having an ability to produce alkaline protease is subjected to a mutation treatment, and then the obtained mutant strain is cultured in a medium containing 0 to 0.2% by mass of a pH adjusting agent. 6. A method for producing an alkaline protease-producing bacterium according to any one of 5 above. pH調整剤が炭酸ナトリウムである請求項6記載の製造法。   The process according to claim 6, wherein the pH adjuster is sodium carbonate. 請求項1〜5のいずれか1項記載のアルカリプロテアーゼ生産菌を培養し、その培養物からアルカリプロテアーゼを採取する、アルカリプロテアーゼの製造法。   A method for producing an alkaline protease, comprising culturing the alkaline protease-producing bacterium according to any one of claims 1 to 5 and collecting the alkaline protease from the culture. 請求項1〜5のいずれか1項記載のアルカリプロテアーゼ生産菌に、アルカリプロテアーゼをコードする遺伝子を導入した組換え細菌。   A recombinant bacterium in which a gene encoding an alkaline protease is introduced into the alkaline protease-producing bacterium according to any one of claims 1 to 5. 請求項9記載の組換え細菌を用いるアルカリプロテアーゼの製造法。   A method for producing an alkaline protease using the recombinant bacterium according to claim 9.
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